基于成果導向的制藥分離工程課程教學改革探索與實踐

楊淑紅 楊愛梅 王永剛 任海偉

摘 ?要：根據(jù)成果導向教育理念和制藥分離工程課程的特點，文章從教學內容、教學方法、考核方式、課程質量評價四個方面展開制藥分離工程課程的教學改革探索。通過整合精簡教學內容、拓展課堂知識和增加工程實踐環(huán)節(jié)，可以有效地激發(fā)學生的學習興趣，提高工程能力;采用新的教學方法，如PBL和線上線下混合式教學，可以極大地調動學生積極性，培養(yǎng)學生獨立思考的能力;改進考核方式，綜合考察學生解決制藥復雜工程問題的能力;根據(jù)定期開展的課程質量評價結果，制定有針對性的持續(xù)改進措施并用于下一輪的教學活動，以不斷提升教學質量。

關鍵詞：制藥分離工程;成果導向教育;教學改革;教學方法;課程質量評價

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2022）15-0151-05

Abstract： Based on the concept of outcome-based education and the characteristics of the course Pharmaceutical Separation Engineering， this paper explores the teaching reform of the course Pharmaceutical Separation Engineering from four aspects： teaching content， teaching methods， evaluation methods and curriculum quality evaluation. By simplifying the teaching content， expanding the classroom knowledge and adding engineering practice links， the students' learning interest can be effectively stimulated and their engineering ability can be improved. By adopting new teaching methods， such as PBL and online and offline blended teaching methods， the students' enthusiasm can be greatly mobilized and their ability to think independently can be cultivated. The improvement of assessment methods can comprehensively examine the students' ability of solving complex pharmaceutical engineering problems. According to the results of course quality evaluation， the targeted continuous improvement measures are formulated and used in the next round of teaching activities to improve the teaching quality.

Keywords： Pharmaceutical Separation Engineering; outcome-based education; teaching reform; teaching methods; curriculum quality evaluation

成果導向教育（Outcome-Based Education，簡稱 OBE）是由William G. Spady 等人于1981年提出的一種先進的教育理念，是美國、英國、加拿大及澳大利亞等國家高等工程教育改革的主流思想，并成為國際工程教育專業(yè)認證標準《華盛頓協(xié)議》和中國工程教育認證協(xié)會制定的《工程教育認證標準（2017年11月修訂）》的核心理念[1]。OBE的核心理念是教學設計和教學實施的目標，是學生通過教育過程最后所取得的學習成果（Learning Outcomes，LO），該成果是指學生在后續(xù)的職業(yè)發(fā)展中能夠達成自我實現(xiàn)所必須具備的基礎能力，即職業(yè)準備能力[2]。OBE強調以下4個問題：想讓學生取得的學習成果是什么？為什么要讓學生取得這樣的學習成果？如何有效地幫助學生取得這些學習成果？如何知道學生已經取得了這些學習成果[3]？因此，OBE重點圍繞如何提升這些學習成果來組織和實施相應的教學活動，要求教師轉變教學觀念，改革教學方法，明確課程目標與學習成果的對應關系，合理安排教學內容，正確處理課堂講授與課外學習的關系，對于我國課程教學改革具有重要的指導意義。

一、制藥分離工程課程的特點及現(xiàn)狀

制藥分離工程是制藥工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，是在學習了有機化學、物理化學、生物化學、分析化學及儀器分析、微生物學、化工原理等課程知識的基礎上，研究藥用有效成分的提取、分離和純化的基礎理論和工藝技術[4-5]。該課程要求學生掌握各種藥物提取、分離和純化技術的基本原理、影響因素及操作工藝，能夠針對不同分離體系中的藥用有效活性成分與共存雜質之間存在物理、化學或生物學性質上的差異，合理設計有效成分的提取、分離和純化工藝路線，或者改造現(xiàn)有工藝的提高，解決制藥分離中的復雜工程問題[4-6]。

在工程教育專業(yè)認證背景下，蘭州理工大學制藥分離工程教學顯示出如下的不足：（1）教學內容重點講授制藥分離技術的基礎理論知識，缺乏制藥分離工藝的設計和案例講述，導致教學內容與實際生產脫節(jié);課程教學內容多，課程學時少，且課程內容較為獨立，導致教學深度和寬度的不足。因此，課程無法系統(tǒng)地培養(yǎng)學生綜合運用多種分離技術解決實際藥物生產過程中復雜工程問題的能力。（2）傳統(tǒng)的教學方式以教師向學生單向傳授知識為主，雖然課堂也穿插問題式、討論式的教學方式，但由于制藥工程各章節(jié)內容相對獨立且理論知識枯燥，導致學生的學習積極性不高，對理論知識學習不深入，有時會產生厭學情緒，學習效果差。（3）缺少相應的實驗環(huán)節(jié)，學生不能實際操作分離相關儀器設備，僅從書本或課堂教學中了解實驗原理，無法鍛煉學生的動手能力，更不能提高學生的研究能力。（4）考核方式單一，僅由平時成績和期末考試組成。按照成果導向教育理念，這些舊的教學模式不足以培養(yǎng)學生解決制藥分離的復雜工程問題。此外，制藥復雜工程問題的解決往往需考慮制藥工程實踐對社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的影響，需借助現(xiàn)代工具和依賴團隊力量，需與同行和客戶的良好溝通以及終身學習的習慣和意識。因此，在工程教育專業(yè)認證的大背景下和OBE教學理念的指導下，亟待改革制藥分離工程教學。

二、教學內容的改革

制藥分離工程屬于化學、化工、生物等學科的交叉領域，部分基礎理論知識與其他課程存在明顯的重復。因此，需與已修課程進行有效銜接，使學生自然地實現(xiàn)從基礎理論到專業(yè)知識的過渡。

（一）精簡教學內容，突出工程特色

面對制藥分離工程課程內容多而學時少的特點，整合精簡教學內容是課程改革的重要環(huán)節(jié)。本課程的部分教學內容與化工原理課程（如沉降、過濾、吸收，蒸餾）和儀器分析課程（如色譜分離）相關章節(jié)內容重復，因此，在實施教學計劃過程中，對于重復章節(jié)已學過的理論知識，僅作簡要的知識回顧，避免重復講述，通過引入具體的代表性藥物的分離純化案例，重點講解該分離技術在制藥生產領域中的應用，并分析比較該類分離技術的優(yōu)缺點，突出工程特色[7]。例如在蒸餾章節(jié)中簡要復習蒸餾的原理，重點講述水蒸氣蒸餾和分子蒸餾的工藝原理、應用范圍及特點，引入“維生素E的提取工藝”案例，要求學生查閱相關文獻了解維生素E的物理和化學性質，并綜合考慮技術、經濟和環(huán)保因素，設計多種提取分離方法，確定生產工藝路線，通過深入分析生產工藝中可能影響維生素E活性的原因，比較各個提取分離方法（例如有機溶劑萃取法、超臨界流體萃取法、真空蒸餾法和分子蒸餾法）的優(yōu)缺點，并提出相應的改進方法。采用案例式教學內容，不僅有效地激發(fā)學生的學習興趣，而且充分地訓練學生將各章節(jié)知識點串聯(lián)形成課程知識網絡，培養(yǎng)學生解決藥物生產過程中復雜工程問題的能力。

（二）拓展課程內容，提高創(chuàng)新能力

藥物生產過程需結合多種傳統(tǒng)和現(xiàn)代制藥分離技術，為了培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力和創(chuàng)新能力，可以將教學內容從教材拓展到學科前沿，鼓勵學生多渠道了解制藥分離技術的發(fā)展現(xiàn)狀和最新成果。例如，在課堂教學開始前布置相關課題，要求學生查閱最新文獻和技術論壇資料，準確地將課程理論知識與前沿的制藥分離技術成果和實際的生產應用銜接，并以小組為單位撰寫論文報告，并進行PPT匯報，不僅切實有效地開拓了學生的專業(yè)視野，提高探究式學習能力，而且培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。此外，專業(yè)教師應該積極鼓勵并組織學生參加全國大學生化工設計競賽和制藥工程設計競賽，通過設計產品的單元操作、生產工藝流程等比賽內容，鍛煉學生綜合運用知識分析解決問題的能力，提升創(chuàng)新能力[8]。

（三）增加實踐環(huán)節(jié)，提高工程素質

制藥分離工程是一門理論和實踐相結合的學科，單一的課堂理論教學無法替代實踐教學環(huán)節(jié)，理論課和實踐課相輔相成方能培養(yǎng)學生解決藥物生產復雜工程問題的能力。因此，課程教學內容中應該增設對應的實驗環(huán)節(jié)，在理論課程結束后，學生在實驗課程中加深對理論知識的理解，提升教學效果，并鍛煉相應的實驗操作能力。此外，可以將認識實習安排在課程學習之前，在課程學習過程中，穿插講解學生已經在制藥工廠參觀的各種分離設備的原理、特點和應用范圍，理論結合實際，著力提高學生的工程素質。此外，還可以定期組織學生參觀制藥機械博覽會，拓展學生的專業(yè)視野，激發(fā)學生的探究欲望，增強專業(yè)自信，以全面培養(yǎng)學生的工程素質[8-9]。

三、教學方法的改進

為了適應OBE教育理念的要求，必須改革制藥分離工程傳統(tǒng)教學方法，實現(xiàn)從灌輸課堂向對話課堂的轉變、從封閉課堂向開放課堂的轉變，培養(yǎng)學生獨立思考的能力[2]。

（一）采用PBL教學方法，從灌輸課堂向對話課堂轉變

傳統(tǒng)的課堂教學主要采用灌輸教學模式，以加強學生記憶、理解和應用知識點為主要教學活動，鮮有提高學生分析問題、評價和創(chuàng)造解決方案能力的教學活動。OBE教育理念主張積極實施研究型教學模式，要求將教師教學轉向為學生表現(xiàn)，將內容課堂轉變?yōu)槌晒n堂，讓學生真正成為學習的主人[2]?；趩栴}式學習（Problem-Based Learning，簡稱PBL）是近年來備受推崇的教學方法之一，它把學生作為教學的主體，將復雜的、有意義的問題作為學生學習和歸納知識的起點，通過團隊合作解決問題，并培養(yǎng)自主學習的能力[10]。PBL需要教師布置實際藥物生產過程中面臨的復雜工程問題，要求學生通過團隊合作共同解決復雜問題，并在分析、解決問題的過程中完成理論知識的理解、記憶、應用、分析、評價和創(chuàng)造等學習活動[10]。PBL教學方法可以高效培養(yǎng)學生的主動學習意識、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力以及溝通交流能力等，能夠真正地實現(xiàn)教學由“授之以魚”轉變?yōu)椤笆谥詽O”[11]。

（二）應用線上線下混合式教學手段，從封閉課堂向開放課堂轉變

傳統(tǒng)的教學模式是在固定的上課時間、固定的教室，完成教學大綱規(guī)定的教學內容，屬于封閉式的課堂教學，難以充分調動學生的興趣和主動探索意識。隨著信息時代的到來，高校中也應樹立信息教學的觀念，采用線上輔助線下的混合式教學方法，改變傳統(tǒng)的課堂教學傳遞知識的方式。充分利用學校的線上教學平臺，整合網絡教學資源，設置課前知識點預習和課后知識點的鞏固以及測驗，將教學時間從課內延伸到課外。設置線上專題討論話題，要求學生以團隊形式，通過查閱文獻或參與導師實驗項目，完成專題討論任務，將教學空間從教室拓展至圖書館和實驗室。線上構建教材以外的電子資源庫，包括電子參考書籍、分離技術領域最新研究進展文獻、制藥工程論壇熱點問題、制藥分離設備相關視頻資源等，并設置學習任務點，將教學內容從規(guī)定教材擴充至電子資源庫。通過以上手段，實現(xiàn)封閉課堂向開放課堂的轉變，調動學生積極性，加強知識應用，彌補傳統(tǒng)教學的不足。

（三）繪制思維導圖，培養(yǎng)學生獨立思考能力

思維導圖是表達發(fā)散性思維的有效工具，可以將思維邏輯具體化，簡單卻高效地以圖式表達知識點的內在聯(lián)系，生動地將枯燥無味的專業(yè)知識變得更加立體。制藥分離工程的第一大特點就是知識點多，且各知識點之間存在內在聯(lián)系，因此，在教學活動中要求學生根據(jù)自己的思維習慣采用手工或者軟件輔助的方式繪制思維導圖，由點及面、由淺入深，有邏輯地展現(xiàn)出各知識點的動態(tài)生成過程，更加清晰地將已學知識點串聯(lián)起來，從而實現(xiàn)主要知識點的融會貫通。思維導圖能夠有效培養(yǎng)學生的思辨能力，激發(fā)學生的學習興趣，使其主動地參與并樂于享受學習過程[12-13]。

四、考核方式的改進

傳統(tǒng)的課程考核方式為平時作業(yè)和期末成績，集中于理論知識點的考察，難以考查學生分析問題和解決問題的能力，且無法全面衡量學生的學習成果。結合OBE教育理念要求和積累的教學經驗，制藥分離工程課程考核方式可改進為課堂表現(xiàn)、作業(yè)成績、項目論文與結課考試四個部分。

（一）課堂表現(xiàn)

針對教學內容，構建內容豐富的線上線下課堂題庫，在課堂講述過程中穿插提問，學生以個人或團隊形式回答問題，教師按照設定的評價標準給出相應分值，并記入課堂表現(xiàn)成績。課堂提問不僅有助于及時了解學生對知識點的掌握情況，而且調動了課堂的學習氣氛，強化了知識點記憶和理解。建議課堂表現(xiàn)成績占總評成績的10%。

（二）作業(yè)成績

課堂學習結束后，教師應該及時布置課后習題，與課堂提問不同，課后作業(yè)以鞏固知識點，有目地訓練學生分析和解決問題的能力為主。根據(jù)不同的章節(jié)內容，從文獻、論壇和生產實踐中收集復雜工程問題，并編寫出綜合設計類型的課后作業(yè)，訓練學生解決制藥復雜工程問題的能力。課后作業(yè)應該嚴格執(zhí)行“是否按要求并及時完成;書寫是否清晰、邏輯性強;正確率高與低;有無抄襲情況”等評分標準進行打分，并記入作業(yè)成績。教師根據(jù)學生的作業(yè)表現(xiàn)，及時糾正學生對知識理解和應用的錯誤，并進行針對性的講解和訓練。建議課后作業(yè)成績占總成績的20%。

（三）項目論文

選取一到兩個章節(jié)的其中一段教學內容（例如膜分離章節(jié)的超濾內容，蒸餾章節(jié)的水蒸氣蒸餾內容），采用PBL教學模式，教師課前布置相關問題（例如：超濾在中藥有效成分分離和濃縮中的應用前景;與有機溶劑萃取和超臨界流體萃取相比，水蒸氣蒸餾在揮發(fā)油提取中的優(yōu)勢），學生以團隊形式，通過查閱文獻資料，總結形成論文，并進行PPT匯報。評價內容包含了論文質量、與老師討論時的表現(xiàn)、PPT匯報表現(xiàn)以及團隊的分工協(xié)作表現(xiàn)。建議項目匯報的分值占總分值的30%。

（四）期末考試

根據(jù)OBE教育理念，制藥分離工程的主要課程目標是讓學生掌握制藥分離技術的原理和方法，能夠綜合應用所學知識，合理設計藥物有效成分的提取、分離和純化工藝路線，或者具備改造現(xiàn)有工藝，解決藥物生產復雜工程問題的能力。因此，考試題型應該避免只考察概念和知識點的填空題、選擇題、判斷題和名詞解釋等，應該以問題分析、綜合設計類題型為主，全面考察學生對分離技術理論知識的掌握情況，以及在工程實踐中的應用能力。建議期末考試成績占總評成績的40%。

五、課程質量評價方法的改進

基于成果導向的課程質量評價是工程教育課程質量監(jiān)控的核心部分，也是保障OBE教育理念實施的重要途徑[1]。因此，在制藥分離工程課程教學實施過程中，必須采用合理的課程質量評價方法。課程質量評價包含以下5個內容：對課程落實畢業(yè)要求情況進行評價;對課程教學資料進行檢查;對授課質量進行評價;對課程考核結果合理性進行評價;對課程目標的達成情況進行評價。

（一）對課程落實畢業(yè)要求情況進行評價

由專業(yè)負責人定期組織專業(yè)課程團隊教師，審查制藥分離工程課程對畢業(yè)要求觀測點支撐的合理性，以確保任課教師認同該課程需支撐的畢業(yè)要求。主要評價課程內容是否反映畢業(yè)要求觀測點、觀測點是否易于考核和評價、各種考核是否反映該觀測點以及課程目標達成情況評價的過程數(shù)據(jù)和結果是否用于持續(xù)改進。由本專業(yè)負責審查課程落實畢業(yè)要求情況評估表，見表1。

（二）對課程教學資料進行檢查

教學歸檔材料能直接反映出課程的教學質量，是課程質量的最基本保障環(huán)節(jié)。在教學過程中重視教學資料的規(guī)范管理，通過對教學資料的檢查，規(guī)范教師教學行為，保證課程教學質量。為便于總成績的計算，教學資料評價成績項中優(yōu)秀、良好分別按95分、85分換算，其他各項按對應百分比換算。

（三）對授課質量進行評價

通過教學督導、教師互聽課及學生評教對教師授課質量進行評價，督促改進教學行為，提升課程教學質量。

（四）對課程考核結果合理性進行評價

主要評價考核內容是否體現(xiàn)了對相應課程目標的考核 （試題難度、分值、覆蓋面）、考核形式是否合理 （除了期末考試外，是否采用項目論文、課堂表現(xiàn)或課后作業(yè)的形式考核學生、考核方式是否易于評價課程目標）以及考核結果的判定是否嚴格（是否具有嚴格的評分標準），見表2。

（五）對課程目標的達成情況進行評價

課程目標的達成情況可以采用定性評價和定量評價相結合的方法。其中定性評價通過向每個學生發(fā)放匿名問卷，調查其課程目標達成情況的主觀評價結果，并進行統(tǒng)計分析，確定全班同學的課程目標達成評價的定性結果。

定量評價可以采用“測點統(tǒng)計法”，從課程目標出發(fā)，找出不同考核方式中考查該課程目標的考核點作為測點，按照不同考核方式在總成績中的權重，計算所有相關測點的實際總分占所有測點總分的比例作為該課程目標的評價值。再計算不同課程目標的加權平均值，得到該門課程的課程目標達成定量評價值。

將定性評價與定量評價結果匯總，制作完成制藥分離工程的課程目標達成評價報告。根據(jù)課程目標達成評價報告，比較該課程不同學年的課程目標達成情況的變化，并且分析實際學習效果與預期學習效果之間產生差距的原因，針對性地制定持續(xù)改進的措施，并用于下一輪的教學活動，以不斷提升課程教學質量。

六、結束語

基于制藥分離工程課程的特點，以成果導向教育理念為出發(fā)點，從教學內容、教學方法、考核方式和課程質量評價四個方面展開了該課程的教學改革探索。通過實踐和探索可知，以成果導向指導的教學改革可以有效地激發(fā)學生的學習興趣和調動學生積極性，培養(yǎng)學生獨立思考的能力和創(chuàng)新意識，提高學生解決制藥復雜工程問題的實踐能力，并可根據(jù)課程質量評價結果有針對性地制定持續(xù)改進措施并用于下一輪的教學活動，可實現(xiàn)教學質量的不斷提升。

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