基于CDIO模式的兽药实验设计与实施课程改革探索

衣婷婷，万仁忠，徐瑞雪

（山东农业大学动物科技学院，山东 泰安 271018）

动物药学专业期望培养具有兽药研发、技术创新、生产管理、质量控制、临床应用等方面知识技能的专业人才[1]。当前发达国家的兽药研发已经进入较为成熟的阶段，在教学阶段非常重视实践，强调学生自主学习和实验探究。而我国动物药学专业的实践教育与之比较尚存在较大差距。山东农业大学（以下简称本校）目前的兽药实验设计与实施的课程教学仍然是传统的老师讲解，学生综合设计型实验为主。传统的教学方法不利于学生创新能力的培养，没有为学生提供足够的独立选题、自行设计以及发现问题、解决问题的机会，已经不能满足兽药行业对创新型人才培养的要求，迫切需要引入新思路，进行全方位改革。

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate），是由美国麻省理工学院等院校研究构建的一种工程教育理念和实施模式[2]。以新兽药研发为目标的教学中，学生首先进行“构思”，分析市场对不同兽药的实际需求，然后以小组为单位“设计”具体的实验方案，接着创造实验条件予以“实施”，最后通过实验结果分析对实验设计进行修改等（“运行”）[2]。CDIO模式以学生为主体，以项目为中心，通过“做中学”，使学生的知识、能力、素养得以全方位的提升[3-4]。动物药学专业虽然属于农学，但课程设置中很多课程与工学制药工程专业的课程相同，具有鲜明的工程教育特色，教改拟将CDIO工程理念引入到兽药实验设计与实施的课程教学中。

1 CDIO模式引入方案

1.1 实验内容的选择

动物药学专业现有的教学条件无法实现学生的自由选题，需要老师选择适宜的实验内容。实验内容的选择应该首先考虑国内兽药研发的现状、市场和企业的需求，宜选兽药研发领域中的热点和难点。再者考虑实验内容的难易，应兼顾不同水平的学生。还需考虑实验条件，学生实验室中已有仪器设备能否满足实验要求，利用已有的试剂和原料药，避免过大的财力投入。

教改拟选择难溶性兽药的增溶研究为实验内容，难溶性药物约占到药物的40%，其增溶研究是兽药研发领域中的热点和难点。提高难溶性药物的溶解度可以增加其生物利用度，提高药效；便于开发成可混饮给药的制剂，方便使用。难溶性兽药的增溶方法很多，有简单的调节pH、添加增溶剂或助溶剂、使用混合溶剂等，也有难度稍高的环糊精包合、固体分散体等制剂新技术。学生可以根据自己的水平，选择难易不同的增溶方法，充分调动每个学生的积极性。增溶研究不需要太多的仪器设备，学生实验室中已有的设备能够满足实验的需求。约有一半的原料药和试剂无需另行购买，保证在有限的经费条件下，教改能够顺利进行。可供选择的兽药原料药有地美硝唑、地克珠利、阿苯达唑。难溶性兽药的增溶研究这一选题既具有探索性和综合性，又能兼顾到不同学生的能力水平、实验室条件等多方面因素。

这是CDIO模式中“构思”部分，学生在“难溶性兽药的增溶研究”这一大选题下，分析市场对地美硝唑、地克珠利、阿苯达唑不同兽药的实际需求，选择一种原料药进行研究。

1.2 具体实施方案

实施方案应具有可操作性，合理的实施步骤是方案能否执行到底的关键。除此以外，还需通过合理分组、有效考核等方式充分调动每一位同学参与的积极性。老师通过预实验摸索实验条件、掌握实验现象、了解实验所需的试剂和仪器，以便在学生具体实施中给予指导。

（1）前期准备。布置任务并讲解文献检索方法、难溶性药物常用增溶的方法、实验设计方法及数据处理的方法等相关基础知识。以优生带差生的方式进行合理分组，避免几个差生一组的情况。老师根据前期的实验，准备可能用到的药品、试剂和仪器。

（2）设计实验方案。学生查阅文献，以小组为单位确定具体的兽药品种并设计至少两种增溶的方法。实验方案包括实验目的、原理、仪器与试剂、相关试剂的配制方法、详细的操作步骤、实验中的注意事项等。

（3）论证实验方案。每组同学以PPT的形式讲解设计方案，师生共同讨论并指出实验方案中的问题，学生对其进行修改或补充。在条件允许情况下，允许学生试错。

（4）补充实验试剂。根据学生修正的实验方案，老师增补试剂。

（5）实验实施阶段。其中包括预试和正式实验两部分。先进行预实验，发现和分析预实验中存在的问题，即时调整实验方案中不合理的内容，然后进行正式实验。

（6）实验报告。实验报告中学生应重点对实验原始数据进行处理，分析讨论实验中出现的问题与解决措施，以及自己的心得体会。

（7）实验考核。包括文献查阅情况、实验方案设计的合理性、讲解的清晰性、实施过程的规范性、结果的可靠性、数据处理的正确性、实验后的思考讨论。实验过程中的安全意识、团队协作等的具体表现也在考核范围。

在这7个步骤中，其中前期准备、设计实验方案、论证实验方案这3个步骤是CDIO模式中的“设计”环节，学生以小组为单位“设计”具体的实验方案，在师生共同讨论下对其实验方案进行修正。补充实验试剂和实验实施阶段属于CDIO模式中的“实施”环节，师生创造实验条件将实验方案予以具体“实施”。实验报告和实验考核属于CDIO模式中的“运行”环节，学生通过实验报告对实验结果和心得体会进行展示和交流，以此激发学生的成就感，调动学生的积极性。

2 教学改革的效果

2.1 促进创新型、应用型人才的培养

学生通过CDIO模式的实验探究，不仅学习实验技术，提高分析问题和解决问题的能力，更重要的是掌握通观全局的科研思维和协作精神。目前，新兽药研发人员紧缺，动物药学本科生虽然学习了专业课程，但是没有充足的实践锻炼，也不能胜任兽药研发或研发助手的工作。课程改革为锻炼学生的创新能力提供了良好的平台。为了充分掌握教学改革的效果，对学生部分技能和能力的改变进行了调查问卷[5]，结果见表1。

2.2 推进大学实践课程教学方法的改革

教改以培养学生创新能力为目标，改进实践课程教学方法，探索一种能充分调动学生积极性、激发其创新精神的实践教学新模式，为高校教学改革提供参考和借鉴。为了更好地将教改贯彻实施下去，调查问卷了学生对教改各个环节的满意度[5]，结果见表2。

表2 学生对教改各环节满意度的调查问卷（n=25）（%）

2.3 提高教师的专业水平和教学能力

教师通过课程的教学改革，提高了自身的专业知识和教学能力。为了对学生进行准确的指导，确保实验的顺利实施，老师需检索设计尽可能多的实验方法，进行预实验。对其中的实验条件、现象、问题等做到提前预知。此外，教师还需要全过程指导学生设计实验，掌控实验进程，纠正学生错误，解答学生疑惑。这些环节均促进了教师自身专业能力和教学水平的提升。

3 结语

“十四五”规划是兽药产业转型升级的关键阶段，动物药学人才不仅要具有扎实的专业知识，更应该具备创新精神和创新能力。CDIO理念作为一种工程教育模式，在强调学生基础知识的同时，更注重培养学生的理论应用能力、团队合作及创新能力，将其用于农学中偏工程的专业和课程是教改探索的新思路。CDIO工程理念的引入，改变了以往课程理论过多、学生有枯燥感的局面，弥补了课堂教学与实际应用间的断层，提高了学生提出问题并解决问题的本领，培养了学生创新意识和能力。

选择适宜的研究内容、建立具有可操作性的实施方案，将教改贯彻实施下去，是教改成功与否的关键。合理的实施步骤，选择难度适中的研究内容，兼顾到不同水平的学生；合理分组，避免不同组水平差距过大，导致实施难以进行；采用合理的考核评价方式，充分调动每一位同学的积极性；老师充分的预实验，摸索实验条件，高效指导学生。以上多方面需要统筹兼顾才能将教改成果最大化，培养创新型、应用型动物药学人才，满足兽药行业对高层次人才的需求。