基于现代信息技术的制药工程技术实训课程教学改革

韩永萍 李可意 刘红梅

北京联合大学生物化学工程学院，北京 100023

综合实践教学是提高学生专业技能和工程素养，实现评价、创造等专业高阶层次领域认知的重要手段，也是“新工科”建设中“培养具有较强工程实践能力、胜任行业发展需要的应用型和技术性复合人才”的重要载体，更担负着学生由学校学习到适应工作需求“最后一公里”的桥梁作用。然而，教学过程以教师为中心、过程考核缺失、评价方法简单、评价结果无法真实反映学习效果等，是实践类课程的共性和痛点，也是高校实践类教学改革的重要内容。

信息技术与网络结合，在“突破时、空、物限制”信息传递的原有属性基础上，还可通过对影像、声音、文字加工增强传递信息的可视性、立体化及实现交互性。教育部发布的《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》中明确提出，“高等教育信息化是促进高等教育改革创新和提高质量的有效途径，是教育信息化发展的创新前沿”。将现代信息技术与高校实践课程相结合，不仅可解决客观条件限制的问题，还可将课堂教学向线上进行有效延展，促进线上线下相结合，加强学生自主性学习，同时可实现考核形式和手段的多样化，提升考核结果的科学、有效性。探讨现代信息技术与高校实践课程相结合的新型教学模式，是目前教育发展的重要趋势。

本文以北京联合大学制药工程专业综合实践类课程——制药工程技术实训为载体，结合现代信息技术构建“学、研、导、评”一体化教学和“过程考核+总结性考核”多元化考核教学模式，以期为现代信息技术与高校实践课程相结合的新型教学模式提供参考。

一、制药工程技术实训课程教学问题分析

制药工程技术实训课程包括复方原料药提取、蒸发浓缩与喷雾干燥，微波辅助提取药物有效成分，超临界萃取药物有效成分，膜分离技术对天然产物的分级纯化、大孔树脂对天然产物的分离纯化5个项目（来自5名指导教师的科研成果转化），属于典型的多项目、实验型综合实践课程。课程教学目标除加强学生对现代中药提取、分离技术相关知识的理解外，重点培养学生对中药提取、分离过程中涉及的复杂工程问题的分析和解决能力、项目实施综合影响评价能力、团队协作能力以及沟通与表达能力。因本课程开设时间集中、设备台套数有限（1～2台），教学以7～10人的小组形式开展。

（一）教学方式单一，学习过程机械、枯燥，课程目标远未达成

传统教学模式下，为让学生在课前对训练项目有所了解，要求学生根据提供的实训讲义抄写预习报告；课堂教学中，学生按照讲义提供的工艺操作流程在教师指导下完成操作，获得需要的实验数据或实验现象；课后学生只需要提交一份格式统一的实训报告，即可完成整个项目训练。教学过程更强调形式上项目的完成，而未考虑学生是否获得知识和能力的内化。由于几乎不需要学生自主思考和研究，其对学生工程素养的培养远未达成对专业培养毕业要求的支撑。

（二）教学过程以教师为主体，学生缺乏学习动力

传统的教学模式中，教学始终围绕指导教师在讲义中给定的项目工艺操作流程开展。因学习方法机械、枯燥，学生提交的预习报告和实习报告经常出现复印或代写情况。此外，因设备台套数有限，小组人数较多，在课堂操作训练中多数学生处于围观状态。究其根本原因，主要是教学过程始终以教师为中心，学生参与感低，导致学生学习动力不足，“等”“混”现象严重，忽视实践课程训练，严重影响了该课程的教学效果。

（三）考核方式单一，考核手段落后

传统的教学模式中，用于评价“教学成果”的主要依据是格式统一的实训报告。指导教师在手工批改堆积如山的实训报告时，由于实训报告格式统一、内容相似，主要根据报告字迹工整性、内容完整性，结合出勤情况及课堂操作过程中的表现完成课程的最终评价。这就使过程考核流于形式，考核结果受指导教师主观影响大，随意性强；而同一小组的学生因报告内容基本相同，成绩区分可考量依据有限；同时，因考核内容不能完全覆盖课程教学目标，课程达成度分析困难，课程持续改进几乎无据可依。

二、基于现代信息技术的制药工程技术实训课程教学模式改革

为了强化课程学习效果，指导团队教师重新梳理教学目标，深挖制药工程技术实训课程各组成项目的教学要点，充分利用现代信息化技术，创建以学生为主体、教师为主导，以信息化为特征的线上线下相结合的“学、研、导、评”一体化教学和“过程考核+总结性考核”的多元化考核教学模式。

（一）课前加强引导学生探讨式学习

不同于传统教学过程，改革后的实训课在各个项目开始前，教师以微课形式为学生提供生产设备的三维动画，介绍机组构成、设备结构和工作原理及操作注意事项等学习材料，同时为学生提供残缺版讲义，并提出针对性的思考题。学生则以小组为单位带着任务反复观看微课并结合资料查询，补充完善实训讲义中生产设备的工作原理、生产工艺操作流程以及回答相关问题。以上学习资料、学生提交的预习报告及指导教师点评均在辅助教学平台（如蓝墨云班课上）进行线上操作。

（二）课上重点引导学生对复杂工程问题的分析和解决

课上教师除了对实际生产机组或生产设备进行讲解和演示操作，还需在操作过程中检查各小组工艺流程设计的正确性、设备操作的规范性及获取数据的完整性等。学生在操作中根据实际情况不断修正之前设计的生产操作工艺，及时记录实验现象和实验数据，对于明显偏离运行规律的数据要能及时找出原因并给予修正，提高项目完成的挑战难度。实验完成后，学生需将修正后的操作流程、指导教师签字的实验数据提交辅助教学平台，作为过程考核依据。

（三）课后加强学生对知识和能力的内化

项目结束后，为了强化学生对习得知识和能力的内化，除了传统的实训报告，还增加了线上考核和操作考核。课程针对各个项目建设带标准答案的题库，题库内容由各实训项目涉及的理论知识、设备系统构成、工作原理、操作要点等组成。学生以个体为单位在课后进行不限时间的在线组卷测试，系统自动评分。操作考核是以小组为单位任选5个项目中的一个，介绍项目目的、生产设备系统组成、工作原理、操作过程及项目涉及的提取分离技术的应用现状。操作考核要求以视频形式呈现，每位成员都必须承担一部分出镜任务。学生完成的操作视频可用来补充下一轮课程教学的学习资料。

三、基于现代信息技术构建的“学、研、导、评”一体化教学模式特点

（一）强化对学生自主学习能力的培养

以膜分离技术对天然产物的分级纯化项目为例，在课前学习中，学生除需要补充完成微滤和超滤清洗流程外，根据清洗后膜通量恢复率计算需要，还得在微滤和超滤膜分离操作前考察不同压力下清水的膜通量；为了考查系统截留率随运行时间变化，学生必须思考计算截留率所需记录的研究数据。项目课前需要完成的思考题为：（1）如何计算清洗后膜通量恢复率？（2）计算截留率需要记录哪些研究数据？这种带着任务学习和探究的学习方式可极大地提高学生自主学习的动力和兴趣，同时培养学生思考及解决问题的能力。

（二）强化对学生解决复杂工程能力的培养

还以膜分离技术对天然产物的分级纯化项目为例。串联使用的无机陶瓷微滤和中空纤维超滤因分离真菌粗多糖溶液而被污染，仅采用0.1%氢氧化钠溶液清洗有可能无法使膜通量恢复率达到90%以上的设定要求。为此，微滤可采用80℃以上的热水对膜系统进行循环清洗，而超滤更适合汽水混合冲洗。如果清洗方法反过来，无机陶瓷膜通量很难在短时间内恢复，而有机材质的超滤膜也会因料液温度过高被毁坏。因此，这些加强清洗手段需要学生根据现场具体操作情况并经指导教师确认后使用。此外，因膜污染产生，分离过程中的膜通量将随着运行时间延长而逐渐降低。但因料桶内液面过低，进料裹挟大量气体进入膜系统或操作压力没有固定都可能导致膜通量偏离正常运行规律，因此，此时学生应在指导教师的引导下分析原因并及时纠正。通过指导教师在课堂上引导学生对操作中出现的具体复杂工程问题进行分析和解决，学生不再机械地完成项目操作过程，而需要小组成员全心投入、分工合作。可见，适当增加操作项目的完成难度，不仅可以激发学生的探究兴趣和学习热情，完成后收获的满足感也会增强学生的自信。

（三）借助现代信息技术，延伸学习时间、延展能力培养广度

课前微课学习不仅为团队协助探究学习明确了方向，还突破了时、空、物的限制，降低了学生的学习难度。而为了完成好操作考核，小组需要查询资料、设计拍摄文案，指导教师需要在线观看学生提交的视频，指出其存在的问题和不足，允许学生多次修正。学生通过课前探究、课后操作考核，不仅内化了理论知识，而且加强了对训练项目的综合影响评价能力、团队协作能力以及沟通与表达能力的培养。

总之，融合现代信息技术后，线上、线下教学分工明确，课程目标培养过程具体，很大程度上延伸了课程学习时间、延展了能力培养的广度。

（四）考核手段现代化，过程考核和总结性考核多元化

课程考核作为课程教学活动中极其重要的一环，是评定教学质量、衡量课程教学目标、检查学生“学习效果”的重要手段。近年来，国家相继出台的教育政策都对课程考核提出了具体要求，明确强调深化本科教育教学改革“要改进教学评价机制和学生考核机制”“要切实加强学习过程考核，加大过程考核在课程总成绩中的比重”。

现代信息技术在制药工程技术实训课程中的应用，使得过程考核依据较为充分，如学生课前对微课学习的时长、在教学平台上的有效交流、提交的预习报告质量、课上出勤以及提交的学习成果等；而总结性考核具有可从多个角度评价课程目标的试卷考核、操作考核和实训报告三种形式，考核内容实现了课程目标的全覆盖，考核结果更加系统、科学、可靠。

使用现代信息技术后，学生的课前学习、出勤及课后试卷考核均可由系统自动评价，指导教师只需重点关注操作流程设计的合理性、实验数据综合分析及设备操作的正确性和规范性等学习要点，很大程度上减少了教师的课程评价工作量。对于学生而言，其不仅可通过教学平台及时了解课程学习的阶段性评价，而且线上考试和拍摄视频形式的操作考核赋予了课程教学现代感，符合现代大学生的认知习惯。

（五）教学过程强化以学生为中心，激发学生的学习兴趣

无论是课前学习、课上操作或是课后考核，制药工程技术实训课程始终秉承以学生为中心的教学理念，充分尊重学生的主体地位，教师主要起引导或指导作用，协助学生探究、综合分析和解决训练中出现的复杂工程问题，完成实训项目设定要求，培养学生在学习中的自主学习意识，激发学生的学习热情。

四、结语

3 年多的课程改革改革与实践涉及6 个班次、180 多人次。调查问卷显示，学生对这种融合现代信息技术的实践教学和考评模式表示欢迎和认可。学生普遍认为，通过对该门实践课的学习，自己无论是在中药提取、纯化技术方面，还是在科研方法方面都得到了较大提高，为后续的毕业论文写作打下了基础，并且表示真切体会到团队协作的重要性。建设的课程题库中每个实训项目有约50 道选择题、判断题及填空题，并且每年根据学生的实际学习情况不断更新。为了加强课前学习，每个实训项目建设有不低于15min时长的微课。学生拍摄的项目操作考核视频质量不断提升，很多被指导教师选用为理论课程教学的教学资料。

现代信息技术不仅是信息传递手段，还是教学内容载体、教学成果载体以及课程评价手段。融合现代信息技术是目前高校教育发展的主流趋势，将其引入综合实践教学，可打破传统机械教学和单一评价模式，激发学生的学习热情，深化学生对知识的理解，内化学生的能力培养，实现高等教育对实践课程赋予的使命担当。目前，现代信息技术在高校教学中已被普遍使用，如何更好地结合学生特点，针对课程类型进行课程考核评价改革，更有效地提高学生的学习效果和学习效率，仍然需要在实践中不断探索。