田長城

(蚌埠學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030)

20世紀(jì)末，隨著國際教育領(lǐng)域“回歸工程”思潮的興起，工程化教育逐漸成為工科院校教育改革的重要發(fā)展方向，受到國內(nèi)外教育工作者的重視。工程化教育是一種以人的價(jià)值取向?yàn)楹诵模耘囵B(yǎng)具有綜合知識背景、扎實(shí)工程實(shí)踐能力、良好職業(yè)道德和社會(huì)責(zé)任感人才為目標(biāo)的教育模式[1]。與傳統(tǒng)的“科學(xué)范式”教育理念不同，工程化教育以工程實(shí)踐自身的規(guī)律和本質(zhì)指導(dǎo)規(guī)范人才培養(yǎng)過程，依據(jù)工程實(shí)踐活動(dòng)的認(rèn)知邏輯構(gòu)建課程內(nèi)容框架，將學(xué)生作為教學(xué)活動(dòng)的主體，注重學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面的培養(yǎng)[2]。

國際工程教育界對工程師培養(yǎng)要求有著較統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，主要內(nèi)容包括：(1)扎實(shí)的工程實(shí)踐能力；(2)綜合的知識背景和整體性的思維方式；(3)良好的職業(yè)道德及社會(huì)責(zé)任感[3]。不難發(fā)現(xiàn)，僅僅依靠課堂教學(xué)很難達(dá)成以上教育目標(biāo)。結(jié)合我國高等教育的具體情況，茅以升先生提出了“先習(xí)后學(xué)”的教育思想，即工程類課程的學(xué)習(xí)可以遵循從感性認(rèn)知到理性探究的規(guī)律，即先讓學(xué)生“知其用”，然后再“促其學(xué)”[4]，對工程化教育改革的實(shí)施具有深遠(yuǎn)影響。此外，成果導(dǎo)向教育(Outcome-Based Education,OBE)[5]、CDIO(Conceive,Design,Implement and Operate)教育[6]以及PBL(Problem-Based Learning)模式[7]等新型教育理念的提出也極大地推動(dòng)了工程化課程教育改革的進(jìn)程。

《制藥分離工程》課程涉及原料藥的分離、純化、干燥、儲(chǔ)運(yùn)等內(nèi)容，是生物制藥、制藥工程專業(yè)不可或缺的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。該課程不僅要求學(xué)生能夠理解單個(gè)分離方法的工作原理，還要能夠合理運(yùn)用這些方法解決具體的生產(chǎn)實(shí)踐問題，是一門集理論性、實(shí)踐性和工程性于一體的綜合性課程。李潔瓊等提出在《制藥分離工程》的教學(xué)過程中，教師可以采用多元化的教學(xué)手段、引入思維導(dǎo)圖以及PBL教學(xué)理念，著重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)[8]。宋亞囝等提出在課程的課堂教學(xué)中，教師應(yīng)該加強(qiáng)與其他課程內(nèi)容上的銜接，重視對相關(guān)基礎(chǔ)知識的回顧[9]。此外，課程教學(xué)大綱的編寫應(yīng)該依據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，在教學(xué)要求、內(nèi)容和考核方式的構(gòu)建上要始終圍繞著解決藥物分離工程問題的培養(yǎng)目標(biāo)[10]，采用諸如互動(dòng)式的新型編寫方法[11]。本文結(jié)合工程化教育培養(yǎng)目標(biāo)和筆者多年《制藥分離工程》教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了一些思考和探索，以期為學(xué)院工程化教育的發(fā)展提供些許思路。

1 課程的特點(diǎn)

《制藥分離工程》是一門學(xué)科交叉性很強(qiáng)的專業(yè)課程，內(nèi)容涉及到化工原理(萃取、蒸餾、過濾和離心)，生物化學(xué)(電泳、層析)，儀器分析(液相色譜、氣相色譜等)，高等數(shù)學(xué)(理論模型)等多門課程[12]。在學(xué)習(xí)前，學(xué)生需要具備較全面的專業(yè)理論知識以及一定的實(shí)踐操作能力，因此該課程多在大三下學(xué)期開設(shè)。在課程的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不僅要理解不同分離技術(shù)的工作原理、條件參數(shù)、操作方法、物料衡算等，更重要的是學(xué)生要能夠根據(jù)具體對象合理選擇、運(yùn)用不同的分離技術(shù)，制定出切實(shí)可行的工藝流程來指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐；并進(jìn)一步結(jié)合工藝流程選擇適宜的儀器設(shè)備，理解制藥分離工程與環(huán)境污染防治及可持續(xù)發(fā)展間的關(guān)系，了解藥物分離相關(guān)的行業(yè)規(guī)范和法律法規(guī)等。由此可見，《制藥分離工程》的課程教學(xué)在提升學(xué)生工程實(shí)踐能力以及樹立工程意識方面均有著重要的作用。

2 課程教學(xué)中的問題

目前，我國高等工程教育正處于由“科學(xué)范式”向“工程范式”轉(zhuǎn)型的歷史階段，課程設(shè)置和內(nèi)容安排不再僅僅依據(jù)內(nèi)容的系統(tǒng)性和科學(xué)性，而更多地從社會(huì)需求和學(xué)生自身發(fā)展規(guī)律出發(fā)。然而，這種轉(zhuǎn)變必將是一個(gè)長期的過程，目前大多數(shù)地方院校由于辦學(xué)條件等原因仍延續(xù)著過去的教學(xué)模式，呈現(xiàn)出很多問題和不足：(1)教學(xué)形式仍以“教師講，學(xué)生聽”為主，學(xué)生對所學(xué)知識缺乏感官認(rèn)識，不清楚課程的學(xué)習(xí)目的和意義，很難激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情；(2)在課程內(nèi)容組織上，教授的內(nèi)容之間缺乏銜接，淡化了解決生產(chǎn)實(shí)踐問題的教學(xué)目的，理論知識相對陳舊且與實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)；(3)在工程化教育中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識以及溝通、協(xié)作能力方面均發(fā)揮著重要作用。然而，由于教育資源、師資力量、辦學(xué)理念以及教學(xué)水平等主、客觀原因，很多地方高校的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐仍停留在認(rèn)知層面的參觀、觀摩，注重看、不動(dòng)手的粗線條培養(yǎng)模式，且教學(xué)效果評價(jià)依據(jù)單一化、形式化，沒有真正發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)起的作用[13]；(4)課程考核仍多以成績、作業(yè)和出勤作為評價(jià)依據(jù)，僅僅反映學(xué)生“做了什么”，而沒有體現(xiàn)學(xué)生“能做什么”。

3 課程教學(xué)的改革與實(shí)踐

3.1 工程化的課程教學(xué)設(shè)計(jì)

在工程化教育背景下，高校教師不僅要有著深厚、扎實(shí)的專業(yè)知識，而且要對工程化教育內(nèi)容、目標(biāo)有著深入的理解，以學(xué)生工程意識和實(shí)踐能力的培養(yǎng)為依據(jù)，有的放矢地開展教學(xué)活動(dòng)，達(dá)成專業(yè)工程化培養(yǎng)的目標(biāo)。

3.1.1教學(xué)情境的構(gòu)建

《制藥分離工程》的教學(xué)內(nèi)容包括各種分離方法的工作原理、條件參數(shù)、物料衡算、工藝流程等，內(nèi)容較為抽象，僅僅依靠課堂講述很難讓學(xué)生理解學(xué)習(xí)的目的和意義。因此，教師應(yīng)在教學(xué)前盡可能地為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)生動(dòng)、直觀的課程學(xué)習(xí)情景。在條件允許的情況下，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入企業(yè)生產(chǎn)車間進(jìn)行實(shí)地參觀，了解藥物分離生產(chǎn)的工藝流程和生產(chǎn)設(shè)備，建立課堂內(nèi)容與具體實(shí)踐之間的聯(lián)系。如果條件有限，教師則可以通過生產(chǎn)視頻、仿真模型等多媒體資源，努力讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容有一個(gè)初步的感性認(rèn)識。此外，分離技術(shù)與藥物的質(zhì)量、患者的用藥安全休戚相關(guān)，教師可以通過生產(chǎn)案例分析來加深學(xué)生對課程學(xué)習(xí)重要性的理解，樹立起學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和工程職業(yè)道德規(guī)范意識。

3.1.2工程化思維的培養(yǎng)

傳統(tǒng)的“科學(xué)范式”教學(xué)側(cè)重于技術(shù)的科學(xué)性，而忽略了技術(shù)的可操作性、與環(huán)境間的關(guān)系、可持續(xù)發(fā)展等問題，導(dǎo)致學(xué)生在分析問題時(shí)片面化，且與生產(chǎn)實(shí)踐相脫節(jié)。因此，轉(zhuǎn)變學(xué)生分析問題的思維方式將是工程化課程教學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容?！吨扑幏蛛x工程》課程內(nèi)容中既包括一些傳統(tǒng)的“老”技術(shù)，如過濾、離心、結(jié)晶等；同時(shí)也包括一些近年出現(xiàn)的“新”技術(shù)，如超臨界流體萃取、親和層析等。與“老”技術(shù)相比，“新”技術(shù)的分離效果更好，但存在處理量小、設(shè)備價(jià)格高、工藝不成熟等問題。在教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生立足于企業(yè)生產(chǎn)，從產(chǎn)品的質(zhì)量要求、生產(chǎn)成本、環(huán)境污染以及可持續(xù)發(fā)展等多方面看待“新”“老”技術(shù)，遵循生產(chǎn)實(shí)踐的自身規(guī)律，以工程化的視角分析和看待問題。工程化思維的培養(yǎng)需要體現(xiàn)在課程教學(xué)的方方面面，貫穿課程教學(xué)始末。

3.1.3教學(xué)內(nèi)容的合理安排

如上所述，《制藥分離工程》課程涉及種類繁多的分離方法，部分教材在編寫時(shí)往往根據(jù)分離技術(shù)的原理、特性來組織教學(xué)內(nèi)容，如基于場分離原理的分離技術(shù)。這種組織形式雖然遵循了知識自身的認(rèn)知規(guī)律，但從工程實(shí)踐角度看，其并不符合藥物分離生產(chǎn)的實(shí)際操作流程，缺乏內(nèi)在的邏輯聯(lián)系。在藥物分離的生產(chǎn)實(shí)踐中，大多數(shù)藥物的分離遵循著預(yù)處理、初步分離、高度純化和濃縮干燥四個(gè)步驟，教師可以此為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合不同類型藥物的自身特點(diǎn)來安排教學(xué)內(nèi)容，從而加強(qiáng)理論與實(shí)踐之間的聯(lián)系，讓學(xué)生全面、系統(tǒng)地掌握課程內(nèi)容。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革

2020年《工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南》(試行)畢業(yè)要求中明確指出：學(xué)生不僅要掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識，同時(shí)還要具備分析問題、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案、研究問題、使用現(xiàn)代工具、協(xié)作、溝通等能力，綠色環(huán)保的工程理念，環(huán)境保護(hù)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的使命感[14]。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)顯然無法達(dá)成這些培養(yǎng)目標(biāo)，筆者認(rèn)為首先教師應(yīng)該提升對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視度，將工程化教育的畢業(yè)要求點(diǎn)分解后融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，真正發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在工程化培養(yǎng)中的作用。以下是筆者針對《制藥分離工程》實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)行的改革實(shí)踐，具體內(nèi)容見表1。

表1 工程化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織安排

3.3 課程考核方式的改革

傳統(tǒng)的課程考核模式主要以考試成績、作業(yè)、出勤率、實(shí)驗(yàn)報(bào)告為依據(jù)，這種考核方式能在一定程度上體現(xiàn)出學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和態(tài)度，但很難反映出學(xué)生能力的提升情況。工程化教育側(cè)重于學(xué)生能力的培養(yǎng)，特別是解決復(fù)雜工程實(shí)踐問題的能力培養(yǎng)，因此，在教學(xué)之前首先要建立一套新穎的、綜合反映學(xué)生能力水平的評價(jià)方法。

在《制藥分離工程》課程考核中，學(xué)生成績主要由期末考試(占60%)、平時(shí)成績(如考勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，占15%)和工程能力分(占25%)組成。其中工程能力的評價(jià)采用以下方式：教師在課程學(xué)習(xí)4-5周后，結(jié)合企業(yè)或自身科研內(nèi)容提出若干個(gè)藥物分離實(shí)際生產(chǎn)問題；將學(xué)生劃分為3-5人的小組，每組設(shè)立一名負(fù)責(zé)人，小組成員選擇教師提出的某一個(gè)問題，進(jìn)行資料查閱、分析、工藝路線設(shè)定以及生產(chǎn)線圖紙的繪制，該過程持續(xù)4-6周，其間教師要定期檢查課題研究進(jìn)度，幫助學(xué)生解決存在的問題。在課程結(jié)束前一周，以小組為單位，采用現(xiàn)場答辯的形式進(jìn)行項(xiàng)目匯報(bào)；結(jié)合學(xué)生互評和教師考評給出團(tuán)隊(duì)總分，小組成員再根據(jù)每個(gè)成員的具體貢獻(xiàn)自行分配分?jǐn)?shù)。

筆者認(rèn)為這種工程能力考核方式可以從團(tuán)隊(duì)協(xié)作、分析和解決問題、現(xiàn)代工具的使用以及專業(yè)表述等多方面評價(jià)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。此外，在給分時(shí)設(shè)置了一個(gè)組內(nèi)分配環(huán)節(jié)，可以有效避免個(gè)別同學(xué)濫竽充數(shù)的現(xiàn)象，從而真正調(diào)動(dòng)起學(xué)生的參與積極性。這種能力考核方式一定程度上反映了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)考核模式的不足(見圖1)。

圖1 工程能力評價(jià)方法

4 結(jié)論

專業(yè)工程化教育是一個(gè)繁雜的系統(tǒng)工程，課程教學(xué)則是達(dá)成專業(yè)工程化教育目標(biāo)的一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。在《制藥分離工程》課程的教學(xué)過程中，一方面教師要充分理解工程化教育的目標(biāo)、內(nèi)容和意義，將培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力這一理念體現(xiàn)在教學(xué)活動(dòng)的各個(gè)方面，充分發(fā)揮該課程教學(xué)在制藥工程專業(yè)培養(yǎng)中的作用；另一方面，課程教學(xué)改革離不開專業(yè)課程體系的優(yōu)化整合，只有整個(gè)專業(yè)課程體系圍繞著工程化教育理念進(jìn)行優(yōu)化整合，課程教學(xué)改革才能發(fā)揮出最大的作用。此外，教育的目的最終還是對“人”的培養(yǎng)，在工科課程的教學(xué)過程中，教師應(yīng)該時(shí)刻用自身嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神來潛移默化地影響學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生高尚的職業(yè)操守和道德素養(yǎng)。