新工科建設背景下制藥工程專業教學實踐改革研究*

楊碩曄，段二珍，王 樂，張 蘭，張貝貝，李瑞芳

(河南工業大學生物工程學院，河南 鄭州 450001)

2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索并形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設[1-2]。

在此背景下，我校積極開展新工科建設。采取學校和學院兩級工作坊形式，在全校范圍開展“改革教學范式，提升課程質量”研討活動，提升教師教學能力，建設“金?！?、打造“金課”、培養“金人”。尤其是以專業認證與專業評估為抓手，發揮示范引領作用，鼓勵符合工程教育認證的專業積極申請認證，切實提高工科專業人才培養質量。深入貫徹以促進學生發展為中心理念，鼓勵和支持教師追求卓越教學，從“教”的范式向“學”的范式轉變；完善學生中心教學環節質量標準，推進基于OBE理念的課程評估[3-4]。我校制藥工程專業教研團隊順應發展趨勢、響應學校要求，根據社會經濟與制藥產業發展現狀，對新形勢下制藥工程專業教學實踐改革進行積極探索，初步建立了一個具有示范效應的專業教學體系和應用型人才培養模式，為申請并接受工程教育認證、提升專業人才培養質量夯實基礎，提供了有力的支撐與保障。

1 專業情況分析

制藥工程專業是一個化學、生物學、藥學和工程學交叉的工科類專業，以培養從事藥品研發制造，新工藝、新設備、新品種的開發、放大和設計的人才為目標。我校制藥工程專業以生物制藥為特色，具有較鮮明的與生物學科緊密結合的優勢，屬于新工科專業，也是我校優勢特色專業之一[5]。

目前國內大約有120多所高校開設了制藥工程專業，除少數幾所學科成立較早、基礎雄厚的學校如天津大學，中國藥科大學等處于領先地位外，其他學?；咎幱诎l展階段。因此，如何在激烈的競爭中脫穎而出，是目前急需解決的關鍵問題[6]。在過去的10余年中，我校制藥工程專業快速發展，招生數量逐年上升，師資隊伍明顯擴大，專業實力穩步增強。但從現實情況看，該專業基礎仍相對薄弱，工程實踐教學經驗不足，培養過分側重科學理論知識而輕視工程實訓，缺失工程實踐案例，學生知識與能力脫離。同國內知名院校、省內部分兄弟院校相比差距較大，還不能滿足社會及行業發展對本專業人才能力培養的要求。另一方面，在全國工科專業普遍進行工程教育認證的大背景下，該專業急需提高工程實踐教育水平，特別是要加強學生的工程實踐能力和創新能力培養，使我校制藥工程專業學生同其他知名高校畢業生一樣具有職業工程師能力水平，為學生走向世界舞臺提供“通行證”?？偨Y起來，該專業存在的主要問題有：

(1)課程體系上還需進一步優化，工程實踐能力和創新能力培養課程比重偏低，實踐教學中驗證性實驗比重大，綜合性、設計性、創新性實驗項目少，部分實驗項目內容陳舊、方法傳統，不能完全達到工科應用型專門技術人才的培養目標，與制藥工程專業工程教育認證的指標要求還有較大差距；

(2)工程教育過程中存在重理論輕實踐，重知識傳授輕能力培養，重科學輕工程的現象；不少教師仍沿襲注入式教學，學生記憶了大量的知識，但動手能力和獨立分析問題、解決問題的能力未得到很好的體現；

(3)專業建設經費投入較少，實驗室、圖書資料、電子教學資源等明顯不足，學生學習渠道匱乏，造成學生被動學習，學習主動性和積極性不夠，很少利用圖書館資料或網絡來獲取更多相關的知識；

(4)“雙師”型教師隊伍建設還需加強，需加大教師工程實踐能力培訓，提高教師指導學生工程實訓和工程設計等方面的能力。

2 改革內容與措施

為切實解決以上問題，有效提升制藥工程專業建設質量，我們以“學生中心、成果導向、持續改進”的OBE教育理念為指導，對現行的制藥工程專業教學實踐進行深入的改革研究，具體包括以下幾個方面：

2.1 課程體系

跟蹤藥學與生物學學科前沿，以知識傳授與實踐創新并重方式構建完善的課程體系。課程設置包括下列五類課程體系：人文及社會科學課程體系；理科基礎課程體系；工程基礎課程體系；學科專業課程體系(包括藥學和生物學)；選修課程體系。這五類課程分布在本科教育的四個層面中：即通識教育、學科基礎教育、專業教育和實踐技能教育。構建強化專業技能訓練與創新能力培養相結合的課程體系，使學生在知識-能力-素質培養中達到協調發展，實現高素質應用型人才的培養目標[7]。

2.2 教學內容

優化和更新教學內容，注重基礎性與先進性的結合，連慣性和互補性的協調。在人才培養方案基礎上，進一步優化整合各課程教學內容，提煉出基礎性和原理性的共性內容，增加專業發展的新內容，更新內容力求做到有深度，突出學科發展前沿。課程間教學內容必須具有互補性與連貫性，使學生在有限課時內系統深入地掌握專業知識要素，并具備靈活運用的能力。

2.3 實踐教學

構建“模塊式”與“階梯遞進式”的實驗教學體系[8]。依據藥品的生產研發過程構成，即化學合成或生物發酵、藥物提取與分析、生產工藝研究與制劑包裝、藥理毒理評價等，在教學計劃中按這四個模塊的內容進行規劃。四個模塊的內容與理論教學體系的課程設置相互配合，使學生通過模塊式的實驗訓練，掌握專業的基本技能，同時又實現對理論知識的鞏固和運用。在各個模塊內，構建基礎驗證性、綜合性、設計創新性三個層次的實驗體系。

增加實踐教學與理論教學的學時比，提高綜合與創新實驗的比例；通過小型藥品生產開發平臺的建立與應用，提高學生的實踐技能與從業能力；將科學研究融于實驗教學，提高學生對知識的綜合運用能力，培養其科研創新思維；依靠和調動學科科研優勢，豐富和補充本科實驗實習教學，使學生在研究中了解學科特點，更近距離的感受研究的氛圍，提高學生的研究興趣，使教學效果更加生動。

建立模擬仿真實訓實驗室，在實驗室結合相關課程的理論講解，實地對模型進行學習，可使學生就近觀察、學習和掌握專業設備的特點與排布連接、廠房布局、廠區規劃和有GMP等要求的制藥潔凈廠房的設計原則。學生進行工廠生產實習之前對模型進行學習認識，有助于實習中有的放矢的觀察與記錄，并彌補生產實習中某些車間不能仔細觀察的缺憾。此外，對于制藥專業的學生，這樣的認識學習會使其對隨后開展的《生物工程設備》、《制藥工程設備》和《制藥工廠設計》等課程的教學有更深的理解和興趣，而模型本身也是進行課程設計和《畢業設計》時學生參考和學習的重要依據。

與制藥企業合建校外生產實習基地，充分發揮校內外實習基地優勢，增加學生的實踐機會。通過生產實習、畢業實習、頂崗實習等實踐實訓形式強化理論與實踐的有機結合，增強應用能力與工程能力的培養，使學生的知識結構趨于合理，不斷提高工程實踐能力、分析問題與解決問題的能力、獨立工作能力和獲取新知識的創新能力等。學生通過進入校外實習基地的學習與訓練，參與企業的技術改造和新產品開發，既可更深刻地理解并掌握專業理論，又有效地培養了生產實踐技能[9-10]。

積極鼓勵青年教師到企業掛職鍛煉，開展多種形式的專業教師實踐技能培訓等，使其具有工科實踐經驗，培養教師的實踐教學與指導能力，同時加強與企業的產學研合作，選聘有實踐教學指導能力的制藥企業技術骨干作為實踐教學兼職指導教師，切實提高教師隊伍的實踐指導能力。

2.4 教學模式

(1)實施合理引導、因材施教的人才培養方式

尊重學生個性發展，采用教師分類引導方式，從兩個側重不同的線路實施教學與自我發展。一條著重進行制藥工程應用型人才培養，以適應大眾化教育與行業的需求，人才規格偏重就業；另一條是制藥創新型人才培養，人才規格偏重基礎知識創新，為醫藥學專業研究生人才教育輸送合格人才。

制藥工程創新型人才培養模式著重培養基礎理論扎實、專業技能嫻熟、思維活躍、科技創新能力強的高素質人才。以專業知識教育為基礎，以藥物生產工藝基本原理為主線，以新藥研發、生產工藝優化、GMP車間及設備設計、產品質量控制等現代制藥生產關鍵工程技術為核心，注重創新創業能力，培養有鮮明特色的生物制藥工程專業人才[11]。通過人才培養方案設計、課程體系建設，使之貫穿于人才培養全過程，并積極推進培養模式、方法改革創新。建立教學內容動態調整機制，運用科研問題導向教學法，開展學科進展報告進課堂活動，充分激發學生創新思維。精心設置實驗課內容，強化過程指導，設置開放實驗平臺，設立大學生開放科研課題，通過落實本科生導師制，引導本專業學生提早進入實驗室，并大力鼓勵學生參加學術創新和學術交流活動，為學生創新能力培養提供保障。

(2)堅持“教師為主導，學生為主體”的教育理念，針對課程特點，采用不同的教學方式

對于理論性強、知識點多而較抽象的課程，如生物學基礎課程中的《生物化學》、《分子生物學》，藥學專業課程中的《藥物化學》、《藥理學》等，為使理論教學更加直觀、形象和生動，以基本概念為選題，通過制作三維動畫形式的多媒體課件，加深學生對基本概念的理解和掌握；通過提供理論教學中的關鍵主題詞，幫助學生運用網絡資源查閱相關文獻，以拓展理論教學的信息量和知識面，提高學生學習的獨立性和自覺性；通過引導學生自制小模型，如DNA雙螺旋結構、藥物分子結構等，測試學生對理論教學的理解程度和準確性；將各個組織器官、疾病發生機制、藥物效應作用機制等通過照片、彩色示意圖、模擬動畫等形式展示出來，能夠幫助學生迅速理解相關的醫藥學知識，并加深記憶。

對于與日常生活聯系較密切的課程，如《藥理學》、《毒理學》、《藥劑學》等，采用案例式教學，引導學生收集常見藥物制劑處方、閱讀藥品說明書等促進教學，將教材中枯燥的理論以生動具體的案例講述出來，通過結合現實擺脫空洞抽象的教學狀況，激發了學生的學習興趣和求知欲，同時鍛煉了其分析問題和解決問題的能力。此外，要求學生上講臺講授章節片段或進行課堂討論，或引入學生小組專題報告，在課堂進行交流，讓學生通過課堂報告進行資料查找與準備、報告撰寫、課件制作、課堂講演交流等，提高學生學習主動性和自主學習能力。

對于一些理論與應用緊密聯系的實踐性較強的專業課程，如《制藥工程設備》、《制藥工廠設計》、《制藥工藝學》等，適當增加學科交叉知識和學科前沿知識的引用，采用理論結合實際的教學方法，引導學生學以致用，同時利用生產工藝仿真系統和網絡資源組織教學，強化手腦并用[12]。將現代信息技術應用于課程教學，如將常用的制藥設備、檢測儀器的工作原理、性能參數，常見藥品的生產加工工藝等制成講解式視頻、做成動畫，設置二維碼并在課堂上展示給學生，學生掃碼后添加微信群，一方面使學生能夠在課下更方便地學習原本枯燥的理論知識、增加學習時間，另一方面鼓勵學生搜集、制作類似的專業作品并在群內共享，切實有效地提高其學習興趣，并形成共學互助的良好學習氛圍。

2.5 考核方式

對課程教學考核采取的改革主要體現為兩個方面：

(1)考試形式多樣化。采用課程論文、開卷考試、閉卷考試、口試、小組專題報告等多種形式進行。教師根據課程的性質和要求選擇考試方式，對于專業基礎課程和一些與學生能力與素質培養影響較大的核心課程，采取閉卷考試的方式，對于選修課程和其它非核心課程可以采取開卷考試、課程論文等方式進行考核；增加平時成績的比重，對基礎類課程增加單元或階段測試，并按一定比例計入課程總成績。專業類課程在階段性測試學生掌握專業知識的基礎上，把期末考試的重點放在知識的綜合運用上。

(2)注重平時考核與期末考核相結合的方式。采用綜合成績作為評價學生期末成績的參考，規定一定比例的平時成績。平時成績包括課堂表現、平時完成作業或報告情況、到課情況等；平時成績和期末考試成績之和為學生的最終成績。這種考核方式一方面對學生有約束作用，使其明白知識的積累是從一點一滴開始，同時也體現了考核的合理性。

對實驗教學的考核應從知識、技能、態度和科研能力四個方面對學生進行綜合考評。實驗操作考核可分多種方式進行，各占一定比例。

3 改革成果

兩年多來，對我校制藥工程專業教學實踐進行深入系統的改革與探索，初步建立了一套新型的教學模式，有效提高了專業人才培養質量，鍛煉了學生實踐能力。改革取得的成果包括：

(1)人才培養質量得到全面提高，從業能力明顯增強

按照新型工科人才培養模式，構建了生物學、化學、藥學及工程學多學科交叉融合的課程體系，使學生具備深厚的專業基礎知識；通過實踐能力和創新意識培養，使學生的實驗動手能力、科學探究能力、應用開發能力融會貫通，實踐能力和創新意識得到加強；學生就業率及就業質量得到明顯提高，從業能力得到加強。

(2)建立了具有影響力和示范效應的教學體系和新工科應用型人才培養模式

通過本項目的實施，建立了體現制藥工程工科教育內容全方位結合、產學互動，學研互動、智能結合、德才結合的高素質應用型人才培養模式。本項目及時有效地將實踐成果應用于教學，以制藥產業存在的科學與技術問題為立足點，形成以“主動實踐引導”為特色、以培養具有創新能力的應用型人才為目標的教學體系。

(3)成果形式及實施范圍

改革實施成果以研究報告的形式提交本校教學管理部門，研究成果首批在我校生物工程學院、國際教育學院生物專業(制藥工程方向)的4個年級實施，覆蓋每年級6個自然班，每年約640名制藥工程專業學生已從中受益。根據麥可思和清華大學CCSS項目第三方人才培養質量跟蹤調查，構建的校內教學狀態與評估系統，有效保證了人才培養質量持續提升。

4 結 語

通過對教學實踐的系統改革，以生物學、化學、藥學和工程學主要課程作為專業主干課，形成“以藥學和工程學為基礎，以生物學為特色”的新課程體系，將生物學、藥學等學科體系充分融合，使新的制藥工程專業“藥味”更濃、生物學特色更突出。圍繞實踐教學中的“實驗、見習、實習、專業實訓、社會實踐、畢業論文(設計)”六個環節構建科學合理的實踐教學體系，強化學生實踐動手能力。在教學上始終堅持OBE教育理念，以提高學生的綜合素質為宗旨，以強化學生的創新精神和實踐能力為重點，從傳統教學中重視專業知識的傳授、智力的培養向重視能力和素質的培養轉變，樹立了以學生為主體，培養知識、技能、綜合素質全面協調發展的全新教育理念。