基于現(xiàn)代信息技術(shù)的制藥工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)改革

韓永萍 李可意 劉紅梅

北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院，北京 100023

綜合實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生專業(yè)技能和工程素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等專業(yè)高階層次領(lǐng)域認(rèn)知的重要手段，也是“新工科”建設(shè)中“培養(yǎng)具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力、勝任行業(yè)發(fā)展需要的應(yīng)用型和技術(shù)性復(fù)合人才”的重要載體，更擔(dān)負(fù)著學(xué)生由學(xué)校學(xué)習(xí)到適應(yīng)工作需求“最后一公里”的橋梁作用。然而，教學(xué)過程以教師為中心、過程考核缺失、評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)單、評(píng)價(jià)結(jié)果無法真實(shí)反映學(xué)習(xí)效果等，是實(shí)踐類課程的共性和痛點(diǎn)，也是高校實(shí)踐類教學(xué)改革的重要內(nèi)容。

信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，在“突破時(shí)、空、物限制”信息傳遞的原有屬性基礎(chǔ)上，還可通過對(duì)影像、聲音、文字加工增強(qiáng)傳遞信息的可視性、立體化及實(shí)現(xiàn)交互性。教育部發(fā)布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》中明確提出，“高等教育信息化是促進(jìn)高等教育改革創(chuàng)新和提高質(zhì)量的有效途徑，是教育信息化發(fā)展的創(chuàng)新前沿”。將現(xiàn)代信息技術(shù)與高校實(shí)踐課程相結(jié)合，不僅可解決客觀條件限制的問題，還可將課堂教學(xué)向線上進(jìn)行有效延展，促進(jìn)線上線下相結(jié)合，加強(qiáng)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)考核形式和手段的多樣化，提升考核結(jié)果的科學(xué)、有效性。探討現(xiàn)代信息技術(shù)與高校實(shí)踐課程相結(jié)合的新型教學(xué)模式，是目前教育發(fā)展的重要趨勢(shì)。

本文以北京聯(lián)合大學(xué)制藥工程專業(yè)綜合實(shí)踐類課程——制藥工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)為載體，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建“學(xué)、研、導(dǎo)、評(píng)”一體化教學(xué)和“過程考核+總結(jié)性考核”多元化考核教學(xué)模式，以期為現(xiàn)代信息技術(shù)與高校實(shí)踐課程相結(jié)合的新型教學(xué)模式提供參考。

一、制藥工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)問題分析

制藥工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程包括復(fù)方原料藥提取、蒸發(fā)濃縮與噴霧干燥，微波輔助提取藥物有效成分，超臨界萃取藥物有效成分，膜分離技術(shù)對(duì)天然產(chǎn)物的分級(jí)純化、大孔樹脂對(duì)天然產(chǎn)物的分離純化5個(gè)項(xiàng)目（來自5名指導(dǎo)教師的科研成果轉(zhuǎn)化），屬于典型的多項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)型綜合實(shí)踐課程。課程教學(xué)目標(biāo)除加強(qiáng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代中藥提取、分離技術(shù)相關(guān)知識(shí)的理解外，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)中藥提取、分離過程中涉及的復(fù)雜工程問題的分析和解決能力、項(xiàng)目實(shí)施綜合影響評(píng)價(jià)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及溝通與表達(dá)能力。因本課程開設(shè)時(shí)間集中、設(shè)備臺(tái)套數(shù)有限（1～2臺(tái)），教學(xué)以7～10人的小組形式開展。

（一）教學(xué)方式單一，學(xué)習(xí)過程機(jī)械、枯燥，課程目標(biāo)遠(yuǎn)未達(dá)成

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，為讓學(xué)生在課前對(duì)訓(xùn)練項(xiàng)目有所了解，要求學(xué)生根據(jù)提供的實(shí)訓(xùn)講義抄寫預(yù)習(xí)報(bào)告；課堂教學(xué)中，學(xué)生按照講義提供的工藝操作流程在教師指導(dǎo)下完成操作，獲得需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象；課后學(xué)生只需要提交一份格式統(tǒng)一的實(shí)訓(xùn)報(bào)告，即可完成整個(gè)項(xiàng)目訓(xùn)練。教學(xué)過程更強(qiáng)調(diào)形式上項(xiàng)目的完成，而未考慮學(xué)生是否獲得知識(shí)和能力的內(nèi)化。由于幾乎不需要學(xué)生自主思考和研究，其對(duì)學(xué)生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)遠(yuǎn)未達(dá)成對(duì)專業(yè)培養(yǎng)畢業(yè)要求的支撐。

（二）教學(xué)過程以教師為主體，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教學(xué)始終圍繞指導(dǎo)教師在講義中給定的項(xiàng)目工藝操作流程開展。因?qū)W習(xí)方法機(jī)械、枯燥，學(xué)生提交的預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)習(xí)報(bào)告經(jīng)常出現(xiàn)復(fù)印或代寫情況。此外，因設(shè)備臺(tái)套數(shù)有限，小組人數(shù)較多，在課堂操作訓(xùn)練中多數(shù)學(xué)生處于圍觀狀態(tài)。究其根本原因，主要是教學(xué)過程始終以教師為中心，學(xué)生參與感低，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，“等”“混”現(xiàn)象嚴(yán)重，忽視實(shí)踐課程訓(xùn)練，嚴(yán)重影響了該課程的教學(xué)效果。

（三）考核方式單一，考核手段落后

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，用于評(píng)價(jià)“教學(xué)成果”的主要依據(jù)是格式統(tǒng)一的實(shí)訓(xùn)報(bào)告。指導(dǎo)教師在手工批改堆積如山的實(shí)訓(xùn)報(bào)告時(shí)，由于實(shí)訓(xùn)報(bào)告格式統(tǒng)一、內(nèi)容相似，主要根據(jù)報(bào)告字跡工整性、內(nèi)容完整性，結(jié)合出勤情況及課堂操作過程中的表現(xiàn)完成課程的最終評(píng)價(jià)。這就使過程考核流于形式，考核結(jié)果受指導(dǎo)教師主觀影響大，隨意性強(qiáng)；而同一小組的學(xué)生因報(bào)告內(nèi)容基本相同，成績(jī)區(qū)分可考量依據(jù)有限；同時(shí)，因考核內(nèi)容不能完全覆蓋課程教學(xué)目標(biāo)，課程達(dá)成度分析困難，課程持續(xù)改進(jìn)幾乎無據(jù)可依。

二、基于現(xiàn)代信息技術(shù)的制藥工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)模式改革

為了強(qiáng)化課程學(xué)習(xí)效果，指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)教師重新梳理教學(xué)目標(biāo)，深挖制藥工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程各組成項(xiàng)目的教學(xué)要點(diǎn)，充分利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，創(chuàng)建以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，以信息化為特征的線上線下相結(jié)合的“學(xué)、研、導(dǎo)、評(píng)”一體化教學(xué)和“過程考核+總結(jié)性考核”的多元化考核教學(xué)模式。

（一）課前加強(qiáng)引導(dǎo)學(xué)生探討式學(xué)習(xí)

不同于傳統(tǒng)教學(xué)過程，改革后的實(shí)訓(xùn)課在各個(gè)項(xiàng)目開始前，教師以微課形式為學(xué)生提供生產(chǎn)設(shè)備的三維動(dòng)畫，介紹機(jī)組構(gòu)成、設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理及操作注意事項(xiàng)等學(xué)習(xí)材料，同時(shí)為學(xué)生提供殘缺版講義，并提出針對(duì)性的思考題。學(xué)生則以小組為單位帶著任務(wù)反復(fù)觀看微課并結(jié)合資料查詢，補(bǔ)充完善實(shí)訓(xùn)講義中生產(chǎn)設(shè)備的工作原理、生產(chǎn)工藝操作流程以及回答相關(guān)問題。以上學(xué)習(xí)資料、學(xué)生提交的預(yù)習(xí)報(bào)告及指導(dǎo)教師點(diǎn)評(píng)均在輔助教學(xué)平臺(tái)（如藍(lán)墨云班課上）進(jìn)行線上操作。

（二）課上重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)復(fù)雜工程問題的分析和解決

課上教師除了對(duì)實(shí)際生產(chǎn)機(jī)組或生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行講解和演示操作，還需在操作過程中檢查各小組工藝流程設(shè)計(jì)的正確性、設(shè)備操作的規(guī)范性及獲取數(shù)據(jù)的完整性等。學(xué)生在操作中根據(jù)實(shí)際情況不斷修正之前設(shè)計(jì)的生產(chǎn)操作工藝，及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于明顯偏離運(yùn)行規(guī)律的數(shù)據(jù)要能及時(shí)找出原因并給予修正，提高項(xiàng)目完成的挑戰(zhàn)難度。實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生需將修正后的操作流程、指導(dǎo)教師簽字的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提交輔助教學(xué)平臺(tái)，作為過程考核依據(jù)。

（三）課后加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)和能力的內(nèi)化

項(xiàng)目結(jié)束后，為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)習(xí)得知識(shí)和能力的內(nèi)化，除了傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)報(bào)告，還增加了線上考核和操作考核。課程針對(duì)各個(gè)項(xiàng)目建設(shè)帶標(biāo)準(zhǔn)答案的題庫，題庫內(nèi)容由各實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目涉及的理論知識(shí)、設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理、操作要點(diǎn)等組成。學(xué)生以個(gè)體為單位在課后進(jìn)行不限時(shí)間的在線組卷測(cè)試，系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)分。操作考核是以小組為單位任選5個(gè)項(xiàng)目中的一個(gè)，介紹項(xiàng)目目的、生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)組成、工作原理、操作過程及項(xiàng)目涉及的提取分離技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。操作考核要求以視頻形式呈現(xiàn)，每位成員都必須承擔(dān)一部分出鏡任務(wù)。學(xué)生完成的操作視頻可用來補(bǔ)充下一輪課程教學(xué)的學(xué)習(xí)資料。

三、基于現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建的“學(xué)、研、導(dǎo)、評(píng)”一體化教學(xué)模式特點(diǎn)

（一）強(qiáng)化對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)

以膜分離技術(shù)對(duì)天然產(chǎn)物的分級(jí)純化項(xiàng)目為例，在課前學(xué)習(xí)中，學(xué)生除需要補(bǔ)充完成微濾和超濾清洗流程外，根據(jù)清洗后膜通量恢復(fù)率計(jì)算需要，還得在微濾和超濾膜分離操作前考察不同壓力下清水的膜通量；為了考查系統(tǒng)截留率隨運(yùn)行時(shí)間變化，學(xué)生必須思考計(jì)算截留率所需記錄的研究數(shù)據(jù)。項(xiàng)目課前需要完成的思考題為：（1）如何計(jì)算清洗后膜通量恢復(fù)率？（2）計(jì)算截留率需要記錄哪些研究數(shù)據(jù)？這種帶著任務(wù)學(xué)習(xí)和探究的學(xué)習(xí)方式可極大地提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生思考及解決問題的能力。

（二）強(qiáng)化對(duì)學(xué)生解決復(fù)雜工程能力的培養(yǎng)

還以膜分離技術(shù)對(duì)天然產(chǎn)物的分級(jí)純化項(xiàng)目為例。串聯(lián)使用的無機(jī)陶瓷微濾和中空纖維超濾因分離真菌粗多糖溶液而被污染，僅采用0.1%氫氧化鈉溶液清洗有可能無法使膜通量恢復(fù)率達(dá)到90%以上的設(shè)定要求。為此，微濾可采用80℃以上的熱水對(duì)膜系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)清洗，而超濾更適合汽水混合沖洗。如果清洗方法反過來，無機(jī)陶瓷膜通量很難在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，而有機(jī)材質(zhì)的超濾膜也會(huì)因料液溫度過高被毀壞。因此，這些加強(qiáng)清洗手段需要學(xué)生根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體操作情況并經(jīng)指導(dǎo)教師確認(rèn)后使用。此外，因膜污染產(chǎn)生，分離過程中的膜通量將隨著運(yùn)行時(shí)間延長而逐漸降低。但因料桶內(nèi)液面過低，進(jìn)料裹挾大量氣體進(jìn)入膜系統(tǒng)或操作壓力沒有固定都可能導(dǎo)致膜通量偏離正常運(yùn)行規(guī)律，因此，此時(shí)學(xué)生應(yīng)在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下分析原因并及時(shí)糾正。通過指導(dǎo)教師在課堂上引導(dǎo)學(xué)生對(duì)操作中出現(xiàn)的具體復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析和解決，學(xué)生不再機(jī)械地完成項(xiàng)目操作過程，而需要小組成員全心投入、分工合作?？梢?，適當(dāng)增加操作項(xiàng)目的完成難度，不僅可以激發(fā)學(xué)生的探究興趣和學(xué)習(xí)熱情，完成后收獲的滿足感也會(huì)增強(qiáng)學(xué)生的自信。

（三）借助現(xiàn)代信息技術(shù)，延伸學(xué)習(xí)時(shí)間、延展能力培養(yǎng)廣度

課前微課學(xué)習(xí)不僅為團(tuán)隊(duì)協(xié)助探究學(xué)習(xí)明確了方向，還突破了時(shí)、空、物的限制，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。而為了完成好操作考核，小組需要查詢資料、設(shè)計(jì)拍攝文案，指導(dǎo)教師需要在線觀看學(xué)生提交的視頻，指出其存在的問題和不足，允許學(xué)生多次修正。學(xué)生通過課前探究、課后操作考核，不僅內(nèi)化了理論知識(shí)，而且加強(qiáng)了對(duì)訓(xùn)練項(xiàng)目的綜合影響評(píng)價(jià)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及溝通與表達(dá)能力的培養(yǎng)。

總之，融合現(xiàn)代信息技術(shù)后，線上、線下教學(xué)分工明確，課程目標(biāo)培養(yǎng)過程具體，很大程度上延伸了課程學(xué)習(xí)時(shí)間、延展了能力培養(yǎng)的廣度。

（四）考核手段現(xiàn)代化，過程考核和總結(jié)性考核多元化

課程考核作為課程教學(xué)活動(dòng)中極其重要的一環(huán)，是評(píng)定教學(xué)質(zhì)量、衡量課程教學(xué)目標(biāo)、檢查學(xué)生“學(xué)習(xí)效果”的重要手段。近年來，國家相繼出臺(tái)的教育政策都對(duì)課程考核提出了具體要求，明確強(qiáng)調(diào)深化本科教育教學(xué)改革“要改進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制和學(xué)生考核機(jī)制”“要切實(shí)加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程考核，加大過程考核在課程總成績(jī)中的比重”。

現(xiàn)代信息技術(shù)在制藥工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用，使得過程考核依據(jù)較為充分，如學(xué)生課前對(duì)微課學(xué)習(xí)的時(shí)長、在教學(xué)平臺(tái)上的有效交流、提交的預(yù)習(xí)報(bào)告質(zhì)量、課上出勤以及提交的學(xué)習(xí)成果等；而總結(jié)性考核具有可從多個(gè)角度評(píng)價(jià)課程目標(biāo)的試卷考核、操作考核和實(shí)訓(xùn)報(bào)告三種形式，考核內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了課程目標(biāo)的全覆蓋，考核結(jié)果更加系統(tǒng)、科學(xué)、可靠。

使用現(xiàn)代信息技術(shù)后，學(xué)生的課前學(xué)習(xí)、出勤及課后試卷考核均可由系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)價(jià)，指導(dǎo)教師只需重點(diǎn)關(guān)注操作流程設(shè)計(jì)的合理性、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析及設(shè)備操作的正確性和規(guī)范性等學(xué)習(xí)要點(diǎn)，很大程度上減少了教師的課程評(píng)價(jià)工作量。對(duì)于學(xué)生而言，其不僅可通過教學(xué)平臺(tái)及時(shí)了解課程學(xué)習(xí)的階段性評(píng)價(jià)，而且線上考試和拍攝視頻形式的操作考核賦予了課程教學(xué)現(xiàn)代感，符合現(xiàn)代大學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣。

（五）教學(xué)過程強(qiáng)化以學(xué)生為中心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

無論是課前學(xué)習(xí)、課上操作或是課后考核，制藥工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程始終秉承以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，充分尊重學(xué)生的主體地位，教師主要起引導(dǎo)或指導(dǎo)作用，協(xié)助學(xué)生探究、綜合分析和解決訓(xùn)練中出現(xiàn)的復(fù)雜工程問題，完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)定要求，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

四、結(jié)語

3 年多的課程改革改革與實(shí)踐涉及6 個(gè)班次、180 多人次。調(diào)查問卷顯示，學(xué)生對(duì)這種融合現(xiàn)代信息技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)和考評(píng)模式表示歡迎和認(rèn)可。學(xué)生普遍認(rèn)為，通過對(duì)該門實(shí)踐課的學(xué)習(xí)，自己無論是在中藥提取、純化技術(shù)方面，還是在科研方法方面都得到了較大提高，為后續(xù)的畢業(yè)論文寫作打下了基礎(chǔ)，并且表示真切體會(huì)到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。建設(shè)的課程題庫中每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有約50 道選擇題、判斷題及填空題，并且每年根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況不斷更新。為了加強(qiáng)課前學(xué)習(xí)，每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目建設(shè)有不低于15min時(shí)長的微課。學(xué)生拍攝的項(xiàng)目操作考核視頻質(zhì)量不斷提升，很多被指導(dǎo)教師選用為理論課程教學(xué)的教學(xué)資料。

現(xiàn)代信息技術(shù)不僅是信息傳遞手段，還是教學(xué)內(nèi)容載體、教學(xué)成果載體以及課程評(píng)價(jià)手段。融合現(xiàn)代信息技術(shù)是目前高校教育發(fā)展的主流趨勢(shì)，將其引入綜合實(shí)踐教學(xué)，可打破傳統(tǒng)機(jī)械教學(xué)和單一評(píng)價(jià)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，內(nèi)化學(xué)生的能力培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)高等教育對(duì)實(shí)踐課程賦予的使命擔(dān)當(dāng)。目前，現(xiàn)代信息技術(shù)在高校教學(xué)中已被普遍使用，如何更好地結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，針對(duì)課程類型進(jìn)行課程考核評(píng)價(jià)改革，更有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)效率，仍然需要在實(shí)踐中不斷探索。