培养工程能力的《中药制药工艺试验》课程构建*

陈继平，龚 英，晏 瑾，戎梅竹

(云南师范大学化学化工学院，云南 昆明 650500)

依据2018年发布的“化工与制药类教学质量国家标准”，工艺设计与应用实践能力是制药工程专业学生应当具备的基本工程能力素养。根据规模，制药工艺研究依次经历小试、中试和工业化生产三个阶段[1]。由于教学经费、实验设备、废弃物管理能力、师资力量的差异，各高校分别开设了《天然药物化学实验》、《化学制药工艺实验》、《生物制药工艺实验》、《生产实训》等课程。大多数课程采用“课前预习讲义-课中完成验证性实验-课后完成实验报告”教学模式开展，并且小试实验和中试实验分别安排在不同学期的不同课程中。采用这种传统课程设置方式和教学模式，学生仅仅掌握了一部分的制药工艺学科知识，对于如何利用小试工艺研究结果指导中试工艺研究的理解层次较浅，工程能力提升效果不明显。

基于制药工艺实验课程教学现状，以中药制药工艺为例，依托CDIO(构思-设计-实现-运行)工程教育理念[2-4]，重构《中药制药工艺试验》课程内容，同时设计“微课先行与任务驱动、多感官协作与小组合作”的多样化教学方式，实现学科知识和工程能力的同步增长，以培养符合国家标准的应用创新型新工科人才。

1 课程设计

1.1 课程内容与教学设计

基于CDIO理念的《中药制药工艺试验》课程内容分为小试实验、中试实训两个环节，教学安排和学时分配如表1所示。每个环节分为工艺路线的构思(C)和设计(D)、工艺路线的实现(I)和运行(O)、实践体会的分享(S)和实践经验的反思(R)三个阶段，均设置5次课堂内教学，每次3学时。小试和中试两个环节的课堂内教学共30学时。课程采用的教学方法包括微课、讲授引导、小组讨论、小组合作、全班研讨等，充分发挥学生学习的主体性，为学生的自主学习提供最大化的时间和空间。小试和中试两个环节的课堂外学时为8学时。课程不仅注重传授与工艺和生产管理相关的事实性学科知识，更注重对学生工程能力的培养，包括工艺设计和实践能力、技术交流能力、团队精神、解决问题的能力和职业伦理等。通过“小试实验”、“中试实训”两个教学环节，学生逐步完成对学科知识的内化和工程能力的训练。

表1 课程的教学安排与学时分配

两个环节的教学设计思路如下：

(1)小试实验

第1次课：课前，通过“文字微课”的形式，提示学生对银杏叶中黄酮类物质提取相关文献资料的查阅和收集，以保证课堂讨论的有效性。课中，在学生自主学习资料、小组讨论、全班研讨的基础上，小组合作完成小试实验方案的构思(C)和设计(D)。

第2～4次课：以小组为单位，课中实现(I)和运行(O)小试实验，对实践过程中工艺知识点、工艺现象、操作经验进行记录，从而研究银杏叶提取工艺参数对黄酮类物质的收率的影响，并建立银杏叶提取物中黄酮类物质的检验分析方法，最终选择合理的工艺路线，确定质量保证的工艺参数与操作条件，为中试放大研究提供技术资料。课后，小组合作完成小试实验报告的撰写。

第5次课：以小组为单位，课中展示小试实验的成果，分享(Sharing，S)实践体会和经验。然后根据全班研讨的结果，小组反思总结(Reflection，S)，合作完成本阶段的学习报告。

通过本环节的学习，学生将积累与工艺相关的知识，并初步锻炼工艺设计与实践能力、技术交流能力、解决问题的能力，构建团队精神和职业伦理。

(2)中试实训

第1次课：课前，通过“视频微课”的形式，提醒学生对生产过程的组织管理流程和控制要点、记录文件类型和记录要点等内容的学习，以保证课堂讨论的有效性。课中，在小试实验报告、学生自主学习资料、小组讨论、全班研讨的基础上，依据中药提取浓缩一体机(图1)操作规程，采用相似模拟放大方法[1]，小组合作完成中试实训方案的构思(C)和设计(D)。

第2～4次课：以小组为单位，课中实现(I)和运行(O)中试实验，对实训过程中相关工艺知识点、工艺现象、工艺控制、生产组织管理情况进行记录，并开展物料衡算、能量衡算，对工艺进行经济性评价，从而取得工业生产所需的资料和数据，为工程设计和工业化生产奠定基础。课后，小组合作完成中试实训报告的撰写。

第5次课：以小组为单位，课中展示中试实训的实践成果，分享(S)实践体会和经验。然后根据全班研讨的结果，小组反思总结(R)，合作完成本阶段的学习报告。

通过本环节的学习，学生开始尝试对工艺知识、生产管理相关的知识进行融会贯通，并用于指导工艺实践活动，从而进一步锻炼技术交流能力、解决问题的能力，构建团队精神和职业伦理。

图1 中药提取浓缩一体机

1.2 教学设计的特点

在小试实验训练基础上，采用相似模拟放大的方法[1]逐步放大规模，然后开展真实的中试生产设备操作应用和生产组织管理。教学安排符合前苏联教育家维果茨基提出的“最近发展区”理论，符合从理解到应用的认知发展顺序，也符合从形象到抽象的心理发展顺序。教学内容涵盖小试和中试两个阶段的工艺设计和实践训练活动，能为学生较全面理解制药工艺的研发奠定一些基础。

在上述两个教学环节中，在真实的CDIO环境中，通过理论与实践并重、学习与应用并重的教学方式，能实现学科知识和工程能力的共同成长。此外，在CDIO工程教育模式的基础上，本课程设计也注重SR活动，以此强化学生的技术交流能力和团队精神。

2 教学方法的介绍

2.1 微课先行、任务驱动

依据“人性化学习理论”，为帮助学生“做中学”，课程采用“微课程教学法”(微课)[5-6]。两个教学环节的第1次课前，教师在云南师范大学网络学习平台(网址：http://ynnu.fanya.chaoxing.com/portal)发布“配套的教学资源(文字资料或视频资料)”，并发布“自主学习任务单”(详见2.1.1节和2.1.2节)；学生利用碎片化时间，采用多种移动方式完成对知识点的学习，并完成学习任务，为课堂内交流、展示奠定基础。细化自主学习单中任务，有利于学生自主检查对微课学习任务的完成程度。利用多样化教学资源，采用任务驱动，通过创新的课堂教学方法(检查-巩固-研讨)，在同伴压力下，能最大化激发学生的学习兴趣，并促进学生创新思考和积极讨论。

2.1.1 “小试实验”环节的自主学习任务单

(1)自主学习任务

通过分析提供的微课学习资源，完成下列学习任务：

① 学会微课资源介绍的文献查阅方法。

② 利用资料介绍的方法完成小试实验(银杏叶的提取/浓缩)文献资料的查阅。

(2)课堂学习形式预告

① 检查：复述文献查阅方法。

② 巩固：小组内交流文献查阅的结果，相互补充完整。

③ 研讨：小组制定小试工艺路线(提取/浓缩)，并轮流展示自主学习成果。最后，全班提建议，小组阐释。

(3)反思与总结

根据课堂内对小试工艺路线的研讨内容，修订小试实验方案。

2.1.2 “中试实训”环节的自主学习任务单

2.1.2.1 自主学习任务

通过观看教学视频自学，完成下列学习任务：

① 理解教学视频中生产过程的组织管理流程和控制要点。

② 理解教学视频中生产过程的记录文件类型和记录要点。

2.1.2.2 课堂学习形式预告

(1)检查

①复述生产过程的管理要点(生产前准备、生产中管理、清场管理、生产批次管理、状态标识管理、物料平衡管理、防污染和交叉污染的管理、包装管理)。

②复述生产过程中文件管理的要点，包括技术标准文件(产品工艺规程、质量标准、产品检验操作规程)、管理标准文件(生产管理规程、生产卫生管理规程、质量管理规程)、操作标准文件(岗位标准操作规程、清洁标准操作规程、设备标准操作规程)、记录(生产管理记录、质量管理记录)。

(2)巩固：小组内交流生产组织管理的学习结果，相互补充完整。

(3)研讨：①依据小试实验对工艺路线实践的结果，小组内交流、制定中试生产工艺流程、生产管理文件；②小组轮流展示自主学习成果；③全班提建议，小组阐释。

2.1.2.3 反思与总结

根据课堂内对中试生产的研讨内容，修订中试实训方案。

2.2 多感官协作与小组合作

《中药制药工艺试验》课程对工艺路线研究过程的小试阶段和中试阶段进行了融合。课程知识点繁多，涵盖工艺路线设计、设备管理、生产管理、文件管理等多个方面。对于没有实际生产经验的制药工程专业在校学生而言，很难全面理解和掌握上述知识点，更难实现对这些知识的灵活应用。因此，本课程注重将感性认知(视频资料、实践活动)和理性认知(文献资料、《药品生产质量管理规范》相关理论知识点)相结合，将不同规模(小试和中试)的实践认知相结合，让学生从视觉、听觉和触觉等多个感官角度全面认识中药制药工艺实践活动，不断内化知识，提升工程实践能力。为完成上述复杂的学习任务，课程教学还利用“小组内讨论”、“小组展示”、“全班研讨”等多种教学方式，分层次分内容锻炼学生的技术交流能力、团队精神、解决问题的能力、职业伦理，从而逐步提升制药工程专业学生的工程能力，实现学科知识和工程能力的同步提升。

3 课程评价方法

表2 课程的平时成绩

课程采用过程性评价方式，其中平时成绩占70%，期末考试占30%。平时成绩的组成如表2所示。平时成绩考核时既关注学生参与讨论和汇报的积极性，又评估相关材料撰写的规范性，为全面训练学生解决问题的逻辑思维能力和技术交流(口头和书面)能力、构建团队协作精神和职业伦理提供驱动力。

4 教学模式的实践

基于CDIO理念的《中药制药工艺试验》课程教学设计已在我校制药工程专业2013-2016级四届学生中实践，课程设置在大三下学期。在课程结束后，通过问卷调查和座谈发现，学生普遍认为自己的工艺设计能力、实践动手能力、独立工作能力、协作组织能力、表述能力、分析和解决问题的能力得到了实际的训练，对制药生产过程和生产管理有了更清晰的认识。自2016年以来，我校制药工程专业学生已连续四年参加全国大学生制药工程设计竞赛，累计获得全国二等奖5项，三等奖4项。学生的良好学习效果证实了基于CDIO理念的《中药制药工艺试验》课程的教学设计和实施取得了初步成效。

5 结 语

基于CDIO理念，结合制药工程专业教学特点，在《中药制药工艺试验》教学活动中增加分享(S)和反思(R)活动。借助微课教学资料和自主学习任务单中任务的驱动，学生成为了整个教学过程的主角。通过创新的多样化教学方式，促使学生按时保质完成学习任务，并能积极参与到小组内讨论和全班研讨活动中，清晰地表达个人的想法，在小试和中试两个环节实践工艺设计方案。通过多样化的活动，加深学生对中药制药工艺学科知识和实践活动的理解和掌握，帮助学生不断内化知识、提升工艺设计和工程实践能力。

我们建议，在借鉴本文提出的教学模式时，组建一支专业教学团队，结合授课对象的实际情况，精心提炼微课知识点，并策划适宜的教学方法、课堂研讨等教学流程以及全面的过程性评价体系，在整个学习过程中适时地提醒学生跟进学习进度和学习要求，最终实现持续地提升学生的学习获得感，最大程度地发挥学生学习的主体性并激发学生内在的学习动力，完成深层次制药工艺学科知识内化以及制药工程能力的全面提升。