新工科背景下地方院校制藥工程特色專業(yè)課程案例式教學(xué)的構(gòu)建和實(shí)踐研究

尹德明 單玉鑫

1.梧州學(xué)院化學(xué)工程與資源再利用學(xué)院，廣西梧州 543002；2.梧州學(xué)院教師教育學(xué)院，廣西梧州 543002

梧州學(xué)院制藥工程專業(yè)是以中藥制藥特色應(yīng)用 型專業(yè)，以學(xué)生中心，產(chǎn)出導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)的教育理念，培養(yǎng)具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識強(qiáng)、擁有新工科工程師核心素養(yǎng)和創(chuàng)新價(jià)值觀的高素質(zhì)技術(shù)型人才[1]。目前，中國已進(jìn)入工業(yè)4.0 時(shí)代，制藥市場面臨新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，梧州創(chuàng)新性提出全面對接粵港澳大灣區(qū)和東融珠三角戰(zhàn)略要求。因此，制藥工程專業(yè)發(fā)展要從地方社會、經(jīng)濟(jì)和資源因素出發(fā)[2-3]，既與區(qū)域特色制藥產(chǎn)業(yè)需求深度融合，積極面對新工科粵港澳大灣區(qū)信息化、自動(dòng)化、智能化制藥產(chǎn)業(yè)升級需求，實(shí)施產(chǎn)學(xué)研賽創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)一體化和信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合[4-5]。專業(yè)人才培養(yǎng)是通過學(xué)習(xí)一系列理論課程和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程完成的所完成的，課程是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要載體，課程建設(shè)是推動(dòng)專業(yè)教學(xué)改革的核心，直接關(guān)系著教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。在高等教育普及化，課程總時(shí)數(shù)和理論教學(xué)課時(shí)數(shù)減少及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)課時(shí)數(shù)增加的背景下，采用案例式教學(xué)進(jìn)行課程教學(xué)改革[6]，通過典型案例分析，將中藥制藥原理、方法、技術(shù)融于案例教學(xué)中，并將優(yōu)秀中醫(yī)藥在重難疑驗(yàn)癥中的防治作用和創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教育素質(zhì)教育融入案例教學(xué)環(huán)節(jié)[7]，推動(dòng)人才培養(yǎng)模式實(shí)現(xiàn)從就業(yè)教育到創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教育的轉(zhuǎn)變，值得進(jìn)一步深入研究。

1 中藥制藥工藝課程案例教學(xué)的研究

1.1 教學(xué)設(shè)計(jì)理念

1.1.1 教材選用和學(xué)情分析

中藥制藥工藝是制藥工程專業(yè)第5 學(xué)期開設(shè)的專業(yè)主干課程，教材選用的是科學(xué)出版社出版的狄留慶、李小芳教授主編《中藥提取工藝學(xué)》[8]。大學(xué)三年級學(xué)生已習(xí)慣在多媒體教室、智慧教室環(huán)境熟練運(yùn)用電腦、手機(jī)等信息化工具進(jìn)行學(xué)習(xí)。

1.1.2 課程設(shè)計(jì)原則

以中醫(yī)藥理論為指導(dǎo)，結(jié)合天然產(chǎn)物化學(xué)、現(xiàn)代化學(xué)工程學(xué)和粉體工程學(xué)的知識、技術(shù)和設(shè)備，通過典型案例分析，將原理、方法、技術(shù)技能融于案例分析中，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合、工藝學(xué)與工程學(xué)相結(jié)合。挖掘中醫(yī)藥文化思想政治資源，融入教學(xué)之中。

1.2 課程教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生理解中藥質(zhì)量源于設(shè)計(jì)原理和評價(jià)，掌握依照中藥性質(zhì)、劑型決定中藥制藥工藝路線，掌握中藥制藥工藝的工藝路線、工藝步驟、工藝條件3 個(gè)層次內(nèi)容，培養(yǎng)根據(jù)工藝路線分析和確定工藝步驟和工藝條件的邏輯思維能力。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)是工藝流程路線的構(gòu)建、工藝可操作性和工藝參數(shù)優(yōu)化。教學(xué)過程中，增強(qiáng)學(xué)生安全、環(huán)保、職業(yè)衛(wèi)生及經(jīng)濟(jì)意識，加強(qiáng)合作意識和能力，提升中藥制藥工藝的綜合素質(zhì)和工程能力。

1.3 課程案例式教學(xué)的構(gòu)建和實(shí)踐

1.3.1 構(gòu)建信息化和數(shù)字化技術(shù)支撐的案例工藝教學(xué)體系

按照制藥工程地方特色應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求內(nèi)容，重新設(shè)計(jì)和改革案例式課程教學(xué)內(nèi)容和方法，按照費(fèi)曼建構(gòu)主義學(xué)習(xí)方法，以框架形式對工藝流程、單元操作技術(shù)和參數(shù)的內(nèi)容進(jìn)行知識體系構(gòu)建，重視案例工藝選擇、工藝分析、技術(shù)操作和工程思維的由易到難、由簡單到綜合層層遞進(jìn)過程，從理論層面和實(shí)操層面培養(yǎng)學(xué)生知識形成性評價(jià)過程，保證課程教學(xué)質(zhì)量。

1.3.1.1 課程案例工藝框架式知識體系的建構(gòu) 目前，互聯(lián)網(wǎng)和信息化的普及發(fā)展致使碎片化信息的爆炸式增加，應(yīng)用型特色專業(yè)人才培養(yǎng)方案要求總理論課時(shí)數(shù)減少，實(shí)踐課時(shí)數(shù)增加，這些都要求對教育教學(xué)進(jìn)行改革。將某一實(shí)際中藥制藥工藝案例拆解為案例背景、案例問題、案例分析3 個(gè)部分，重點(diǎn)是對案例工藝分析進(jìn)行分析，分別從工藝流程、流程組成及各流程連接關(guān)系進(jìn)行分析，并對流程組成的各單元操作進(jìn)行工程分析。采用費(fèi)曼建構(gòu)主義教學(xué)方法，將案例工藝?yán)碚撝R按單元操作進(jìn)行抽提重點(diǎn)和難點(diǎn)，將重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容整理到方框里，找出尋關(guān)鍵難點(diǎn)，對各方框圖按工藝流程和邏輯關(guān)系街接、連接起來進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)工藝與其他生產(chǎn)中工藝進(jìn)行假設(shè)分析比較、評價(jià)和總結(jié)。這樣，就把中藥制藥工藝抽象性理論知識以方框圖形式重新建構(gòu)可操作性知識，形成框架式案例式工藝知識案例工藝框架式知識體系重點(diǎn)知識和難點(diǎn)知識分解層次分明，簡潔直觀，以簡馭繁，可操作性較強(qiáng)。在整個(gè)課程教學(xué)中，案例工藝的舉例選擇則是由易到難、由簡單到綜合的循序漸進(jìn)教學(xué)[9]，教材中附有基于二維碼的富媒體知識拓展，每章布置復(fù)習(xí)思考題，達(dá)到中藥制藥案例工藝知識必需、實(shí)用和夠用的目標(biāo)。

1.3.1.2 互聯(lián)網(wǎng)、信息化和大數(shù)據(jù)技術(shù)提高案例工藝教學(xué)效率和質(zhì)量 通過大學(xué)慕課、學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的制藥工藝學(xué)課程和釘釘、騰訊會議平臺自錄視頻網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，利用互聯(lián)網(wǎng)的高效性和學(xué)習(xí)的便捷性，增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)或合作學(xué)習(xí)，促進(jìn)師生互動(dòng)交流，在線教學(xué)的教、學(xué)、測、評、管等環(huán)節(jié)及時(shí)了解和反饋學(xué)習(xí)效果，全面客觀分析評價(jià)，反復(fù)迭代優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度[10]，保證教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展[11-12]。尤其是新型冠狀病毒性肺炎疫情期間，通過釘釘、學(xué)習(xí)通等互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺和中國大學(xué)慕課教學(xué)資源使教學(xué)計(jì)劃得到順利進(jìn)行[13]，制藥工程專業(yè)現(xiàn)建設(shè)1 間智慧教室用于一流課程教學(xué)。

1.3.2 “廠中有校”案例工藝智能化場景教學(xué)加深認(rèn)知和理解

基于5G 網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等新資源要素對制藥生產(chǎn)升級產(chǎn)生深刻影響，校內(nèi)課堂學(xué)習(xí)后，進(jìn)而到廣西梧州制藥（集團(tuán)）股份有限公司開展3～6 個(gè)學(xué)時(shí)血栓通粉針制劑生產(chǎn)“廠中有?！卑咐に囍悄芑瘧?yīng)用學(xué)習(xí)，進(jìn)一步加深對真實(shí)案例工藝的認(rèn)知和理解。

廣西梧州制藥（集團(tuán)）股份有限公司建設(shè)有血栓通粉針劑（凍干）數(shù)字化車間，建設(shè)血栓通粉針劑（凍干）智能生產(chǎn)線2 條，整個(gè)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)在線采集、運(yùn)輸和存儲分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控各工序生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、藥品質(zhì)量狀況和設(shè)備狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)可視化預(yù)警、信息化互聯(lián)互通，確保質(zhì)量檢測精準(zhǔn)控制和數(shù)據(jù)的完整性、可靠性以及可追溯性，保障批次間藥品質(zhì)量的穩(wěn)定和均一，形成一個(gè)集信息化系統(tǒng)集成、智能化設(shè)備管控一體化、多源數(shù)據(jù)數(shù)字化表征的現(xiàn)代化中藥制劑生產(chǎn)車間。智能化生產(chǎn)車間日生產(chǎn)注射用血栓通（凍干）達(dá)30 萬支，顯著提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和成品收率。課后進(jìn)行探究式和合作式學(xué)習(xí)總結(jié)和教學(xué)反思。新工科背景下“廠中有校”場景化真實(shí)教學(xué)進(jìn)一步鞏固和加深制藥工藝案例的認(rèn)知和理解，提升教學(xué)質(zhì)量，具有一定專業(yè)特色優(yōu)勢。

1.3.3 設(shè)置從驗(yàn)證性工藝實(shí)驗(yàn)到綜合性工藝實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)操作教學(xué)

根據(jù)2021 年制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)修訂方案和教學(xué)大綱，設(shè)置獨(dú)立中藥制藥工藝實(shí)驗(yàn)1 學(xué)分，增加制藥綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)7 學(xué)分，構(gòu)建由淺入深、由易到難、由簡單到綜合的中藥制藥工藝實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)體系[14-15]。

1.3.3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 開展中藥制藥驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)4 個(gè)，主要考察中藥提取、分離純化過程中，料液比、溫度、時(shí)間、粒徑單一因素對中藥質(zhì)量的影響，培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)操作能力。

1.3.3.2 實(shí)訓(xùn)課程 開設(shè)中藥提取工藝綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程，培養(yǎng)學(xué)生工藝參數(shù)優(yōu)化和質(zhì)量控制實(shí)踐操作能力。采取項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)形式，對某一給定中藥自行設(shè)計(jì)提取工藝步驟、工藝條件，并對工藝條件篩選和參數(shù)優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生制藥工藝綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＭ瑫r(shí)，建立從中藥預(yù)處理、浸提、分離精制、制劑成型的2 條中藥口服液、顆粒劑生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)操作，培養(yǎng)學(xué)生中藥制藥生產(chǎn)、質(zhì)量檢測和控制的實(shí)踐操作能力[16]。

1.3.4 集中實(shí)踐教學(xué)自行設(shè)計(jì)制藥車間工藝

①制藥工程工藝設(shè)計(jì)是制藥工程專業(yè)綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的集中教學(xué)環(huán)節(jié)，每5 個(gè)人一組，設(shè)隊(duì)長1 名，按照技術(shù)上的可行性、經(jīng)濟(jì)上的合理性及GMP 合規(guī)性，從制藥工藝流程設(shè)計(jì)、物料和能量衡算、設(shè)備的選型及其設(shè)計(jì)計(jì)算、車間工藝布置設(shè)計(jì)等的方面，從實(shí)踐上自行設(shè)計(jì)制藥車間工藝，綜合提升學(xué)生工程素質(zhì)和工藝放大的專業(yè)能力。

②虛擬仿真教學(xué)輔助案例工藝復(fù)雜工程知識的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。對于實(shí)際生產(chǎn)工藝中有易燃、易爆、有毒、有害危險(xiǎn)性操作和復(fù)雜工程化操作原理，藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理工程、化學(xué)制藥工藝等仿真軟件直觀、形象地學(xué)習(xí)，同時(shí)，采用Aspen plus 軟件對復(fù)雜工程進(jìn)行建模和工藝流程模擬、優(yōu)化[17]。

1.3.5 “賽學(xué)創(chuàng)”“產(chǎn)學(xué)研”多維度資源提高案例教學(xué)的“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”

利用政府、學(xué)校和企業(yè)“賽學(xué)創(chuàng)”“產(chǎn)學(xué)研”合作共贏模式[18-19]，把梧州制藥資源與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)元素有機(jī)融合[20]，與廣西梧州制藥（集團(tuán)）股份有限公司共同攻關(guān)廣西區(qū)科技廳關(guān)于中藥渣多級資源化利用中藥材種植項(xiàng)目，協(xié)同攻關(guān)解決中藥渣發(fā)酵種植基質(zhì)的質(zhì)量控制、中藥渣制造活性炭、木質(zhì)素等工藝技術(shù)問題。從二年級開始學(xué)生在老師指導(dǎo)下申報(bào)國家級、區(qū)級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目和校級開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，用實(shí)驗(yàn)研究和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相結(jié)合訓(xùn)練學(xué)生接受問題挑戰(zhàn)和深度思考，提高制藥工藝案例教學(xué)“兩性一度”[21-22]和學(xué)生在省級期刊發(fā)表論文的能力。并將“產(chǎn)學(xué)研”成果推動(dòng)向教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化[23-24]，寫進(jìn)《中藥提取工藝學(xué)》《制藥分離工程》教材（案例版）[25]中，發(fā)表學(xué)術(shù)論文2 篇，申報(bào)發(fā)明專利3 項(xiàng)，獲得第五屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽廣西選拔賽銀獎(jiǎng)、銅獎(jiǎng)各1 次。獲得2020 年全國大學(xué)生制藥工程設(shè)計(jì)作品交流會優(yōu)秀交流作品和入圍交流作品各1 次。研究結(jié)果分別應(yīng)用于申報(bào)2021 年廣西高等教育區(qū)級教學(xué)成果二等獎(jiǎng)和2019 年梧州學(xué)院教學(xué)成果獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)材料中。

學(xué)生在參加“賽學(xué)創(chuàng)”“產(chǎn)學(xué)研”過程中運(yùn)用知識能力、實(shí)踐操作能力及解決實(shí)際工程問題能力得到明顯提高[26-27]，部分學(xué)生被廣東一力集團(tuán)制藥股份有限公司、廣西梧州制藥（集團(tuán)）股份有限公司等單位提前簽訂協(xié)議，得到各用人單位的肯定和稱贊。近年來專業(yè)就業(yè)率平均保持在90%以上。

1.3.6 化工與制藥類會議培訓(xùn)和同行交流提高課程案例教學(xué)能力

主動(dòng)參加全國制藥工程與化學(xué)工程教學(xué)培訓(xùn)會議，以及一流本科專業(yè)以及應(yīng)用型課程會議專題培訓(xùn)，到廣西中醫(yī)藥大學(xué)、吉林醫(yī)藥學(xué)院和沈陽藥科大學(xué)等高校交流學(xué)習(xí)特色應(yīng)用型專業(yè)、制藥工藝課程、工程認(rèn)證和新工科建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)理念和教學(xué)方法經(jīng)驗(yàn)。聘請校外教授專家到校進(jìn)行專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)交流指導(dǎo)和學(xué)術(shù)講座，提高教師教學(xué)和科研能力，增強(qiáng)專業(yè)建設(shè)水平，培養(yǎng)符合新工科要求的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

2 討論

2.1 地方院校應(yīng)用型特色專業(yè)案例式課程教學(xué)的探索和實(shí)踐

在工業(yè)4.0 技術(shù)革命和制藥產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級及高等教育進(jìn)入新工科背景下，制藥工程特色應(yīng)用型專業(yè)改革以適應(yīng)地方醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)需求及粵港澳大灣區(qū)信息化、自動(dòng)化、智能化醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求。課程建設(shè)是推動(dòng)專業(yè)教學(xué)改革的核心，選擇案例式課程教學(xué)是適應(yīng)區(qū)域地方經(jīng)濟(jì)升級需求，新工科建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)課時(shí)增加等情況下的教學(xué)改革探索和實(shí)踐，通過構(gòu)建“課堂案例教學(xué)-廠中有校場景應(yīng)用教學(xué)—驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)案例教學(xué)—綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)操作教學(xué)—集中實(shí)踐教學(xué)自行設(shè)計(jì)制藥工藝-多維度資源提高案例教學(xué)兩性一度”的教學(xué)模式，學(xué)生專業(yè)知識夠用基礎(chǔ)扎實(shí)，實(shí)踐操作能力強(qiáng)，保證教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到地方制藥產(chǎn)業(yè)人才需求和達(dá)到課程教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)要求。

2.2 信息化和數(shù)字化技術(shù)輔助提高制藥工藝案例教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量

按照費(fèi)曼建構(gòu)主義學(xué)習(xí)方法，以框架形式對案例式制藥工藝知識體系構(gòu)建，利用互聯(lián)網(wǎng)、信息化和大數(shù)據(jù)技術(shù)輔助案例工藝教學(xué)，設(shè)置由淺入深、由易到難、由簡單到綜合的不同層次教學(xué)案例工藝和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)操作，體現(xiàn)出案例工藝、技術(shù)操作和工程思維的層層遞進(jìn)過程，重視知識形成性過程評價(jià)，保證教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。

2.3 “產(chǎn)學(xué)研”“賽學(xué)創(chuàng)”多維度資源融合，提高課程案例教學(xué)“兩性一度”

利用與廣西梧州制藥（集團(tuán)）股份有限公司共同攻關(guān)制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的中藥渣堆放難題，學(xué)生申報(bào)國家級、區(qū)級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和學(xué)校開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，將梧州制藥資源與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)元素有機(jī)融合，體現(xiàn)教學(xué)的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度?！爱a(chǎn)學(xué)研”成果獲得“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽廣西選拔賽銀獎(jiǎng)、銅獎(jiǎng)各1 次。編入案例版教材《制藥分離工程》《中藥提取工藝學(xué)》中，研究結(jié)果分別應(yīng)用于申報(bào)2021 年廣西高等教育自治區(qū)級教學(xué)成果二等獎(jiǎng)和2019 年梧州學(xué)院教學(xué)成果特等獎(jiǎng)材料中。近年來專業(yè)就業(yè)率平均保持在90%以上。

在工業(yè)4.0 時(shí)代和新工科教育背景下，對地方性大學(xué)制藥工程特色應(yīng)用型專業(yè)中藥制藥工藝課程為例進(jìn)行案例式課程教學(xué)，采用費(fèi)曼學(xué)習(xí)法框架式建構(gòu)專業(yè)知識，建立互聯(lián)網(wǎng)、信息化和數(shù)字化技術(shù)支撐的中藥制藥工藝案例教學(xué)體系，構(gòu)建“課堂案例教學(xué)-廠中有校場景應(yīng)用教學(xué)-驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)工藝教學(xué)-綜合性工藝實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)操作教學(xué)-集中實(shí)踐教學(xué)自行設(shè)計(jì)制藥車間工藝-多維度資源提高案例教學(xué)兩性一度”的教學(xué)模式，從理論層面和實(shí)操層面培養(yǎng)學(xué)生知識形成性評價(jià)過程，提高課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有“適應(yīng)能力強(qiáng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識強(qiáng)、擁有新工科工程師核心素養(yǎng)和創(chuàng)新價(jià)值觀”的高素質(zhì)人才。