新工科建设背景下制药工程专业教学实践改革研究*

杨硕晔，段二珍，王 乐，张 兰，张贝贝，李瑞芳

(河南工业大学生物工程学院，河南 郑州 450001)

2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，全力探索并形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设[1-2]。

在此背景下，我校积极开展新工科建设。采取学校和学院两级工作坊形式，在全校范围开展“改革教学范式，提升课程质量”研讨活动，提升教师教学能力，建设“金专”、打造“金课”、培养“金人”。尤其是以专业认证与专业评估为抓手，发挥示范引领作用，鼓励符合工程教育认证的专业积极申请认证，切实提高工科专业人才培养质量。深入贯彻以促进学生发展为中心理念，鼓励和支持教师追求卓越教学，从“教”的范式向“学”的范式转变；完善学生中心教学环节质量标准，推进基于OBE理念的课程评估[3-4]。我校制药工程专业教研团队顺应发展趋势、响应学校要求，根据社会经济与制药产业发展现状，对新形势下制药工程专业教学实践改革进行积极探索，初步建立了一个具有示范效应的专业教学体系和应用型人才培养模式，为申请并接受工程教育认证、提升专业人才培养质量夯实基础，提供了有力的支撑与保障。

1 专业情况分析

制药工程专业是一个化学、生物学、药学和工程学交叉的工科类专业，以培养从事药品研发制造，新工艺、新设备、新品种的开发、放大和设计的人才为目标。我校制药工程专业以生物制药为特色，具有较鲜明的与生物学科紧密结合的优势，属于新工科专业，也是我校优势特色专业之一[5]。

目前国内大约有120多所高校开设了制药工程专业，除少数几所学科成立较早、基础雄厚的学校如天津大学，中国药科大学等处于领先地位外，其他学校基本处于发展阶段。因此，如何在激烈的竞争中脱颖而出，是目前急需解决的关键问题[6]。在过去的10余年中，我校制药工程专业快速发展，招生数量逐年上升，师资队伍明显扩大，专业实力稳步增强。但从现实情况看，该专业基础仍相对薄弱，工程实践教学经验不足，培养过分侧重科学理论知识而轻视工程实训，缺失工程实践案例，学生知识与能力脱离。同国内知名院校、省内部分兄弟院校相比差距较大，还不能满足社会及行业发展对本专业人才能力培养的要求。另一方面，在全国工科专业普遍进行工程教育认证的大背景下，该专业急需提高工程实践教育水平，特别是要加强学生的工程实践能力和创新能力培养，使我校制药工程专业学生同其他知名高校毕业生一样具有职业工程师能力水平，为学生走向世界舞台提供“通行证”。总结起来，该专业存在的主要问题有：

(1)课程体系上还需进一步优化，工程实践能力和创新能力培养课程比重偏低，实践教学中验证性实验比重大，综合性、设计性、创新性实验项目少，部分实验项目内容陈旧、方法传统，不能完全达到工科应用型专门技术人才的培养目标，与制药工程专业工程教育认证的指标要求还有较大差距；

(2)工程教育过程中存在重理论轻实践，重知识传授轻能力培养，重科学轻工程的现象；不少教师仍沿袭注入式教学，学生记忆了大量的知识，但动手能力和独立分析问题、解决问题的能力未得到很好的体现；

(3)专业建设经费投入较少，实验室、图书资料、电子教学资源等明显不足，学生学习渠道匮乏，造成学生被动学习，学习主动性和积极性不够，很少利用图书馆资料或网络来获取更多相关的知识；

(4)“双师”型教师队伍建设还需加强，需加大教师工程实践能力培训，提高教师指导学生工程实训和工程设计等方面的能力。

2 改革内容与措施

为切实解决以上问题，有效提升制药工程专业建设质量，我们以“学生中心、成果导向、持续改进”的OBE教育理念为指导，对现行的制药工程专业教学实践进行深入的改革研究，具体包括以下几个方面：

2.1 课程体系

跟踪药学与生物学学科前沿，以知识传授与实践创新并重方式构建完善的课程体系。课程设置包括下列五类课程体系：人文及社会科学课程体系；理科基础课程体系；工程基础课程体系；学科专业课程体系(包括药学和生物学)；选修课程体系。这五类课程分布在本科教育的四个层面中：即通识教育、学科基础教育、专业教育和实践技能教育。构建强化专业技能训练与创新能力培养相结合的课程体系，使学生在知识-能力-素质培养中达到协调发展，实现高素质应用型人才的培养目标[7]。

2.2 教学内容

优化和更新教学内容，注重基础性与先进性的结合，连惯性和互补性的协调。在人才培养方案基础上，进一步优化整合各课程教学内容，提炼出基础性和原理性的共性内容，增加专业发展的新内容，更新内容力求做到有深度，突出学科发展前沿。课程间教学内容必须具有互补性与连贯性，使学生在有限课时内系统深入地掌握专业知识要素，并具备灵活运用的能力。

2.3 实践教学

构建“模块式”与“阶梯递进式”的实验教学体系[8]。依据药品的生产研发过程构成，即化学合成或生物发酵、药物提取与分析、生产工艺研究与制剂包装、药理毒理评价等，在教学计划中按这四个模块的内容进行规划。四个模块的内容与理论教学体系的课程设置相互配合，使学生通过模块式的实验训练，掌握专业的基本技能，同时又实现对理论知识的巩固和运用。在各个模块内，构建基础验证性、综合性、设计创新性三个层次的实验体系。

增加实践教学与理论教学的学时比，提高综合与创新实验的比例；通过小型药品生产开发平台的建立与应用，提高学生的实践技能与从业能力；将科学研究融于实验教学，提高学生对知识的综合运用能力，培养其科研创新思维；依靠和调动学科科研优势，丰富和补充本科实验实习教学，使学生在研究中了解学科特点，更近距离的感受研究的氛围，提高学生的研究兴趣，使教学效果更加生动。

建立模拟仿真实训实验室，在实验室结合相关课程的理论讲解，实地对模型进行学习，可使学生就近观察、学习和掌握专业设备的特点与排布连接、厂房布局、厂区规划和有GMP等要求的制药洁净厂房的设计原则。学生进行工厂生产实习之前对模型进行学习认识，有助于实习中有的放矢的观察与记录，并弥补生产实习中某些车间不能仔细观察的缺憾。此外，对于制药专业的学生，这样的认识学习会使其对随后开展的《生物工程设备》、《制药工程设备》和《制药工厂设计》等课程的教学有更深的理解和兴趣，而模型本身也是进行课程设计和《毕业设计》时学生参考和学习的重要依据。

与制药企业合建校外生产实习基地，充分发挥校内外实习基地优势，增加学生的实践机会。通过生产实习、毕业实习、顶岗实习等实践实训形式强化理论与实践的有机结合，增强应用能力与工程能力的培养，使学生的知识结构趋于合理，不断提高工程实践能力、分析问题与解决问题的能力、独立工作能力和获取新知识的创新能力等。学生通过进入校外实习基地的学习与训练，参与企业的技术改造和新产品开发，既可更深刻地理解并掌握专业理论，又有效地培养了生产实践技能[9-10]。

积极鼓励青年教师到企业挂职锻炼，开展多种形式的专业教师实践技能培训等，使其具有工科实践经验，培养教师的实践教学与指导能力，同时加强与企业的产学研合作，选聘有实践教学指导能力的制药企业技术骨干作为实践教学兼职指导教师，切实提高教师队伍的实践指导能力。

2.4 教学模式

(1)实施合理引导、因材施教的人才培养方式

尊重学生个性发展，采用教师分类引导方式，从两个侧重不同的线路实施教学与自我发展。一条着重进行制药工程应用型人才培养，以适应大众化教育与行业的需求，人才规格偏重就业；另一条是制药创新型人才培养，人才规格偏重基础知识创新，为医药学专业研究生人才教育输送合格人才。

制药工程创新型人才培养模式着重培养基础理论扎实、专业技能娴熟、思维活跃、科技创新能力强的高素质人才。以专业知识教育为基础，以药物生产工艺基本原理为主线，以新药研发、生产工艺优化、GMP车间及设备设计、产品质量控制等现代制药生产关键工程技术为核心，注重创新创业能力，培养有鲜明特色的生物制药工程专业人才[11]。通过人才培养方案设计、课程体系建设，使之贯穿于人才培养全过程，并积极推进培养模式、方法改革创新。建立教学内容动态调整机制，运用科研问题导向教学法，开展学科进展报告进课堂活动，充分激发学生创新思维。精心设置实验课内容，强化过程指导，设置开放实验平台，设立大学生开放科研课题，通过落实本科生导师制，引导本专业学生提早进入实验室，并大力鼓励学生参加学术创新和学术交流活动，为学生创新能力培养提供保障。

(2)坚持“教师为主导，学生为主体”的教育理念，针对课程特点，采用不同的教学方式

对于理论性强、知识点多而较抽象的课程，如生物学基础课程中的《生物化学》、《分子生物学》，药学专业课程中的《药物化学》、《药理学》等，为使理论教学更加直观、形象和生动，以基本概念为选题，通过制作三维动画形式的多媒体课件，加深学生对基本概念的理解和掌握；通过提供理论教学中的关键主题词，帮助学生运用网络资源查阅相关文献，以拓展理论教学的信息量和知识面，提高学生学习的独立性和自觉性；通过引导学生自制小模型，如DNA双螺旋结构、药物分子结构等，测试学生对理论教学的理解程度和准确性；将各个组织器官、疾病发生机制、药物效应作用机制等通过照片、彩色示意图、模拟动画等形式展示出来，能够帮助学生迅速理解相关的医药学知识，并加深记忆。

对于与日常生活联系较密切的课程，如《药理学》、《毒理学》、《药剂学》等，采用案例式教学，引导学生收集常见药物制剂处方、阅读药品说明书等促进教学，将教材中枯燥的理论以生动具体的案例讲述出来，通过结合现实摆脱空洞抽象的教学状况，激发了学生的学习兴趣和求知欲，同时锻炼了其分析问题和解决问题的能力。此外，要求学生上讲台讲授章节片段或进行课堂讨论，或引入学生小组专题报告，在课堂进行交流，让学生通过课堂报告进行资料查找与准备、报告撰写、课件制作、课堂讲演交流等，提高学生学习主动性和自主学习能力。

对于一些理论与应用紧密联系的实践性较强的专业课程，如《制药工程设备》、《制药工厂设计》、《制药工艺学》等，适当增加学科交叉知识和学科前沿知识的引用，采用理论结合实际的教学方法，引导学生学以致用，同时利用生产工艺仿真系统和网络资源组织教学，强化手脑并用[12]。将现代信息技术应用于课程教学，如将常用的制药设备、检测仪器的工作原理、性能参数，常见药品的生产加工工艺等制成讲解式视频、做成动画，设置二维码并在课堂上展示给学生，学生扫码后添加微信群，一方面使学生能够在课下更方便地学习原本枯燥的理论知识、增加学习时间，另一方面鼓励学生搜集、制作类似的专业作品并在群内共享，切实有效地提高其学习兴趣，并形成共学互助的良好学习氛围。

2.5 考核方式

对课程教学考核采取的改革主要体现为两个方面：

(1)考试形式多样化。采用课程论文、开卷考试、闭卷考试、口试、小组专题报告等多种形式进行。教师根据课程的性质和要求选择考试方式，对于专业基础课程和一些与学生能力与素质培养影响较大的核心课程，采取闭卷考试的方式，对于选修课程和其它非核心课程可以采取开卷考试、课程论文等方式进行考核；增加平时成绩的比重，对基础类课程增加单元或阶段测试，并按一定比例计入课程总成绩。专业类课程在阶段性测试学生掌握专业知识的基础上，把期末考试的重点放在知识的综合运用上。

(2)注重平时考核与期末考核相结合的方式。采用综合成绩作为评价学生期末成绩的参考，规定一定比例的平时成绩。平时成绩包括课堂表现、平时完成作业或报告情况、到课情况等；平时成绩和期末考试成绩之和为学生的最终成绩。这种考核方式一方面对学生有约束作用，使其明白知识的积累是从一点一滴开始，同时也体现了考核的合理性。

对实验教学的考核应从知识、技能、态度和科研能力四个方面对学生进行综合考评。实验操作考核可分多种方式进行，各占一定比例。

3 改革成果

两年多来，对我校制药工程专业教学实践进行深入系统的改革与探索，初步建立了一套新型的教学模式，有效提高了专业人才培养质量，锻炼了学生实践能力。改革取得的成果包括：

(1)人才培养质量得到全面提高，从业能力明显增强

按照新型工科人才培养模式，构建了生物学、化学、药学及工程学多学科交叉融合的课程体系，使学生具备深厚的专业基础知识；通过实践能力和创新意识培养，使学生的实验动手能力、科学探究能力、应用开发能力融会贯通，实践能力和创新意识得到加强；学生就业率及就业质量得到明显提高，从业能力得到加强。

(2)建立了具有影响力和示范效应的教学体系和新工科应用型人才培养模式

通过本项目的实施，建立了体现制药工程工科教育内容全方位结合、产学互动，学研互动、智能结合、德才结合的高素质应用型人才培养模式。本项目及时有效地将实践成果应用于教学，以制药产业存在的科学与技术问题为立足点，形成以“主动实践引导”为特色、以培养具有创新能力的应用型人才为目标的教学体系。

(3)成果形式及实施范围

改革实施成果以研究报告的形式提交本校教学管理部门，研究成果首批在我校生物工程学院、国际教育学院生物专业(制药工程方向)的4个年级实施，覆盖每年级6个自然班，每年约640名制药工程专业学生已从中受益。根据麦可思和清华大学CCSS项目第三方人才培养质量跟踪调查，构建的校内教学状态与评估系统，有效保证了人才培养质量持续提升。

4 结 语

通过对教学实践的系统改革，以生物学、化学、药学和工程学主要课程作为专业主干课，形成“以药学和工程学为基础，以生物学为特色”的新课程体系，将生物学、药学等学科体系充分融合，使新的制药工程专业“药味”更浓、生物学特色更突出。围绕实践教学中的“实验、见习、实习、专业实训、社会实践、毕业论文(设计)”六个环节构建科学合理的实践教学体系，强化学生实践动手能力。在教学上始终坚持OBE教育理念，以提高学生的综合素质为宗旨，以强化学生的创新精神和实践能力为重点，从传统教学中重视专业知识的传授、智力的培养向重视能力和素质的培养转变，树立了以学生为主体，培养知识、技能、综合素质全面协调发展的全新教育理念。