制藥工藝課程設計的一鍋式教學模式探討

涂清波 朱安宏 單 鑫 錢 潔

(南京中醫藥大學 翰林學院，江蘇 泰州 225300)

工程科技在全球經濟一體化和科技高速發展的進程中扮演了及其重要的角色，工程教育是工程科技人才培養和提升國際競爭力的重要基礎。2017年，教育部高等教育司發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》，旨在推動高校工科專業的改革，重視學生的工程與創新能力培養[1]。制藥工程專業是本校特色建設專業，課程建設始終堅持以實踐教學為教改重點[2]，圍繞高素質應用技術型藥學類人才培養為核心目標，開展與產業密切融合的實踐教學體系建設，對課程體系進行優化整合，設置“藥學+工學”有機融合的課程群，包含通識教育、學科基礎、制藥特色和崗位勝任能力四個課程模塊。其中制藥工藝課程設計是一門集化工原理、制藥工藝學、制藥設備、制藥安全與環保、工程制圖等多門專業課程的交叉性實踐課程，是制藥特色課程模塊中實踐教學的重要一環。通過該課程學習，學生可以綜合運用本專業的相關工程類課程知識，從設計的角度來分析和解決制藥生產過程中實際問題的能力，培養工程設計綜合運用能力[3]。

1 教學現狀問題分析

1.1 教材建設不夠完善

我國制藥工程高等教育起步較晚，專業教育始于1997年[4]，部分專業課程的教材建設及理論體系還不夠完善。迄今為止，制藥工藝課程設計的經典教材數量不多，有些版本年代較為久遠[5]，隨著醫藥科技的飛速發展，教材中的法律法規、設備型號、工藝技術等內容更新不夠及時，教學內容難以跟上現代化制藥工程設計人才需求的步伐。

1.2 知識要點涵蓋面廣

本校制藥工藝課程設計在制藥工程專業大三年級開設，課時為32學時，課程知識點涉及文獻檢索、化工原理、儀表與自動控制、制藥工藝學、制藥車間設計、制藥安全與環保、工程制圖等多門相關專業課程，內容涵蓋面廣，綜合性運用程度高，對于教師要求有一定的行業經驗，對于學生有較高的專業基礎要求，在課堂時間不充裕的情況下，熟悉并掌握全部要點略顯吃力。

1.3 實踐教學不夠充分

制藥工藝課程設計是一門培養工程設計能力的實踐應用型課程，培訓學生在設計過程中分析和解決實踐制藥工藝過程中出現的問題，前提要求學生具備一定制藥生產實踐經驗和行業常識，而這往往是學生所缺乏的部分，導致聽課效果欠佳，對給出的問題常常理解在課本層面，難以深入剖析問題的本質，作品在設計創新方面明顯不足。

1.4 考核方式不太全面

制藥工藝課程設計的題目由教師指定，出于方便開展教學的考慮往往較為單一，考核方式通常是以作品的成績作為主要考察指標，學生容易找到固定模板。同時，在設計過程也容易借鑒或抄襲其他同學的作品及想法，而自己實際設計作品的參與程度不高，對學生的自主思考和實踐鍛煉能力的培養非常不利。

2 教學模式改革討論

本校制藥工藝課程設計開設于2016年，經過五年時間的教學經驗積累和教學方案改革，嘗試過課堂填鴨式教學和工廠實踐參觀等方案，目前采用“一鍋式”教學。該教學模式不局限于課堂學習，充分利用線上平臺可自由移動學習的優勢，建立網絡教學課程及評價體系，課堂教學內容參考多本經典教材，教學案例主要是大學生設計競賽的真實命題，在理論教學過程中引出案例，并通過案例分析串聯出相關理論，課程考核形式為完成初步設計任務書，最終課程成績綜合體現線上線下的學習過程及考核評分。

“一鍋式”教學理念最初源自制藥工藝學課程中的“一鍋式”合成法，該法在制藥工藝中是指不對中間體進行分離，在一個反應器中直接進行多步反應的工藝策略，具有簡化操作、縮短工序、環境友好等優點[6]，在制藥工藝優化的過程中經常使用。制藥工藝課程設計為綜合性課程，可看作一個多步反應，基于“一鍋式”理論，精簡相關課程的理論體系，重點講述實用性強的技術方法，以案例為主線，串聯整個課程體系，形成制藥工藝課程設計的“一鍋式”教學模式。實施方案如下。

2.1 以設計競賽為案例，貫穿課程教學體系

現代制藥工業發展迅速，“中國制造2025”等方針無不要求制藥工業朝著工藝先進、安全智能、低碳環保等方向發展。因此，制藥工藝設計課程的制藥工藝需要體現時代背景，教指委主辦的大學生設計競賽命題恰恰體現出這樣的特征，完全符合制藥工程專業的工程設計能力方面的人才培養要求，且緊貼行業的時代背景。

2020年的題目為《“新冠肺炎1號”口服液生產車間工藝設計》，內容包括市場分析、經濟評估、工藝設計、三廢處理、物料衡算、能量衡算、設備選型、車間設計、安全防護、工程繪圖等方面，以案例為主線串聯相關知識點，在課堂上簡化理論課程體系的學習，側重分析行業生產中常見問題及案例的設計創新部分，在課外鼓勵學生參加全國設計競賽，將課堂教學與專業競賽相融合，著重培養學生的工程專業及實踐應用能力。

2.2 線上線下聯合教學，注重教學過程反饋

隨著“互聯網+”時代的到來，在線教學近年來迎來了全新的發展，當前全國各大高校“金課”建設正如火如荼，在線教學是“金課”的一大特色。本校制藥工藝課程設計通過校內及免費公共網絡教學平臺構建了網絡課程，將經典的理論體系搬到線上，設置重點難點、作業測試及問題反饋等過程模塊，讓學生在上課前對相關知識體系有了一個比較全面的熟悉和了解。

教師在課堂教學過程中根據課前線上教學平臺的反饋情況，對學情進行分析評估，相應地調整教學方案，有側重地講解疑難點，合理壓縮課堂的理論教學時間，留出部分時間放在案例分析及討論互動上，實現了實體課堂與在線教學的有機融合，這樣可以有效地保障教學內容的完整，同時強化培養了學生的自主學習和創新思考能力。

2.3 專業軟件輔助教學，加強工藝過程模擬

制藥工藝課程設計研究對象是實踐生產項目，工藝項目需要經歷從小試研究到中試放大再到生產工藝階段，期間經過了很多次的方案優化及實驗論證，而通常案例或文獻中給出的是已經確定的工藝條件及設備參數，缺少過程分析和設計改進部分，這樣學生對優化的數據結果缺乏設計想象的空間，而真正的生產設計過程難以在課堂及實驗室展現。

工程軟件可通過給出的前提條件進行模擬優化以實現過程的虛擬設計，這部分軟件教程的學習正好填補了教學過程中的設計環節。當前許多專業軟件已經廣泛應用在設計過程中的經濟風險評估[7]、工藝流程模擬[8]、工藝參數優化[9]、車間設計繪圖[10]等環節。通過上課效果及課后調查問卷反饋，軟件輔助式教學能有效增強學生的學習積極性和工程設計技能。

2.4 任務分工責任到人，考核評價過程分解

課程的考核重點為作業，即設計任務書，其內容涵蓋工藝、設備、安全、三廢等方面的設計及繪圖，為了給予學生足夠的時間查閱資料，課程設計作業布置在課程開始之前。為了加強學生獨立工作能力的培養，作業采取多人一組、各組一題、責任到人的原則，選題與實際生產相結合，基本數據為現有企業的工藝參數或參考文獻的放大數值，學生通過系列設計得出工藝、能耗、投入、設備、圖紙等結果。

課程的總成績由作業成績與平時成績組成，將平時成績比例提高至50%，注重過程形成性評價分析。作業成績包括初步設計說明書和項目答辯兩個部分，主要模塊包括工藝設計、物流衡算、能量衡算、設備設計、工程圖紙、文字描述等，評分時按照組內分工，給予每人相應的評分。平時成績包括課前網絡學習、課堂考勤互動和課后網上討論三個過程環節，在課堂作業時注意觀察記錄學生的思考過程，鼓勵學生在課上多提多問，比較學生的平時表現與作業成績的正比關系，以求真實公正地對每位同學給出評分。

3 結語

工程設計及實踐技能的培養在整個制藥工程人才培養體系中的地位舉足輕重，制藥工藝課程設計是工程素質培養的重要一環。通過近年來的實踐改革，本校制藥工程專業不斷完善課程設計教學模式，教學中側重工程技術能力的培養，將理論知識與生產實踐、工程設計等結合起來，鼓勵學生積極參加專業設計競賽，并做好以賽促教，在指導學生的同時不斷提升教師自身的教學水平。

一鍋式教學模式綜合運用了案例式、線上線下混合式、虛擬仿真式和形成性評價式的教學方法，豐富了傳統的課堂教學手段，通過課程設計的實施，梳理鞏固了多門專業課程的知識難點，將理論知識拓展到實踐生產運用層面，加重實踐教學比例和工程設計綜合能力的訓練，有利于培養學生對制藥生產實踐問題的分析和解決能力，為后續畢業設計和就業創業奠定良好的工程類技術基礎。