基于跨階段的制藥專業(yè)工程認(rèn)證實施評估

制藥工程專業(yè)是建立在藥學(xué)、過程控制、化學(xué)工程與工藝基礎(chǔ)上的多學(xué)科交叉的工科專業(yè)。其目標(biāo)是培養(yǎng)能夠從事藥品生產(chǎn)、管理并擅長新工藝與新品種的設(shè)計、開發(fā)和放大方面的人才。制藥工程不同于傳統(tǒng)的藥學(xué)專業(yè)，以工程化能力培養(yǎng)為主要目的，強(qiáng)調(diào)將藥學(xué)專業(yè)知識應(yīng)用在工程領(lǐng)域，使學(xué)生成為具有工程實施能力的復(fù)合型人才。工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障體系，是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的教學(xué)模式[1]。武漢工程大學(xué)（下文簡稱“我?！保┲扑幑こ虒I(yè)有著悠久的辦學(xué)歷史，并于2017年通過國家工程教育認(rèn)證委員會的工程教育認(rèn)證。在此之前，學(xué)校立足于學(xué)校的教學(xué)計劃，以及工程教育認(rèn)證的需求，從2015年起嚴(yán)格遵循工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，制定教學(xué)計劃培養(yǎng)學(xué)生，管理教學(xué)事務(wù)。近三年，基于工程認(rèn)證的培養(yǎng)要求，針對理論教學(xué)，對實踐教學(xué)與畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)改革。本文以改革前2013-2015三年與改革后2016-2018三年的教學(xué)為討論對象，探討了基于工程認(rèn)證的教育體系對于理論教學(xué)與實踐教學(xué)的促進(jìn)作用，并以專業(yè)從業(yè)率和國藥杯制藥工程競賽的參與率為數(shù)據(jù)指標(biāo)，進(jìn)一步佐證了工程認(rèn)證模式對于提高專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的積極作用，為后續(xù)工程教育的規(guī)范與改進(jìn)提供基礎(chǔ)和依據(jù)。

一、工程認(rèn)證對于理論教學(xué)的改變

1.由“投入至上”轉(zhuǎn)向“結(jié)果至上”。以結(jié)果為導(dǎo)向的工程教育模式重視教育過程與教育結(jié)果之間的因果關(guān)系，并努力促成以教育結(jié)果為導(dǎo)向的教學(xué)活動轉(zhuǎn)變。同時將每個課程的獨立課程要求升華為瞄準(zhǔn)大學(xué)全過程的畢業(yè)要求。我校將工程認(rèn)證所涉及的十二點畢業(yè)要求分解到相關(guān)的課程，通過課程自有的知識支撐以及課程之間的交互支持，使學(xué)生在畢業(yè)的時候可以滿足畢業(yè)要求。例如，在講授四大藥學(xué)課程藥物化學(xué)、藥物分析、藥劑學(xué)、藥理學(xué)時，除藥理學(xué)完全不涉及工程內(nèi)容之外，其他課程相應(yīng)涉及化合物的制備、分析以及對應(yīng)制劑是如何在工業(yè)水平去實施。從藥物開發(fā)的層面而言，藥物以及藥物制劑的制備與表征需要經(jīng)過實驗室、小試車間、工業(yè)生產(chǎn)三個水平。這三個水平所涉及的設(shè)備不是簡單的空間容量與功率的放大，在處理容量的放大過程中，設(shè)備往往會變得更加復(fù)雜，同時工藝所需考慮的安全性，能效、能量密度均一性等問題進(jìn)一步加大了復(fù)雜性。本專業(yè)瞄準(zhǔn)了實際應(yīng)用的最終目的，同時講授基礎(chǔ)知識和工程內(nèi)容，讓學(xué)生對設(shè)備應(yīng)用的合理應(yīng)用性產(chǎn)生自我理解，實現(xiàn)知識的內(nèi)化與交互。該種基于理論知識的工程能力培養(yǎng)方式可以有效滿足工程認(rèn)證畢業(yè)要求所需要的最重要的三個畢業(yè)要求：工程知識、問題分析及設(shè)計/開發(fā)解決方案。

2.由知識掌握過渡到技能掌握。教育家和心理學(xué)家布魯姆將教學(xué)目標(biāo)分為認(rèn)知領(lǐng)域、動作技能領(lǐng)域和情感領(lǐng)域，認(rèn)為每個領(lǐng)域教學(xué)目標(biāo)是具有層次結(jié)構(gòu)的。對于目標(biāo)，分為記憶、理解、分析、評價、應(yīng)用和創(chuàng)造六個層級，在學(xué)生水平到達(dá)不同的層次時候，學(xué)生傾向于應(yīng)用不同的表達(dá)詞匯[2]。如果學(xué)習(xí)效果定在“應(yīng)用”前一級時，學(xué)生表達(dá)用詞通常為“表明”“說明”“討論”等。而當(dāng)學(xué)生超越了“應(yīng)用”一級時，學(xué)生的用詞往往會升級為“實施”“規(guī)劃”“達(dá)成”等，從用詞的變化可以清晰地感受到知識對學(xué)生能力的提升作用，也可以感受到學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的反饋與擴(kuò)大化應(yīng)用。教師由此清晰地感受到學(xué)生是習(xí)得知識，還是已將知識內(nèi)化成為技能。

（1）遞進(jìn)式課程體系規(guī)劃。工程制圖能力是制藥工程專業(yè)學(xué)生最重要的技能，同時也是其他知識的輸出與表現(xiàn)方式。為此，可將工程制圖所涉及的課程工程制圖、化工制圖、制藥常用軟件與CAD應(yīng)用技術(shù)和制藥工藝設(shè)計由大一開始循序漸進(jìn)地推進(jìn)，按照大一、大二、大三的時間依次安排，使學(xué)生可以同時掌握藥學(xué)知識與制圖能力，方便教師進(jìn)行基于交互式教學(xué)活動的技能培養(yǎng)，以某一設(shè)備CAD繪制的模式布置作業(yè)，促成工程知識與藥學(xué)知識的結(jié)合。

（2）發(fā)散性的課后環(huán)節(jié)建設(shè)。隨著課時的不斷壓縮，教師在課堂上能傳授知識的絕對量斷減少。為此，調(diào)動學(xué)生的課后學(xué)習(xí)興趣就顯得尤為重要。在保證課后復(fù)習(xí)行為成效的基礎(chǔ)上，本專業(yè)通過引發(fā)學(xué)生進(jìn)行持續(xù)性的、有一定難度的發(fā)散性思考來引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成既定的畢業(yè)要求，主要依托于布置有一定難度的啟發(fā)性作業(yè)而達(dá)成。比如講授在藥劑學(xué)的固體制劑環(huán)節(jié)，要求學(xué)生自己查找中國古代劑型以及這些劑型的制備與應(yīng)用情況，以小組為單位，以PPT為作業(yè)方式交上來。該類作業(yè)有一定的難度和發(fā)散性，對于認(rèn)真學(xué)習(xí)的學(xué)生來說是一種課后的繼續(xù)啟發(fā)式教學(xué)活動，對于不認(rèn)真的學(xué)生來說，也不會覺得作業(yè)枯燥，產(chǎn)生抵觸情緒。學(xué)生在完成作業(yè)的過程中會去查找所布置作業(yè)的制備方案，很多學(xué)生會感覺到作業(yè)比較棘手，這正是教師希望看到的。

（3）多層次設(shè)計課程的開展。武漢工程大學(xué)現(xiàn)有的設(shè)計課程主要有三大類：化工原理設(shè)計、專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。三層次的設(shè)計課程依次展開，構(gòu)成由易到難的設(shè)計層次，形成了由局部向整體的教學(xué)規(guī)劃，從單一環(huán)節(jié)到多環(huán)節(jié)并串聯(lián)的教學(xué)模式。通過化工原理設(shè)計，學(xué)生可以清楚地知道諸如反應(yīng)塔需要修多高、管道應(yīng)該用多粗、反應(yīng)的接觸面積應(yīng)該有多大等細(xì)節(jié)問題，后續(xù)的專業(yè)設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計則是分別對中成藥和化藥進(jìn)行的單元設(shè)備組合化應(yīng)用，結(jié)合藥學(xué)基本知識設(shè)計出可實際生產(chǎn)的車間。就教學(xué)而言，使知識由平面向縱深的過度。此外，武漢工程大學(xué)制藥工程專業(yè)一直積極參加國藥杯全國大學(xué)生設(shè)計競賽。在取得不錯名次的同時，還帶回許多老師都不甚了解的設(shè)計最新理念和方向，達(dá)到以賽促教的目的。參與全國設(shè)計大賽的隊伍往往由5～6名學(xué)生加上1～2名老師組成，這些學(xué)生回校后牽頭組成校內(nèi)設(shè)計小組，可以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

3.促使教學(xué)活動規(guī)范化與藝術(shù)化的統(tǒng)一。工程教育的十二條畢業(yè)要求以及畢業(yè)要求所對應(yīng)的分解指標(biāo)點決定了工程教育的規(guī)范化問題，工科教學(xué)文化崇尚“科學(xué)型”和“程序型”[3]。這種文化會與高校教師普遍認(rèn)同的課堂教學(xué)即興表演的藝術(shù)性有一定沖突。但是這種沖突并非不可調(diào)和，屬于兩個層面，規(guī)范化屬于知識體系層面，藝術(shù)性屬于知識點的教學(xué)層面。引導(dǎo)教師正確看待這種層次差別，辯證理解教學(xué)規(guī)范性與藝術(shù)性的關(guān)系就顯得十分重要。和很多藝術(shù)形式一樣，教學(xué)活動的藝術(shù)性需要建立在一定的秩序上。教師在運(yùn)用不同教學(xué)方法或教學(xué)模式講授知識點時，將自身的風(fēng)格與個性融于重難點的講解中，將教學(xué)過程中的疑難點用靈活的思維去化解，并牢牢把握知識點與知識體系之間的內(nèi)在關(guān)系，才能在把教學(xué)技能發(fā)揮到出神入化境界的同時，滿足教學(xué)的規(guī)范性，使教學(xué)過程充滿藝術(shù)性，同時構(gòu)建知識體系的美。而這種有秩序的教學(xué)藝術(shù)的生命力持續(xù)而長久，是知識傳遞與老師感染力的統(tǒng)一體現(xiàn)，會促進(jìn)教師形成一名更高層次的“藝術(shù)型教師”。

二、工程認(rèn)證對于實踐教學(xué)的改變

1.強(qiáng)化實踐教學(xué)與理論教學(xué)的并行。實踐教學(xué)和理論教學(xué)的一體化方案涉及廣泛，方案遵循黑格爾所說的螺旋上升的永續(xù)循環(huán)的發(fā)展原則，是實踐與教學(xué)互動發(fā)展的結(jié)果。在這種互動過程中，理論教學(xué)與實踐教學(xué)的發(fā)展表現(xiàn)為歷時性同構(gòu)，具體為教學(xué)實踐中意義關(guān)系、權(quán)重關(guān)系和規(guī)則關(guān)系[4]。我校以工程認(rèn)證為契機(jī)，以實踐教學(xué)基地為依托，通過三層次的知識結(jié)構(gòu)將實踐教學(xué)與理論教學(xué)有機(jī)融合起來。以單一設(shè)備元件為靜態(tài)知識點，以設(shè)備聯(lián)動與物料流動為動態(tài)過程，以全流程的虛擬仿真構(gòu)建為最終表現(xiàn)形式，具體的實施過程依靠Aspen軟件和東方仿真系統(tǒng)。其中，Aspen軟件完成單元操作的計算和設(shè)備選型，涉及的課程包括化工原理、化工熱力學(xué)、化工系統(tǒng)，回顧了單元設(shè)備原理和知識。而東方仿真系統(tǒng)則將所有單一設(shè)備串聯(lián)成一個整體，軟件使用過程中學(xué)生會主動去查閱制藥工程車間工藝設(shè)計等教程。同時該軟件的強(qiáng)大計算系統(tǒng)和專業(yè)算法可以評判物料運(yùn)動的合理性、流向、能耗等參數(shù)，最后給予學(xué)生成績和評分。

2.以實踐教學(xué)促進(jìn)技能培養(yǎng)。本專業(yè)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)水平以技能評估的方式進(jìn)行，工程認(rèn)證體系的要求規(guī)范和準(zhǔn)確地回答三個問題：①學(xué)生能做什么？反映的是學(xué)生的專業(yè)知識、技能和學(xué)以致用的能力。②學(xué)生該做什么？反映學(xué)生的道德價值取向，社會責(zé)任和人文關(guān)懷。③學(xué)生會做什么？反映學(xué)生應(yīng)具備的綜合素質(zhì)和職業(yè)發(fā)展能力[5]。這3個問題與學(xué)生的畢業(yè)要求高度一致。在本科教育層面，工程技能的體現(xiàn)主要依托于工程設(shè)計的方式表現(xiàn)。本校通過將設(shè)計內(nèi)容分解到8個方面：計算和繪圖能力、綜合運(yùn)用專業(yè)知識能力、綜合運(yùn)用計算機(jī)能力和外語能力、查閱資料、運(yùn)用工具書的能力、獨立完成設(shè)計能力、書寫情況（文字能力、整潔度）、回答問題能力、表述能力（邏輯性、條理性），使學(xué)生更加明白自己在設(shè)計環(huán)節(jié)中需要做什么以及做到什么程度，如何可以做到更好。這8個分解指標(biāo)不僅回答了工程能力培養(yǎng)的三個問題，也滿足奧蘇貝爾提出相對機(jī)械學(xué)習(xí)而言的有意義學(xué)習(xí)，將設(shè)計圖紙中符號所代表的新知識與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念建立非人為的和實質(zhì)性的聯(lián)系。基于工程認(rèn)證的設(shè)計材料本身的邏輯意義也為有意義的學(xué)習(xí)提供奧蘇貝爾理論最有力的支撐[6]。

3.實踐教學(xué)對專業(yè)認(rèn)可度的提升。專業(yè)的認(rèn)可度代表了一個專業(yè)的水準(zhǔn)，是學(xué)生口碑的集中體現(xiàn)。專業(yè)水平的培養(yǎng)、專業(yè)視野的提升、專業(yè)能力的提高是專業(yè)認(rèn)可度的重要三個方面。而工程認(rèn)證所帶來以“產(chǎn)出導(dǎo)向”的教育體系，以學(xué)生為中心的教學(xué)理念和基于“持續(xù)改進(jìn)”教學(xué)觀，通過實踐教學(xué)大幅提升了本專業(yè)的專業(yè)認(rèn)可度。具體而言，達(dá)成了如下三方面的難點目標(biāo)：①學(xué)生可以深入運(yùn)用工程原理，經(jīng)過分析解決問題，并在過程中涉及多方面的技術(shù)、工程和其他因素，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行協(xié)同攻關(guān)。②學(xué)生在解決問題時會建立抽象模型，體現(xiàn)創(chuàng)造性。③對于復(fù)雜問題如涉及的因素，可能沒有完全包含在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，問題相關(guān)的各方利益不完全一致，具有較高的綜合性，包含多個相互關(guān)聯(lián)的子問題等，學(xué)生在老師的引導(dǎo)下能夠給出初步的解決方案。綜上所述，學(xué)生獲得的分析解決復(fù)雜問題的能力也是專業(yè)技術(shù)壁壘的構(gòu)建過程，是專業(yè)榮耀感和自豪感的體現(xiàn)。

三、工程認(rèn)證教育體系的評價

每一個專業(yè)設(shè)置時都希望盡可能多的學(xué)生沿著專業(yè)的軌跡走下去。但在這個多元化社會，學(xué)生有自己選擇的權(quán)力，因此相對高的專業(yè)從業(yè)率就被視為專業(yè)水平的一個重要指標(biāo)。在評價專業(yè)從業(yè)率的過程中涉及一個基礎(chǔ)對比數(shù)據(jù)，即是第一志愿率。如果學(xué)生畢業(yè)后的從業(yè)率大于或者等于第一志愿率，可以認(rèn)為專業(yè)知識對學(xué)生有著積極的影響，當(dāng)初把本專業(yè)視為第二志愿的學(xué)生，經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)，也覺得本專業(yè)可以給他在社會上立足的知識和技能。以專業(yè)認(rèn)證為節(jié)點，采用前三年和后三年的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，專業(yè)從業(yè)率/第一志愿率比大幅提升，實施認(rèn)證系統(tǒng)的前三年中，專業(yè)從業(yè)率/第一志愿率依次為97.1%、101.2%、102.8%。當(dāng)實施專業(yè)認(rèn)證后，專業(yè)從業(yè)率/第一志愿率依次為106.4%、103.2%、105.7%。

我校長期以來一直積極參與國藥杯制藥工程大賽，本競賽由教育部高等學(xué)校藥學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會主辦，該賽事的設(shè)計作品水準(zhǔn)極高，獲獎作品除可以直接用作施工圖紙，還體現(xiàn)了先進(jìn)的設(shè)計理念和前瞻性視野。該設(shè)計作品一般由8張左右A2幅面的圖紙加上一本兩百頁以上的說明書組成。對學(xué)生的工作能力和工作態(tài)度都有著極高的要求，因此該比賽的參與度可以有效反映教學(xué)效果和優(yōu)秀率。以國藥杯制藥工程的獲獎和參與人數(shù)目為基礎(chǔ)，以專業(yè)認(rèn)證為節(jié)點，采用前三年和后三年的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，專業(yè)認(rèn)證實施前三年每一屆的報名比例為13.0%、14.3%、17.2%.專業(yè)認(rèn)證實施之后三年的每一屆報名比例分別為21.8%、26.7%、22.6%。

綜上所述，工程認(rèn)證體系的實施對于一個專業(yè)的教學(xué)方案和培養(yǎng)計劃有著巨大的影響。本文僅以工程教育對于理論教學(xué)和實踐教學(xué)的教學(xué)層面改變?yōu)槌霭l(fā)點，分析了工程認(rèn)證對這兩方面的影響。而后通過對比工程認(rèn)證實施前后的兩個關(guān)鍵指標(biāo)，進(jìn)一步從數(shù)值上佐證了工程教育體系實施的促進(jìn)作用，為后續(xù)繼續(xù)實施的優(yōu)化提供了方向。