新时代背景下“制药设备与车间设计”的混合教学模式探索

田恒，潘青青，刘哲

（合肥师范学院化学与化学工程学院，安徽 合肥 230601）

2020年年初爆发的新冠肺炎疫情是新中国成立以来发生的传播速度最快、感染范围最广、防控难度最大的一次重大突发公共卫生事件，疫情的发生不仅扰乱了各个学校正常的教学秩序，让一直热衷于线下教学改革的课程顿时手足无措，还对教师教学应急反应能力和教学改变能力提出了空前的挑战。时至今日，新冠病毒仍以其超强的传播和变异能力，使全球的抗疫形势依旧严峻，给后续的传统教学方式增添了极大的困难。因此，为全面贯彻落实教育部“停课不停教，停课不停学”的相关要求及有效应对未来的不特定风险，针对传统课程的教学模式改革已迫在眉睫、刻不容缓[1-2]。

同时，长期的抗疫斗争也加速促进了医疗、制药行业的蓬勃发展，对制药生产车间设计、操作和管理等相关岗位人才的需求量得到了进一步提升，而“制药设备与车间设计”课程正好符合此类需求，课程未来发展关注度较高[3]。

1 课程性质

“制药设备与车间设计”课程是一门以药剂学、制药工艺学、药事法规和工程制图等相关理论为基础的专业核心类实践课程，重点传授了制药生产过程中常见的单元操作和制药车间设计的一般规律，强调理论联系实际，要求学生从工程技术和工程经济的角度去提出、分析和解决制药生产中的实际问题。课程授课内容可分为制药设备和车间设计两大部分，在制药设备讲授过程中会对粉碎、筛分、混合、制粒、反应、膜分离、结晶、冻干等制药常规设备进行详细介绍，使得学生们在熟悉各种制药典型设备原理的基础上，能进一步掌握设备的结构特点和常规操作要求；而车间设计部分则会着重讲授制药工艺的设计步骤和设计过程以及药物生产车间的一般布置方法，要求学生在熟悉和掌握各种药物制剂制备流程和物料、热量衡算的基础上，进一步深化对制药设备、制药工艺和制药环境的理解，以便更好地促进专业所学与实际生产相结合，从而达到提高学生分析和解决制药生产中的设备、技术等实际问题的能力[4-5]。

2 课程教学模式比较

2.1 全线下模式

全线下模式（Offline Teaching）是一种以“教”为主体的教学方式，主要分为传统型的“填鸭式”和创新型的“翻转式”两种全线下教学模式。虽然此种模式下的监管、互动和沟通都极为方便，但教学方法和教学手段却略显单调，教学时间和教学场地也比较“呆板”。一旦课程教师因事不能进入课堂，教学活动就面临着不能顺利开展的风险，尤其是在应对新冠疫情等突发事件爆发时，全线下模式的教学就显得尤为艰难。即使教学活动能够正常开展，但学生的精神状态和注意力也会直接影响着课程的教学效果[6]。

例如，“制药设备与车间设计”课程中所涉及的制药工艺过程、制药设备操作、制药项目设计程序、物料衡算、热量衡算方法、车间设计和管道设计等知识点较多，且专业性较强，学生听课时很容易感到乏味和疲劳，导致精力不集中，容易分心走神，甚至个别学生出现排斥心理，给后续课程的学习增添较大阻力。

2.2 全线上模式

全线上模式（Online Teaching）是全部依靠网络教学平台开展的一种非接触式授课方式。该模式不仅上课方式灵活，学习时间自由，对于授课过程中出现的重、难及关键性知识点也可随时重现，同时，授课教师还可以通过设置签到、抢答、讨论等一系列环节充实教学过程；并且，伴随着现代科学技术的发展，线上教学的手段和资源也得到了极大地拓展，使得一些晦涩难懂的知识点能更形象、生动地呈现在学生们面前[7]，以达到激起学习兴趣、方便理解的效果。以膜过滤设备为例，浓差极化现象的原理很难仅靠语言和文字表述清楚，而借助于视频和动画等线上资源和表现手段则很轻松地将膜上游中拦截物和透过物溶质的运动和扩散方向呈现出来，不仅让知识点通俗易懂，而且让学生记忆深刻。

但对于实践性和专业性都极强的“制药设备与车间设计”课程，采用全线上模式除了无法很好地开展互动以提升学生们的动手设计能力外，还存在以下问题：①运行不够稳定：直播课程易受硬件、网络和教师熟练度等众多外在因素的影响，导致课程直播存在画面卡顿不清楚、直播声音延时不流畅等风险，极大地影响教师的授课质量和学生的听课效果；②过程存在缺陷：由于在线教学活动仍需以教师讲授为主，有效的教学组织、灵活的教学方式和丰富的教学资源都无法得以实施，因此学生在教学过程中真正的主体地位还是无法突显，师生间有效的互动还是无法开展，使得教学效果大打折扣；③监管容易缺位：在线直播教学过程中，教师无法及时、全方位地了解到每个学生的上课情绪和动态并采取与之对应的教学举措，造成教师对教学监考的缺位、失位和空位。

2.3 线上线下混合模式

线上线下混合模式（Blended Learning、Flexible Learning、Mixed Learning或Online-Merge-Offline）[8]是通过技术整合全线下和全线上教学模式各自的特点和优势，取长补短，并借助现代化信息技术手段提供灵活、及时、持续的学习，以实现整体系统化教学与个体差异化培养的有机融合。线上线下混合模式存在的目的不是为了取代线下课堂，而是尽可能地释放线下课堂教学的空间，让授课教师能有更多时间和精力根据课程特点去设计课堂教学、组织学习方式和管理学生资料，这样不仅能充分发挥教师在课程中的主导地位，还能突出学生在课程中的主体作用。但从量的维度上考虑，一般要求线上教学在线上线下混合模式中的比例控制在30%到79%之间[9]。

3 线上线下混合模式的设计

3.1 实施混合式教学模式的策略

“制药设备与车间设计”课程的授课对象绝大多数都是00后，由于他们从小就对电子产品耳濡目染，更倾向于采用网络的方式获取新信息，而且日常思维习惯也使其更愿意主动去了解感兴趣的事物，因此只要能引起他们对某一事物的浓厚兴趣，就会促使他们更迅速、更主动地去学习新知识。这就要求“制药设备与车间设计”课程的授课方式不能再采用传统的“填鸭式”教学，不然学生们很容易从“不会学”转为“不想学”，进而对以后整个课程的学习都产生消极的态度[10]。而线上线下混合式教学模式正好满足此类需求，能充分发挥和调动学生学习的主体性和积极性。它是在教师的引领下，整合了开放性和多样性的教学理念，混合了实体课堂和同步课堂的教学优势，汇集了线下和线上优质的教学资源，以“互联网+课堂”的方式为媒介，将专业性知识传播得更为广泛，将学习知识的门槛降至最低，其具体的教学设计思路如图1所示。

图1 混合式教学模式设计思路图Fig.1 Design idea diagram of mixed teaching mode

3.2 混合式教学模式的课程设计

虽然线上线下混合式教学模式早已在其他课程中有所涉及，但在“制药设备与车间设计”课程中的应用却鲜有记载，如何设计“制药设备与车间设计”课程的线上线下混合式教学模式就成为了一项十分具有创新性的工作。笔者在充分调研“翻转课堂”“慕课”“微课”“智慧课堂”等国内外信息化教学改革的相关资料和学习借鉴身边一些老教师教学改革成功经验的基础上，结合课程自身特点，从教学组织形式、教学环节构成和考核评价方案三方面提出了一种全新的教学模式，并始终坚持“课中教学是核心，课前导学和课后辅学是助手”的教学设计理念，以传统的线下课堂为主体，潮流的线上平台为抓手，通过课前线上高效预习、课中翻转式交流学习、课后线上检测评估等方式开展“制药设备与车间设计”课程的学习，其具体实施方案可参见图2。

图2 混合式教学模式的实施方案图Fig.2 Implementation plan diagram of mixed teaching mode

3.2.1 课前设置多元化任务助力课程导学

“制药设备与车间设计”这门课程的知识繁琐、抽象复杂，且是制药生产实践性极强的综合性课程，任课教师要在有限的学时内将这些知识点讲深、讲透，实属不易。要解决此问题，教师需要提前整合、梳理章节核心重点内容，同时充分利用好线上平台的“隔离式”学习优势指定自学内容，发布自学任务，使得学生能够提前预知课程重点，并引导学生对本次课程的重点知识开展资料调研，以弥补书本内容相对滞后、笼统和枯燥的不足。如在讲授本课程中的车间布置设计章节内容时，授课教师可以利用网络资源提前发布国内外主流制药车间的布局视频，使得学生在正式接触新知识之前能预先对车间布局的概念有个形象化的了解；再通过相关预习打卡任务驱动学生进行资料调研：查询车间设计的一般原则，了解车间的组成构造以及洁净车间设计的基本要求等，让学生从总体上能对车间布置设计的相关知识有个初步的了解；最后，学生根据自己的预习情况向教师反馈效果[11]。

通过课前设置多元化任务，不仅能提高学生的预习效果，还能提升学生的学习兴趣和自学能力，并借助网络资源巨大的知识网去深化和拓宽专业知识面。

3.2.2 课中采用多途径方式引导师生互动

教师在授课过程中应尽可能对主要教学内容进行串讲，对学生在课前暴露出来的薄弱环节进行精讲，对课程的重难点知识进行细讲，并在教师的组织和引导下，通过师生和生生之间开展的有效互动[12]，对课程教学中的重难点知识进行讨论、交流和资料分享，同时课程教师还应及时对交流讨论的成果进行点评和总结，并对表述不完善和不正确的地方进行补充和纠正，以此实现课内课外、线上线下的多途径混合式教学。而在线上的教学平台上，教师也可实时记录、管理学生的考勤和平时表现，并向所有学生实时公布，以便在无形之中引入竞争机制，形成“你追我赶”的学习氛围，达到提高学生学习积极性的目的。例如教师在讲授“制药设备与车间设计”课程的粉碎章节内容时，可在讲清粉碎概念、机理、设备分类及其选型原则的基础上，合理压缩教师的课堂讲授时间，精简学生的课堂学习内容，以便将国内外制药厂中的主流粉碎设备及其生产线以图片或者视频的方式引进到课堂之中，并在教师的引导下对其原理、结构特点、工艺参数、应用场合和设备报价等展开细节讨论，以此达到活学活用、提升理解深度的目的。

而在课程后期的车间设计章节讲授时，教师可合理采用团队作品设计、设计作品汇报或者设计作品鉴赏的方式充实课程教学，并通过线上线下混合的形式指导学生学习专业软件模拟药物的生产过程。设计作品宜采取多人一组，各组一题。设计任务应分解到位，任务分工落实到人，同时选题应尽量贴合实际药物生产需求，而主要设计参数则可借用现有药企的工艺参数或参考文献的放大值，甚至直接采用“全国大学生制药工程设计竞赛”的题目。授课教师提前说明设计作品的课堂汇报内容及评分细则，并要求团队成员积极准备材料制作和ppt 汇报。通过授课教师组织学生分工协作、自主探究，使其有计划、有规律地跟着教师的步调前进，更从容地接受新课程，更突出地学习重点内容，更有质量地与教师展开合作。

在设计作品的鉴赏环节中，可采用学生互评为主、教师点评为辅的方式开展。通过学生互评的方式，让学生利用课程所学主动地开展实际应用，发现设计中的优点，分享设计中的收获，并指出设计中的不足；而在教师点评环节中，课程教师则主要针对学生有疑问、有争议的地方给出专业的解答，并依据设计作品的完成质量、团队成员的参与贡献度以及学生交流汇报过程中的表现情况，对每位学生的设计作品进行点评和综合评分。课后，教师还可以与学生就设计作品中的防火防爆、安全卫生、“三废”处理等非工艺设计方面展开进一步探讨，以此激发学生对制药设计知识的探索兴趣，有助于学生专业知识的掌握和工程设计能力的提升，达到举一反三的学习效果。

3.2.3 课后强调系统化评价，反哺课堂学习

课后是学生巩固和提高所学知识的重要期，也是其构建知识体系的关键期，而在混合式教学方式中，线上教学平台强大的课程录屏功能和课程管理功能及时反哺课程学习，使得课程的复习变得十分方便且灵活。同时，借助于线下有效的监督，学生对知识点的回顾也会更加频繁和主动。

混合式教学评价把原有的“以学为主”的单一化评价方式转变成“学+教”的全方面教学评价体系，通过课堂定位签到、课堂讨论互动、课后作业及随机测验等多方式扩展学生的参与度、完成度和满意度评价指标，采用随机访谈和无记名问卷调查的方式收集教学评价和教学建议[13]。同时，课程教师也积极进行课程反思，做好课程混合教学模式的后续优化。

4 结束语

疫情的发生削弱了传统线下教学模式在教育教学过程中的影响和作用，使得其单调、呆板的缺点逐渐暴露出来，让教育主体双方不得不重新审视其主导地位。而在疫情期间支撑着师生间开展专业技术传播的线上课堂则越来越受到重视，特别是在专业实践性极强的“制药设备与车间设计”课程中，在采用网络资源补充并形象化表达理论知识、线上平台协助管理并实时公布学生表现以及课程预习内容提前发布并记录授课过程方便回放等方面都有着线下模式不可比拟的天然优势。因此如何根据“制药设备与车间设计”课程的教学特点，最大限度地发挥出线上教学和线下教学的各自优势就成为了其混合式教学改革的最大初衷。