陳繼平，龔 英，晏 瑾，戎梅竹

(云南師范大學化學化工學院，云南 昆明 650500)

依據(jù)2018年發(fā)布的“化工與制藥類教學質量國家標準”，工藝設計與應用實踐能力是制藥工程專業(yè)學生應當具備的基本工程能力素養(yǎng)。根據(jù)規(guī)模，制藥工藝研究依次經(jīng)歷小試、中試和工業(yè)化生產(chǎn)三個階段[1]。由于教學經(jīng)費、實驗設備、廢棄物管理能力、師資力量的差異，各高校分別開設了《天然藥物化學實驗》、《化學制藥工藝實驗》、《生物制藥工藝實驗》、《生產(chǎn)實訓》等課程。大多數(shù)課程采用“課前預習講義-課中完成驗證性實驗-課后完成實驗報告”教學模式開展，并且小試實驗和中試實驗分別安排在不同學期的不同課程中。采用這種傳統(tǒng)課程設置方式和教學模式，學生僅僅掌握了一部分的制藥工藝學科知識，對于如何利用小試工藝研究結果指導中試工藝研究的理解層次較淺，工程能力提升效果不明顯。

基于制藥工藝實驗課程教學現(xiàn)狀，以中藥制藥工藝為例，依托CDIO(構思-設計-實現(xiàn)-運行)工程教育理念[2-4]，重構《中藥制藥工藝試驗》課程內容，同時設計“微課先行與任務驅動、多感官協(xié)作與小組合作”的多樣化教學方式，實現(xiàn)學科知識和工程能力的同步增長，以培養(yǎng)符合國家標準的應用創(chuàng)新型新工科人才。

1 課程設計

1.1 課程內容與教學設計

基于CDIO理念的《中藥制藥工藝試驗》課程內容分為小試實驗、中試實訓兩個環(huán)節(jié)，教學安排和學時分配如表1所示。每個環(huán)節(jié)分為工藝路線的構思(C)和設計(D)、工藝路線的實現(xiàn)(I)和運行(O)、實踐體會的分享(S)和實踐經(jīng)驗的反思(R)三個階段，均設置5次課堂內教學，每次3學時。小試和中試兩個環(huán)節(jié)的課堂內教學共30學時。課程采用的教學方法包括微課、講授引導、小組討論、小組合作、全班研討等，充分發(fā)揮學生學習的主體性，為學生的自主學習提供最大化的時間和空間。小試和中試兩個環(huán)節(jié)的課堂外學時為8學時。課程不僅注重傳授與工藝和生產(chǎn)管理相關的事實性學科知識，更注重對學生工程能力的培養(yǎng)，包括工藝設計和實踐能力、技術交流能力、團隊精神、解決問題的能力和職業(yè)倫理等。通過“小試實驗”、“中試實訓”兩個教學環(huán)節(jié)，學生逐步完成對學科知識的內化和工程能力的訓練。

表1 課程的教學安排與學時分配

兩個環(huán)節(jié)的教學設計思路如下：

(1)小試實驗

第1次課：課前，通過“文字微課”的形式，提示學生對銀杏葉中黃酮類物質提取相關文獻資料的查閱和收集，以保證課堂討論的有效性。課中，在學生自主學習資料、小組討論、全班研討的基礎上，小組合作完成小試實驗方案的構思(C)和設計(D)。

第2～4次課：以小組為單位，課中實現(xiàn)(I)和運行(O)小試實驗，對實踐過程中工藝知識點、工藝現(xiàn)象、操作經(jīng)驗進行記錄，從而研究銀杏葉提取工藝參數(shù)對黃酮類物質的收率的影響，并建立銀杏葉提取物中黃酮類物質的檢驗分析方法，最終選擇合理的工藝路線，確定質量保證的工藝參數(shù)與操作條件，為中試放大研究提供技術資料。課后，小組合作完成小試實驗報告的撰寫。

第5次課：以小組為單位，課中展示小試實驗的成果，分享(Sharing，S)實踐體會和經(jīng)驗。然后根據(jù)全班研討的結果，小組反思總結(Reflection，S)，合作完成本階段的學習報告。

通過本環(huán)節(jié)的學習，學生將積累與工藝相關的知識，并初步鍛煉工藝設計與實踐能力、技術交流能力、解決問題的能力，構建團隊精神和職業(yè)倫理。

(2)中試實訓

第1次課：課前，通過“視頻微課”的形式，提醒學生對生產(chǎn)過程的組織管理流程和控制要點、記錄文件類型和記錄要點等內容的學習，以保證課堂討論的有效性。課中，在小試實驗報告、學生自主學習資料、小組討論、全班研討的基礎上，依據(jù)中藥提取濃縮一體機(圖1)操作規(guī)程，采用相似模擬放大方法[1]，小組合作完成中試實訓方案的構思(C)和設計(D)。

第2～4次課：以小組為單位，課中實現(xiàn)(I)和運行(O)中試實驗，對實訓過程中相關工藝知識點、工藝現(xiàn)象、工藝控制、生產(chǎn)組織管理情況進行記錄，并開展物料衡算、能量衡算，對工藝進行經(jīng)濟性評價，從而取得工業(yè)生產(chǎn)所需的資料和數(shù)據(jù)，為工程設計和工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎。課后，小組合作完成中試實訓報告的撰寫。

第5次課：以小組為單位，課中展示中試實訓的實踐成果，分享(S)實踐體會和經(jīng)驗。然后根據(jù)全班研討的結果，小組反思總結(R)，合作完成本階段的學習報告。

通過本環(huán)節(jié)的學習，學生開始嘗試對工藝知識、生產(chǎn)管理相關的知識進行融會貫通，并用于指導工藝實踐活動，從而進一步鍛煉技術交流能力、解決問題的能力，構建團隊精神和職業(yè)倫理。

圖1 中藥提取濃縮一體機

1.2 教學設計的特點

在小試實驗訓練基礎上，采用相似模擬放大的方法[1]逐步放大規(guī)模，然后開展真實的中試生產(chǎn)設備操作應用和生產(chǎn)組織管理。教學安排符合前蘇聯(lián)教育家維果茨基提出的“最近發(fā)展區(qū)”理論，符合從理解到應用的認知發(fā)展順序，也符合從形象到抽象的心理發(fā)展順序。教學內容涵蓋小試和中試兩個階段的工藝設計和實踐訓練活動，能為學生較全面理解制藥工藝的研發(fā)奠定一些基礎。

在上述兩個教學環(huán)節(jié)中，在真實的CDIO環(huán)境中，通過理論與實踐并重、學習與應用并重的教學方式，能實現(xiàn)學科知識和工程能力的共同成長。此外，在CDIO工程教育模式的基礎上，本課程設計也注重SR活動，以此強化學生的技術交流能力和團隊精神。

2 教學方法的介紹

2.1 微課先行、任務驅動

依據(jù)“人性化學習理論”，為幫助學生“做中學”，課程采用“微課程教學法”(微課)[5-6]。兩個教學環(huán)節(jié)的第1次課前，教師在云南師范大學網(wǎng)絡學習平臺(網(wǎng)址：http://ynnu.fanya.chaoxing.com/portal)發(fā)布“配套的教學資源(文字資料或視頻資料)”，并發(fā)布“自主學習任務單”(詳見2.1.1節(jié)和2.1.2節(jié))；學生利用碎片化時間，采用多種移動方式完成對知識點的學習，并完成學習任務，為課堂內交流、展示奠定基礎。細化自主學習單中任務，有利于學生自主檢查對微課學習任務的完成程度。利用多樣化教學資源，采用任務驅動，通過創(chuàng)新的課堂教學方法(檢查-鞏固-研討)，在同伴壓力下，能最大化激發(fā)學生的學習興趣，并促進學生創(chuàng)新思考和積極討論。

2.1.1 “小試實驗”環(huán)節(jié)的自主學習任務單

(1)自主學習任務

通過分析提供的微課學習資源，完成下列學習任務：

① 學會微課資源介紹的文獻查閱方法。

② 利用資料介紹的方法完成小試實驗(銀杏葉的提取/濃縮)文獻資料的查閱。

(2)課堂學習形式預告

① 檢查：復述文獻查閱方法。

② 鞏固：小組內交流文獻查閱的結果，相互補充完整。

③ 研討：小組制定小試工藝路線(提取/濃縮)，并輪流展示自主學習成果。最后，全班提建議，小組闡釋。

(3)反思與總結

根據(jù)課堂內對小試工藝路線的研討內容，修訂小試實驗方案。

2.1.2 “中試實訓”環(huán)節(jié)的自主學習任務單

2.1.2.1 自主學習任務

通過觀看教學視頻自學，完成下列學習任務：

① 理解教學視頻中生產(chǎn)過程的組織管理流程和控制要點。

② 理解教學視頻中生產(chǎn)過程的記錄文件類型和記錄要點。

2.1.2.2 課堂學習形式預告

(1)檢查

①復述生產(chǎn)過程的管理要點(生產(chǎn)前準備、生產(chǎn)中管理、清場管理、生產(chǎn)批次管理、狀態(tài)標識管理、物料平衡管理、防污染和交叉污染的管理、包裝管理)。

②復述生產(chǎn)過程中文件管理的要點，包括技術標準文件(產(chǎn)品工藝規(guī)程、質量標準、產(chǎn)品檢驗操作規(guī)程)、管理標準文件(生產(chǎn)管理規(guī)程、生產(chǎn)衛(wèi)生管理規(guī)程、質量管理規(guī)程)、操作標準文件(崗位標準操作規(guī)程、清潔標準操作規(guī)程、設備標準操作規(guī)程)、記錄(生產(chǎn)管理記錄、質量管理記錄)。

(2)鞏固：小組內交流生產(chǎn)組織管理的學習結果，相互補充完整。

(3)研討：①依據(jù)小試實驗對工藝路線實踐的結果，小組內交流、制定中試生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)管理文件；②小組輪流展示自主學習成果；③全班提建議，小組闡釋。

2.1.2.3 反思與總結

根據(jù)課堂內對中試生產(chǎn)的研討內容，修訂中試實訓方案。

2.2 多感官協(xié)作與小組合作

《中藥制藥工藝試驗》課程對工藝路線研究過程的小試階段和中試階段進行了融合。課程知識點繁多，涵蓋工藝路線設計、設備管理、生產(chǎn)管理、文件管理等多個方面。對于沒有實際生產(chǎn)經(jīng)驗的制藥工程專業(yè)在校學生而言，很難全面理解和掌握上述知識點，更難實現(xiàn)對這些知識的靈活應用。因此，本課程注重將感性認知(視頻資料、實踐活動)和理性認知(文獻資料、《藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范》相關理論知識點)相結合，將不同規(guī)模(小試和中試)的實踐認知相結合，讓學生從視覺、聽覺和觸覺等多個感官角度全面認識中藥制藥工藝實踐活動，不斷內化知識，提升工程實踐能力。為完成上述復雜的學習任務，課程教學還利用“小組內討論”、“小組展示”、“全班研討”等多種教學方式，分層次分內容鍛煉學生的技術交流能力、團隊精神、解決問題的能力、職業(yè)倫理，從而逐步提升制藥工程專業(yè)學生的工程能力，實現(xiàn)學科知識和工程能力的同步提升。

3 課程評價方法

表2 課程的平時成績

課程采用過程性評價方式，其中平時成績占70%，期末考試占30%。平時成績的組成如表2所示。平時成績考核時既關注學生參與討論和匯報的積極性，又評估相關材料撰寫的規(guī)范性，為全面訓練學生解決問題的邏輯思維能力和技術交流(口頭和書面)能力、構建團隊協(xié)作精神和職業(yè)倫理提供驅動力。

4 教學模式的實踐

基于CDIO理念的《中藥制藥工藝試驗》課程教學設計已在我校制藥工程專業(yè)2013-2016級四屆學生中實踐，課程設置在大三下學期。在課程結束后，通過問卷調查和座談發(fā)現(xiàn)，學生普遍認為自己的工藝設計能力、實踐動手能力、獨立工作能力、協(xié)作組織能力、表述能力、分析和解決問題的能力得到了實際的訓練，對制藥生產(chǎn)過程和生產(chǎn)管理有了更清晰的認識。自2016年以來，我校制藥工程專業(yè)學生已連續(xù)四年參加全國大學生制藥工程設計競賽，累計獲得全國二等獎5項，三等獎4項。學生的良好學習效果證實了基于CDIO理念的《中藥制藥工藝試驗》課程的教學設計和實施取得了初步成效。

5 結 語

基于CDIO理念，結合制藥工程專業(yè)教學特點，在《中藥制藥工藝試驗》教學活動中增加分享(S)和反思(R)活動。借助微課教學資料和自主學習任務單中任務的驅動，學生成為了整個教學過程的主角。通過創(chuàng)新的多樣化教學方式，促使學生按時保質完成學習任務，并能積極參與到小組內討論和全班研討活動中，清晰地表達個人的想法，在小試和中試兩個環(huán)節(jié)實踐工藝設計方案。通過多樣化的活動，加深學生對中藥制藥工藝學科知識和實踐活動的理解和掌握，幫助學生不斷內化知識、提升工藝設計和工程實踐能力。

我們建議，在借鑒本文提出的教學模式時，組建一支專業(yè)教學團隊，結合授課對象的實際情況，精心提煉微課知識點，并策劃適宜的教學方法、課堂研討等教學流程以及全面的過程性評價體系，在整個學習過程中適時地提醒學生跟進學習進度和學習要求，最終實現(xiàn)持續(xù)地提升學生的學習獲得感，最大程度地發(fā)揮學生學習的主體性并激發(fā)學生內在的學習動力，完成深層次制藥工藝學科知識內化以及制藥工程能力的全面提升。