基于工程教育认证理念的制药工程课程设计教学探讨

王 翠，赵宇明，吴宏宇，于 巍，吴 昊，郭永学

（沈阳药科大学 制药工程学院，辽宁 沈阳 110016）

随着我国经济的快速发展和工业国际化的趋势，为提高高等学校工程教育质量，我国于2016年成为《华盛顿协议》正式会员，工程教育认证在我国全面开展[1-2]。工程教育认证的核心内涵是构建“以学生为中心，产出为导向”的人才培养体系，并突出过程的持续改进[3-4]。制药工程课程设计是制药工程专业教学的重要实践课程，对于培养学生的实际操作能力、创新工程思维、分析和解决复杂工程问题的能力起着非常重要的作用[5-6]。笔者将基于工程教育认证理念，对制药工程课程设计进行教学探讨。

1 制药工程课程设计的教学理念

制药工程课程设计是一门工程实践课程，并不讲授新的理论知识，而是建立从理论到工程、从基础到专业的桥梁。学生在本课程前已经学习了药物化学、药物合成反应、化学制药工艺学等药学主干课程，也逐步学习了化工原理、制药分离工程、制药设备与车间工艺设计等工程课程。课程设计是这些课程知识的综合运用，要求学生利用学习过的相关知识完成指定设计任务，如某一化学原料药车间设计、某一固体制剂车间设计等，是对之前课堂学习的基本原理和基本知识的一个良好的总结，也是对学生运用综合理论知识分析和解决实际工程问题能力的一次全面考核和培养。

本课程的教学理念与工程教育的基本理念相一致，坚持“学生中心、产出导向”。在教学过程中，以学生为中心，充分发挥学生的发散思维与创造性，保证学生的主体地位，而教师的作用只是协助学生加深对设计任务书的理解或提供某一问题的解决方向，指导学生独立完成生产设计。教学过程和课程任务与课程目标的对应关系如下所示，通过不断完善教学方式与方法，实现对课程教学目标、毕业目标的达成。

（1）查阅和搜集相关数据，培养学生独立获取信息的能力。

（2）选择设计方案，GMP、环保、消防、安全、节能、经济等多方面权衡，培养学生的综合素质和设计能力。

（3）准确进行工艺计算，训练学生的计算能力。

（4）设计方案的结果表述（设计说明书和图纸），训练语言表达能力和绘图能力。

（5）采用小组为单位进行设计，培养学生的团队合作能力与项目管理能力。

2 制药工程课程设计的教学内容设计

2.1 课程设计任务

课程设计任务要求学生针对一种化学原料药进行车间工艺设计或某一固体制剂进行车间设计，包括生产工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、设备工艺计算与选型、生产车间工艺布置设计、辅助设施以及相关图纸绘制和设计说明书撰写。

2.2 教学内容设计

依据课程教学理念强调“学生为中心、产出为导向”，即培养目标、课程体系、教学策略、教学评价等需聚焦于学生的预期学习成果。在这一教育理念下，按照“反向设计”，依据培养目标或毕业要求反向制定教学大纲、教学内容、教学方式及教学评价等。这种教学模式的关键在于学生想要学到什么，需要学到什么，而不是教材内容有什么。这种教学模式正适合制药工程课程设计这门实践课，该课程的理论学时就是根据学生完成设计任务的需求安排教学内容，帮助学生缕清设计思路、串联知识点。

例如，当课程设计任务为年产6500吨拉西地平原料药生产车间工艺设计时，要求学生完成的设计说明书包含拉西地平原料药生产流程设计、物料衡算、热量衡算与车间布局设计等等全部内容。教学内容将着重讲解原料药生产的工艺过程，以及生产排班、计算批投料量、热量衡算、选择合适的设备型号等，尤其还要注意防火防爆。当课程设计任务为年产1500万支冻干粉针剂生产车间工艺设计时，教学内容将着重讲解制剂生产过程的药品生产质量管理规范，如何避免制剂的交叉污染。设计任务不同，学生完成设计任务所需要的知识点各不相同，因此要求教师及时调整教学内容。这一教学内容设计也充分体现了“学生为中心”的教育理念。

将教学内容汇总分析，如表1所示，主要分成以下7部分：绪论、工艺流程设计、工艺过程计算、设备工艺计算与选型、工艺流程图、车间布局设计和非工艺专业设计。依据设计任务不同，每一部分教学内容重难点及时调整，并通过优秀设计案例分析等方式，有针对性的进行教学内容和教学方式调整。

Table 1 Teaching Content of the course design of pharmaceutical engineering表1 制药工程课程设计教学内容

3 制药工程课程设计的教学设计思路与过程

遵循“学生为中心，产出为导向”的教学理念进行教学设计。从学生角度出发，面对课程设计题目思考：最终得到一个什么样的作品，取得这个作品需要进行哪些步骤的设计，每一个步骤需要的知识点，如何运用这个知识点。“反向”设计教学内容、教学思路。

以第三章工艺过程计算第一节物料衡算为例，进行教学内容与方法设计。

3.1 教学内容确定

物料衡算是工艺设计任务中最先开始的计算项目，其结果是后续热量衡算、设备计算与选型、原材料消耗定额、车间与管路布置等设计项目的依据。物料衡算的计算任务是根据设计项目要求的年产量，通过对全过程或单元操作进行衡算，得到单耗（即生产每批次、每天或每千克产品所需要的原料量）、副产品量、输出量、物料损耗量以及“三废”生成量等。物料衡算是设计由定性转为定量的第一步，其结果的准确性直接关系到整个工艺设计的可靠程度。

3.2 教学目标确定

（1）知识目标：①根据任务书进行生产流程设计，绘制生产排班表（甘特图）。②掌握物料衡算的基本原理与计算方法。

（2）能力目标：①生产排班表需要学生对整体生产流程具有较好的把握，并且能够在多种设计方案中，从时间、设备、人员、经济等多维角度进行对比，选出最优方案。这一过程可以有效培养学生的独立思维能力、项目管理能力，并使学生逐步树立正确的设计理念。②在物料衡算过程中，需要学生查阅大量的相关数据与质量指标，能够培养学生独立获取信息的能力，同时衡算数据的重要性和准确性，能够提高学生工程计算能力，并培养学生严谨的工作作风。

（3）思政目标：制药工程课程设计具有一定的特殊性，既是“工”学也是“药”学。药品生产无小事，物料衡算过程中，小的误差也可能关乎生命健康安全，容不得丝毫差错。在课程中回顾长生生物“问题疫苗”，引导学生思考药品生产的重要性，牢记制药工程人才的使命与社会责任，帮助学生建立科学严谨、求真务实、精益求精的职业素养。

3.3 教学思路与过程设计

对于物料衡算这一节内容，首先从学生角度考虑：“为什么要进行计算？”“计算什么？”“如何进行计算？”“需要哪些公式？”。根据问题反向设计教学内容。

首先引导学生明确计算目标：批投料量、副产品量、物料损耗量以及“三废”等，为后续设备选型做基础。如何计算——设计任务书中已明确要求年产量、生产天数、班次及每道工序的收率、损耗等参数，可以质量守恒定律和化学计量关系作为基本理论进行计算。当生产工艺为间歇式时，需以批为单位进行计算。如何确定生产批数？根据设计任务书中工艺流程绘制生产排班表（甘特图），即可获得生产批数。如何绘制生产排班表？可采用案例解析、互动讨论的方式帮助学生建立思路，开展设计。

以拉西地平原料药生产车间设计为例，教学过程设计如表2所示。首先采用板书的形式，通过与学生互动讨论，引导学生思考：生产时每批投料多少才能完成年生产任务？年生产多少批次？依据是什么？帮助学生理清思路，明确物料衡算的目的。开始物料衡算前，需要进行合理的生产排班才能确定年生产批次。通过案例分析的形式，带领学生详细解读任务书，并鼓励学生发散思维，设计多种生产排班方案，在时间、设备、人员、经济等多角度综合对比选出最优方案，确定生产批次，从而进一步计算每批生产量。物料衡算的基本原则是质量守恒定律和化学计量关系，学生在前期的理论课程中已经学习过，通过“提问—总结—实例”的形式，协助学生进行计算，使学生掌握物料衡算的具体计算方法。物料衡算是设计项目的基础，其结果的准确性关乎整个工艺设计的可靠程度，以长生生物“问题疫苗”为戒，引导建立科学严谨、求真务实、精益求精的职业素养。在教学过程中坚持学生的主体地位，教师发挥辅助作用，协助学生加深对设计任务的理解和重点知识点回顾，从而指导学生独立完成生产设计。

Table 2 Teaching process of material balance表2 物料衡算教学过程设计

4 制药工程课程设计的教学评价

采用过程性考核+设计成果综合评定学生总成绩（见表3）。多样化的评定方式使学生更加注重平时阶段的学习效果及实践操作能力，团队分工合作、按时完成进度。采用竞赛的形式对学生设计作品进行评定，并特邀药企专家作为评委，经过现场演讲与答辩，学生设计作品得到了专家的一致认可。这种教学评价模式也得到学生热烈的反馈。

Table 3 Teaching evaluation表3 教学评价

为进一步评定教学成效，鼓励学生设计作品参加“东富龙—国药工程杯”全国大学生制药工程设计竞赛，并于2022年度和2023年度连续两年获得国家级三等奖。表明这种教学方式具有一定可行性，我们将继续完善教学内容与教学方式，提升教学质量。

5 结语

在工程教育专业认证背景下，制药工程课程设计坚持以“学生为中心、产出为导向”的核心理念为指导，从课程教学内容、教学目标、教学思路与过程、教学评价等方面进行设计与探索，着重培养学生的实际操作能力、创新工程思维、分析和解决复杂工程问题的能力，使实践教学符合工程教育专业认证的要求。切实提升人才培养质量，培养符合社会需求的制药工程人才。