基于現代信息技術的制藥工程技術實訓課程教學改革

韓永萍 李可意 劉紅梅

北京聯合大學生物化學工程學院，北京 100023

綜合實踐教學是提高學生專業技能和工程素養，實現評價、創造等專業高階層次領域認知的重要手段，也是“新工科”建設中“培養具有較強工程實踐能力、勝任行業發展需要的應用型和技術性復合人才”的重要載體，更擔負著學生由學校學習到適應工作需求“最后一公里”的橋梁作用。然而，教學過程以教師為中心、過程考核缺失、評價方法簡單、評價結果無法真實反映學習效果等，是實踐類課程的共性和痛點，也是高校實踐類教學改革的重要內容。

信息技術與網絡結合，在“突破時、空、物限制”信息傳遞的原有屬性基礎上，還可通過對影像、聲音、文字加工增強傳遞信息的可視性、立體化及實現交互性。教育部發布的《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》中明確提出，“高等教育信息化是促進高等教育改革創新和提高質量的有效途徑，是教育信息化發展的創新前沿”。將現代信息技術與高校實踐課程相結合，不僅可解決客觀條件限制的問題，還可將課堂教學向線上進行有效延展，促進線上線下相結合，加強學生自主性學習，同時可實現考核形式和手段的多樣化，提升考核結果的科學、有效性。探討現代信息技術與高校實踐課程相結合的新型教學模式，是目前教育發展的重要趨勢。

本文以北京聯合大學制藥工程專業綜合實踐類課程——制藥工程技術實訓為載體，結合現代信息技術構建“學、研、導、評”一體化教學和“過程考核+總結性考核”多元化考核教學模式，以期為現代信息技術與高校實踐課程相結合的新型教學模式提供參考。

一、制藥工程技術實訓課程教學問題分析

制藥工程技術實訓課程包括復方原料藥提取、蒸發濃縮與噴霧干燥，微波輔助提取藥物有效成分，超臨界萃取藥物有效成分，膜分離技術對天然產物的分級純化、大孔樹脂對天然產物的分離純化5個項目（來自5名指導教師的科研成果轉化），屬于典型的多項目、實驗型綜合實踐課程。課程教學目標除加強學生對現代中藥提取、分離技術相關知識的理解外，重點培養學生對中藥提取、分離過程中涉及的復雜工程問題的分析和解決能力、項目實施綜合影響評價能力、團隊協作能力以及溝通與表達能力。因本課程開設時間集中、設備臺套數有限（1～2臺），教學以7～10人的小組形式開展。

（一）教學方式單一，學習過程機械、枯燥，課程目標遠未達成

傳統教學模式下，為讓學生在課前對訓練項目有所了解，要求學生根據提供的實訓講義抄寫預習報告；課堂教學中，學生按照講義提供的工藝操作流程在教師指導下完成操作，獲得需要的實驗數據或實驗現象；課后學生只需要提交一份格式統一的實訓報告，即可完成整個項目訓練。教學過程更強調形式上項目的完成，而未考慮學生是否獲得知識和能力的內化。由于幾乎不需要學生自主思考和研究，其對學生工程素養的培養遠未達成對專業培養畢業要求的支撐。

（二）教學過程以教師為主體，學生缺乏學習動力

傳統的教學模式中，教學始終圍繞指導教師在講義中給定的項目工藝操作流程開展。因學習方法機械、枯燥，學生提交的預習報告和實習報告經常出現復印或代寫情況。此外，因設備臺套數有限，小組人數較多，在課堂操作訓練中多數學生處于圍觀狀態。究其根本原因，主要是教學過程始終以教師為中心，學生參與感低，導致學生學習動力不足，“等”“混”現象嚴重，忽視實踐課程訓練，嚴重影響了該課程的教學效果。

（三）考核方式單一，考核手段落后

傳統的教學模式中，用于評價“教學成果”的主要依據是格式統一的實訓報告。指導教師在手工批改堆積如山的實訓報告時，由于實訓報告格式統一、內容相似，主要根據報告字跡工整性、內容完整性，結合出勤情況及課堂操作過程中的表現完成課程的最終評價。這就使過程考核流于形式，考核結果受指導教師主觀影響大，隨意性強；而同一小組的學生因報告內容基本相同，成績區分可考量依據有限；同時，因考核內容不能完全覆蓋課程教學目標，課程達成度分析困難，課程持續改進幾乎無據可依。

二、基于現代信息技術的制藥工程技術實訓課程教學模式改革

為了強化課程學習效果，指導團隊教師重新梳理教學目標，深挖制藥工程技術實訓課程各組成項目的教學要點，充分利用現代信息化技術，創建以學生為主體、教師為主導，以信息化為特征的線上線下相結合的“學、研、導、評”一體化教學和“過程考核+總結性考核”的多元化考核教學模式。

（一）課前加強引導學生探討式學習

不同于傳統教學過程，改革后的實訓課在各個項目開始前，教師以微課形式為學生提供生產設備的三維動畫，介紹機組構成、設備結構和工作原理及操作注意事項等學習材料，同時為學生提供殘缺版講義，并提出針對性的思考題。學生則以小組為單位帶著任務反復觀看微課并結合資料查詢，補充完善實訓講義中生產設備的工作原理、生產工藝操作流程以及回答相關問題。以上學習資料、學生提交的預習報告及指導教師點評均在輔助教學平臺（如藍墨云班課上）進行線上操作。

（二）課上重點引導學生對復雜工程問題的分析和解決

課上教師除了對實際生產機組或生產設備進行講解和演示操作，還需在操作過程中檢查各小組工藝流程設計的正確性、設備操作的規范性及獲取數據的完整性等。學生在操作中根據實際情況不斷修正之前設計的生產操作工藝，及時記錄實驗現象和實驗數據，對于明顯偏離運行規律的數據要能及時找出原因并給予修正，提高項目完成的挑戰難度。實驗完成后，學生需將修正后的操作流程、指導教師簽字的實驗數據提交輔助教學平臺，作為過程考核依據。

（三）課后加強學生對知識和能力的內化

項目結束后，為了強化學生對習得知識和能力的內化，除了傳統的實訓報告，還增加了線上考核和操作考核。課程針對各個項目建設帶標準答案的題庫，題庫內容由各實訓項目涉及的理論知識、設備系統構成、工作原理、操作要點等組成。學生以個體為單位在課后進行不限時間的在線組卷測試，系統自動評分。操作考核是以小組為單位任選5個項目中的一個，介紹項目目的、生產設備系統組成、工作原理、操作過程及項目涉及的提取分離技術的應用現狀。操作考核要求以視頻形式呈現，每位成員都必須承擔一部分出鏡任務。學生完成的操作視頻可用來補充下一輪課程教學的學習資料。

三、基于現代信息技術構建的“學、研、導、評”一體化教學模式特點

（一）強化對學生自主學習能力的培養

以膜分離技術對天然產物的分級純化項目為例，在課前學習中，學生除需要補充完成微濾和超濾清洗流程外，根據清洗后膜通量恢復率計算需要，還得在微濾和超濾膜分離操作前考察不同壓力下清水的膜通量；為了考查系統截留率隨運行時間變化，學生必須思考計算截留率所需記錄的研究數據。項目課前需要完成的思考題為：（1）如何計算清洗后膜通量恢復率？（2）計算截留率需要記錄哪些研究數據？這種帶著任務學習和探究的學習方式可極大地提高學生自主學習的動力和興趣，同時培養學生思考及解決問題的能力。

（二）強化對學生解決復雜工程能力的培養

還以膜分離技術對天然產物的分級純化項目為例。串聯使用的無機陶瓷微濾和中空纖維超濾因分離真菌粗多糖溶液而被污染，僅采用0.1%氫氧化鈉溶液清洗有可能無法使膜通量恢復率達到90%以上的設定要求。為此，微濾可采用80℃以上的熱水對膜系統進行循環清洗，而超濾更適合汽水混合沖洗。如果清洗方法反過來，無機陶瓷膜通量很難在短時間內恢復，而有機材質的超濾膜也會因料液溫度過高被毀壞。因此，這些加強清洗手段需要學生根據現場具體操作情況并經指導教師確認后使用。此外，因膜污染產生，分離過程中的膜通量將隨著運行時間延長而逐漸降低。但因料桶內液面過低，進料裹挾大量氣體進入膜系統或操作壓力沒有固定都可能導致膜通量偏離正常運行規律，因此，此時學生應在指導教師的引導下分析原因并及時糾正。通過指導教師在課堂上引導學生對操作中出現的具體復雜工程問題進行分析和解決，學生不再機械地完成項目操作過程，而需要小組成員全心投入、分工合作。可見，適當增加操作項目的完成難度，不僅可以激發學生的探究興趣和學習熱情，完成后收獲的滿足感也會增強學生的自信。

（三）借助現代信息技術，延伸學習時間、延展能力培養廣度

課前微課學習不僅為團隊協助探究學習明確了方向，還突破了時、空、物的限制，降低了學生的學習難度。而為了完成好操作考核，小組需要查詢資料、設計拍攝文案，指導教師需要在線觀看學生提交的視頻，指出其存在的問題和不足，允許學生多次修正。學生通過課前探究、課后操作考核，不僅內化了理論知識，而且加強了對訓練項目的綜合影響評價能力、團隊協作能力以及溝通與表達能力的培養。

總之，融合現代信息技術后，線上、線下教學分工明確，課程目標培養過程具體，很大程度上延伸了課程學習時間、延展了能力培養的廣度。

（四）考核手段現代化，過程考核和總結性考核多元化

課程考核作為課程教學活動中極其重要的一環，是評定教學質量、衡量課程教學目標、檢查學生“學習效果”的重要手段。近年來，國家相繼出臺的教育政策都對課程考核提出了具體要求，明確強調深化本科教育教學改革“要改進教學評價機制和學生考核機制”“要切實加強學習過程考核，加大過程考核在課程總成績中的比重”。

現代信息技術在制藥工程技術實訓課程中的應用，使得過程考核依據較為充分，如學生課前對微課學習的時長、在教學平臺上的有效交流、提交的預習報告質量、課上出勤以及提交的學習成果等；而總結性考核具有可從多個角度評價課程目標的試卷考核、操作考核和實訓報告三種形式，考核內容實現了課程目標的全覆蓋，考核結果更加系統、科學、可靠。

使用現代信息技術后，學生的課前學習、出勤及課后試卷考核均可由系統自動評價，指導教師只需重點關注操作流程設計的合理性、實驗數據綜合分析及設備操作的正確性和規范性等學習要點，很大程度上減少了教師的課程評價工作量。對于學生而言，其不僅可通過教學平臺及時了解課程學習的階段性評價，而且線上考試和拍攝視頻形式的操作考核賦予了課程教學現代感，符合現代大學生的認知習慣。

（五）教學過程強化以學生為中心，激發學生的學習興趣

無論是課前學習、課上操作或是課后考核，制藥工程技術實訓課程始終秉承以學生為中心的教學理念，充分尊重學生的主體地位，教師主要起引導或指導作用，協助學生探究、綜合分析和解決訓練中出現的復雜工程問題，完成實訓項目設定要求，培養學生在學習中的自主學習意識，激發學生的學習熱情。

四、結語

3 年多的課程改革改革與實踐涉及6 個班次、180 多人次。調查問卷顯示，學生對這種融合現代信息技術的實踐教學和考評模式表示歡迎和認可。學生普遍認為，通過對該門實踐課的學習，自己無論是在中藥提取、純化技術方面，還是在科研方法方面都得到了較大提高，為后續的畢業論文寫作打下了基礎，并且表示真切體會到團隊協作的重要性。建設的課程題庫中每個實訓項目有約50 道選擇題、判斷題及填空題，并且每年根據學生的實際學習情況不斷更新。為了加強課前學習，每個實訓項目建設有不低于15min時長的微課。學生拍攝的項目操作考核視頻質量不斷提升，很多被指導教師選用為理論課程教學的教學資料。

現代信息技術不僅是信息傳遞手段，還是教學內容載體、教學成果載體以及課程評價手段。融合現代信息技術是目前高校教育發展的主流趨勢，將其引入綜合實踐教學，可打破傳統機械教學和單一評價模式，激發學生的學習熱情，深化學生對知識的理解，內化學生的能力培養，實現高等教育對實踐課程賦予的使命擔當。目前，現代信息技術在高校教學中已被普遍使用，如何更好地結合學生特點，針對課程類型進行課程考核評價改革，更有效地提高學生的學習效果和學習效率，仍然需要在實踐中不斷探索。