新工科背景下提升制藥工程專業藥物化學實踐能力的改革與探索

金海善

（江蘇師范大學 化學與材料科學學院，江蘇徐州 221116）

新工科建設計劃能夠服務國家戰略，滿足產業需求，是在“卓越工程師教育培養計劃”的基礎上，教育部于2017年提出的一項持續深化工程教育改革的行動計劃[1]。該計劃對于培養卓越工程師，形成具有中國特色、高水平的工程教育體系具有重要意義[2]。2018年10月，教育部、工業和信息化部、中國工程院聯合印發《關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0 的意見》[3]。2022年12月，江蘇省教育廳、省委人才工作領導小組辦公室、省工業和信息化廳印發《關于推進卓越工程師教育培養計劃2.0 的實施意見》，希望以新工科建設為重要抓手，持續推進工程教育高質量發展[4]，并指出要全面貫徹“學生中心、產出導向、持續改進”理念，突出對學生工程思維與工程實踐能力的培養，著力提升學生解決復雜工程問題的能力。國家和各級政府對發展新工科、培養優秀工程師的高度重視，也為培養新工科背景下的應用型人才明確了行動方向[5]。在這樣的背景下，如何結合院校實際情況，改進教學方法，對接當前和未來制造業發展，積極探索符合行業需求的人才培養模式，成為高校必須解決的關鍵問題。

工科專業學生實踐能力的培養離不開實驗教學[6]，實驗教學是實踐教學的主要組成部分，是培養學生觀察能力、實踐能力和創新能力的重要環節和途徑之一[7]。藥物化學實驗是制藥工程專業的一門重要實驗課程[8]，綜合性強，與學生前期所學課程聯系緊密。通過該課程的學習，不僅可以鍛煉學生的操作能力，也能夠培養學生在專業領域的基本專業素養，提升學生分析、解決問題的能力以及創新能力，是實現人才培養目標的核心課程之一[9]。在新工科背景下，如何講授好藥物化學實驗課程，培養符合工程實踐需求的人才，是從事制藥工程專業實驗教學的教師應當重點關注的問題。本文結合江蘇師范大學化學與材料科學學院的實際情況，研究新工科背景下制藥工程專業藥物化學實驗課教學，旨在從教學模式的轉變、教學方法的改進等方面對該課程教學進行優化，以提高教學質量，提升學生綜合素質，致力于培養具有較強實踐能力的應用型人才。

1 合理調整實驗內容，拓寬學生知識面

對于工科專業的學生，高校應將拓寬學生的知識面及提高各種實踐能力作為主要的培養方向。以往學校制藥工程專業設置的實驗內容相對單一，基本以合成實驗為主，這樣的課程設置雖然有利于學生了解藥物的合成工藝，但不利于學生知識面的拓寬及實踐能力的培養。因此，在保持總學時不變的情況下，對實驗課的內容進行了調整，刪除了部分合成實驗，增加了“鹽酸普魯卡因的穩定性實驗”和“對氨基水楊酸鈉的穩定性實驗”兩個藥物性質考察的實驗。調整以后，既保留了經典的合成實驗內容，又增加了藥物氧化、水解等穩定性考察的實訓科目，不僅豐富了實驗種類，解決了實驗內容單一的問題，還有利于拓寬學生的知識面，提高學生的實踐能力。

2 強化操作技能訓練，提高學生動手能力

在實驗教學過程中，部分學生操作不規范，實踐能力不強[10]。在以往的實驗教學中，受實驗條件的限制，學生一般是兩人一組，共同完成一項實驗。但兩人一組存在弊端，學生不能掌握全部的實驗操作，操作技能得不到充分的鍛煉。為改善這種狀況，通過增加通風櫥及實驗設備的臺套數，將兩人一組改為一人一組，要求學生從安裝儀器、投料到萃取、抽濾等過程都獨立完成，增加學生動手訓練的機會，并要求學生嚴格按照教師講解的標準實驗操作方法進行實驗，同時，要求學生熟知每次實驗課的內容，盡量脫離教材獨立完成實驗。通過這些措施，讓每名學生都能獨立進行完整的實驗操作，提高了學生的自學能力和實踐能力。

3 增加設計性實驗，激發學生探索創新精神

在實驗教學中，采取有效措施充分調動學生的學習積極性和主觀能動性，可以使學生的創造性思維和能力得到更好的培養[11]。學校以往藥化實驗課中所做實驗多為驗證性實驗，實驗的投料量、操作步驟和注意事項等內容都已在實驗教材中詳細說明，學生實驗后基本上都能得到與教材上一致的結果。這類實驗對鍛煉學生的基本操作能力很有幫助，但難以有效調動學生學習的主動性和創造性，不利于激發學生的探索創新精神。在近幾年的藥化實驗課教學中，增加了設計性實驗的內容，資料的查閱、方案的確定、藥品試劑的選擇等均要求學生獨立完成，教師僅起到指導作用。通過設計性實驗，提高了學生的文獻查閱能力，獨立分析問題、解決問題的能力，激發了學生的科研興趣和創新探索能力。如在“鈣拮抗劑硝苯地平合成”實驗中，有學生選擇了利用鄰硝基苯甲醛和乙酰乙酸乙酯及碳酸氫銨在甲醇中反應制備硝苯地平的方案，整個實驗過程看似簡單，但是該學生在實驗結束后并沒有制得目標化合物。通過分析后發現，原來是由于學生急于完成實驗，加入碳酸氫銨過快，導致反應失敗，碳酸氫銨的熱穩定性較差，在加熱條件下易分解為氨氣、二氧化碳，若一次性加入及加熱速度過快，會導致分解產生的氨氣來不及參與反應而逸出。后來，學生調整了實驗方案，改為分次緩慢加入碳酸氫銨，順利制得了目標化合物。通過這種教學方式，讓學生使用自己所學的知識解決問題，從而激發了其求知欲。而且，在這一過程中，學生投入了大量的時間和精力，一直在探索，調動了學生的學習主動性，使學生感到實驗的挑戰性和創新性。

4 利用現代教育技術，豐富教學方法和方式

教師在實驗課前制作好授課的多媒體課件，并錄制重點操作部分的演示視頻，將這些資料上傳至藥物化學精品資源共享課平臺，供學生課前課后觀看。有的學生動手能力一般，學習習慣不好，這就需要教師不斷引導，在課前引導學生觀看這些資料，可以讓學生對所做實驗內容進行預習，初步了解實驗內容，方便后續的實驗課學習。這些資料也可以促進學生課后復習，學生的學習能力不同，學習效果存在差異，課后觀看可以使學生對實驗過程中遇到的問題進行回顧，及時復習操作過程和知識點，從而對所學內容有更深層次的掌握。通過這些方式，不僅豐富了教學方法，而且明顯提高了實驗課程的教學效果，為實驗課教學提供了有力的支持。

5 利用多種途徑，提升學生實踐能力

為解決傳統藥物化學實驗教學單一性的問題，教師將校內實驗、科研創新、校外實習等多種實踐教學方式結合在一起，做到實驗教學與科研實踐相結合，實驗教學與醫院、藥廠實踐相結合。通過藥物化學實驗課，教師根據學生特長進行引導，激發其學習興趣，引導對藥物化學感興趣的學生進入教師的科研實驗室觀摩學習，培養學生對藥物研發的興趣，并以團隊形式查閱文獻資料，進行自主實驗設計，申請江蘇省大學生創新創業訓練計劃項目，提高學生的科研創新能力。同時，為強化實踐教學，學校在徐州市中醫院、江蘇恩華藥業股份有限公司和徐州市質檢所等單位建立了制藥工程專業校外實習基地。在藥物化學課程實訓過程中，學生充分使用醫院、藥廠的資源開展教學實踐活動，提高了學生對藥品制備、保存及使用的認識。如在藥物化學實驗“鹽酸普魯卡因的穩定性實驗”中，學生學習了該藥物在堿性條件下易分解的特性，通過在中醫院的實習，學生對這類藥物的管理、使用和保存有了更加直觀的認識，加強了對專業知識的理解，提升了專業實踐能力。

6 改進實驗考核方式，實行多元化考核

實驗考核不僅是評價實踐教學目標完成與否的重要方式，而且可以促使學生重視實驗技能的鍛煉[12]。以往實驗課的考核主要是根據實驗報告和考勤情況進行評分，導致學生過于注重實驗報告的撰寫，忽略實驗技能的鍛煉。為滿足新工科建設的需要，教師調整了藥物化學實驗課的考核方式，改為從三個方面進行考核，一是安全，二是操作，三是筆試。實驗室安全操作是實驗課順利開展的前提[13]。為培養學生的安全意識和環保意識，將安全知識教育納入實驗教學，教師設計了安全教育題庫。考慮到大部分學生對分數都較為在意，在學期開始前，要求學生先完成安全教育題庫的試題解答，考試合格方可進入實驗室上課，考試分數將按一定比例計入到期末成績。實驗操作考核是考核體系的核心部分，也是評價學生實際操作能力的有效方法。以一個綜合性實驗為載體，重點考查學生的操作是否規范、對實驗內容是否熟悉、實驗報告的撰寫及數據記錄是否得當等。在學生完成實驗后，教師會進行點評，讓學生知道自己的問題所在和扣分之處，以及時糾正不規范操作。筆試主要考查學生對基本操作理論知識和實驗原理、流程的掌握情況。通過這種多元化考核的方式，以考促學，提高了學生的安全意識、實驗技能及實踐能力，從而提高實驗課的教學質量。

7 結語

新工科對制藥工程專業本科生的培養提出了新的要求[14]。如何進一步提高學生的實踐能力和創新思維，培養出更加優秀、符合新時代要求的高質量工程人才，需要教師在長期實踐中不斷積累和探索。筆者以新工科建設計劃為指引，以提升學生的實踐能力為導向，針對制藥工程專業藥物化學實驗教學中存在的問題，就如何解決問題進行了探索和改革，優化了藥物化學實驗教學的一些環節，讓課程教學更加符合新工科的要求，以期提升制藥工程專業實踐教學質量，使學生的素質和能力可滿足行業的實際需求。