基于CDIO模式的獸藥實驗設計與實施課程改革探索

衣婷婷，萬仁忠，徐瑞雪

（山東農業大學動物科技學院，山東 泰安 271018）

動物藥學專業期望培養具有獸藥研發、技術創新、生產管理、質量控制、臨床應用等方面知識技能的專業人才[1]。當前發達國家的獸藥研發已經進入較為成熟的階段，在教學階段非常重視實踐，強調學生自主學習和實驗探究。而我國動物藥學專業的實踐教育與之比較尚存在較大差距。山東農業大學（以下簡稱本校）目前的獸藥實驗設計與實施的課程教學仍然是傳統的老師講解，學生綜合設計型實驗為主。傳統的教學方法不利于學生創新能力的培養，沒有為學生提供足夠的獨立選題、自行設計以及發現問題、解決問題的機會，已經不能滿足獸藥行業對創新型人才培養的要求，迫切需要引入新思路，進行全方位改革。

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate），是由美國麻省理工學院等院校研究構建的一種工程教育理念和實施模式[2]。以新獸藥研發為目標的教學中，學生首先進行“構思”，分析市場對不同獸藥的實際需求，然后以小組為單位“設計”具體的實驗方案，接著創造實驗條件予以“實施”，最后通過實驗結果分析對實驗設計進行修改等（“運行”）[2]。CDIO模式以學生為主體，以項目為中心，通過“做中學”，使學生的知識、能力、素養得以全方位的提升[3-4]。動物藥學專業雖然屬于農學，但課程設置中很多課程與工學制藥工程專業的課程相同，具有鮮明的工程教育特色，教改擬將CDIO工程理念引入到獸藥實驗設計與實施的課程教學中。

1 CDIO模式引入方案

1.1 實驗內容的選擇

動物藥學專業現有的教學條件無法實現學生的自由選題，需要老師選擇適宜的實驗內容。實驗內容的選擇應該首先考慮國內獸藥研發的現狀、市場和企業的需求，宜選獸藥研發領域中的熱點和難點。再者考慮實驗內容的難易，應兼顧不同水平的學生。還需考慮實驗條件，學生實驗室中已有儀器設備能否滿足實驗要求，利用已有的試劑和原料藥，避免過大的財力投入。

教改擬選擇難溶性獸藥的增溶研究為實驗內容，難溶性藥物約占到藥物的40%，其增溶研究是獸藥研發領域中的熱點和難點。提高難溶性藥物的溶解度可以增加其生物利用度，提高藥效；便于開發成可混飲給藥的制劑，方便使用。難溶性獸藥的增溶方法很多，有簡單的調節pH、添加增溶劑或助溶劑、使用混合溶劑等，也有難度稍高的環糊精包合、固體分散體等制劑新技術。學生可以根據自己的水平，選擇難易不同的增溶方法，充分調動每個學生的積極性。增溶研究不需要太多的儀器設備，學生實驗室中已有的設備能夠滿足實驗的需求。約有一半的原料藥和試劑無需另行購買，保證在有限的經費條件下，教改能夠順利進行?？晒┻x擇的獸藥原料藥有地美硝唑、地克珠利、阿苯達唑。難溶性獸藥的增溶研究這一選題既具有探索性和綜合性，又能兼顧到不同學生的能力水平、實驗室條件等多方面因素。

這是CDIO模式中“構思”部分，學生在“難溶性獸藥的增溶研究”這一大選題下，分析市場對地美硝唑、地克珠利、阿苯達唑不同獸藥的實際需求，選擇一種原料藥進行研究。

1.2 具體實施方案

實施方案應具有可操作性，合理的實施步驟是方案能否執行到底的關鍵。除此以外，還需通過合理分組、有效考核等方式充分調動每一位同學參與的積極性。老師通過預實驗摸索實驗條件、掌握實驗現象、了解實驗所需的試劑和儀器，以便在學生具體實施中給予指導。

（1）前期準備。布置任務并講解文獻檢索方法、難溶性藥物常用增溶的方法、實驗設計方法及數據處理的方法等相關基礎知識。以優生帶差生的方式進行合理分組，避免幾個差生一組的情況。老師根據前期的實驗，準備可能用到的藥品、試劑和儀器。

（2）設計實驗方案。學生查閱文獻，以小組為單位確定具體的獸藥品種并設計至少兩種增溶的方法。實驗方案包括實驗目的、原理、儀器與試劑、相關試劑的配制方法、詳細的操作步驟、實驗中的注意事項等。

（3）論證實驗方案。每組同學以PPT的形式講解設計方案，師生共同討論并指出實驗方案中的問題，學生對其進行修改或補充。在條件允許情況下，允許學生試錯。

（4）補充實驗試劑。根據學生修正的實驗方案，老師增補試劑。

（5）實驗實施階段。其中包括預試和正式實驗兩部分。先進行預實驗，發現和分析預實驗中存在的問題，即時調整實驗方案中不合理的內容，然后進行正式實驗。

（6）實驗報告。實驗報告中學生應重點對實驗原始數據進行處理，分析討論實驗中出現的問題與解決措施，以及自己的心得體會。

（7）實驗考核。包括文獻查閱情況、實驗方案設計的合理性、講解的清晰性、實施過程的規范性、結果的可靠性、數據處理的正確性、實驗后的思考討論。實驗過程中的安全意識、團隊協作等的具體表現也在考核范圍。

在這7個步驟中，其中前期準備、設計實驗方案、論證實驗方案這3個步驟是CDIO模式中的“設計”環節，學生以小組為單位“設計”具體的實驗方案，在師生共同討論下對其實驗方案進行修正。補充實驗試劑和實驗實施階段屬于CDIO模式中的“實施”環節，師生創造實驗條件將實驗方案予以具體“實施”。實驗報告和實驗考核屬于CDIO模式中的“運行”環節，學生通過實驗報告對實驗結果和心得體會進行展示和交流，以此激發學生的成就感，調動學生的積極性。

2 教學改革的效果

2.1 促進創新型、應用型人才的培養

學生通過CDIO模式的實驗探究，不僅學習實驗技術，提高分析問題和解決問題的能力，更重要的是掌握通觀全局的科研思維和協作精神。目前，新獸藥研發人員緊缺，動物藥學本科生雖然學習了專業課程，但是沒有充足的實踐鍛煉，也不能勝任獸藥研發或研發助手的工作。課程改革為鍛煉學生的創新能力提供了良好的平臺。為了充分掌握教學改革的效果，對學生部分技能和能力的改變進行了調查問卷[5]，結果見表1。

2.2 推進大學實踐課程教學方法的改革

教改以培養學生創新能力為目標，改進實踐課程教學方法，探索一種能充分調動學生積極性、激發其創新精神的實踐教學新模式，為高校教學改革提供參考和借鑒。為了更好地將教改貫徹實施下去，調查問卷了學生對教改各個環節的滿意度[5]，結果見表2。

表2 學生對教改各環節滿意度的調查問卷（n=25）（%）

2.3 提高教師的專業水平和教學能力

教師通過課程的教學改革，提高了自身的專業知識和教學能力。為了對學生進行準確的指導，確保實驗的順利實施，老師需檢索設計盡可能多的實驗方法，進行預實驗。對其中的實驗條件、現象、問題等做到提前預知。此外，教師還需要全過程指導學生設計實驗，掌控實驗進程，糾正學生錯誤，解答學生疑惑。這些環節均促進了教師自身專業能力和教學水平的提升。

3 結語

“十四五”規劃是獸藥產業轉型升級的關鍵階段，動物藥學人才不僅要具有扎實的專業知識，更應該具備創新精神和創新能力。CDIO理念作為一種工程教育模式，在強調學生基礎知識的同時，更注重培養學生的理論應用能力、團隊合作及創新能力，將其用于農學中偏工程的專業和課程是教改探索的新思路。CDIO工程理念的引入，改變了以往課程理論過多、學生有枯燥感的局面，彌補了課堂教學與實際應用間的斷層，提高了學生提出問題并解決問題的本領，培養了學生創新意識和能力。

選擇適宜的研究內容、建立具有可操作性的實施方案，將教改貫徹實施下去，是教改成功與否的關鍵。合理的實施步驟，選擇難度適中的研究內容，兼顧到不同水平的學生；合理分組，避免不同組水平差距過大，導致實施難以進行；采用合理的考核評價方式，充分調動每一位同學的積極性；老師充分的預實驗，摸索實驗條件，高效指導學生。以上多方面需要統籌兼顧才能將教改成果最大化，培養創新型、應用型動物藥學人才，滿足獸藥行業對高層次人才的需求。