新工科背景下“制药分离工程”课程教学改革的探索和实践

吴桂竹，卢艳艳，杨文文，吴向阳

（江苏大学环境与安全工程学院，江苏 镇江 212013）

新工科建设作为服务国家战略和面向未来的一项重大行动计划，其主要特征在于新技术、新产业、新业态和新模式的发展，是国家为深入实施一系列重大战略、产业转型升级而进行的科技人才培养布局。作为意识形态的前沿阵地，高校在国家富强、民族振兴、社会繁荣等方面承担着培养专业人才的重任，而如何培养政治素养高且专业技能强的青年人才便成为高校教学的首要目标。经过几十年的发展，“制药分离工程”已形成由多种学科交叉融合而产生的新型学科，旨在培养在制药及相关领域创新和实践能力强，具备国际竞争力的“懂工精药”高素质应用型工程技术人才，在工程教育体系占据着举足轻重的地位[1-2]。本文通过研究传统教学模式在当前高校“制药分离工程”课程体系建设中的应用，探索如何利用现代化互联网技术平台的发展，完善和补足“制药分离工程”课程教学方法的短板，不断完善课程教学质量，改善教学效果，提高学生的综合素质，以满足新工科建设背景下对工程教学所提出的新要求。

1 “制药分离工程”传统教学过程中的“痛点”问题

1.1 教材内容相对滞后

目前，“制药分离工程”课程所用教材内容固化，缺乏“制药分离工程”在实际生产中的案例介绍及现代药物开发、生产前沿和前瞻性研究[3-4]。例如，药物DS 在GMP 生产的最后步骤中往往需要通过结晶分离的手段，进行药物化合物的分离、提纯和晶型控制。为了更好地了解药物化合物在结晶过程中所发生的变化，近年来新开发的在线过程分析技术已经被广泛应用到GMP生产中，通过远程、可视化、实时在线监测，更好地控制最终药物化合物的产品质量，减少过程中控取样测试时间。而大多数教师习惯以课堂讲授为主，照本宣科，不能及时把握国内外制药行业的新技术、新设备、新工艺和新型管理模式，缺乏实用性。此外，教材更新速度较慢，导致学生掌握的专业知识过于滞后，无法适应我国制造业由粗放型向集约化生产的转化，以及第四次工业化革命（工业化4.0）中提出的通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统相结合的手段，将制造业向智能化转型的相关要求。

1.2 轻实践，重理论

“制药分离工程”属于多学科交叉课程，课程涉及的知识面比较宽，且部分理论基础知识又与其他学科的课程存在明显的重复，理论知识点繁多，同时实践性又很强。在有限的时间将课程主要内容和关键技术传授给学生使其掌握具有一定的难度，在授课过程中多以灌输课本知识为主，缺乏对制药车间内部结构、仪器仪表、工艺运行等方面的介绍。学生的工程实践认知相对薄弱，在实习过程中，虽然也由导师带队去制药工厂参观，但所参观的企业类型较为单一，往往十几年都是同一所工厂。在实践过程中按照某个药物品种的生产工艺流程依次参观各个工艺操作单元，流于表面，未能真正了解如何根据药物的特性进行研发和生产，以及在实际工艺运行过程中需要注意的问题，缺乏解决实际问题的能力培养，导致学生的工程实践能力未能得到锻炼。如果所参观企业的研发和生产实力相对薄弱，将会极大地影响学生对制药工程行业发展现状的分析和判断，对未来的就业产生悲观、厌烦情绪，无法在本科期间树立专业自信和提升专业素养。

1.3 考核方式未充分考虑学情

“制药分离工程”课程考核采取期末考试占比60%，课后作业占比30%，平时表现占比10%的方式进行，课程教学多被弱化为理论知识考试、应试能力培训，课程目标也被简化为学期课程考试等考核要求，教学内容更多集中在知识点分析、课堂ppt展示等，教师教学方式较为机械简单，偏于重点强调关键知识难点等，学生以听课、笔记、课后习题为主要形式巩固重点内容，提升考试成绩。此外，学生原有知识、认知能力不同，课后预习以及回顾知识等主动学习性也存在一定差别，极易导致学生对所学内容的内化程度存在个体差异。而且学生多采用考前临阵突击的方式进行准备，过多关注考试重点内容，这便失去了考试在检验学生对基础知识掌握程度方面的重要作用，也不利于提高学生工程设计和自主学习的能力。

1.4 难以融入思政元素

课程思政作为“三全育人”体系的重要组成部分，旨在将社会责任、家国情怀、道德规范、文化自信、专业素养等核心要素融入课程教学中，形成全面覆盖、类型丰富、层次递进、相互支撑的课程思政体系。然而当前，课程思政与高校的专业教育在价值引领和知识传授的教育理念上存在明显的“孤岛效应”。在授课过程中，专业教育重点在于“重考试，轻育人”以及“重说教，轻践行”，片面追求学科知识的传授和巩固，而对于课程思政则将其剥离开，弱化为“课程+思政”的形式，导致在追求学生专业技能提升的同时，忽视了对社会主流价值和家国情怀的传递，以致课程思政教学缺乏学科素养基础和情感体验，无法引导学生理解制药工程专业课程开设的目的和主要任务，不能将中国医药文化和人类医药健康等理念融入学习过程中，导致课程思政见效慢，不易出成果。

2 新工科背景下的“制药分离工程”课程教学改革实践和探索

2.1 多样化教学资源构建

“制药分离工程”是制药工程专业的核心课程，主要是在学生经过对“四大化学”“化工原理”“药物化学”“反应工程”“工程制图”和“仪表与自动化”等课程的学习，培养了学生开发新工艺、生产新设备和使用新技术的能力及掌握药物分子设计的基本原理基础上，研究活性药物成分的提取、分离和纯化技术。这便需要在授课过程中向学生适当补充课外资料及国内外的研究前沿报告，新的分离、纯化技术和设备，并锻炼学生借助文献调研等手段，掌握国内外制药技术的发展状况。结合实际案例，能够针对不同的分离体系，合理地设计药物活性成分的提取、分离和纯化工艺路线。由于“制药分离工程”是一门多学科交叉融合的课程，部分基础知识理论产生交叉和重复，因此，需要通过不断调整课程进度，使其与已修课程有效衔接，避免过多的重复，使学生自然而然地实现由基础理论学习向专业知识学习的平滑过渡。

将“工程学”思想嵌入课堂教学的每一个环节，紧跟时事不断完善课堂实践案例库，通过课堂中的案例介绍丰富学生对制药分离技术的理解，如新型冠状病毒疫情爆发，国内外各大制药巨头企业纷纷加入到新药的研发，如何在短时间内获得药物活性成分的有效晶型，并将其提取、分离和纯化出来成了至关重要的一环。通过对已发表的药物活性成分专利的研究和学习，使学生快速了解并掌握现代“制药分离工程”的新技术，不仅使得学生清晰了解实际药物在开发和生产过程中所包含的制药分离原理，更能够帮助学生将课本理论知识与实践相结合，传授内容也能够反映出前沿性和时代性。

此外，通过创建MOOC 资源在智慧树平台上运行，涵盖授课视频、课程ppt、案例介绍、研究综述、实验指导、习题库等，为学生提供丰富的自主学习平台资源。利用虚拟仿真软件对制药分离工艺进行模拟设计，借助动画对各设备结构进行实时展示和全面剖析，帮助学生熟悉设备内部构造及运行机制。结合企业导师现场教学，掌握并区分不同设备的工作原理、影响药物分离的关键因素，加深对各设备工作机理和基本单元操作方法的掌握，熟悉各设备实际工艺参数以及完整工艺流程，培养学生自主学习能力和分离工艺设计能力，拉近实践与理论距离。

2.2 实践型教学环节设计

“制药分离工程”作为一门应用性和实践性极强的核心专业课程，是针对解决制药分离中的复杂工程问题或提高现有工艺运行效率而逐渐发展起来的一门学科，具有鲜明的学科交叉性、时代性、前沿性，以工程应用为背景，培养学生的工程设计能力。因此，在教学环节设计过程中，重点考察教学内容与教学目标的契合度，教学方式对教学目标的支撑度。

通过设置“课前ppt 分享-知识点讲解-案例讨论-互动环节-小组合作”等环节完成课程传授。以学号顺序，在课堂开始前五分钟安排学生以ppt 的形式向大家分享最新的制药分离技术及在线分析仪器设备。在课堂上教师根据教学目标进行知识点的传授，可通过动画演示、视频讲解等手段，结合案例介绍帮助学生巩固课堂知识难点。互动环节则是教师考察学生对知识点的掌握程度以及及时调动学生的学习热情。课后布置相关的作业，并以小组为单位进行合作，形成“线上线下”教学模式，锻炼学生的课后自主学习能力。

教学过程要兼顾所有学生的学习进度，比如在结晶、过滤、干燥章节的介绍过程中，可通过增加小组作业等形式，根据给出的不同分离体系制定实验方案，再由教师进行指点修改，可实现学生之间的互相帮助、团结合作，达到取长补短的目的，也便于教师及时掌握学生的学习进度；此外，学生对知识的接受形式要求较高，自学能力以及辩证思维能力有待提升，教学过程中可引导学生多利用网络多媒体以及图书馆资源，收集查阅资料，巩固所学专业课的理论知识，更好地运用到实际中去，提高解决复杂分离体系工程问题的能力。

此外，还可以通过加速“校企产学研”的融合，坚持“引才并举”的方式，邀请企业优秀工程技术人才到课堂，结合自身真实的药物生产案例，提升学生课程学习的积极性，激发学生研究探索欲望，增强专业自信心，全面培养学生的工程学理论和实践素质。

2.3 多维度考核形式安排

“制药分离工程”课程考核形式过于单一，以笔试成绩为主不能精准判断学生对分离工程相关原理和药物开发工艺设计的掌握程度，因而通过完善全过程考核制度有助于学生在平常学习过程中加强知识的积累。

首先，将期末考试成绩占比由原来的60%降为50%，命题过程中需要兼顾分离、纯化基本原理、工艺流程，以及案例分析等内容，真正检验学生对课程内容的掌握和工程实践的应用能力。而后，以学生为中心，在平时设置课前ppt汇报、课中问题讨论、课后作业、团队项目方案设计等环节，培养学生解决复杂体系分离工程问题的能力，各项具体占比如表1所示。

表1 多维度考核形式汇总表

2.4 优化课程思政目标

在全面提升课堂教学质量的同时，需要同步推进课程思政建设，首先是提升教师教学素养。比如在绪论这一章节的授课过程中，可以通过介绍现今我国制药行业存在的粗放型生产方式和国外集约化、智能化生产的对比，引发学生进行积极思考，顺势引出本门课程开设的主要目的，即以制药工艺开发流程为主线，通过介绍药物活性成分分离过程的理论与方法，实现可定制化、节约能源、环境友好型的药物分离、纯化方式，鼓励学生认真对待，打好坚实的专业基础，未来在从事制药领域相关工作的时候，能够发挥专业特长，在人类医药健康事业方面贡献专业力量。

此外，提升教师在教学过程中的自觉性，转变教师的教学认知。江苏大学在培养青年教师的过程中，开展了多项活动，比如，青年助理教学期培养则由学院选派资深教师进行一对一指导，主讲培训期则有计划性安排青年教师进入课堂教学，定期开展教学沙龙，组织教学名师讲座、教师座谈会，并鼓励青年教师积极参加学院、学校开展的教学竞赛、说课比赛、微课比赛等，为青年教师提供广阔的学习和交流平台，使其在观摩其他优秀教师的课程教学以及学习优秀教师教学经验的过程中，可以及时找出自己课程设计过程中的不足，推进专业课程教师队伍的课程思政能力。

3 创新模式的教学成果

在推进课程改革过程中，为检验该学期的教学成效，我们对全班同学展开问卷调查，问卷回收率为100%，反馈结果如表2 所示，相比传统的授课方式，超过90%学生接受课程内容的改革，在课堂上勇于发言，与团队小组合作紧密，可以熟练使用教学资源巩固知识点，课后作业能积极完成，自主学习能力明显提升，班级90%以上的学生认为该课程改革提升了学习成效。

表2 学生对教学改革内容的满意度调查情况

总之，随着国家对人类医药健康的重视程度与日俱增，高校对制药领域相关人才的培养显得尤为重要。“制药分离工程”作为制药工程专业人才培养方案中的一门重要专业课，在培养应用型人才上具有很大的指导意义，这便需要高校教师以教学为依托，以实践课题为桥梁，促进教学改革，在提高学生工程实践能力的同时，激发学生专业担当和社会使命，真正做到专业能力和综合素养的有机结合。