工程教育認(rèn)證背景下制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革初探*

劉紅霞，祁 剛，戴 勇，葛成艷,吳 靜，顏秀花，蔡照勝

(鹽城工學(xué)院，江蘇 鹽城 220451)

工程教育認(rèn)證秉持三大理念：以學(xué)生為中心(Student Centered, SC)、以成果為導(dǎo)向(Outcome Based Education,OBE)、以質(zhì) 量 持 續(xù) 改 進(jìn) 為目標(biāo) (Continuous Quality Improvement,CQI)[1]。通過(guò)工程教育專業(yè)認(rèn)證，學(xué)生就能夠按照相關(guān)的國(guó)家或地區(qū)的職業(yè)工程要求，取得工程師執(zhí)業(yè)資格，為工程類學(xué)生走向世界提供“通行證”[2]。因此開(kāi)展工程教育專業(yè)認(rèn)證不僅能提升我國(guó)工程教育的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力，而且能夠推進(jìn)我國(guó)高等工程教育的改革，從而提高了工程教育的質(zhì)量[3]。我校于2018年通過(guò)了化工專業(yè)工程認(rèn)證，目前正積極準(zhǔn)備制藥專業(yè)工程認(rèn)證。在學(xué)院申報(bào)制藥工程認(rèn)證的大背景下，本文結(jié)合自身實(shí)驗(yàn)教學(xué)體會(huì)，淺談我院制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及改革措施。

1 制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

《制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)》是制藥專業(yè)核心課程之一，通過(guò)該課程的教學(xué)，學(xué)生熟悉了專業(yè)技能，鍛煉了實(shí)踐能力、培養(yǎng)了創(chuàng)新思維、進(jìn)而能夠分析和解決復(fù)雜的工程問(wèn)題。我院《制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)》內(nèi)容涵蓋藥物合成綜合實(shí)驗(yàn)、藥物分析綜合實(shí)驗(yàn)、工業(yè)藥劑學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)以及藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)四個(gè)部分。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要有以下幾個(gè)問(wèn)題：第一、存在著“照方抓藥”和“按部就班”的問(wèn)題。大部分實(shí)驗(yàn)由老師逐個(gè)步驟指導(dǎo)，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟依次進(jìn)行。這種教學(xué)模式下的實(shí)驗(yàn)效果是實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相同，實(shí)驗(yàn)單調(diào)乏味，學(xué)生積極性不高，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和探索精神的培養(yǎng)。第二、學(xué)生缺乏主動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)課前不能有效地預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)過(guò)程機(jī)械地按部就班實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題熟視無(wú)睹，實(shí)驗(yàn)失敗了不能主動(dòng)地去探究問(wèn)題所在。第三、考核方式單一。學(xué)生成績(jī)的評(píng)定主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及實(shí)驗(yàn)大作業(yè)成績(jī)，部分同學(xué)可能沒(méi)有認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力也不行，但報(bào)告和大作業(yè)完成的較好，有可能得到較高的成績(jī)。因此現(xiàn)有的考核方式不能全面地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。第四、專業(yè)實(shí)驗(yàn)中的廢棄物處理問(wèn)題。專業(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，存在大量的廢液和廢棄的固體產(chǎn)品，直接投入到廢液或者固廢桶中，給學(xué)校廢棄物的回收帶了很大的工作量，同時(shí)也增加了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)和處理成本。因此，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，要充分考慮到環(huán)境因素，盡量能夠做到減量、循環(huán)、回收利用，消除環(huán)境污染，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)理念。

2 制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革與實(shí)踐

“按部就班”的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞箤W(xué)生只停留在對(duì)知識(shí)的驗(yàn)證或加深理解層面，而沒(méi)有足夠的實(shí)踐空間和思維空間，實(shí)踐能力和創(chuàng)造性受到遏制[4]；單一的評(píng)價(jià)方式，不符合工程認(rèn)證要求的以學(xué)生為中心(Student Centered, SC)、以成果為導(dǎo)向(Outcome Based Education,OBE)的理念。因此，制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革迫在眉睫。本文以“阿司匹林的制備”的專業(yè)實(shí)驗(yàn)為例，基于專業(yè)認(rèn)證的基本要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式進(jìn)行改進(jìn)。旨在以點(diǎn)帶面，對(duì)制藥工程專業(yè)的其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的改進(jìn)起到借鑒作用。

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

OBE理念的關(guān)鍵是學(xué)生的參與度和積極性[5]，教師的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)從“教什么”和“怎么教”轉(zhuǎn)變到學(xué)生“學(xué)什么”和“怎么學(xué)”[6]。用于解熱、鎮(zhèn)痛和抗風(fēng)濕的藥物阿司匹林，是藥物合成實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典項(xiàng)目，涉及到有機(jī)合成、產(chǎn)品純化及產(chǎn)品鑒定等基本實(shí)驗(yàn)技能?！鞍⑺酒チ值闹苽洹睂?shí)驗(yàn)項(xiàng)目的主要任務(wù)是制備方法的選擇、合成條件的優(yōu)化、產(chǎn)品的提純和分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，設(shè)計(jì)了如表1所示的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式。根據(jù)表1，學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)之前需要查閱相關(guān)資料，做相應(yīng)的知識(shí)準(zhǔn)備，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

表1 阿司匹林合成實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式Table 1 Learning contents and methods for the synthesis of aspirin

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施

OBE強(qiáng)調(diào)在教學(xué)活動(dòng)中，以學(xué)生為中心，教師引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成預(yù)期成果。阿司匹林制備實(shí)驗(yàn)的實(shí)施主要包括課前準(zhǔn)備、課堂討論、課堂實(shí)驗(yàn)、課后總結(jié)四個(gè)部分。

2.2.1 課前準(zhǔn)備

開(kāi)課前一周，向?qū)W生集中講授實(shí)驗(yàn)要求，明確告知預(yù)習(xí)內(nèi)容，整理表1所示的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需藥品、儀器等。

2.2.2 課堂討論及實(shí)驗(yàn)

課堂討論主要目的是幫助學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)方案。通過(guò)對(duì)表1內(nèi)容的討論，明確阿司匹林的理化性質(zhì)；比較不同的合成路線在反應(yīng)原料、原料用量、反應(yīng)時(shí)間、催化劑、產(chǎn)率、環(huán)境影響等方面的差異。在討論的基礎(chǔ)上，確定以水楊酸和乙酸酐為反應(yīng)原料，分別采用傳統(tǒng)的催化劑硫酸和嘗試新的催化劑，制定正交實(shí)驗(yàn)方案，確定最優(yōu)合成條件。最后探討實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能存在的污染源，如何有效地進(jìn)行防控。課堂討論環(huán)節(jié)，突出學(xué)生的主體地位，充分調(diào)動(dòng)其積極性，并潛移默化地將綠色化學(xué)的理念滲透進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。在成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系中，主動(dòng)發(fā)言、主動(dòng)提問(wèn)、主動(dòng)思考的學(xué)生將獲得更高的評(píng)價(jià)；而對(duì)于表現(xiàn)不積極的學(xué)生，需要加以引導(dǎo)，給予每位同學(xué)足夠的機(jī)會(huì)。

2.2.3 課堂實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)遇到各種問(wèn)題，如實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不符、產(chǎn)率偏低等。教師應(yīng)及時(shí)給學(xué)生提供幫助，與學(xué)生一起討論、分析實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。教師對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的監(jiān)控，一方面可以了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并給予指導(dǎo)，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行提供有力的保障。另一方面根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，及時(shí)給每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作做出評(píng)價(jià)，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)考核提供客觀的依據(jù)。

2.2.4 課堂總結(jié)

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求同學(xué)們清洗儀器，打掃實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)衛(wèi)生習(xí)慣。檢查學(xué)生的產(chǎn)品，原始數(shù)據(jù)記錄情況。隨后學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、分析。各小組共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)原料配比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、催化劑類型、催化劑用量等反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)率的影響進(jìn)行分析，得出最優(yōu)的反應(yīng)條件；探索不同催化劑的反應(yīng)機(jī)理；寫(xiě)出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核

實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制和評(píng)分辦法對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性有重要的引導(dǎo)作用[7]。制藥專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)存的考核主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)大作業(yè)為主，不能全面地反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的掌握情況，也不利于學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的提高。根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，在考核方式上應(yīng)更注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考核。因此，阿司匹林制備實(shí)驗(yàn)的綜合評(píng)價(jià)涉及到實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、課堂討論、實(shí)驗(yàn)過(guò)程參與度、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)總結(jié)、大作業(yè)等諸多方面，每個(gè)方面占有不同的權(quán)重。通過(guò)全方位的考核，學(xué)生的參與度和積極性顯著提高，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能也顯著提高，進(jìn)而促進(jìn)了學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的提升。

3 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合我院制藥專業(yè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀及工程教育認(rèn)證理念，以“阿司匹林的制備”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，提出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)施及教學(xué)考核三個(gè)方面的改革措施。通過(guò)實(shí)驗(yàn)改革，學(xué)生普遍反映實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式新穎，能夠調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)積極性、提高實(shí)驗(yàn)操作能力以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革幫助學(xué)生達(dá)成了預(yù)期的畢業(yè)能力，取得良好的教學(xué)效果。