面向工程教育专业认证的制药工程专业实验教学改革

刘景辉，黄强(郑州大学化工学院，河南 郑州 450001)

0 引言

工程教育专业认证是我国目前高等教育评价的一个重要内容，也是工科高等教育及工程师资格国际互认的一个重要途径[1]。工程教育专业认证秉承以学生为中心、成果导向和持续改进三大理念，要求专业在办学条件支持、课程体系设置、师资力量配备、课堂教学实施、课程质量评价及基于评价/反馈的持续改进等各个教学关键环节都要围绕学生毕业要求的完全达成及专业培养目标的最终实现而组织进行[2]。经过多年的实践，工程教育专业认证由于其评价目标的明确性、评价指标的可量化性、评价过程的科学性、评价结果的公允性及持续改进意见的可操作性，迅速成为国内各相关专业推进工科教育改革，提高工程人才培养质量的一个重要抓手。2016年，我国正式成为《华盛顿协议》的成员国，工程教育专业认证标准自此在事实上已成为国内高等院校培养高层次工程人才的实践指南。

制药工程专业是建立在化学、化工、生物学和药学等学科基础上的一门交叉学科，承担着为制药行业培养具有深厚理论功底、合格实践技能及具有创新能力的工程技术人才的重要职责。如何深入贯彻工程教育专业认证以出口为导向的OBE教育理念，突出学生主体地位，持续开展课程建设，不断推进教学质量持续改进，成为目前制药工程专业建设过程中亟待解决的重要课题[3]。

制药工程专业实验是制药工程专业的一门必修实验课程，也是专业实践教学体系中的一个重要环节，通常开设在第六或第七学期。通过该课程的学习，可以使学生综合使用之前学习到的专业理论知识，利用实验室常见的仪器设备，独立开展药物合成、药物分析、生物制药及药物制剂等一系列工程实验，从而加深学生对专业知识的理解，熟练使用常见制药仪器设备，掌握实验组织设计及数据记录分析方法，锻炼培养学生解决实际工程问题的能力[4]。制药工程专业实验集知识传授、技能训练、仪器操作、创新培养等多种功能于一体，为学生专业知识、工程素养及创新能力的提升提供有效支撑，对培养具有国际视野、适应制药行业日新月异新需求的合格应用性创新人才具有重要意义[5]。本文结合我校制药工程专业近年来按照工程教育专业认证标准进行实验平台建设及实验实践教学的经验，对适应工程教育专业认证要求的制药工程专业实验教学改革进行简要探讨，以期为国内兄弟高校相关专业及同行教师提供参考借鉴。

1 制药工程专业实验现状分析

1.1 课程目标设置不合理

工程教育专业认证通用标准中，要求专业教学必须具有明确、公开、可衡量的毕业要求，并从工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究等12个方面对毕业要求应该涵盖的内容做了详细的说明，要求专业课程设定的课程目标必须对与之相关的毕业要求指标点形成有效支撑。制药工程专业实验作为一门实践课程，强调对学生专业理论知识、实验操作技能、数据分析处理等方面的加强训练，让学生综合利用在专业课程及基础实验中学到的知识技能，用于解决其在生产/研发实际中面临的工程问题。以往制药工程专业实验的课程目标设置过于强调实验的综合性，导致对应支撑的毕业要求指标点过多过滥，且支撑关系复杂，难以对实验教学实施提供指导作用。

1.2 教学内容缺乏系统性

工程教育专业认证要求在课程目标确立后，之后的教学内容设计及教学实施均要围绕课程目标的实现来开展。制药工程专业实验覆盖化学药物制备及工艺开发、天然产物提取及成分分离、生物制药、药物制剂及药物分析等内容，分别对应制药工业的不同领域。但我校制药工程专业实验课时仅有48个学时，要在有限的学时范围内面面俱到的安排如此多门类、要求均不同的实验类型，势必造成教学内容分散，知识点驳杂不精，教学流程紧凑有余，张力不足。学生疲于应付教学过程中的“大水漫灌”，难以建立对制药工业过程的深刻理解。这种大而全的教学内容设置方式也给实验用品配备、教学设备更新带来极大的挑战。

1.3 学生参与度不高

工程教育专业认证强调以学生为中心，重视学生在教学过程中的主体地位，教师更多的起着启发者和引导者的作用。我校制药工程专业实验安排在第七学期，学生面临较大的考研和就业压力，且随着学期向后进行，学生参与实验教学的主动性和积极性急剧下降。并且，长期的教育惯性使得制药工程专业实验仍然执行着传统的知识/技能本位的教学方式，任课教师单向进行知识灌输，学生根据下发的实验说明书按部就班的完成实验操作。课程考核往往以现场表现和实验报告来检验教学目标的完成情况。学生难以基于自身专业知识分析实验过程，提供创新性解决方案[6]。

1.4 与专业其他课程缺乏互动

工程教育专业认证标准强调课程体系建设要服务于学生毕业要求的完全达成。各专业理论、实践课程并不是孤立支撑毕业要求的各个指标点，而是在内容上各有侧重，相互联系，教学逻辑上从易到难，由浅入深。前置课程为后置课程提供知识/技能储备，后置课程是在前置课程基础上的综合、提高。制药工程专业实验是在学生已经修过大部分的基础理论课程及实验课程之后进行的实践环节，一方面考察学生对之前学习的专业知识及实验技能的综合运用，另一方面又需要有针对性的培养学生的工程素养与创新意识，为之后的专业综合设计及毕业设计/论文打下基础。但目前的制药工程专业实验更多的偏向于任课教师的“个人独舞”，忽视该门课程在整个课程体系及学生毕业要求达成支撑链条中的角色定位，仅是模块式的完成既有教学内容及教学目标，内容上难以与前置课程及后续课程前后呼应，不利于教学效果的进一步提高[7]。

2 制药工程专业实验改革思路

为了适应工程教育专业认证要求，制药工程专业实验课程团队通过顶层设计，对本课程在专业课程体系中的角色进行合理定位，从课程目标、教学内容、引导学生及课程互通联动四个方面进行教学改革，强调实验教学安排凸显专业特色，契合专业培养目标，能有力支撑对应毕业要求指标点的完全达成，并通过反向教学设计、正向教学实施，满足师生、学校及行业对教学效果的期许，保证制药工程专业工程人才培养质量。

3 制药工程专业实验改革措施

3.1 优化调整课程目标

制药工程专业实验综合性强，实验涉及到知识结构、操作规程、仪器设备，远较基础实验繁多复杂，各个实验之间内容相互联系交叉，独立操作和组队协作交替，具有一定的深度、广度和难度，侧重于基于在学生基础知识、基本技能之上的加强训练和综合能力的进一步提升。因此，在新课程教学大纲的制定过程中，课程团队对原有不合理的课程目标支撑逻辑进行了调整。如，删去了原教学大纲课程目标中对工程教育专业认证通用标准 “工程知识”指标点的支撑关系，不再强调课程对学生基础知识和基础能力的反向支撑。

在制药工程专业实验教学实践中，由于课时进度的严肃性及实验资源的限制，通常按照指定的实验教材或任课教师提供的实验思路进行实验方案设计和执行，对学生创新意识的培养主要体现在对实验原理的深入探讨、实验过程的优化改良及实验突发事件的分析处理上，对“设计/开发解决方案”这一毕业要求指标点的支撑力度较弱，故新教学大纲的课程目标中也删去了该部分内容。

随着我国制药工业及科学研究的不断发展，新技术、新工具、新知识不断涌现，人们对既有工业过程及反应原理的了解也不断深入。在课程内容按序更新的同时，充分掌握利用网络工具、专业软件及文献资源，将工业应用及理论研究的最新成果引入课堂，成为学生工程能力培养的一个重要环节。在课程目标的修订过程中，课程团队增加了对毕业要求指标点“使用现代工具”的支撑关系。

经过优化调整，制药工程专业实验新版教学大纲的课程目标共体现了对“问题分析”“研究”“使用现代工具”“个人和团队”“终身学习”五个毕业要求指标点的强支撑，课程在专业课程体系当中的定位更加明确，“巩固基础、充实提高、创新启蒙”的作用更加凸显。

3.2 系统选择教学内容

在工程教育专业认证通用标准指导下，课程团队对制药工程专业实验的教学内容进行了深入梳理优化，在实验选择上更加强调系统性、综合性及工程性，突出专业特色。我校制药工程专业设置在化工学院，长期的历史沿革和发展惯性导致在化学化工方向的教学基础较好，生物制药方向支撑力量薄弱。因此制药工程专业教育定位为“培养面向化学制药的能够适应行业发展需要的具有创新思维的工程应用型和科学研究型人才”。课程团队在教学内容选择上，有意识的根据专业定位进行了模块重组，将生物制药部分内容与生物化学基础实验内容合并，专业实验中不在体现该部分内容，教学重点放在化学药物制备及工艺开发、天然产物提取及成分分离、药物制剂及药物分析等方面，以做到主线鲜明，契合专业特色。

课程团队在具体的实验内容遴选上，注重整体观念，要求各个实验模块之间联系紧密，相互贯通，符合制药工业生产实践，做到独立性与系统性、试验性与工程性的协调统一。以“苯妥英钠的制备”实验为例，课程团队强调在实验内容上“从头到尾”一体设计，分别设置了苯妥英钠及关键中间体合成、正交法工艺优化、色谱监测、苯妥英钠片剂制备及片剂药物分析等七个连贯的实验过程，让学生在操作中体验从化学原料到成药的完整制药工业过程，培养工程思维。同时在系列实验中实现药物制备及工艺开发、药物制剂及药物分析等不同模块内容的穿插糅合，起到了对学生综合能力和工程素养进行系统训练的教学效果。

3.3 科学合理引导学生

为了减轻学生学业压力，提高学生参与实验教学的积极性，我校制药工程专业进行了课程学期调整，将第七学期的生产实习调整到暑期小学期进行，制药工程专业实验课程则提前到第七学期初开设，调整课时在学期中结束，从而将专业实验、专业理论课程与研究生考试等学习压力在学期内平均分配，减轻了学生期末考核负担，极大的提高了学生对专业实验的学习热情。

教学手段上，课程团队打破了以往教师下发任务书—课堂讲授—学生操作—上交实验报告传统教学方式，强化学生在教学过程中的主体地位，学生是实验项目的实际负责人，教师在教学组织中更多的起到启发和引导作用。通过师生角色转换打破实验室界限，给予学生更多自主空间，为学生创新思维培育赋能。重视学生实验前预习，通过布置预习任务来代替实验说明书，鼓励学生利用图书馆及线上文献资源进行问题查询、方案选择及实验细节确认。课堂上，教师通过启发式提问、组织分组讨论和自由发言等多种形式了解学生预习情况及对知识/技能的认知情况，然后基于学生的认知适时进行关键概念、原理及操作方法的阐述说明，引导学生针对教师的讲解提出理解或疑问，并给出可行的试验或验证方案。学生进行实验时，教师通过现场监控，了解学生实验情况，纠正错误操作，确保学生人身安全和实验顺利进行。实验结束后，教师组织学生对实验结果进行讨论分析，判断学生对于实验所涉及到的概念、原理及操作方法的掌握程度，并适当进行总结深化。

3.4 与其他专业课程互通联动

课程团队进一步明确了制药工程专业实验在整个课程体系当中承上启下的定位关系，教学内容上一方面设置了验证性实验以承接学生在前置课程中学到的基本理论和基本技能，另一方面又添加了创新性实验内容以为学生后续独立承担毕业设计/论文提供支撑。同时，通过师生携手，实现课程内容课间互联互通。以苯妥英钠的制备实验为例，在专业实验中侧重于让学生掌握用传统工艺制备苯妥英钠的方法，并在制备过程中训练相关的实验技能、仪器操作方法及安全环保知识。对近年来出现的新方法、新工艺或学生在实验过程中激发的新思路，课程团队另外开设了开放性实验课程以鼓励学生大胆尝试，勇于创新，从而做到基础与提高并重，满足学生不同层次的需求。此外，课程团队积极与专业综合设计指导教师沟通，实现实验课题与专业设计选题互通，鼓励学生将专业实验中的操作规程、反应收率、过程损耗等原始数据代入工程项目设计中，尽可能地为学生模拟真实工程环境，增强学生参与感、代入感和获得感，提高学生学习兴趣，促进高素质工程人才培养。

4 结语

综上所述，在工程教育专业认证已成为我国高等教育工程人才培养关键指标的前提下，如何推进课程教学改革，以评促建，评建并举，已成为各个院校制药工程专业办学所面临的一个重要课题。本文以我校制药工程专业实验课程为对象，通过在课程目标、教学内容、学生引导及课程互联互通四个方面进行系统地优化改革，满足了工程教育专业认证通用标准的要求，也实现了提高学生学习兴趣，促进综合能力和工程素养培养教学目的，有利于学生毕业要求及专业培养目标的顺利达成。