基于跨阶段的制药专业工程认证实施评估

李博 刘子维

摘 要：工程教育认证的通过对于工科教学而言不仅仅是一种肯定，而且提供了一种规范化的教学范式。本文以武汉工程大学制药工程专业基于工程认证教育的教学实施为对象，通过对比认证教育体系实施前后的情况，详细分析了工程教育认证对于理论教学和实践教学的促进和规范化作用及其内在原因，并以专业从业率和设计竞赛参与度为硬指标，从数据层面证实了工程认证教育对于制药工程能力培养的促进作用。

关键词：工程教育认证；制药工程；理论教学；实践教学

作者简介：李博，硕士，教研员，武穴市教育局（湖北 武穴 435400）；刘子维，博士，武汉工程大学副教授，研究方向为药物过程开发与评价。（湖北 武汉 430205）

基金项目：本文系湖北省教育厅高校教育改革项目（编号：2017335）和武汉工程大学校级教研项目（编号：X2016050）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2018）29-0126-03

制药工程专业是建立在药学、过程控制、化学工程与工艺基础上的多学科交叉的工科专业。其目标是培养能够从事药品生产、管理并擅长新工艺与新品种的设计、开发和放大方面的人才。制药工程不同于传统的药学专业，以工程化能力培养为主要目的，强调将药学专业知识应用在工程领域，使学生成为具有工程实施能力的复合型人才。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障体系，是实现工程教育国际互认的重要基础，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的教学模式[1]。武汉工程大学（下文简称“我校”）制药工程专业有着悠久的办学历史，并于2017年通过国家工程教育认证委员会的工程教育认证。在此之前，学校立足于学校的教学计划，以及工程教育认证的需求，从2015年起严格遵循工程认证标准，制定教学计划培养学生，管理教学事务。近三年，基于工程认证的培养要求，针对理论教学，对实践教学与毕业设计环节进行教学改革。本文以改革前2013-2015三年与改革后2016-2018三年的教学为讨论对象，探讨了基于工程认证的教育体系对于理论教学与实践教学的促进作用，并以专业从业率和国药杯制药工程竞赛的参与率为数据指标，进一步佐证了工程认证模式对于提高专业教学质量的积极作用，为后续工程教育的规范与改进提供基础和依据。

一、工程认证对于理论教学的改变

1.由“投入至上”转向“结果至上”。以结果为导向的工程教育模式重视教育过程与教育结果之间的因果关系，并努力促成以教育结果为导向的教学活动转变。同时将每个课程的独立课程要求升华为瞄准大学全过程的毕业要求。我校将工程认证所涉及的十二点毕业要求分解到相关的课程，通过课程自有的知识支撑以及课程之间的交互支持，使学生在毕业的时候可以满足毕业要求。例如，在讲授四大药学课程药物化学、药物分析、药剂学、药理学时，除药理学完全不涉及工程内容之外，其他课程相应涉及化合物的制备、分析以及对应制剂是如何在工业水平去实施。从药物开发的层面而言，药物以及药物制剂的制备与表征需要经过实验室、小试车间、工业生产三个水平。这三个水平所涉及的设备不是简单的空间容量与功率的放大，在处理容量的放大过程中，设备往往会变得更加复杂，同时工艺所需考虑的安全性，能效、能量密度均一性等問题进一步加大了复杂性。本专业瞄准了实际应用的最终目的，同时讲授基础知识和工程内容，让学生对设备应用的合理应用性产生自我理解，实现知识的内化与交互。该种基于理论知识的工程能力培养方式可以有效满足工程认证毕业要求所需要的最重要的三个毕业要求：工程知识、问题分析及设计/开发解决方案。

2.由知识掌握过渡到技能掌握。教育家和心理学家布鲁姆将教学目标分为认知领域、动作技能领域和情感领域，认为每个领域教学目标是具有层次结构的。对于目标，分为记忆、理解、分析、评价、应用和创造六个层级，在学生水平到达不同的层次时候，学生倾向于应用不同的表达词汇[2]。如果学习效果定在“应用”前一级时，学生表达用词通常为“表明”“说明”“讨论”等。而当学生超越了“应用”一级时，学生的用词往往会升级为“实施”“规划”“达成”等，从用词的变化可以清晰地感受到知识对学生能力的提升作用，也可以感受到学生对教学内容的反馈与扩大化应用。教师由此清晰地感受到学生是习得知识，还是已将知识内化成为技能。

（1）递进式课程体系规划。工程制图能力是制药工程专业学生最重要的技能，同时也是其他知识的输出与表现方式。为此，可将工程制图所涉及的课程工程制图、化工制图、制药常用软件与CAD应用技术和制药工艺设计由大一开始循序渐进地推进，按照大一、大二、大三的时间依次安排，使学生可以同时掌握药学知识与制图能力，方便教师进行基于交互式教学活动的技能培养，以某一设备CAD绘制的模式布置作业，促成工程知识与药学知识的结合。

（2）发散性的课后环节建设。随着课时的不断压缩，教师在课堂上能传授知识的绝对量断减少。为此，调动学生的课后学习兴趣就显得尤为重要。在保证课后复习行为成效的基础上，本专业通过引发学生进行持续性的、有一定难度的发散性思考来引导学生达成既定的毕业要求，主要依托于布置有一定难度的启发性作业而达成。比如讲授在药剂学的固体制剂环节，要求学生自己查找中国古代剂型以及这些剂型的制备与应用情况，以小组为单位，以PPT为作业方式交上来。该类作业有一定的难度和发散性，对于认真学习的学生来说是一种课后的继续启发式教学活动，对于不认真的学生来说，也不会觉得作业枯燥，产生抵触情绪。学生在完成作业的过程中会去查找所布置作业的制备方案，很多学生会感觉到作业比较棘手，这正是教师希望看到的。

（3）多层次设计课程的开展。武汉工程大学现有的设计课程主要有三大类：化工原理设计、专业课程设计和毕业设计。三层次的设计课程依次展开，构成由易到难的设计层次，形成了由局部向整体的教学规划，从单一环节到多环节并串联的教学模式。通过化工原理设计，学生可以清楚地知道诸如反应塔需要修多高、管道应该用多粗、反应的接触面积应该有多大等细节问题，后续的专业设计和毕业设计则是分别对中成药和化药进行的单元设备组合化应用，结合药学基本知识设计出可实际生产的车间。就教学而言，使知识由平面向纵深的过度。此外，武汉工程大学制药工程专业一直积极参加国药杯全国大学生设计竞赛。在取得不错名次的同时，还带回许多老师都不甚了解的设计最新理念和方向，达到以赛促教的目的。参与全国设计大赛的队伍往往由5～6名学生加上1～2名老师组成，这些学生回校后牵头组成校内设计小组，可以达到更好的教学效果。

3.促使教学活动规范化与艺术化的统一。工程教育的十二条毕业要求以及毕业要求所对应的分解指标点决定了工程教育的规范化问题，工科教学文化崇尚“科学型”和“程序型”[3]。这种文化会与高校教师普遍认同的课堂教学即兴表演的艺术性有一定冲突。但是这种冲突并非不可调和，属于两个层面，规范化属于知识体系层面，艺术性属于知识点的教学层面。引导教师正确看待这种层次差别，辩证理解教学规范性与艺术性的关系就显得十分重要。和很多艺术形式一样，教学活动的艺术性需要建立在一定的秩序上。教师在运用不同教学方法或教学模式讲授知识点时，将自身的风格与个性融于重难点的讲解中，将教学过程中的疑难点用灵活的思维去化解，并牢牢把握知识点与知识体系之间的内在关系，才能在把教学技能发挥到出神入化境界的同时，满足教学的规范性，使教学过程充满艺术性，同时构建知识体系的美。而这种有秩序的教学艺术的生命力持续而长久，是知识传递与老师感染力的统一体现，会促进教师形成一名更高层次的“艺术型教师”。

二、工程认证对于实践教学的改变

1.强化实践教学与理论教学的并行。实践教学和理论教学的一体化方案涉及广泛，方案遵循黑格尔所说的螺旋上升的永续循环的发展原则，是实践与教学互动发展的结果。在这种互动过程中，理论教学与实践教学的发展表现为历时性同构，具体为教学实践中意义关系、权重关系和规则关系[4]。我校以工程认证为契机，以实践教学基地为依托，通过三层次的知识结构将实践教学与理论教学有机融合起来。以单一设备元件为静态知识点，以设備联动与物料流动为动态过程，以全流程的虚拟仿真构建为最终表现形式，具体的实施过程依靠Aspen软件和东方仿真系统。其中，Aspen软件完成单元操作的计算和设备选型，涉及的课程包括化工原理、化工热力学、化工系统，回顾了单元设备原理和知识。而东方仿真系统则将所有单一设备串联成一个整体，软件使用过程中学生会主动去查阅制药工程车间工艺设计等教程。同时该软件的强大计算系统和专业算法可以评判物料运动的合理性、流向、能耗等参数，最后给予学生成绩和评分。

2.以实践教学促进技能培养。本专业学生工程能力的培养水平以技能评估的方式进行，工程认证体系的要求规范和准确地回答三个问题：①学生能做什么？反映的是学生的专业知识、技能和学以致用的能力。②学生该做什么？反映学生的道德价值取向，社会责任和人文关怀。③学生会做什么？反映学生应具备的综合素质和职业发展能力[5]。这3个问题与学生的毕业要求高度一致。在本科教育层面，工程技能的体现主要依托于工程设计的方式表现。本校通过将设计内容分解到8个方面：计算和绘图能力、综合运用专业知识能力、综合运用计算机能力和外语能力、查阅资料、运用工具书的能力、独立完成设计能力、书写情况（文字能力、整洁度）、回答问题能力、表述能力（逻辑性、条理性），使学生更加明白自己在设计环节中需要做什么以及做到什么程度，如何可以做到更好。这8个分解指标不仅回答了工程能力培养的三个问题，也满足奥苏贝尔提出相对机械学习而言的有意义学习，将设计图纸中符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非人为的和实质性的联系。基于工程认证的设计材料本身的逻辑意义也为有意义的学习提供奥苏贝尔理论最有力的支撑[6]。

3.实践教学对专业认可度的提升。专业的认可度代表了一个专业的水准，是学生口碑的集中体现。专业水平的培养、专业视野的提升、专业能力的提高是专业认可度的重要三个方面。而工程认证所带来以“产出导向”的教育体系，以学生为中心的教学理念和基于“持续改进”教学观，通过实践教学大幅提升了本专业的专业认可度。具体而言，达成了如下三方面的难点目标：①学生可以深入运用工程原理，经过分析解决问题，并在过程中涉及多方面的技术、工程和其他因素，引导学生进行协同攻关。②学生在解决问题时会建立抽象模型，体现创造性。③对于复杂问题如涉及的因素，可能没有完全包含在专业标准和规范中，问题相关的各方利益不完全一致，具有较高的综合性，包含多个相互关联的子问题等，学生在老师的引导下能够给出初步的解决方案。综上所述，学生获得的分析解决复杂问题的能力也是专业技术壁垒的构建过程，是专业荣耀感和自豪感的体现。

三、工程认证教育体系的评价

每一个专业设置时都希望尽可能多的学生沿着专业的轨迹走下去。但在这个多元化社会，学生有自己选择的权力，因此相对高的专业从业率就被视为专业水平的一个重要指标。在评价专业从业率的过程中涉及一个基础对比数据，即是第一志愿率。如果学生毕业后的从业率大于或者等于第一志愿率，可以认为专业知识对学生有着积极的影响，当初把本专业视为第二志愿的学生，经过四年的学习，也觉得本专业可以给他在社会上立足的知识和技能。以专业认证为节点，采用前三年和后三年的相关数据进行对比发现，专业从业率/第一志愿率比大幅提升，实施认证系统的前三年中，专业从业率/第一志愿率依次为97.1%、101.2%、102.8%。当实施专业认证后，专业从业率/第一志愿率依次为106.4%、103.2%、105.7%。

我校长期以来一直积极参与国药杯制药工程大赛，本竞赛由教育部高等学校药学类专业教学指导委员会主办，该赛事的设计作品水准极高，获奖作品除可以直接用作施工图纸，还体现了先进的设计理念和前瞻性视野。该设计作品一般由8张左右A2幅面的图纸加上一本两百页以上的说明书组成。对学生的工作能力和工作态度都有着极高的要求，因此该比赛的参与度可以有效反映教学效果和优秀率。以国药杯制药工程的获奖和参与人数目为基础，以专业认证为节点，采用前三年和后三年的相关数据进行对比发现，专业认证实施前三年每一届的报名比例为13.0%、14.3%、17.2%.专业认证实施之后三年的每一届报名比例分别为21.8%、26.7%、22.6%。

综上所述，工程认证体系的实施对于一个专业的教学方案和培养计划有着巨大的影响。本文仅以工程教育对于理论教学和实践教学的教学层面改变为出发点，分析了工程认证对这两方面的影响。而后通过对比工程认证实施前后的两个关键指标，进一步从数值上佐证了工程教育体系实施的促进作用，为后续继续实施的优化提供了方向。

参考文献：

[1] 胡文龙.工程专业认证背景下的高校教师教学发展[J].高等工程教育研究，2015，（1）： 73-78.

[2] 甄阜铭.理论教学与实践教学的同构关系[J].现代教育科学，2001，（5）： 79-81.

[3] 滕慧，黄群，陈雷，等.浅谈工程教育认证为导向的食品科学与工程专业理论教学的改革与构建[J].教育教学论坛，2018，（17）： 233-235.

[4] 王璞，石佳丽.威廉·哈里斯的黑格尔主义教育思想研究[J].教育学报，2016，（3）： 120-128.

[5] 肖伟才.理论教学与实践教学一体化教学模式的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011，30（4）： 81-84.

[6] 陈丽娟.奥苏贝尔有意义学习条件的实现[J].新课程研究，2010，（183）： 71-73.

责任编辑 秦俊嫄