基于成果导向的制药分离工程课程教学改革探索与实践

2022-06-15杨淑红杨爱梅王永刚任海伟

高教学刊 2022年15期

杨淑红杨爱梅王永刚任海伟

摘要：根据成果导向教育理念和制药分离工程课程的特点，文章从教学内容、教学方法、考核方式、课程质量评价四个方面展开制药分离工程课程的教学改革探索。通过整合精简教学内容、拓展课堂知识和增加工程实践环节，可以有效地激发学生的学习兴趣，提高工程能力;采用新的教学方法，如PBL和线上线下混合式教学，可以极大地调动学生积极性，培养学生独立思考的能力;改进考核方式，综合考察学生解决制药复杂工程问题的能力;根据定期开展的课程质量评价结果，制定有针对性的持续改进措施并用于下一轮的教学活动，以不断提升教学质量。

关键词：制药分离工程;成果导向教育;教学改革;教学方法;课程质量评价

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2022）15-0151-05

Abstract： Based on the concept of outcome-based education and the characteristics of the course Pharmaceutical Separation Engineering， this paper explores the teaching reform of the course Pharmaceutical Separation Engineering from four aspects： teaching content， teaching methods， evaluation methods and curriculum quality evaluation. By simplifying the teaching content， expanding the classroom knowledge and adding engineering practice links， the students' learning interest can be effectively stimulated and their engineering ability can be improved. By adopting new teaching methods， such as PBL and online and offline blended teaching methods， the students' enthusiasm can be greatly mobilized and their ability to think independently can be cultivated. The improvement of assessment methods can comprehensively examine the students' ability of solving complex pharmaceutical engineering problems. According to the results of course quality evaluation， the targeted continuous improvement measures are formulated and used in the next round of teaching activities to improve the teaching quality.

Keywords： Pharmaceutical Separation Engineering; outcome-based education; teaching reform; teaching methods; curriculum quality evaluation

成果導向教育（Outcome-Based Education，简称 OBE）是由William G. Spady 等人于1981年提出的一种先进的教育理念，是美国、英国、加拿大及澳大利亚等国家高等工程教育改革的主流思想，并成为国际工程教育专业认证标准《华盛顿协议》和中国工程教育认证协会制定的《工程教育认证标准（2017年11月修订）》的核心理念[1]。OBE的核心理念是教学设计和教学实施的目标，是学生通过教育过程最后所取得的学习成果（Learning Outcomes，LO），该成果是指学生在后续的职业发展中能够达成自我实现所必须具备的基础能力，即职业准备能力[2]。OBE强调以下4个问题：想让学生取得的学习成果是什么？为什么要让学生取得这样的学习成果？如何有效地帮助学生取得这些学习成果？如何知道学生已经取得了这些学习成果[3]？因此，OBE重点围绕如何提升这些学习成果来组织和实施相应的教学活动，要求教师转变教学观念，改革教学方法，明确课程目标与学习成果的对应关系，合理安排教学内容，正确处理课堂讲授与课外学习的关系，对于我国课程教学改革具有重要的指导意义。

一、制药分离工程课程的特点及现状

制药分离工程是制药工程专业的核心专业课程，是在学习了有机化学、物理化学、生物化学、分析化学及仪器分析、微生物学、化工原理等课程知识的基础上，研究药用有效成分的提取、分离和纯化的基础理论和工艺技术[4-5]。该课程要求学生掌握各种药物提取、分离和纯化技术的基本原理、影响因素及操作工艺，能够针对不同分离体系中的药用有效活性成分与共存杂质之间存在物理、化学或生物学性质上的差异，合理设计有效成分的提取、分离和纯化工艺路线，或者改造现有工艺的提高，解决制药分离中的复杂工程问题[4-6]。

在工程教育专业认证背景下，兰州理工大学制药分离工程教学显示出如下的不足：（1）教学内容重点讲授制药分离技术的基础理论知识，缺乏制药分离工艺的设计和案例讲述，导致教学内容与实际生产脱节;课程教学内容多，课程学时少，且课程内容较为独立，导致教学深度和宽度的不足。因此，课程无法系统地培养学生综合运用多种分离技术解决实际药物生产过程中复杂工程问题的能力。（2）传统的教学方式以教师向学生单向传授知识为主，虽然课堂也穿插问题式、讨论式的教学方式，但由于制药工程各章节内容相对独立且理论知识枯燥，导致学生的学习积极性不高，对理论知识学习不深入，有时会产生厌学情绪，学习效果差。（3）缺少相应的实验环节，学生不能实际操作分离相关仪器设备，仅从书本或课堂教学中了解实验原理，无法锻炼学生的动手能力，更不能提高学生的研究能力。（4）考核方式单一，仅由平时成绩和期末考试组成。按照成果导向教育理念，这些旧的教学模式不足以培养学生解决制药分离的复杂工程问题。此外，制药复杂工程问题的解决往往需考虑制药工程实践对社会、环境和可持续发展的影响，需借助现代工具和依赖团队力量，需与同行和客户的良好沟通以及终身学习的习惯和意识。因此，在工程教育专业认证的大背景下和OBE教学理念的指导下，亟待改革制药分离工程教学。

二、教学内容的改革

制药分离工程属于化学、化工、生物等学科的交叉领域，部分基础理论知识与其他课程存在明显的重复。因此，需与已修课程进行有效衔接，使学生自然地实现从基础理论到专业知识的过渡。

（一）精简教学内容，突出工程特色

面对制药分离工程课程内容多而学时少的特点，整合精简教学内容是课程改革的重要环节。本课程的部分教学内容与化工原理课程（如沉降、过滤、吸收，蒸馏）和仪器分析课程（如色谱分离）相关章节内容重复，因此，在实施教学计划过程中，对于重复章节已学过的理论知识，仅作简要的知识回顾，避免重复讲述，通过引入具体的代表性药物的分离纯化案例，重点讲解该分离技术在制药生产领域中的应用，并分析比较该类分离技术的优缺点，突出工程特色[7]。例如在蒸馏章节中简要复习蒸馏的原理，重点讲述水蒸气蒸馏和分子蒸馏的工艺原理、应用范围及特点，引入“维生素E的提取工艺”案例，要求学生查阅相关文献了解维生素E的物理和化学性质，并综合考虑技术、经济和环保因素，设计多種提取分离方法，确定生产工艺路线，通过深入分析生产工艺中可能影响维生素E活性的原因，比较各个提取分离方法（例如有机溶剂萃取法、超临界流体萃取法、真空蒸馏法和分子蒸馏法）的优缺点，并提出相应的改进方法。采用案例式教学内容，不仅有效地激发学生的学习兴趣，而且充分地训练学生将各章节知识点串联形成课程知识网络，培养学生解决药物生产过程中复杂工程问题的能力。

（二）拓展课程内容，提高创新能力

药物生产过程需结合多种传统和现代制药分离技术，为了培养学生解决实际工程问题的能力和创新能力，可以将教学内容从教材拓展到学科前沿，鼓励学生多渠道了解制药分离技术的发展现状和最新成果。例如，在课堂教学开始前布置相关课题，要求学生查阅最新文献和技术论坛资料，准确地将课程理论知识与前沿的制药分离技术成果和实际的生产应用衔接，并以小组为单位撰写论文报告，并进行PPT汇报，不仅切实有效地开拓了学生的专业视野，提高探究式学习能力，而且培养了创新能力。此外，专业教师应该积极鼓励并组织学生参加全国大学生化工设计竞赛和制药工程设计竞赛，通过设计产品的单元操作、生产工艺流程等比赛内容，锻炼学生综合运用知识分析解决问题的能力，提升创新能力[8]。

（三）增加实践环节，提高工程素质

制药分离工程是一门理论和实践相结合的学科，单一的课堂理论教学无法替代实践教学环节，理论课和实践课相辅相成方能培养学生解决药物生产复杂工程问题的能力。因此，课程教学内容中应该增设对应的实验环节，在理论课程结束后，学生在实验课程中加深对理论知识的理解，提升教学效果，并锻炼相应的实验操作能力。此外，可以将认识实习安排在课程学习之前，在课程学习过程中，穿插讲解学生已经在制药工厂参观的各种分离设备的原理、特点和应用范围，理论结合实际，着力提高学生的工程素质。此外，还可以定期组织学生参观制药机械博览会，拓展学生的专业视野，激发学生的探究欲望，增强专业自信，以全面培养学生的工程素质[8-9]。

三、教学方法的改进

为了适应OBE教育理念的要求，必须改革制药分离工程传统教学方法，实现从灌输课堂向对话课堂的转变、从封闭课堂向开放课堂的转变，培养学生独立思考的能力[2]。

（一）采用PBL教学方法，从灌输课堂向对话课堂转变

传统的课堂教学主要采用灌输教学模式，以加强学生记忆、理解和应用知识点为主要教学活动，鲜有提高学生分析问题、评价和创造解决方案能力的教学活动。OBE教育理念主张积极实施研究型教学模式，要求将教师教学转向为学生表现，将内容课堂转变为成果课堂，让学生真正成为学习的主人[2]。基于问题式学习（Problem-Based Learning，简称PBL）是近年来备受推崇的教学方法之一，它把学生作为教学的主体，将复杂的、有意义的问题作为学生学习和归纳知识的起点，通过团队合作解决问题，并培养自主学习的能力[10]。PBL需要教师布置实际药物生产过程中面临的复杂工程问题，要求学生通过团队合作共同解决复杂问题，并在分析、解决问题的过程中完成理论知识的理解、记忆、应用、分析、评价和创造等学习活动[10]。PBL教学方法可以高效培养学生的主动学习意识、分析和解决问题的能力、创新能力、团队协作能力以及沟通交流能力等，能够真正地实现教学由“授之以鱼”转变为“授之以渔”[11]。

（二）应用线上线下混合式教学手段，从封闭课堂向开放课堂转变

传统的教学模式是在固定的上课时间、固定的教室，完成教学大纲规定的教学内容，属于封闭式的课堂教学，难以充分调动学生的兴趣和主动探索意识。随着信息时代的到来，高校中也应树立信息教学的观念，采用线上辅助线下的混合式教学方法，改变传统的课堂教学传递知识的方式。充分利用学校的线上教学平台，整合网络教学资源，设置课前知识点预习和课后知识点的巩固以及测验，将教学时间从课内延伸到课外。设置线上专题讨论话题，要求学生以团队形式，通过查阅文献或参与导师实验项目，完成专题讨论任务，将教学空间从教室拓展至图书馆和实验室。线上构建教材以外的电子资源库，包括电子参考书籍、分离技术领域最新研究进展文献、制药工程论坛热点问题、制药分离设备相关视频资源等，并设置学习任务点，将教学内容从规定教材扩充至电子资源库。通过以上手段，实现封闭课堂向开放课堂的转变，调动学生积极性，加强知识应用，弥补传统教学的不足。

（三）绘制思维导图，培养学生独立思考能力

思维导图是表达发散性思维的有效工具，可以将思维逻辑具体化，简单却高效地以图式表达知识点的内在联系，生动地将枯燥无味的专业知识变得更加立体。制药分离工程的第一大特点就是知识点多，且各知识点之间存在内在联系，因此，在教学活动中要求学生根据自己的思维习惯采用手工或者软件辅助的方式绘制思维导图，由点及面、由浅入深，有逻辑地展现出各知识点的动态生成过程，更加清晰地将已学知识点串联起来，从而实现主要知识点的融会贯通。思维导图能够有效培养学生的思辨能力，激发学生的学习兴趣，使其主动地参与并乐于享受学习过程[12-13]。

四、考核方式的改进

传统的课程考核方式为平时作业和期末成绩，集中于理论知识点的考察，难以考查学生分析问题和解决问题的能力，且无法全面衡量学生的学习成果。结合OBE教育理念要求和积累的教学经验，制药分离工程课程考核方式可改进为课堂表现、作业成绩、项目论文与结课考试四个部分。

（一）课堂表现

针对教学内容，构建内容丰富的线上线下课堂题库，在课堂讲述过程中穿插提问，学生以个人或团队形式回答问题，教师按照设定的评价标准给出相应分值，并记入课堂表现成绩。课堂提问不仅有助于及时了解学生对知识点的掌握情况，而且调动了课堂的学习气氛，强化了知识点记忆和理解。建议课堂表现成绩占总评成绩的10%。

（二）作业成绩

课堂学习结束后，教师应该及时布置课后习题，与课堂提问不同，课后作业以巩固知识点，有目地训练学生分析和解决问题的能力为主。根据不同的章节内容，从文献、论坛和生产实践中收集复杂工程问题，并编写出综合设计类型的课后作业，训练学生解决制药复杂工程问题的能力。课后作业应该严格执行“是否按要求并及时完成;书写是否清晰、逻辑性强;正确率高与低;有无抄袭情况”等评分标准进行打分，并记入作业成绩。教师根据学生的作业表现，及时纠正学生对知识理解和应用的错误，并进行针对性的讲解和训练。建议课后作业成绩占总成绩的20%。

（三）项目论文

选取一到两个章节的其中一段教学内容（例如膜分离章节的超滤内容，蒸馏章节的水蒸气蒸馏内容），采用PBL教学模式，教师课前布置相关问题（例如：超滤在中药有效成分分离和浓缩中的应用前景;与有机溶剂萃取和超临界流体萃取相比，水蒸气蒸馏在挥发油提取中的优势），学生以团队形式，通过查阅文献资料，总结形成论文，并进行PPT汇报。评价内容包含了论文质量、与老师讨论时的表现、PPT汇报表现以及团队的分工协作表现。建议项目汇报的分值占总分值的30%。

（四）期末考试

根据OBE教育理念，制药分离工程的主要课程目标是让学生掌握制药分离技术的原理和方法，能够综合应用所学知识，合理设计药物有效成分的提取、分离和纯化工艺路线，或者具备改造现有工艺，解决药物生产复杂工程问题的能力。因此，考试题型应该避免只考察概念和知识点的填空题、选择题、判断题和名词解释等，应该以问题分析、综合设计类题型为主，全面考察学生对分离技术理论知识的掌握情况，以及在工程实践中的应用能力。建议期末考试成绩占总评成绩的40%。

五、课程质量评价方法的改进

基于成果导向的课程质量评价是工程教育课程质量监控的核心部分，也是保障OBE教育理念实施的重要途径[1]。因此，在制药分离工程课程教学实施过程中，必须采用合理的课程质量评价方法。课程质量评价包含以下5个内容：对课程落实毕业要求情况进行评价;对课程教学资料进行检查;对授课质量进行评价;对课程考核结果合理性进行评价;对课程目标的达成情况进行评价。

（一）对课程落实毕业要求情况进行评价

由专业负责人定期组织专业课程团队教师，审查制药分离工程课程对毕业要求观测点支撑的合理性，以确保任课教师认同该课程需支撑的毕业要求。主要评价课程内容是否反映毕业要求观测点、观测点是否易于考核和评价、各种考核是否反映该观测点以及课程目标达成情况评价的过程数据和结果是否用于持续改进。由本专业负责审查课程落实毕业要求情况评估表，见表1。

（二）对课程教学资料进行检查

教学归档材料能直接反映出课程的教学质量，是课程质量的最基本保障环节。在教学过程中重视教学资料的规范管理，通过对教学资料的检查，规范教师教学行为，保证课程教学质量。为便于总成绩的计算，教学资料评价成绩项中优秀、良好分别按95分、85分换算，其他各项按对应百分比换算。

（三）对授课质量进行评价

通过教学督导、教师互听课及学生评教对教师授课质量进行评价，督促改进教学行为，提升课程教学质量。

（四）对课程考核结果合理性进行评价

主要评价考核内容是否体现了对相应课程目标的考核（试题难度、分值、覆盖面）、考核形式是否合理（除了期末考试外，是否采用项目论文、课堂表现或课后作业的形式考核学生、考核方式是否易于评价课程目标）以及考核結果的判定是否严格（是否具有严格的评分标准），见表2。

（五）对课程目标的达成情况进行评价

课程目标的达成情况可以采用定性评价和定量评价相结合的方法。其中定性评价通过向每个学生发放匿名问卷，调查其课程目标达成情况的主观评价结果，并进行统计分析，确定全班同学的课程目标达成评价的定性结果。

定量评价可以采用“测点统计法”，从课程目标出发，找出不同考核方式中考查该课程目标的考核点作为测点，按照不同考核方式在总成绩中的权重，计算所有相关测点的实际总分占所有测点总分的比例作为该课程目标的评价值。再计算不同课程目标的加权平均值，得到该门课程的课程目标达成定量评价值。

将定性评价与定量评价结果汇总，制作完成制药分离工程的课程目标达成评价报告。根据课程目标达成评价报告，比较该课程不同学年的课程目标达成情况的变化，并且分析实际学习效果与预期学习效果之间产生差距的原因，针对性地制定持续改进的措施，并用于下一轮的教学活动，以不断提升课程教学质量。

六、结束语

基于制药分离工程课程的特点，以成果导向教育理念为出发点，从教学内容、教学方法、考核方式和课程质量评价四个方面展开了该课程的教学改革探索。通过实践和探索可知，以成果导向指导的教学改革可以有效地激发学生的学习兴趣和调动学生积极性，培养学生独立思考的能力和创新意识，提高学生解决制药复杂工程问题的实践能力，并可根据课程质量评价结果有针对性地制定持续改进措施并用于下一轮的教学活动，可实现教学质量的不断提升。

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