制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的探索

韓 偉，宋恭華，張丹瑛，胡大文，冀亞飛，張 敏，劉宏偉

(1.華東理工大學(xué)藥學(xué)院，上海 200237;2.上海醫(yī)藥集團(tuán)股份有限公司,上海 200020;3.中國醫(yī)藥集團(tuán)聯(lián)合工程有限公司上海公司,上海 200235)

制藥工程是一個(gè)典型的工科類專業(yè)，集化學(xué)、藥學(xué)、工程學(xué)3門學(xué)科于一體，以培養(yǎng)從事藥品的生產(chǎn)與制造，新工藝、新設(shè)備、新品種的開發(fā)與放大，以培養(yǎng)設(shè)計(jì)人才為目標(biāo)。1998年，“制藥工程”正式出現(xiàn)在教育部本科專業(yè)目錄中，由原來隸屬的化工類改名為化工與制藥類。1999年，全國正式招收制藥工程專業(yè)本科生。從專業(yè)角度上講，制藥工程是一個(gè)寬口徑的專業(yè)，涉及化學(xué)制藥、中藥制藥、生物制藥及藥物制劑，具有多學(xué)科交叉、技術(shù)和知識高度密集、發(fā)展迅速等特點(diǎn)。根據(jù)該專業(yè)本科培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)把教育的重點(diǎn)放在制藥設(shè)備的研究與開發(fā)、生產(chǎn)車間的布置和工程設(shè)計(jì)以及自動控制等方面，在保持藥學(xué)特色的同時(shí)，突出工程的理念[1-2]。

目前，我國制藥工程本科教育尚處于發(fā)展階段，課程設(shè)置方面也多處于摸索、改進(jìn)和完善中，國內(nèi)外還沒有形成明確的限定范圍[3-4]。隨著我國醫(yī)藥行業(yè)逐步跨入技術(shù)創(chuàng)新時(shí)代，對制藥工程專業(yè)的人才而言，需具備對產(chǎn)品、工藝及設(shè)備的更新改造、GMP設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、企業(yè)生產(chǎn)管理等各方面的知識與技能。如果僅了解生產(chǎn)工藝、車間與設(shè)備工程設(shè)計(jì)、藥物制劑等知識，將難以滿足現(xiàn)代制藥工業(yè)的要求。

近年來，國內(nèi)學(xué)者對制藥工程專業(yè)的課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了相關(guān)的研究與探索[5-8]，但對《制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)》這門重要的專業(yè)課程研究卻甚少,該課程近年來被多數(shù)院校設(shè)置為專業(yè)核心課。但由于各高校專業(yè)背景不一，目前還難以形成統(tǒng)一的教學(xué)大綱和課程體系，授課內(nèi)容、教學(xué)方法等均在改革與探索當(dāng)中。

華東理工大學(xué)為教育部直屬重點(diǎn)高校，也是最早設(shè)立工科類藥學(xué)專業(yè)的學(xué)校。制藥工程專業(yè)的前身為化學(xué)制藥工學(xué)，創(chuàng)建于1952年，1953年開始正式招生?！吨扑幑こ虒W(xué)》是制藥工程專業(yè)早期開設(shè)的專業(yè)核心課，2010年教育部啟動了卓越工程師人才培養(yǎng)計(jì)劃，我校制藥工程專業(yè)首批入選該計(jì)劃，課程名稱及課程體系也進(jìn)行了相應(yīng)的梳理和調(diào)整,《制藥工程學(xué)》調(diào)整為《制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)》，教學(xué)內(nèi)容也進(jìn)行了拓展，涉及制藥設(shè)備(含化學(xué)藥、中藥等)、藥物制劑工程、制備工藝與工程設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等學(xué)科。

筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)開展制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)課程講授已有6年時(shí)間，本文擬從該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)手段、教學(xué)效果等方面對課程的教學(xué)改革進(jìn)行探討。

1 完善課程體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)是制藥工程專業(yè)的主干必修課，涉及面寬，知識面廣，是培養(yǎng)學(xué)生制藥設(shè)備選型與放大、車間或藥廠工程設(shè)計(jì)的專業(yè)核心課程。通過該門課程的學(xué)習(xí)，初步建立工程設(shè)計(jì)的理念與科學(xué)研究的思維方式，并達(dá)到以下幾方面的教學(xué)目標(biāo)：

(1)使學(xué)生了解并掌握制藥設(shè)備的概念與分類，制藥設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理、操作過程及其應(yīng)用，側(cè)重于化學(xué)藥、中藥等設(shè)備的比較和選型，力求反映制藥生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。

(2)使學(xué)生了解GMP對制藥裝備的要求，掌握制藥分離過程、藥物制劑過程中常用設(shè)備的工作原理和基本構(gòu)造，從了解分離及制劑工藝著手，逐步深入探究制藥分離與制劑設(shè)備的選型要求。

(3)結(jié)合生產(chǎn)案例，向?qū)W生介紹制藥工程設(shè)計(jì)、潔凈廠房設(shè)計(jì)和清潔生產(chǎn)與末端治理技術(shù)，貫徹安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)與綜合利用等方面的基本知識。

因此，目前本門課程的教學(xué)內(nèi)容與原來設(shè)立的課程《制藥工程學(xué)》在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容方面有較大的拓展，《制藥工程學(xué)》主要講授化學(xué)合成藥藥廠反應(yīng)設(shè)備基本理論和制藥車間工藝設(shè)計(jì)的基本知識?！吨扑幵O(shè)備與工程設(shè)計(jì)》的授課范圍拓寬到化學(xué)藥和中藥；藥物制備過程由化學(xué)合成拓展到藥物分離、藥物制劑等過程。

2 改進(jìn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)課程涉及的教學(xué)內(nèi)容多、知識面廣，設(shè)備工作原理抽象，設(shè)計(jì)枯燥，有的較難理解，所以學(xué)生剛開始接觸這門課程時(shí)很容易產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，直接關(guān)系到課堂教學(xué)的效果。比如在講解間歇攪拌釜反應(yīng)器(BSTR)、活塞流反應(yīng)器(PFR)、連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器(CSTR)的模型特征及返混等概念時(shí)，既要突出3者的差異，又要尋找3者間的聯(lián)系。BSTR是間歇式反應(yīng)器，而PFR、CSTR是連續(xù)式反應(yīng)器；BSTR、PFR的模型特征基本一致，只是二者的自變量不同(前者以時(shí)間為自變量，后者以管長為自變量)。間歇式反應(yīng)器的物料是一次性投入，不存在返混的問題；而連續(xù)性反應(yīng)器才存在返混的概念，PFR返混最小為零，CSTR返混為無窮大；上述3種反應(yīng)器都屬于理想反應(yīng)器，這一點(diǎn)是上述三者的共同特征。

3 改革教學(xué)手段，提升教學(xué)實(shí)效

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)渠道不斷拓寬，多媒體教學(xué)得到了普及，這種教學(xué)形式既提升了教學(xué)效果，也提高了授課效率。比如本門課程在授課的過程中，會涉及一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的制藥設(shè)備，以往的教學(xué)中多采用展示設(shè)備的平面圖進(jìn)行講授，存在概念抽象、不夠直觀、難以理解等問題。然而，這部分內(nèi)容在工程教學(xué)中十分重要，為此教學(xué)團(tuán)隊(duì)中的企業(yè)導(dǎo)師購買了專業(yè)的設(shè)備生產(chǎn)軟件，通過動畫展示并結(jié)合多媒體課件，將抽象的設(shè)備平面圖和真實(shí)的生產(chǎn)過程有機(jī)結(jié)合，探索新的教學(xué)途徑，學(xué)生們不僅了解了設(shè)備的工作原理，同時(shí)也熟悉了設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的全過程。為了進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，我們還通過電子郵件、微信、QQ等平臺為學(xué)生答疑解惑，解決課堂上還沒有理解的或者課后作業(yè)中出現(xiàn)的問題。

4 注重培養(yǎng)目標(biāo)，健全評價(jià)體系

目前我校制藥工程專業(yè)實(shí)行大工程的培養(yǎng)理念，制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)與該門課的課程實(shí)踐、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文等相關(guān)聯(lián)。所以在評價(jià)體系上打破期末考試為評價(jià)教學(xué)效果的唯一方式，采取平時(shí)成績占總評的10%、課外成績占20%、期末考試占70%的評價(jià)體系。平時(shí)考核主要采取檢查考勤和課上隨機(jī)提問的方式。課外考核主要包括課后作業(yè)與小論文。在期末考試試卷的出題過程中，則強(qiáng)調(diào)對所學(xué)基本知識和基本理論的掌握和靈活應(yīng)用。譬如非理想流動模型可采用2種模型近似計(jì)算，在什么情況下選用多釜串聯(lián)模型，在什么情況下使用軸向擴(kuò)散模型，學(xué)生可根據(jù)對實(shí)際的流動狀況的分析做出合理的選擇。

5 培養(yǎng)創(chuàng)新意識，鍛煉動手能力

在大學(xué)期間，每一位在校生可通過申請研究性學(xué)習(xí)課題提升自己的科研實(shí)踐能力，這方面我校工作起步較早，如在2008年啟動的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(分校級、市級、國家級三個(gè)層次)、2001年啟動的大學(xué)生課余實(shí)踐計(jì)劃等。學(xué)生首先要組隊(duì)(包括1名負(fù)責(zé)人，2～3名項(xiàng)目組成員)，接著要尋找、確定指導(dǎo)教師；同時(shí)應(yīng)查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，撰寫項(xiàng)目申請書，這就需要根據(jù)所學(xué)的理論知識，提出合理的技術(shù)路線、項(xiàng)目預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)及成果。一旦項(xiàng)目獲批立項(xiàng)，則需要開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究，這時(shí)不僅要制定詳盡可行的實(shí)驗(yàn)方案，還要搭設(shè)實(shí)驗(yàn)裝置，建立分析方法，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。在項(xiàng)目運(yùn)行的過程中，學(xué)生也可以通過參加各種競賽如挑戰(zhàn)杯、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)競賽等活動進(jìn)一步提高動手能力、科研能力和寫作能力。

6 總結(jié)

為了提高制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果，適應(yīng)當(dāng)代社會發(fā)展的需要，必須不斷改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段，拓寬教學(xué)渠道，提升教學(xué)實(shí)效；做到以學(xué)生為本，努力提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性；強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用的教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到全面鍛煉與提升。