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制药工程专业一体化实践教学体系的改革与探索

2019-12-24 08:54 出处:未知 人气: 评论(0
  [摘要]随着医药制造业的技术升级与发展,对复合型工学人才培养的要求越来越高,而目前我国许多高校的制药工程专业的人才培养模式,尤其是实践教学体系尚存在诸多问题,与医药产业的实际需求尚存在一定的差距,制药工程专业实践教学体系的改革势在必行。本文基于目前制药工程专业实践教学体系存在的问题,结合我校的教学体会,从实验项目与内容的选择、实验教学方法的改进与提高、实验平台建设的力度与管理、校企实践基地的建立与合作等方面,探讨制药工程专业实践教学体系的改革,为满足行业需求的一体化制药工程实践教学体系的建立,提高制药工程人才的培养质量提供参考。
 
  [关键词]制药工程;一体化;教学体系;改革与探索
 
  随着医药产业技术升级的发展,急需一批既懂药,又懂工程技术,能够在医药企业从事药品的生产、技术开发、经营管理的一体化的高级专门人才。而偏重基础理论的传统“药学”专业已很难满足医药制造业对实践复合型工科人才的需求,在此背景下,制药工程专业应运而生。制药工程为药学与工程学相结合的学科,即能综合运用化学、生物、药学和工程学等知识和技能,解决化学制药、中药制药、生物制药等医药制造过程遇到复杂工程问题的一门学科,要求毕业生能胜任医药及相关企业的生产、科技开发、工程设计和管理的工作。可见,工程实践能力是制药工程专业人才培养最重要的目标,而实验(实践)教学体系的建设与实施是培养学生工程实践能力的载体与手段,在制药工程专业人才培养过程中起到重要的作用。
 
  1制药工程专业实践教学存在的问题
 
  我国的制药工程专业于1998年设立,1999年开始招生,是在各高校原来的化学化工、生物技术、药学等相关专业的基础上发展起来具有学科交叉特点的新兴专业。尽管各高校都充分意识到实践教学在制药工程人才培养中起到至关重要的作用,然而相对于其它老牌的传统专业,该专业的积累和经验不足,而且需要与医药企业的支持与互动,暴露出许多问题和矛盾,亟待解决。目前,各高校制药工程专业实践教学存在的主要问题概括如下:(1)在实验项目和内容上,现有的实验课程大多偏重基础,以实验室阶段的基本操作为主,缺乏中试与工程化训练的项目,与生产实践联系的紧密度不够。例如中药有效成分的提取纯化实验,基本都会训练学生在小型玻璃仪器中进行提取和柱层析等操作,但许多学校尚不能让学生在中试级提取罐和全自动柱层析装置中进行,与企业实际生产尚有一定差距,学生到企业车间岗位后一下无从下手。(2)各二级学科下的专业实验课程(药物合成实验、药物分析实验、药剂学实验等)较为独立,相互间的联系较少,综合性和整体性不强。常缺乏以同一研究对象为主线而贯穿于各实验课程中,例如对同一药品在药物合成实验中开设其合成的实验项目,在药剂学实验中开设其相关制剂及包装的实验项目,在药物分析实验中开设其分析检测与质量控制的实验项目,在制药工程课程设计中开设其车间与工程工艺设计的实验项目。由于各自独立,内容相互联系不多,不利于培养学生的认知和综合实践能力。(3)验证性、综合性和设计性实验的比例有待于进一步调整,验证性实验的比例较高,而综合性与设计性实验的比例较低。(4)实验室硬件条件的建设有待加强,实验室以小型的常规仪器为主,学生使用贴近生产的中试设备和大型精密仪器的机会较少。许多高校因场地、经费等原因,没有建设本专业的实训中心,无中试实验室,HPLC、GC-MS等精密测试仪器的台套数较少,学生缺乏充分的训练机会,造成本专业人才培养无法满足行业的需求。(5)实验室的开放程度有待加强。近年来,由于学生扩招、课时压缩等原因,学生的实验课学时有限,学生在实验课程上受到的锻炼尚不够,而各教学实验室在课堂之外很少开放,没有形成实验室开放的良性机制,不利于学生完成类似“制备-分析-制剂-包装”这些长时间的综合实验和设计实验,显然不利于其综合和创新能力的培养。(6)实习与实践基地的建设力度有待加强,校企合作的紧密性不够。制药工程是门实践性很强的专业,培养的人才主要面向生物医药企业,在人才的培养过程,尤其是工业见习、工业实习等实践教学环节均需要企业的支持和参与,然而在校企合作和实习基地的建设和管理等方面尚存在不少问题,如学生的实习走形式或在实习过程中所接触的技术性操作不多,而重复的体力劳动较多等。(7)实验教学模式与方法有待进一步改进。有了实验室、实训中心、实习基地等硬件条件后,实践指导教师的教学方法和水平直接影响实践教学的效果,除了传统的讲授法,对于不同的实验项目、不同的训练环节(如课程设计)应采取不同的教学方法,才能达到预期目标。如对于使用大型仪器的分组实验,如何指导好同实验组学生间的分工协作,让每个学生都有动手的机会是值得实验教师认真思考的问题;(8)实验教师和技术人员的队伍建设有待加强,急需一批制药工程理论功底深厚和实践能力强,同时又懂得教学的双师型实验教学队伍。以上几点是我国各高校在制药工程专业实践教学过程中暴露出的主要现状和问题。为此,我们从实验项目与内容的选择、实验教学方法的改进与提高、实验平台建设的力度与管理、实践教学队伍的建设、校企实践基地的建立与合作等方面,进行制药工程专业实践教学体系的改革与完善。
 
  2制药工程专业实践教学改革
 
  2.1建立合理的实践课程和实验教学环节结构体系
 
  首先实验课程和其它实践环节设置的时间、学时数等,在参考国内外相关高校同类专业实验(实践)课程设置体系的基础上,结合学校的实际情况,设置合理的实验课程群和实践教学环节,在中低年级设立各二级学科下独立的实验课程,在中高年级设置专业综合实验和课程设计等教学环节;在最后一学年主要进行工业实习和毕业设计(论文)等工作;形成“低年级抓好基本操作技能的训练;中年级加强人才培养的适应性,注重工程能力培养;高年级开设综合、设计性实验,强化实习、毕业设计实践环节,注重学生研究与创新能力的培养”阶梯上升式的实验(实践)教学体系。在实践教学体系的建设上,各高校应在满足《全国制药工程本科专业认证标准》的基础上,根据各高校的具体情况,结合当地及周边地区医药产业的需求,制定合理和突出特色的实验课程群和实践教学环节。我校在大二下学期或大三上学期给学生开设完各基础化学实验和药物合成、药物分析等药学二级学科实验;在大三下学期主要开设《制药工程专业实验》、《制药工程虚拟仿真实验》、《制药工程课程设计》等综合性和设计性较强的课程;基于周边地区以中药制药企业为主,对学生的色谱技术有较高要求的现状,给学生专门开设《色谱实验》,为其实习、就业做好技能上的准备;大三学年结束的暑期便开始为期至少8周的工业实习,实习结束后便可进入至少为期半年毕业设计(论文)环节,以便有充足的时间进行实践教学环节,培养学生的工程实践能力。
 
  2.2优选实验项目与内容,强化中试与工程化环节的教学
 
  在三年级的制药工程专业实验中,根据本地区医药制造业的主打品种等,设置与生产紧密结合的中试实验,转变学生从小型玻璃仪器到反应釜、提取罐等生产设备的观念转变。目前我校制药工程专业实验室面积约600m2,由基础制剂室、现代制剂中试室、天然药物提取中试室、分析检测室四大部分组成,实验内容以制剂、药理学实验项目为主,注重紧贴生产实际的中试实验环节训练,培养学生面向制药企业生产的工程实践能力。例如设置“板蓝根有效成分的提取及其颗粒剂的制备”实验,让学生在中试型多功能提取浓缩机组上完成板蓝根有效成分的提取,获得清膏后,通过制粒等制剂工艺,获得板蓝根颗粒剂,最后在颗粒自动包装机上制得成品,所有的操作都在中试设备上完成,不但可以让学生掌握生产板蓝根颗粒剂的整个流程和技能,还极大的提高学生的学习兴趣,达到综合训练的目的。
 
  2.3合理设置基本操作型、验证性、综合性和设计性实验的比例,在学生掌握专业基本技能的基础上,增加综合性和设计性实验的内容,让学生得到多方面的训练
 
  适当减少基本操作型和验证性实验的比例,增加综合性和设计性实验的比例,不但让学生在综合性和设计性实验(实践)中掌握各种仪器设备基本操作,而且可以提高学生的实验设计能力。例如在《药物合成实验》中,美沙拉秦、苯佐卡因、贝诺酯、二氢吡啶钙离子拮抗剂的制备均是多步骤的药物合成过程,有些实验甚至需要安排4周才完成,涉及多种操作,很好的培养了学生的综合操作能力;在该实验课程中奥沙普秦的合成路线设计与优化是设计性实验,需学生在系统资料查阅的基础上,自行设计实验路线、条件,在实验室现有条件下完成,培养其设计能力。而在《制药工程专业实验》中,更加注重中试与工程化环节的教学,并注意与先前实验课程的衔接,学生在有机化学实验中学生做过阿司匹林原料药的制备,在《制药工程专业实验》学习阿司匹林片剂的制备与质量检查评定教学时,在此过程学习中试型包衣机、三维运动混合仪、摇摆颗粒机、多冲压片机、智能溶出度测定仪等多种贴近实际生产制药设备的使用,很好地强化了学生的工程化实践能力。
 
  2.4实验教学方法改革
 
  实验(实践)项目和内容只是教学实施的载体,而实验(实践)教学方法是达到教学目的的关键。教学方法和手段应始终贯彻学生为主体的原则,多采用启发式教学,尽量减少教师的讲述和灌输,取而代之的是教师对实验(实践)进程的总体把握和控制;创设情境式问题,安排课堂活动,激发学生的学习兴趣和好奇心,把更多的时间用于实验(实践)过程的指导和交流,让学生知其所以然,达到灵活处理实际问题的目的,才能收到良好的教学实效。对于本专业而言,常使用大型中试设备或精密仪器进行实验(实践),由于资源和场地的限制,不可能做到人手一套,在此种情况下如何合理地安排分组进行循环实验,合理的安排组内的同学分工协作,让每位学生都有机会动手,承担一定的角色是指导教师备课时应精心准备和思考的问题。
 
  2.5建立完善的实验室管理制度,加大实验室的开放程度
 
  近年来,国家加大实验仪器设备的投入力度,但如何实现实验资源的合理配置与高效利用,需要建立完善的实验室管理制度和对实验室管理人员的激励机制。优化各个二级学科实验室的资源,避免不必要的重复购置。实验仪器的管理既要做到高效利用,资源共享,又要做到规范管理,爱惜仪器。在有限的实验课程学时情况下,必须通过建立合理的实验室开放制度,为学生的探究性与综合性实验服务,才能满足本专业实验耗时长、需要多个二级实验室的仪器条件的支持方能完成的需求。本学院的基础实验室、研究室及大型仪器室全面向本科生开放,开放率100%。在课外基础实验室和大型仪器室采取预约制度,由学生本人申请、指导教师同意、实验中心管理老师批准,便可在约定的时间到相应实验室进行实验。学院通过组织学生参加全国大学生“挑战者”杯、广西师范大学“创新杯”、学院大学生创新创业项目等各级各类学术活动,极大推动了本专业学生课外到各实验室进行实验研究,更好地促进了实验室的开放程度和利用率。
 
  2.6依托企业,加强校外实习基地建设
 
  本专业作为应用性强的工科专业,必须在校外制药企业建立实习、实训基地,利用制药企业的硬件设备与技术力量为本专业的实践教学服务,使学生在实践过程中完成从理论知识到实践应用的转化,从校园到岗位的过渡。我校目前已在桂林三金、南药、莱茵等著名制药企业建立实习基地,其中“广西师范大学-桂林莱茵生物科技股份有限公司工程实践教学基地”为自治区级大学生校外实践教育基地,与桂林周边的制药企业建立了长期良好的合作关系。近年来,我们主要通过如下措施,完善校企合作育人机制,为本专业的人才培养服务。
 
  (1)到行业内优势企业聘请经验丰富的高级专家、工程技术人员为本专业的兼职教师,通过制定相应的规章制度与薪酬制度,做“责、权、利”相匹配,提高企业兼职教师参与专业建设的热情。
 
  (2)切实抓好实习基地建设和实习工作,通过见习、实习、共同指导本科生毕业论文(设计)等多种合作形式,做到学生、企业、学校三方的共赢。
 
  (3)把企业的员工培训与高教教师培养相结合,高校承接企业的员工培训任务,并派送相关教师到企业强化自身的工程实践能力,为教学服务。
 
  (4)加强校企双方的科研项目合作,积极为企业解决实际问题,利用学校的仪器与人才优势为企业服务。通过各种互惠互利的合作,提高企业参与本专业人才培养的热情,为培养应用能力强的高素质人才服务。
 
  2.7参与科研活动,培养学生的创新能力
 
  我院拥有省部共建药用资源化学与药物分子工程国家重点实验室、国家级化学实验教学示范中心、广西医药人才小高地、西南民族药2011协同创新中心、“天然活性物质的发现、结构改造与功能”教育部创新团队、化学一级学科博士点与博士后科研流动站、化学工程与技术一级学科硕士点等高水平师资力量和高级别科研平台,这给学生的创新能力培养创造了良好软、硬件环境。我院制药工程专业学生根据自己的研究兴趣到重点实验室各导师课题组或公共开放平台进行科研实验,学会使用学院各种精密大型仪器设备、接触到学科的前沿,不但提高了学生参与科研的兴趣,更重要的是强化了学生的动手实践能力。本院给制药工程专业本科生授课的专任老师均为学院承担有科研项目的教师,他们在授课的过程中不断地将学科前沿或自身科研成果融入课堂,让学生了解制药及其相关领域的发展,拓宽其知识面。通过多种课外学术活动,激发学生“创新”的思维火花和强化其实践动手能力,为培养创新型的高素质人才服务。
 
  3结论
 
  我们从实践课程和实验教学环节、实验项目与内容、实验教学方法的改进与提高、实验平台建设的力度与管理、校企实践基地的建立与合作、学生创新能力的培养等方面,进行制药工程专业实践教学体系的改革与完善。通过加强理论课程与实践教学体系间在逻辑和结构上的联系与组合,确定与其相对应的实践一体化教学模式,从而适应医药企业对制药工程专业人才的需求变化。以后我们将加强制药新技术方面的实践尝试,多开展前沿技术的实践教学,让制药工程专业的学生在良好的实验(实践)教学体系中受益,切实提高制药工程专业本科生的实验与工程实践能力,培养出具有扎实基础知识,熟练基本技能,具备完整科研设计能力的创新型人才。小组讨论每个人的工作范围及职责,尤其是落实素材采集、项目实施典型图片和案例采集、项目材料总结等工作任务的执行人。
 
  1.3.4实施阶段
 
  不同盐度海水调配,学生通过查阅香港牡蛎配子发生最佳浓度,在教师的指导下配置千分之六、千分之十八和千分之三十盐度的海水,并分配给每个生产小组。
 
  香港牡蛎配子采集及人工授精,学生就教师提供的实验素材——香港牡蛎,通过“水滴法”和显微镜观察确定雌雄,并按照教师指导收集精子和卵子于自己小组分配到的盐度海水中,按照香港牡蛎人工育苗章程进行生产任务的执行。
 
  香港牡蛎受精卵发育观察,香港牡蛎人工授精后,学生在教师的指导下,根据文献资料,确定受精后不同时间段观察香港牡蛎胚胎不同发育阶段,主要包括2细胞、4细胞、8细胞等,并允许同学们相互讨论,相互参考,此阶段需要48学时。
 
  1.3.5考核评定阶段
 
  考核分为即时考核评定阶段,即在项目任何阶段,教师都可以参加到学生的实践各个环节,对学生进行提问考核,主要包括检查学生的理论知识掌握程度、实验操作规范程度、实验结果正确与否等。
 
  后期考核评定阶段主要是指教师就学生提交的作业、总结报告或闭卷考试等进行点评考核。
 
  2结果
 
  2.1学生学习热情及态度
 
  通过此次微课+包教组实践教学模式,学生们刚开始表现的非常积极和激情,但随着实践生产的进行,部分学生表现出不耐烦态度。但总体而言,在实践实施过程中,学生就不懂的地方会自我查阅百度和知网、询问教师、互相讨论等。与此同时,学生的科学态度得到了培养,能够严格遵守生产章程,初步掌握生产仪器的使用。
 
  通过此次微课+包教组实践教学模式,让学生初步体会到了何为生产实践,何为香港牡蛎雌雄,何为人工受精,何为海水调配,何为胚胎发生,何为失败,何为成功。最重要的是如何面对失败,沮丧还是勇敢地面对,如何面对暂时的成功,以及如何享受成功带来的成就感。
 
  2.2学生的香港牡蛎人工育苗技能掌握及结果
 
  通过此次微课+包教组实践教学模式,教师就香港牡蛎人工授精生产实践中的一些共性的问题和错误,给同学们进行了讲解,同学们通过他人的错误,提醒自己。
 
  通过此次微课+包教组实践教学模式,学生们就“香港牡蛎人工授精”的基本概念、基本程序和步骤有了全盘的了解,理性和感性的知道了何为生产实践,何为香港牡蛎雌雄,何为人工受精,何为海水调配,何为胚胎发生,将书本上的概念和文字,实地地用手摸了一遍,用眼看了一遍。真正做到了理论联系实际。
 
  通过此次微课+包教组实践教学模式,学生们成功地发现千分之十八的盐度比较适宜香港牡蛎配子存活和胚胎发生,学生们成功地育出香港牡蛎苗种。
 
  3讨论
 
  微课自应用于教学改革以来,取得了显著的广泛的教学成效,现已广泛应用于各学科的教学,如食品微生物学[6]、中医学[7]、畜产品加工学[8]、组织胚胎学[9]、分子生物学[10]和人体形态学[8]等,这些课程的教学改革,均提高了学生的学习热情和成绩。包教组实践教学模式,也已在特种经济动物养殖教学中使用,并就实践生产任务布置及要求、生产时间与地点、水产考核办法等内容探讨[5]。本研究通过结合微课与包教组实践教学模式,就遗传特种养殖模块课程中“香港牡蛎人工育苗”展开教学改革,成效显著,通过教学改革的实施,学生的理论知识、学习态度及操作技能得到了初步提高,并成功育成香港牡蛎苗种。当然,与传统型授课相比,“香港牡蛎人工育苗”章节需要2~4个学时就香港牡蛎性别特性、雌雄鉴别、人工受精、海水配置、胚胎发生等内容进行讲授,而此微课+包教组实践教学模式至少需要48个学时进行学习,并在教学过程中发现,学生初期热情高涨,但生产后期积极性有所下降,提示包教组实践教学模式不宜设计时间跨度长的生产任务进行,但毫无疑问,该教法对促进学生学习效果是值得肯定的。
 
  4结论
 
  针对遗传特种养殖模块课程中难点及热点教学内容,本研究讨论了微课+包教组实践教学模式,将抽象化的香港牡蛎人工育苗教学形象化、实质化、视觉化。结果表明,微课+包教组实践教学模式能有效地培养学生学习热情和态度,促进学生牢固地掌握香港牡蛎人工育苗基本概念、实验方法、工作原理等。虽然相比于传统授课,微课+包教组实践教学模式需要更多的课时、精力及项目经费,但其产生的效果是显著的,尤其是当教学方法与教师的科研结合时,学生和教师能够互相促进,因此,笔者认为应继续加强该教学法的研究与实施。
 
  参考文献
 
  [1]胡铁生.“微课”:区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究,2011(10):61-65.
 
  [2]胡铁生,詹春青.中小学优质“微课”资源开发的区域实践与启示[J].中国教育信息化,2012(22):65-69.
 
  [3]蔡旻君,李豆豆,汪春英,etal.从教育叙事研究的视角审视微课[J].现代教育技术,2015,25(2):47-52.
 
  [4]胡世清,文春龙.我国微课研究现状及趋势分析[J].中国远程教育,2016(8):46-53.
 
  [5]何玉华.包教组实践教学模式的研究——以特种经济动物养殖为例[J].黑龙江畜牧兽医,2017(22):235-238.
 
  [6]王大慧,许宏庆,卫功元.“食品微生物学”微课的开发设计与制作[J].微生物学通报,2016,43(4):775-779.
 
  [7]郭宏伟.“互联网+”高等教育环境下微课资源建设研究——以中医学专业系列微课为例[J].中国电化教育,2017(4):141-145.
 
  [8]吴汉东,于洋,郭雪松,等.畜产品加工学微课的建设[J].黑龙江畜牧兽医,2017(6):226-227.
 
  [9]卿素珠,张为民.《甲状腺组织结构》微课教学设计[J].家畜生态学报,2018(2):91-93.
 
  [10]梅辉,韦琴,张军林.CamtasiaStudio8.6微课制作软件的应用——以分子生物学微课制作为例[J].黑龙江畜牧兽医,2017(4):200-202.
 
  
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