制藥工藝學(xué)教學(xué)模式的體會與教學(xué)改革的探索

馬曉莉

(北方民族大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

制藥工程專業(yè)是培養(yǎng)掌握藥物研發(fā)相關(guān)理論基礎(chǔ)和專業(yè)技能，具備工藝設(shè)計能力及生產(chǎn)能力、過程控制和管理能力，并能在醫(yī)藥相關(guān)部門從事醫(yī)藥產(chǎn)品相關(guān)工作的工程技術(shù)人才。制藥工藝學(xué)是制藥工程專業(yè)本科生的專業(yè)必修課和主干課程。該課程的教學(xué)任務(wù)是闡明藥物工業(yè)制備過程中涉及的工藝原理、工藝過程、質(zhì)量控制方法；介紹制藥工藝路線選擇，工藝研究的內(nèi)容(配料比、反應(yīng)溶劑、溫度和壓力、催化劑、分離純化)，過程優(yōu)化，手性制藥技術(shù)(手性拆分和不對稱催化反應(yīng))等基礎(chǔ)理論和知識；介紹典型的全合成和半合成，化學(xué)與生物合成結(jié)合的藥物合成的工藝原理和工藝過程[1]。制藥工藝學(xué)這門與藥品工業(yè)化密切相關(guān)的課程，教學(xué)中存在內(nèi)容多、難點多、知識面廣、知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。學(xué)好這門課程需要學(xué)生不僅掌握重要的共性技術(shù)和工藝流程、單元操作等知識點外，還要構(gòu)建整體工藝研究理念。然而在授課和考核過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對本課程的認(rèn)知和掌握并不能達(dá)到理想的狀態(tài)，部分學(xué)生反應(yīng)該課程難度較大，卷面不及格率偏高。究其原因發(fā)現(xiàn)，民族院校生源質(zhì)量參差不齊，對基礎(chǔ)知識的理解程度存在差異，而學(xué)生課后復(fù)習(xí)的投入也不夠，導(dǎo)致“學(xué)”而無果；而“教”的方面，隨著現(xiàn)代制藥工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，新方法新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，教學(xué)環(huán)節(jié)與認(rèn)知理念也在不斷更新，傳統(tǒng)的灌輸法教學(xué)方式不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂教學(xué)效果不盡人意。因此，非常有必要對該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行更新和提高，以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，強化學(xué)生課堂參與能力。在實際教學(xué)中，我們構(gòu)思并實踐了多種教學(xué)形式和方法，如分組研討、課堂匯報、工藝路線綜述、制藥工程設(shè)計競賽案例討論、仿真模擬和實訓(xùn)觀摩等相結(jié)合，取得了一定的教學(xué)效果。

1 合理安排和組織教學(xué)內(nèi)容

制藥工藝學(xué)課程教學(xué)計劃中含有化學(xué)制藥工藝、生物技術(shù)制藥工藝、中藥制藥工藝以及制劑工藝四部分，結(jié)合學(xué)生就業(yè)的實際情況和制藥工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，在實際教學(xué)中重點放在化學(xué)制藥工藝和制劑工藝部分，對生物技術(shù)制藥和中藥制藥工藝進(jìn)行課時壓縮。課堂教學(xué)組織上，我們在前半學(xué)期先集中講授共性知識點，即合成路線的設(shè)計和選擇、工藝路線的優(yōu)化、手性藥物制備技術(shù)、環(huán)境保護(hù)與三廢處理、物料衡算、工藝路線圖的繪制、藥物制劑工藝等，后半學(xué)期的教學(xué)則以案例分析為主，將共性知識應(yīng)用與各類典型藥物的工藝中。同時在教學(xué)過程中還適當(dāng)安排實踐觀摩環(huán)節(jié)，以增加學(xué)生對于工藝和設(shè)備的感性認(rèn)識。

2 豐富多種教學(xué)方法

制藥工藝學(xué)是實用性很強的課程，而且也是將有機化學(xué)、化工原理、藥物合成反應(yīng)、工業(yè)藥劑學(xué)等知識點有機融合的一門課程，對于基本知識和理論要求很高，在講授的過程中單純通過共性知識點對理論的強化稍顯不夠，因此結(jié)合個案分析會讓學(xué)生更好的掌握相關(guān)的理論知識。授課過程中對于一些經(jīng)典案例和較難理解的內(nèi)容，采用問題式引導(dǎo)[2]，讓學(xué)生通過查找答案做好預(yù)習(xí)，開展課堂討論以調(diào)動課堂積極性和參與度。對于一些個案可以結(jié)合有趣的故事和背景來進(jìn)行，以調(diào)動學(xué)生的關(guān)注度。例如講授手性藥物制備技術(shù)時，以"反應(yīng)停"事件作為背景，講述那個年代那個故事，以引出手性藥物分離的重要性，進(jìn)而切入課程主題。同時也可以讓學(xué)生就自己所了解的手性藥物故事作為分享，以此增加學(xué)生的認(rèn)知度和對本部分知識點的記憶。比如在講授頭孢氨芐合成工藝時，分大組讓學(xué)生事先準(zhǔn)備β-內(nèi)酰胺類抗生素，特別是青霉素和頭孢菌素的來源故事，以及調(diào)研文獻(xiàn)關(guān)于這兩類藥物現(xiàn)有的合成路線，課堂上就這些路線進(jìn)行分析比對。授課過程中采用傳統(tǒng)板書和多媒體教學(xué)教學(xué)兩種形式，對于基本合成知識通過步步書寫以更好解釋反應(yīng)機理；而對于工藝過程的優(yōu)化以及工藝設(shè)備的選擇等采用動畫多媒體演示的形式，使教學(xué)內(nèi)容更形象容易理解。

3 課程設(shè)計輔助教學(xué)

課程設(shè)計的引入能夠調(diào)動學(xué)生自主設(shè)計和優(yōu)化路線的積極性，并熟練了AutoCAD制圖、ChewDraw、Chemoffice等化工軟件的使用。在教學(xué)中，在結(jié)束了工藝路線設(shè)計和優(yōu)化等共性知識點后，將學(xué)生分組，以市場上有技術(shù)需求的原料藥或臨床一線用藥的原料藥物，或者用量較大的一些經(jīng)典藥物作為設(shè)計目標(biāo)給每組學(xué)生分配一種藥作為課程設(shè)計任務(wù)，讓學(xué)生綜合運用有機化學(xué)、物理化學(xué)、制藥工藝學(xué)課程的基本知識對藥物的合成路線進(jìn)行資料調(diào)研方案設(shè)計，路線總結(jié)以及結(jié)合實驗性的工藝優(yōu)化，繪制工業(yè)生產(chǎn)路線的流程圖、工藝路線圖并最終形成課程設(shè)計報告。在完成該課程設(shè)計的過程中，很多同學(xué)反映起初無從下手，包括不會查閱科技文獻(xiàn)、不會利用SCI-finder查詢化合物的合成方法、不會下載外文文獻(xiàn)特別是專利、不會使用化工軟件繪制工藝流程圖、不會進(jìn)行路線設(shè)計和工藝路線優(yōu)化等。在實際過程中，通常要在小組內(nèi)協(xié)作，小組間討論，以及隨時和教師溝通來克服上述困難，從而最終完成設(shè)計。通過課程設(shè)計，增強了學(xué)生對原料藥合成路線知識的綜合理解，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計思維，提高了綜合運用知識的能力，加強了團(tuán)隊協(xié)作能力。采取分小組課程設(shè)計不僅鍛煉了學(xué)生的設(shè)計能力，而且能夠改善學(xué)生理解程度差異的問題，通過合理搭配小組成員，能夠讓學(xué)生在組內(nèi)研討的過程中相互學(xué)習(xí)取長補短，逐步平衡知識點掌握的差異。

4 結(jié)合模擬實訓(xùn)和生產(chǎn)實踐教學(xué)

對于制藥工程專業(yè)的學(xué)生來說，理論的學(xué)習(xí)必須與實踐結(jié)合才能讓知識更好的融會貫通。我院化工學(xué)院工程訓(xùn)練中心2016年底全部建成并投入使用，中心總投資為1157萬元，建筑面積近1600m2，為我院各專業(yè)學(xué)生的實踐、實習(xí)教學(xué)起重要支撐作用。實訓(xùn)中心開設(shè)了仿真實訓(xùn)室，并購買引進(jìn)了藥學(xué)虛擬仿真GMP實訓(xùn)軟件，該模塊集成了固體制劑工藝仿真實訓(xùn)，小容量注射劑制備工藝仿真實訓(xùn)以及中藥制劑工藝仿真實訓(xùn)三個相互關(guān)聯(lián)的模塊。在制藥工藝學(xué)課程的講授中，我們引入了虛擬仿真模塊進(jìn)行固體制劑工藝部分的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能對藥廠選址，車間布局，廠房內(nèi)部設(shè)施，人物流走向，管道布局等有個比較清楚的概念，對GMP要求下的工藝流程有了較為明確的認(rèn)識。同時通過軟件操作，可以模擬完成停開機，投料運轉(zhuǎn)，故障排除，拆裝清洗等，使學(xué)生對設(shè)備的原理和內(nèi)部構(gòu)造有了全方位立體式的了解。對生產(chǎn)場景進(jìn)行三維模擬可讓學(xué)生如置身生產(chǎn)車間中，能更好的領(lǐng)會該專業(yè)實際生產(chǎn)需要考慮和遇到的各種問題。通過中控，中間站等崗位的操縱，讓學(xué)生對于自控、物料儲備和物流流向有了更為清晰的認(rèn)識。中心還引進(jìn)了化工單元仿真實訓(xùn)軟件，CAD工程制圖軟件等，通過這些仿真軟件的使用讓學(xué)生能更好的提高學(xué)習(xí)的積極性，有效的提高了他們的學(xué)習(xí)興趣和能動性。

制藥工程實訓(xùn)室按照GMP要求布局車間，購置了固體制劑工藝流程的相關(guān)設(shè)備，可進(jìn)行物料粉碎、篩分、混合、制漿、制粒、干燥、壓片、膠囊填充、包衣等固體制劑工藝流程的單元操作，同時還可開展中藥丸劑、顆粒劑等的制備。學(xué)生通過相關(guān)實訓(xùn)課程的訓(xùn)練，能夠掌握和鞏固制藥工程專業(yè)知識，熟悉生產(chǎn)流程，強化實踐能力，為今后從事制藥行業(yè)相關(guān)工作打好基礎(chǔ)。

5 鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生參與制藥工程相關(guān)的各類設(shè)計競賽

設(shè)計競賽能夠很好的將理論與實踐相結(jié)合，使得學(xué)生綜合運用能力得以培養(yǎng)提升，同時能夠給學(xué)生一個充分展示的自己的平臺。制藥工程設(shè)計競賽能夠體現(xiàn)社會和企業(yè)對專業(yè)人才的要求，對學(xué)生學(xué)習(xí)和就業(yè)具有很大的實際指導(dǎo)意義。我院自2012年第一次組織學(xué)生參加“東富龍杯”制藥工程設(shè)計大賽，并獲得三等獎，之后每年都組織兩支隊伍共12人次參加該設(shè)計大賽，并連續(xù)七屆獲得二等、三等獎共九項。在對幾屆參賽學(xué)生的溝通和指導(dǎo)中了解到，通過歷時三個多月的立題、構(gòu)思、設(shè)計、計算、繪圖、和報告書寫，學(xué)生們經(jīng)歷了從無從下手到逐步進(jìn)入狀態(tài)到迷茫困惑到突破自我的一系列艱苦而又倍感收獲的過程，從中他們對于制藥工藝、制藥工程設(shè)計、工業(yè)藥劑學(xué)等專業(yè)課程有了更深刻的認(rèn)識，對于本專業(yè)有了更清晰的了解，甚至對于將來從事行業(yè)內(nèi)的專業(yè)技術(shù)工作也有了更為清晰的思路，整個過程煎熬，但收獲非常大。除了制藥工程設(shè)計競賽，我院制藥工程學(xué)生還積極參加化工設(shè)計競賽，并連續(xù)數(shù)年取得優(yōu)異的成績。近年來每年參加設(shè)計競賽的學(xué)生占專業(yè)總?cè)舜蔚?3%左右，通過教師帶隊指導(dǎo)，學(xué)生為設(shè)計主力的參賽方式，取得了非常好的培養(yǎng)效果。

總之，制藥工藝學(xué)是一門難度較大，要求理論知識和實踐有機結(jié)合的課程，在教學(xué)過程中需要綜合運用多種教學(xué)方法，合理安排和組織教學(xué)內(nèi)容，不僅要結(jié)合專業(yè)課程設(shè)置和培養(yǎng)方案、培養(yǎng)目標(biāo)，還要將課程設(shè)計、仿真實訓(xùn)、實踐教學(xué)、學(xué)科競賽等多種輔助教學(xué)手段綜合應(yīng)用其中來積極探索和推進(jìn)課程教學(xué)改革，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生參與度、提高教學(xué)效果。