制药工程工艺设计实验模拟车间型教学探究

曾瞬钦 舒友 罗琼林

［摘           要］  制药工程工艺设计实验是制药工程专业学生必修的核心课程。为了提高制药工程工艺设计实验的教学质量，激发学生的自主性和学习兴趣，更好地促使学生掌握实际制药车间方面的应用能力，促进教学与实践的紧密结合，针对高校制药工程工艺设计实验教学的现状，对制药工程工艺设计实验课程进行了模拟车间型教学探究，以期能提升教学效果，培养出熟练掌握有关制药生产过程和车间管理使用方法的综合型药学复合人才。

［关    键   词］  制药工程工艺设计实验；模拟车间教学；综合型药学人才

［中图分类号］  G642                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2023）04-0105-04

制药工程工艺学是研究药物生产工艺原理及其控制的科学，包括原料与工艺路线的选择、反应与分离工艺参数控制、车间中试放大与工艺验证，从而建立稳定、可控的药物生产过程[1]。制药工程工艺的研发贯穿整个制药过程，在药物研发和生产的不同阶段，对保障药物合格、安全起到了重要作用。而制药工程工艺设计实验是制药工程专业的基础实验，是制药工程专业实验教学的重要组成部分。主要介绍制药实验室及药厂工业生产中应用的各种制药技术，涵盖化学制药、生物制药、中药制药和药物制剂等技术[2]。

随着各国制药行业的蓬勃发展，我国市场对制药专业人才的需求逐渐增加，同时对制药专业技术人员要求也越来越高。制药工程工艺设计实验作为制药专业的核心课程，在培养学生技术素养方面起到重大作用。目前大部分院校在课程设置上力求突出药物制备与工艺设计基本技术的实验内容，进行药物制备技术部分学习以及生产车间基础实验的基本知识和技能学习[3]，这在一定程度上有助于学生快速掌握制药的基本技术，包括实验类型、实验原理、实验方法和设备操作等知识。但实际的制药方面的应用能力还不够完善，教学与实践的结合还不够紧密[4]。当代社会，医药企业中缺的不仅仅是学术研究型人才，更缺的是应用型技术人才[5]。而车间是制药生产型企业的中心，所以在实验方案设计的过程中我们更需要注重所设计的实验是否能应用到实际的制药生产中、是否能达到制药生产的目的[6]。为了提高制药工程工艺设计实验的教学质量和学生的综合素质，激发学生的自主力和学习兴趣，笔者提出了制药工程工艺设计实验课程模拟车间教学，做了以下设想。

一、模拟车间教学的含义

模拟制药车间设计法教学是指教师通过布置给學生一个相应的制药工程工艺设计任务，要求学生利用已学的专业知识，模拟制药车间进行工艺流程、设备选型、厂房布置等方面的设计[7]。这种方法能有力地引导学生对制药专业知识的学习，引导学生积极思考实际生产中遇到的问题，不断提高学生发现问题、解决问题的能力，让学生更加深入地了解并掌握制药行业相应的知识，同时也让学生由被动接受知识变成主动探索和运用知识。

二、模拟车间教学课程的总体培养目标

1.具备制药车间各岗位的基本职业素养。2.利用所学知识设计厂房的初步布局图。3.根据物料衡算、能量衡算结果进行相关设备的选型。4.保障车间的安全生产和生产中减少“三废”的排放。

三、模拟车间设计教学课程的主要内容

以实际的车间生产为导向将现有的学科理论教学体系应用于实际应用型教学体系，充分学习企业生产实际经验，注重学生职业能力和素养的培养，以制药生产的特定职业岗位为依据，满足企业的需要，满足社会发展的需要。

（一）制药工艺流程设计

工艺流程设计是一项综合统筹的工作，进行工艺流程的设计需要从技术、经济、社会、安全和环保等多方面进行综合考虑。如优化工艺设计路线、简化生产流程、具有宽泛性、良好的经济效益、确保安全生产、遵循“三协调”原则、降低生产能耗和减少废水废气排放，尽量采用机械化、自动化，以确保实现稳产和保障药品品质。工艺流程设计的任务包括：确定流程的组成；确定载能介质的技术规格和流向；确定生产控制方法；确定废水、废渣、废气即“三废”的治理方法；制定安全技术措施；绘制工艺流程图；编写工艺操作方法。

（二）设备选型设计

设备选型设计必须贯彻高效、节能、安全、经济合理、先进可靠、系统最优原则，满足GDP要求，满足工艺要求，满足设备结构要求，提高生产效率，满足技术经济指标的要求，制药设备的材质必须满足制药生产要求。设备造型设计任务：确定单元操作所用设备的类型；根据工艺要求决定工艺设备的材料；确定标准设备型号；确定标准图图号和型号；编制工艺设备一览表。

（三）车间平面设计

车间平面布置设计应符合生产工艺流程及空气净度等级要求，根据工艺设备安全和维修、管线布置、气流类型以及净化空调等各种技术措施的要求综合确定。符合制药企业布置规范和国家有关的法规，妥善处理防火、防爆、防毒等问题。

四、目前模拟车间教学方法存在的问题

（一）制药工程工艺设计实验课程内容方面

目前，制药类专业制药工程工艺设计实验模拟车间课程内容相对来说太陈旧，某些实验项目已经有十几年没有更新，与现代化制药企业实际生产脱节。因而会造成学生学习积极性不高，教师教学效果不理想，很大程度上影响了综合型药学复合人才的培养。

（二）实验设备陈旧

制药工程工艺设计实验课程模拟车间设备陈旧，有些设备使用时间过长，很多部件都损坏了，导致有些经典的实验无法开展，同时由于设备太陈旧，学生不能及时熟悉相关的新设备，不能与时俱进。

（三）实验考核方式单一

制药工程工艺设计实验课程主要是结果考核，其中平时成绩占比10%、实验操作占比40%、实验报告占比10%、期末考查成绩占比40%，这样的考核方式缺乏对学生主动性的过程评价，不利于学生自主意识学习及学习积极性。

（四）教学模式单一

目前制药工程工艺设计实验课程模拟车间上课模式主要是教师对其实验内容进行讲授，然后再对实验进行演练，学生只是重复教师的实验动作。这样的教学方式会让学生缺乏自主学习的能力，同时学生复制教师的实验会让他们在实验中丧失发现问题、分析问题、解决问题的能力。

五、解决问题的思路

为了培养高质量的综合型、复合型药学人才，提高学生的主观能动性，教学方法我做了以下设想。

（一）以学生为主体的教学模式

在课堂上，学生的主要任务是学，教师的主要任务是教。如果学得没有主动性、能动性、思考性等，那么教得再多也只是呈现一个表面上的教学“效果”。因此，我们提倡以学生为主体[8]，在课堂上要体现学生主人公的地位，教师为辅。在实验教学开始前，教师先把实验课题发给学生，让学生自主组队，小组成员自主选题，学生也可根据自己的兴趣爱好自主立题。以小组为单位进行实验课题的方案设计，方案经教师批改审核通过后，实验方案做成PPT向教师及全班同学进行汇报，由教师和其他小组成员对其进行提问及考核打分。考核成绩合格的小组可自行到模拟车间进行实验操作，实验操作结束后，需规整所有的实验数据，并把实验过程、实验结果与分析做成PPT进行全面的汇报，并写成小论文，教师及其他小组成员对其进行再次考核。考核通过后，整个实验即完成。整个实验过程中，教师都起辅导的作用，学生可随时随地通过课堂、邮件、QQ、微信、抖音等方式跟教师进行交流学习。

（二）与多元化开放性实践教学相结合

实践的本质就是让学生自己动手去操作，去验证理论知识。校内的教学模拟车间实验室及教学平台应对学生进行开放[8]。鼓励院与院部之间的学生加强合作，交叉学习，达到事半功倍的效果。学生先参加学校组织的实验安全与管理、基本仪器使用操作规程培训[9]，等考核成绩通过后方可进入模拟车间实验室及教学平台进行实验。针对校外的教学平台，学校先与企业进行沟通，企业平台对学生实行周末开放制政策。学生先参加由企业组织的实验安全与管理、基本仪器使用操作规程培训[9]等。考核成绩通过后方可进入企业实践教学基地进行实验。实验内容可以是学生的创新创业项目、参与科研教师的科研课题、参加比赛的制药化工设计大赛等。多元化开放性实践不仅能培养学生的独立性和表达性，还可以培养学生对科研的兴趣。

（三）校企合作讲学

实践是检验真理的唯一标准，我们要加强运用校企合作模式[9]，建立良好的校外实践教学基地。理论学习上，高校应当聘請校外企业指导教师来校对学生进行教学，校外企业指导教师具有丰富的实战经验，可以更好地指导学生的实际生产实践学习；高校专业课教师不能只满足于书本上的理论知识，还应该利用暑假或者寒假的时间到相关的企业去进行社会实践活动，增加自己的专业知识，把从企业学到的工厂实践经验手把手地教给学生，理论联系实际才是最有效的教学方法。把课堂从学校教室搬到工厂，组织学生到实践教学基地进行理论和实践学习。学生通过实际生产、研发一线实践的综合学习，可以更好地理解制药工艺流程设计、设备选型设计、车间平面设计等要求。这样可以进一步培养出熟练掌握有关制药生产过程和车间管理使用方法的高质量药学人才。同时，高校也可组织学生利用暑假或寒假到企业进行实习。学生只有亲自动手去操作生产设备，亲身到研发一线的实验基地，融入企业的内部生产，才能真正把理论知识与实际完美结合。

（四）赛教相长的教学方式

相关部门每年都会举办多场药学相关的学生竞赛活动，如“国药工程杯”全国大学生制药工程设计、全国大学生化工设计竞赛、化学化工设计大赛、中国“互联网+”大学生创新创业大赛等。我们可以让学生以竞赛的方式去学习制药工程工艺设计实验课程。以“互联网+”创新创业大赛为例进行讲述，中国“互联网+”大学生创新创业大赛是目前为止我国级别最高[10]、影响力最大、规模最广、参与度最高，也是历时最长（整个过程需要8个月）的创新创业赛事。先让学生自由组成一个团队，可与别的学院的学生（选择了该门课程的学生或想自主学习的学生）进行组队。学生人数控制在4～10名。由制药工程工艺设计实验课程任课教师和企业指导教师或具有丰富创新创业经验的外聘专家作为指导教师，人数一般为1～5名。学生分好组后，制药工程工艺设计实验课程任课教师给出学生课题。学生根据教师所给出的选题进行实验方案的设计、实验工艺的改造、实验过程的演练和探究。以学生作为主体，指导教师全程对学生的项目进行跟踪指导和辅助。实验项目完成后，学生自主去撰写大学生“互联网+”创新创业申报书。这可以使学生对项目理论知识更好地进行梳理，同时也能体现学生对项目的真正掌握情况。参赛路演时的PPT也由学生自主去制作，不仅能锻炼学生的电脑操作能力，同时还能体现出学生对项目真正的理解程度。在整个过程中，指导教师对学生的项目不断地进行重复指导，同时学生也可随时通过多种方式（课堂、邮件、QQ、微信、抖音等）跟指导教师进行交流沟通，以使参赛项目趋于完善。多种迹象表明，学生在进行项目路演环节时更能增加学生与学生之间、学生与指导教师之间的交流学习，指导效果呈现最明显，同时学生对制药工程工艺设计实验课程的掌握度也有很大的提升。学生参加竞赛可以提升创新思维能力。比赛还可以提升学生间的团队协作能力，因为比赛并不是一个单打独斗的过程，要和小伙伴们一起组建一个团体，在团队之中不断打磨自己的项目，不断进行职责分工，而在这个过程当中，也提升了人际交往能力与组织能力。竞赛对于学生日后的发展来说是非常有帮助的。因此，将制药专业实验项目指导与“互联网+”创新创业大赛项目指导相融合，既能保证教学质量，又能提高学生的学习积极性。

（五）多样化的课程评价方式

实行多种考核形式并行模式，学生考核成绩由教师（学校教师或企业指导教师）和学生（其他组学生）共同打分进行，考核成绩包括：学生自主设计的实验项目方案（20%）、自主完成实验（50%）、实验小论文（30%）。我们还可以鼓励学生以免修的方式进行考核，即学生参加“国药工程杯”全国大学生制药工程设计、全国大学生化工设计竞赛、化学化工设计大赛、中国“互联网+”大学生创新创业大赛等项目，获得省级三等奖以上，可以采取课程免修的方式，如学生参加了“国药工程杯”全国大学生制药工程设计大赛，并获得了省级三等奖以上的荣誉，那么学生就可以选择免修制药工程工艺设计实验课程，并给予成绩等级为良好以上的评价。同时也可以采取主持或参与项目的方式进行学分置换，即学生作为项目主持人或者作为教师课题项目的主要参与者。学生作为主持人主持了校级以上制药相关的科研项目，并取得了良好的成果，项目圆满结题，评价为合格以上，可以用项目所得的学分抵用制药工程工艺设计实验课程所需学分；学生作为教师课题项目的主要参与者，全程参与了教师的科研项目，当教师主持的课程结题后，由教师对该学生在整个科研项目中的表现进行综合评价，考核分为优秀、良好、一般、合格、不合格等级，教师考核成绩为合格以上等级的，可凭项目主持人（教师）填写的科研项目综合情况表抵用制药工程工艺设计实验课程所需学分。还可以采取顶岗实习的模式进行学分的置换。顶岗实习是指学生在基本完成教学实习和学过大部分基础技术课之后，到专业对口的现场直接参与生产过程，综合运用本专业所学的知识和技能，以完成一定的生产任务，并进一步获得感性认识，掌握操作技能，学习企业管理，养成正确劳动态度的一种实践性教学形式。顶岗实习一般是在大四的第一个学期或第二个学期进行，但是我们的制药工程工艺设计实验是在大二的第二学期开设，学生可根据自己的情况，向院部申请制药工程工艺设计实验延期到大四采用顶岗实习进行学分置换。顶岗实习安排在大四，是为了避免一个对岗位懵然无知的学生，不能较快适应實习岗位，在一些机械操作性或理论实践研究的岗位上，还可能因为缺乏相应理论知识，危及人身安全。而企业在接收缺乏基本理论知识学生实习时，也必须投入更多的人力、物力、财力，甚至自身的生产也会被拖累，这样的实习生，企业当然不愿意接收。故顶岗实习的学生在校期间，应夯实理论基础，同时学校也会及时跟踪市场需求的变化，主动适应区域、行业经济和社会发展的需要，有针对性地调整和设置专业；以就业为导向，以提高学生职业能力为目标，改革课程体系，使其更加贴近企业工作流程，使学生进入企业后能够胜任工作。只有这些准备都做好了，顶岗实习才能使学生学到真正的技能，同时实习单位也才可能从中发现可用之才，校企合作才能找到契合点，并长期推动下去，学校之于实习单位，也不再是一个硬塞实习生的角色，而是能助推企业发展的人才供应站，学生就业率也会相应提高。学生在顶岗实习期间，由学校安排理论指导教师，企业安排实践操作指导教师，在实习期满后（一般最少为6个月），由学校教师（占比40%）及企业指导教师（占比60%）对其实习期间的表现进行综合评价，成绩分为优秀、良好、一般、合格、不合格等级，双重指导教师考核成绩为合格以上等级的，可凭实习单位开具的顶岗实习考核表抵用制药工程工艺设计实验课程所需学分。多样化的考核方式，使教学不再是单一、枯燥、无味的，学生的选择也多了，学习积极性提高了，教学效果也有了明显的提高。

六、结语

制药工程工艺设计实验作为制药工程专业实验教学的重要组成部分，授课内容要突出药物制备与工艺设计的基本技术，使学生掌握制药方面实验基本类型、实验基本原理、实验方法、实验操作要点等实验能力。除此之外，教师在教学过程中要提高模拟车间的教学内容、教学方式，提高学生的自主学习能力、学习兴趣，与时俱进与企业实践紧密结合，进一步提高学生发现和解决制药企业车间问题的能力，使学生将所学的专业知识完美地应用于实际的生产过程中。教师也要不断提高制药工程工艺设计实验课程的教学水平，为制药行业培养高素质、高水平的专业技术人员。

参考文献：

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［10］罗琼林，舒求，唐江珍，等.基于“互联网+双创”大赛的“四融合”应用型本科院校实践课程教学新模式的构建：以怀化学院材料类专业为例［J］.创新创业理论研究与实践，2021，4（24）：190-192.

◎编辑 马燕萍