新工科背景下提升制药工程专业药物化学实践能力的改革与探索

金海善

（江苏师范大学 化学与材料科学学院，江苏徐州 221116）

新工科建设计划能够服务国家战略，满足产业需求，是在“卓越工程师教育培养计划”的基础上，教育部于2017年提出的一项持续深化工程教育改革的行动计划[1]。该计划对于培养卓越工程师，形成具有中国特色、高水平的工程教育体系具有重要意义[2]。2018年10月，教育部、工业和信息化部、中国工程院联合印发《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0 的意见》[3]。2022年12月，江苏省教育厅、省委人才工作领导小组办公室、省工业和信息化厅印发《关于推进卓越工程师教育培养计划2.0 的实施意见》，希望以新工科建设为重要抓手，持续推进工程教育高质量发展[4]，并指出要全面贯彻“学生中心、产出导向、持续改进”理念，突出对学生工程思维与工程实践能力的培养，着力提升学生解决复杂工程问题的能力。国家和各级政府对发展新工科、培养优秀工程师的高度重视，也为培养新工科背景下的应用型人才明确了行动方向[5]。在这样的背景下，如何结合院校实际情况，改进教学方法，对接当前和未来制造业发展，积极探索符合行业需求的人才培养模式，成为高校必须解决的关键问题。

工科专业学生实践能力的培养离不开实验教学[6]，实验教学是实践教学的主要组成部分，是培养学生观察能力、实践能力和创新能力的重要环节和途径之一[7]。药物化学实验是制药工程专业的一门重要实验课程[8]，综合性强，与学生前期所学课程联系紧密。通过该课程的学习，不仅可以锻炼学生的操作能力，也能够培养学生在专业领域的基本专业素养，提升学生分析、解决问题的能力以及创新能力，是实现人才培养目标的核心课程之一[9]。在新工科背景下，如何讲授好药物化学实验课程，培养符合工程实践需求的人才，是从事制药工程专业实验教学的教师应当重点关注的问题。本文结合江苏师范大学化学与材料科学学院的实际情况，研究新工科背景下制药工程专业药物化学实验课教学，旨在从教学模式的转变、教学方法的改进等方面对该课程教学进行优化，以提高教学质量，提升学生综合素质，致力于培养具有较强实践能力的应用型人才。

1 合理调整实验内容，拓宽学生知识面

对于工科专业的学生，高校应将拓宽学生的知识面及提高各种实践能力作为主要的培养方向。以往学校制药工程专业设置的实验内容相对单一，基本以合成实验为主，这样的课程设置虽然有利于学生了解药物的合成工艺，但不利于学生知识面的拓宽及实践能力的培养。因此，在保持总学时不变的情况下，对实验课的内容进行了调整，删除了部分合成实验，增加了“盐酸普鲁卡因的稳定性实验”和“对氨基水杨酸钠的稳定性实验”两个药物性质考察的实验。调整以后，既保留了经典的合成实验内容，又增加了药物氧化、水解等稳定性考察的实训科目，不仅丰富了实验种类，解决了实验内容单一的问题，还有利于拓宽学生的知识面，提高学生的实践能力。

2 强化操作技能训练，提高学生动手能力

在实验教学过程中，部分学生操作不规范，实践能力不强[10]。在以往的实验教学中，受实验条件的限制，学生一般是两人一组，共同完成一项实验。但两人一组存在弊端，学生不能掌握全部的实验操作，操作技能得不到充分的锻炼。为改善这种状况，通过增加通风橱及实验设备的台套数，将两人一组改为一人一组，要求学生从安装仪器、投料到萃取、抽滤等过程都独立完成，增加学生动手训练的机会，并要求学生严格按照教师讲解的标准实验操作方法进行实验，同时，要求学生熟知每次实验课的内容，尽量脱离教材独立完成实验。通过这些措施，让每名学生都能独立进行完整的实验操作，提高了学生的自学能力和实践能力。

3 增加设计性实验，激发学生探索创新精神

在实验教学中，采取有效措施充分调动学生的学习积极性和主观能动性，可以使学生的创造性思维和能力得到更好的培养[11]。学校以往药化实验课中所做实验多为验证性实验，实验的投料量、操作步骤和注意事项等内容都已在实验教材中详细说明，学生实验后基本上都能得到与教材上一致的结果。这类实验对锻炼学生的基本操作能力很有帮助，但难以有效调动学生学习的主动性和创造性，不利于激发学生的探索创新精神。在近几年的药化实验课教学中，增加了设计性实验的内容，资料的查阅、方案的确定、药品试剂的选择等均要求学生独立完成，教师仅起到指导作用。通过设计性实验，提高了学生的文献查阅能力，独立分析问题、解决问题的能力，激发了学生的科研兴趣和创新探索能力。如在“钙拮抗剂硝苯地平合成”实验中，有学生选择了利用邻硝基苯甲醛和乙酰乙酸乙酯及碳酸氢铵在甲醇中反应制备硝苯地平的方案，整个实验过程看似简单，但是该学生在实验结束后并没有制得目标化合物。通过分析后发现，原来是由于学生急于完成实验，加入碳酸氢铵过快，导致反应失败，碳酸氢铵的热稳定性较差，在加热条件下易分解为氨气、二氧化碳，若一次性加入及加热速度过快，会导致分解产生的氨气来不及参与反应而逸出。后来，学生调整了实验方案，改为分次缓慢加入碳酸氢铵，顺利制得了目标化合物。通过这种教学方式，让学生使用自己所学的知识解决问题，从而激发了其求知欲。而且，在这一过程中，学生投入了大量的时间和精力，一直在探索，调动了学生的学习主动性，使学生感到实验的挑战性和创新性。

4 利用现代教育技术，丰富教学方法和方式

教师在实验课前制作好授课的多媒体课件，并录制重点操作部分的演示视频，将这些资料上传至药物化学精品资源共享课平台，供学生课前课后观看。有的学生动手能力一般，学习习惯不好，这就需要教师不断引导，在课前引导学生观看这些资料，可以让学生对所做实验内容进行预习，初步了解实验内容，方便后续的实验课学习。这些资料也可以促进学生课后复习，学生的学习能力不同，学习效果存在差异，课后观看可以使学生对实验过程中遇到的问题进行回顾，及时复习操作过程和知识点，从而对所学内容有更深层次的掌握。通过这些方式，不仅丰富了教学方法，而且明显提高了实验课程的教学效果，为实验课教学提供了有力的支持。

5 利用多种途径，提升学生实践能力

为解决传统药物化学实验教学单一性的问题，教师将校内实验、科研创新、校外实习等多种实践教学方式结合在一起，做到实验教学与科研实践相结合，实验教学与医院、药厂实践相结合。通过药物化学实验课，教师根据学生特长进行引导，激发其学习兴趣，引导对药物化学感兴趣的学生进入教师的科研实验室观摩学习，培养学生对药物研发的兴趣，并以团队形式查阅文献资料，进行自主实验设计，申请江苏省大学生创新创业训练计划项目，提高学生的科研创新能力。同时，为强化实践教学，学校在徐州市中医院、江苏恩华药业股份有限公司和徐州市质检所等单位建立了制药工程专业校外实习基地。在药物化学课程实训过程中，学生充分使用医院、药厂的资源开展教学实践活动，提高了学生对药品制备、保存及使用的认识。如在药物化学实验“盐酸普鲁卡因的稳定性实验”中，学生学习了该药物在碱性条件下易分解的特性，通过在中医院的实习，学生对这类药物的管理、使用和保存有了更加直观的认识，加强了对专业知识的理解，提升了专业实践能力。

6 改进实验考核方式，实行多元化考核

实验考核不仅是评价实践教学目标完成与否的重要方式，而且可以促使学生重视实验技能的锻炼[12]。以往实验课的考核主要是根据实验报告和考勤情况进行评分，导致学生过于注重实验报告的撰写，忽略实验技能的锻炼。为满足新工科建设的需要，教师调整了药物化学实验课的考核方式，改为从三个方面进行考核，一是安全，二是操作，三是笔试。实验室安全操作是实验课顺利开展的前提[13]。为培养学生的安全意识和环保意识，将安全知识教育纳入实验教学，教师设计了安全教育题库。考虑到大部分学生对分数都较为在意，在学期开始前，要求学生先完成安全教育题库的试题解答，考试合格方可进入实验室上课，考试分数将按一定比例计入到期末成绩。实验操作考核是考核体系的核心部分，也是评价学生实际操作能力的有效方法。以一个综合性实验为载体，重点考查学生的操作是否规范、对实验内容是否熟悉、实验报告的撰写及数据记录是否得当等。在学生完成实验后，教师会进行点评，让学生知道自己的问题所在和扣分之处，以及时纠正不规范操作。笔试主要考查学生对基本操作理论知识和实验原理、流程的掌握情况。通过这种多元化考核的方式，以考促学，提高了学生的安全意识、实验技能及实践能力，从而提高实验课的教学质量。

7 结语

新工科对制药工程专业本科生的培养提出了新的要求[14]。如何进一步提高学生的实践能力和创新思维，培养出更加优秀、符合新时代要求的高质量工程人才，需要教师在长期实践中不断积累和探索。笔者以新工科建设计划为指引，以提升学生的实践能力为导向，针对制药工程专业药物化学实验教学中存在的问题，就如何解决问题进行了探索和改革，优化了药物化学实验教学的一些环节，让课程教学更加符合新工科的要求，以期提升制药工程专业实践教学质量，使学生的素质和能力可满足行业的实际需求。