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21世紀,經濟全球化和教育大眾化,給地方工科院校人才培養帶來了新的挑戰。更多人有機會接受本科教育,但越來越多的本科生在就業中遭遇尷尬。在探索如何培養應用型、創新型本科人才的同時,學者們提出了“綠色人才培養模式”。所謂綠色人才學術界基本都認同它是可持續發展的替代詞,即立足長遠、全面發展,使人的潛能得到最大限度的開發和應用[1]-[4]。結合作者所屬專業――制藥工程專業考慮,綠色人才培養不失為該專業人才培養的目標之一。要培養出厚基礎、博知識、強能力、高素質、寬口徑的制藥工程專業人才,必須創新教學理念和人才培養模式,強化制藥工程專業學生的動手能力和創新意識[5][6],作為大學綠色人才培養主要方式之一的課堂教學起著舉足輕重的作用。生物藥劑學是制藥工程專業的專業課,是藥學、藥物制劑等專業的主干課之一,制藥工程專業的限選課,該課程內容理論內容多、概念抽象,對學生造成學習和理解困難。要對該課程的課堂教學方法進行探索與實踐,以此提高綠色人才的自主學習能力和創新能力,提高學生的綠色專業素養。
一、有效整合教材內容體系,增強教學思維邏輯感
生物藥劑學課程教學的教材采用人民衛生出版社劉建平主編的《生物藥劑學與藥物動力學》。制藥工程專業的生物藥劑學限選課學時多32學時左右,在緊扣教學大綱完成正常的教學任務的情況下,必須有效整合教材內容體系,增強內容銜接的邏輯性,采用綠色教學方法,即以合理的教學思維安排教學內容,而非按部就班地照本宣科。生物藥劑學著重研究內容之一是影響體內過程的因素,針對影響因素進行的制劑設計。教材在”口服藥物的吸收”、“藥物分布”、“藥物代謝中”等章節的安排上基本是首先介紹各過程的影響因素,其次是適合各體內過程的制劑設計的分節介紹。教學中,為有效利用有限的學時和增強講課的邏輯性,筆者在各體內過程的講解中強化因果關系,有效整合教學內容。以“口服藥物吸收”為例,講解影響藥物吸收的因素之一生理因素的同時,為了進一步提高學生的理解能力,直接把針對生理因素影響吸收過程的制劑設計方法BCS分類系統及典型應用例子介紹給學生。運用此方法,加深了學生對生物藥劑學的研究意義即“設計合理的劑型為臨床合理用藥提供科學依據”的理解,并適時地向學生滲透了制藥工程專業思想和制藥工程專業人才社會任務,增強了學生對專業的認識能力,這就是所謂的綠色專業素養。可見課堂教學奧妙神奇,運用有效的課堂教學方法達到事半功倍的效果。
二、布置學生專題制作演講作業,培養學生自主學習能力
教師的目的是盡量讓學生做到加深對該課程的理解,不僅要求學生記住相關理論,掌握相關知識,更重要的是把握在理論和知識背后所滲透的思想[7]。在生物藥劑學的課堂教學中,筆者在課堂上布置一些學科領域范圍內的參考題目,如生物藥劑學的發展簡史或專業趣事等專題或由學生自選主題,課后由學生分組進行查閱資料,并制作成PowerPoint文件,各組選取同學進行課堂5分鐘的講演,并由學生選取的5~10位學生代表和教師進行現場打分,作為期末成績計算的考核項目。此方法受到了學生的歡迎,首先以分組進行的專題查閱和討論方式增強了團結協作能力,其次以自主的文獻查閱和總結方法提高和拓展了學生對學科知識的認識。運用有效的教學手段不僅提高了學生的自主學習能力和實踐創新能力,而且達到了教學相長的效果,因為學生專題制作中確實為教師以后的教學提供了好的素材。
三、圖解教學法
生物藥劑學課程是一門結合藥理學、藥劑學、生理學的交叉學科,涉及知識面較廣,一些學生感覺理解難度大,產生厭學心理,尤其是一些概念較抽象,硬性的講解不但不會達到授課目的,反而會降低學生的學習興趣。針對這種情況,我們在教學過程中,采用圖解教學方法,將空洞的語言表述轉化成直觀圖,會達到令人意外的效果。如在講述“表觀分布容積”概念和意義時,筆者將藥物分布的幾種情況以實例做成了柱形圖,如下圖。圖解與實例的結合很好地說明了表觀分布容積的概念和意義。
課堂教學是培養學生能力的主要過程之一,有效的教學方法和手段是綠色人才培養過程中值得探索的途徑。《生物藥劑學》作為制藥工程專業的專業課,其教學效果對人才培養起到了推動作用。通過多年的教學探索,在教學方法上擺脫傳統教學模式的束縛,有效地整合教學內容,增強教學思維的邏輯性;合理布置學生專題制作演講作業,培養學生的自主學習和實踐創新能力;運用圖文并茂的直觀圖解法將抽象的概念具體化,達到事半功倍的教學效果。
圖 表觀分布容積意義圖解法
參考文獻:
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我國制藥行業起步較晚,發展較快。如何盡快的縮小與世界先進企業的差距,適應集約化生產以提高產品在全球市場上的競爭,是我國制藥業所面臨的迫切問題。因此,教育部于1998年調整了高等教育專業目錄,其中在藥學類增設了制藥工程專業。制藥工程專業是集化學、生命科學、藥學、工程學及相關管理法規五個方面相互滲透、相互融合的一個專業。在高等教育中,又屬于適應性強、覆蓋面廣的寬口徑專業。如何辦好這樣專業,使之培養出的人才具有優良的綜合素質、扎實的專業基礎、寬闊的知識領域,并且具有開拓精神和創新能力,這對我國的科學技術、經濟、社會發展及有效地參與國際競爭都至關重要,同時也對我國制藥工程專業的廣大師生提出了一個新的挑戰。所以各高校應根據自身不同的辦學方針,堅持立足地方、依托地方、服務地方,這既是地方院校辦學定位的根本,也是地方經濟發展的客觀要求[1]。因此,研究制藥工程人才培養模式,探討制藥工程人才培養模式的優化,可以發展制藥工程專業,從而推動我國制藥行業發展。
1 制藥工程專業人才培養目標的研究
制藥工程專業是國家教育部1998年本科專業調整后的一個整合專業,是應用化學、生物技術、藥學、工程學、管理學及相關科學理論和技術手段解決藥物研發與制造的一門工程技術學科,具有教強的工程技術特點[2]。工程問題是這個專業學生最終面臨的問題,涉及的內容主要有藥物的制造、分離、制劑、過程控制等工程問題和質量管理法規。因此應當從工程技術性的角度來制訂人才培養方案和確定培養模式。所構建的教學體系,應在注重理論基礎知識的同時,更要注重學生工程技術能力的培養,加強學生對工程實踐的實際訓練,強調創新能力、創業能力的培養。
所以制藥工程專業人才的培養目標應為:較系統的掌握化學、藥學、制藥工程學所必須的基礎理淪、基本知識、基本技能;具有對化學藥物生產工藝研究、生產過程及質量控制能力;具有新藥研究與開發的基本能力;有較扎實的制藥工程設計基礎知識;具有一定的研究、解決制藥工程實際問題的能力。為化學制藥廠、制劑廠、藥物研究單位、醫藥商業企業及各級醫藥衛生行政管理部門培養藥品生產、新藥研制、制藥工程設計及管理工作的高級工程技術人才。
2 我校制藥工程專業人才培養定位的研究
不同類型人才的培養所對應的學校類型不同:對于學術研究型人才,主要由一流大學及研究生院培養;對于工程研究型和技術實踐型人才,主要由本科院校培養。我校屬于醫學類院校,培養人才的重點應是掌握醫藥知識的工程應用型人才,即技術實踐型和技能實踐型兩種,或者介于這兩者之間。我校定位立足于區域經濟,面向全省和全國,服務區域比較明確。因此,在人才培養及專業方向上,更要充分考慮區域經濟對人才培養的需求,及時了解區域經濟的發展趨向,適時的根據區域經濟的發展來設置專業,調整專業方向,合理調整培養目標、課程體系和教學內容,以更好地服務于區域經濟,同時也可以在不斷滿足市場需求的同時,自身得到更快的發展與提高。從這個定位出發,我校制藥工程培養的定位應緊緊圍繞“工程應用型”這個主題。
3 制藥工程專業人才培養模式的研究
目前,國內開設制藥工程專業的學校比較多。但總的來說,醫藥院校開辦的制藥工程專業偏理科,而且中藥、西藥分離;綜合性大學開辦的制藥工程專業偏工科,與藥學難以融合[3]。目前,制藥工程專業的辦學規模發展較快,這是與制藥工業的快速發展分不開的,但由于藥物是特殊商品,制藥企業的建立和擴大都會受到一定的限制,絕不可能無限制地膨脹。同時制藥行業又是高技術產業,不是勞動密集型企業,因此對技術人員和操作工人的需求量不是很大,但對人才的素質要求相對較高。這就提示我們在制藥工程人才培養上可以有多種模式,即:應用型本科教育、研究型長學制本碩連讀和工程碩士培養。本科教育主要培養適應21世紀現代醫藥工業生產所需要的高級應用型人才。工程碩士為專業性學位,側重于工程應用,主要培養應用型、復合型高層次工程技術與工程管理人才。而長學制本碩連讀主要培養目標同工程碩士,只是培養方式不同[4]。
浙江中醫藥大學屬醫學院校,制藥工程專業人才的培養擁有得天獨厚的條件,但在課程體系設置上目前存在一個問題就是沒有明顯的特色,較側重于工程方面知識。這樣既不利于學生選課,也不利于明確的向社會進行特色宣傳,進一步的適應市場需求。因此,為了培養既懂制藥又懂工程同時擅長管理的復合型人才,還能體現浙江中醫藥大學的特色,必須對我校制藥工程專業的培養模式進行探索。理順制藥工程專業課程,使相關專業、學科、課程有機融合和同類課程的整合,設置與專業培養目標相適應的課程體系,培養適應21世紀醫藥工業需要的專業基礎扎實、工程實踐和創新能力強的專業人才,使培養的人才更好地適合市場和行業發展的需要,更好地服務于我省的醫藥行業,可以從以下幾點著手:
3.1 創新人才培養模式,改革教學計劃設置體系,培養學生創新能力
建立新的課程體系及內容,采用現代化教學手段,使課堂教學與實踐性教學環節密切結合,做到新體系、厚基礎;新手段、重實踐、促自學。改變傳統的以教師為中心的“滿堂灌”的教學模式,逐步建立以學生為中心的“主動型”教學模式,培養學生創新意識和實踐能力。通過精選、優化、整合教學內容,將醫藥領域的最新研究成果、發展趨勢和學術動態引入課程,建立創新的課程體系。
3.2 設置與培養目標相適應的課程,加強專業學科課程的有機融合
對現行的制藥工程專業的人才培養體系進行改革,設置與培養目標相適應的課程體系。在教學計劃和培養方案中注重體現中醫院校的特色,使制藥工程專業相關學科的課程有機結合,相同的課程進行整合,研究和探索出更為合理和完善的專業人才培養模式,提高專業人才培養質量。
3.3 積極探索專業定位,適應市場需求,明確培養目標
根據1998年國家教育部頒布的《普通高等學校本科專業目錄和專業介紹》,結合浙江省醫藥行業發展現狀,制定出特色明顯、目標明確、適應市場需求、符合社會發展的制藥工程專業的業務培養要求及目標。
3.4 注重專業素質的培養
專業素質要求包括思想素質、人文素質和業務素質三個方面。其中業務素質應體現在系統地掌握本專業的基本理論和基本知識,受到良好的工程實踐基本訓練,具有系統分析、設計、開發與研究的基本能力。制藥工程專業畢業生應獲得以下幾個方面的知識和能力:
(1)具有扎實的自然科學基礎、較好的人文社會科學基礎和外語綜合能力。
(2)掌握本專業領域必要的較寬的技術基礎理論知識,主要包括藥物合成、藥物制劑、藥物分析、制藥工藝學、制藥工程等。
(3)較好地掌握生物化學、分離工程等方面的知識,具有本專業領域1個或以上專業方向的專業知識和技能,了解本專業學科前沿和發展趨勢。
(4)獲得較好的課程設計、藥廠設計等方面的工程實踐訓練[5]。
(5)在本專業領域內具備一定的科學研究、科技開發和組織管理能力,具有較強的工作適應能力[6]。
4 制藥工程專業課程體系和教學內容的研究
制藥工程專業奠定在藥學、化學、工程學等多種學科基礎上[7],課程的設置既要避免偏向于某一學科,又要防止形成各種課程簡單的疊加。目前我校制藥工程專業設置的課程門類繁多、混亂,課程名稱繁多、重點不突出,容易產生混淆。在參考國內外不同類型學校“制藥工程專業”課程設置的基礎上,考慮我校的辦學特色,有必要重點開展課程體系的改革和設置。根據我校對制藥工程專業的定位,制藥工程專業的“知識結構和能力結構框架”(圖1)應該包括:化學、醫學和工程學三個主要的課程體系。
三個課程體系之間既有分工又有聯系。在醫學課程體系教學中,通過對醫學相關基礎知識的介紹,結合國內外新藥研究實例,使學生對新藥研究與開發的知識有感性的認識。在工程學課程體系教學中,通過反應工程、分離工程、制劑工程等單元操作知識的講解,結合制造藥物的基本原理及實現工業化生產的工程技術,介紹藥物制備的新工藝、新技術、新設備、三廢處理和GMP改造等方面的知識,加深學生對藥物生產放大、設備選用、質控與優化等方面認識[8]。此外在課程改革的同時應加強和制藥企業的聯系,發展和鞏固一批學生的實訓基地。與國內的,特別是省內的藥物研究院或大型制藥企業建立基地,聯合指導學生開展畢業論文研究和設計,提高學生工程的實踐能力[9]。
5 制藥工程專業人才培養過程中應該注意的問題
大學即是專業教育又是高等教育,眾所周知高等教育的基本功能應是科學技術、人文社會科學知識的傳遞與創新。高校的本科教育應該從新世紀對人才素質品格要求,教育學生:“會做人、會做事、會創造。”所以在培養過程中應注意以下問題:
5.1 注重學生基本技能和創造力的培養
基礎課應是本科教育中最基本、最主要的課程。所以從課程設置上來講最根本的是要切實加強基礎課的教學[10]。不論任何專業無一例外只有打好基礎才能學好專業。只有基礎雄厚,才能舉一反三,觸類旁通,才有可能具備創造能力。否則只能異想天開,非科學地蠻干。
5.2 注重學生實驗能力的培養
理論與實驗實質是辯證統一的關系,是兩個相對獨立,相互依存,又相互促進的教學體系[11]。實驗是理論的基礎,理論來源與實驗,二者本身并沒有主與從的關系,只有掌握了基本實驗,才能更好的理解理論知識;同樣,也只有掌握了基本知識,才能培養學生的基本實驗技能。所以在理論的同時要加強學生實踐動手能力的培養。
5.3 注重學生工廠實習
工廠實習是學生在完成制藥工藝、設備、車間設計等專業課程之后的又一個實踐教學環節[12]。學生親臨工業化生產,為他們提供實際練兵的機會,從而更好地達到理論與實際的結合。工廠實習與校內實驗教學相比,時間和空間的變化較大,因此為了保證實習質量,必須有一個嚴格的考核辦法。實習成績考核應該采取全面考核的方式,保證基本的實習質量。
綜上所述本文討論了制藥工程專業人才培養模式。結合高等教育的基本功能,對制藥工程課程設置、培養目標等進行了討論,同時結合我校辦學特色提出一些建議,希望對我校制藥工程專業的發展能起到推進作用!
參考文獻
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中圖分類號:G420 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)03-0104-02
制藥工程是國家教育部對高等院校本科專業進行調減時新設立的專業,是運用化學、生物技術、藥學與工程技術的基本理論與技能,解決醫藥制造過程的一門工程技術學科。制藥工程專業不同于藥學專業,后者偏重藥學基礎理論,而制藥工程專業強調醫藥制造的工程過程,重點在“制”字,旨在培養具有扎實化學化工基礎,掌握化學制藥、中藥制藥、生物制藥的基本理論知識、實驗技能和工程實踐能力,在醫藥、農藥、生物化工、精細化工等部門從事生產、科技開發、工程設計、產品質量及經營管理等方面的高級工程技術人才[1,2]。
天然藥物化學以有機化學為基礎,運用現代科學理論與方法,研究天然藥物活性成分的結構類型、理化性質、提取分離、結構鑒定及生物活性等的一門學科,具有很強的實踐性和工科特點[3]。該課程涉及的天然藥物化學成分結構類型復雜,理化性質多樣,結構鑒定相對困難,是制藥工程專業中比較難學的一門主干課程。我國西南地區的天然藥物在傳統醫藥中極具民族特色、資源優勢、區位優勢和產業基礎,如何將專業特色、課程特色與西南地域特色相結合,優化教學內容,豐富教學手段,突出制藥工程背景下天然藥物化學課程的特色,成為當務之急。
一、優化師資隊伍,突出工程背景
天然藥物化學課程為大多數醫藥院校制藥工程專業學生的一門專業必修課,與多門課程均有緊密聯系,包括有機化學、中藥制藥工藝學、制藥設備與藥廠設計、藥理學等多個學科的基礎知識,因此綜合性和邏輯性均較高。然而,目前本課程的授課方式主要由一位教師負責全部內容的講解,但由于制藥工程專業起步較晚,主講教師的專業背景大多偏重于理科,缺少擁有中藥制藥企業項目實踐經驗的教師,因此存在中藥、天然藥物研發所用設備講解不到位和制藥工藝設計能力不足等問題。優化師資隊伍,對天然藥物化學這門課程,甚至整個制藥工程專業,顯得尤為重要。
我校于2008年在化學化工學院(今化學與藥學學院)新建制藥工程本科專業,由于起步較晚,該專業的師資隊伍建設仍存在許多不足。近幾年,學院大力引進藥學方面的人才,總體而言,同樣偏重理科背景,但與一般醫藥院校相比,學院的工科背景相對較為深厚。因此,可以根據各教師的專業學術背景,以天然藥物化學專業教師為主導,制藥設備與工藝設計、現代儀器分析、藥理學等專業的教師為輔,重新組合教師隊伍。不同專業教師之間,隨時交流協調,利于天然藥物化學課程培養方案的順利實施。
二、結合專業、課程和地域特色,確立教學目標
開設天然藥物化學課程的專業,有藥學、中藥學、制藥工程等,專業不同,培養目標也不盡相同,同一門課程的教學也應有所偏重,因此需要根據不同專業的具體培養目標,對教材內容進行詳略取舍,合理修訂教學大綱和教學方案。對制藥工程專業而言,天然藥物化學的學習目標在于介紹主要類型化學成分的結構特征、理化性質,探討主要類型化學成分的提取、分離、純化精制及檢識等基本理論知識和實驗技能。另外,應結合制藥工程背景,培養學生的工程實踐能力。同時,西南各省擁有豐富的天然藥物資源。比如,廣西中草藥物種達4600多種,是壯、瑤等少數民族的聚居地。民族藥資源十分豐富,省內天然藥物企業亦占藥企的絕大多數。因此,在介紹主要類型化學成分時,應結合地方道地藥材和龍頭藥企,加深學生記憶,培養學習興趣,服務于地方經濟。
三、改革教學模式,豐富教學內容,反映學科內在聯系
隨著世界藥物研發行業的高速發展,藥物研發單位不僅對制藥工程以及相關專業畢業生需求量在逐年增加,同時對畢業生的實驗動手能力、應變能力、創新能力也有所提高。經濟快速發展的21世紀對人才的要求更高,所以近幾年來很多高校為培養出適應社會需求的復合型人才,在實驗教學上投入了大量人力和物力,也對實驗教學體系進行了一定改革,從而提高了實驗課的教學質量。制藥工程專業是一個藥學和工程學相結合的工科類專業,以培養從事藥品研發、工藝研究以及制藥設備與工程設計的人才為目標。實踐動手能力和創新思維能力對制藥工程專業學生來說尤其重要,實驗教學是制藥工程專業教學的重要組成部分[1]。有機化學實驗課程是制藥工程專業開設的專業基礎實驗課,而醫學院校臨床專業有機實驗課程僅包含基本操作實驗和簡單有機合成。制藥工程專業之所以將有機化學實驗課作為專業基礎實驗課,是因為后面的藥物合成、制藥工藝學、制藥設備與工程設計課程都以它為基礎。因此臨床專業有機化學實驗課程已滿足不了制藥工程專業學生培養的要求,以往的教學方法與教學內容亟需改革,從而達到制藥工程專業學生的培養目標。
1醫學院校有機化學實驗教學存在問題
1.1學生不夠重視實驗課程,缺乏主動性
作為醫學院校,主要以臨床醫學、護理學、影像學、臨床藥學等專業為主,以上專業將有機化學作為一門認識性課程,與他們的專業課聯系不是太緊密。所以大多數學生認為有機化學實驗課程不重要,實驗課前學生基本不預習,也不查閱書本和網絡資料,完全依靠老師的上課講解,被動地接受,從不主動地動腦去問為什么。比如說“乙酰水楊酸的制備”,這是一個經典的有機化學實驗內容之一,實驗講義中給出一種乙酰水楊酸的制備方法,課前臨床學生多數不會去查閱乙酰水楊酸的合成方法,他們不知道除了講義中加入醋酐的方法外,乙酰水楊酸的合成方法還有很多,例如可以用乙酰氯替代乙酸酐,再加入相應的堿來中和生成的鹽酸[2]。
1.2實驗教學內容缺乏創新性,呈“流水式”實驗過程
作為傳統的醫學院校,有機化學實驗教學內容缺乏創新,“從茶葉中提取咖啡因”、“有機化合物性質測定”等實驗都是比較早的有機化學實驗教學內容。現在,臨床專業學生依然將其作為實驗課教學內容。有機化學實驗課教學基本上是由教師在講臺上給學生介紹實驗原理、實驗操作步驟、儀器使用方法以及注意事項,然后學生按照教師所講的實驗步驟動手操作一遍,最后記錄實驗現象并上交實驗報告由教師進行評分。多數學生在這種“流水式”實驗教學過程中僅僅充當著一個普通的操作工,在實驗過程中并沒有對觀察到的實驗現象進行思考,也沒有與理論知識相聯系,只是把實驗課當做任務,完成后上交實驗報告,實驗課便宣告結束。
1.3有機化學實驗條件一般
我校是一所將近六十年辦學歷史的高等醫學普通本科院校,“以醫為主、以本為主、以人為本、以質為本”的辦學理念奠定了學校的主要發展專業。有機化學作為臨床專業學生的認識性課程,有機化學實驗又是有機化學的附屬課程,導致學校對有機化學實驗教學重視不夠。此外,之前由于學校經費有限,有機化學實驗教學過程中使用到的大多數儀器其實已亟需更新換代,但迫于經費緊張,多數需更換的儀器還在使用中,使得有機化學實驗教學條件得不到提高,從而也影響了實驗教學質量。
2制藥工程專業有機化學實驗教學改革
制藥工程專業是一門集化學、藥學、工程學于一體的綜合性專業。有機化學課程是制藥工程專業的專業基礎課,而有機化學實驗課又是其專業基礎實驗課,以往臨床專業的有機化學實驗課已滿足不了制藥工程專業的人才培養需求。現就以下幾方面進行有機化學實驗教學改革。
2.1充分調動學生的積極性,變被動接受為主動學習
教學,應該理解為是由教師與學生共同來完成的一項工作,教師的課堂教學方式直接影響著學生的學習積極性與效果。課堂教學是一項復雜而又巨大的工程,而這個工程由很多小的結構組成,要想完成這項工程,首先要完成好每一個小的結構。課堂教學同樣包含很多小的“結構”,如教師的講解、學生的理解、教師的提問、學生的回答、學生的提問、集體討論等等。而現在的有機化學實驗教學多數只包含教師的講解與學生的理解,其他結構都已經被忽略。有機化學實驗課程是制藥工程專業后續多數課程的基石。所以,在制藥工程專業的有機化學實驗教學當中,教師要充分發揮主觀能動性,在課前布置一定的任務,讓學生課下查閱資料,然后課上讓學生回答,學生若有不清楚的也可以提問,也可以進行集體討論。采用上述教學方法相信可以充分調動學生的積極性,從而也提高實驗教學的教學質量[3]。同時實驗教學可采用多種教學方式,多媒體教學并不僅僅局限在理論課教學,實驗教學依然非常重要。教師單一式的說教顯得較為枯燥,利用PPT動畫展示或者視頻講解,可提起學生的興趣,同時也可以集中學生的注意力。上述多種手段相結合的教學方式也可以調動學生的積極性,最終達到事半功倍的教學效果[4]。
2.2開設綜合性實驗,培養學生的創新性
基礎實驗技能是制藥工程專業有機化學實驗教學的第一步,最終目的是讓學生熟練運用有機化學理論知識來合成藥物分子。當學生掌握基礎實驗技能后,開設綜合設計性實驗。作為制藥工程專業學生,有機化學實驗課程是他們的專業基礎實驗課,學好這門課才能更好的學習藥物合成、制藥工藝學、藥物化學等實驗課課程。有機化學實驗課教師可增設一個藥物合成實驗,給出藥物的結構,讓學生分組后各自查閱資料,然后設計制定實驗方案,最后教師審核通過后方可開展實驗。在上述的實驗方案制定中,小組中的每位成員都進行了資料查閱,數次討論后定下實驗方案,最后再到實驗室動手做實驗。上述教學方法充分培養了學生主動思考意識和一定的創新能力[5]。
2.3及時更換廢舊儀器,改善有機化學實驗環境
我校在制藥工程專業開辦之前,有機化學實驗室中年代久遠的儀器比比皆是,如銹跡斑斑的托盤天平、水浴酒精燈加熱裝置等。近幾年借助于《安徽省支持本科高校發展能力提升計劃》與《安徽省高等教育振興計劃》資金的支持,制藥工程專業學生的有機化學實驗環境得到改善。實驗室配備新的托盤天平和集熱式加熱磁力攪拌器,同時也購置了大量的新儀器,如傅里葉變換紅外光譜儀NICOLETiS50FT-IR(FourierTransformInfraredSpectrometer)、同步熱分析儀(STA449-F5)、Ls-55熒光光譜儀(FluorescenceSpectrometer),上述儀器的購置,也為學生合成目標分子后的結構表征與性質測定提供平臺。以往的有機化學實驗室經常出現臟亂差等問題,為了進一步改善有機化學實驗室環境,教學要求應進行強化。首先,帶課老師在學生的第一節實驗課開始前,介紹實驗室的有關規章制度,務必要求大家堅決按照實驗室規章制度執行,讓學生從一開始就養成良好的實驗習慣。比如每次實驗課產生的垃圾禁止亂扔,全部放入垃圾桶;實驗過程中產生的廢液倒入指定的廢液回收缸;每次實驗課結束要求學生打掃衛生。這樣實驗室環境不僅得到改善,同時也培養了學生的環保意識。
3結語
有機化學實驗課程是制藥工程專業學生的專業基礎實驗課,是藥物合成、制藥工藝學、藥物化學等實驗課程的基石。以往單一說教式、“流水式”實驗過程、較落后的實驗條件亟需進行一場“革命”。采用講解式、提問式、討論式等多種結合方式來替代單一說教式的教學方法來調動學生的積極性,使得制藥工程專業學生不再是單向的灌輸式學習,而是變為主動地查閱與實驗課相關的資料,進而培養了學生獨立思考和解決實驗過程中遇到問題的能力。開展綜合性實驗來取代“流水式”實驗,來提升制藥工程專業學生的創新能力。更換廢舊儀器來提升有機化學實驗環境,讓學生體驗科學研究的嚴謹性。最終來提高制藥工程專業學生的有機化學實驗教學質量[6]。
參考文獻
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生物技術制藥是新藥研發的重要組成,其產品的實現一般需要發酵工程的參與,因而發酵工程是生物藥物工業化生產的核心。現酵過程中不斷涌現新技術和新方法,因此實踐性和應用性強[1]。在工業發酵生產進行的數十年中所積累的豐富經驗,結合生物科技的發展,已經上升為理論性的知識,并不斷繼續擴展。這些知識在發酵工程教學中非常關鍵,也是發酵理論知識的重要補充[2,3]。通過發酵工程實驗教學,學生可以直觀的面對理論教學中出現的各種現象和過程,更好地理解和掌握發酵工程的原理和方法,認識發酵相關設備與學習基本操作技能。從而達到培養學生結合理論知識分析實驗現象和解決問題的能力,掌握基本的實驗操作技能的目的。在實驗學習中,綜合提高學生的發現問題、分析問題和嘗試解決問題的能力。以發酵中出現的問題為出發點,引導學生主動從理論知識出發,結合實驗現象,尋找和解決問題,實現學習方式的轉變。
1與制藥相關發酵工程實驗課開設現狀
發酵工程作為武漢大學藥學院生物制藥的主干課程已有14年,成立生物技術制藥專業后發酵工程實驗課程作為必修課程開設了3年。按照我校生物技術制藥專業的人才培養目標,相關課程如生物技術制藥實驗和生物化學實驗,其教學內容與發酵工程實驗課又很大的關聯與分工。在武漢大學藥學院的具體教學工作中,通過各授課教師的協調,做到在這三門課程的理論教學與實驗教學中均不存在內容重復,并且具有一定的連貫性。雖然發酵工程實驗課程由相對獨立的實驗構成,但是存在多是相對比較基礎的微生物實驗內容,不能兼顧發酵各環節和不同發酵類型的不同情況,因此有必要對其實驗內容進行重新設計與整合優化。
2發酵工程實驗課的教學改革實施方式
2.1提高教學效率
重新設計之前由于實驗內容偏向基礎的微生物實驗,采用比較松散的每周一次課。在新的設計中,每周上兩次課,因此過去全學期的實驗課程現在半學期就可以完成。但是每次上課都需要至少8個小時,在各次上課之間的時間,也根據實驗內容穿插安排取樣、觀察、制樣等過程,保證教學內容可以完成。而且開課時間也相應稍晚于理論課進程,基本在發酵工藝講解后開始實驗課。目的是使學生在對整個發酵工程的內容開始有一定認識后再進入實驗課,避免過于陌生而出現盲目的按照實驗步驟操作而不理解的情況出現。與部分院校開設“一條龍”式實驗教學不同,武漢大學藥學院開設發酵工程實驗課是分段式的。其原因:第一是學生的教學安排還有其它課程,很難實現連續數天的時間單獨進行實驗教學;第二“一條龍”式實驗教學要求前后連貫銜接,如果中間某步實驗不能達到實驗目的,那么下一步實驗就不能按計劃進行,會嚴重干擾教學進程[4]。而采用的分段式實驗安排,雖然不是前后相連的實驗,但是在內容上比較全面的涉及了發酵工程的主要操作內容,可以使學生系統的學習和了解該課程的學習要點。而各實驗分別在上課前進行準備工作,可以保證課程的順利進行。另外,在實驗進程中,由于微生物生長需要時間,因此將不同實驗內容穿行。這樣可以避免“一條龍”式實驗模式中必須等待上步實驗結果出來才能進行下部操作的問題,節約了時間,提高了實驗室的利用率。降低了與其它課程的時間沖突,同時也方便了課程以及教室安排和學生選課。
2.2實驗教學體系整合優化
以前開展的發酵工程實驗中,內容以發酵工程基本操作及菌種篩選等為主,比較簡單枯燥。改革后結合武漢大學藥學院生物制藥專業的特點,與發酵工程設計的相關課程相互協調,避免開設雷同的實驗內容,但是又與微生物、微生物制藥、制藥工程等相互關聯或前后銜接,形成連續而有機體系,徹底從驗證性實驗向綜合性實驗轉變[5]。這種綜合性的實驗教學設計將促進學生從發酵的整體目標出發進行思考,全面分析某一發酵過程出現的現象,確定關鍵的操作點,從全局的角度出發來思考和學習發酵工程知識[6]。
2.3實驗教學內容的重新設計與調整
根據我院生物技術制藥專業的培養目標,我們選擇實驗課程兼顧系統性、科學性和實用性,安排學生從基本到相對復雜的操作上手,以典型的發酵過程和產品生產為主干知識,將實驗教學內容安排為7個實驗項目,分別是:優化液態發酵條件、機械罐操作及動力學研究、菌種誘變、培養基優化、固態發酵制作米酒、淀粉原料處理、固定化發酵。按照循序漸進、由易到難的方式安排。重新設計的實驗教學內容更加豐富,有利于學生綜合運用知識和創新能力的培養。
3結語
進行課程改革的目的是幫助學生更好地學習發酵工程實驗技術,如果一味追求漂亮的實驗流程和實驗結果,可能給學生的學習過程帶來一定的不便。我們的改革從強化學習要點出發,通過快速和鮮明的實驗過程幫助學生提高學習效率。在未來的實驗教學中,我們將繼續本著這個目標不斷改進,進一步探索和完善適合生物制藥專業的發酵工程的實驗教學方式,達到培養全面合格的創新型生物制藥人才的目標。
參考文獻
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制藥工程工藝設計已經出版的參考教材偏少,比較著名的有張珩教授主編的《制藥工程工藝設計》、王志祥教授主編的《制藥工程學》等。老師和學生能參考的教材比較局限,導致老師所講授和學生所學習的內容局限在僅有的教科書中。教學也比較單一陳舊,通常是老師講學生聽,但制藥工程工藝設計課程的信息量大,與工程實踐聯系緊密,并且具有很強的時代特色,書上要注意的內容比較細致繁雜,在普通的教學模式中學生往往會覺得很枯燥,達不到預計的教學效果。此外,該課程的考核方式也比較單一簡單,一般要求學生在期末結束時做一份課程設計,其方法不能很好系統地反應該課程的實踐性和工程性,無法客觀地評價學生對知識的牢固掌握和靈活應用的程度。
2.教學與實踐的結合不夠緊密
目前我國大部分院校的制藥工程專業,是生物工程和化學工藝等相關專業的延伸。教學方式以老師講授電子課件方式為主,然后直接進入期末課程設計環節。這種設置有其一定的優勢,能讓學生在課堂上學習制藥工程工藝設計的理論基礎知識,在一定程度上對藥物生產的工藝流程和設計有一定的掌握,學生在課程設計中將學到的知識運用到實際設計中去,達到一定的訓練效果。但學生雖然學到豐富的理論知識,但對實際設計問題沒有初步分析的能力。同時老師布置的小課題由于各種原因的限制,學生并不能得到很好的鍛煉。老師講授電子課件的方式是大學授課的主要方式,但制藥工程工藝這門課程的知識比較繁雜,此教學方法往往不能使學生提起興趣,達不到很好的課堂效果。
3.教學過程對GMP要求挖掘不深
GMP是制藥工程專業學生必須掌握的知識。GMP的核心是風險控制,2010年版的GMP更加強調了這一點。但是GMP的內容以條例和法規為主,學生可能死記硬背住了一部分GMP條例,但對其內涵并不能深刻地理解和運用。老師講GMP可能按條框模式來講,學生的興趣也不大。制藥工程工藝設計這門課是在GMP規定的要求下進行的,使GMP內容不再是條條框框,使其融入到了實際生產設計中。如果講解方法得當,學生會對GMP的內容有更為豐富的認識。但目前該課程的講解可能把GMP的內容單獨做介紹,使其不能與制藥工程工藝設計不能很好地結合。
4.課程設計考核方式不夠完善
課程設計的題目一般比較單一,學生參與程度也不是很高,僅僅是為了完成作業而去做設計,對設計規范和流程也缺乏明確的概念。課程設計是學生理解這門課程的必不可少的關鍵步驟,也是理論知識和生產實踐的紐帶。以往的課程設計都是圍繞教材上和手冊上的經典內容進行選題,但這些題目的設計往往都比較成型和固定,以往的學生可能已經做過很多次。做這些設計時,學生往往只需要找出模板直接套用模板便可,不會去思考怎樣去做,為什么去做,對其設計流程和設計規范并未真正理解,知識了解了大體的計算過程。這也導致學生對課程設計不夠重視,助長了學生的懶惰心理,在已有模板的情況下學生不會主動去思考創新,不利于調動學生自主設計的積極性和主動性。
二、教學改革的初步探索
1.緊密聯系專業設置,優化教學內容,提高學生的思考能力。
首先,制藥工程工藝設計的教學講解應實行“分塊負責”,具有不同學術背景和專業特長的老師去講解自己比較研究比較深入的部分,對不同的專題進行講解,充分發揮老師的自身專業優勢,既保證了這門重要專業課的教學質量,又充分利用了學院的教學資源,每個老師對這門課程都有自己獨特的見解,老師在講課的過程中會把自己的理解傳達給學生,這使得學生能鍛煉形成一種發散思維,從多個角度去思考問題,在有限的條件下使學生能學到更多的知識。其次,制藥工程工藝設計需要學生了解很多設備的結構,廠房的設計結構,以往的多媒體教學并不能解決課程的直觀性差、實踐性強等問題。所以在教學方法上我們要不斷地探索,在講解重要的設備時,可以通過錄像的形式展示其結構、原理和運行狀態。充分利用仿真軟件來演示各種設備的操作過程,通過直觀的、形象的動畫展示給學生,不僅增加了學生對課程內容的興趣,也使其對知識的理解更加深刻。除了書上的基礎設備之外,還應該緊跟時代的腳步,關注這些設備儀器的發展狀況,給學生補充新的設備技術知識,使學生的專業知識與時俱進。再次,活躍課堂教學,增加課堂討論的環節,進行一些案例分析,有學生辯駁,老師總結,在基礎知識的基礎上提高學生獨立思考的能力,引導學生的創新思維。每一部分內容結束后,可以適量地增加一些小型的課題,啟發學生去思考工藝設計和優化,調動學生對課程學習的積極性,適當的壓力可以督促學生更好地學習。而課堂討論和小型的課題可以作為該課程教學的平時成績,適當調整提高平時成績所占的比例,提高學生的重視程度,激發學生學習的熱情和興趣。除此之外,制藥工程工藝也要和學校的特色結合,突出學校專業培養的特點,發揮學校的優勢,使該課程具有學校特色。比如學校在生物工程方面比較有優勢,可以結合優勢學科的有利背景,通過特色案例的分析介紹,形成具有生物制藥特色的教學體系,激發學生的學習興趣。講解過程側重于生物制藥設備,如發酵設備、生物分離設備等,使整個課程詳略得當,重點突出,形成具有學校特色的制藥工程工藝設計課程體系,也可以結合學校的最新成果,鼓勵學生參加科研創新項目,激發學生對課程設計的熱情。
2.教學內容與實踐相結合,激發學生興趣。
制藥工程工藝是一門實踐性很強的學科,必須與實際生產相結合。在有限的資源條件下,學校可以聯系周邊地區的制藥企業,使學生有認知實習的機會,在理論的學習上增加感官的認識。結合學生的認知實習、生產實習經歷,選取與教材內容相關的具體案例進行講解和學生研討,從實際案例中學習和分析案例的一般規律、原則、方法和操作技能,使學生對知識的認識由感性上升到理性。通過這種案例分析的教學模式,使課堂內容變得豐富起來,氣氛變得活躍一些,可以提高學生對知識的把握和理解力。鼓勵學生參加課外的各種創新實踐活動,培養學生的創新意識和協作精神。學校應努力給學生提供創新實踐的條件。開設工藝學的課程設計,鼓勵學生的參加,使學生能與其他相關專業的學生進行交流,并提供相應的配備、指導老師、活動經費和必要的場所,為學生創新成果的出版和發表提供支持和幫助。研究課題利用學生的課余時間,導師和學生可以共同擬定創新性的研究課題,學生自主進行研究性學習和設計,培養學生分析和解決問題的興趣和能力,提高學生的綜合素質。基于CDIO理念培養學生的工程素質。CDIO是一種以工程項目設計為導向、工程能力培養為目標的工程教育模式。在教學體系規劃中打破傳統的課程界限,將制藥工程工藝設計、制藥工程原理與設備、制藥工藝學、化工原理等課程進行有機結合,以制藥過程中的單元操作為知識主線,整理出從工程應用應該掌握的知識點,在不同課程上進行合理的分工,重點突出明確,避免知識講解的重復,使知識的覆蓋面積更廣,體現教學內容和體系上的交融性。傳統教學中學生往往課程結束后進行課程的設計,設計過程中往往主觀想象的成分比較多,與實踐相差很遠。學生想在短時間內完成高質量的設計也是十分困難的,我們應結合工程設計能力的漸進性,建立一種課程設計、綜合實驗和生產實習的實踐模式,全面提高學生的解決實際問題的工程素質。
3.完善制藥工程工程設計期末課程設計方案。
課程設計在這門課程中的作用不言而喻,以往的課程設計存在諸多弊端。首先在選題方面進行改革,不要拘泥于課本和手冊,選取更加新穎的題目,選題與實際生產相結合,符合學生的能力范圍,基本參數采用國內外的生產數據。防止少數學生互相抄襲,每人一題,獨立設計,由老師檢驗其合理性并給出成績。通過獨立的課程設計,將強了學生獨立工作的能力。其次,任務書要提早地下達,以往課程設計的任務書是期末前兩周下達,這期間學生還要準備期末考試,時間非常倉促,很難完成一份優秀的課程設計,學生往往是直接套用固定的模板再做一些小改動便草草結束。學生本來有能力去完成一份優秀的設計,我們應給予學生更多的準備時間去查閱資料,整理思路,思考創新,任務書可以在期末前四周下達,讓學生在課程設計上花費多些時間,多學些知識。再次,在課堂知識的學習過程中融入一些專題性的設計講座。大多數學生對課程設計的積極性很高,但很難將書本上的知識在課程設計中得到綜合的運用。老師應在講課的過程中穿插一些課程設計的實例,同學生一起探討實際生產的各種計算和設計。通過平時對課程設計的積累,學生在做期末設計時會有一個清晰的思路,學生收獲更多。在課程設計前,老師再對學生進行系統性的專題講座,通過實例來展開,理清學生的整體思路,提高學生課程設計的總體質量,使學生的知識運用能力得到升華,也增加了學生對本課程的自信心,使學生不再懼怕課程設計。除此之外,將CAD制圖融入到課程設計中去,CAD是設計工作者必須掌握的制圖軟件,對工科學生來說是一個重要的專業工具。如果有條件,學校應對制藥工程的學生開設此課程。課程設計的制圖應對學生提出更高的要求,讓學生以計算機制圖的方式來完成課程設計,CAD計算機制圖不僅節省了時間,也提高了繪圖的質量,為學生打下計算機制圖的基礎。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)47-0101-02
制藥工程專業是農藥學和工程學交叉發展的應用學科,主要應用農藥學、化學、工程學及相關學科的理論和技術手段解決農藥生產過程中的工程技術問題,具有很強的實踐性,要求學生具備農藥產品生產、工程設計、新農藥研制與開發的實際能力。化工儀表及自動化主要講解實際生產過程中工藝參數檢測、顯示和控制,是涉及化工生產過程、化工設備、儀器儀表及自動控制等多學科交叉的綜合性課程,是制藥工程專業的一門必修專業基礎課。由于缺乏實際生產實踐知識,因此在學習中,學生普遍反映該課程信息量大,內容龐雜、抽象,難以理解[1]。在課時有限的情況下,這個問題顯得尤為突出。如何根據制藥工程專業的培養目標和化工儀表及自動化的課程特點,使學生在有限時間內獲取最大的課程知識,完成理論知識與生產實踐的結合,教研組結合近幾年的教學實踐,從多個方面進行了教學措施改革。
一、合理安排教學內容
制藥工程專業使用的教材是厲玉鳴主編的《化工儀表及自動化》,主要包括儀表和控制系統兩大部分共七章的內容,理論教學內容較多,在36個課時內要詳細講授這些內容顯然很不現實。根據該專業的培養目標和農藥生產過程的實際需要,化工儀表及自動化的課程改革應以實際應用為指導,以滿足制藥工程專業學生在實際生產過程中涉及的參數檢測和自動控制的要求為原則,教學內容以學生畢業后的實際工作需要來選擇。
在有限的課時內,堅持“少而精”的原則,一般不詳細分析內部電路,但要講清儀表和控制系統的結構、工作原理和工作過程,重點講解如何正確選擇和使用儀表及控制系統,降低理論要求,增加實用內容。農藥生產過程主要涉及反應過程及傳熱、精餾、吸收、干燥、萃取等單元操作,因此在保持課程相對完整的基礎上,根據專業特點調整教學內容。把自動控制系統兩章內容和典型化工單元的控制方案進行融合,在自動控制系統講授中盡量選用這些單元操作進行討論講解,分析典型化工單元操作中若干具有代表性設備的自動控制系統,闡明設計控制方案的共同原則和方法。
例如,無相變的換熱器的溫度控制、載熱體進行冷凝的加熱器自動控制、冷卻劑進行氣化的冷卻器自動控制、精餾塔的溫度控制方案、釜式反應器和發酵罐的溫度控制等,通過案例分析,激發學生的學習興趣。隨著工業生產和自動化技術的發展以及新型儀表和控制理論的不斷更新,教學過程中,我們要順應控制技術發展規律,調整充實教學內容,讓學生了解檢測技術和控制技術的發展趨勢和最新發展動態,使教學內容的組織體現應用性和開放性[2]。這不但能激發學生的學習興趣和學習熱情,也能為他們以后的工作打下良好的基礎。
二、采用多種教學方法
化工儀表及自動化的教學內容與實際生產過程密切相關,涉及大量的工藝生產過程、單元操作及相關生產設備,對于從未接觸實際生產過程的學生來說,文字性質的描述或者圖示的方法不能有效地提供課程相關信息,致使他們對工藝參數的檢測和自動控制缺乏直觀的認識。教學實踐證明,使用多媒體教學課件,用圖形、圖像、文本、動畫、視頻等直觀、生動的形式描述知識形成過程的特點,能使學生的學習活動處于積極狀態,增強學習興趣,提高教學效果[3]。
例如,講到自動控制系統組成時,可進行液體貯槽液位自動控制的動畫演示,形象展現出液位自動控制系統所應用的測量元件、自動控制器、控制閥及對象等環節和控制過程;利用圖片進行典型控制單元的展示。另外,我們還將農藥原藥生產的實際生產過程、相關設備、參數檢測和控制視頻穿插在課程教學中,使學生有置身生產過程的感覺,提高教學效率。還可以將化工生產模擬仿真與傳統化工儀表及自動化教學相結合。利用Matlab軟件和Aspen Plus等仿真軟件,制作相應的化工儀表工作過程模擬仿真教學課件和典型化工控制系統控制過程的演示課件,將過程模擬方法和傳統化工儀表及自動化教學內容相結合。例如,模擬某農藥生產過程典型設備中各參數的控制過程,修改參數可看到不同的過渡過程曲線,從而理解PID參數的整定,進一步領會工藝過程與自動控制系統之間的關系。
三、注重實踐課程教學
化工儀表及自動化課程教學以實際應用為目的,因此進行實踐教學是配合理論教學的必不可少的環節,缺乏實踐環節將嚴重影響教學效果[4]。然而,制藥工程專業的化工儀表及自動化課程已進行的實驗,多是以模擬式儀表為基礎的儀表校驗和參數的測量。因此,實驗課的設置要按照教學計劃的要求,力爭在完成基本實驗內容的基礎上,盡可能地增加一些有益的內容。實驗可分為基礎驗證性實驗和綜合性實驗。基礎驗證性實驗是傳統實驗,主要是使學生掌握儀表的工作原理和使用方法,完成實驗操作、數據處理等基本訓練;綜合性實驗主要培養學生調查研究、設計實驗方案及對實驗過程及結果獨立分析和判斷的能力[5]。
實習通常作為學生貫通專業知識和集合專業技能的重要教學實踐活動。制藥工程專業的課程教學要以農藥生產的實際需要為目標,不但強調對專業知識的掌握和應用,更應加強調與生產實際的結合,強調課堂講授與學生的生產實習相結合[6]。本課程的教學內容與農藥生產過程密切相關,涉及大量的參數檢測和控制的相關知識。因此,在課程進行的第七周穿插一周針對該課程和化工設備機械基礎的農藥廠認識實習,有助于讓學生通過對啶蟲脒和霜霉威生產流程與生產設備的了解,進一步認識生產過程中較為典型的控制單元,畫出帶控制點的工藝流程圖。
并且,在實習報告中要求學生從這兩個工藝生產過程中,選取一個生產設備作為被控對象,設計一個簡單控制系統。設計內容包括:分析工藝過程,找出工藝的影響因素;確定被控對象,分析對象特性及在工藝流程中的作用;根據被控變量和操縱變量的選擇原則,選擇被控變量和操縱變量;選擇測量元件;控制器及其控制規律的分析和確定;控制閥的選擇;自動控制系統的控制過程分析。學生在完成實習報告的同時,就完成了對課程內容的理解和融會貫通,也就完成了對化工儀表及自動化課程的全面復習。更重要的是,它能促使學生主動理論聯系實際,將課程內容與工藝過程中的參數控制聯系起來,鍛煉利用所學知識解決實際問題的能力。
四、進行試題庫建設
化工儀表及自動化課程通常的出題方式是由經驗豐富的教師手工組卷,且是AB兩卷,一次組卷只能用于一次考試,重復勞動量較大。而且,人工組卷的出卷人一般是教授此課的教師,不能實現教考分離,對學生全面達到教學大綱規定的要求不利。試題庫內容擬覆蓋檢測儀表、顯示儀表、控制儀表、控制系統組成、簡單控制系統、復雜控制系統等章節,試題分為填空、判斷、分析、問答、計算等多種類型,著重考查學生對化工儀表及控制系統的基本原理、結構、應用的了解,以及運用上述知識正確分析和解決生產實際問題的能力。本題庫將具有較高的智能性、靈活度和開放性,由主考教師自行指定考試范圍、題目難度和知識點,系統自動整理出符合要求的試題,并配有詳細的答案及評分標準。該題庫可以滿足學校制藥工程和林產化工等多專業的教學要求。
隨著高校教育的不斷改革和發展,為適應綜合素質人才的培養需要,我們不僅要從教學內容、教學方法、實踐教學等方面進一步給予完善,還要根據制藥工程專業的培養目標和課程特點,探索和構建適合本課程的教學模式,進而培養學生的工程意識和分析、解決生產實際問題的能力,提高教學效率和教學效果。
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中圖分類號:G643.2 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2015)22-0151-02
Construction of Training System on Experiment Courses for Cul-
tivating Master of Professional in Pharmaceutical Engineering//CHENG Keguang, HUANG Jiayan, QIN Jiangke, PAN Yingming, LI Xiaohong
Abstract A training system, which is about experiment courses for cultivating master of professional in pharmaceutical engineering, is built according to the needs of modern society. This training system is also respected to the haunting “student-oriented, teacher-guided, pluralistic and participatory, practice-oriented, and university-industry cooperation”. The purpose of this training system is to cultivate pharmacy personnel who possessing applicant, professional and complex high-level.
Key words pharmaceutical engineering; master of professional; experiment courses
1 前言
目前,專業碩士研究生教育是高校高等教育的重要組成部分,培養專業和專門技術、應用型和高水平訓練的高級人才[1]。制藥工程是由多種學科發展起來的學科,它與藥學、中藥學、生物學和工程學等緊密聯系,在實踐中又與化學、管理學、生物學、中藥學和藥學等理論和技術方法、手段結合在一起。制藥工程專業碩士研究生在實驗課程教學方面要培養應用型、專業型和復合型高層次社會人才,就必須有一套不同階段、不同層次并且能夠客觀反映實驗課程教學體系的培養方案。
2 制藥工程專業碩士研究生實驗課程培養體系
制藥工程專業碩士研究生實驗課程培養體系由課程體系、實踐環節、教學評價和實驗課程價值取向等部分組成,形成實驗課程多元化的培養模式(見圖1)。
課程體系 制藥工程專業碩士研究生是一個實踐性很強的專業,在培養方面既要注重學生的課程理論學習,又要注重學生的實踐能力,在培養目標方面推崇“以生為本、以師為導、多元參與、以實踐為導向、產學研相結合”的培養方案。另外,在實驗課程設置方面,要改變傳統的教學理論和模式,圍繞培養目標建立基礎性實驗――綜合性實驗――設計性實驗一體化的制藥工程專業碩士研究生實驗教學新體系,要從命題實驗課、學生自選實驗和創新實驗不斷地更新教學方法和手段,要充分突出制藥工程專業的特色及藥品生產的特殊性,同時也要讓學生在實踐中加深對所學內容的概念、技術原理和方法等的理解。
實踐環節 制藥工程專業碩士研究生與其他不同方式培養的碩士研究生有一定的區別。制藥工程專業碩士研究生培養的目的就是在學習其間有比較豐富的實踐經驗,除了獲得優異的科研成果外,還要得到同學、導師和同專業的教授的認可。并且在導師或實驗室的組織、鼓勵、支持下,制藥工程專業碩士研究生要走出課堂、走出實驗室、走出校門,指導其他院系、企業、兄弟學校的同學等。要為學生的專業實踐創造有利條件,提供展示其才華的平臺。
1)建立校內創新基地或強化校內實踐教學基地。隨著制藥工程專業碩士研究生的不斷擴招,現在的教學基地不能滿足學生實踐的需要,要根據制藥工程專業各學科的特色、發展規劃、專業發展進行校內創新基地或強化校內實踐教學基地建設,滿足社會發展需要。如在實踐教學中,制藥工程專業碩士研究生創新實驗課程的選擇重點集中在根據社會認同或社會的需要而進行創新實驗的設計。
2)建立校企合作或產學研一體化相結合的實踐基地。校外實踐基地是制藥工程專業碩士研究生實踐的主要場所,高等院校應根據不同的專業培養制藥工程專業碩士研究生成為具有創新、創業和復合型的高起點、高標準和高要求的社會型人才,要充分挖掘社會資源,建立產學研一體化的校外實踐教學平臺。
教學評價 制藥工程教學評價是專業碩士研究生教學評價的重要關鍵環節,其目的主要是檢查教師的教學情況和學生對本專業知識掌握的深度和廣度。目前對于專業碩士研究生的教學評價體系主要是體現在顯性指標評價(教材、案例、圖片和課件等)和隱性指標評價(意識、興趣、態度等)。由于制藥工程專業碩士研究生在學科建設中基本上是堅持“厚基礎,寬口徑,重實踐”的基本原則,因此,制藥工程專業碩士研究生的評價主要集中在平時的表現和現場實驗操作。
比如藥理學實驗阿司匹林的合成,在合成中,學生要檢測其中水楊酸的殘存量,殘量過高會刺激胃黏膜,同時還與商業的阿司匹林對比藥效如何和副作用在哪里,并且還要進行藥劑學實驗,劑型的選擇及所制制劑的質量又取決于合成過程中的那些要素等。這些實驗過程中都要求學生充分分析其案例、圖片和進行課件的講解。
通過實踐實驗,培養學生對本專業的興趣,能夠有意識地引導學生從更高的角度思考藥物合成的問題,引發學生對行業的鏈狀思考[2],這樣才能很好地反映出教師的教學水平和學生的掌握情況。另外在評價中還要結合教師的主觀和客觀評價、定性和定量評價等。
實驗課程的價值取向 制藥工程專業碩士研究生在未來的藥學領域將向著整體化與多元化的方向發展,根據社會的需求,專業碩士研究生實驗課程價值將與人文社會科學滲透、交叉并整合[3]。以培養高級實驗師或工程師為主要目標和以就業需求為導向,在制藥工程專業碩士研究生培養過程中要使其形成創新人格和高級藥學人才,就要在實驗教學中不斷創新。
1)通過申報專項課題研究,發挖學生的潛能,強化科研能力和創新技能。制藥工程專業碩士研究生在掌握實驗理論和技能后,在導師的指導下掌握正確的科研思路和實驗操作技能,不斷引導其參與各類科研項目和學術會議,讓學生真正體會到做課題研究的重要性,讓其在課題實踐中從理論創新不斷過渡到技術創新的系統訓練[4]。
2)變“應試”為“應用”。制藥工程專業碩士研究生各科實驗課程教學完成后,采用傳統的閉卷考試方式來評價學生的實驗成績,這種方式不利于學生的綜合素質的提高。應該在各科課程結束后組織學生進行實驗交流和實驗的操作、演示,這樣有利于拓寬學生的知識面,提高學生的實驗應用能力、分析問題和解決問題的能力以及語言表達能力等。
3 結語
隨著研究生培養規模的不斷擴大和工科類專業學位碩士研究生培養的出現,制藥工程專業碩士研究生的教育應根據社會的需求,在構建實驗課程體系時應注意多樣性、適應性和發展性相統一的原則。在制定實驗課程體系時,應根據“以生為本、以師為導、多元參與、以實踐為導向、產學研相結合”,以使專業碩士研究生在實驗思路、技術創新、分析問題、解決問題和強化科研等實踐能力方面得到較全面的訓練。因此,制藥工程專業碩士研究生實驗課程培養體系的構建是目前需要解決的的重大課題,就需要各方面的專業教師不短地改革、探索、創新、實踐,構建出適應現代化社會需求的實驗課程體系,為培養高素質的藥學人才貢獻力量。
參考文獻
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中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)06(b)-0000-00
制藥工程專業實驗課程與藥物合成反應、藥物化學、化學制藥工藝學等理論課程關系緊密,不僅能培養學生的實驗技能,加深對這些理論課程的理解,還可逐步培養學生仔細觀察、勤于思考以及解決實際問題的能力[1-3]。制藥工程專業實驗課程教學的最大誤區在于高度類似藥物化學專業實驗課程,這和制藥工程專業成立的背景有關。1998年教育部首次批準成立制藥工程專業,該專業由原化學制藥、生物制藥(部分)、中藥制藥(部分)及制劑工程等專業整合而成,主要是應用化學、藥學、工程學、管理學及相關學科的理論和技術解決藥品生產過程中的工程技術問題,實現藥品生產的規模化和質量管理的規范化[4-6]。要順利達成制藥工程專業的培養目標,必須深刻認識該專業和上述藥學專業的不同點,即制藥工程專業更注重解決藥物工業生產過程中的工程技術難題。那么在制藥工程專業實驗的教學中該如何體現這些不同點呢?我們在多年的工程化教學中累積了一些教學經驗,2007年我校張珩教授主講的課程“制藥工藝設計”獲批國家精品課程,2008年我校制藥工程專業獲批國家教育部首批特色專業,2010年我校制藥工程教學團隊獲批國家級教學團隊,2011年我校作為省屬本科院校率先躋身第二批“卓越工程師教育培養計劃”,這些為我們構建基于“卓越計劃”的制藥工程專業實驗三維課程體系指明了研究方向[7]。
1 制藥工程專業實驗三維課程體系的構成元素
制藥工程專業實驗三維課程體系由基礎實驗、創新研究實驗和藥物生產車間工藝設計實驗三部分組成。三維課程體系的輻射式教學模式方便學生了解藥物生產制造的全生命周期即“實驗室小試-中試放大-工業生產”。該課程體系的具體內容如下:
(1) 基礎實驗是由化工原料經多步反應合成藥物,要求學生掌握單元反應原理、實驗操作技巧,產品結構鑒定和質量分析方法等[8]。基礎實驗在教學實驗室進行,面向的是制藥工程專業所有學生,它的學分屬于必修課學分。
(2) 創新研究實驗是基于“各種大學生創新研究基金”的研究型實驗,它要求學生掌握文獻檢索和整理的方法、合成路線設計與評價、實驗操作規程的編寫,實驗室合成的全套原理和操作技巧、產品的分析鑒定、合成工藝的優化、生產成本的核算、實驗小論文的撰寫等。創新研究實驗在教師科研實驗室進行,面向的是對科學研究有興趣的制藥工程專業學生,它的學分屬于選修課學分。
(3) 藥物生產車間工藝設計實驗是基于AutoCAD的藥物工業化生產工藝流程設計,它要求學生掌握工程圖紙繪制的行業標準和技巧、單元設備的選擇及操作、工業流體輸送等。藥物生產車間工藝設計實驗在計算機房進行,面向的是對工程設計、工業生產有興趣的制藥工程專業學生,它的學分也屬于選修課學分。
新的三維課程體系既普及了教育面,也提煉了教育點。通過基礎實驗,學生掌握了藥物合成和生產的基本方法和操作技能,然后以興趣為教育點,可以將學生培養成卓越的制藥工程師或卓越的藥物研發人員。
2 基礎實驗的改革
我校基礎實驗一般為60 學時,主要是驗證和演示性實驗,教學內容還是要求學生掌握藥物制備、分離、分析的原理和操作技能[9],但更注重聯系制藥企業的生產模式,這就反映了”卓越計劃”的兩個特點即行業企業深度參與培養過程以及學校按通用標準和行業標準培養工程人才[10-11]。具體措施包括:
(1) 引入工廠常用的簡捷式分析方法。例如引入薄層色譜法監測反應終點、反應的選擇性、產品的純度、鑒定反應產物;引入紫外-可見分光光度計進行產品含量分析。傳統教學中,合成實驗和分析實驗是兩門獨立的課程,但工業生產中,合成和分析是融為一體的,因此工業常用分析方法的引入有利于學生真正理解制藥工程是一個涉及多學科專業知識的系統工程。如在局麻藥鹽酸普魯卡因的合成中,以對硝基苯甲酸等為原料,經酯化、還原、成鹽、精制制備鹽酸普魯卡因,可以進行五大技術訓練:學甲苯共沸帶水打破酯化反應平衡的原理及操作,掌握工業常用還原劑鐵粉鹽酸的原理和操作,學習堿性藥物成鹽的原理和操作,掌握鹽酸普魯卡因的藥典鑒別方法,學習紫外分光光度法測定含量的方法。
(2) 引入“正交實驗設計法”開展基礎實驗的教學。傳統的實驗教學方法是所有學生使用教材規定的同一工藝條件如溫度等進行實驗,學生機械地重復實驗,不知道工藝條件是如何確定的,更不了解工藝參數的波動對產品收率和純度的的影響。有鑒于此,我們引入“正交設計”來克服傳統實驗教學模式的缺點。正交設計是研究多因子實驗的方法,它借助于規格化的“正交表”,科學地挑選實驗條件,并利用數理統計原理分析實驗結果,優點是實驗次數少、分析方法簡單、重復性好、可靠性高,能夠通過代表性很強的少數實驗,摸清各因子對實驗指標的影響情況,找出最佳的參數組合[12]。在實際教學中,我們按“正交設計”給每個學生小組安排不同的工藝條件,小組內的每個學生獨立按照本組的工藝條件進行實驗,然后對本組的實驗收率取平均值,最后通過“SPSS19.0(Statistical Program for Social Sciences 19.0)”軟件或“正交設計助手3.1”軟件對各個小組的平均收率進行計算分析,從而得出最適合工業化的工藝條件,例如最優的反應溫度、摩爾比、催化劑等,同時通過“正交設計”還可以得出工藝參數和收率的關系,還可以根據各個工藝參數對收率的影響力進行排序,從而得出實驗最關鍵的影響因素。利用“正交設計”確定最優的反應條件時,考察的指標既可以是反應收率、產品純度等技術指標,也可以是生產成本等經濟指標。由此可見,“正交設計”能大力引導學生主動思考,“正交設計”中不同工藝條件的結果比較更是為培養學生的工程實用意識和工程經濟意識奠定了基礎。
3 創新研究實驗的教學
創新研究實驗表明:理論可以指導實踐,但實踐更能夠創造新理論。創新研究實驗與“卓越計劃”的第三個特點即強化培養學生的工程能力和創新能力是相互呼應的[13]。我們從大學三年級開始就鼓勵學生選修創新研究實驗課程。他們先申報創新研究基金,例如大學生創新性實驗計劃項目、武漢工程大學大學生校長基金等,然后在指導老師的科研實驗室參與項目,時間持續一個學期。在教學計劃的編制上,由于這類實踐選修課難度大、耗時長,需要給出比重較大的學分。自我校2006年設立首屆大學生校長基金以來,制藥工程專業每年都有約10個同學受益。2011年我們選送的創新研究實驗項目“抗抑郁藥噻萘普汀鈉的合成新工藝”和“腺嘌呤的合成新路線”分別獲第四屆“全國大學生藥苑論壇及創新實驗項目成果展示會”一等獎和三等獎。
傳統的實驗教學都是在學校進行。武漢生物谷的崛起為我校開拓新的實驗教學模式創造了條件,例如世界十大制藥企業輝瑞制藥挺進生物谷;中國最大的醫藥研發外包企業無錫藥明康德新藥開發有限公司落戶生物谷。2012 年,我校和藥明康德武漢分公司正式簽訂合作協議,藥明康德批量接受制藥工程專業的暑期實習生和畢業論文。實驗場所由學校向企業延伸,彌補了學校實驗教學經費缺口,緩解了實驗用房緊張,更重要的是在企業開展的實驗教學更接近行業生產的真實面貌。
4 藥物生產車間工藝設計實驗的教學
為彰顯制藥工程專業實驗與藥學專業實驗的側重點的不同,我們引入了新的一環即藥物生產車間工藝設計實驗,旨在培養學生的工程能力,這一點也與“卓越計劃”的第三個特點高度吻合,也是跨課程實驗的一種體現[14]。藥物生產制造的全生命周期是“實驗室小試-中試放大-工業生產”。要體現制藥工程專業實驗的工科特色,必須把中試放大和工業化生產過程中工程技術知識和難題納入到教學內容中;而要體現制藥工程專業的行業特色,必須把藥物工業生產的法規“藥品生產質量管理規范(GMP)”引入到制藥工程專業實驗中。而藥物生產車間工藝設計正是藥物工業化生產的前奏,也是和GMP聯系最緊密的一項工程。
具體實踐中,我們要求學生根據實驗室工藝繪制管道儀表流程圖和車間設備平立面布置圖。學生以工藝和設備為主線,將實驗室的設備轉換為工業化生產設備,要考慮流體輸送,要合理安排管路、閥門和儀表,要設計好質量控制的方法,要全面安排原輔材料的回收套用,要合理處理“三廢”,要合理規劃廠房,要正確布置設備等。由于這種實踐選修課耗時比創新研究實驗短,學分可適當縮小。我們在藥物生產車間工藝設計實驗課程的開展上已經取得了一些成績,例如,在第四屆和第五屆大學生化工設計創業大賽中,我們的作品“年產316噸硫普羅寧車間工藝初步設計”和“年產500噸N-乙酰-L-半胱氨酸原料藥車間工藝設計”分別獲銅獎和金獎;在第一屆和第二屆全國大學生制藥工程設計競賽中,我們的作品“年產2000萬支靜脈滴注用奧美拉唑鈉無菌凍干制劑車間工程設計”和“多肽無菌凍干注射制劑車間工程設計”分別獲三等獎、二等獎。更值得一提的是在湖北省第五屆大學生化學(化工)學術創新成果報告會上,我們的作品“腺嘌呤的新工藝及中放流程設計”獲得一等獎,學生將實驗室工藝研究與流程設計有機結合,工程能力得到了專家的肯定。
2012年,我校與國藥集團武漢醫藥設計院簽訂了聯合培養協議,該院批量接受制藥工程專業的暑期實習生和畢業設計。近年來,我校制藥工程專業學生在武漢醫藥設計院、山東省中醫藥設計院、重慶醫藥設計院中實現了高端就業,這也體現了藥物生產車間工藝設計實驗的重要性。
5 結語
制藥工程專業實驗三維課程體系是基于藥物生產制造全生命周期的系統化訓練[15],同時,必修實驗課和選修實驗課的有機結合可以將學生的興趣轉化為專長,培養行業精英。
藥物生產車間工藝設計實驗的引入使制藥工程專業實驗從藥學重心向工程方向轉變,能夠培養工科學生密切聯系生產實際的工作作風和強烈的工程意識及獨特的經濟視角。
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中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(b)-0157-01
制藥工程專業是教育部1998年在對高校本科專業調整時設立的專業,適應我國醫藥行業的需求[1]。制藥工程是涉及化學、藥學、生物學、醫學和工程學等的交叉學科專業。自制藥工程專業建立以來,設有該專業的高校就在不斷開展專業人才培養方案的修訂、教學改革、課程建設改革等,目的在于培養制藥工程專業學生的綜合能力,培養出醫藥行業企業需要的藥學人才。
藥物分析是制藥工程專業的專業基礎課,也是職業藥師資格考試的必考科目[2]。藥物的檢查、鑒別、含量測定是藥物分析的主要內容。制藥工程專業的學生必須掌握相關的理論知識和技能。為了提高教學效果,牢固學生的藥學理論知識,更好地使學生掌握藥物分析的實踐技能,培養學生的綜合能力,提升學生的就業競爭力,我們必須結合課程特點在藥物分析教學過程中不斷查找存在的問題,總結經驗,對教學內容、方法和方式進行改革。
1 藥物分析的課程特點
有藥物的地方就有藥物分析。藥物分析貫穿著藥物的研究、生產、供應和使用的各個環節。實際的藥物分析包括取樣、藥物雜質檢查、真偽鑒別和含量測定等。這也決定了藥物分析是一門涉及無機化學、有機化學、物理化學、分析化學、儀器分析、藥物化學、生物化學、藥劑學等多學科的強綜合性和強實踐性課程[3]。
2 藥物分析的教學改革
2.1 教學內容的實用性
考慮到基礎課和專業課知識點的承接,推薦人民衛生出版社的《藥物分析》第6版(劉文英主編)作為教材[4]。該教材擴展了藥典中的規律性知識,增加了分析代表性藥物的新方法和新技術,對利用特殊方法進行分析的藥物進行了重點介紹[5]。
藥物分析和分析化學、儀器分析這3門課程在教學內容上互為基礎,相互交叉。在藥物分析教學中加入分析化學和儀器分析基本原理的學習,使三者相互穿插,互為補充。
此外,在教學內容上應適應醫藥行業企業的需求,有側重點的選擇藥物分析的內容,結合實驗分析,重點培養學生嚴謹的工作態度;強化檢查、鑒別和含量測定的理論知識和實際操作;掌握儀器分析中藥物分析的新方法和新技術。
2.2 教學方式的多樣性
2.2.1 設置課堂懸念
在藥物分析教學中設置懸念,可激發學生的求知欲和創造性,提高教學效率的同時還能增加授課魅力[6]。如果完全按照課本講,學生易厭倦,精力不集中,甚至睡覺。因此,老師需要把枯燥抽象的內容變得生動直觀。讓懸念貫穿整個課堂教學。讓學生帶著問題學,帶著急切想找到答案的情緒學,讓學生主動起來。
2.2.2 案例教學
案例教學法是指教師通過案例剖析,引導學生從個別到一般、從具體到抽象,有針對性地研究討論,進一步理解和掌握知識點的教學方法[7]。
2.2.3 雙語教學
具有良好的國際交流能力可以更好的學習和掌握藥物分析新理論和新技術。雙語教學為學生創造與專業外語“親密接觸”的環境[8]。
2.3 教學手段的先進性
2.3.1 多媒體結合“板書”
圖、文、聲并茂的多媒體不僅可以將抽象的理論直觀、生動、形象的表達,還能增加信息容量,提高教學效率[9]。但有時多媒體會出現知識量過大而無從下手整理的問題。采用多媒體結合“板書” 教學[10],就是將生動、形象的動畫內容和簡練、突出的主線有機地結合起來,使學生對知識點的掌握更加牢固。
2.3.2 網絡課堂
建立的網絡資源可以包括課程學習、儀器設備、相關知識、答疑測試等模塊[11]。在“儀器設備”模塊中提供大量的視頻和模擬動畫等多媒體資源。學生訓練時產生實訓效果,真實、形象、生動,從而提高學生的學習效率。在“相關知識”模塊安排無機化學、有機化學、分析化學、生物化學、儀器分析、藥劑學等學科內容,以擴展學習范圍,加深學生的學習興趣和對知識的理解程度。
2.3.3 混合式學習
混合式學習同時具有網絡教學和課堂教學的優勢,關鍵在于教學活動的設計。良好的教學活動設計能夠有效地克服課程教學時間和空間上的缺陷,促進師生交流,提高學習效率。在藥物分析課程教學中應用混合式學習模式,能夠激發并有效地提高學生的學習興趣,增強學生自主建構知識的能動性,提高教學質量[12]。
3 結語
藥物分析教學改革主要體現在教學內容的實用性、教學方式的多樣性、教學手段的先進性上。因此,建議在藥物分析教學過程中以“加強基礎訓練,注重能力培養,貼近生產實際,解決實際問題”為原則,把培養和提高學生的綜合能力作為教學目的,突出教學重點,使用靈活多樣的教學方法和先進手段,激發學習興趣,提高學習自主性,使制藥工程專業的學生熟練掌握藥物分析的實踐技能,具有較強的就業競爭力。
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