龔盼盼，馮學(xué)花，白 娟

（安徽新華學(xué)院，安徽 合肥 230000）

2017年2月20 日，教育部發(fā)布的《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》提出了“新工科”的概念[1]。對于高校來說，“新工科”既是指人工智能、智能制造、機(jī)器人、云計(jì)算等新興專業(yè)的開拓創(chuàng)新，也是指對傳統(tǒng)專業(yè)（電子信息、建筑工程、機(jī)械自動化、制藥等）的升級改造。對于傳統(tǒng)專業(yè)的升級改造，“新工科”理念注重于新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，注重學(xué)科教育的交叉性和實(shí)用性[2]。

近年來國際工程教育積極探索新模式，如快速發(fā)展的CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行）模式、較為成熟的Co-op（合作教育）模式等。其中，CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的新成果，被廣泛肯定和普遍接受。CDIO工程教育理念創(chuàng)立于二十世紀(jì)90年代末，麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等多所國際知名大學(xué)聯(lián)合成立跨國研究合作組織，確立了現(xiàn)代工程教育模式[3]。CDIO分別代表構(gòu)思（conceive）、設(shè)計(jì)（design）、實(shí)施（implement）和運(yùn)行（operate），CDIO教育理念提出了培養(yǎng)工程能力的具體實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)和操作方法，其愿景是為學(xué)生提供一種以強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實(shí)世界的產(chǎn)品、系統(tǒng)的構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)營過程的背景環(huán)境下的工程教育，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的方式展開學(xué)習(xí)。

1 “制藥工藝學(xué)”教學(xué)現(xiàn)狀

制藥工程是一個(gè)化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)（中藥學(xué)）和工程學(xué)交叉的傳統(tǒng)工科類專業(yè)，以培養(yǎng)從事藥品研發(fā)制造，新工藝、新設(shè)備、新品種的開發(fā)、放大和設(shè)計(jì)人才為目標(biāo)[4]?！爸扑幑に噷W(xué)”是制藥工程專業(yè)本科生必修的專業(yè)核心課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)藥物、生產(chǎn)藥物，并將藥物設(shè)計(jì)和生產(chǎn)與工藝設(shè)備相匹配的能力，重在鍛煉學(xué)生主動、積極和務(wù)實(shí)的實(shí)踐能力。

“制藥工藝學(xué)”以不同類型藥物的研發(fā)和生產(chǎn)規(guī)律為基礎(chǔ)，包含活性成分及其制劑的工藝路線開發(fā)、工藝參數(shù)優(yōu)化、工藝放大以及工業(yè)化生產(chǎn)研究，以培養(yǎng)學(xué)生全面掌握制藥工藝的研究方法和內(nèi)容。“制藥工藝學(xué)”教學(xué)的核心內(nèi)容和培養(yǎng)思路類似工程學(xué)科，是將制藥工藝與制藥設(shè)備相結(jié)合，從實(shí)驗(yàn)室研究延伸至商業(yè)化大生產(chǎn)，最終培養(yǎng)能夠解決實(shí)際生產(chǎn)問題的具有較強(qiáng)綜合實(shí)踐能力的專業(yè)人才。

藥物工藝開發(fā)涉及內(nèi)容多，知識面廣，知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)我國制藥工程高等教育起步較晚，專業(yè)教育始于1997年[5]，經(jīng)典教材不多。總體來說，國內(nèi)“制藥工藝學(xué)”在教學(xué)過程中存在著相同問題：內(nèi)容繁雜，課時(shí)有限，學(xué)生學(xué)習(xí)較為吃力；教材較為老舊，同時(shí)教師對現(xiàn)代制藥行業(yè)不夠熟悉，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識與現(xiàn)代制藥要求尚有較大差距。

在“新工科”背景下，將CDIO教育理念引入“制藥工藝學(xué)”的教學(xué)過程中，將CDIO教育理念與“制藥工藝學(xué)”教學(xué)體系相結(jié)合，能夠卓有成效地提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)水平和綜合實(shí)踐能力。

2 “制藥工藝學(xué)”教學(xué)改革研究內(nèi)容

2.1 明確“新工科”背景下的課程培養(yǎng)目標(biāo)

藥物的整個(gè)生命周期包括藥物的設(shè)計(jì)開發(fā)、藥物的生產(chǎn)和檢驗(yàn)、藥物貯存和銷售、藥物的臨床使用。在藥物的整個(gè)生命周期內(nèi)，從藥物的開發(fā)到藥物的臨床使用，藥物的制備工藝即制藥工藝都是該藥物的核心部分。藥物的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程決定了藥物的工藝，藥物的工藝又影響著藥物生產(chǎn)和檢驗(yàn)的方法等等，比如生產(chǎn)時(shí)使用的儀器設(shè)備、檢驗(yàn)時(shí)所用的分析測試方法等。同時(shí)，藥物的貯存和臨床使用也與該藥物的制備工藝息息相關(guān)，同一種藥物制備成注射液可以直接使用，制備成凍干粉針則需要臨用前溶解稀釋。

“制藥工藝學(xué)”以藥物生產(chǎn)的普遍規(guī)律展開：藥物的制備工藝要結(jié)合藥物的結(jié)構(gòu)，含有易水解結(jié)構(gòu)的化合物不適于采用水進(jìn)行提取，亦不適于制備成口服液或注射液等溶液類劑型；藥物的制備工藝也需要結(jié)合臨床使用需要，哮喘類急性用藥適宜開發(fā)成吸入劑，腫瘤類藥物的研究趨勢是靶向藥物。與此同時(shí)，制藥工藝更加側(cè)重于不同類型藥物的特性技術(shù)要求，口服固體制劑需要關(guān)注其崩解、溶出等有效性的研究，注射劑則偏向無菌、熱源等安全性的研究。制藥工藝還需要依托于現(xiàn)代制藥工藝設(shè)備和藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范，才能生產(chǎn)出質(zhì)量合格、穩(wěn)定的藥物及其制劑。

故此，依據(jù)當(dāng)前“新工科”背景下對傳統(tǒng)工科升級改造的要求，結(jié)合CDIO工程教育理念，我們將“制藥工藝學(xué)”的培養(yǎng)目標(biāo)定位為能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行制藥工藝的設(shè)計(jì)、選擇、操作，以及在操作中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結(jié)問題，再次進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)工藝優(yōu)化實(shí)施的能力。

結(jié)合此培養(yǎng)目標(biāo)，需要重新整合教學(xué)內(nèi)容，將藥物制備工藝各個(gè)階段（包括但不限于小試研究、中試放大、工藝驗(yàn)證、商業(yè)化生產(chǎn)等）的研究內(nèi)容與學(xué)生工程能力的培養(yǎng)、企業(yè)實(shí)際需求的實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，并在此基礎(chǔ)上，適當(dāng)引入較為先進(jìn)、可行的教學(xué)方法，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。為達(dá)到預(yù)定的培養(yǎng)目標(biāo)，還要注意優(yōu)化對學(xué)生的考核方式，引導(dǎo)學(xué)生工程思維的培養(yǎng)和實(shí)踐能力的提升。

2.2 構(gòu)建企業(yè)化教學(xué)內(nèi)容

“新工科”建設(shè)的根本是培養(yǎng)滿足企業(yè)實(shí)際需求的工程技術(shù)人才。為此，“制藥工藝學(xué)”的教學(xué)必須以真實(shí)的藥物開發(fā)思路為導(dǎo)向，并按照企業(yè)切實(shí)可行的藥物開發(fā)流程和規(guī)范來開展學(xué)習(xí)，重新整合教學(xué)內(nèi)容。例如，在學(xué)習(xí)過藥物合成路線的設(shè)計(jì)、選擇、優(yōu)化后，可以組織學(xué)生分組，先進(jìn)行充分調(diào)研（構(gòu)思conceive），自行設(shè)計(jì)某藥物的合成路線（設(shè)計(jì)design），再進(jìn)行評價(jià)并選擇最優(yōu)的一條工藝路線（實(shí)施implement），同時(shí)給學(xué)生展示制藥企業(yè)主流選擇的合成路線，最后結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行該藥物的合成（運(yùn)行operate）。阿司匹林為水楊酸的衍生物，有著近百年的臨床應(yīng)用，對緩解輕度或中度疼痛，如牙痛、頭痛、神經(jīng)痛、肌肉酸痛及痛經(jīng)效果較好，亦用于感冒、流感等發(fā)熱疾病的退熱，治療風(fēng)濕痛等；近年來，發(fā)現(xiàn)阿司匹林對血小板聚集有抑制作用，能阻止血栓形成，臨床上用于預(yù)防短暫腦缺血發(fā)作、心肌梗死、人工心臟瓣膜和靜脈瘺或其他手術(shù)后血栓的形成。在藥物合成工藝設(shè)計(jì)的相關(guān)章節(jié)，我們以阿司匹林為例，結(jié)合企業(yè)藥物的實(shí)際開發(fā)程序，講解了原料藥合成工藝開發(fā)的程序、關(guān)鍵點(diǎn)及注意事項(xiàng)；此后，又在藥物制劑制備工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化的相關(guān)章節(jié)，依據(jù)企業(yè)中片劑開發(fā)思路，以阿司匹林片為例講解了化學(xué)制劑中口服固體制劑工藝開發(fā)的關(guān)鍵內(nèi)容和主要技術(shù)。

同時(shí)，在實(shí)際教學(xué)過程中，“制藥工藝學(xué)”的理論知識繁雜、枯燥且與企業(yè)實(shí)際操作模式有一定的差距，學(xué)生尚未有在企業(yè)工作的經(jīng)驗(yàn)，其知識基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)興趣及能力也有一定差異。在教學(xué)過程中，需要教師收集大量的企業(yè)實(shí)際案例，將企業(yè)案例融入課堂，通過組織學(xué)生討論、交流，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。我?！爸扑幑に噷W(xué)”課堂教學(xué)選擇的部分案例見表1。

表1 “制藥工藝學(xué)”教學(xué)中擬采用的案例

2.3 導(dǎo)入切實(shí)可行的教學(xué)方法

因“制藥工藝學(xué)”涉及化學(xué)、生物、制劑等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的知識，且包含了從藥品開發(fā)到生產(chǎn)的全過程，整體來說，該課程涉及內(nèi)容多，知識面廣，知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜，綜合性較強(qiáng)。與此同時(shí)，學(xué)生初步掌握各模塊專業(yè)知識，尚不能做到融會貫通；學(xué)生尚未進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)，對藥品生產(chǎn)的概念非常模糊。在這種情況下，如果只是采用傳統(tǒng)的滿堂灌進(jìn)行授課，學(xué)生往往覺得內(nèi)容枯燥，知識點(diǎn)零散，最終導(dǎo)致學(xué)生在課堂上興趣缺乏，注意力不集中。因此，課堂授課時(shí)必須結(jié)合CDIO教學(xué)理念，引入切實(shí)可行、生動活潑的教學(xué)方法，如翻轉(zhuǎn)課堂、對分課堂等，才能更好地將知識點(diǎn)融會貫通，并調(diào)動學(xué)生積極性。

例如，在“藥物設(shè)計(jì)、評價(jià)和優(yōu)化”章節(jié)，我們提出乙二胺四乙酸的合成路線設(shè)計(jì)要求，讓學(xué)生自由組建2～3人團(tuán)隊(duì)，從圖書館的數(shù)據(jù)庫中查找文獻(xiàn)、閱讀文獻(xiàn)、分析文獻(xiàn)（構(gòu)思conceive），自行進(jìn)行合成路線的設(shè)計(jì)；然后統(tǒng)一討論各合成路線的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選擇最為理想的合成路線（設(shè)計(jì)design）；最后結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室以該流程開展實(shí)驗(yàn)（實(shí)施implement），并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室內(nèi)中試放大設(shè)備討論該流程中試放大時(shí)可能遇到的問題及解決方案（運(yùn)行operate）。

圖1 以CDIO模式結(jié)合對分課堂教學(xué)法開展藥物設(shè)計(jì)、評價(jià)和優(yōu)化的教學(xué)

讓學(xué)生從被動接受的學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)化為主動探索、自我展示的學(xué)習(xí)模式，可以更好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生動手和實(shí)踐能力。對準(zhǔn)備充分、講授清晰的學(xué)生加以鼓勵(lì)，促進(jìn)學(xué)生提高自身的信息檢索、閱讀、分析和提取能力，形成創(chuàng)新的思維方式，最終提高學(xué)生的綜合能力和素養(yǎng)。

2.4 構(gòu)建更加客觀全面的成績評價(jià)體系

根據(jù)本課程特點(diǎn)，結(jié)合CDIO的教學(xué)模式，僅憑期末理論考試成績來判斷教學(xué)效果以及學(xué)生的接受程度是不合適的。因此，我們考慮將考核內(nèi)容細(xì)分，采用多種方式進(jìn)行考核，考核成績按權(quán)重轉(zhuǎn)化，最后得到學(xué)生的總成績。

首先，根據(jù)學(xué)生分組討論、案例分析的情況，結(jié)合過程中學(xué)生的思維發(fā)散能力、創(chuàng)新意識、參與積極性以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識，給出相應(yīng)的平時(shí)成績。在結(jié)合CDIO的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革前，學(xué)生平時(shí)成績由考勤、提問、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)組成，各占比20%、20%、30%、30%；教學(xué)改革后，學(xué)生平時(shí)成績的評定變更為小組討論表現(xiàn)、案例分析情況、課堂展示情況、實(shí)驗(yàn)操作和出勤，占比分別為20%、20%、25%、30%、5%。小組討論主要考查學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新意識、團(tuán)隊(duì)合作意識；案例分析側(cè)重考查學(xué)生的文獻(xiàn)調(diào)研、分析、總結(jié)能力；課堂展示重點(diǎn)考查學(xué)生的演講能力、統(tǒng)籌能力、參與積極性；實(shí)驗(yàn)則考查學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思維模式、操作能力和實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫的規(guī)范性。

其次，期末理論考試，出題內(nèi)容針對課程重要的知識點(diǎn)，題目形式靈活多樣，貼近企業(yè)實(shí)際案例。依據(jù)CDIO教學(xué)模式思想，教學(xué)考核要能更加確切地反應(yīng)學(xué)生的多種能力，而非單一的記憶、背誦能力。因此，結(jié)合CDIO教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)考核改革后，考核內(nèi)容和題目形式都更加靈活，不再是單一的、死記硬背式的“我問你答”，而是更加側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綜合思考，利用學(xué)習(xí)過的知識點(diǎn)去解決未來他們在工作中可能遇到的一些實(shí)際問題。

表2 “制藥工藝學(xué)”教學(xué)改革前后知識點(diǎn)考核題目的差異

以上是依據(jù)CDIO教學(xué)大綱中要求培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力進(jìn)行總結(jié)得到的，避免了傳統(tǒng)的理論考試不能深入考查學(xué)生掌握課程知識狀況的缺點(diǎn)。

3 結(jié)束語

我們選取了某個(gè)章節(jié)的兩個(gè)核心知識點(diǎn)，一個(gè)知識點(diǎn)采用傳統(tǒng)教育模式教學(xué)，一個(gè)知識點(diǎn)采用CDIO模式教學(xué)。對兩個(gè)知識點(diǎn)設(shè)計(jì)相同的考核題型，統(tǒng)計(jì)學(xué)生對兩個(gè)知識點(diǎn)的掌握程度。結(jié)果顯示，采用傳統(tǒng)教育模式教學(xué)的知識點(diǎn)的正確率為64%，采用CDIO模式教學(xué)的知識點(diǎn)的正確率為89%，表明采用CDIO模式教學(xué)，學(xué)生對知識點(diǎn)的理解更加深刻和牢固。與此同時(shí)，在實(shí)施了新的教學(xué)模式后，課堂氣氛和學(xué)生學(xué)習(xí)積極性明顯提升，并且學(xué)生的思維發(fā)散能力、創(chuàng)新意識、參與積極性以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識得到了有效鍛煉。

在高等工科教育中，精準(zhǔn)的培養(yǎng)目標(biāo)、完善的知識體系是教學(xué)的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，我校結(jié)合CDIO工程教育模式，將翻轉(zhuǎn)課堂、對分課堂等教學(xué)模式引入“制藥工藝學(xué)”課堂，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量和效果，大幅度提升了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。