制药工程专业特色实验课程体系的建立

叶 勇

(华南理工大学 化学与化工学院， 广东 广州 510640)



制药工程专业特色实验课程体系的建立

叶 勇

(华南理工大学 化学与化工学院， 广东 广州 510640)

为了培养制药工程专业本科生的实战能力，突出专业优势，建立了适合理工类高校的制药工程专业特色实验课程体系。将实验课程分为基础实验、专业实验、综合实验、研究设计性实验和创新实验5个层次，合理分配于各学期中。通过特色实验内容教学，如经典和现代并用、过程模拟、和科研结合、设立院校基金和建立中试平台；采用特色教学方法，如小班教学、小组实验、个性化教学和动态教学，从基本专业技能、综合设计能力和创新能力三方面对教学效果进行评价。结果表明，学生对专业综合知识的掌握和实验技能显著增强，在研究设计能力和创新能力方面显出突出的优势。该实验教学体系较传统教学优点显著，为制药工程专业人才培养提供良好借鉴。

专业实验； 制药工程； 创新教学

0 引 言

1998年以来，全国已有200多高校相继成立的制药工程专业，为社会培养了一大批人才[1]。制药工程专业立足于制药工程技术人才的培养，是化学、药学与工程学之间的交叉学科，因而是联系药学和工程学基本理论和实际应用的桥梁[2]。实战能力是评价本专业学生水平的重要指标，而该能力是通过实验课程得到培养和提高的[3]。这里的实验课程不是狭义的理论课的附属实验，而是广义的涵盖了综合实训和研究设计性内容。然而由于开办制药工程专业的高校类型不同，学科强弱有较大差异[4]。如理工类高校在工程学方面较强，药学较弱；医药类高校在药学方面较强，工程学较弱；生命科学院校、师范院校和农科院校在基础学科如化学较强，但在药学和工程学方面较弱。因此各类高校制药工程专业课程体系也有一定的差异，特别是实验课程差异较大[5]。根据制药工程本科专业教学质量国家标准(拟定中)，制药工程专业在基本要求达到的前提下，可以结合高校的实际情况进行调整，充分体现自身的特色[6]。因此我们结合本校学科特点，建立了制药工程专业特色实验课程体系，为理工类高校制药工程专业人才的培养提供借鉴。

1 实验课程体系的总体布局

制药工程专业本科生通过大学的四年学习，不仅要掌握扎实的基础和专业知识，而且要接受系统的实验技能培训[7]。因此对于本专业的实验，需要结合其专业知识的掌握程度，统筹安排。我们将实验课程分为五个层次，各学期依次进行。具体学时和学期分配见表1。

表1 制药工程专业实验课程总体安排

大学第一学年主要安排基础实验，如四大化学和化工原理实验；第二学年开始专业课的教学，也配套安排相应的制药专业实验，并进行基础工程相关实验；第三学年要对专业知识进行系统强化，因而实施综合实验教学；第四学年要提升学生的研究设计能力，因此开展了系列研究设计性实验课程，并结合毕业设计，故而耗时最久。创新性实验是为了培养学生的独立自主能力和创造性，其实验穿插在第二学年到第四学年，而不固定在某一学期。

2 特色实验内容教学

(1) 经典和现代并用。目前的制药工程专业实验多以经典药物为实验对象，进行合成、分析和药剂实验[8]。如阿司匹林合成、槲皮素的提取分离，采用结晶、萃取等工艺和熔点、紫外等传统的分析方法，对于药物研究和教学具有一定的代表意义。但是有些药物制备采用了不少过时的分离或合成方法。如氯霉素合成、中药醇沉工艺等，过程复杂，产率低，与实际应用相脱离。由于现代药学、化学和化工技术的快速发展，新的药物和生产技术不断涌现，一些药物和生产技术逐渐被淘汰[9]。因此在实验教学中，除了保留一些应用性广的代表性药物实验外，更要结合新药物和新技术开展。如手性药物和手性分离技术、中药成分超临界提取技术、分子蒸馏技术等的实验，更符合时代的进步。

(2) 通过过程模拟，提高设计能力。药物的反应过程和机理为我们探究药物根本和开发新药奠定了基础，但是它们能难通过直接的实验现象反映[10]。而软件模拟则可以将它们直观地展现出来。我们在药物结合过程实验教学中，采用了Discovery Studio软件，它可以模拟分子间的相互作用，图示化分子间的键联和分子作用力。通过药物基团的改造，实现最大的药物分子间的相互作用。因此可以将该软件用于创新药物的设计。许多药物生产过程也很难进行现场教学，其原因是：① 剂型的多样化，难以面面俱到；② 教学条件的限制，没有各种药物的生产实验平台；③ 时间和经费的限制，没有过多的教学时间和经费用于各种药物的生产实验。而模拟教学则可以很好地解决这些问题[11]。我们在生产过程模拟实验中，采用了Aspen Plus软件对蒸馏、萃取等操作进行了模拟，可以获得最佳的反应条件；在生产流程模拟实验中，采用3DS Max软件，运用三维立体技术，让学生切身感受生产过程的实际情况。

(3) 结合科研项目，开展创新性实验。高校是科研创新的重要场所，每年承担大批国家、省市等各级科研项目[12]。科研项目为高校培养人才不仅提供了资金和平台，还提供了创新思想和创新方法，因此利用科研项目支持和开展创新性实验是可行之举。我们每年定期向承担科研项目的教师征集创新性实验题目和需求人数，及时向本专业学生公布，以便学生报名参加。通过教师面试和学生的双向选择，确定合适的学生开展实验，并在1年后及时提交实验结果和结题报告。

(4) 设立院校基金，鼓励自主创新设计。科研项目为学生创新提供了良好的支撑，然而承担科研项目的教师所能接纳的学生，相对于全体学生毕竟为少数。为了鼓励更多学生创新，作为科研项目的补充，我校设立了学生创新基金项目，如学生研究计划、百步梯攀登计划等，对全校学生开放。学生自拟课题，自主申请，在教师指导下完成，并在完成后提交成果和结题报告。

(5) 建立中试平台，强化工程技术能力。实验室的项目要向生产转化，需要进行中试，而中试平台的缺乏一直是高校项目产业化的瓶颈。制药工程专业重在产业化知识和技能，需要凭借中试这个桥梁来实现，因此中试平台对制药工程专业人才的培养尤其重要[13]。以前中试均由企业提供，然而企业以自身产品为基础，不具备代表性和普遍性。学校建立中试平台，则可以随时调整产品和工艺，从而可以开展多种不同的实验，培养学生多方面的工程技术能力。我们基于院校经费支持，建立了制药工程技术中试平台，可以在中试规模开展分离、合成和多种制剂的生产和研制，从而极大地强化了学生的工程实践技能。

3 特色实验教学方法

(1) 小班教学和小组实验。由于每年招生人数较多，采用一起上课的大班化教学，虽然节约了时间，但教学效果较差。许多学生抱怨没有听清，或没有明白，或没有亲自动手实验。为此，我们开展了小班化实验教学，即将一个大班分成若干小班，每个小班又分为若干小组。采用小班授课，小组实验的方式，保证了学生都能清楚明白实验要领，并能亲手操作，从而能较好地得到实验技能的培训。

(2) 个性化教学。对于基础、专业实验和综合实验一般采用统一的形式教学，但研究设计性实验和创新实验采用统一的方法则不能达到提高学生独立创新能力的目的[14]。由于学生的兴趣、知识水平、接受能力和动手能力均不同，所以这些实验设置要因人而异。我们在这些实验的教学中，采用了个性化实验设置，即采用导师制，由导师对其所指导的学生进行能力的评定，然后采用针对性的实验方案，由学生独立完成。这种个性化实验教学，因人而异，每位学生均能得到良好的锻炼，各方面的能力均得到明显提高。

(3) 动态教学。由于学生知识和实验技能是逐步积累的，对于基础实验、专业实验、综合实验和研究设计性，后一种实验需要在前一种知识和技术基础上进行，因此需要有明确的教学计划，逐步实施。但是对于创新性实验则有所不同，学生可以边实验边探索，因此不需要固定教学时间和地点[15]。我们采用了这种不固定的动态教学方式进行创新性实验教学，由学生自主设计实验，指导教师对其实验进展进行全程跟踪。这样既保证了学生能够得到教师的指导，又保证实验的质量。

4 实验教学效果评价

整个专业实验分为5个层次，不同层次实验其评价标准有所不同，但主要可概括为基本专业技能、综合设计能力和创新能力三个方面。

4.1 基本专业技能

基础实验和专业实验主要用于培养学生的基本实验技能，所以其评价标准中实验技能占100%。通过学生实验操作、实验报告及最终的实验技能测试给定学生成绩。我们采用小班化教学和小组实验后，学生上课的注意力、实验的积极性和实验后的反馈明显好转，教学效果明显提高。

4.2 综合设计能力和创新能力

综合设计能力反映了本专业学生对实验技能的综合运用能力，是全方面能力的综合评判[16]。因此其评价指标不仅有实验知识的掌握程度、实验技能熟练程度，而且有研究设计水平和创新水平的体现。创新性实验则对创新水平要求更高，要求有显著创造性。我们将其评价内容进行细化，如表2所示。

表2 专业实验评价标准

学生总体能力水平通过上述四种水平的成绩加权平均，其权重因实验课程目标的不同而不同。如对于综合实验和研究设计实验，各指标权重可均设为0.25；而创新实验，其创新指标权重可设为0.8。

5 结 语

经过近几年对制药工程专业实验的教学改革，我们发现，将专业实验设置为5个层次，结合特色内容和特色教学方法，学生参与实验的兴趣增强，主动性提高。各类实验评价结果显示，不及格率为0，优秀率达>50%，良好率占>45%。这说明实验教学效果明显提高，学生创新能力显著增强。通过此特色实验教学，学生在研究设计能力和创新能力方面显出突出的优势，增强了他们的就业竞争力。毕业生就业调查显示，本专业的就业率较高，企业对本专业学生能力充分认可，证明该特色实验培养体系具有显著地优越性。

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Establishment of Characteristic Experimental Curriculum System for Pharmaceutical Engineering Specialty

YEYong

(School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

In order to cultivate practical ability of the undergraduates majoring in pharmaceutical engineering, a characteristic experimental curriculum system has been set up by our research as described in this article. The system was suitable for colleges of science and engineering. Experimental courses are divided into five levels, i.e., basic experiment, specialty experiment, comprehensive experiment, research and design experiment, and innovative experiment, and they were rationally allocated in different semesters. Distinguishing experimental content such as combination of the classical and modern experiments, process simulation, being united with scientific research, establishing college foundation and pilot platform were applied by means of featured teaching methods including small class teaching, small group test, individualized teaching and dynamic teaching. The teaching quality was evaluated on three aspects of basic professional skill, comprehensive design ability and innovative ability. The results showed that the teaching obviously strengthened students grasp of professional knowledge and experimental skill, and protruded their ability of research, design and innovation. The experimental teaching system has more advantages than traditional teaching, and provides good reference for talent cultivation of pharmaceutical engineering specialty.

specialty experiment; pharmaceutical engineering; innovative teaching

2014-11-13

华南理工大学教学研究项目(No.Y1141020)

叶 勇(1969-)，男，安徽宁国人，博士，教授，制药工程系主任,主要从事制药工艺学教学和科研。

Tel.: 15011864098; E-mail: yeyong@scut.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2015)11-0176-03