制藥設(shè)備與工程設(shè)計課程教學改革的探索

韓 偉，宋恭華，張丹瑛，胡大文，冀亞飛，張 敏，劉宏偉

(1.華東理工大學藥學院，上海 200237;2.上海醫(yī)藥集團股份有限公司,上海 200020;3.中國醫(yī)藥集團聯(lián)合工程有限公司上海公司,上海 200235)

制藥工程是一個典型的工科類專業(yè)，集化學、藥學、工程學3門學科于一體，以培養(yǎng)從事藥品的生產(chǎn)與制造，新工藝、新設(shè)備、新品種的開發(fā)與放大，以培養(yǎng)設(shè)計人才為目標。1998年，“制藥工程”正式出現(xiàn)在教育部本科專業(yè)目錄中，由原來隸屬的化工類改名為化工與制藥類。1999年，全國正式招收制藥工程專業(yè)本科生。從專業(yè)角度上講，制藥工程是一個寬口徑的專業(yè)，涉及化學制藥、中藥制藥、生物制藥及藥物制劑，具有多學科交叉、技術(shù)和知識高度密集、發(fā)展迅速等特點。根據(jù)該專業(yè)本科培養(yǎng)目標，應(yīng)把教育的重點放在制藥設(shè)備的研究與開發(fā)、生產(chǎn)車間的布置和工程設(shè)計以及自動控制等方面，在保持藥學特色的同時，突出工程的理念[1-2]。

目前，我國制藥工程本科教育尚處于發(fā)展階段，課程設(shè)置方面也多處于摸索、改進和完善中，國內(nèi)外還沒有形成明確的限定范圍[3-4]。隨著我國醫(yī)藥行業(yè)逐步跨入技術(shù)創(chuàng)新時代，對制藥工程專業(yè)的人才而言，需具備對產(chǎn)品、工藝及設(shè)備的更新改造、GMP設(shè)計與驗證、企業(yè)生產(chǎn)管理等各方面的知識與技能。如果僅了解生產(chǎn)工藝、車間與設(shè)備工程設(shè)計、藥物制劑等知識，將難以滿足現(xiàn)代制藥工業(yè)的要求。

近年來，國內(nèi)學者對制藥工程專業(yè)的課程和實驗教學進行了相關(guān)的研究與探索[5-8]，但對《制藥設(shè)備與工程設(shè)計》這門重要的專業(yè)課程研究卻甚少,該課程近年來被多數(shù)院校設(shè)置為專業(yè)核心課。但由于各高校專業(yè)背景不一，目前還難以形成統(tǒng)一的教學大綱和課程體系，授課內(nèi)容、教學方法等均在改革與探索當中。

華東理工大學為教育部直屬重點高校，也是最早設(shè)立工科類藥學專業(yè)的學校。制藥工程專業(yè)的前身為化學制藥工學，創(chuàng)建于1952年，1953年開始正式招生?！吨扑幑こ虒W》是制藥工程專業(yè)早期開設(shè)的專業(yè)核心課，2010年教育部啟動了卓越工程師人才培養(yǎng)計劃，我校制藥工程專業(yè)首批入選該計劃，課程名稱及課程體系也進行了相應(yīng)的梳理和調(diào)整,《制藥工程學》調(diào)整為《制藥設(shè)備與工程設(shè)計》，教學內(nèi)容也進行了拓展，涉及制藥設(shè)備(含化學藥、中藥等)、藥物制劑工程、制備工藝與工程設(shè)計、技術(shù)經(jīng)濟等學科。

筆者所在的教學團隊開展制藥設(shè)備與工程設(shè)計課程講授已有6年時間，本文擬從該課程的教學內(nèi)容、教學方法與教學手段、教學效果等方面對課程的教學改革進行探討。

1 完善課程體系，優(yōu)化教學內(nèi)容

制藥設(shè)備與工程設(shè)計是制藥工程專業(yè)的主干必修課，涉及面寬，知識面廣，是培養(yǎng)學生制藥設(shè)備選型與放大、車間或藥廠工程設(shè)計的專業(yè)核心課程。通過該門課程的學習，初步建立工程設(shè)計的理念與科學研究的思維方式，并達到以下幾方面的教學目標：

(1)使學生了解并掌握制藥設(shè)備的概念與分類，制藥設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特點、工作原理、操作過程及其應(yīng)用，側(cè)重于化學藥、中藥等設(shè)備的比較和選型，力求反映制藥生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。

(2)使學生了解GMP對制藥裝備的要求，掌握制藥分離過程、藥物制劑過程中常用設(shè)備的工作原理和基本構(gòu)造，從了解分離及制劑工藝著手，逐步深入探究制藥分離與制劑設(shè)備的選型要求。

(3)結(jié)合生產(chǎn)案例，向?qū)W生介紹制藥工程設(shè)計、潔凈廠房設(shè)計和清潔生產(chǎn)與末端治理技術(shù)，貫徹安全生產(chǎn)、環(huán)境保護、循環(huán)經(jīng)濟與綜合利用等方面的基本知識。

因此，目前本門課程的教學內(nèi)容與原來設(shè)立的課程《制藥工程學》在教學目標、教學內(nèi)容方面有較大的拓展，《制藥工程學》主要講授化學合成藥藥廠反應(yīng)設(shè)備基本理論和制藥車間工藝設(shè)計的基本知識?！吨扑幵O(shè)備與工程設(shè)計》的授課范圍拓寬到化學藥和中藥；藥物制備過程由化學合成拓展到藥物分離、藥物制劑等過程。

2 改進教學方法，激發(fā)學習興趣

制藥設(shè)備與工程設(shè)計課程涉及的教學內(nèi)容多、知識面廣，設(shè)備工作原理抽象，設(shè)計枯燥，有的較難理解，所以學生剛開始接觸這門課程時很容易產(chǎn)生厭學的情緒。如何調(diào)動學生學習的積極性，激發(fā)學習興趣，直接關(guān)系到課堂教學的效果。比如在講解間歇攪拌釜反應(yīng)器(BSTR)、活塞流反應(yīng)器(PFR)、連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器(CSTR)的模型特征及返混等概念時，既要突出3者的差異，又要尋找3者間的聯(lián)系。BSTR是間歇式反應(yīng)器，而PFR、CSTR是連續(xù)式反應(yīng)器；BSTR、PFR的模型特征基本一致，只是二者的自變量不同(前者以時間為自變量，后者以管長為自變量)。間歇式反應(yīng)器的物料是一次性投入，不存在返混的問題；而連續(xù)性反應(yīng)器才存在返混的概念，PFR返混最小為零，CSTR返混為無窮大；上述3種反應(yīng)器都屬于理想反應(yīng)器，這一點是上述三者的共同特征。

3 改革教學手段，提升教學實效

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，教學渠道不斷拓寬，多媒體教學得到了普及，這種教學形式既提升了教學效果，也提高了授課效率。比如本門課程在授課的過程中，會涉及一些結(jié)構(gòu)比較復雜的制藥設(shè)備，以往的教學中多采用展示設(shè)備的平面圖進行講授，存在概念抽象、不夠直觀、難以理解等問題。然而，這部分內(nèi)容在工程教學中十分重要，為此教學團隊中的企業(yè)導師購買了專業(yè)的設(shè)備生產(chǎn)軟件，通過動畫展示并結(jié)合多媒體課件，將抽象的設(shè)備平面圖和真實的生產(chǎn)過程有機結(jié)合，探索新的教學途徑，學生們不僅了解了設(shè)備的工作原理，同時也熟悉了設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運行的全過程。為了進一步提升教學質(zhì)量和教學效果，我們還通過電子郵件、微信、QQ等平臺為學生答疑解惑，解決課堂上還沒有理解的或者課后作業(yè)中出現(xiàn)的問題。

4 注重培養(yǎng)目標，健全評價體系

目前我校制藥工程專業(yè)實行大工程的培養(yǎng)理念，制藥設(shè)備與工程設(shè)計與該門課的課程實踐、專業(yè)實驗、畢業(yè)實習、畢業(yè)論文等相關(guān)聯(lián)。所以在評價體系上打破期末考試為評價教學效果的唯一方式，采取平時成績占總評的10%、課外成績占20%、期末考試占70%的評價體系。平時考核主要采取檢查考勤和課上隨機提問的方式。課外考核主要包括課后作業(yè)與小論文。在期末考試試卷的出題過程中，則強調(diào)對所學基本知識和基本理論的掌握和靈活應(yīng)用。譬如非理想流動模型可采用2種模型近似計算，在什么情況下選用多釜串聯(lián)模型，在什么情況下使用軸向擴散模型，學生可根據(jù)對實際的流動狀況的分析做出合理的選擇。

5 培養(yǎng)創(chuàng)新意識，鍛煉動手能力

在大學期間，每一位在校生可通過申請研究性學習課題提升自己的科研實踐能力，這方面我校工作起步較早，如在2008年啟動的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗項目(分校級、市級、國家級三個層次)、2001年啟動的大學生課余實踐計劃等。學生首先要組隊(包括1名負責人，2～3名項目組成員)，接著要尋找、確定指導教師；同時應(yīng)查閱相關(guān)的文獻資料，撰寫項目申請書，這就需要根據(jù)所學的理論知識，提出合理的技術(shù)路線、項目預(yù)期達到的目標及成果。一旦項目獲批立項，則需要開展相應(yīng)的實驗研究，這時不僅要制定詳盡可行的實驗方案，還要搭設(shè)實驗裝置，建立分析方法，采集實驗數(shù)據(jù)等。在項目運行的過程中，學生也可以通過參加各種競賽如挑戰(zhàn)杯、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗競賽等活動進一步提高動手能力、科研能力和寫作能力。

6 總結(jié)

為了提高制藥設(shè)備與工程設(shè)計課程的教學效果，適應(yīng)當代社會發(fā)展的需要，必須不斷改進教學方法和教學手段，拓寬教學渠道，提升教學實效；做到以學生為本，努力提高學生學習的積極性和主觀能動性；強調(diào)學以致用的教學理念，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)良好的學習習慣，使學生的綜合素質(zhì)得到全面鍛煉與提升。