新工科背景下提升制藥工程專業(yè)藥物化學(xué)實踐能力的改革與探索

金海善

（江蘇師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州 221116）

新工科建設(shè)計劃能夠服務(wù)國家戰(zhàn)略，滿足產(chǎn)業(yè)需求，是在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的基礎(chǔ)上，教育部于2017年提出的一項持續(xù)深化工程教育改革的行動計劃[1]。該計劃對于培養(yǎng)卓越工程師，形成具有中國特色、高水平的工程教育體系具有重要意義[2]。2018年10月，教育部、工業(yè)和信息化部、中國工程院聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0 的意見》[3]。2022年12月，江蘇省教育廳、省委人才工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室、省工業(yè)和信息化廳印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0 的實施意見》，希望以新工科建設(shè)為重要抓手，持續(xù)推進(jìn)工程教育高質(zhì)量發(fā)展[4]，并指出要全面貫徹“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”理念，突出對學(xué)生工程思維與工程實踐能力的培養(yǎng)，著力提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。國家和各級政府對發(fā)展新工科、培養(yǎng)優(yōu)秀工程師的高度重視，也為培養(yǎng)新工科背景下的應(yīng)用型人才明確了行動方向[5]。在這樣的背景下，如何結(jié)合院校實際情況，改進(jìn)教學(xué)方法，對接當(dāng)前和未來制造業(yè)發(fā)展，積極探索符合行業(yè)需求的人才培養(yǎng)模式，成為高校必須解決的關(guān)鍵問題。

工科專業(yè)學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)離不開實驗教學(xué)[6]，實驗教學(xué)是實踐教學(xué)的主要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)和途徑之一[7]。藥物化學(xué)實驗是制藥工程專業(yè)的一門重要實驗課程[8]，綜合性強(qiáng)，與學(xué)生前期所學(xué)課程聯(lián)系緊密。通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅可以鍛煉學(xué)生的操作能力，也能夠培養(yǎng)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的基本專業(yè)素養(yǎng)，提升學(xué)生分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的核心課程之一[9]。在新工科背景下，如何講授好藥物化學(xué)實驗課程，培養(yǎng)符合工程實踐需求的人才，是從事制藥工程專業(yè)實驗教學(xué)的教師應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注的問題。本文結(jié)合江蘇師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的實際情況，研究新工科背景下制藥工程專業(yè)藥物化學(xué)實驗課教學(xué)，旨在從教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變、教學(xué)方法的改進(jìn)等方面對該課程教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化，以提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生綜合素質(zhì)，致力于培養(yǎng)具有較強(qiáng)實踐能力的應(yīng)用型人才。

1 合理調(diào)整實驗內(nèi)容，拓寬學(xué)生知識面

對于工科專業(yè)的學(xué)生，高校應(yīng)將拓寬學(xué)生的知識面及提高各種實踐能力作為主要的培養(yǎng)方向。以往學(xué)校制藥工程專業(yè)設(shè)置的實驗內(nèi)容相對單一，基本以合成實驗為主，這樣的課程設(shè)置雖然有利于學(xué)生了解藥物的合成工藝，但不利于學(xué)生知識面的拓寬及實踐能力的培養(yǎng)。因此，在保持總學(xué)時不變的情況下，對實驗課的內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，刪除了部分合成實驗，增加了“鹽酸普魯卡因的穩(wěn)定性實驗”和“對氨基水楊酸鈉的穩(wěn)定性實驗”兩個藥物性質(zhì)考察的實驗。調(diào)整以后，既保留了經(jīng)典的合成實驗內(nèi)容，又增加了藥物氧化、水解等穩(wěn)定性考察的實訓(xùn)科目，不僅豐富了實驗種類，解決了實驗內(nèi)容單一的問題，還有利于拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的實踐能力。

2 強(qiáng)化操作技能訓(xùn)練，提高學(xué)生動手能力

在實驗教學(xué)過程中，部分學(xué)生操作不規(guī)范，實踐能力不強(qiáng)[10]。在以往的實驗教學(xué)中，受實驗條件的限制，學(xué)生一般是兩人一組，共同完成一項實驗。但兩人一組存在弊端，學(xué)生不能掌握全部的實驗操作，操作技能得不到充分的鍛煉。為改善這種狀況，通過增加通風(fēng)櫥及實驗設(shè)備的臺套數(shù)，將兩人一組改為一人一組，要求學(xué)生從安裝儀器、投料到萃取、抽濾等過程都獨立完成，增加學(xué)生動手訓(xùn)練的機(jī)會，并要求學(xué)生嚴(yán)格按照教師講解的標(biāo)準(zhǔn)實驗操作方法進(jìn)行實驗，同時，要求學(xué)生熟知每次實驗課的內(nèi)容，盡量脫離教材獨立完成實驗。通過這些措施，讓每名學(xué)生都能獨立進(jìn)行完整的實驗操作，提高了學(xué)生的自學(xué)能力和實踐能力。

3 增加設(shè)計性實驗，激發(fā)學(xué)生探索創(chuàng)新精神

在實驗教學(xué)中，采取有效措施充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性，可以使學(xué)生的創(chuàng)造性思維和能力得到更好的培養(yǎng)[11]。學(xué)校以往藥化實驗課中所做實驗多為驗證性實驗，實驗的投料量、操作步驟和注意事項等內(nèi)容都已在實驗教材中詳細(xì)說明，學(xué)生實驗后基本上都能得到與教材上一致的結(jié)果。這類實驗對鍛煉學(xué)生的基本操作能力很有幫助，但難以有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，不利于激發(fā)學(xué)生的探索創(chuàng)新精神。在近幾年的藥化實驗課教學(xué)中，增加了設(shè)計性實驗的內(nèi)容，資料的查閱、方案的確定、藥品試劑的選擇等均要求學(xué)生獨立完成，教師僅起到指導(dǎo)作用。通過設(shè)計性實驗，提高了學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力，獨立分析問題、解決問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的科研興趣和創(chuàng)新探索能力。如在“鈣拮抗劑硝苯地平合成”實驗中，有學(xué)生選擇了利用鄰硝基苯甲醛和乙酰乙酸乙酯及碳酸氫銨在甲醇中反應(yīng)制備硝苯地平的方案，整個實驗過程看似簡單，但是該學(xué)生在實驗結(jié)束后并沒有制得目標(biāo)化合物。通過分析后發(fā)現(xiàn)，原來是由于學(xué)生急于完成實驗，加入碳酸氫銨過快，導(dǎo)致反應(yīng)失敗，碳酸氫銨的熱穩(wěn)定性較差，在加熱條件下易分解為氨氣、二氧化碳，若一次性加入及加熱速度過快，會導(dǎo)致分解產(chǎn)生的氨氣來不及參與反應(yīng)而逸出。后來，學(xué)生調(diào)整了實驗方案，改為分次緩慢加入碳酸氫銨，順利制得了目標(biāo)化合物。通過這種教學(xué)方式，讓學(xué)生使用自己所學(xué)的知識解決問題，從而激發(fā)了其求知欲。而且，在這一過程中，學(xué)生投入了大量的時間和精力，一直在探索，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，使學(xué)生感到實驗的挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性。

4 利用現(xiàn)代教育技術(shù)，豐富教學(xué)方法和方式

教師在實驗課前制作好授課的多媒體課件，并錄制重點操作部分的演示視頻，將這些資料上傳至藥物化學(xué)精品資源共享課平臺，供學(xué)生課前課后觀看。有的學(xué)生動手能力一般，學(xué)習(xí)習(xí)慣不好，這就需要教師不斷引導(dǎo)，在課前引導(dǎo)學(xué)生觀看這些資料，可以讓學(xué)生對所做實驗內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，初步了解實驗內(nèi)容，方便后續(xù)的實驗課學(xué)習(xí)。這些資料也可以促進(jìn)學(xué)生課后復(fù)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力不同，學(xué)習(xí)效果存在差異，課后觀看可以使學(xué)生對實驗過程中遇到的問題進(jìn)行回顧，及時復(fù)習(xí)操作過程和知識點，從而對所學(xué)內(nèi)容有更深層次的掌握。通過這些方式，不僅豐富了教學(xué)方法，而且明顯提高了實驗課程的教學(xué)效果，為實驗課教學(xué)提供了有力的支持。

5 利用多種途徑，提升學(xué)生實踐能力

為解決傳統(tǒng)藥物化學(xué)實驗教學(xué)單一性的問題，教師將校內(nèi)實驗、科研創(chuàng)新、校外實習(xí)等多種實踐教學(xué)方式結(jié)合在一起，做到實驗教學(xué)與科研實踐相結(jié)合，實驗教學(xué)與醫(yī)院、藥廠實踐相結(jié)合。通過藥物化學(xué)實驗課，教師根據(jù)學(xué)生特長進(jìn)行引導(dǎo)，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)對藥物化學(xué)感興趣的學(xué)生進(jìn)入教師的科研實驗室觀摩學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對藥物研發(fā)的興趣，并以團(tuán)隊形式查閱文獻(xiàn)資料，進(jìn)行自主實驗設(shè)計，申請江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。同時，為強(qiáng)化實踐教學(xué)，學(xué)校在徐州市中醫(yī)院、江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司和徐州市質(zhì)檢所等單位建立了制藥工程專業(yè)校外實習(xí)基地。在藥物化學(xué)課程實訓(xùn)過程中，學(xué)生充分使用醫(yī)院、藥廠的資源開展教學(xué)實踐活動，提高了學(xué)生對藥品制備、保存及使用的認(rèn)識。如在藥物化學(xué)實驗“鹽酸普魯卡因的穩(wěn)定性實驗”中，學(xué)生學(xué)習(xí)了該藥物在堿性條件下易分解的特性，通過在中醫(yī)院的實習(xí)，學(xué)生對這類藥物的管理、使用和保存有了更加直觀的認(rèn)識，加強(qiáng)了對專業(yè)知識的理解，提升了專業(yè)實踐能力。

6 改進(jìn)實驗考核方式，實行多元化考核

實驗考核不僅是評價實踐教學(xué)目標(biāo)完成與否的重要方式，而且可以促使學(xué)生重視實驗技能的鍛煉[12]。以往實驗課的考核主要是根據(jù)實驗報告和考勤情況進(jìn)行評分，導(dǎo)致學(xué)生過于注重實驗報告的撰寫，忽略實驗技能的鍛煉。為滿足新工科建設(shè)的需要，教師調(diào)整了藥物化學(xué)實驗課的考核方式，改為從三個方面進(jìn)行考核，一是安全，二是操作，三是筆試。實驗室安全操作是實驗課順利開展的前提[13]。為培養(yǎng)學(xué)生的安全意識和環(huán)保意識，將安全知識教育納入實驗教學(xué)，教師設(shè)計了安全教育題庫?？紤]到大部分學(xué)生對分?jǐn)?shù)都較為在意，在學(xué)期開始前，要求學(xué)生先完成安全教育題庫的試題解答，考試合格方可進(jìn)入實驗室上課，考試分?jǐn)?shù)將按一定比例計入到期末成績。實驗操作考核是考核體系的核心部分，也是評價學(xué)生實際操作能力的有效方法。以一個綜合性實驗為載體，重點考查學(xué)生的操作是否規(guī)范、對實驗內(nèi)容是否熟悉、實驗報告的撰寫及數(shù)據(jù)記錄是否得當(dāng)?shù)?。在學(xué)生完成實驗后，教師會進(jìn)行點評，讓學(xué)生知道自己的問題所在和扣分之處，以及時糾正不規(guī)范操作。筆試主要考查學(xué)生對基本操作理論知識和實驗原理、流程的掌握情況。通過這種多元化考核的方式，以考促學(xué)，提高了學(xué)生的安全意識、實驗技能及實踐能力，從而提高實驗課的教學(xué)質(zhì)量。

7 結(jié)語

新工科對制藥工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)提出了新的要求[14]。如何進(jìn)一步提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)出更加優(yōu)秀、符合新時代要求的高質(zhì)量工程人才，需要教師在長期實踐中不斷積累和探索。筆者以新工科建設(shè)計劃為指引，以提升學(xué)生的實踐能力為導(dǎo)向，針對制藥工程專業(yè)藥物化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，就如何解決問題進(jìn)行了探索和改革，優(yōu)化了藥物化學(xué)實驗教學(xué)的一些環(huán)節(jié)，讓課程教學(xué)更加符合新工科的要求，以期提升制藥工程專業(yè)實踐教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生的素質(zhì)和能力可滿足行業(yè)的實際需求。