新工科融合OBE“天然藥物化學(xué)”教學(xué)改革與實踐

黃華容 鄭俊霞 趙肅清 丁金龍 鄭杰

［摘 要］ 為應(yīng)對新一輪科技革命和未來戰(zhàn)略的競爭，工科高等學(xué)校對大學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力提出了更高要求。以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的工程教育與專業(yè)認(rèn)證核心理念的教育質(zhì)量保障機制為指導(dǎo)，針對學(xué)校目前制藥工程專業(yè)“天然藥物化學(xué)”課程教學(xué)存在的問題，提出對課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與考核方式進(jìn)行改革探索與實踐，以增強學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力和創(chuàng)新能力。

［關(guān)鍵詞］ 天然藥物化學(xué)；新工科；教學(xué)改革

［基金項目］ 2020年度廣東工業(yè)大學(xué)校級本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項目“新工科背景下基于OBE理念及行業(yè)需求的天然藥物化學(xué)課程教學(xué)改革的探索與實踐”（211200098）

［作者簡介］ 黃華容（1978—），女，江西景德鎮(zhèn)人，博士，廣東工業(yè)大學(xué)生物醫(yī)藥學(xué)院副教授，主要從事天然藥物化學(xué)研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）16-0105-04 ［收稿日期］ 2022-05-09

OBE（Outcome-based Education）教育理念是一種以成果為目標(biāo)導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，采用逆向思維的方式進(jìn)行課程體系建設(shè)，指導(dǎo)學(xué)生漸進(jìn)式學(xué)習(xí)并評價學(xué)生每個過程的學(xué)習(xí)成果，最終促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高［1-2］。在新工科背景下［3］，我校對工科院校學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)中的創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜工程問題的能力提出了更高的要求。

“天然藥物化學(xué)”課程是我校制藥工程專業(yè)的專業(yè)課程之一，目前教學(xué)以教師講授為主，學(xué)生的參與度不高，與工程教育OBE教學(xué)理念不匹配，也難以實現(xiàn)學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維及解決工程問題的能力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才的培養(yǎng)目標(biāo)。如何優(yōu)化理論教學(xué)，使學(xué)生具備堅實的理論基礎(chǔ)，提高解決實際工程問題的能力和創(chuàng)新能力，是亟待探討和解決的關(guān)鍵問題［4-5］。

本文以新工科建設(shè)為背景，針對“天然藥物化學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題，以面向產(chǎn)出為導(dǎo)向，將OBE的理念引入教學(xué)環(huán)節(jié)，緊密聯(lián)系知識—能力—素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)，探索“天然藥物化學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等的改革與實踐，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，實現(xiàn)提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的實踐能力、創(chuàng)新思維能力和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)［6-7］。

一、“天然藥物化學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在問題

（一）教學(xué)方法相對單一

目前我?！疤烊凰幬锘瘜W(xué)”課程采用大班教學(xué)制，授課課時數(shù)少，授課內(nèi)容多、理論性強，雖引入了多媒體教學(xué)等現(xiàn)代化授課手段，但仍然以教師在課堂上“填鴨式”地灌輸理論知識為主，進(jìn)度較快，課堂缺乏互動，導(dǎo)致學(xué)生始終處于被動狀態(tài)，很容易失去學(xué)習(xí)的興趣與信心，學(xué)習(xí)效果較差。教師在講課過程中也較少能注意學(xué)生的反應(yīng)和教學(xué)效果，更難兼顧每位學(xué)生，達(dá)不到以學(xué)生為中心的要求，與工程教育OBE教學(xué)理念的要求也有較大差距。

（二）教材內(nèi)容陳舊，更新速度慢

現(xiàn)有的“天然藥物化學(xué)”授課內(nèi)容主要為統(tǒng)編教材，不能及時把新的或前沿科研成果編入課本，對天然藥物相關(guān)的生產(chǎn)實踐、國際技術(shù)發(fā)展前沿和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展知識的擴充和更新速度較慢。這導(dǎo)致教學(xué)與工程實際、教學(xué)與科研嚴(yán)重脫節(jié)，不能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的形勢，限制與約束了學(xué)生的創(chuàng)造性思維發(fā)展，使學(xué)生不易及時學(xué)習(xí)到實用、前沿的專業(yè)知識，知識面狹窄，“產(chǎn)出”受到限制。

（三）課程實踐環(huán)節(jié)欠缺

“天然藥物化學(xué)”是一門理論和實驗并重的課程。我?！疤烊凰幬锘瘜W(xué)”課程只設(shè)置了理論教學(xué)學(xué)時，未設(shè)置同學(xué)期實驗教學(xué)學(xué)時，僅在專業(yè)實驗教學(xué)中開設(shè)了2個天然藥物化學(xué)相關(guān)實驗。課程實踐環(huán)節(jié)長期不足，導(dǎo)致學(xué)生解決實際工程的意識和解決復(fù)雜工程問題的實踐能力極度欠缺。天然藥物制藥方向在制藥工程專業(yè)的教學(xué)中占有重要的地位。另外，統(tǒng)編的實驗教材中多采用傳統(tǒng)的分離提取技術(shù)，內(nèi)容相對陳舊，與時代和行業(yè)脫節(jié)，難以滿足地方經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要，與工程認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)相差較遠(yuǎn)。

（四）課程考核方式單一，考核不全面

我校制藥工程專業(yè)“天然藥物化學(xué)”理論課的考核評價有期末考試卷面成績（占比70%）與課堂考勤、課后作業(yè)（占比30%）兩種形式。學(xué)生大多選擇在期末考試前突擊復(fù)習(xí)、死記硬背，忽視了平時學(xué)習(xí)中知識的積累、理解和應(yīng)用。以期末考試成績?yōu)橹鞯膯我豢己朔绞讲荒苡行У貙W(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行考核，不能全面分析學(xué)生實際應(yīng)用天然藥物化學(xué)知識能力的目標(biāo)達(dá)成度，無法檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，也就難以持續(xù)提高“天然藥物化學(xué)”課程的教學(xué)質(zhì)量。

二、教學(xué)改革與實踐

在新工科背景下，為了加強本校制藥工程專業(yè)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，本課程基于OBE理念，針對“天然藥物化學(xué)”課程教學(xué)實踐中存在的問題，以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出結(jié)果為導(dǎo)向，從以下四個方面對“天然藥物化學(xué)”課程進(jìn)行改革探討與實踐：（1）修訂課程教學(xué)大綱，明確教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容；（2）引入多種理論教學(xué)模式；（3）拓展探索性課外實踐項目；（4）構(gòu)建多元化的考核評價體系。對“天然藥物化學(xué)”課程進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，增強學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐能力和工程素養(yǎng)，最終滿足指標(biāo)達(dá)成度的要求。

（一）修訂教學(xué)目標(biāo)

要想讓學(xué)生真正學(xué)好“天然藥物化學(xué)”這門課程，滿足國家對新工科人才培養(yǎng)的要求，我們按照OBE反向設(shè)計原則，以“成果需求為導(dǎo)向—制定培養(yǎng)目標(biāo)—確定畢業(yè)要求—調(diào)整教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容”為主線，從“知識—能力—素質(zhì)”三個層次對“天然藥物化學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行修訂：層次1，知識的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生全面了解和認(rèn)識天然藥物化學(xué)的理論和特色；層次2，能力的教學(xué)目標(biāo)是能夠應(yīng)用天然藥物化學(xué)基礎(chǔ)理論知識解決天然藥物生產(chǎn)的復(fù)雜工程問題，利用所學(xué)天然藥物化學(xué)提取分離理論知識進(jìn)行天然藥物的生產(chǎn)、設(shè)計、研究與開發(fā)；層次3，素質(zhì)的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生成為具有創(chuàng)新思維、精益求精、勇于探索的高素質(zhì)制藥專業(yè)工程技術(shù)人才。

（二）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

“天然藥物化學(xué)”課程主要介紹運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)理論和方法研究天然藥物中的化學(xué)成分，主要是生物活性成分或藥效成分的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)、提取分離方法原理等，涉及內(nèi)容多，在有限學(xué)時內(nèi)難以講授課程全部知識。以O(shè)BE教育理念為指引，依據(jù)課程目標(biāo)，圍繞培養(yǎng)學(xué)生工程意識和解決復(fù)雜工程問題的能力、創(chuàng)新能力和素質(zhì)培養(yǎng)等方面，可持續(xù)提高教學(xué)效果，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合、優(yōu)化。

1.增設(shè)自主學(xué)習(xí)模塊，減少老舊知識點的贅述。在有限的學(xué)時內(nèi)，突出和優(yōu)化重點教學(xué)內(nèi)容并有選擇地在課堂上講解，通過作業(yè)形式引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，減少老舊知識點的贅述。例如，許多化合物性質(zhì)鑒別反應(yīng)由于使用樣品量較大，且樣品不能回收，限定了其實際應(yīng)用價值。在教學(xué)中，教師應(yīng)適當(dāng)舍棄這些實際應(yīng)用價值小的內(nèi)容，補充本領(lǐng)域新的技術(shù)和方法，以便學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中了解天然藥物化學(xué)的前沿知識［8］。相對簡單的章節(jié)如苯丙素類和醌類化合物，采取學(xué)生自學(xué)加作業(yè)的方式完成，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)教育資源，如在線開放課程、視頻公開課等，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)國內(nèi)外優(yōu)秀的課程，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，提高其分析、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

另外，在教學(xué)中著重講述萜類化合物，引入我國自然科學(xué)領(lǐng)域諾貝爾獎獲得者屠呦呦教授發(fā)現(xiàn)抗瘧疾新藥青蒿素的勵志故事［9］，以屠呦呦歷經(jīng)幾百次試驗提取“青蒿素”的案例為主線，講授相關(guān)理論知識，融入素質(zhì)教育相關(guān)元素，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和吃苦耐勞的精神，以及對科學(xué)知識終身追求學(xué)習(xí)的品質(zhì)。

2.增強工程實例。由于實踐學(xué)時的欠缺，在教學(xué)中教師可以將天然藥物化學(xué)與天然藥物提取工藝學(xué)內(nèi)容有機融合，在實例講授天然成分過程中選取生物活性廣泛或已成藥的小檗堿、紫杉醇、青蒿素、姜黃素這些明星分子，結(jié)合廣東企業(yè)典型的中藥生產(chǎn)工程實例，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，能夠真正理解其具體應(yīng)用，達(dá)到學(xué)以致用的效果。

3.與時俱進(jìn)，豐富教學(xué)內(nèi)容。在課堂教學(xué)中不拘泥于教材上的例子，鼓勵學(xué)生通過閱讀國內(nèi)外文獻(xiàn)，選取自己感興趣的天然植物成分，或臨床上使用較多的中藥，如黃芪、人參、薄荷等，課堂討論設(shè)計的提取分離方法的優(yōu)勢與不足，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，增強對理論知識的理解。同時，結(jié)合中藥行業(yè)“經(jīng)典名方”開發(fā)生產(chǎn)的實際情況［10］，將天然藥物（中藥）生產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)和前沿的知識傳授給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和設(shè)計、開發(fā)新產(chǎn)品的能力。

4.將科研理念和科研前沿內(nèi)容引入理論教學(xué)。理論授課時，比如在介紹黃酮一章，授課教師可在課堂上展示科研項目黃芪降血糖的研究采用不同提取方法實驗的照片、實驗數(shù)據(jù)及取得的科研成果、論文等，向?qū)W生介紹提取方法對黃酮類型組成、降血糖活性的影響，并引入新的研究方法和技術(shù)，如代謝組學(xué)、中藥現(xiàn)代化發(fā)展方向，介紹前沿的知識思路。這些都有助于激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，增強專業(yè)認(rèn)同感，讓學(xué)生感到所學(xué)內(nèi)容具有的價值。

（三）引入多種教學(xué)模式

在課程教學(xué)中，教師充分利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，采取案例教學(xué)法、項目教學(xué)法、問題驅(qū)動教學(xué)法等，達(dá)到促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、結(jié)伴學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)的目的，將“讓你學(xué)”變成“我要學(xué)”，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展和終身學(xué)習(xí)的能力。

例如，教師借助雨課堂平臺，結(jié)合問題驅(qū)動教學(xué)法，通過課堂提問討論、隨堂小測檢查學(xué)生對章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)完成情況，實時公布學(xué)習(xí)成績，累計操行分，且均納入平時成績的考核。教師在教授理論課時，增加課堂提問，每個章節(jié)可設(shè)置2～3次的“問題—討論—解答”環(huán)節(jié)。例如，引出桑葚顏色的變化和相關(guān)功能問題在課堂上進(jìn)行討論，讓學(xué)生從花色素的結(jié)構(gòu)、活性、化合物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等方面作答。問題涵蓋教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵點，既調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又提高了其運用課堂知識分析問題的能力，在活躍課堂氣氛的同時也增強了教師在課堂上與學(xué)生的交流，能夠更好地了解學(xué)生的實際情況，讓教學(xué)更有針對性。

（四）將課外設(shè)計與探索性實踐項目結(jié)合

“天然藥物化學(xué)”是一門實踐性很強的學(xué)科。在實踐學(xué)時嚴(yán)重不足的情況下，授課教師可通過課外設(shè)計，以項目形式將學(xué)生分組，選取學(xué)生感興趣的中藥材，如人參、松茸、枸杞等，指導(dǎo)學(xué)生通過文獻(xiàn)檢索和閱讀，了解藥材的有效成分、提取方法、藥理活性、先進(jìn)的工藝路線等，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計，開發(fā)新產(chǎn)品，并在課堂上進(jìn)行交流探討。

（五）采取多元化考核方式，完善課程達(dá)成度評價

OBE理論的考核方式是對學(xué)生進(jìn)行多方面的評價，不僅考核學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解、掌握，也考核學(xué)生實際工程問題的解決能力等。針對該課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革，我們將課程考核分為平時考核、理論考核、項目設(shè)計考核三個部分，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行全面評價。

1.平時考核。主要從學(xué)生考勤、聽課狀態(tài)、課堂討論、課堂提問、課后作業(yè)等方面進(jìn)行綜合評價，形成強調(diào)學(xué)生主動學(xué)習(xí)過程的考核激勵方法。

2.理論考核。課程基礎(chǔ)理論知識是否掌握扎實，會直接影響學(xué)生能否運用天然藥物的性質(zhì)、活性、提取分離工藝等知識創(chuàng)新設(shè)計和解決實際工程問題的能力。理論考試可以很好地反映學(xué)生對天然藥物化學(xué)理論知識掌握的程度，仍需保留，但在課程考核中也應(yīng)適當(dāng)降低理論考試的占比。

3.項目設(shè)計考核。“天然藥物化學(xué)”課程是一門實踐性強的課程。課外實踐時，教師可布置項目設(shè)計內(nèi)容，提出相關(guān)要求，模擬天然資源產(chǎn)品開發(fā)項目設(shè)計大賽的形式，將學(xué)生分為6個團(tuán)隊，給定2種天然資源。如以廣東當(dāng)?shù)厮幉呐４罅?、陳皮等為研究對象，團(tuán)隊依據(jù)“天然藥物化學(xué)”課程知識，自主查閱檢索相關(guān)文獻(xiàn)，對待開發(fā)類型產(chǎn)品市場情況進(jìn)行調(diào)研，完成天然資源綜合開發(fā)項目申報書。

該項考核評價分為課堂PPT匯報（包括回答和評分環(huán)節(jié)）和課后提交紙質(zhì)版項目申報書兩部分。課堂PPT匯報共用2課時，在理論課程結(jié)束前，項目團(tuán)隊成員在課堂上以PPT的形式講解項目開發(fā)內(nèi)容，授課教師、受邀的“天然藥物化學(xué)”課程群教師和以小組為單位的全體學(xué)生共同參與現(xiàn)場評分，根據(jù)提前發(fā)給學(xué)生的評分內(nèi)容，現(xiàn)場對6個項目組的PPT講解進(jìn)行評價與評分，現(xiàn)場加和總分選出得分靠前的兩組并進(jìn)行獎勵。這增強了學(xué)生的主動參與性、教師與學(xué)生間的互動積極性。課后提交的紙質(zhì)版主要從申報書的內(nèi)容、書寫格式和文獻(xiàn)檢索等方面進(jìn)行考核。

教師基于各小組項目的達(dá)成度與完成質(zhì)量進(jìn)行評估考核，在整個考核過程中要能夠考慮每一個學(xué)生在任務(wù)中的完成情況，檢驗學(xué)生是否滿足教學(xué)目標(biāo)的指標(biāo)點要求。項目設(shè)計制作過程也是全部組員的集體智慧，其分工合作利于團(tuán)結(jié)協(xié)作能力的培養(yǎng)。從以上三方面構(gòu)建“天然藥物化學(xué)”課程的考核體系，能較全面地分析每個學(xué)生的課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度。

OBE教學(xué)理念的核心包括以產(chǎn)出為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心和持續(xù)改進(jìn)。立足新工科制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)的新要求，以O(shè)BE教育理念為指導(dǎo)，以學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，對“天然藥物化學(xué)”課程教學(xué)從教學(xué)目標(biāo)改進(jìn)、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方法改進(jìn)和考核評價改革等方面進(jìn)行探索與實踐，有利于更好地實現(xiàn)課程教學(xué)改革目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生全方位發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

［1］中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會.工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)［S］.2017.

［2］李志義，朱泓，劉志軍，等.用成果導(dǎo)向教育理念引導(dǎo)高等工程教育教學(xué)改革［J］.高等工程教育研究，2014（2）：29-34+70.

［3］鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動［J］.高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

［4］梁東，李曉紅，王恒山.制藥工程專業(yè)天然藥物化學(xué)教學(xué)研究與實踐［J］.教育教學(xué)論壇，2016（3）：104-105.

［5］林美妤，魏丹丹.《天然藥物化學(xué)》教學(xué)體會［J］.課程教育研究，2018（22）：181-182.

［6］鞠豐陽，郭文博.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下制藥工程專業(yè)天然藥物化學(xué)課程改革［J］.廣東化工，2019，46（4）：203+177.

［7］郭磊磊，郭心靈，楊俊杰.基于OBE理念的應(yīng)用型本科制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究與實踐［J］.中國中醫(yī)藥現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，2019，17（17）：148-151.

［8］周康.在《天然藥物化學(xué)》理論教學(xué)中提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的探索［J］.化工管理，2020（32）：20-21+24.

［9］廖彭瑩，潘為高，盧汝梅，等.在天然藥物化學(xué)教學(xué)中落實立德樹人根本任務(wù)［J］.藥學(xué)教育，2021，37（1）：54-58.

［10］張倩，韓星星，毛春芹，等.中藥復(fù)方制劑開發(fā)的機遇與挑戰(zhàn)：古代經(jīng)典名方研究開發(fā)的問題分析［J］.中國中藥雜志，2019，44（19）：4300-4308.

Abstract： In order to cope with the new round of scientific and technological revolution and the competition of future strategy， technology colleges and universities put forward higher requirements for students engineering practice ability and innovation ability. Guided by the education quality assurance mechanism of the OBE concept of student-centered， output oriented and continuous improvement education， and the problems existing in the teaching of natural medicinal chemistry in Pharmaceutical Engineering Specialty， this paper suggested the reform and practice of the teaching objectives， curriculum contents， teaching methods and assessment methods of the course， in order to enhance the students ability of solving complex engineering problems and innovation ability.

Key words： Natural Medicinal Chemistry; Emerging Engineering; teaching reform