以全国制药工程设计竞赛为契机培养工程设计人才

吴春姗，翁德会，杨艾玲

(武汉华夏理工学院 生物与制药工程学院，湖北 武汉 430223)

由教育部高等学校药学类专业教学指导委员会举办，中国医药集团联合工程有限公司和上海东富龙科技股份有限公司共同协办的全国大学生制药工程设计大赛迄今已经第八届了。全国大学生制药工程设计大赛发展到现在，是目前国内制药工程专业类比赛中规模最大，影响最广的顶级赛事之一。其目的是为了引导和激励学生结合现代医药工业发展的趋势和技术需求，综合应用所学知识开展工程设计实践活动，培养学生工程设计、工程实践能力及团队协作精神，发现和培养一批在工程设计和工程实践方面有作为和潜力的优秀人才，从而不断的推动中国高等学校制药工程和相关专业教育的发展[1]。

武汉华夏理工学院生物与制药工程学院一直以来积极的参与全国制药工程设计竞赛，并以该赛事为契机，不断的探索以赛事促进教学,培养人才，以团队作为整体，不断的提高团队成员的工程设计能力的方式与方法，并取得了卓有效的成果：2014年获得该赛事全国三等奖，2015年获得该赛事全国二等奖，2018年获得该赛事全国一等奖。

这些年来，武汉华夏学院生物与制药工程学院一直非常重视学生工程实践能力的培养，在教师培养、课程建设、团队建设方面不断的努力和创新，摸索出了一条适合民办高校培养工程设计人才的方法。

1 学院对教师的培养与教师的自我成长

教师是教学过程中的主力军，要想提高教学的质量，首要任务是培养在教学上有想法，敢于突破的教师队伍。这些年来学院一直非常重视教师工程能力的培养，采用“送出去+学习反馈”的方式来培养青年教师队伍。所谓的“送出去”指的是学院每年都会有目的性的选送与设计类授课课程相关的青年教师参加全国制药工程教学指导委员会举办的设计类培训，“学习反馈”指的是要求参加培训的青年教师回校后给全院教师作专题汇报，以此来形成教师共同学习的氛围，普及工程概念。学院对青年教师的发展也进行了合理的规划，将教师按照课程体系和专业背景进行划分，将专业任课教师分为药学基础类、制药工艺类和工程设计三类(图1)。三个类别的教师在其教学过程中各尽其责，在科研和指导竞赛的过程中又相辅相成，通力合作。除此以外，学院鼓励各类别的教师们在教学工作中形成团队，不断的整合该类别内的课程，以团队建设的模式打磨课程体系，使各门课程之间能够融会贯通，授课内容要与企业生产案例相结合，凸显应用性。

图1 制药工程专业课程分类图

教师的成长除了外在因素的推动外，更重要的则是内在动力，能够不断有意识的学习。努力将所看、所学、所想的制药工程理念巧妙的运用到教学中去，从而不断的推动教学的改革与创新。学校成立初期所引入的青年教师都是毕业于各大重点高校的硕士和博士生，他们没有企业工作的经历，缺乏工程理念和工程实践，但经过近十多年的学习和沉淀，教师团队在不断的成长和壮大。如我院负责工程设计类课程的教师团队会有意识的利用学生生产实习的机会下到企业里学习和锻炼，通过实地的参观学习及与企业技术人员交流收集企业生产中的鲜活案例，来不断的丰富工程经验。在学生生产实习完毕后，带队实习的教师也需要提交带队实习的心得体会，将收集的企业案例在系例会中与教师们共同探讨，筛选有用的内容为教学服务。例如：将人福药业实习时所了解的小牛血去蛋白药物的提取全过程在教学过程中根据需要拆分为工艺、设计、CAD制图三个模块。企业生产的鲜活案例可以从不同的角度出发为教学而服务。除此以外，每年全国制药工程设计竞赛中一等奖的作品也都是教学过程中的良好学习素材，让教师们受益匪浅。全国制药工程设计竞赛的题材涉及到了原料药及制剂生产的方方面面，这些年来我院教师紧跟全国制药工程设计竞赛的步伐，在教学过程中“吃透”这些作品内容，将先进的工程设计理念运用到教学中去，对不断的提高工程教学的水平有极大的帮助。

2 课程体系建设融会贯通，凸显应用性

教师的“教”是为学生的“学”而服务的。坚持市场化、职业化、国际化的办学方向，着力培养有较扎实的基础理论、较强的专业知识和实践能力、有健康的心理素质和创新创业精神的应用型人才是我校人才培养的定位。在此基础上，专业课程体系的教学改革主要内容是从学科内课程的融合与贯通着手，以凸显知识的应用性作为主要研究的目的。

在此以工程设计类课程体系建设为例。我院制药工程专业将《化工原理》《制药工程制图与CAD》《制药设备与车间工艺设计》《化工原理课程设计》《制药工程课程设计》等课程划分到工程设计类课程类别中。其中《化工原理课程设计》和《制药工程课程设计》分别是其对应课程的实践教学环节。《制药工程制图与CAD》课程则是理论教学与实践的整合。我校在2014年之前，该门课程是由土木学院教授工程制图的教师按照工程学科大类要求进行集体授课。考虑到制药工程专业的特殊性及学生的学习水平和能力等问题，大类的工程制图课程某些内容对我校制药工程专业学生而言难度过高且不适用，不能与专业相结合，故我院将该课程的教学内容进行整合与创新，由本院负责工程设计类课程教学的教师进行授课，要求课程内容与专业相结合，切实的提高学生的工程实践水平和能力。经过整合后的《制药工程制图与CAD》课程，其中理论课程32学时包括工程制图和化工制图两个部分，创新性的将工程制图中的画法几何、视图的投影基础等内容与化工制图课程内容进行整合，以专业实用和适用作为主要原则进行合理选择性融合；AutoCAD上机16学时为实践教学部分，教师在机房里采用案例演示与学生手把手操作相结合的方式让学生在仅有的16个学时内掌握AutoCAD的功能操作，并能在规定的时间内完成简单工艺流程图、设备装配图的绘制。通过近四年的教学观察与实践，我院学生识图及绘图的水平和能力得到了极大的提升。

为了凸显知识的应用性，专业课在授课过程中均要求采取知识点与工程案例相结合的方式进行案例式教学。以《制药设备与车间工艺设计》课程教学为例，该课程教学可谓制药工程类课程案例教学的典范。例如讲解工艺流程设计章节时，可以将企业生产的案例或者全国制药工程设计竞赛中的作品案例贯穿其中，工艺流程设计内容的讲解可以通过某个生产工艺的具体图示展开进行讲解，并与其知识点：工艺流程框图、设备的工艺流程图、物料流程图、带控制点的工艺流程图等内容相呼应。

3 设计竞赛人才的选拔

我校生物与制药工程学院根据学生的规模，每年只组一个队参加全国制药工程设计大赛，团队成员全部由大三学生组成，指导教师也以全力以赴带好一个队作为主要的工作任务。我院每年12月份对大三学生进行赛事宣传，并鼓励学生积极报名。报名过程中采取自主报名的方式，然后在寒假期间对报名的学生分配学习任务，寒假过后通过考核的方式进行筛选。考核是在规定的时间内主要从四个方面考察学生的能力：(1)绘图能力。要求学生在规定的时间内绘制设备的工艺流程图来考察学生的AutoCAD绘图的水平。(2)理解能力。要求学生设计某产品的生产工艺流程框图并进行简短的物料衡算来考察学生工艺理解能力。(3)语言表达能力。通过让学生表述设计的产品的工艺路线及表述“我眼中的制药工程设计”来考察学生语言组织及表达能力。(4)学习能力。要求学生寒假自学3DMAX、Solidworks等三维绘图软件，考核过程中要求他们在规定的时间绘制设备的3D效果图来考察学生的学习能力。

4 校内培训与校外参观相结合

每年三月至五月中旬设计兴趣小组成员每周进行集中培训一整天，五月中旬开始凡是学生课后有时间，要求必须集中培训。在此阶段，教师在整个指导过程中作为引导全程参与，按照项目驱动式管理的方式来引导团队成员有目的有计划的完成设计任务。由于我校学生基础和能力与参加比赛的众多高校相比较为薄弱，另外我校在大三下学期才开设《制药设备与车间工艺设计》课程，为了能让团队学员们更好的理解设计的思路掌握设计的方法，不断的提升他们的工程设计能力，校内培训是必不可少的环节。校内培训主要由带队指导教师和聘请的企业工程师共同指导展开。以2018年第八届“国药工程-东富龙杯”全国制药工程设计竞赛为例，2018年的竞赛题目为：分期建设的多品种口服固体制剂车间设计，校内培训的模块如表1所示。

表1 校内培训模块

图2 “一拖三”模式图

对设计兴趣小组的培训通常定在周六全天进行，培训是以讲解加讨论相结合的方式进行。讲解主要以知识点展开，而讨论则是结合设计竞赛的题目来进行，探讨如何将知识点运用到设计中去。例如以“多品种固体制剂的排班思路比选”为例，团队成员集思广益设计出了三种排班思路，通过比较优化，最终选择了第三种设计方案，确立了“一拖三”的设计思路(图2)：“一”代表总混之前的单元操作考虑设备共用；“三”代表总混及总混之后的单元操作按照剂型的不同分开生产。总体设计思路为总混之前的单元操作以重量计算，总混之后，以批量计算，以此来进行排班及物料衡算。

为了让设计兴趣小组的成员们更深刻的体验工程放大的概念，我院联系了武汉马应龙药业和武汉人福药业，带学生们深入到制剂生产车间进行现场参观学习，让团队成员在工程师的带领下通过观察设备、管道和阀门等生产运行情况，身临其境的感受现代化的制药企业的生产环境和状况。

5 精益求精保质量

参加比赛，从作品文字内容的组织到图纸的绘制、视频的制作、及其半决赛和决赛PPT制作及团队的汇报答辩，每个环节都至关重要。团队的力量是无穷无尽的，作为指导教师在指导的过程中需要对设计说明书和图纸严格把关，及时提出修改建议，并激发团队成员的斗志，不断的鼓励并引导他们克服困难，挑战自我。从六月一直到八月底比赛结束，团队指导教师和队员们就没有放过一天假，每天都在设计教室里专心研究设计方案、不断的修改图纸上的一些问题、并进行PPT演练、分析从工程视角出发答辩时专家可能会问到的问题。

一切辛勤的付出都会有收获的。民办高校以全国制药工程设计竞赛为契机，不断的摸索和培养工程设计性人才，在此过程中让教师队伍不断的成长和壮大、教学方法进行改革与创新凸显应用性、并总结了参加设计竞赛过程中团队人才培养的方式和方法，取得了一系列卓有效的成果。