制藥工藝課程設(shè)計的一鍋式教學(xué)模式探討

涂清波 朱安宏 單 鑫 錢 潔

(南京中醫(yī)藥大學(xué) 翰林學(xué)院，江蘇 泰州 225300)

工程科技在全球經(jīng)濟(jì)一體化和科技高速發(fā)展的進(jìn)程中扮演了及其重要的角色，工程教育是工程科技人才培養(yǎng)和提升國際競爭力的重要基礎(chǔ)。2017年，教育部高等教育司發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，旨在推動高校工科專業(yè)的改革，重視學(xué)生的工程與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[1]。制藥工程專業(yè)是本校特色建設(shè)專業(yè)，課程建設(shè)始終堅持以實踐教學(xué)為教改重點(diǎn)[2]，圍繞高素質(zhì)應(yīng)用技術(shù)型藥學(xué)類人才培養(yǎng)為核心目標(biāo)，開展與產(chǎn)業(yè)密切融合的實踐教學(xué)體系建設(shè)，對課程體系進(jìn)行優(yōu)化整合，設(shè)置“藥學(xué)+工學(xué)”有機(jī)融合的課程群，包含通識教育、學(xué)科基礎(chǔ)、制藥特色和崗位勝任能力四個課程模塊。其中制藥工藝課程設(shè)計是一門集化工原理、制藥工藝學(xué)、制藥設(shè)備、制藥安全與環(huán)保、工程制圖等多門專業(yè)課程的交叉性實踐課程，是制藥特色課程模塊中實踐教學(xué)的重要一環(huán)。通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可以綜合運(yùn)用本專業(yè)的相關(guān)工程類課程知識，從設(shè)計的角度來分析和解決制藥生產(chǎn)過程中實際問題的能力，培養(yǎng)工程設(shè)計綜合運(yùn)用能力[3]。

1 教學(xué)現(xiàn)狀問題分析

1.1 教材建設(shè)不夠完善

我國制藥工程高等教育起步較晚，專業(yè)教育始于1997年[4]，部分專業(yè)課程的教材建設(shè)及理論體系還不夠完善。迄今為止，制藥工藝課程設(shè)計的經(jīng)典教材數(shù)量不多，有些版本年代較為久遠(yuǎn)[5]，隨著醫(yī)藥科技的飛速發(fā)展，教材中的法律法規(guī)、設(shè)備型號、工藝技術(shù)等內(nèi)容更新不夠及時，教學(xué)內(nèi)容難以跟上現(xiàn)代化制藥工程設(shè)計人才需求的步伐。

1.2 知識要點(diǎn)涵蓋面廣

本校制藥工藝課程設(shè)計在制藥工程專業(yè)大三年級開設(shè)，課時為32學(xué)時，課程知識點(diǎn)涉及文獻(xiàn)檢索、化工原理、儀表與自動控制、制藥工藝學(xué)、制藥車間設(shè)計、制藥安全與環(huán)保、工程制圖等多門相關(guān)專業(yè)課程，內(nèi)容涵蓋面廣，綜合性運(yùn)用程度高，對于教師要求有一定的行業(yè)經(jīng)驗，對于學(xué)生有較高的專業(yè)基礎(chǔ)要求，在課堂時間不充裕的情況下，熟悉并掌握全部要點(diǎn)略顯吃力。

1.3 實踐教學(xué)不夠充分

制藥工藝課程設(shè)計是一門培養(yǎng)工程設(shè)計能力的實踐應(yīng)用型課程，培訓(xùn)學(xué)生在設(shè)計過程中分析和解決實踐制藥工藝過程中出現(xiàn)的問題，前提要求學(xué)生具備一定制藥生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和行業(yè)常識，而這往往是學(xué)生所缺乏的部分，導(dǎo)致聽課效果欠佳，對給出的問題常常理解在課本層面，難以深入剖析問題的本質(zhì)，作品在設(shè)計創(chuàng)新方面明顯不足。

1.4 考核方式不太全面

制藥工藝課程設(shè)計的題目由教師指定，出于方便開展教學(xué)的考慮往往較為單一，考核方式通常是以作品的成績作為主要考察指標(biāo)，學(xué)生容易找到固定模板。同時，在設(shè)計過程也容易借鑒或抄襲其他同學(xué)的作品及想法，而自己實際設(shè)計作品的參與程度不高，對學(xué)生的自主思考和實踐鍛煉能力的培養(yǎng)非常不利。

2 教學(xué)模式改革討論

本校制藥工藝課程設(shè)計開設(shè)于2016年，經(jīng)過五年時間的教學(xué)經(jīng)驗積累和教學(xué)方案改革，嘗試過課堂填鴨式教學(xué)和工廠實踐參觀等方案，目前采用“一鍋式”教學(xué)。該教學(xué)模式不局限于課堂學(xué)習(xí)，充分利用線上平臺可自由移動學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程及評價體系，課堂教學(xué)內(nèi)容參考多本經(jīng)典教材，教學(xué)案例主要是大學(xué)生設(shè)計競賽的真實命題，在理論教學(xué)過程中引出案例，并通過案例分析串聯(lián)出相關(guān)理論，課程考核形式為完成初步設(shè)計任務(wù)書，最終課程成績綜合體現(xiàn)線上線下的學(xué)習(xí)過程及考核評分。

“一鍋式”教學(xué)理念最初源自制藥工藝學(xué)課程中的“一鍋式”合成法，該法在制藥工藝中是指不對中間體進(jìn)行分離，在一個反應(yīng)器中直接進(jìn)行多步反應(yīng)的工藝策略，具有簡化操作、縮短工序、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[6]，在制藥工藝優(yōu)化的過程中經(jīng)常使用。制藥工藝課程設(shè)計為綜合性課程，可看作一個多步反應(yīng)，基于“一鍋式”理論，精簡相關(guān)課程的理論體系，重點(diǎn)講述實用性強(qiáng)的技術(shù)方法，以案例為主線，串聯(lián)整個課程體系，形成制藥工藝課程設(shè)計的“一鍋式”教學(xué)模式。實施方案如下。

2.1 以設(shè)計競賽為案例，貫穿課程教學(xué)體系

現(xiàn)代制藥工業(yè)發(fā)展迅速，“中國制造2025”等方針無不要求制藥工業(yè)朝著工藝先進(jìn)、安全智能、低碳環(huán)保等方向發(fā)展。因此，制藥工藝設(shè)計課程的制藥工藝需要體現(xiàn)時代背景，教指委主辦的大學(xué)生設(shè)計競賽命題恰恰體現(xiàn)出這樣的特征，完全符合制藥工程專業(yè)的工程設(shè)計能力方面的人才培養(yǎng)要求，且緊貼行業(yè)的時代背景。

2020年的題目為《“新冠肺炎1號”口服液生產(chǎn)車間工藝設(shè)計》，內(nèi)容包括市場分析、經(jīng)濟(jì)評估、工藝設(shè)計、三廢處理、物料衡算、能量衡算、設(shè)備選型、車間設(shè)計、安全防護(hù)、工程繪圖等方面，以案例為主線串聯(lián)相關(guān)知識點(diǎn)，在課堂上簡化理論課程體系的學(xué)習(xí)，側(cè)重分析行業(yè)生產(chǎn)中常見問題及案例的設(shè)計創(chuàng)新部分，在課外鼓勵學(xué)生參加全國設(shè)計競賽，將課堂教學(xué)與專業(yè)競賽相融合，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程專業(yè)及實踐應(yīng)用能力。

2.2 線上線下聯(lián)合教學(xué)，注重教學(xué)過程反饋

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，在線教學(xué)近年來迎來了全新的發(fā)展，當(dāng)前全國各大高校“金課”建設(shè)正如火如荼，在線教學(xué)是“金課”的一大特色。本校制藥工藝課程設(shè)計通過校內(nèi)及免費(fèi)公共網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)課程，將經(jīng)典的理論體系搬到線上，設(shè)置重點(diǎn)難點(diǎn)、作業(yè)測試及問題反饋等過程模塊，讓學(xué)生在上課前對相關(guān)知識體系有了一個比較全面的熟悉和了解。

教師在課堂教學(xué)過程中根據(jù)課前線上教學(xué)平臺的反饋情況，對學(xué)情進(jìn)行分析評估，相應(yīng)地調(diào)整教學(xué)方案，有側(cè)重地講解疑難點(diǎn)，合理壓縮課堂的理論教學(xué)時間，留出部分時間放在案例分析及討論互動上，實現(xiàn)了實體課堂與在線教學(xué)的有機(jī)融合，這樣可以有效地保障教學(xué)內(nèi)容的完整，同時強(qiáng)化培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思考能力。

2.3 專業(yè)軟件輔助教學(xué)，加強(qiáng)工藝過程模擬

制藥工藝課程設(shè)計研究對象是實踐生產(chǎn)項目，工藝項目需要經(jīng)歷從小試研究到中試放大再到生產(chǎn)工藝階段，期間經(jīng)過了很多次的方案優(yōu)化及實驗論證，而通常案例或文獻(xiàn)中給出的是已經(jīng)確定的工藝條件及設(shè)備參數(shù)，缺少過程分析和設(shè)計改進(jìn)部分，這樣學(xué)生對優(yōu)化的數(shù)據(jù)結(jié)果缺乏設(shè)計想象的空間，而真正的生產(chǎn)設(shè)計過程難以在課堂及實驗室展現(xiàn)。

工程軟件可通過給出的前提條件進(jìn)行模擬優(yōu)化以實現(xiàn)過程的虛擬設(shè)計，這部分軟件教程的學(xué)習(xí)正好填補(bǔ)了教學(xué)過程中的設(shè)計環(huán)節(jié)。當(dāng)前許多專業(yè)軟件已經(jīng)廣泛應(yīng)用在設(shè)計過程中的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險評估[7]、工藝流程模擬[8]、工藝參數(shù)優(yōu)化[9]、車間設(shè)計繪圖[10]等環(huán)節(jié)。通過上課效果及課后調(diào)查問卷反饋，軟件輔助式教學(xué)能有效增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和工程設(shè)計技能。

2.4 任務(wù)分工責(zé)任到人，考核評價過程分解

課程的考核重點(diǎn)為作業(yè)，即設(shè)計任務(wù)書，其內(nèi)容涵蓋工藝、設(shè)備、安全、三廢等方面的設(shè)計及繪圖，為了給予學(xué)生足夠的時間查閱資料，課程設(shè)計作業(yè)布置在課程開始之前。為了加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的培養(yǎng)，作業(yè)采取多人一組、各組一題、責(zé)任到人的原則，選題與實際生產(chǎn)相結(jié)合，基本數(shù)據(jù)為現(xiàn)有企業(yè)的工藝參數(shù)或參考文獻(xiàn)的放大數(shù)值，學(xué)生通過系列設(shè)計得出工藝、能耗、投入、設(shè)備、圖紙等結(jié)果。

課程的總成績由作業(yè)成績與平時成績組成，將平時成績比例提高至50%，注重過程形成性評價分析。作業(yè)成績包括初步設(shè)計說明書和項目答辯兩個部分，主要模塊包括工藝設(shè)計、物流衡算、能量衡算、設(shè)備設(shè)計、工程圖紙、文字描述等，評分時按照組內(nèi)分工，給予每人相應(yīng)的評分。平時成績包括課前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、課堂考勤互動和課后網(wǎng)上討論三個過程環(huán)節(jié)，在課堂作業(yè)時注意觀察記錄學(xué)生的思考過程，鼓勵學(xué)生在課上多提多問，比較學(xué)生的平時表現(xiàn)與作業(yè)成績的正比關(guān)系，以求真實公正地對每位同學(xué)給出評分。

3 結(jié)語

工程設(shè)計及實踐技能的培養(yǎng)在整個制藥工程人才培養(yǎng)體系中的地位舉足輕重，制藥工藝課程設(shè)計是工程素質(zhì)培養(yǎng)的重要一環(huán)。通過近年來的實踐改革，本校制藥工程專業(yè)不斷完善課程設(shè)計教學(xué)模式，教學(xué)中側(cè)重工程技術(shù)能力的培養(yǎng)，將理論知識與生產(chǎn)實踐、工程設(shè)計等結(jié)合起來，鼓勵學(xué)生積極參加專業(yè)設(shè)計競賽，并做好以賽促教，在指導(dǎo)學(xué)生的同時不斷提升教師自身的教學(xué)水平。

一鍋式教學(xué)模式綜合運(yùn)用了案例式、線上線下混合式、虛擬仿真式和形成性評價式的教學(xué)方法，豐富了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)手段，通過課程設(shè)計的實施，梳理鞏固了多門專業(yè)課程的知識難點(diǎn)，將理論知識拓展到實踐生產(chǎn)運(yùn)用層面，加重實踐教學(xué)比例和工程設(shè)計綜合能力的訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生對制藥生產(chǎn)實踐問題的分析和解決能力，為后續(xù)畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)創(chuàng)業(yè)奠定良好的工程類技術(shù)基礎(chǔ)。