面向工程教育專業認證的制藥工程專業實驗教學改革

劉景輝，黃強(鄭州大學化工學院，河南 鄭州 450001)

0 引言

工程教育專業認證是我國目前高等教育評價的一個重要內容，也是工科高等教育及工程師資格國際互認的一個重要途徑[1]。工程教育專業認證秉承以學生為中心、成果導向和持續改進三大理念，要求專業在辦學條件支持、課程體系設置、師資力量配備、課堂教學實施、課程質量評價及基于評價/反饋的持續改進等各個教學關鍵環節都要圍繞學生畢業要求的完全達成及專業培養目標的最終實現而組織進行[2]。經過多年的實踐，工程教育專業認證由于其評價目標的明確性、評價指標的可量化性、評價過程的科學性、評價結果的公允性及持續改進意見的可操作性，迅速成為國內各相關專業推進工科教育改革，提高工程人才培養質量的一個重要抓手。2016年，我國正式成為《華盛頓協議》的成員國，工程教育專業認證標準自此在事實上已成為國內高等院校培養高層次工程人才的實踐指南。

制藥工程專業是建立在化學、化工、生物學和藥學等學科基礎上的一門交叉學科，承擔著為制藥行業培養具有深厚理論功底、合格實踐技能及具有創新能力的工程技術人才的重要職責。如何深入貫徹工程教育專業認證以出口為導向的OBE教育理念，突出學生主體地位，持續開展課程建設，不斷推進教學質量持續改進，成為目前制藥工程專業建設過程中亟待解決的重要課題[3]。

制藥工程專業實驗是制藥工程專業的一門必修實驗課程，也是專業實踐教學體系中的一個重要環節，通常開設在第六或第七學期。通過該課程的學習，可以使學生綜合使用之前學習到的專業理論知識，利用實驗室常見的儀器設備，獨立開展藥物合成、藥物分析、生物制藥及藥物制劑等一系列工程實驗，從而加深學生對專業知識的理解，熟練使用常見制藥儀器設備，掌握實驗組織設計及數據記錄分析方法，鍛煉培養學生解決實際工程問題的能力[4]。制藥工程專業實驗集知識傳授、技能訓練、儀器操作、創新培養等多種功能于一體，為學生專業知識、工程素養及創新能力的提升提供有效支撐，對培養具有國際視野、適應制藥行業日新月異新需求的合格應用性創新人才具有重要意義[5]。本文結合我校制藥工程專業近年來按照工程教育專業認證標準進行實驗平臺建設及實驗實踐教學的經驗，對適應工程教育專業認證要求的制藥工程專業實驗教學改革進行簡要探討，以期為國內兄弟高校相關專業及同行教師提供參考借鑒。

1 制藥工程專業實驗現狀分析

1.1 課程目標設置不合理

工程教育專業認證通用標準中，要求專業教學必須具有明確、公開、可衡量的畢業要求，并從工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究等12個方面對畢業要求應該涵蓋的內容做了詳細的說明，要求專業課程設定的課程目標必須對與之相關的畢業要求指標點形成有效支撐。制藥工程專業實驗作為一門實踐課程，強調對學生專業理論知識、實驗操作技能、數據分析處理等方面的加強訓練，讓學生綜合利用在專業課程及基礎實驗中學到的知識技能，用于解決其在生產/研發實際中面臨的工程問題。以往制藥工程專業實驗的課程目標設置過于強調實驗的綜合性，導致對應支撐的畢業要求指標點過多過濫，且支撐關系復雜，難以對實驗教學實施提供指導作用。

1.2 教學內容缺乏系統性

工程教育專業認證要求在課程目標確立后，之后的教學內容設計及教學實施均要圍繞課程目標的實現來開展。制藥工程專業實驗覆蓋化學藥物制備及工藝開發、天然產物提取及成分分離、生物制藥、藥物制劑及藥物分析等內容，分別對應制藥工業的不同領域。但我校制藥工程專業實驗課時僅有48個學時，要在有限的學時范圍內面面俱到的安排如此多門類、要求均不同的實驗類型，勢必造成教學內容分散，知識點駁雜不精，教學流程緊湊有余，張力不足。學生疲于應付教學過程中的“大水漫灌”，難以建立對制藥工業過程的深刻理解。這種大而全的教學內容設置方式也給實驗用品配備、教學設備更新帶來極大的挑戰。

1.3 學生參與度不高

工程教育專業認證強調以學生為中心，重視學生在教學過程中的主體地位，教師更多的起著啟發者和引導者的作用。我校制藥工程專業實驗安排在第七學期，學生面臨較大的考研和就業壓力，且隨著學期向后進行，學生參與實驗教學的主動性和積極性急劇下降。并且，長期的教育慣性使得制藥工程專業實驗仍然執行著傳統的知識/技能本位的教學方式，任課教師單向進行知識灌輸，學生根據下發的實驗說明書按部就班的完成實驗操作。課程考核往往以現場表現和實驗報告來檢驗教學目標的完成情況。學生難以基于自身專業知識分析實驗過程，提供創新性解決方案[6]。

1.4 與專業其他課程缺乏互動

工程教育專業認證標準強調課程體系建設要服務于學生畢業要求的完全達成。各專業理論、實踐課程并不是孤立支撐畢業要求的各個指標點，而是在內容上各有側重，相互聯系，教學邏輯上從易到難，由淺入深。前置課程為后置課程提供知識/技能儲備，后置課程是在前置課程基礎上的綜合、提高。制藥工程專業實驗是在學生已經修過大部分的基礎理論課程及實驗課程之后進行的實踐環節，一方面考察學生對之前學習的專業知識及實驗技能的綜合運用，另一方面又需要有針對性的培養學生的工程素養與創新意識，為之后的專業綜合設計及畢業設計/論文打下基礎。但目前的制藥工程專業實驗更多的偏向于任課教師的“個人獨舞”，忽視該門課程在整個課程體系及學生畢業要求達成支撐鏈條中的角色定位，僅是模塊式的完成既有教學內容及教學目標，內容上難以與前置課程及后續課程前后呼應，不利于教學效果的進一步提高[7]。

2 制藥工程專業實驗改革思路

為了適應工程教育專業認證要求，制藥工程專業實驗課程團隊通過頂層設計，對本課程在專業課程體系中的角色進行合理定位，從課程目標、教學內容、引導學生及課程互通聯動四個方面進行教學改革，強調實驗教學安排凸顯專業特色，契合專業培養目標，能有力支撐對應畢業要求指標點的完全達成，并通過反向教學設計、正向教學實施，滿足師生、學校及行業對教學效果的期許，保證制藥工程專業工程人才培養質量。

3 制藥工程專業實驗改革措施

3.1 優化調整課程目標

制藥工程專業實驗綜合性強，實驗涉及到知識結構、操作規程、儀器設備，遠較基礎實驗繁多復雜，各個實驗之間內容相互聯系交叉，獨立操作和組隊協作交替，具有一定的深度、廣度和難度，側重于基于在學生基礎知識、基本技能之上的加強訓練和綜合能力的進一步提升。因此，在新課程教學大綱的制定過程中，課程團隊對原有不合理的課程目標支撐邏輯進行了調整。如，刪去了原教學大綱課程目標中對工程教育專業認證通用標準 “工程知識”指標點的支撐關系，不再強調課程對學生基礎知識和基礎能力的反向支撐。

在制藥工程專業實驗教學實踐中，由于課時進度的嚴肅性及實驗資源的限制，通常按照指定的實驗教材或任課教師提供的實驗思路進行實驗方案設計和執行，對學生創新意識的培養主要體現在對實驗原理的深入探討、實驗過程的優化改良及實驗突發事件的分析處理上，對“設計/開發解決方案”這一畢業要求指標點的支撐力度較弱，故新教學大綱的課程目標中也刪去了該部分內容。

隨著我國制藥工業及科學研究的不斷發展，新技術、新工具、新知識不斷涌現，人們對既有工業過程及反應原理的了解也不斷深入。在課程內容按序更新的同時，充分掌握利用網絡工具、專業軟件及文獻資源，將工業應用及理論研究的最新成果引入課堂，成為學生工程能力培養的一個重要環節。在課程目標的修訂過程中，課程團隊增加了對畢業要求指標點“使用現代工具”的支撐關系。

經過優化調整，制藥工程專業實驗新版教學大綱的課程目標共體現了對“問題分析”“研究”“使用現代工具”“個人和團隊”“終身學習”五個畢業要求指標點的強支撐，課程在專業課程體系當中的定位更加明確，“鞏固基礎、充實提高、創新啟蒙”的作用更加凸顯。

3.2 系統選擇教學內容

在工程教育專業認證通用標準指導下，課程團隊對制藥工程專業實驗的教學內容進行了深入梳理優化，在實驗選擇上更加強調系統性、綜合性及工程性，突出專業特色。我校制藥工程專業設置在化工學院，長期的歷史沿革和發展慣性導致在化學化工方向的教學基礎較好，生物制藥方向支撐力量薄弱。因此制藥工程專業教育定位為“培養面向化學制藥的能夠適應行業發展需要的具有創新思維的工程應用型和科學研究型人才”。課程團隊在教學內容選擇上，有意識的根據專業定位進行了模塊重組，將生物制藥部分內容與生物化學基礎實驗內容合并，專業實驗中不在體現該部分內容，教學重點放在化學藥物制備及工藝開發、天然產物提取及成分分離、藥物制劑及藥物分析等方面，以做到主線鮮明，契合專業特色。

課程團隊在具體的實驗內容遴選上，注重整體觀念，要求各個實驗模塊之間聯系緊密，相互貫通，符合制藥工業生產實踐，做到獨立性與系統性、試驗性與工程性的協調統一。以“苯妥英鈉的制備”實驗為例，課程團隊強調在實驗內容上“從頭到尾”一體設計，分別設置了苯妥英鈉及關鍵中間體合成、正交法工藝優化、色譜監測、苯妥英鈉片劑制備及片劑藥物分析等七個連貫的實驗過程，讓學生在操作中體驗從化學原料到成藥的完整制藥工業過程，培養工程思維。同時在系列實驗中實現藥物制備及工藝開發、藥物制劑及藥物分析等不同模塊內容的穿插糅合，起到了對學生綜合能力和工程素養進行系統訓練的教學效果。

3.3 科學合理引導學生

為了減輕學生學業壓力，提高學生參與實驗教學的積極性，我校制藥工程專業進行了課程學期調整，將第七學期的生產實習調整到暑期小學期進行，制藥工程專業實驗課程則提前到第七學期初開設，調整課時在學期中結束，從而將專業實驗、專業理論課程與研究生考試等學習壓力在學期內平均分配，減輕了學生期末考核負擔，極大的提高了學生對專業實驗的學習熱情。

教學手段上，課程團隊打破了以往教師下發任務書—課堂講授—學生操作—上交實驗報告傳統教學方式，強化學生在教學過程中的主體地位，學生是實驗項目的實際負責人，教師在教學組織中更多的起到啟發和引導作用。通過師生角色轉換打破實驗室界限，給予學生更多自主空間，為學生創新思維培育賦能。重視學生實驗前預習，通過布置預習任務來代替實驗說明書，鼓勵學生利用圖書館及線上文獻資源進行問題查詢、方案選擇及實驗細節確認。課堂上，教師通過啟發式提問、組織分組討論和自由發言等多種形式了解學生預習情況及對知識/技能的認知情況，然后基于學生的認知適時進行關鍵概念、原理及操作方法的闡述說明，引導學生針對教師的講解提出理解或疑問，并給出可行的試驗或驗證方案。學生進行實驗時，教師通過現場監控，了解學生實驗情況，糾正錯誤操作，確保學生人身安全和實驗順利進行。實驗結束后，教師組織學生對實驗結果進行討論分析，判斷學生對于實驗所涉及到的概念、原理及操作方法的掌握程度，并適當進行總結深化。

3.4 與其他專業課程互通聯動

課程團隊進一步明確了制藥工程專業實驗在整個課程體系當中承上啟下的定位關系，教學內容上一方面設置了驗證性實驗以承接學生在前置課程中學到的基本理論和基本技能，另一方面又添加了創新性實驗內容以為學生后續獨立承擔畢業設計/論文提供支撐。同時，通過師生攜手，實現課程內容課間互聯互通。以苯妥英鈉的制備實驗為例，在專業實驗中側重于讓學生掌握用傳統工藝制備苯妥英鈉的方法，并在制備過程中訓練相關的實驗技能、儀器操作方法及安全環保知識。對近年來出現的新方法、新工藝或學生在實驗過程中激發的新思路，課程團隊另外開設了開放性實驗課程以鼓勵學生大膽嘗試，勇于創新，從而做到基礎與提高并重，滿足學生不同層次的需求。此外，課程團隊積極與專業綜合設計指導教師溝通，實現實驗課題與專業設計選題互通，鼓勵學生將專業實驗中的操作規程、反應收率、過程損耗等原始數據代入工程項目設計中，盡可能地為學生模擬真實工程環境，增強學生參與感、代入感和獲得感，提高學生學習興趣，促進高素質工程人才培養。

4 結語

綜上所述，在工程教育專業認證已成為我國高等教育工程人才培養關鍵指標的前提下，如何推進課程教學改革，以評促建，評建并舉，已成為各個院校制藥工程專業辦學所面臨的一個重要課題。本文以我校制藥工程專業實驗課程為對象，通過在課程目標、教學內容、學生引導及課程互聯互通四個方面進行系統地優化改革，滿足了工程教育專業認證通用標準的要求，也實現了提高學生學習興趣，促進綜合能力和工程素養培養教學目的，有利于學生畢業要求及專業培養目標的順利達成。