基于CDIO理念的《制药工程专业实验》教学研究与探讨

宋艳玲，孟艳秋，李 磊，汪海峰，仇兴华

(沈阳化工大学制药工程教研室，辽宁 沈阳 110142)



基于CDIO理念的《制药工程专业实验》教学研究与探讨

宋艳玲，孟艳秋，李 磊，汪海峰，仇兴华

(沈阳化工大学制药工程教研室，辽宁 沈阳 110142)

专业实验是一门重要的实践性课程，是培养学生实验技能、科学思维和创新能力的重要实践教学环节。通过分析和总结《制药工程专业实验》教学的现状和不足，结合专业实验的特点将CDIO理念引入其中，建立和完善CDIO教学理念下《制药工程专业实验》的教学大纲和教学内容，有利于提高学生的创新和工程实践能力，进而实现CDIO教学理念的教学目标，实现人才培养与企业需求的无缝对接。

CDIO；制药工程；专业实验；教学研究

制药工程专业是以培养从事药品制造工程技术人才为目标的化学、药学和工程学等学科交叉的工科类专业。随着全球对人类健康越来越重视，“药品”作为保证人类健康的最重要商品之一，受到越来越多的关注，制药行业已经形成了一个非常大的产业群。作为高新技术产业，制药行业对人员的素质和能力要求相对较高，然而由于高校理论教学与实践的衔接不够紧密，高校工程教育与企业的实际需求存在一定的脱节，毕业生普遍存在缺乏项目和团队工作经验、缺乏沟通能力及创新能力，使得企业对具有实践能力和创新能力的复合型人才的需求难以得到满足。实验教学作为培养应用型人才实践能力和创新能力的重要教学环节，是提高学生综合素质、培养学生创新精神和动手能力、提高学生分析解决问题能力的重要手段，在高校的人才培养过程中起着独特的作用。为了满足社会和企业对制药工程专业人才的需求，专业实验环节的研究与改革成为当前专业改革和发展的重点[1]。

CDIO是代表构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate)的一种先进的工程教育理念和实施体系。它从产品的构思、研发到运行全生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、有机联系的方式进行学习，在一定程度上，能够较好地解决工程教育中理论和实践脱节的问题。作者在CDIO教育理念的指导下，将CDIO工程教育理念引入到《制药工程专业实验》的教学中，结合制药工程专业人才培养的需要，从专业实验的大纲、内容、教学方法和理念等方面，对《制药工程专业实验》教学改革进行了研究和探讨[2-4]。

1 《制药工程专业实验》教学的现状

《制药工程专业实验》教学的宗旨是通过教授学生掌握制药工程领域的科学实验研究方法，培养他们综合应用化学、药学和制药工程专业基础知识去分析问题、解决问题以及从事生产实际活动和科学研究。传统的专业实验教学多是以教师为主体，以理论学习为导向，实验缺乏连贯性和整体性，已经不能满足创新教育对人才培养的要求，其不足主要体现在以下几个方面。

1.1 缺乏连贯性的实验项目，难以体现药物研发及生产的整体过程

制药工程专业实验课是在学生已经具备了基本实验操作技能并完成相关专业理论课学习后开设的重要专业实践课。目前各高校专业实验内容多是药物化学、药物分析、药剂学、药物有机合成反应及化工原理等课程实验的组合，缺乏系统性、完整性，缺乏学科间连贯性，实验教学不能按照药品实际生产过程的系统性与科学性进行，导致实验内容脱节，学生不能获得系统的实验技术理论和完整的实验技能训练。

1.2 以验证性实验项目为主，难以培养学生的主动性和创造性

传统实验项目多以验证性实验为主，这些实验虽然有助于加深学生对所学理论知识的理解，但学生在实验过程中，只是按着实验指导书的内容操作，“照方抓药”、“按部就班”地操作，严重影响了学生对实验本身的思考和对理论知识的深层次理解，难以激发学生对实验的兴趣和主动性，更难以培养学生的创造性。并且，有些经典的验证性实验内容与企业的研发和生产实际相脱节，难以体现药品生产和科研技术的发展。

1.3 受实验教学条件限制，难以培养学生的工艺和工程技术能力

目前全国已有200多所高校相继成立了制药工程专业，然而由于开办制药工程专业的高校类型不同，学科强弱有较大差异，很多高校的制药工程专业重理论，轻实践，特别是由于实验教学条件有限，工程和工艺方面的实验难以开设，学生难以对制药工程系统流程、设备和具体工艺产生感性认识，难以真正体现制药工程专业的实践性和工程性。

1.4 实验教学方法单一，难以调动学生的积极性

传统制药工程专业实验教学的方式主要是以教师为主，采用一起上课的大班化教学，教师针对基础理论知识点开展实验教学，学生在教师监督和指导下进行实验操作，这种形式过于单一枯燥，不能充分调动学生学习的积极性和主动性。

2 以CDIO理念指导制药工程专业实验的教学改革

应用CDIO教育理念构建一个适合制药行业发展的新的实验教学模式，对制药工程学科的发展尤为重要。依照构思、设计、实施和运行的理念进行制药工程专业实验教学的改革，真正做到“做中学”、“学中研”、“研中创”，培养学生的科研创新能力和综合素质，让学生在学习的过程中各方面能力得到全方位提高。

2.1 实验内容的整合与改革

以药物研发和生产实际为依据，将相关学科的实验内容进行整合，全方位制定实验课程框架。打破专业之间的界限，把各专业实验有效衔接成一个完整的、类似药品研发和生产实际情况的综合性实验。如将药物合成反应、天然药物化学、药物化学、药剂学、药物分析等相关知识结合起来，形成从合成原料药或提取天然活性物质-纯化-制剂-分析检验的一套完整的实验体系。实验内容以应用性较强的实验为主，可以通过与教师的科研项目相结合，增加一些代表本学科前沿领域或从科研成果转化而来的实验项目从而保持专业教学的先进性和方向性。也可以通过对制药企业的调研与本校实际情况相结合确定实验内容，不仅解决了高校教育与企业需求的脱轨问题，还有助于学生了解行业的最新动态。例如以治疗心脑血管疾病的基本药物曲克芦丁片剂产品为例开设一系列专业实验，包括实验一：槐米中芦丁的提取、纯化及鉴定；实验二：曲克芦丁的制备及结构鉴定；实验三：曲克芦丁片剂的制备；实验四：曲克芦丁片含量测定和溶出度测定。通过以上实验将天然植物提取有效成分-化学合成制备原料药-制剂-质量研究全部涵盖，反映了整个曲克芦丁片剂产品的制备过程。

2.2 CDIO的实施过程

实验的理论教学过程中，改变传统的灌输式教学方法，采取以问题为导向的教学方法(PBL)。教师实验课前首先提出相关实验操作以及实验过程中可能出现的问题，通过提问引导学生积极思考，加深对实验原理的理解。考虑到实验操作的难易程度，在部分实验教学中，改变传统的集体化教学，开展小组化实验教学改革，将班级学生分为若干小组，学生对教师提出的实验课题通过文献检索以及小组成员间的讨论交流设计出实验方案，教师组织学生对方案进行讨论，讲解实验原理及可行性，强调实验的注意事项。各组同学根据确定的实验方案进行实验，实验结束后进行分析讨论和总结。同时实验小组成员之间通过相互协作共同完成实验项目，也增强了学生的团队协作能力。再整个过程中充分体现CDIO教育理念的构思、设计、实施和运行全过程。仍以曲克芦丁片剂相关实验为例，在提取芦丁实验以及曲克芦丁制备实验中开展小组化实验教学改革，每小组根据课题查阅文献、收集资料、拟定不同的实验路线。经指导教师审阅通过后，实施实验方案。在工艺研究实验中，由各组确定各自的工艺条件，各小组同学按照不同的工艺条件，小组内同学按照本组的工艺条件独立完成实验，再将小组内的实验结果取平均值，最后通过数理统计的方法分析实验结果，确定最佳的工艺条件。统计分析实验数据和实验现象、撰写实验报告。这种实验教学方法使学生充分的接受了科学研究技能方面的锻炼，学生的研究性学习类似于科研活动的过程，教师的任务是设计恰当的方法激发学生的学习兴趣，从而使学习成为充满活力的知识自主建构过程，教师在指导过程中更多地起到引导、组织、提高和解惑的作用。

2.3 通过仿真实验加强学生工程能力培养

药品生产的全生命周期包括“实验室小试-中试放大-工业化生产”三个阶段。要体现制药工程专业实验的工科特色，必须把中试放大和工业化生产过程中的工程技术知识纳入到实验教学中。由于受设备、场地和经费的限制，使得药品工业化生产过程难以在高校教学过程中得以充分体现，黑板上的讲解使得教学效果得不到保障。仿真实验是利用多媒体、仿真和虚拟现实等技术，在计算机上建立一种软硬件结合操作系统，实验者可以模拟真实环境完成实验项目。学生可以通过仿真系统进入设备内部进行观察，了解其构造，掌握其工作原理。仿真界面的设备、仪表和管路设计形象逼真，基本与生产实际环境一致，使学生对整个药品生产工艺以及生产操作控制方法产生感性认识。将仿真系统引入到制药工程专业实验中，增加制药设备和药品生产车间工艺设计等相关课题，大大提高学生的工程实践能力[4]。

3 结 语

制药工程专业实验教学是培养制药工程专业人才的重要过程，其教学改革应结合专业特点和社会需求不断地探讨。CDIO教学模式是目前国内教育改革的方向，对学生综合素质的培养和提高发挥着重要的作用。本文通过对制药工程专业实验现状进行分析，结合学科特点及企业要求，以CDIO教学模式为指导，提出了制药工程专业实验内容及实施过程的改革，体现了实验内容的系统化和完整性，培养了学生的工程意识和科研能力。

[1] 邹祥,昌华,李逐波.基于CDIO理念的制药工程类专业工程素质培养体系建立与对策[J]. 西南师范大学学报:自然科学版,2011,36(4):235-238.

[2] 王英姿,倪健,杜守颖,等.基于CDIO教学理念的中药药剂学实验教学改革[J].中医教育,2013,32(4):10-13.

[3] 谢爱娟,曹剑瑜,罗士平.基于CDIO理念构建“五位一体”基础化学实验教学新模式[J]. 教育与教学研究,2015,29(2):56-59.

[4] 叶勇.制药工程专业特色实验课程体系的建立[J].实验室研究与探索,2015,34(11):176-178.

[5] 张景亚,殷鹏辉,岳丽丽.仿真实验在《制药工程原理与设备》实验教学中的应用[J].生物技术世界,2013(11):106.

Study on Teaching of Pharmaceutical Engineering Specialty Experiment Based on CDIO Principle

SONGYan-ling,MENGYan-qiu,LILei,WANGHai-feng,QIUXing-hua

(Institute of Pharmaceutical and Biological Engineering, Shenyang University of Chemical Technology, Liaoning Shenyang 110142, China)

Specialty experiment is an important practical course, which is an important practical teaching link to cultivate student’s experimental skills, scientific thinking and innovative ability. Through the analysis and summary of the status and defects of the experimental teaching, combined with characteristics of professional experiment, CDIO concept was introduced into the experimental teaching. The teaching syllabus and teaching content in CDIO principle were also founded and improved to develop the student’s innovative research and engineering practice ability, so as to realize the CDIO teaching objectives and thus realize seamless docking between the talent training and the demand of the enterprises.

CDIO; Pharmaceutical Engineering; specialty experiment; education research

沈阳化工大学教学研究基金项目(2013C24)；辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目(UPRP20140767)。

宋艳玲(1977-)，女，副教授，主要从事制药工程专业教学及天然产物的开发和应用。

孟艳秋(1963-)，女，教授，主要从事新药的研究与开发。

G642

A

1001-9677(2016)022-0191-03