制药工程专业学生创新能力培养的探索

罗晓燕，宋恭华，刘宏伟，冀亚飞，韩伟，张敏，赵建宏

华东理工大学药学院 (上海 200237)

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010- 2020年)》[1]中指出：“坚持能力为重。优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养。着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力。”制药行业对工程技术人才的要求越来越高，而工程技术人才的创新能力集中体现在工程实践中创造新的技术成果的能力，包括新产品和新技术的研发，新流程和新装置的设计，新的工厂生产过程操作运行方案等[2]。

大学生创新能力培养对学生发展、社会进步具有举足轻重的作用。高校及相关机构举办学科竞赛，利于落实《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》[3-5]。全国大学生制药工程设计竞赛是由教育部高等学校药学类专业教学指导委员会主办，高校及制药企业承办，专注于实现制药工程领域先进制造所需人才的培养，是目前国内制药工程专业类比赛中规模最大、影响最广的顶级赛事。该竞赛采用实战模式，有效提升了大学生对药物先进制造技术和工程设计方法的自主学习和实际运用能力，不但提高了学生的工程实践能力、创新意识和团队合作精神，也为高校推动创新创业教育、改革实践教学起到了积极示范作用[6- 8]。该竞赛从2011年开始至今已连续成功举办了九届，其面向全体制药工程专业学生，以制药工程设计竞赛为载体。华东理工大学制药工程专业对此进行探索并实践,以推动学生工程创新能力的培养。

1 多角色全过程的创新教育模式

在制药专业学生的四年大学期间，华东理工大学制药工程专业通过班主任、教学教师、科研教师和指导教师多角色，指导学生全过程创新实践教育和教学。

如图1所示，班导师角色伴随学生大学4年里的各个方面，引导学生参与创新活动；授课教师通过课堂和实验教学培养学生的创新潜力；科研及指导教师通过USRP、大创和学科竞赛以及毕业设计等，进一步培养学生的创新实践能力。专业教师扮演上述多种角色，这种多角色的交叉综合集成效应，在学生的工程创新能力培养过程中产生了预期的效果。

图1 多角色全过程的创新教育模式

2 “教师-教学-学生-科研及指导”四要素循环发展机制

在创新教学活动中，以学生为主，教师为辅，为使“多角色全过程的创新教育模式”能够持续地产生效用，并在具体实施过程持续地改进和提升，本校制药工程专业建立了如图2所示的“教师—教学—学生—科研及指导”四要素循环发展机制。

图2 四要素作用关系的循环发展机制

首先，学院明确要求教师承担提炼科研及创新活动成果并将其融入教学的义务和责任，教师在担任指导角色时要对学生进行精细化指导。然后教师通过创新实践、USRP、毕业环节等活动，在二至四年级学生中识别和预培育学生的创新潜质，并通过精细指导学生竞赛等项目，培养学生创新能力。同时该预培育过程将作为硕士生和硕博连读生的选拔条件之一。

3 资源共享和优势互补的团队合作机制

本校制药工程专业教学团队形成了所有设计竞赛的教学资源共享交流机制，既包括设计竞赛相关显性知识(例如，CAD Worx、专家竞赛讲座、往年参赛作品)的开放共享，又包括竞赛经验和技巧等隐性知识(例如，工作进度把控、PPT及答辩技巧)的面对面交流。

教学团队以校内教师为主，同时学校还邀请企业教师加入，这样形成的教师团队既有丰富的工程实践经验，同时还有丰富的教学指导经验。在竞赛实战项目指导过程中，教师们的交流讨论，使自身的工程实战能力、指导能力等不断地得到提高。教学团队水平的提高，极大地促进了教学环节中的小设计、毕业设计环节质量的提高。

4 拓展实践教学内容及资源

教师利用科研和竞赛中的技术和理念，以创新实践能力培养为目标，在实验教学和实践性教学方面进行同步改革，原创建设了口服固体制剂以及布洛芬原料药电子沙盘及其仿真系统，且将其用于制药工程专业学生的实习和GMP课程教学中。本教研组与竞赛赞助设备公司原创设计了制药工程与工艺实验课程中的过滤、洗涤、干燥三合一小型工业化实验及其整套装置。

全国大学生制药工程设计竞赛历届所用的设计任务书，均来源于实际的制药工程项目，以制药工程专业的培养目标和特点为出发点，并经过了技术支持方和制药行业专家的审定[9]。教学团队将历年设计竞赛的设计任务书进行合理分解、优化、重组，使其符合本校制药工程专业小设计和毕业设计的教学大纲及工作量要求，丰富了素材题目，提高了设计任务的合理性和周密性，同时也提高了设计题目的更新率，以进一步规范并优化毕业环节教学的实施。更重要的是使专业人才培养目标更为明确，更符合制药行业的需求，使所有学生受益于竞赛。华东理工大学制药工程专业设计题目主要涉及原料药车间设计、固体制剂车间设计、无菌冻干车间设计、精烘包及制剂车间设计、中药提取车间等，这些具体的工程工艺设计课题让学生能更加综合地运用所学的知识，以培养学生的实践能力和创新能力。

5 制药工程专业核心课程改革

华东理工大学制药工程专业强化学生对工艺与工程知识的理解和运用[10]，在GMP基础上形成创新的思维模式，因此本教研组聚焦制药工艺学、制药设备与工程设计、药品生产质量管理规范(GMP)三门专业核心课程，按照“金课”标准进行改革。

竞赛涉及一些制药新技术、新设备和理念[11-12]，华东理工大学制药工程专业教师对相关知识进行解析、分解与归纳，如表1所示。

表1 历届竞赛内容分解与归纳

借助竞赛和科研，华东理工大学制药工程专业提炼形成了集现代制药技术、设备、设计理念，且符合新法规的，涉及各种原料药及制剂工艺、典型反应及单元操作设备、纯化水和注射用水工艺、无菌转运技术、管道仪表及各具特色的车间布置图、3D视频等各领域的案例库。

教师在课堂教学中及时补充和更新教学内容，以反映学科前沿和扩大信息量和知识面。将涉及的制药新技术、新设备和理念及时引入到制药工艺学、制药设备与工程设计、药品生产质量管理规范等专业核心课程中。

同时，在上述专业核心课程讲授中，针对一些重要的理论，教师引入一些相对应的竞赛项目作为实际应用案例，通过讨论式教学，开拓思维，使学生能将理论与实际有机结合，建立与培养学生的工程观念、创新意识。例如在GMP课程中，教师讲授共线生产和批生产管理时，引入第八届竞赛项目分析讲解与讨论。利用案例库中3D作品，教师在课堂教学中形象生动地再现现代制药技术。在提高教学质量的同时，又能促进竞赛的深入开展。

另外，教师也将新的技术和实施理念引入到GMP课程教材中，例如共线生产、隔离技术、无菌转运。

6 结语

经过探索和实践，华东理工大学制药工程专业学生的能力得到极大的提升，增强其社会竞争力。每年约有50%的学生读研或出国深造。每年大三学生均参加全国大学生制药工程设计竞赛，已连续参加了七届，成绩优异，共获得一等奖5项、二等奖5项、三等奖4项。学生积极参加创新活动，每位学生毕业时至少完成1个创新学分。

教师利用科研和竞赛开发的实践教学资源服务于教学和社会。药品生产质量管理规范(GMP)课程、制药工程实习教学、药学专业实习教学、药学和药物制剂专业的专业概论课程均使用到电子沙盘及仿真实训系统。2019年，口服固体制剂生产虚拟仿真实验网络版入选上海市虚拟仿真实验教学项目。2017年至今已有4所本科院校、2所高职专科学校购买原料药虚拟实训仿真系统。通过教学改革，2017年制药工艺学课程获批为上海市精品课程、药品生产质量管理规范(GMP)为上海市重点课程。