科技创新背景下制药工程人才培养模式改革探索

李筱玲，邓寒霜

（商洛学院 生物医药与食品工程学院，陕西商洛 726000）

制药工程是一门综合性、实践性很强的学科，涉及多个领域的结合与应用，在国民经济中起着重要的作用。制药工程的继续扩大发展，离不开技术改革与创新，只有不断研发新的制药技术，开发更多的新产品，制药工程行业才能不断发展壮大。制药工程行业是高技术、高风险、高投入的产业，研究环节复杂、周期长，进入壁垒高，需要大量资金、人才储备，这些都对制药工程人才的培养提出了新的要求。

1 制药工程行业发展概况

改革开放以来，制药工业在我国快速发展，平均每年增长速度约为17%，至2008 年，我国已成为世界第二大制药国，可生产化学原料药1 300 多种[1]。但是我国绝大多数医药企业都处于产业链最下游的生产和销售环节，不具备上游的基础研究以及试验能力，缺乏核心技术，缺少创新能力[2]。从该行业当前发展形势来讲，我国医药工业仍以化学药品为主，中药及生物制药所占比重较小。随着我国加入WTO，国外大型制药企业涌入，一方面有助于我国人民卫生健康水平的提升，为我国制药工业快速发展带来了难得的机遇；同时也使国内制药企业直面全球化市场的激烈竞争，如不在创新和自主产品研发上下苦功，将面临被市场淘汰的风险。目前，我国制药工程行业存在着仿制药多、产品科技含量低、创新能力弱、缺乏国际认证产品与国际市场运作的经验和创新型人才等瓶颈问题。由于缺乏专业技术人才和科研配套条件，一些核心技术成为制约我国制药企业进入下游高技术、高附加值产品深加工领域的关键因素。我国医药市场产品更新换代慢于国际市场，甚至国内医药市场的一些高端领域被外资或合资企业占领[3]。

2 制药工程专业人才培养现状

新中国成立以来，包括制药工程专业在内的药学高等教育规模不断壮大。从1952 年的高校改革与院系调整，将国立药学专科学校与齐鲁大学药学系等合并建立华东药学院（南京药学院的前身）开始，到1955 年，我国药学高等教育形成了南京药学院、沈阳药学院、北京医学院药学系、上海医学院药学系、四川医学院药学系的“两院三系”格局，我国药学高等教育由此起步。我国制药工程专业高等教育起步相对较晚，从1998 年教育部将制药工程列入本科专业目录，到2010 年底全国设置有制药工程等药学专业的本科类院校共有342 所[4]。然而，因制药工程专业办学历史较短，教学基础较为薄弱，特别是在一些地方院校中实践教学条件相对落后，开设制药工程专业的高校大多是在原有化工（或精细化工）、药学（或中药学）、生物技术等专业的基础上改建而来[5]。教学模式源自各高校原专业特长，课程设置要么重化工、化学而轻药学；要么重药学而工科特征不明显。然而，制药工程是一门实践性很强的工科类专业，涉及化学、化工、药学、管理等多个学科，主要包括化学制药、中药制药和生物制药3 个专业方向，其办学目标是培养具备工学、药学、化学等学科基础，可从事药学技术开发、工厂工程设计等行业，具备一定创新能力、创新意识的应用型工程技术人才。制药工程专业所涉及的药学、化学工程学科两者缺一不可，只有兼具两者，药学与化工相辅相成的制药工程专业才能更具特色。地方普通院校的制药工程专业建设面临诸多局限，如受资源和平台限制导致办学资金不足，办学资金的不足又限制了硬件设施的升级改造；学校教师缺少工科思维，管理层及一线教师专业背景多为教育学、化学、生物学等理科背景，办学理念、管理制度较落后、少变通，不适应新工科建设的新要求；工科师资力量薄弱，工科背景教师相对较少，“双师型”教师更少，难以适应人才培养目标要求等。目前，制药工程专业教学仍以理论讲授为主，学生实践机会较少，对学生实践与创新能力培养的力度不够，难以适应未来智慧型工厂对制药工程技术人才的要求[6-9]。

3 制药工程技术创新发展趋势及人才要求

3.1 制药工程技术创新与智能制药

我国是一个人口大国，对药品的需求量非常大。特别是国外的一些先进的药品，因为没有质量相同的国内药品可供选择，在一定程度上增加了公众的医疗负担，降低了社会医疗保障水平。制药工程技术的创新可以促进药物制备能力的提升，还可以提高药品的研发能力，从而降低进口药品的价格，为患者带来实惠，促进我国医疗服务水平的提升。制药工程依赖于化学工程等技术，因此，这些领域的发展和创新将影响制药工程技术的改革方向。未来智能制造必将主导工业领域，其核心理念就是将供应、制造、销售等生产环节信息化、数据化、智能化，实现个性化、快速、有效的调节。在此基础上，德国学者提出了“工业4.0”的概念，即“第四次工业革命”。这些理念与2015 年国务院印发的《中国制造2025》的指导精神一致。“工业4.0”是在人工智能、大数据、物联网等移动互联网技术支撑下进行的工业升级，是制造企业必经的提升和发展之路，也是我国制药工业发展的必经之路[10-11]。制药工业智能制造未来发展可分为4 个阶段：第一阶段为本地硬件设备、软件双向突破，利用射频识别（RFID）、电子标签实现生产过程控制、生产环境检测、药品供应链跟踪和远程诊断管理的应用；第二阶段为车间自动化改造，提高设备性能，提高连续性、车间自动化程度，减少人员干预，提高车间的整体效率；第三阶段为构建数字化工厂，高度数字化、网络化，实现大数据集成，促进制造企业生产过程执行系统（MES）和企业资源计划（ERP）的落地；第四阶段为实现集团智慧工厂，引入创新解决方案，通过组建数据网络、资源分配、能力分配，提高利用率，实现智能化、智慧化生产工厂。理想的数字化、智能化工厂、生产设备可通过外部条件的变化自动调整生产过程，及时调整设备。智能制造设备可以对运行中的故障进行诊断，及时发现问题，有效避免设备故障造成的生产作业中断。智能制造设备也可以“自我修复”故障，自我维护，使生产作业达到不需要人为干预的效果。智能制造设备也通过人工智能技术具有学习功能，并能继续“自主学习”，逐步学会应付以前从未遇到的新情况。目前，我国药品已实现电子标签管理，部分制药企业在一定程度上已实现生产过程的自动化、智慧化，但大多数企业的数字化、自动化管理仍然停留在单个设备或单一生产单元的控制阶段，缺少多设备、多生产线、多车间，甚至是多生产厂家，乃至包括生产、物流、销售等全产业环节的协调、统一的智能控制系统。在生产信息方面，因许多制药生产过程是不可见的，生产过程中人员、设备、物料等方面的动态变化不能被及时获取，不能及时协调生产资源与生产任务的分配，离真正意义上的智能制造还有一段距离。另外，一些医药领域数据大多依靠人工输入，增加了出错概率，难以保证制造过程信息的真实性。药品是特殊的商品，具有专属性、两重性、质量重要性、时效性的特殊属性，不能简单将智能制造的理念套用于制药工业，例如，定制设计中汽车和电子产品的研究和开发更多地依赖于客户的喜好，而药品的研发难以做到这点。因此，面对新的工业革命、技术创新的形势，应理性分析和应用建设智能工厂的基本原则，利用好物联网、大数据、云计算，搭建制药行业的智慧工厂[12-14]。

3.2 技术创新对制药工程人才的要求

制药工程涉及的专业知识范围很广，对人才素质要求较高，当前就整个制药行业来说，精通制药工程的人才还十分缺乏，培养制药工程专业人才已成为影响我国制药工业发展的当务之急。未来制药工程技术的创新发展对制药工程人才提出了更高的要求，面对这样的形势，医学类高校制药工程专业应以未来制药工程发展方向为指导，加强制药工程人才培养。未来制药工程专业人才应具有创新意识、不故步自封，要勇于革新、不因循守旧，才能适应制药工业技术创新的快速发展。未来制药工程人才应具备以下能力：

（1）掌握基本的数学、物理、化学、生物等基础自然科学知识，具有较强的计算与逻辑思维能力；

（2）系统掌握药学、化工原理等理论知识，掌握制药工程流程设计、优化，制药生产过程控制、设备操控等基本方法，具有解决制药工程实际问题的能力；

（3）掌握现代计算机基本理论、自动化控制技术，能用计算机进行化工工艺计算、化工流程设计、单元设备设计、控制系统设计、化工系统优化等操作；

（4）具有良好的人际交往、团队协作和组织管理能力，有团队意识与合作精神，具有终身学习与适应制药行业发展的能力。

4 制药工程人才培养改革的几点设想

4.1 调整制药工程人才培养目标

制药工程专业人才培养目标应根据制药工业发展趋势和社会需要不断做出调整，着力满足国家和行业科技创新、技术发展的需要。在继续强化实践能力训练、培养应用型人才的基础上，加强现代计算机理论、人工智能、智能制造等领域的教学，培养学生以现代科技分析、解决复杂工程问题的能力。

4.2 优化制药工程专业课程体系

围绕具有新工科特色的制药工程应用型本科人才培养目标以及未来制药工业发展需求，优化制药工程专业教学课程体系设置，重点突出应用性、实践性、创新性。基础课程主要包括无机化学、分析化学、有机化学、物理化学等化学类课程及化工原理、药物化学、工程实践等化工类课程；专业课程主要包括制药设备与车间设计、药剂学、制药工艺等制药工程专业核心课程。在满足教育部制药工程专业指导委员会要求的基础上，增加机器学习、自然语言处理、计算机视觉等人工智能领域以及大数据管理、物联网等方面的课程。

4.3 教学模式改革

4.3.1 理论课程教学

在教学内容方面，以人才培养目标为要求，以学生能力培养为主线，跟踪学科最新研究进展，及时更新教学内容。部分课程的部分章节可以讲座、学术报告形式开设，邀请国内外知名学者或大型制药企业管理者来校讲授，注意教学内容的先进性、时代性和科学性。在教学方法上，以线上结合线下教学进行，探索以学生为中心的教学模式，采用启发式、研究式、讨论式教学方法，以问题为引导，鼓励学生主动发现问题、分析问题、解决问题。

4.3.2 实践课程教学

充分利用“虚拟实验室”资源，弥补真实实验室、实训室的不足，增加学生实践操作的机会。将STS（Science，Technology，Society）理念融入实践教学，引导学生以科学思维去观察、思考社会上的热点问题，运用所学知识寻找解决方案，培养学生的创新意识与动手能力，增强社会责任感[8]。利用学生易于接受新媒体的特点，将仪器分析、制药设备与车间设计等课程的一些授课内容制成动画影像，或是拍摄一些常见仪器、设备标准操作规程的小视频，并上传至在线授课平台，方便学生在课余时间随时查看，以加深学习印象。在实验内容方面，可增加综合性实验、设计性实验的比重。可由教师依据教学内容结合实际问题给出实验题目，让学生自主完成实验设计，增加学生在教学中的参与感。学生在完成此类实验时会因利用所学知识解决了实际问题而自豪，从而激发学生的学习兴趣以及对未来职业的认同感。针对某些地方院校教学仪器、设备不足的问题，可加强与当地制药企业的合作办学，地方院校可与当地企业联合共建实验室，甚至是直接将某些实验、实践教学项目，比如“中药制剂粉末的显微鉴别”“片剂的制备与质量检查”“未知粉末的红外光谱鉴别”“制药设备与车间设计课程设计”“中药颗粒剂的制备工艺、质量标准及稳定性试验研究”等开设在企业，充分利用企业仪器、设备齐全的优势培养学生的实践能力，同时可使学生更早地适应企业环境与工作标准，为将来的就业打下良好的基础。

4.4 加强师资队伍建设

完善教师继续教育制度，鼓励教师外出培训。建立相应考评制度，规定一线教师每隔一定时间必须在企业兼职锻炼，以增强教师的实践能力，避免课堂教学与生产实际脱节。支持教师考取各种职业资格证书并给予奖励，既能使教师不断学习、提高自身的业务水平，也可为学生做榜样，激发他们的学习热情。邀请企业、行业专家或兄弟院校教师来校举办讲座或承担某些实践、实验课程的主讲任务，充分发挥高校教师理论知识扎实、科学素养较高和企业专家实践经验丰富、操作技能娴熟的优势，提升学生实践能力，解决本校应用型师资不足的问题。

4.5 完善考核方式

以成果为导向构建多层次的考核评价体系，加强过程考核，对不同学生采取差异化考核。多层次的考核方式包含理论知识考查、实验方案设计的合理性与可行性考查、实践操作能力考查以及实验结果的准确性、校外实习、实训的考核等多个方面。可通过理论考试、作业、实验实习报告等书面内容考核学生对基础知识、理念的掌握情况；可通过设计性实验方案考查学生的创新思维与创新能力；可通过实践操作的规范性考核学生动手能力。以突出学生主体地位的多层次评价体系进行考核，可激发学生活力，引导学生主动获取各类学习成果，促进学生的全面发展[15-16]。

5 结论与展望

新时代，人们生活水平、健康意识也发展到了一个新的阶段，科技的发展也对制药工程提出了新的要求。结合国外的一些先进技术，不断发展与提升我国制药行业的水平，是制药人不懈努力的追求目标。为了实现这个目标，高校需要不断培养适应新时代要求的高级制药工程技术人才。但目前制药工程专业教学还存在着诸如重理论轻实践、教学内容更新不及时、教学观念与管理方法落后、师资力量不足等问题，难以满足我国经济社会发展对制药工程专业技术人才的需求。课题组结合近几年制药工程专业人才培养模式改革实践方面的经验，围绕科技创新对制药工程人才培养新要求进行了探索，并提出了关于改进制药工程人才培养模式的几点构想，希望能对制药工程专业发展提供帮助。