基于CDIO模式的生物制药工艺学理论教学体系的建立

郭峰 孙冬冬 刘海萍 杨恩东 汪维云

摘要：为了提高生物制药专业的教学质量，培养能满足当前医药工业发展需要的生物制药专门人才，我们引入先进的CDIO工程教育模式，探讨了基于此模式的专业核心课生物制药工艺学课程的理论教学体系，以提高课程教学质量和效果，培养学生的综合实践能力、创新能力和团队合作能力。

关键词：CDIO；生物制药工艺学；理论教学体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0192-02

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究经过四年的探索与研究，创立了CDIO工程教育模式，成立了以CDIO命名的国际合作组织。自2005年引入中国以来，在短短几年内，就对中国工程教育产生了深远的影响。

CDIO代表构思（conceive）、设计（design）、实施（implement）和运行（operate）。它以产品研发到产品的运行、维护和废弃的全生命周期为载体，建立一体化的相互支撑和有机联系的课程体系。CDIO能力大纲和12条标准是实施CDIO工程教育模式两个最重要的指导性文件。与很多工程教育改革相比，CDIO是一个国际性、广泛、较全面和系统的工程教育改革模式。

生物制药工艺学是生物制药专业必修的一门专业理论课，是一门涉及生物学、医学、药学、生物技术、化学和工程学等学科基本原理的综合性应用技术科学。该课程重点讨论各类生物药物的来源、性质、结构、用途、制造原理、工艺过程与生产方法等，旨在着重培养学生具备从事生物药物研究、生产与开发的基本知识、基本理论和基本技能，同时也为应用现代生物技术研究、开发生物药物奠定了必备的基础。

对于制药工艺学、生物制药工艺学以及中药制药工艺学等相近课程，其教学改革已多有论述，但其重点仍在于实践、实习课程，强化CDIO实训体系。不可否认实训在CDIO体系中的重要作用，但CDIO模式培养的是，既具有扎实的理论基础，又能够分析解决问题，具有较强工程意识的工程师，因此如何在理论教学过程中融入工程理念，培养具有理论基础扎实，同时亦能分析、解决问题的制药专业工程师，是本文需要讨论的问题。

一、目前生物制药工艺学教学中存在的问题

我校生物制药专业于2010年开设，2011年正式招生，已有近5年的教学实践。在教学中仍以传统教学模式为主。另外，生物制药工艺学课程的内容包括了制药工艺基础、单元操作及微生物药物、生化药物及生物制品三大类药物的制备，其中某些工艺操作在前修课程中已有过介绍，另外一些工艺操作与其他专业课程有部分重叠。因此，内容重复容易引起学生的抵触情绪。用一份试卷定成绩的传统模式，学生虽然能在考试过程中给出正确答案，但是这并不意味着学生可以解决实际操作中遇到的问题。

二、教学内容调整

目前，由于大多数学校为体现学生四年本科学习的弹性，采用了学分制，对于以前的很多课程进行了课时压缩。生物制药工艺学课程作为生物制药专业的专业核心课程，其课时也被压缩至40～50学时。如何在较短的学时内使学生能够掌握本课程的中心思想，培养学生的工程理念，是急需解决的问题。因此，针对生物制药工艺学课程学时少的问题，我们对教学内容进行了相应的调整。

（一）教学目标的层次化

在引入CDIO工程教育理念后，生物制药工艺学的教学目标实质上被分解为两部分：一是技术目标，即学生需要掌握的单元操作技术、分离纯化原理、药品生产流程工艺等；二是CDIO目标，即培养学生的工程基础能力、个人能力、人际团队能力和工程系统能力。

（二）教学内容的相应增减

我校作为农林院校，其生物制药专业设置具有自身特点，因此在课程教学内容方面需相应增加提取、分离纯化等单元操作的教学课时。在通常院校的教学大纲中，往往将前两种萃取法作为重点介绍内容，但对于天然药物的提取来说，超临界萃取法是目前应用较为成功、广泛的方法，国内多家科研院所配备了小试或中试装置，亦有多家制药公司建立了相关生产线，可作为CDIO的典型项目案例进行讲解，增加其教学比重。由此可见，根据CDIO的教育理念，结合农林院校的自身特点，可重新对教学内容进行优化，做到主次分明，重点突出。在改革中不断更新教学内容，增减相应的教学内容，达到较好的教学效果，使学生能更好地学习该门课程的理论知识。

三、教学方式改革

如前所述，传统的课堂教学方式并不适合当前条件下生物制药工艺学课程的学习。基于CDIO工程教育理念，我们尝试采用项目式教学方法，以导论的形式，花费一定课时将整个课程的整体形象呈现给学生，而后将生物制品的制备工艺分解为数个具有代表性的工艺项目，采用学生课前预习，课上分组讨论，研究工艺流程，分析可能存在的问题，并给出解决方案的方式进行。采用此种方式，既调动了学生学习的积极性，又贴近了生产实际，有利于学生分析问题、解决问题的能力培养。

四、课程考核方式改革

根据本课程特点结合CDIO的教学模式，仅凭期末理论考试成绩来判断教学效果以及学生的接受程度是不合适的。因此，我们考虑考核内容细分，采用多种方式考核，考核成绩按权重转化，最后得到学生的总成绩。首先，课程结束后每位学生均需通过课程答辩，答辩内容针对学生参与科研项目或某一选定产品进行制定，教师可以对学生掌握的内容及深度有比较充分的了解；其次，期末理论考试，出题内容针对本课程重要的知识点；再次，平时成绩，根据学生分组讨论的情况，教师在听取学生讨论意见的同时进行总结，判断学生的思维发散能力、创新意识、参与积极性以及团队协作意识，并给出相应的成绩。上述三个方面是根据CDIO教学大纲中要求学生培养的各方面能力进行总结得到的。其中，答辩成绩占30%，笔试成绩占50%，平时成绩占20%，避免了传统的理论考试不能深入考察学生掌握课程知识状况的缺点。

五、教师职业能力培养

在生物制药工艺学的理论教学体系中，教师扮演了非常重要的角色。基于CDIO的工程教育模式，对教师的工程意识以及教学能力提出了更高的要求。我校生物制药教研室的专业教师均为各重点高校药学相关专业毕业，专业能力毋庸置疑。但均存在工程意识缺失，难以在教学中给学生贯彻相应能力的培养，因此，可以从教师职业能力入手，培养其工程理念，这也是CDIO模式下生物制药工艺学理论教学的重要方面。同时，我校与中国药科大学、江南大学以及南京工业大学等在国内率先开设生物制药专业的兄弟院校建立了长久稳定的合作关系，吸取其在专业体系建设、学生能力培养等方面的先进经验，并组织教研室教师学习CDIO教学大纲以及标准，贯彻工程教育理念。我们还与山东鲁抗医药集团、常州三高生物、安徽亳州济人、广印堂制药等生物制药企业建立了校企合作关系，经常组织青年教师进厂参观实习锻炼，通过实地考察，帮助企业解决生产中的实际问题，并通过生产第一线的交流，获得第一手信息，为课堂理论教学打下良好的基础。

六、结语

社会经济的发展和全球化的进程给工程师的素质、能力提出了新的要求，而这些要求迫使工程教育做出了相应的改革。CDIO工程教育理念对现代工程教育所要达到的目标提出了系统和全面的大纲要求，并对理念的实施提出了全面的指引。我们应用CDIO国际工程教育的理念，结合农林院校的实际，对生物制药专业学生生物制药工艺学课程的理论教学探索了一套能够培养学生分析问题、解决问题的能力，发散、创新思维能力以及团队协作能力的课程教学和考核体系。我们将密切观察体系的实践过程，及时发现、研究、解决过程中的每一个问题，总结经验，切实保证改革的成功。

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