基于案例式开放实验的制药工程专业学生创新意识培养

魏英勤WEI Ying-qin；李燕LI Yan；何军HE Jun

（①齐鲁工业大学化学与制药工程学院，济南 250353；②山东润华药业有限公司，济南 250200）

（①School of Chemistry and Pharmaceutical Engineering，Qilu University of Technology，Ji'nan 250353，China；②Shandong Runhua Pharmaceutical Co.，Ltd.，Ji'nan 250200，China）

0 引言

制药工程专业培养计划日臻完善，课堂教学内容日渐稳定，但专业实践环节尚比较薄弱，一定程度上不能完全满足培养学生多元化的需要。教育部普通高校本科实践教学工作评估中明确提出了对实践教学内容改革的要求，尽可能实行开放式教学，增加综合性、设计性实验比例。

齐鲁大学制药工程专业多年来一直进行开放实验的教学研究与实践，在开放实验教学资源优化、实验教学内容更新、教学方式改革等方面都进行了一定的尝试，引导学生将实验教学与制药过程相结合，明显提高了实验教学效果。然而现有实验教学内容选用针对性不强、加之教学资源有限，难以突出制药工程专业的工程特点。参加开放实验的学生人数较少，并且学生多是跟着相关老师做课题研究，学生的思维被控制在教师制定的框架内，对学生的技能培训和创新能力培养往往重视不够，一定程度上限制了学生创新能力的提高。

案例教学作为一种开放和互动式的教学方式，通过选取能体现教学目标的具有代表性的真实案例，教学过程中组织学生进行讨论、交流互动、自主学习。目前案例教学在理论课教学中取得了较为理想的教学效果，但在实验课教学中的应用报道还较为少见[1-3]。本文结合长期的教学实践，尝试将案例教学应用于制药工程专业开放实验教学，以制药工程专业课程体系为依托，就开放实验教学案例库建设与教学过程的组织实施进行探讨，试图探索出一条行之有效的开放实验教学模式，辅助制药工程专业理论课的教学，弥补目前本专业实验教学存在的不足，提升学生的综合素质，培养学生的观察能力、动手能力、发现问题和解决问题的能力和创新意识。

1 实验教学案例的选择

针对药物生产过程，精选医药产品案例，建立较为完善的教学案例库。案例法教学需要一定数量的案例可供选用，这些案例应能体现专业科技发展新动向，贴近学科发展前沿，具有代表性、启迪性。精选医药产品案例还要有一定的应用和理论价值，在全面剖析涉及到的理论知识点基础上，还要充分考虑到学生在讨论、实验过程中可能提出的问题，以及如何启发和诱导学生将案例分析引向深入，保证教学进程围绕案例主题进行。由于精选案例是众多知识点的高度浓缩，学生实验学习课堂密度非常大，在有限的教学时间内学生得到了充分的自主锻炼，达到事半功倍的效果，大幅提高了教学效率和教学效果。

以“维生素C 钠原料药制备工艺研究”为例，让学生通过典型原料药的生产工艺掌握原料药的制药过程，以便培养制药专业能够解决药品生产过程中的工程技术问题和实施“药品生产质量管理规范”（GMP）、实现药品的规模化生产与管理的高等工程技术人才。维生素C 钠在医药上用作维生素C 增补剂，在食品及一些饮料上用作抗氧化剂防止食品和饮料变色、变味，目前全球维生素C 年市场需求量10 余万吨，我国拥有其全球90%的生产能力。维生素C 工业上多采用二次发酵法生产，但生产过程中往往存在产品晶体主粒度小、过滤分离困难、杂质含量高等问题，同时产品收率较低、成本较高[4]。该实验项目以2-酮-L-古洛糖酸粗品为原料，目的是让学生通过综合运用药物分离相关技术制备高纯度维生素C 钠，掌握原料药的制药过程。确定案例之后，剖析并归结出案例涉及的制药专业基础理论知识、实验基本操作及基本技能，将分散在各门课程中的知识点融会贯通，进行科学组织、合理编排，按照综合性实验设计、构筑案例系统完整的知识框架体系。根据目标产物的理化性质，为完成既定目标可以预先设计如下几种实验方案，如：絮凝沉降组（选用合适的絮凝剂，经絮凝、离心、树脂脱盐、浓缩结晶得到2-酮-L-古洛糖酸）、膜分离组（采用膜分离技术，经超滤、树脂脱盐、脱色、浓缩结晶得到2-酮-L-古洛糖酸）、离子交换组（采用弱碱性离子交换树脂从发酵液中直接提取2-酮-L-古洛糖酸）、溶剂萃取组（如采用DOA-20%正庚醇-乙酸混合溶剂逆流萃取和反萃取得到2-酮-L-古洛糖酸，再转化制备碱转化制备维生素C 钠）。该实验项目涉及制药分离工程、药物分析、药物化学、制药工艺学等课程的内容，是多门专业课程与专业基础课的有机结合，其产品与制备过程专业特点突出、具有一定的代表性。

教学案例可来源于生产实际、科研进展和学术交流。查阅文献、关注学科发展动向是完善教学案例库的主要途径之一。充分利用图书馆查阅前沿知识，及时、快速、准确地将课堂学习内容与最新的科技成果对接，开阔学生视野，激发学生科研与创新意识。理论的发展源于科研实践，课题组的科研成果也可作为教学案例的有益补充，如将新型大孔树脂分离纯化相关药物融入教学案例，不断地补充和丰富开放实验的教学内容。学生也可根据所学专业知识结合生产和科研实际自行拟定实验项目，在教师的指导下进行资料调研、实验方案设计、自主进行分组实验及讨论。在教学案例选择与设计中，教师要对涉及的教学内容和学生实际能力有充分的了解，确保教学任务切合实际，并和学生所掌握的专业知识、技能有密切的联系，在每一教学案例中融入尽可能多的教学内容和知识点。

2 案例教学的组织实施

2.1 组织选题、课前准备 实验课更注重实验操作及实验技能的培养，开放实验案例式教学可结合先进网络技术[5]，将制作的教学案例置于开放实验课程网站上供学生选课、预习、设计实验方案、熟悉实验操作及技能，使学生在校园内可随时查看、下载教学案例。实验前学生通过开放实验网站选课，教师组织讨论并指导学生分组，分发实验讲义，指导学生认真预习。根据实验案例中实验方案的分类和自己专业知识框架中尚存在的不足与缺陷，选择并完善具体的实验方案。不同的学生可能对同一问题有不同的认识、分析和理解，而提出不同的解决方案，最后结合所学理论知识通过相互比较、讨论，确定最佳解决方案，并写出实验预习报告。实验操作视频可以有效防止实验过程中发生的不当操作与失误,学生课前应该仔细观摩有关实验操作视频，把握实验操作要点和技巧，保证实验教学的质量。此外学生预习时应总结出各实验环节需要检测的数据信息并在教师指导下制定实验过程操作规范，明确过程操作要点及主要参数指标。以操作规范做参考，学生就能够边实验边思考，规范实验操作、提高实验技能，从而将强化实验技能培养渗透于实验过程的各个环节。实验过程操作规范的制定，克服了以往学生实验时“照方抓药”、知其然而不知其所以然的问题，促进了学生的自主学习和创新意识培养。

2.2 分组实验 实验过程中按预先确定的具体实验方案进行分组，并组织各小组讨论，细化补充完善各组选定的实验方案。按照本组拟定的实验方案分别进行实验，实验过程中可以相互交流、相互借鉴，教师也不断巡回监控并给予必要的、适当的指导。各个小组都按资料调研、分离制备（经分离、干燥、检验、筛分、称量、包装）、质量分析检验、数据分析、组内讨论、组间比较、整体讨论的步骤有序进行。最终实验结果经统计处理后进行组内比较，并结合实验过程操作规范指标参数进行组内讨论，探讨影响实验结果的关键实验操作，明确影响实验结果的主要因素和环节，并可根据实验结果决定是否进行验证实验。小组成员分别在实验记录基础上写出实验报告，总结提升实验技能。不同组之间实验过程中也可以相互交流，相互观摩，在进行本组实验的同时能够也学习到其它实验方案的实验过程，因此提高了课堂密度，充分利用了有限的实验资源条件，最终将实验结果进行组间比较。

2.3 组织讨论 实验完成后，教师收缴各组实验总结，复印后分发给每一组进行研读学习，随后让各组再形成全部实验方案的实验总结。由于学生已熟悉该实验教学案例的每一种实验方案及实验结果，教师组织学生就该实验教学案例各种实验方案的实验操作技能要点、所涉及的理论知识点、影响实验结果的主要因素和操作注意事项进行充分讨论并点评，有疑问的同学可以再进行实验验证。最终要求学生综合各种实验方案与实验结果写出实验专题总结。

2.4 反馈与评价 实验结束后，教师以座谈的形式进行教学反馈调查，考查学生对平时实验的熟悉程度，教师以多种方式（口试、笔试以及实验操作等）考核学生，只有平时实验掌握较好、基本熟悉每个实验的流程，实验数据处理得当的学生才能取得较好成绩。考核评价较为全面地综合了学生对实验的分析能力、实验设计和实践操作能力、解决实验故障和突发问题的能力以及语言表达能力。

案例教学充分利用了有限的实验资源条件，提高了实验教学教学效率，教学过程中学生的角色发生了实质性转变，学生由被动动手转变成自由动手，真正成为了实验教学过程的主体，有利于制药工程专业学生创新意识培养。

[1]李虹，陈申华.高校开放式·创新型实验教学模式探索与实践[J].高教探索，2013（5）：102-105.

[2]陈正勤，钟萍，余远萍.案例式教学法在妇产科实验课教学中的应用[J].华夏医学，2007，20（3）：566-567.

[3]张婷.公安理化检验实验课中的案例式教学有效性初探[J].中国科教创新导刊，2012（10）：68.

[4]李春艳，夏海平，蓝伟光.维生素C 生产工艺进展[J].中国医药工业杂志，2001,32（1）：38.

[5]陈琚，罗林波，韩涛，王广君.开放实验课程网站建设研究[J].中国教育信息化，2013（7）：39-42.