面向產教融合的制藥工程技術課程設計與實踐研究

王海霞，何永志，李正

天津中醫(yī)藥大學中藥制藥工程學院 (天津 301617)

新工科建設是我國高等教育主動應對新科技革命和產業(yè)變革的戰(zhàn)略行動，代表了新時代工程教育改革的新方向，而促進產教融合是全面深化新工科建設的一項重要舉措[1]。產教融合是將教學內容和產業(yè)需求緊密結合，充分發(fā)揮企業(yè)的辦學主體作用和行業(yè)協(xié)會的紐帶連接作用，形成校企協(xié)同育人新模式。產教融合的核心就是“融”，使產業(yè)和教學在人才培養(yǎng)、科學研究和科技服務等多方面深度融合，使學校真正成為產業(yè)性的經營實體。要想真正做到產教融合，高校需要不斷深化人才培養(yǎng)模式改革和創(chuàng)新課程體系改革，學校和企業(yè)要不斷解放思想，探索合作辦學新模式。2021年7月召開的中國校企協(xié)同創(chuàng)新大會上，教育部高教司吳巖司長發(fā)表題為《建好現(xiàn)代產業(yè)學院，提供高質量人才支撐》的主旨演講[4]。吳巖強調高等教育發(fā)展必須要與產業(yè)發(fā)展緊密結合，通過“六抓”(抓專業(yè)、抓課程、抓教材、抓技術、抓實踐、抓教師)，扎扎實實深化新工科建設，服務于高素質、高質量應用型人才培養(yǎng)，為國家和區(qū)域經濟發(fā)展提供高質量人才支撐，為經濟高質量發(fā)展擴展新空間、增添新活力、培育新動能。

以天津中醫(yī)藥大學制藥工程技術課程設計為例，本文探討了產教融合背景下課程設計思路，探索了針對本校教學實際的課程體系和課程內容改革，以期全面提升課程教學質量，提高學生對制藥工程技術在行業(yè)應用的整體認知能力、融合背景下的思辨能力和復雜工程問題的分析解決能力，完善醫(yī)學院校的工科人才培養(yǎng)體系，推動高校智能制藥成果轉化和示范應用。

1 制藥工程技術課程現(xiàn)狀

在本校本科教學任務設計中，制藥工程技術課程是制藥工程專業(yè)本科生的一門必修課。該課程旨在讓學生掌握化學制藥、中藥與天然藥物制藥、生物制藥等技術及藥品研發(fā)、生產管理過程中的法規(guī)要求等內容。然而，該課程當前教學還存在以下幾方面顯著問題。

1.1 缺乏配套教材

教材是人才培養(yǎng)的主要劇本，高質量教材對于優(yōu)化課程建設極為重要。本校該課程主要依托的教材是2014年4月人衛(wèi)版《制藥工程導論》[5]和2019年1月化學工業(yè)出版社出版的《制藥工程技術概論》[6]。這兩本教材融合了制藥工程、生物工程、化學工程等方面基礎知識和管理理論，可為醫(yī)藥、化工、農藥等領域從事醫(yī)藥產品生產、研發(fā)、應用和經營管理等工作的人才培養(yǎng)提供支撐。但是，這兩本教材內容都相對比較陳舊，一些法規(guī)條文與現(xiàn)行規(guī)定不符，一些案例與現(xiàn)行企業(yè)實際生產相脫離。更為重要的是，書中的許多案例是針對化學藥生產過程而言，而本校制藥工程技術主要服務于中藥制藥生產，因此選擇或編寫適合的教材，相關部門還需要做很多工作。

1.2 產教融合不夠

本課程教學主要是以學院教師為主，企業(yè)人員進課堂比例嚴重不足。目前教學內容的主要載體還是教材，但老教材側重基本概念、基本原理、基本流程和基本法規(guī)的介紹，新理念、新技術、新問題涉及較少，跟不上先進制藥工程技術的高速發(fā)展。此外，教學內容也沒有體現(xiàn)出企業(yè)的真實需求和目前解決方案等方面的內容。學生通過課堂教學很難了解目前各類制藥工程技術在行業(yè)應用的整體現(xiàn)狀，對一些創(chuàng)新性的制藥工程技術也缺乏個人見解和探索，在面對實際藥品生產過程中的問題時還缺乏一定的思辨能力和綜合解決能力。

1.3 教學手段單一

以往該門課程的教學方式主要以課堂講授為主，教師把準備好的課件內容一一灌輸給學生。學生被動地記憶知識、理解原理和掌握技術，沒有從根本上認識到這些流程的重要性和關鍵技術的適用性。雖然目前教師安排了一些進實驗室和生產線參觀的實景教學環(huán)節(jié)，但學生還是以走馬觀花式學習為主，沒有從實質上理解技術應用的本質。其根本的原因在于學生對實際問題理解不夠，沒能帶著一種主動解決問題的責任感和使命感去學習和探究，缺乏學習主動性。

1.4 評價方法傳統(tǒng)

目前這門課程的評價方法還是以課堂為中心，采取閉卷和開卷的形式。側重學生對基礎知識的掌握，忽略對其主動學習能力、團結協(xié)作能力及問題解決能力等方面的考查，且過程性評價占比太低，存在“一紙試卷定全局”的誤區(qū)。這種評價方法影響學生學習主動性和學習熱情，也難以達到學以致用的高階學習目標。

2 制藥工程技術課程優(yōu)化設計

針對上述傳統(tǒng)教學存在的問題，本校制藥工程教研團隊通過與學生深入溝通，并借鑒其他院校經驗[7]，廣泛、深入討論后積極調整課程教學模式。首先，針對教材內容和本校教學實際脫鉤問題，教學團隊積極調整培養(yǎng)方案，明確學生培養(yǎng)目標。其次，針對產教融合不足問題，相關教師認真分析學情，積極改革教學內容，在教材內容的基礎上，將產業(yè)實際需求、教學內容與科學研究緊密結合，不斷深化產學研合作。此外，學院還提高企業(yè)家進課堂比例和實踐教學比例，不斷豐富教學手段和教學形式。最后，創(chuàng)新課程評價方法，使學生由被動學習逐步轉變?yōu)榘氡粍?、半主動學習，從滿堂灌到帶著問題在課程中以找答案的方式進行學習，從死記硬背書本知識到活學活用解決問題式學習。這樣的教學不僅加深了學生對課程內容的理解，也使學生了解到制藥工程技術在企業(yè)實際生產中的巨大應用價值，并能創(chuàng)新性地幫助企業(yè)解決一些實際問題，增進了工科生的學習使命感和專業(yè)認同感。同時學生在與教師、企業(yè)家的協(xié)作過程中提升了溝通能力和解決問題能力。下面筆者就對這些優(yōu)化設計作一介紹。

2.1 調整培養(yǎng)方案，明確培養(yǎng)目標

天津中醫(yī)藥大學是傳統(tǒng)中醫(yī)藥院校，在中醫(yī)藥院校進行工科教育有諸多“水土不服”情況。但本校前任校長，現(xiàn)任名譽校長張伯禮院士綜合研判中醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展形勢，敏銳地意識到工程教育對于提升中醫(yī)藥產業(yè)發(fā)展的重要意義，果斷地在本校成立中藥制藥工程學院，以提升中醫(yī)藥產業(yè)制造化水平為根本目標，以培育具有工程思維和解決復雜制藥工程問題能力的學生為根本培養(yǎng)宗旨。基于這一目標，學院通過“外引+內轉+培養(yǎng)”模式快速組建有工程背景的專業(yè)教師隊伍，并且依托學校資源建成中藥制藥實踐教學基地，積極與天士力醫(yī)藥集團股份有限公司、天津紅日藥業(yè)股份有限公司、山東步長制藥股份有限公司、聯(lián)想集團、北京和利康源醫(yī)療科技有限公司、杭州大遠智控技術有限公司等企業(yè)深化合作，共建產教融合實踐(實習)基地。在全院教職工努力下，學院“基于多主體協(xié)同育人的中藥制藥工程人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新”項目入選國家首批新工科項目，“面向中藥智能制藥產教融合、校企合作創(chuàng)新機制與模式研究”項目成功入選國家第二批新工科項目。同時，李正院長主持的“現(xiàn)代中藥制藥過程虛擬仿真實驗項目”成功入選國家級虛擬仿真實驗示范項目。學院還成功獲批國家中醫(yī)藥管理局國際合作司中醫(yī)藥國際合作專項(基地類項目)。在此基礎上，中藥制藥專業(yè)入選天津市應用型本科專業(yè)，智能制藥與綠色制藥方向入選天津市特色學科群。學院的一系列發(fā)展成果證明了制藥工程教育是中醫(yī)藥人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，對于全面提升中醫(yī)藥產業(yè)發(fā)展影響重大。立足本校實際，學院積極調整培養(yǎng)方案，將制藥工程導論課程由第三學年調整到第一學年，這樣可以使學生盡早地了解本專業(yè)課程體系脈絡，明確培養(yǎng)目標。站在新的歷史起點上，學院以智能制造為重要發(fā)展契機，繼續(xù)深化“新工科”應用型人才培養(yǎng)目標，瞄準行業(yè)發(fā)展需求，整合各方資源，抓專業(yè)、抓課程、抓教材、抓技術、抓實踐、抓教師，真正服務于高素質、高質量、應用型制藥人才培養(yǎng)(圖1)。

圖1 “六抓一服務”要點

2.2 教學內容與產業(yè)需求、科學研究緊密結合

教學內容如果不與產業(yè)需求和最新科學研究進展結合起來，教學內容就顯得枯燥，淺??；而科學研究如果不與教學緊密結合，科學研究就會變成無本之木、無源之水；產業(yè)需求如果不與教學內容緊密結合，培養(yǎng)出來的人才也不能為企業(yè)所用。所以，對于制藥工程技術課程的教學設計，教學團隊積極打造“產業(yè)-教學-科研相促進”模式，教學內容在教材的基礎上，緊密圍繞產業(yè)需求及學院六個組的科學研究方向，同時把最新的科學研究進展映射到教學內容中，真正做到產學研相結合。

如圖2所示，教學團隊把教學內容分成化藥組、中藥組、生物組、制劑組、質量組和法規(guī)組六大模塊，分別對應于化學制藥技術與工程、中藥與天然藥物制藥技術與工程、生物制藥技術與工程、藥物制劑工程、藥品生產過程質量檢測與控制、藥品生產質量管理與控制及制藥工業(yè)中的環(huán)境、健康與安全這七方面內容(后兩方面內容都歸于法規(guī)組模塊)。在化藥組模塊教學中，除了讓學生掌握合成藥物基本原理和制造工業(yè)過程，教師還結合在有機化學合成、天然產物合成和化學修飾與改造科研過程中遇到的難點和重點問題，讓學生明晰化學制藥模式，強化學生綠色制藥意識。在中藥組模塊教學中，教師淺析書本內容，結合學校在經典名方和中藥大品種二次開發(fā)方面的經驗，以項目式教學讓學生了解中藥和天然藥物制藥技術和工程范式。生物組模塊教學緊密結合教材內容，使學生真正明白生物制藥原理和基本工藝流程，結合學院在生物合成、生物轉化和中藥免疫方面的特色，強化學生對生物制藥技術的理解。制劑組模塊教學，除了介紹教材中關于化學藥物制劑方面的技術內容，教師還給學生著重補充了中藥藥劑學的制劑工程技術，以及最新的3D打印個性化制劑模式，拓展學生思維和眼界。質量組模塊教學，首先，強化學生對藥典和標準的認知，給學生樹立高質量制藥理念；其次，教師結合目前在中藥制藥過程分析和智能檢測技術方面的最新科研進展，強化學生對藥物質量檢驗方法和技術的理解，并能探索性地選擇適宜技術去解決部分質控問題。在法規(guī)組模塊教學中，教師除了向學生介紹GMP(Good Manufacturing Practice)和EHS (Environment、Health、Safety)基本管理理念，還逐步向學生介紹QbD(Quality by Design)和cGMP (Current Good Manufacturing Practice)等先進制藥理念和管理系統(tǒng)。

圖2 “教學-科研相促進”模式

2.3 企業(yè)家進課堂

針對制藥工程技術課程學科知識面廣，交叉融合性強的特點，教學團隊大膽改革被動的滿堂灌式教學模式，積極利用學院雄厚的科研基礎平臺、豐富的實踐教學基地以及合作企業(yè)資源，打造“課堂-實驗室-基地”三模塊場景式教學模式。①對于與科學研究基礎緊密相關的部分教學內容，如儀器儀表的基本原理、操作方法等，教師除了在課堂上向學生普及基本內容以外，還會綜合安排2學時科研實驗室實景教學內容，讓本科生親自操作和簡單使用儀器儀表，感受科研實驗室的氛圍，更重要的是讓他們明白技術如何與科學和產業(yè)需求緊密結合，技術如何在實驗室發(fā)揮研究價值。②本課程教學活動還積極依托產教融合實踐(實習)基地。課程安排2學時讓學生走進藥品生產現(xiàn)場，使學生深刻認識和體會藥品生產工藝流程，對“原料-中間產品-成品”的產品線工藝流程及分離、純化和制劑工程等工藝過程形成深刻認知。讓學生體會從書本知識到實際生產，從實驗室小試到企業(yè)實際生產的兩種跨越。③課程教學團隊還通過定向邀請和舉辦會議兩種形式積極邀請企業(yè)家走進課堂講學。企業(yè)家會把企業(yè)實際生產中遇到的一些問題與學生進行分享交流，把他們對問題的認識和解決問題的方式一一向學生介紹，也會留下一些難點和關鍵問題讓學生思考。這種模式拉近了課堂教學與行業(yè)現(xiàn)狀的距離，企業(yè)的這些實際問題都會成為課堂上的生動案例，激發(fā)學生學習主動性。

2.4 創(chuàng)新評價方法

應用型工科人才的培養(yǎng)目標是提高學生對產業(yè)的認知程度，提高學生解決復雜工程問題能力和實踐創(chuàng)新水平。圍繞這一目標，教學團隊不僅積極調整了教學內容和教學形式，還特別注重評價方法改革。徹底打破“一紙試卷定全局”評價誤區(qū)，針對性地提高過程性評價占比。平時成績由原來的30%提高到40%，且由課堂表現(xiàn)(占20%)、出勤紀律(占20%)和作業(yè)(占60%)三部分構成。每個章節(jié)結束后，教師會根據(jù)每部分內容給學生布置作業(yè)，這些作業(yè)一般均以解決實際問題為導向，如“請設計一種便捷有效的技術方法剔除異形滴丸”“請設計幾種注射劑中不溶性顆粒物的去除方法”等，學生可以獨立完成作業(yè)，也可以組隊完成作業(yè)。這種評價方法培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新性思維，鍛煉了學生分析問題和解決問題的能力，同時也鞏固了書本知識，提高了教學效果。

3 制藥工程技術課程改革成效

明確培養(yǎng)目標后，通過在教學內容、教學形式和評價方法幾方面下功夫，本課程教學效果顯著提升。學生不及格率從15%降至7%，優(yōu)秀率從10%升至25%。學生的專業(yè)認同感顯著增強，學習熱情和學習主動性也提升明顯。在完成作業(yè)過程中，他們學會了多種解決問題的方式、方法。例如，利用學校數(shù)據(jù)庫查找資料，向經驗豐富的老藥工求教等。學生在團結協(xié)作過程中逐步形成打磨自己的方案，并勇于申請“雙創(chuàng)”項目和“新工科”比賽項目，院級項目申請數(shù)量由10多項突增至30余項。在每年的市級和國家級比賽中，都有本校制藥工程班的學生獲獎，其中大部分項目都是從課堂上逐漸凝練出來的。另一方面，學生積極的學習熱情和學習成績的提高也反過來進一步促進教師的教學。如許多教師在教學活動中會更加精心地設計和組織，不斷鞏固和增強教學效果。教師還會把學生的一些有特色和原創(chuàng)性的作業(yè)設計引進實驗室，進一步探索和挖掘創(chuàng)新技術的科研價值。

促進產教融合是全面深化新工科建設的重要舉措。在產教融合背景下，教學團隊根據(jù)制藥工程技術這門課程的學科交叉特點，結合學生實際，調整教學內容、教學模式和評價方法，初獲成效。未來教學團隊會繼續(xù)深化產教融合模式，緊密圍繞“六個抓手”，引導行業(yè)專家深度參與課堂教學，進一步推動課程內容與產業(yè)需求、行業(yè)標準無縫對接，培育新一代合格制藥人，以滿足工程教育對高素質、高質量、應用型人才培養(yǎng)需求。