新工科背景下“药物分析”教学改革研究

杨星星,方 雪,王 伟

(合肥师范学院 生物与食品工程学院,安徽 合肥 230601)

新工科是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择。2017年,教育部发布《关于开展新工科研究与实践的通知》,提出“以立德树人为引领,以应对变化、塑造未来为建设理念,以继承创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径,培养未来多元化、创新型卓越工程人才”。相较于老工科来说,新工科更加强调知识的实用性、交叉性和综合性,同时也更加注重对学生实践能力、创新能力和综合能力的培养[1]。近些年,随着医药产业的高速发展,我国目前亟须技能型与复合型生物制药人才。本科阶段的生物制药专业主要以培养理论基础夯实、技术操作过硬,能够熟练掌握现代生物实验室常用技术及操作流程,并能从事生物药品的生产、研发、管理和分析的综合型和应用型人才为目标。“药物分析”课程作为生物制药本科专业的核心课程,是分析化学、药物化学、有机化学和生物化学等学科知识的交叉融合,主要利用生物和化学的方法来探究和检测药物及药品制剂的质量分析与控制的学科。该学科以社会需求为导向,培养学生对于药品质量控制的基本技能,使他们能够胜任药品的研究、生产、流通和使用过程中的药物分析相关工作[2]。药物分析工作贯穿在药物的研发,药品的生产、经营、流通和使用等过程中,因此,在生物制药专业的药物分析教学中,需要结合专业特点,以社会需求和产业需求为导向,以创新为原则,形成独特的教学体系和方法,努力适应并满足生物制药专业性人才的市场需求,从而使学生学习完“药物分析”课程后,在日常生活或企业生产实践中可以结合所学知识进行应用,学以致用,帮助相关企业解决实际问题。本文首先结合目前大多数高校的现状,分析生物制药专业或药学专业“药物分析”课程以及教学中存在的主要问题,并结合当下社会和企业的主要需求,对“药物分析”课程教学改革进行大胆探索。

1 当前“药物分析”课程中存在的主要问题

1.1 学生基础知识相对薄弱

药物分析中所运用的知识主要依赖于其他基础性学科,例如基于微生物知识的无菌检查、基于药物化学知识的结构鉴别、基于分析化学知识的含量测定和基于生物化学知识的药品效价测定等。这些基础性课程大部分高校都是在本科一年级开设,而“药物分析”这一专业核心课程多在本科三年级开设。由于大学生对前期所学知识的记忆较为短暂,增加了他们对“药物分析”课堂中涉及的相关原理的理解难度,也降低了学生的学习积极性[3]。

1.2 课堂上存在“低头族”现象

大学生手机不离手,课堂上“低头族”现象严重。虽然很多高校明文规定学生上课期间不允许玩手机,教师也强调上课期间除特殊情况外不要使用手机,但还是有学生在课堂上我行我素地打着游戏、刷着抖音和微博,不论老师在讲台上如何激情澎湃,循循善诱,甚至出现老师站在学生面前、学生还沉浸在游戏里的现象。这种状况一方面会影响班级整体授课进度,另一方面会打断老师的授课思路,此外,还会打断那些认真听课的学生的学习思路。最后,如果课堂上持续不断地出现或存在“低头族”现象,并需要授课老师不断提醒和纠正,也会影响授课老师的课堂情绪和授课激情,导致事倍功半[4]。

1.3 实操时间与能力待提高

目前药物分析实验的教学多是围绕教学大纲或者实验讲义展开的,教师将讲义上的内容搬到黑板上,学生再抄黑板,并且对照着黑板上的实验步骤一步一步进行操作。在实验与操作的过程中,学生也主要是听从老师的安排,而不会主动去思考每一步为什么要这么做、是否还有其他的替代方案等问题。这种教学方式一定程度上忽视了学生学习的主动性和自主性,不利于学生创新能力的提高,影响教学效果和学生的长远发展。同时,由于药物分析实验课的资源有限,上课时往往都是两人或三人一组,这种分配方式虽然可以促进学生之间的合作,增强他们的合作意识,但同时也不可避免地存在浑水摸鱼的现象,很难让每一位学生都参与实验、自己动手操作。最后,由于课时有限,实验过程中无法做到每个学生都独立操作一遍,例如仅针对“药物分析”课程中药物含量测定这一检测项目,学生本应根据药物的理化性质选择容量分析法、红外光谱法、紫外光谱法、薄层色谱法、高效液相色谱或气相色谱法等分析方法。但是,由于仪器分析法(光谱法和色谱法)涉及仪器种类较多,操作也较为复杂,尤其是高效液相色谱和气相色谱法,不仅操作流程复杂,而且仪器设备和耗材价格昂贵,因此,学生大多不敢尝试动手操作,只能在旁边看着教师操作。同时,由于高效液相色谱每跑一次样品所消耗的时间较长,无法让每个学生都独立进行一次实验,这也极大地影响了对学生动手能力的培养。

1.4 课程考核形式单一

目前“药物分析”理论课程的考核形式为平时成绩(30%～50%)+期末考试卷面成绩(50%～70%),其中平时成绩由学生的学习态度、课堂上讨论的积极性和参与度、平时作业、上课出勤率和随堂检测等部分组成。在这种考核模式下,老师无法检验学生发现问题、解决问题的应变能力和整体综合能力。与“药物分析”理论课程不同,“药物分析”实验课程是一门考查课,其成绩主要由实验报告成绩(50%)以及实践操作考核(50%)两部分组成。首先,目前的考核方式存在一定的弊端,会让学生误以为只要平时实验报告写得详细、整洁就会取得一个好成绩。另外,在大多数学生的实验报告中,“结果与分析”部分只能看到结果,却看不到学生对这一结果的具体分析,说明学生并没有主动去思考或者并不清楚实验过程中的哪些步骤或者操作会对实验结果有影响,这也有违实验课开设的初衷。其次,对于操作考核部分,很多学生平时实验的时候浑水摸鱼,等到考核前临阵磨枪,现场去“百度”装置的搭建与操作流程,只是简单地死记硬背,并不知道每一步的具体原理与目的,这显然违背了考核的初衷,也使“药物分析”实验课开设的意义荡然无存[5-6]。

1.5 理论教学与实践应用相分离

首先,学生在大学前三年的学习阶段很少有机会去药品检验机构和药企进行观摩学习,导致理论学习与实践无法很好地结合。生物制药专业的实习大部分安排在四年级下学期,此时距“药物分析”理论课程学习已有较长时间,因此,学生在实习过程中普遍存在对药物分析在药品检验、生产以及质量控制中的实际运用不够理解,不能很好地将在企业生产相应流程中的所见与之前课堂所学内容对应结合起来的情况。其次,进入大四阶段后,学生大多开始为自己做后期准备和规划,忙着考研究生工作,这些都消耗着学生的精力与时间,因而很多学生的实习仅仅是为了获得一份实习报告或是实习证明,忽略了实习对个人能力的提升,这对综合技能型人才的培养也极为不利。

2 “药物分析”课程改革新方案

2.1 优化课程安排,强化基础

交叉与融合是工程创新人才培养的着力点,“药物分析”是一门融合了多学科知识的核心课程,尤其是分析化学及药物化学的学科交叉融合,因此,可将“药物分析”课程调整至与“分析化学”和“药物分析”课程相邻的学期进行,便于学生理解记忆。此外,增加“药物分析”课程学时,由最初的40学时调整为60学时,这样教师在授课时可以放慢教学进度,对于具有共性的化合物类进行分类总结,从而便于学生记忆,提高学习效率。课时充裕以后,教师对于课程中存在的难点和重点内容可以讲解得更加详细,从而降低学生的学习难度,提高学习效率。

2.2 开设虚拟仿真教学

在传统的“药物分析”课程中,学生仅能通过理论课与实验课的学习来获取相关的知识与技能,授课的形式过于单一。受资源与课时限制,课堂上学生能获得的知识有限,并且没有认识到学习这些知识的意义,从而对学习提不起兴趣,导致后期不能学以致用。新工科高度重视人才培养的质量,并且要求制定适应学生终身发展和社会需求的相关体系。考虑到学生以后的职业规划和社会对于药物分析人才的需求,教师应积极申请开展“药物分析”理论课程的虚拟仿真教学。虚拟仿真实验软件可以在近似真实的环境下给学生展示药物分析在某种“新药物的GMF认证”、新药物的合成、药品的生产、药品质量的分析、药品的流通及使用等整个流程中所起的作用,为学生后期进入企业的学习奠定基础。有了视觉上的直观刺激,学生的课堂参与度与积极性也较传统教学明显提高,从而减少了“低头族”现象。因为有虚拟仿真实验的学习,学生在后续实验课中操作起来更加得心应手[7-8],理解与印象也更加深刻。

2.3 开展翻转课堂

新工科背景下要求“以学生为中心”提高学生的培养质量,但之前的填鸭式和传统的“传道授业解惑”的教学模式很难激起学生的学习热情与激情。随着互联网的逐渐发展,诞生了很多网络学习App,例如学习通、雨课堂和慕课等。教师可以将自己录制的微课小视频或者药物分析视频上传至学习通或者雨课堂,让学生课下自行学习,再在课堂上以讨论或者翻转课堂等以学生为主导的学习形式来检验学生的学习效果。这一方面可以实现知识信息的传递,另一方面也可以增加学生对于“药物分析”课程的兴趣。同时,还可以针对以往出现的一些假冒伪劣药事件在课堂上组织学生进行分组讨论,学生可以各抒己见,既活跃了课堂气氛、提升了学生的课堂积极性,也能够检验学生的课下学习效果,掌握学生的学习动态。此外,学生在进行讨论、辩论时也会进一步了解药物分析在药物鉴别、质量控制以及监督过程中的重要作用。最后,在讨论交流中说服对方接受自己的观点,也会让学生产生成就感,从而促进他们对于药物分析知识的消化吸收[9]。

2.4 增设综合实训考核

新工科要求强化学生的实践创新创业能力,强化教学实验、科学实践和实习实训。之前“药物分析”中开设的实验课大多仅针对某种方法或某种特殊结构的药物,例如硫酸铈滴定法。此外,实验过程中所用的试剂、溶液以及相关设备都是由相关老师提前准备好,学生只是对照实验讲义进行简单的滴定、观察,并没有参与整个实验环节。因此,为了强化学生的实践创新能力并提高其综合能力,同时检验“药物分析”课程的学习效果,新开设的“生物药物检测综合实训”课程可以引导学生将所学知识与今后的工作岗位相结合。例如开展“注射用重组人生长激素质量检验”等实验课程,教师仅仅告诉学生需要做的实验名称,但是整个实验的设计、试剂的准备、操作和结果分析等均由学生自己独立完成,激发学生独立思考的能力和创新能力,提高学生的动手能力和整体综合能力,也为他们后期的企业实习工作奠定一定的基础。

2.5 采用现代学徒制培养模式

在之前的培养模式中,学生很少有机会到企业进行见习或实习,无法将所学的知识与实际应用联系起来。新工科作为一种高等教育改革行动,高校需要注意与行业融合,按照新工科的规律和特点进行教育改革。“药物分析”作为生物制药专业一门技术性及应用性很强的核心课程,需要革新人才培养模式。在现代学徒制背景下,生物制药专业也需要学校和企业共同制定培养计划,学生需要分别在学校与企业参加相应的学习与实习,而不是简单地在大四阶段进入企业实习几个月。药物分析是专业知识与动手能力的综合体现,在传授理论知识的同时,更要注重培养学生的实际操作技能,只有这样,才能培养出社会亟须的药物分析专业人才。但是,大多数高校教师的企业经历相对较少,很难根据企业具体需求与流程对学生进行指导。因此,学校应注重加强教师的实践能力和创新创业教育教学能力,鼓励并选派任课教师利用寒暑假等课余时间去相关企业培训学习,这样教师在授课时可以更加有针对性地突出重难点,还可以结合自己在企业的所见所学进行案例讲解,既丰富了课堂内容,又能够提高学生的学习积极性。

目前,大学一个班级多达几十人,而一位教师很难对所有学生进行一一指导,因此可以推行“双导师”模式。学生可以在校内的药物分析专业教师中选取一名教师作为自己的校内导师,校内导师主要负责对学生课后理论知识的辅导和校内实训项目的操作指导等;还可以在校企合作的企业中选取一名企业导师,企业导师主要负责学生在企业内的实训及实习期间的教学任务。当然,企业导师必须限带一定数量的学生,才可以保证学生的学习质量。同时,也有研究表明采用企业实践等方法的新教学模式更加受学生的青睐,学生的实践操作技能和对于理论知识的掌握程度都有明显的提高[10]。

3 结论

教学改革的主要目的是使学生积极主动地学习课程知识,而不是被动地接受教师所传授的内容。大学教学应该区别于中小学,教师更应该注重对学生独立思考的能力以及发现、分析和解决问题能力的培养。学生的综合能力得到提高,走上工作岗位后才能更加胸有成竹。“药物分析”课程作为生物制药专业的核心课程,在新工科的背景下,传统的药物分析教学方式已经无法满足和适应社会以及生物制药领域对于药学专业人才的需求,需要结合本学科自身优势,紧跟时代发展需求,充分激发学生的时代主人翁感,培养学生的整体综合能力。