葉 勇

(華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 廣東 廣州 510640)

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制藥工程專業(yè)特色實驗課程體系的建立

葉 勇

(華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 廣東 廣州 510640)

為了培養(yǎng)制藥工程專業(yè)本科生的實戰(zhàn)能力，突出專業(yè)優(yōu)勢，建立了適合理工類高校的制藥工程專業(yè)特色實驗課程體系。將實驗課程分為基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實驗、綜合實驗、研究設(shè)計性實驗和創(chuàng)新實驗5個層次，合理分配于各學(xué)期中。通過特色實驗內(nèi)容教學(xué)，如經(jīng)典和現(xiàn)代并用、過程模擬、和科研結(jié)合、設(shè)立院?；鸷徒⒅性嚻脚_；采用特色教學(xué)方法，如小班教學(xué)、小組實驗、個性化教學(xué)和動態(tài)教學(xué)，從基本專業(yè)技能、綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力三方面對教學(xué)效果進行評價。結(jié)果表明，學(xué)生對專業(yè)綜合知識的掌握和實驗技能顯著增強，在研究設(shè)計能力和創(chuàng)新能力方面顯出突出的優(yōu)勢。該實驗教學(xué)體系較傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)點顯著，為制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)提供良好借鑒。

專業(yè)實驗； 制藥工程； 創(chuàng)新教學(xué)

0 引 言

1998年以來，全國已有200多高校相繼成立的制藥工程專業(yè)，為社會培養(yǎng)了一大批人才[1]。制藥工程專業(yè)立足于制藥工程技術(shù)人才的培養(yǎng)，是化學(xué)、藥學(xué)與工程學(xué)之間的交叉學(xué)科，因而是聯(lián)系藥學(xué)和工程學(xué)基本理論和實際應(yīng)用的橋梁[2]。實戰(zhàn)能力是評價本專業(yè)學(xué)生水平的重要指標(biāo)，而該能力是通過實驗課程得到培養(yǎng)和提高的[3]。這里的實驗課程不是狹義的理論課的附屬實驗，而是廣義的涵蓋了綜合實訓(xùn)和研究設(shè)計性內(nèi)容。然而由于開辦制藥工程專業(yè)的高校類型不同，學(xué)科強弱有較大差異[4]。如理工類高校在工程學(xué)方面較強，藥學(xué)較弱；醫(yī)藥類高校在藥學(xué)方面較強，工程學(xué)較弱；生命科學(xué)院校、師范院校和農(nóng)科院校在基礎(chǔ)學(xué)科如化學(xué)較強，但在藥學(xué)和工程學(xué)方面較弱。因此各類高校制藥工程專業(yè)課程體系也有一定的差異，特別是實驗課程差異較大[5]。根據(jù)制藥工程本科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)(擬定中)，制藥工程專業(yè)在基本要求達到的前提下，可以結(jié)合高校的實際情況進行調(diào)整，充分體現(xiàn)自身的特色[6]。因此我們結(jié)合本校學(xué)科特點，建立了制藥工程專業(yè)特色實驗課程體系，為理工類高校制藥工程專業(yè)人才的培養(yǎng)提供借鑒。

1 實驗課程體系的總體布局

制藥工程專業(yè)本科生通過大學(xué)的四年學(xué)習(xí)，不僅要掌握扎實的基礎(chǔ)和專業(yè)知識，而且要接受系統(tǒng)的實驗技能培訓(xùn)[7]。因此對于本專業(yè)的實驗，需要結(jié)合其專業(yè)知識的掌握程度，統(tǒng)籌安排。我們將實驗課程分為五個層次，各學(xué)期依次進行。具體學(xué)時和學(xué)期分配見表1。

表1 制藥工程專業(yè)實驗課程總體安排

大學(xué)第一學(xué)年主要安排基礎(chǔ)實驗，如四大化學(xué)和化工原理實驗；第二學(xué)年開始專業(yè)課的教學(xué)，也配套安排相應(yīng)的制藥專業(yè)實驗，并進行基礎(chǔ)工程相關(guān)實驗；第三學(xué)年要對專業(yè)知識進行系統(tǒng)強化，因而實施綜合實驗教學(xué)；第四學(xué)年要提升學(xué)生的研究設(shè)計能力，因此開展了系列研究設(shè)計性實驗課程，并結(jié)合畢業(yè)設(shè)計，故而耗時最久。創(chuàng)新性實驗是為了培養(yǎng)學(xué)生的獨立自主能力和創(chuàng)造性，其實驗穿插在第二學(xué)年到第四學(xué)年，而不固定在某一學(xué)期。

2 特色實驗內(nèi)容教學(xué)

(1) 經(jīng)典和現(xiàn)代并用。目前的制藥工程專業(yè)實驗多以經(jīng)典藥物為實驗對象，進行合成、分析和藥劑實驗[8]。如阿司匹林合成、槲皮素的提取分離，采用結(jié)晶、萃取等工藝和熔點、紫外等傳統(tǒng)的分析方法，對于藥物研究和教學(xué)具有一定的代表意義。但是有些藥物制備采用了不少過時的分離或合成方法。如氯霉素合成、中藥醇沉工藝等，過程復(fù)雜，產(chǎn)率低，與實際應(yīng)用相脫離。由于現(xiàn)代藥學(xué)、化學(xué)和化工技術(shù)的快速發(fā)展，新的藥物和生產(chǎn)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，一些藥物和生產(chǎn)技術(shù)逐漸被淘汰[9]。因此在實驗教學(xué)中，除了保留一些應(yīng)用性廣的代表性藥物實驗外，更要結(jié)合新藥物和新技術(shù)開展。如手性藥物和手性分離技術(shù)、中藥成分超臨界提取技術(shù)、分子蒸餾技術(shù)等的實驗，更符合時代的進步。

(2) 通過過程模擬，提高設(shè)計能力。藥物的反應(yīng)過程和機理為我們探究藥物根本和開發(fā)新藥奠定了基礎(chǔ)，但是它們能難通過直接的實驗現(xiàn)象反映[10]。而軟件模擬則可以將它們直觀地展現(xiàn)出來。我們在藥物結(jié)合過程實驗教學(xué)中，采用了Discovery Studio軟件，它可以模擬分子間的相互作用，圖示化分子間的鍵聯(lián)和分子作用力。通過藥物基團的改造，實現(xiàn)最大的藥物分子間的相互作用。因此可以將該軟件用于創(chuàng)新藥物的設(shè)計。許多藥物生產(chǎn)過程也很難進行現(xiàn)場教學(xué)，其原因是：① 劑型的多樣化，難以面面俱到；② 教學(xué)條件的限制，沒有各種藥物的生產(chǎn)實驗平臺；③ 時間和經(jīng)費的限制，沒有過多的教學(xué)時間和經(jīng)費用于各種藥物的生產(chǎn)實驗。而模擬教學(xué)則可以很好地解決這些問題[11]。我們在生產(chǎn)過程模擬實驗中，采用了Aspen Plus軟件對蒸餾、萃取等操作進行了模擬，可以獲得最佳的反應(yīng)條件；在生產(chǎn)流程模擬實驗中，采用3DS Max軟件，運用三維立體技術(shù)，讓學(xué)生切身感受生產(chǎn)過程的實際情況。

(3) 結(jié)合科研項目，開展創(chuàng)新性實驗。高校是科研創(chuàng)新的重要場所，每年承擔(dān)大批國家、省市等各級科研項目[12]?？蒲许椖繛楦咝Ｅ囵B(yǎng)人才不僅提供了資金和平臺，還提供了創(chuàng)新思想和創(chuàng)新方法，因此利用科研項目支持和開展創(chuàng)新性實驗是可行之舉。我們每年定期向承擔(dān)科研項目的教師征集創(chuàng)新性實驗題目和需求人數(shù)，及時向本專業(yè)學(xué)生公布，以便學(xué)生報名參加。通過教師面試和學(xué)生的雙向選擇，確定合適的學(xué)生開展實驗，并在1年后及時提交實驗結(jié)果和結(jié)題報告。

(4) 設(shè)立院校基金，鼓勵自主創(chuàng)新設(shè)計?？蒲许椖繛閷W(xué)生創(chuàng)新提供了良好的支撐，然而承擔(dān)科研項目的教師所能接納的學(xué)生，相對于全體學(xué)生畢竟為少數(shù)。為了鼓勵更多學(xué)生創(chuàng)新，作為科研項目的補充，我校設(shè)立了學(xué)生創(chuàng)新基金項目，如學(xué)生研究計劃、百步梯攀登計劃等，對全校學(xué)生開放。學(xué)生自擬課題，自主申請，在教師指導(dǎo)下完成，并在完成后提交成果和結(jié)題報告。

(5) 建立中試平臺，強化工程技術(shù)能力。實驗室的項目要向生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，需要進行中試，而中試平臺的缺乏一直是高校項目產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。制藥工程專業(yè)重在產(chǎn)業(yè)化知識和技能，需要憑借中試這個橋梁來實現(xiàn)，因此中試平臺對制藥工程專業(yè)人才的培養(yǎng)尤其重要[13]。以前中試均由企業(yè)提供，然而企業(yè)以自身產(chǎn)品為基礎(chǔ)，不具備代表性和普遍性。學(xué)校建立中試平臺，則可以隨時調(diào)整產(chǎn)品和工藝，從而可以開展多種不同的實驗，培養(yǎng)學(xué)生多方面的工程技術(shù)能力。我們基于院校經(jīng)費支持，建立了制藥工程技術(shù)中試平臺，可以在中試規(guī)模開展分離、合成和多種制劑的生產(chǎn)和研制，從而極大地強化了學(xué)生的工程實踐技能。

3 特色實驗教學(xué)方法

(1) 小班教學(xué)和小組實驗。由于每年招生人數(shù)較多，采用一起上課的大班化教學(xué)，雖然節(jié)約了時間，但教學(xué)效果較差。許多學(xué)生抱怨沒有聽清，或沒有明白，或沒有親自動手實驗。為此，我們開展了小班化實驗教學(xué)，即將一個大班分成若干小班，每個小班又分為若干小組。采用小班授課，小組實驗的方式，保證了學(xué)生都能清楚明白實驗要領(lǐng)，并能親手操作，從而能較好地得到實驗技能的培訓(xùn)。

(2) 個性化教學(xué)。對于基礎(chǔ)、專業(yè)實驗和綜合實驗一般采用統(tǒng)一的形式教學(xué)，但研究設(shè)計性實驗和創(chuàng)新實驗采用統(tǒng)一的方法則不能達到提高學(xué)生獨立創(chuàng)新能力的目的[14]。由于學(xué)生的興趣、知識水平、接受能力和動手能力均不同，所以這些實驗設(shè)置要因人而異。我們在這些實驗的教學(xué)中，采用了個性化實驗設(shè)置，即采用導(dǎo)師制，由導(dǎo)師對其所指導(dǎo)的學(xué)生進行能力的評定，然后采用針對性的實驗方案，由學(xué)生獨立完成。這種個性化實驗教學(xué)，因人而異，每位學(xué)生均能得到良好的鍛煉，各方面的能力均得到明顯提高。

(3) 動態(tài)教學(xué)。由于學(xué)生知識和實驗技能是逐步積累的，對于基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實驗、綜合實驗和研究設(shè)計性，后一種實驗需要在前一種知識和技術(shù)基礎(chǔ)上進行，因此需要有明確的教學(xué)計劃，逐步實施。但是對于創(chuàng)新性實驗則有所不同，學(xué)生可以邊實驗邊探索，因此不需要固定教學(xué)時間和地點[15]。我們采用了這種不固定的動態(tài)教學(xué)方式進行創(chuàng)新性實驗教學(xué)，由學(xué)生自主設(shè)計實驗，指導(dǎo)教師對其實驗進展進行全程跟蹤。這樣既保證了學(xué)生能夠得到教師的指導(dǎo)，又保證實驗的質(zhì)量。

4 實驗教學(xué)效果評價

整個專業(yè)實驗分為5個層次，不同層次實驗其評價標(biāo)準(zhǔn)有所不同，但主要可概括為基本專業(yè)技能、綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力三個方面。

4.1 基本專業(yè)技能

基礎(chǔ)實驗和專業(yè)實驗主要用于培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能，所以其評價標(biāo)準(zhǔn)中實驗技能占100%。通過學(xué)生實驗操作、實驗報告及最終的實驗技能測試給定學(xué)生成績。我們采用小班化教學(xué)和小組實驗后，學(xué)生上課的注意力、實驗的積極性和實驗后的反饋明顯好轉(zhuǎn)，教學(xué)效果明顯提高。

4.2 綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力

綜合設(shè)計能力反映了本專業(yè)學(xué)生對實驗技能的綜合運用能力，是全方面能力的綜合評判[16]。因此其評價指標(biāo)不僅有實驗知識的掌握程度、實驗技能熟練程度，而且有研究設(shè)計水平和創(chuàng)新水平的體現(xiàn)。創(chuàng)新性實驗則對創(chuàng)新水平要求更高，要求有顯著創(chuàng)造性。我們將其評價內(nèi)容進行細化，如表2所示。

表2 專業(yè)實驗評價標(biāo)準(zhǔn)

學(xué)生總體能力水平通過上述四種水平的成績加權(quán)平均，其權(quán)重因?qū)嶒炚n程目標(biāo)的不同而不同。如對于綜合實驗和研究設(shè)計實驗，各指標(biāo)權(quán)重可均設(shè)為0.25；而創(chuàng)新實驗，其創(chuàng)新指標(biāo)權(quán)重可設(shè)為0.8。

5 結(jié) 語

經(jīng)過近幾年對制藥工程專業(yè)實驗的教學(xué)改革，我們發(fā)現(xiàn)，將專業(yè)實驗設(shè)置為5個層次，結(jié)合特色內(nèi)容和特色教學(xué)方法，學(xué)生參與實驗的興趣增強，主動性提高。各類實驗評價結(jié)果顯示，不及格率為0，優(yōu)秀率達>50%，良好率占>45%。這說明實驗教學(xué)效果明顯提高，學(xué)生創(chuàng)新能力顯著增強。通過此特色實驗教學(xué)，學(xué)生在研究設(shè)計能力和創(chuàng)新能力方面顯出突出的優(yōu)勢，增強了他們的就業(yè)競爭力。畢業(yè)生就業(yè)調(diào)查顯示，本專業(yè)的就業(yè)率較高，企業(yè)對本專業(yè)學(xué)生能力充分認(rèn)可，證明該特色實驗培養(yǎng)體系具有顯著地優(yōu)越性。

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Establishment of Characteristic Experimental Curriculum System for Pharmaceutical Engineering Specialty

YEYong

(School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

In order to cultivate practical ability of the undergraduates majoring in pharmaceutical engineering, a characteristic experimental curriculum system has been set up by our research as described in this article. The system was suitable for colleges of science and engineering. Experimental courses are divided into five levels, i.e., basic experiment, specialty experiment, comprehensive experiment, research and design experiment, and innovative experiment, and they were rationally allocated in different semesters. Distinguishing experimental content such as combination of the classical and modern experiments, process simulation, being united with scientific research, establishing college foundation and pilot platform were applied by means of featured teaching methods including small class teaching, small group test, individualized teaching and dynamic teaching. The teaching quality was evaluated on three aspects of basic professional skill, comprehensive design ability and innovative ability. The results showed that the teaching obviously strengthened students grasp of professional knowledge and experimental skill, and protruded their ability of research, design and innovation. The experimental teaching system has more advantages than traditional teaching, and provides good reference for talent cultivation of pharmaceutical engineering specialty.

specialty experiment; pharmaceutical engineering; innovative teaching

2014-11-13

華南理工大學(xué)教學(xué)研究項目(No.Y1141020)

葉 勇(1969-)，男，安徽寧國人，博士，教授，制藥工程系主任,主要從事制藥工藝學(xué)教學(xué)和科研。

Tel.: 15011864098; E-mail: yeyong@scut.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2015)11-0176-03