孟繁欽,翟鳳國,趙玉佳,張秀萍,李方娟

牡丹江醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院, 黑龍江 牡丹江 157011

為了主動(dòng)適應(yīng)新的國際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì),支撐“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國制造2025”等國家發(fā)展戰(zhàn)略,建設(shè)工程教育強(qiáng)國,教育部于2017年開始大力推進(jìn)新工科建設(shè)。其主要目標(biāo)是深化工程教育改革、突出實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。新工科的教育模式要求高校要主動(dòng)適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要,著重培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,并具有一定競(jìng)爭(zhēng)力的復(fù)合應(yīng)用型人才[1-4]。

制藥工程專業(yè)是設(shè)立于工學(xué)門類中化工與制藥類下,交叉融合化學(xué)、藥學(xué)、工程學(xué)等學(xué)科而發(fā)展起來的,旨在培養(yǎng)能夠適應(yīng)中國藥學(xué)事業(yè)發(fā)展需要,具備扎實(shí)的藥學(xué)和工程學(xué)理論基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)實(shí)踐能力,為社會(huì)輸出藥物研發(fā)制造、制藥工藝、生產(chǎn)設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制等方面的高級(jí)工程技術(shù)人才[5-6]。制藥工程專業(yè)通常將其專業(yè)課程分為化學(xué)類、藥學(xué)類和工程類三個(gè)課程群,其中工程類課程群是體現(xiàn)其專業(yè)工程特征的重要課程,在制藥人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[7]。

該項(xiàng)目研究以新工科人才培養(yǎng)為目標(biāo),基于醫(yī)藥發(fā)展新業(yè)態(tài)對(duì)制藥工程專業(yè)人才的需求,將奧爾堡PBL教學(xué)模式引入制藥工程專業(yè)工程類課程群,利用交互式智慧教學(xué)軟件“超星學(xué)習(xí)通”,對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)體系等進(jìn)行教學(xué)改革,提升學(xué)生課堂參與度,激發(fā)學(xué)生主觀學(xué)習(xí)的能動(dòng)性,提高課堂教學(xué)效率和成效,全方位培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、設(shè)計(jì)能力、分析和解決問題的能力,使學(xué)生的工程實(shí)踐能力不斷提升,盡快完成由學(xué)生向制藥工程師的轉(zhuǎn)變以及高等院校與現(xiàn)代工廠的“對(duì)接”。

1 制藥工程專業(yè)工程類課程群的教學(xué)現(xiàn)狀分析

制藥工程專業(yè)的工程類課程群包含了化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)、化工原理、化工儀表及自動(dòng)化、制藥工藝學(xué)、制藥工程學(xué)等課程。每門課程都與制藥過程中的某一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng),工程類課程群是體現(xiàn)制藥專業(yè)工程特征的重要課程,工程類知識(shí)在制藥專業(yè)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)框架構(gòu)成中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

但是,目前制藥工程類課程在教學(xué)過程中存在一些急需解決的問題。例如:在教材建設(shè)方面,大部分教材只強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、成熟和適用的知識(shí),對(duì)課程前沿性未知領(lǐng)域知識(shí)關(guān)注過少,與企業(yè)的實(shí)際需求存在一定程度的脫節(jié);在課程內(nèi)容設(shè)置方面,課程群中各門課程為體現(xiàn)自身知識(shí)內(nèi)容的系統(tǒng)性和全面性,致使工程類課程之間出現(xiàn)部分知識(shí)點(diǎn)重復(fù)講解的現(xiàn)象,缺乏有機(jī)整合,浪費(fèi)了一定的課時(shí);在實(shí)驗(yàn)課設(shè)置方面,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多,基本都是“依葫蘆畫瓢”,缺乏綜合性、設(shè)計(jì)性的大實(shí)驗(yàn),不利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維;在生產(chǎn)實(shí)踐教學(xué)方面,課程評(píng)價(jià)體系不完善,學(xué)生學(xué)習(xí)目的性較差,多以參觀為主,學(xué)生對(duì)如何將所學(xué)理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合、如何從工程和經(jīng)濟(jì)的角度去考慮工業(yè)化技術(shù)問題等方面知之甚少,能力不足。

2 奧爾堡PBL模式和超星學(xué)習(xí)通簡(jiǎn)介

奧爾堡PBL模式是由丹麥奧爾堡大學(xué)在PBL基礎(chǔ)上探究出來的一種教學(xué)模式。它提倡以問題為導(dǎo)向、由項(xiàng)目來組織教學(xué),即通過學(xué)生在小組合作的基礎(chǔ)上,綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際項(xiàng)目問題,并在此過程中建構(gòu)知識(shí)體系[8-9]。通過開展綜合實(shí)踐項(xiàng)目,不僅可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的自主學(xué)習(xí)和綜合應(yīng)用能力,還可以觀察學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中的整體表現(xiàn),掌握學(xué)生課程學(xué)習(xí)的有效性,對(duì)學(xué)生做出更客觀、真實(shí)的評(píng)價(jià)。由于PBL模式在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和提高教學(xué)質(zhì)量方面的顯著效果,這一模式被越來越多的高校接受,已從早期的醫(yī)科教育擴(kuò)展到工程學(xué)科、社會(huì)學(xué)科以及人文學(xué)科等各個(gè)方面[10]。

超星學(xué)習(xí)通是利用移動(dòng)終端的交互式智慧學(xué)習(xí)專業(yè)平臺(tái),在使用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)授課過程中可以實(shí)現(xiàn)課前學(xué)習(xí)資源推送、課堂簽到、隨機(jī)點(diǎn)名、實(shí)時(shí)答題、答疑彈幕及數(shù)據(jù)分析等功能,覆蓋了課前、課中、課后所有教學(xué)環(huán)節(jié),可以充分發(fā)揮師生間的互動(dòng)作用。因其強(qiáng)大的功能及鮮明的特點(diǎn),目前已被眾多高校應(yīng)用于線上教學(xué)、混合式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)[11-13]。

3 制藥工程類課程群的教學(xué)改革舉措

3.1 制藥工程類課程理論教學(xué)內(nèi)容模塊化

在制藥工程專業(yè)以往的工程類課程設(shè)置中,課程設(shè)置欠合理,如化工原理、化工儀表及自動(dòng)化、化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)、制藥工藝學(xué)、制藥工程學(xué)等課程在學(xué)生學(xué)習(xí)各階段分散式分布,課程內(nèi)容多而繁復(fù),學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)很難將各門課程的知識(shí)點(diǎn)有效銜接,形成系統(tǒng)學(xué)習(xí)。因此,該教改項(xiàng)目以課程內(nèi)容為依據(jù),將制藥工程類課程進(jìn)行模塊劃分,提升理論教學(xué)效果,使學(xué)生將繁雜的理論知識(shí)學(xué)習(xí)變得系統(tǒng)、有條理。經(jīng)梳理分析,該研究的教學(xué)模式將制藥工程類課程主要?jiǎng)澐譃?個(gè)知識(shí)模塊,即工藝流程、單元操作、過程控制、設(shè)備選擇及車間布置設(shè)計(jì)。提煉學(xué)生在每個(gè)模塊學(xué)習(xí)中普遍存在的問題和疑惑,以問題為導(dǎo)向,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),將每個(gè)模塊的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合,通過核心知識(shí)建立模塊之間的聯(lián)系和支撐,從而滿足制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求,提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和綜合運(yùn)用能力。

3.2 課程教學(xué)項(xiàng)目的選取與設(shè)計(jì)

課程教學(xué)項(xiàng)目的選取,首先從制藥行業(yè)整體出發(fā),并結(jié)合學(xué)校制藥工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),選定四個(gè)方向,如表1所示。其次,根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模和涉及課程范圍將其劃分為三級(jí):一級(jí)項(xiàng)目為涉及單門課程的掌握與應(yīng)用而設(shè)立的項(xiàng)目,例如化工原理課程項(xiàng)目“采用精餾方式,分離甲醇合成產(chǎn)品中含有的乙醇”;二級(jí)項(xiàng)目為基于某一核心課程構(gòu)建“1+X”課程交叉項(xiàng)目,以培養(yǎng)學(xué)生課程間知識(shí)綜合利用解決工程問題能力,例如“制藥工藝學(xué)+化工儀表及自動(dòng)化”結(jié)合項(xiàng)目——某化學(xué)原料藥反應(yīng)器選型及自控系統(tǒng)設(shè)計(jì);三級(jí)項(xiàng)目為制藥工程綜合設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)的過程中,學(xué)生通過分析選題→文獻(xiàn)查閱→設(shè)計(jì)方案確定→設(shè)計(jì)計(jì)算→繪制設(shè)計(jì)圖紙→完成設(shè)計(jì)說明,全方位訓(xùn)練學(xué)生自主研發(fā)、創(chuàng)新和工業(yè)設(shè)計(jì)等多項(xiàng)技能,培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維與多元綜合的工程能力。

表1 課程教學(xué)項(xiàng)目的選題方向及內(nèi)容

3.3 “超星學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施

奧爾堡PBL教學(xué)模式的教學(xué)特色是以學(xué)生為中心,讓學(xué)生在基于設(shè)定項(xiàng)目的工作中開展學(xué)習(xí)[14]。整體設(shè)計(jì)主要分為“提出問題—分析問題—解決問題—匯報(bào)展示”4個(gè)環(huán)節(jié),如圖1所示。

圖1 奧爾堡PBL教學(xué)模式設(shè)計(jì)

第一環(huán)節(jié):基于項(xiàng)目,提出問題

根據(jù)工程類具體課程需要,結(jié)合所劃分的5個(gè)知識(shí)模塊提出具體問題。例如,在化工儀表及自動(dòng)化教學(xué)過程中,以繪制原料藥生產(chǎn)過程帶控制點(diǎn)的工藝流程圖為具體項(xiàng)目,根據(jù)給定的生產(chǎn)工藝提出問題,如怎樣劃分工藝過程中的單元操作、實(shí)現(xiàn)單元操作具體的工業(yè)化方法及各單元操作如何連接等。

課前借助超星學(xué)習(xí)通平臺(tái),下達(dá)學(xué)習(xí)項(xiàng)目任務(wù)書,明確學(xué)習(xí)目標(biāo),布置課程項(xiàng)目問題并上傳輔助學(xué)習(xí)資料,如參考視頻、文獻(xiàn)和電子書籍。學(xué)生需在上課前完成自行分組工作。

第二環(huán)節(jié):基于討論,分析問題

教師結(jié)合課程知識(shí)點(diǎn)在線下課堂對(duì)項(xiàng)目問題做具體介紹,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)小組進(jìn)行組內(nèi)討論。結(jié)合討論情況,教師可進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生思考解決問題所須掌握的知識(shí)要點(diǎn),使其明確該節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)和重點(diǎn)。在此環(huán)節(jié)中,應(yīng)以學(xué)生為主體,教師作為引導(dǎo)者,主要營造輕松融洽的課堂討論氛圍,鼓勵(lì)學(xué)生暢所欲言地參與討論。在討論課結(jié)束后,要求各小組將討論內(nèi)容進(jìn)行總結(jié),并以作業(yè)形式上傳超星學(xué)習(xí)通。

第三環(huán)節(jié):基于合作,解決問題

學(xué)生學(xué)習(xí)小組圍繞具體項(xiàng)目問題,開展小組觀點(diǎn)展示和組間質(zhì)詢,彼此互相啟發(fā)。在該環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)和討論過程中,需要教師一方面在課堂引導(dǎo)學(xué)生開展協(xié)作,自行補(bǔ)充查找相關(guān)學(xué)習(xí)資料;另一方面,通過超星學(xué)習(xí)通在線答疑解惑,將課堂教學(xué)延伸至線上。學(xué)生在探索的過程中最終解決問題。

第四環(huán)節(jié):基于結(jié)果,匯報(bào)展示

成果展示形式可以靈活多樣,如借助超星學(xué)習(xí)通線上平臺(tái)上傳文檔報(bào)告或線下課堂小組陳述,由學(xué)生相互學(xué)習(xí)評(píng)分,完成優(yōu)秀評(píng)選。最后教師進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)評(píng),對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理,及時(shí)補(bǔ)充和糾正學(xué)生某些特定知識(shí)點(diǎn)存在的認(rèn)知和思維盲點(diǎn),幫助學(xué)生建立系統(tǒng)的知識(shí)體系。

3.4 建立多維動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)體系

構(gòu)建形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的多維評(píng)價(jià)體系,采用“平時(shí)成績(jī)+項(xiàng)目完成評(píng)價(jià)+期末考試”相結(jié)合的評(píng)價(jià)模式。平時(shí)成績(jī)借助超星學(xué)習(xí)通提供的課前預(yù)習(xí)情況、課堂考勤、課程互動(dòng)情況及階段測(cè)試成績(jī)等完整教學(xué)數(shù)據(jù),進(jìn)行加權(quán)求和。項(xiàng)目完成評(píng)價(jià)通過全過程非標(biāo)準(zhǔn)答案學(xué)業(yè)考核的手段,對(duì)學(xué)生在工程項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中的獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等進(jìn)行多角度、全方位評(píng)價(jià),更客觀、全面地給出成績(jī)。

4 教學(xué)改革成效

4.1 教學(xué)反饋

為了深入了解“超星學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL模式”在制藥工程類課程教學(xué)中的應(yīng)用情況,課題組借助超星學(xué)習(xí)通軟件面向開展教學(xué)改革實(shí)踐的牡丹江醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院制藥工程專業(yè)本科生進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查問卷從學(xué)習(xí)興趣、自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和對(duì)教學(xué)模式的實(shí)施態(tài)度等方面進(jìn)行編制,調(diào)查結(jié)果如圖2所示。

圖2 調(diào)查問卷內(nèi)容及結(jié)果統(tǒng)計(jì) (%)

1.為了準(zhǔn)備“超星學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式下的課堂教學(xué),您在課前做了哪些工作?(多選)

( )

A.閱讀了項(xiàng)目材料和教材中與其學(xué)習(xí)要求相關(guān)的內(nèi)容,并查閱了其他的教材和參考書

B.與小組成員討論了學(xué)習(xí)要求中的相關(guān)問題

C.通過網(wǎng)絡(luò)借助百度、搜狗等引擎搜索了相關(guān)問題

D.通過知網(wǎng)、維普等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了文獻(xiàn)查閱

2.您對(duì)“超星學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式的教學(xué)實(shí)踐所持態(tài)度是什么?(多選)

( )

A.“學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式挺好的,但需要適應(yīng)過程

B.不喜歡“學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式,給學(xué)生增加了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)

C.傳統(tǒng)課堂和“學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式課堂交叉進(jìn)行比較好

D.喜歡“學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式課堂,緊張但更容易集中注意力

3.學(xué)習(xí)中的導(dǎo)向問題對(duì)您來說難易程度如何?(多選)

( )

A.比較困難,書本上沒有現(xiàn)成的答案

B.不容易,但通過閱讀教材都能回答

C.很容易,書本上都能找到答案D.有些題容易,有些題不容易

4.通過“超星學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式的課程教學(xué),您覺得可以鍛煉您哪方面的能力?(多選)

( )

A.自主學(xué)習(xí)能力B.創(chuàng)新能力

C.分析和解決問題的能力D.工程實(shí)踐能力

調(diào)查結(jié)果顯示:

① “超星學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式的實(shí)施基本得到了所有學(xué)生的認(rèn)可。教師區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)模式,很好地改變了呆板的說教模式,使學(xué)生有機(jī)會(huì)更多地參與課堂教學(xué)活動(dòng)。與此同時(shí),學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性在較為緊張的課堂氛圍中得到充分調(diào)動(dòng)。由于傳統(tǒng)課堂具有其自身的特點(diǎn),因而仍有48%的學(xué)生希望將傳統(tǒng)課堂與“超星學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)。

②為了完成超星學(xué)習(xí)通推送的課前學(xué)習(xí)任務(wù),學(xué)生通過多種途徑搜集資料。所有學(xué)生都閱讀了項(xiàng)目材料和教材中的相關(guān)內(nèi)容,有95%的學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)解決問題。該教學(xué)模式的實(shí)施充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。此外,有78%的學(xué)生與小組成員間討論了學(xué)習(xí)要求中相關(guān)的問題,小組學(xué)習(xí)模式中組員間多種思維的碰撞相較于傳統(tǒng)的獨(dú)自學(xué)習(xí)模式可使學(xué)習(xí)變得不那么枯燥和艱難。

③超過88%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)模式能有效提升自己的自主學(xué)習(xí)、分析和解決問題的能力;70%以上的學(xué)生認(rèn)為自身創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力均得到了鍛煉。這些表現(xiàn)正好吻合實(shí)施該教學(xué)模式的目標(biāo)。

④78%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)過程中的問題難度適中,一部分問題可以通過閱讀教材獲得有效解決;而另一部分問題,迫使學(xué)生充分借助自身的批判思維能力,通過知識(shí)的合理整合來解決難題。

4.2 教學(xué)效果

通過在牡丹江醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院2019級(jí)和2020級(jí)制藥工程專業(yè)本科生工程類課程開展“超星學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL模式” 的教學(xué)改革與實(shí)踐,取得了較為顯著的成效,學(xué)生的工程能力得到明顯提升,課題組組織采用新教學(xué)模式授課培養(yǎng)的學(xué)生參加了第十屆全國大學(xué)生制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽,取得了全國第二名的好成績(jī),此次競(jìng)賽所取得的成績(jī)驗(yàn)證了此次課程改革的成效,也進(jìn)一步增強(qiáng)了課題組深入開展教學(xué)改革的信心。

盡管該項(xiàng)目取得了一定的成效,但由于項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限等原因,該課題的研究還有不完善和不足之處。例如:在課程教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方面,教師對(duì)教學(xué)項(xiàng)目的創(chuàng)設(shè)難度把握還須提高;在教改實(shí)驗(yàn)對(duì)象取樣方面,只進(jìn)行了兩屆學(xué)生對(duì)于工程類課程一輪完整授課教學(xué)改革實(shí)驗(yàn),課題組在今后的教學(xué)實(shí)踐中會(huì)繼續(xù)探索,使教學(xué)效果得到進(jìn)一步提高。

5 結(jié)束語

該項(xiàng)目根據(jù)教育部“新工科”教育理念,對(duì)現(xiàn)有制藥專業(yè)工程類課程教學(xué)模式進(jìn)行調(diào)整和改革,打破傳統(tǒng)授課方法,確定了以問題為導(dǎo)向、以工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)的制藥工程類課程“超星學(xué)習(xí)通+奧爾堡PBL”教學(xué)模式,通過具體項(xiàng)目及教學(xué)內(nèi)容模塊化,將整個(gè)課程體系系統(tǒng)、有機(jī)地結(jié)合起來,從而解決了傳統(tǒng)教學(xué)中制藥工程類課程內(nèi)容重復(fù)、陳舊,課堂教學(xué)效率低,學(xué)生參與度不夠等問題,大大提升了制藥工程類課程的課堂教學(xué)效果,激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性,實(shí)現(xiàn)對(duì)制藥人才培養(yǎng)的預(yù)期。因此,該研究的新教學(xué)模式對(duì)其他本科院校的制藥工程專業(yè)工程類課程教學(xué)發(fā)展也起到借鑒作用。