沈婧祎，張恩立，王章翠，薛洪寶，梁麗麗

(蚌埠醫(yī)學(xué)院公共基礎(chǔ)學(xué)院，安徽 蚌埠 233030)

制藥工程是一門交叉學(xué)科，建立在藥學(xué)、化學(xué)、生物科學(xué)以及工程學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上，具有把實(shí)驗(yàn)室科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的橋梁作用。制藥工程專業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)是制藥專業(yè)實(shí)訓(xùn)中的重要環(huán)節(jié)。在高年級(jí)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開設(shè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，能使學(xué)生更加直觀地掌握原料藥合成相關(guān)技術(shù)、各種常用劑型的制備工藝與方法、過(guò)程質(zhì)量控制及質(zhì)量保證、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、應(yīng)用和控制，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?shí)踐能力和創(chuàng)造能力，為學(xué)生走入社會(huì)、進(jìn)入制藥工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。

近年來(lái)，以學(xué)生為中心，以問(wèn)題為基礎(chǔ)的“以問(wèn)題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)”(problem-based learning，PBL) 教學(xué)模式[2]，被國(guó)內(nèi)外多所高校的專業(yè)課、實(shí)驗(yàn)課及公共基礎(chǔ)課所采納，受到了師生的廣泛好評(píng)，取得了可觀的教學(xué)效果。PBL教學(xué)是給學(xué)生提供某一實(shí)際的問(wèn)題情境，學(xué)生進(jìn)入該情境，主動(dòng)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，學(xué)習(xí)和收集解決該問(wèn)題所需的專業(yè)知識(shí)，最終一步步地解決該問(wèn)題[3]。在制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入PBL教學(xué)模式，有利于制藥工程專業(yè)學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)、思考的習(xí)慣、從而提高解決實(shí)際的工程問(wèn)題的能力。

虛擬仿真技術(shù)(virtual simulation)通過(guò)借助現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)某一具體系統(tǒng)的內(nèi)部組織、結(jié)構(gòu)、動(dòng)作以及參與該系統(tǒng)的人員的思維方式和行為指令進(jìn)行系統(tǒng)性、動(dòng)態(tài)性的模擬[4-5]。制藥工程專業(yè)藥物制劑實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)采用了“場(chǎng)景”仿真的概念，對(duì)真實(shí)的藥物制劑生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行模擬，為學(xué)生提供一個(gè)整體的視角，方便其直觀地了解GMP條件下各生產(chǎn)崗位的實(shí)際布置情況，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)制藥過(guò)程的認(rèn)知。將線上的虛擬仿真課程與線下的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程有機(jī)結(jié)合，可促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)課程的理解，提高學(xué)習(xí)效率[6]，滿足教學(xué)需求。

1 虛實(shí)融合的PBL教學(xué)模式應(yīng)用于制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)的可行性分析

1.1 課堂教學(xué)形式與虛實(shí)融合的PBL教學(xué)模式相符合

制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)課程將4～6名同學(xué)劃分成一個(gè)實(shí)驗(yàn)組，在給定具體的實(shí)驗(yàn)課題后，各小組依據(jù)設(shè)計(jì)要求查閱相關(guān)資料與文獻(xiàn)，互相討論并擬定實(shí)驗(yàn)方案，促使學(xué)生積極思考，共同探究，最終提高學(xué)生的專業(yè)思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)小組各成員的共同進(jìn)步。

1.2 綜合實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)用虛實(shí)融合的PBL教學(xué)模式具有可操作性

制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)主要涉及多種制劑制備及質(zhì)量檢查的全過(guò)程。每個(gè)實(shí)驗(yàn)又涉及多臺(tái)設(shè)備，而實(shí)驗(yàn)中選擇的各種制劑均為目前臨床及市場(chǎng)上常見的藥物制劑，這些因素決定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生需要著手解決的均是切合實(shí)際的問(wèn)題。將藥物制劑實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)融入制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，可以促進(jìn)學(xué)生全面掌握各步制藥單元的操作，幫助學(xué)生更直觀地理解各制藥設(shè)備的工作原理。

在綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師首先提出問(wèn)題，各小組成員通過(guò)PBL教學(xué)模式最終將問(wèn)題解決?？梢园凑站唧w的要求來(lái)檢驗(yàn)各組成員解決問(wèn)題的思路是否清晰明了、結(jié)果是否最優(yōu)。如丹參顆粒劑的制備，最終驗(yàn)證顆粒劑的外觀如何、粒度是否均勻、干燥失重及有效成分的含量是否符合要求等。同時(shí)，各實(shí)驗(yàn)小組解決問(wèn)題的思路不同、方案不同，甚至得到問(wèn)題的結(jié)果也可能不同。在實(shí)驗(yàn)中，可根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，包括問(wèn)題的思考與討論、資料的查閱與收集、推理判斷等過(guò)程，進(jìn)行總結(jié)、評(píng)定結(jié)果[7]。

1.3 教學(xué)目標(biāo)一致——培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力

綜合實(shí)驗(yàn)開始前，由教師向?qū)W生下達(dá)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，簡(jiǎn)單解釋實(shí)驗(yàn)?zāi)康募邦A(yù)期結(jié)果，小組以問(wèn)題為基礎(chǔ)進(jìn)行思考討論，獨(dú)立設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)通過(guò)虛擬仿真系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程，探討實(shí)驗(yàn)的可行性。教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不再直接向?qū)W生提供知識(shí)，而是起到間接促進(jìn)學(xué)習(xí)的作用。當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題時(shí)，實(shí)驗(yàn)教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)與引導(dǎo)，與學(xué)生進(jìn)行交流與討論，促使學(xué)生展開自主學(xué)習(xí)，不斷提出問(wèn)題、分析討論、解決問(wèn)題。因此，通過(guò)PBL教學(xué)模式能夠更好地達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力的教學(xué)目標(biāo)。

2 虛實(shí)融合的PBL教學(xué)模式在制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)中的具體實(shí)施方法

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題

教師應(yīng)根據(jù)制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)課程的性質(zhì)和教學(xué)大綱，在課前提出實(shí)驗(yàn)題目和總體的目標(biāo)要求。如丹參中有效成分的提取、顆粒劑制備及其質(zhì)量檢查這一單元實(shí)驗(yàn)，涉及天然藥物化學(xué)、藥物分離提取技術(shù)、制藥工藝學(xué)及藥物分析等各專業(yè)課的知識(shí)[8]，因此將該單元的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目納入制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)中。任課教師在實(shí)驗(yàn)課程開課前1～2周對(duì)學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)的總體要求和目標(biāo)：學(xué)生以準(zhǔn)備好的丹參飲片為原料，分別提取出其中的水溶性及脂溶性有效成分，對(duì)提取物進(jìn)行鑒別及含量測(cè)定，以濕法制粒制備丹參顆粒劑，最終對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢查。

2.2 分實(shí)驗(yàn)小組分析問(wèn)題，收集資料，并提出方案

綜合實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平進(jìn)行均勻分配。一般是4～6名學(xué)生組成一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，共同討論解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題[9]。

實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)授課教師提出的綜合實(shí)驗(yàn)的總體要求及目標(biāo)，可以自主設(shè)計(jì)丹參有效成分的提取方法、鑒別與含量測(cè)定方法、藥用輔料的篩選和丹參顆粒劑的質(zhì)量檢查。在實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作之前，小組成員們通過(guò)查閱實(shí)驗(yàn)相關(guān)的文獻(xiàn)資料，與其他小組成員互相討論、互相學(xué)習(xí)，理解并解釋清楚各步實(shí)驗(yàn)操作，并提出具體詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案。方案中應(yīng)詳盡說(shuō)明各實(shí)驗(yàn)步驟，并列出每一步實(shí)驗(yàn)所需的藥品和儀器等。

2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師與學(xué)生之間互動(dòng)，學(xué)生小組與小組之間互助

各實(shí)驗(yàn)小組提交實(shí)驗(yàn)預(yù)方案后，任課教師要結(jié)合該實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況以及所在實(shí)驗(yàn)室的條件，提綱挈領(lǐng)，抓住實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵要素，與學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)總體思路、實(shí)驗(yàn)步驟及原理、實(shí)驗(yàn)所需成本、時(shí)間安排及實(shí)驗(yàn)安全操作等內(nèi)容，引導(dǎo)各小組對(duì)其實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于“丹參中有效成分的提取、顆粒劑制備及質(zhì)量檢查”這一綜合實(shí)驗(yàn)，教師首先需要提醒學(xué)生關(guān)注的是有效成分的提純方法，針對(duì)各小組的預(yù)方案給出導(dǎo)向，帶領(lǐng)學(xué)生討論幾種不同的提純方法，最終讓各小組自行選擇。

整個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)課程的進(jìn)程中都應(yīng)進(jìn)行組內(nèi)與組間討論，例如丹參中的脂溶性有效成分應(yīng)選擇什么溶劑來(lái)提?。咳绾稳コ苄杂行С煞种械亩嗵穷愲s質(zhì)？顆粒劑輔料如何選擇？處方如何優(yōu)化？如何檢查所得顆粒劑的質(zhì)量？這些問(wèn)題是這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各小組學(xué)生經(jīng)常會(huì)討論的，在討論中教師的作用是啟發(fā)各小組成員自己思考并探尋答案，而不是直接解答問(wèn)題。通過(guò)討論與思考，學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理、過(guò)程、方法及現(xiàn)象均會(huì)有更深刻的領(lǐng)悟，而且對(duì)實(shí)驗(yàn)中涉及的操作技能也能更好地掌握，有利于所學(xué)理論知識(shí)向?qū)嵺`技能轉(zhuǎn)化。

2.4 虛擬仿真項(xiàng)目融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，線上線下混合教學(xué)

教師要充分運(yùn)用線上的藥物制劑實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)，利用軟件模擬探討實(shí)驗(yàn)方案的可行性，并針對(duì)具體崗位操作提出具體的操作條件及參數(shù)，讓學(xué)生在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中進(jìn)一步鞏固對(duì)具體制劑工藝相關(guān)知識(shí)的掌握。通過(guò)沉浸式實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)，讓學(xué)生感受制藥過(guò)程的每一小步對(duì)藥品質(zhì)量的巨大影響，自然而然地形成“藥品質(zhì)量是設(shè)計(jì)生產(chǎn)出來(lái)的，而非檢驗(yàn)出來(lái)的”這一觀念。

這一虛實(shí)融合的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以使學(xué)生更直觀地理解實(shí)驗(yàn)室工藝階段和工業(yè)生產(chǎn)工藝階段的區(qū)別與聯(lián)系，有助于學(xué)生進(jìn)一步掌握相關(guān)制藥設(shè)備的使用原理及使用方法，從而培養(yǎng)制藥工程專業(yè)學(xué)生的整體觀念，樹立制藥“全過(guò)程控制”的意識(shí)。整個(gè)過(guò)程需要實(shí)驗(yàn)小組內(nèi)及小組之間的討論與合作，從而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后小組討論

各小組在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后就本組的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行答辯。各小組在答辯過(guò)程中需說(shuō)明本組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的整體思路、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)論等，同時(shí)要向任課教師和其他小組展示本組制備的丹參顆粒劑產(chǎn)品，并附上質(zhì)量檢查結(jié)果，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。指導(dǎo)教師及其他同學(xué)就答辯過(guò)程展開討論，如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，中間過(guò)程的控制，丹參顆粒劑的性狀、鑒別及檢查等。討論后，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，提出各個(gè)小組在實(shí)驗(yàn)操作中需要改進(jìn)的地方，總結(jié)實(shí)驗(yàn)成果與效果。

2.6 提交課程成績(jī)

為客觀反映學(xué)生的綜合水平，綜合實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)根據(jù)以下幾個(gè)方面來(lái)評(píng)定：實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)(文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)試劑與儀器的選擇、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與修改等)占20%，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)(實(shí)驗(yàn)態(tài)度、具體操作、討論、合作能力等)占30%，實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)的操作及項(xiàng)目的完成情況占15%，實(shí)驗(yàn)答辯(答辯思路、答辯PPT、語(yǔ)言表達(dá)、對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的理解等)占20%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)報(bào)告占10%，各小組之間相互評(píng)價(jià)(實(shí)驗(yàn)課程的參與度、貢獻(xiàn)度、認(rèn)真程度等)占5%。可以看出，在這一綜合實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系中，學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)所占的比重最大，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要教師持續(xù)關(guān)注每一小組的表現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并通過(guò)討論解決問(wèn)題，最終綜合評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

虛實(shí)融合的PBL教學(xué)模式的教學(xué)框架如圖1所示。

圖1 制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)中虛實(shí)融合的PBL教學(xué)方式圖解

3 虛實(shí)融合的PBL教學(xué)模式應(yīng)用效果

選取實(shí)行虛實(shí)融合的PBL教學(xué)模式的本科三年級(jí)制藥工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)課程滿意度調(diào)查，共發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷113份，回收有效問(wèn)卷108份，調(diào)查結(jié)果如表1所示。學(xué)生對(duì)改革之后的綜合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容分配、虛擬仿真項(xiàng)目的應(yīng)用及課程的考核方式等方面較為認(rèn)可。蚌埠醫(yī)學(xué)院制藥工程專業(yè)在綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中嘗試了該教學(xué)模式，取得了較為良好的教學(xué)效果。

表1 實(shí)行虛實(shí)融合的PBL教學(xué)模式后制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)滿意度

4 結(jié)語(yǔ)

以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式較傳統(tǒng)模式相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，能夠更好地提高學(xué)生的綜合能力與素質(zhì)。在之前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上融入虛擬制藥實(shí)訓(xùn)仿真項(xiàng)目，將制藥過(guò)程具象化，使學(xué)生對(duì)制藥過(guò)程的理論認(rèn)知上升至實(shí)踐認(rèn)知。實(shí)踐表明，虛實(shí)融合的PBL教學(xué)模式的運(yùn)用可提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，鍛煉自主學(xué)習(xí)、互相協(xié)作的能力，有效改善綜合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果，提升教學(xué)質(zhì)量。