陳繼平，龔 英，晏 瑾，戎梅竹

(云南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650500)

依據(jù)2018年發(fā)布的“化工與制藥類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)”，工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐能力是制藥工程專業(yè)學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的基本工程能力素養(yǎng)。根據(jù)規(guī)模，制藥工藝研究依次經(jīng)歷小試、中試和工業(yè)化生產(chǎn)三個(gè)階段[1]。由于教學(xué)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、廢棄物管理能力、師資力量的差異，各高校分別開設(shè)了《天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)》、《化學(xué)制藥工藝實(shí)驗(yàn)》、《生物制藥工藝實(shí)驗(yàn)》、《生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)》等課程。大多數(shù)課程采用“課前預(yù)習(xí)講義-課中完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)-課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告”教學(xué)模式開展，并且小試實(shí)驗(yàn)和中試實(shí)驗(yàn)分別安排在不同學(xué)期的不同課程中。采用這種傳統(tǒng)課程設(shè)置方式和教學(xué)模式，學(xué)生僅僅掌握了一部分的制藥工藝學(xué)科知識(shí)，對(duì)于如何利用小試工藝研究結(jié)果指導(dǎo)中試工藝研究的理解層次較淺，工程能力提升效果不明顯。

基于制藥工藝實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀，以中藥制藥工藝為例，依托CDIO(構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)行)工程教育理念[2-4]，重構(gòu)《中藥制藥工藝試驗(yàn)》課程內(nèi)容，同時(shí)設(shè)計(jì)“微課先行與任務(wù)驅(qū)動(dòng)、多感官協(xié)作與小組合作”的多樣化教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)和工程能力的同步增長，以培養(yǎng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用創(chuàng)新型新工科人才。

1 課程設(shè)計(jì)

1.1 課程內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)

基于CDIO理念的《中藥制藥工藝試驗(yàn)》課程內(nèi)容分為小試實(shí)驗(yàn)、中試實(shí)訓(xùn)兩個(gè)環(huán)節(jié)，教學(xué)安排和學(xué)時(shí)分配如表1所示。每個(gè)環(huán)節(jié)分為工藝路線的構(gòu)思(C)和設(shè)計(jì)(D)、工藝路線的實(shí)現(xiàn)(I)和運(yùn)行(O)、實(shí)踐體會(huì)的分享(S)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的反思(R)三個(gè)階段，均設(shè)置5次課堂內(nèi)教學(xué)，每次3學(xué)時(shí)。小試和中試兩個(gè)環(huán)節(jié)的課堂內(nèi)教學(xué)共30學(xué)時(shí)。課程采用的教學(xué)方法包括微課、講授引導(dǎo)、小組討論、小組合作、全班研討等，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供最大化的時(shí)間和空間。小試和中試兩個(gè)環(huán)節(jié)的課堂外學(xué)時(shí)為8學(xué)時(shí)。課程不僅注重傳授與工藝和生產(chǎn)管理相關(guān)的事實(shí)性學(xué)科知識(shí)，更注重對(duì)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，包括工藝設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力、技術(shù)交流能力、團(tuán)隊(duì)精神、解決問題的能力和職業(yè)倫理等。通過“小試實(shí)驗(yàn)”、“中試實(shí)訓(xùn)”兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生逐步完成對(duì)學(xué)科知識(shí)的內(nèi)化和工程能力的訓(xùn)練。

表1 課程的教學(xué)安排與學(xué)時(shí)分配

兩個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路如下：

(1)小試實(shí)驗(yàn)

第1次課：課前，通過“文字微課”的形式，提示學(xué)生對(duì)銀杏葉中黃酮類物質(zhì)提取相關(guān)文獻(xiàn)資料的查閱和收集，以保證課堂討論的有效性。課中，在學(xué)生自主學(xué)習(xí)資料、小組討論、全班研討的基礎(chǔ)上，小組合作完成小試實(shí)驗(yàn)方案的構(gòu)思(C)和設(shè)計(jì)(D)。

第2～4次課：以小組為單位，課中實(shí)現(xiàn)(I)和運(yùn)行(O)小試實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)踐過程中工藝知識(shí)點(diǎn)、工藝現(xiàn)象、操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行記錄，從而研究銀杏葉提取工藝參數(shù)對(duì)黃酮類物質(zhì)的收率的影響，并建立銀杏葉提取物中黃酮類物質(zhì)的檢驗(yàn)分析方法，最終選擇合理的工藝路線，確定質(zhì)量保證的工藝參數(shù)與操作條件，為中試放大研究提供技術(shù)資料。課后，小組合作完成小試實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫。

第5次課：以小組為單位，課中展示小試實(shí)驗(yàn)的成果，分享(Sharing，S)實(shí)踐體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)。然后根據(jù)全班研討的結(jié)果，小組反思總結(jié)(Reflection，S)，合作完成本階段的學(xué)習(xí)報(bào)告。

通過本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生將積累與工藝相關(guān)的知識(shí)，并初步鍛煉工藝設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力、技術(shù)交流能力、解決問題的能力，構(gòu)建團(tuán)隊(duì)精神和職業(yè)倫理。

(2)中試實(shí)訓(xùn)

第1次課：課前，通過“視頻微課”的形式，提醒學(xué)生對(duì)生產(chǎn)過程的組織管理流程和控制要點(diǎn)、記錄文件類型和記錄要點(diǎn)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，以保證課堂討論的有效性。課中，在小試實(shí)驗(yàn)報(bào)告、學(xué)生自主學(xué)習(xí)資料、小組討論、全班研討的基礎(chǔ)上，依據(jù)中藥提取濃縮一體機(jī)(圖1)操作規(guī)程，采用相似模擬放大方法[1]，小組合作完成中試實(shí)訓(xùn)方案的構(gòu)思(C)和設(shè)計(jì)(D)。

第2～4次課：以小組為單位，課中實(shí)現(xiàn)(I)和運(yùn)行(O)中試實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)訓(xùn)過程中相關(guān)工藝知識(shí)點(diǎn)、工藝現(xiàn)象、工藝控制、生產(chǎn)組織管理情況進(jìn)行記錄，并開展物料衡算、能量衡算，對(duì)工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，從而取得工業(yè)生產(chǎn)所需的資料和數(shù)據(jù)，為工程設(shè)計(jì)和工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。課后，小組合作完成中試實(shí)訓(xùn)報(bào)告的撰寫。

第5次課：以小組為單位，課中展示中試實(shí)訓(xùn)的實(shí)踐成果，分享(S)實(shí)踐體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)。然后根據(jù)全班研討的結(jié)果，小組反思總結(jié)(R)，合作完成本階段的學(xué)習(xí)報(bào)告。

通過本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生開始嘗試對(duì)工藝知識(shí)、生產(chǎn)管理相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通，并用于指導(dǎo)工藝實(shí)踐活動(dòng)，從而進(jìn)一步鍛煉技術(shù)交流能力、解決問題的能力，構(gòu)建團(tuán)隊(duì)精神和職業(yè)倫理。

圖1 中藥提取濃縮一體機(jī)

1.2 教學(xué)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

在小試實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練基礎(chǔ)上，采用相似模擬放大的方法[1]逐步放大規(guī)模，然后開展真實(shí)的中試生產(chǎn)設(shè)備操作應(yīng)用和生產(chǎn)組織管理。教學(xué)安排符合前蘇聯(lián)教育家維果茨基提出的“最近發(fā)展區(qū)”理論，符合從理解到應(yīng)用的認(rèn)知發(fā)展順序，也符合從形象到抽象的心理發(fā)展順序。教學(xué)內(nèi)容涵蓋小試和中試兩個(gè)階段的工藝設(shè)計(jì)和實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)，能為學(xué)生較全面理解制藥工藝的研發(fā)奠定一些基礎(chǔ)。

在上述兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，在真實(shí)的CDIO環(huán)境中，通過理論與實(shí)踐并重、學(xué)習(xí)與應(yīng)用并重的教學(xué)方式，能實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)和工程能力的共同成長。此外，在CDIO工程教育模式的基礎(chǔ)上，本課程設(shè)計(jì)也注重SR活動(dòng)，以此強(qiáng)化學(xué)生的技術(shù)交流能力和團(tuán)隊(duì)精神。

2 教學(xué)方法的介紹

2.1 微課先行、任務(wù)驅(qū)動(dòng)

依據(jù)“人性化學(xué)習(xí)理論”，為幫助學(xué)生“做中學(xué)”，課程采用“微課程教學(xué)法”(微課)[5-6]。兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的第1次課前，教師在云南師范大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)(網(wǎng)址：http://ynnu.fanya.chaoxing.com/portal)發(fā)布“配套的教學(xué)資源(文字資料或視頻資料)”，并發(fā)布“自主學(xué)習(xí)任務(wù)單”(詳見2.1.1節(jié)和2.1.2節(jié))；學(xué)生利用碎片化時(shí)間，采用多種移動(dòng)方式完成對(duì)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，并完成學(xué)習(xí)任務(wù)，為課堂內(nèi)交流、展示奠定基礎(chǔ)。細(xì)化自主學(xué)習(xí)單中任務(wù)，有利于學(xué)生自主檢查對(duì)微課學(xué)習(xí)任務(wù)的完成程度。利用多樣化教學(xué)資源，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，通過創(chuàng)新的課堂教學(xué)方法(檢查-鞏固-研討)，在同伴壓力下，能最大化激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思考和積極討論。

2.1.1 “小試實(shí)驗(yàn)”環(huán)節(jié)的自主學(xué)習(xí)任務(wù)單

(1)自主學(xué)習(xí)任務(wù)

通過分析提供的微課學(xué)習(xí)資源，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：

① 學(xué)會(huì)微課資源介紹的文獻(xiàn)查閱方法。

② 利用資料介紹的方法完成小試實(shí)驗(yàn)(銀杏葉的提取/濃縮)文獻(xiàn)資料的查閱。

(2)課堂學(xué)習(xí)形式預(yù)告

① 檢查：復(fù)述文獻(xiàn)查閱方法。

② 鞏固：小組內(nèi)交流文獻(xiàn)查閱的結(jié)果，相互補(bǔ)充完整。

③ 研討：小組制定小試工藝路線(提取/濃縮)，并輪流展示自主學(xué)習(xí)成果。最后，全班提建議，小組闡釋。

(3)反思與總結(jié)

根據(jù)課堂內(nèi)對(duì)小試工藝路線的研討內(nèi)容，修訂小試實(shí)驗(yàn)方案。

2.1.2 “中試實(shí)訓(xùn)”環(huán)節(jié)的自主學(xué)習(xí)任務(wù)單

2.1.2.1 自主學(xué)習(xí)任務(wù)

通過觀看教學(xué)視頻自學(xué)，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：

① 理解教學(xué)視頻中生產(chǎn)過程的組織管理流程和控制要點(diǎn)。

② 理解教學(xué)視頻中生產(chǎn)過程的記錄文件類型和記錄要點(diǎn)。

2.1.2.2 課堂學(xué)習(xí)形式預(yù)告

(1)檢查

①復(fù)述生產(chǎn)過程的管理要點(diǎn)(生產(chǎn)前準(zhǔn)備、生產(chǎn)中管理、清場管理、生產(chǎn)批次管理、狀態(tài)標(biāo)識(shí)管理、物料平衡管理、防污染和交叉污染的管理、包裝管理)。

②復(fù)述生產(chǎn)過程中文件管理的要點(diǎn)，包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件(產(chǎn)品工藝規(guī)程、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品檢驗(yàn)操作規(guī)程)、管理標(biāo)準(zhǔn)文件(生產(chǎn)管理規(guī)程、生產(chǎn)衛(wèi)生管理規(guī)程、質(zhì)量管理規(guī)程)、操作標(biāo)準(zhǔn)文件(崗位標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程、清潔標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程)、記錄(生產(chǎn)管理記錄、質(zhì)量管理記錄)。

(2)鞏固：小組內(nèi)交流生產(chǎn)組織管理的學(xué)習(xí)結(jié)果，相互補(bǔ)充完整。

(3)研討：①依據(jù)小試實(shí)驗(yàn)對(duì)工藝路線實(shí)踐的結(jié)果，小組內(nèi)交流、制定中試生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)管理文件；②小組輪流展示自主學(xué)習(xí)成果；③全班提建議，小組闡釋。

2.1.2.3 反思與總結(jié)

根據(jù)課堂內(nèi)對(duì)中試生產(chǎn)的研討內(nèi)容，修訂中試實(shí)訓(xùn)方案。

2.2 多感官協(xié)作與小組合作

《中藥制藥工藝試驗(yàn)》課程對(duì)工藝路線研究過程的小試階段和中試階段進(jìn)行了融合。課程知識(shí)點(diǎn)繁多，涵蓋工藝路線設(shè)計(jì)、設(shè)備管理、生產(chǎn)管理、文件管理等多個(gè)方面。對(duì)于沒有實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的制藥工程專業(yè)在校學(xué)生而言，很難全面理解和掌握上述知識(shí)點(diǎn)，更難實(shí)現(xiàn)對(duì)這些知識(shí)的靈活應(yīng)用。因此，本課程注重將感性認(rèn)知(視頻資料、實(shí)踐活動(dòng))和理性認(rèn)知(文獻(xiàn)資料、《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn))相結(jié)合，將不同規(guī)模(小試和中試)的實(shí)踐認(rèn)知相結(jié)合，讓學(xué)生從視覺、聽覺和觸覺等多個(gè)感官角度全面認(rèn)識(shí)中藥制藥工藝實(shí)踐活動(dòng)，不斷內(nèi)化知識(shí)，提升工程實(shí)踐能力。為完成上述復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)，課程教學(xué)還利用“小組內(nèi)討論”、“小組展示”、“全班研討”等多種教學(xué)方式，分層次分內(nèi)容鍛煉學(xué)生的技術(shù)交流能力、團(tuán)隊(duì)精神、解決問題的能力、職業(yè)倫理，從而逐步提升制藥工程專業(yè)學(xué)生的工程能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)和工程能力的同步提升。

3 課程評(píng)價(jià)方法

表2 課程的平時(shí)成績

課程采用過程性評(píng)價(jià)方式，其中平時(shí)成績占70%，期末考試占30%。平時(shí)成績的組成如表2所示。平時(shí)成績考核時(shí)既關(guān)注學(xué)生參與討論和匯報(bào)的積極性，又評(píng)估相關(guān)材料撰寫的規(guī)范性，為全面訓(xùn)練學(xué)生解決問題的邏輯思維能力和技術(shù)交流(口頭和書面)能力、構(gòu)建團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和職業(yè)倫理提供驅(qū)動(dòng)力。

4 教學(xué)模式的實(shí)踐

基于CDIO理念的《中藥制藥工藝試驗(yàn)》課程教學(xué)設(shè)計(jì)已在我校制藥工程專業(yè)2013-2016級(jí)四屆學(xué)生中實(shí)踐，課程設(shè)置在大三下學(xué)期。在課程結(jié)束后，通過問卷調(diào)查和座談發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍認(rèn)為自己的工藝設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、獨(dú)立工作能力、協(xié)作組織能力、表述能力、分析和解決問題的能力得到了實(shí)際的訓(xùn)練，對(duì)制藥生產(chǎn)過程和生產(chǎn)管理有了更清晰的認(rèn)識(shí)。自2016年以來，我校制藥工程專業(yè)學(xué)生已連續(xù)四年參加全國大學(xué)生制藥工程設(shè)計(jì)競賽，累計(jì)獲得全國二等獎(jiǎng)5項(xiàng)，三等獎(jiǎng)4項(xiàng)。學(xué)生的良好學(xué)習(xí)效果證實(shí)了基于CDIO理念的《中藥制藥工藝試驗(yàn)》課程的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施取得了初步成效。

5 結(jié) 語

基于CDIO理念，結(jié)合制藥工程專業(yè)教學(xué)特點(diǎn)，在《中藥制藥工藝試驗(yàn)》教學(xué)活動(dòng)中增加分享(S)和反思(R)活動(dòng)。借助微課教學(xué)資料和自主學(xué)習(xí)任務(wù)單中任務(wù)的驅(qū)動(dòng)，學(xué)生成為了整個(gè)教學(xué)過程的主角。通過創(chuàng)新的多樣化教學(xué)方式，促使學(xué)生按時(shí)保質(zhì)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，并能積極參與到小組內(nèi)討論和全班研討活動(dòng)中，清晰地表達(dá)個(gè)人的想法，在小試和中試兩個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)踐工藝設(shè)計(jì)方案。通過多樣化的活動(dòng)，加深學(xué)生對(duì)中藥制藥工藝學(xué)科知識(shí)和實(shí)踐活動(dòng)的理解和掌握，幫助學(xué)生不斷內(nèi)化知識(shí)、提升工藝設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐能力。

我們建議，在借鑒本文提出的教學(xué)模式時(shí)，組建一支專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，結(jié)合授課對(duì)象的實(shí)際情況，精心提煉微課知識(shí)點(diǎn)，并策劃適宜的教學(xué)方法、課堂研討等教學(xué)流程以及全面的過程性評(píng)價(jià)體系，在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中適時(shí)地提醒學(xué)生跟進(jìn)學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)要求，最終實(shí)現(xiàn)持續(xù)地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)獲得感，最大程度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性并激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力，完成深層次制藥工藝學(xué)科知識(shí)內(nèi)化以及制藥工程能力的全面提升。