融合CDIO理念的混合式教学在药物分析中的应用研究

刘海燕

［摘           要］  针对药物分析课程传统教学现状，满足社会对创新技能型药学专业人才的培养需求，提出融合CDIO工程教育理念的混合式教学模式，探索课程改革的新思路。以培养创新技能型药学人才为目标，对药物分析课程的教学内容、教学方法进行改革，以提高药学专业学生理论知识、团队协作、综合实践、素质提升等多种能力，有效提升教学质量。

［关    键   词］  CDIO；混合式教学；药物分析

［中图分类号］  G712                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2024）10-0129-04

随着我国新型工业化的不断发展，社会对创新技能型人才的需求不断增加。传统教育模式中教师的教学模式较为简单，受传统教育体系的影响，创新人才发展受到一定的限制，通常缺乏一定的主观能动性、辩证思维和系统综合能力。针对传统教学模式的不足，各高等院校开展了一系列教学改革，强调学科应兼具综合性、实用性，不仅要求学生重视课程基础理论知识的理解与认识，还致力于培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。

CDIO工程教育模式是由美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院等四所工程技术大学发起的一项工程教育改革计划，CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、實施（Implement）、运行（Operate）[1]。2005年，汕头大学首先开始研究实施CDIO工程教育模式，之后逐步深入国内各高校，该教育理念逐渐呈现本土特色化。CDIO作为一种经典的工程教育改革方法，提供了相对灵活、开放的架构以及支持工具和资源。该理念充分体现了“做中学”和“以项目驱动学习”的原则[2]，旨在发挥学生的主动性，以学生为主，让学生主动参与到理论到实践的转化过程中，遵循源于实践、优于实践的原则，培养学生综合分析、团队合作、创新实践能力等。CDIO教学大纲详细阐述了学生毕业后应具备的基础知识、个人能力、人际交往能力和工程系统能力，这也与当前的高校教育理念相一致。目前CDIO理念已广泛应用于多个教育教学领域，其中包括信息工程[3]、化工类[4]、医药食品类[5]等，在CDIO理念框架下，引导学生主动参与到未来岗位实践项目中，将学生与实践项目结合在一起，并取得良好的教学效果。

药物分析是利用分析测试手段，发展和研究药物分析方法、质量规律，围绕药物及其制剂的化学结构、理化性质、鉴别、检查、含量测定等进行全面检验与控制的一门应用性、实践性很强的综合性学科，是药学、药物制剂专业学生的专业必修课程。该课程教学目标不仅要求学生掌握学科理论，包括药品质量控制观念、药物分析检验方法相关技能，而且能在药物研发、生产、流通、应用及监督管理过程中胜任药物检验和质量控制等工作，在工作实践中具备一定分析问题、创新解决问题的能力。总体来看，该课程专业性强，学习难度较大，对专业素质要求较高，而传统、单一的教学模式显然无法满足当前教育教学的要求，因此新的教育理念改革势在必行。

一、传统药物分析课程教学现状分析

传统药物分析课程教学方法一般围绕课程内容、教学目标、教学重难点进行，教学内容由总述到分述，从简单到复杂进行设置。教学模式简单直接，教学目标更偏向应试教育，忽略学生主观能动性的培养。通过对课程教学效果进行综合分析，发现主要存在以下问题。

（一）理论知识体系碎片化

该课程教学内容涉及面广、基本概念较多、内容抽象、公式复杂、教学难度较大，大多数学生在短时间内无法掌握和消化。教师在教学过程中更注重各知识点的讲解，导致学生更多关注掌握独立知识点的学习，一定程度上无法建构起各知识点之间的有效联系，造成知识体系碎片化，无法整体理解和全面把握实际药物分析原理，达不到系统全面的学习目的，学生的实践能力和结构化思维得不到充分培养。

（二）教学方法创新性不足

随着课程教学改革不断发展，慕课教学、翻转课堂等多种多媒体网络教学手段应用于课堂教学。但该课程章节较多，内容复杂，课时有限，在满足课程理论学时的前提下，教师主导讲授还是主要的授课形式。针对这种“输出型”教学模式，教育者需要在教学方法上做出改变，丰富教学方式，如药物中杂质检查，直接讲解什么是杂质、常见的杂质分类等会比较单调，但如果从药品安全事故案例导入，以某药企因生产或储存不规范引入杂质，患者在使用药品过程中出现严重不良反应，造成了严重后果等情景案例导入法更能调动学生的积极性，引发学生对职业道德素养的思考。同样在课程实践教学中，目前更多的还是以课本的基础验证实践教学为主，教师整理好实验方案，学生根据方案步骤进行操作，这种单一、机械的教学方法缺乏一定的创新性、系统性。

（三）教学内容相对社会或企业需求滞后

传统教学内容注重学科经典理论知识的学习，较少向社会、企业知识迁移，目标培养输出较滞后。教材编写出版速度不能随着药品行业规范和药典内容修订而及时更新，讲授内容多为本专业领域基础知识，学生很少能接触当今医药行业的技术发展。课程大纲内容较多，但学时有限，教师更注重理论知识灌输，实践操作学时较少且更多以教材基础验证性实验为主，缺乏探索性、创新性操作技能的培养，不利于学生实际操作技能的培养。学校缺乏实验仪器设备，陈旧过时，不能按教学要求及时更新，影响教学科研，与实用知识和未来岗位的能力需求不匹配。

（四）课程考核评价不够合理

课程成绩考核方式仍然采用传统的评价模式，以教学为中心，注重最终考试成绩和结果，不利于学生能力的综合评价。实验课仍以实验报告作为学生能力评价，不注重过程评价，忽视实践过程中对学生的个人能力、人际沟通、职业素养能力的考查，不符合学科能力目标培养要求。为了有效评价课程的教学效果，提高学生的培养质量，有必要采用理论与实践相结合的评价方法，将过程和结果纳入评价体系。不仅要考查学生操作技能的规范化程度，还要将学生的构思设计能力和综合素质纳入进行综合评价。

传统教育模式通过教师讲授，学生更容易掌握课本上的知识点，但忽视了学生技能、综合素养能力等的提高。高等教育教学目标就是为社会培养技能型、应用型人才，解决社会或专业行业领域人才需求，显然传统教育模式较难达到行业岗位需求的要求。为解决传统教育模式弊端，本研究在教学过程中引入CDIO工程教育理念，将构思—设计—实施—运行的教育思想融入教学过程，让学生在自主、理论、实践的结合方式中进行课程学习，同时融入数字化立体教学、工程项目驱动等混合式教学模式，对药物分析课程的教学内容和教学模式进行创新改革，将理论知识、实践技能、岗位能力培养有机结合，培养创新技能型药学人才。

二、基于CDIO理念的教学体系构建

（一）优化构建一体化课程计划

一体化课程计划是以课程教学计划和专业人才培养方案为基础，将专业课程的学习与个人能力、产品、过程和系统能力相融合[6]。本课程计划包括四个部分：（1）强调技术知识的学习，培养学生理论知识学习与实践操作能力的整体认知。（2）侧重个人认知与情感发展。培养学生工程推理能力、解决问题能力、知识探索能力、实践能力、系统思维能力和创造力。（3）侧重个人和团队之间的互动，包括团队合作能力、领导能力和沟通能力的培养。（4）涉及能力在社会或未来岗位中的应用，提高竞争力，适应专业工作，实现创新型、技能型、实用型人才培养。

（二）优化教师队伍建设，提升教师专业素养

CDIO工程教育理念在针对“如何培养人”的问题上，提出了12条标准。这12条标准对整个教育改革模式的实施和检验进行了系统、全面的指引，使得工程教育改革更具体化，其中标准9、标准10对教师能力提升和教师教学能力的提高提出要求，也是CDIO模式持续改进的动力所在[7]。本研究围绕课程大纲和教学目标，构建教学课题组和科研团队，创新教学形式，丰富教育活动。以课题负责人为主配置课题组成员，所有成员均来自一线教学，“双师型”教师比例达到100%。在实际教学中改变传统教学模式，对课程体系内容进行规划整合，充分利用网络平台优势资源创新教学形式，通过对省级、国家级一流课程的学习和相关技能培训提升课题组教师的教学能力。CDIO理念以工程教育为背景，更强调教育者工程实践、项目开发等能力，而对于高校专任教师来说，显然在工程实践经验方面还无法满足教学改革要求。为提高教师对CDIO理念的执行力，学校可开展相关CDIO教育培训宣传活动，聘请企业实践专家对教师进行培训，加强校企合作，也可以组织教师定期到企业熟悉工作内容、工作项目和该专业岗位未来发展对人才能力、素质的需求，创新优化科研团队参与到企业项目中，进行项目研发、实施，培养教师科研能力和职业综合能力。在实践教学中可以结合自身专业实际，以企业项目为导向，根据本专业学生层次水平，将企业实践中典型项目案例引入教学，做到理论教学与社会岗位技能需求相结合，培养学生理论联系实践、岗位职业技能。

（三）基于CDIO理念的课程改革实施

将CDIO所需的基础知识、问题解决能力和系统思维能力等落实在教学过程中，课程教学与实践教学主要改革有以下方面。

1.融合项目驱动，重构教学内容

药物分析课程内容抽象、知识点密集，学生反馈学习难度较大。为了提高教学效果，对教材内容进行整合。按教材内容可将药物分析课程分为两部分：第一部分为总论，第二部分为分论。总论部分以现行版《中国药典》为基础，介绍药典概况、药物分析通论，让学生熟悉我国药品质量标准体系和药品检验工作的基本程序，掌握药典相关内容，随着章节的深入，其中药品质量研究中的药品鉴别、检查和含量测定是該部分的核心内容。分论部分包括典型药物分析、不同制剂分析、体内药物分析等，根据不同药物化学结构差异，探索其理化性质，利用理化性质差异进行药物的鉴别、检查和含量测定，从而进行药品质量的全面控制[8]。考虑到课程目标旨在培养学生理论联系实际的要求，我们在进行章节学习时，选择将日常生活和药学岗位中应用广泛的案例引入课堂教学（情景导学），以工程项目为中心，按照项目引入—基础理论—实践操作—考核评价来整合理论与实践，提升药学专业学生在未来岗位的工程应用能力。

2.构建立体化教学体系

因疫情原因线上教学快速发展，借助数字化网络学习平台（超星学习通、微课、精品课程资源），构建立体化线上共享教学资源体系，可实现跨时间、空间学习，如图1所示。

课堂教学阶段，课前教师发布章节学习任务，引导学生从网络学习平台自主学习章节相关教学视频、课件等内容，对疑点、难点进行在线讨论，培养学生自主学习和发现问题的能力；课中师生共同研学进行知识内化，通过导入现实生活相关的话题或案例（即情景导学），充分调动学生的学习兴趣，引出章节内容。讲解过程中突出重难知识点，强化理论框架，注重理论知识与未来岗位技能要求相融合，对学生存疑问题进行答疑解惑；课后督促学生完成线上、线下章节测试，及时跟进指导巩固课堂知识点，针对课前、课中和课后个人及团队合作表现、任务完成度进行阶段性测评，注重过程和结果考核。

实践教学阶段，因药品质量分析、检验过程等内容较抽象，为使药物分析过程更具象化，可利用线上实训教学资源如实训微课、虚拟仿真技术等，让学生通过教学视频、虚拟仿真平台等进行模拟实验，熟悉实验内容、操作步骤、注意事项和实验条件优化，不仅可以减少操作的错误率，提高操作的规范性，而且有助于激发学生的学习兴趣，更直观体验接近现实的模拟操作环境。同时线上教学资源丰富多变，学生可自主创新更多灵活的场景，掌握更多操作技能。这种线上线下混合式教学模式本质上突破了非CDIO课堂中传统授课方式在时间、空间等诸多方面的局限性，大大提高了学生的学习兴趣和学习主动性。

3.构建进阶式实践教学模式

药物分析课程除了要求学生掌握扎实的理论知识之外，还要求其具有可独立操作、实训设计等能力。针对学生水平层次不同，因材施教采取循序渐进的进阶式教学模式，将课程实践教学分为不同的实训项目，凸显层次化，体现课题项目的层次性、设计性、创新性与综合性，包括基础验证实验、开放拓展实验、系统综合实验。

基础验证实验阶段，实训项目以验证性实验为主，作为基础项目，要求学生进一步了解药品质量相关知识，如药品的鉴别、一般杂质、特殊杂质检查等，以教材大纲为依托进行设计，使学生达到熟练掌握药品鉴别检查原理和操作程序的基础考核指标。

开放拓展实验阶段，将CDIO（构思—设计—实施—运行）理念运用到拓展实训阶段。教师将各典型药物进行专题分类生成相应的分析检测项目供学生选择，教师负责知识点讲解及引导，各小组（5～6人一组）进行自主构思设计，对传统实践项目进行创新性实施运行，如中药制剂板蓝根颗粒中有效成分与杂质的分离与测定，团队成员自主选择分析测试方法，分工合作，设计实验方案。

更高层次的系统综合实验阶段，该阶段以工程实训项目为主，旨在帮助学生将知识与之前学习活动中获得的技能相结合，来检验学生个人技能、团队协作、解决复杂问题及实践创新设计能力。药品质量的全面控制涉及药品整个过程，任何一个环节都应该严格执行科学管理规范。教师以典型药物及制剂为相应选题，从药品研发到生产、经营、使用、监管各环节进行全面质量控制，多学科交叉融合，依托企业药品质量标准，组织学生有针对性进行课题构思、方案设计及实施、运行。如以药企案例——阿司匹林及其制剂的质量分析课题为例作为一个综合实训项目，将CDIO教育理念引入课题。教师可以引导学生提出以下问题：（1）阿司匹林临床应用是什么？（2）阿司匹林化学结构决定了它具有什么理化性质？（3）阿司匹林制剂在生产或贮藏过程中可能会引入什么杂质，如何对杂质进行鉴别、检查？等等。学生根据实训项目查阅相关文献，按照前期线上资源理论知识、项目实验原理进行构思、设计方案，项目实施前小组形成方案报告，指导教师对其可操作性、创新性等进行评估，运行环节指导教师可进行引导、答疑解惑，最后撰写实训报告。整个过程既培养了学生理论转化实践的能力，又加强了学生团队协作、独立设计、独立解决工程项目复杂问题的能力，符合CDIO培养大纲的要求。

4.构建全方位、多元化考核评价体系

CDIO教学模式强调“做中学”原则，体现在满足教学效果的同时学生系统综合能力也得到提升，因此除了注重结果之外还要注重过程、阶段性考核。理论教学环节，传统考核方式中常将知识点应用作为考核重点，而全方位考核还要注重课前、课中、课后过程考核，如课前预习、线上学习完成度、小组讨论、章节测试等；在实践教学环节，结合学生在工程项目分工不同进行多元化考核，如在项目设计、构思环节，任务分析、实验方案论证、设计合理性、可行性分析，注重学生创新思维能力考核；项目实施环节，实验方案设计可操作性、团队实践过程等，注重学生动手能力、个人能力、团队协作沟通能力的考核；项目运行环节，实验设计报告、成果展示等，注重学生理论联系实际、职业素养、工程系统能力考核。传统教育考核目标常以结果考核对学生水平进行甄别，而全方位、多元化的考核体系更注重学生的个性化发展和学习潜能的激发。

三、结束语

本文以药物分析课程为例，充分发挥学科课程优势，在CDIO工程教育理念指导下开展课程教学探索。通过对课程内容、教师队伍建设、教学方法、实践环境、课程考核评价等方面进行改革实践，以学生为本，以培养学生创新思维和工程实践能力为核心的教育目标，引导学生理论联系实际、积极探索、分析解决问题。通過企业工程项目构思设计，将课程理论与工程实践能力培养有机结合，将基础知识、个人能力、团队协作和社会环境融合在一起，让学生真正参与到企业项目中，以行业标准为人才培养方向，将课堂所学知识应用于工程实践中，帮助学生掌握专业技能、提升岗位技能，为实现创新技能型人才培养目标奠定基础。

参考文献：

［1］顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（上）［J］.高等工程教育研究，2012（3）：24-40.

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［4］卢莉蓉，牛晓东，陈俊梅.新工科背景下基于EIP-CDIO模式的生物医学传感器课程教学探索与实践［J］.高教学刊，2022，8（20）：112-115.

［5］谢玮，肖川，葛胜菊，等.融合OBE-CDIO理念的“食品理化检验”课程教学改革和探索［J］.食品工业，2023， 44（1）：226-230.

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［7］康全礼，丁飞己.中国CDIO工程教育模式研究的回顾与反思［J］.高等工程教育研究，2016（4）：40-46.

［8］关瑾，阎峰，姜新东，等.基于CDIO理念的药物分析课程教学改革与实践［J］.教育现代化，2020，7（17）：43-44，46.

◎编辑 鲁翠红