基于案例式開放實驗的制藥工程專業學生創新意識培養

魏英勤WEI Ying-qin；李燕LI Yan；何軍HE Jun

（①齊魯工業大學化學與制藥工程學院，濟南 250353；②山東潤華藥業有限公司，濟南 250200）

（①School of Chemistry and Pharmaceutical Engineering，Qilu University of Technology，Ji'nan 250353，China；②Shandong Runhua Pharmaceutical Co.，Ltd.，Ji'nan 250200，China）

0 引言

制藥工程專業培養計劃日臻完善，課堂教學內容日漸穩定，但專業實踐環節尚比較薄弱，一定程度上不能完全滿足培養學生多元化的需要。教育部普通高校本科實踐教學工作評估中明確提出了對實踐教學內容改革的要求，盡可能實行開放式教學，增加綜合性、設計性實驗比例。

齊魯大學制藥工程專業多年來一直進行開放實驗的教學研究與實踐，在開放實驗教學資源優化、實驗教學內容更新、教學方式改革等方面都進行了一定的嘗試，引導學生將實驗教學與制藥過程相結合，明顯提高了實驗教學效果。然而現有實驗教學內容選用針對性不強、加之教學資源有限，難以突出制藥工程專業的工程特點。參加開放實驗的學生人數較少，并且學生多是跟著相關老師做課題研究，學生的思維被控制在教師制定的框架內，對學生的技能培訓和創新能力培養往往重視不夠，一定程度上限制了學生創新能力的提高。

案例教學作為一種開放和互動式的教學方式，通過選取能體現教學目標的具有代表性的真實案例，教學過程中組織學生進行討論、交流互動、自主學習。目前案例教學在理論課教學中取得了較為理想的教學效果，但在實驗課教學中的應用報道還較為少見[1-3]。本文結合長期的教學實踐，嘗試將案例教學應用于制藥工程專業開放實驗教學，以制藥工程專業課程體系為依托，就開放實驗教學案例庫建設與教學過程的組織實施進行探討，試圖探索出一條行之有效的開放實驗教學模式，輔助制藥工程專業理論課的教學，彌補目前本專業實驗教學存在的不足，提升學生的綜合素質，培養學生的觀察能力、動手能力、發現問題和解決問題的能力和創新意識。

1 實驗教學案例的選擇

針對藥物生產過程，精選醫藥產品案例，建立較為完善的教學案例庫。案例法教學需要一定數量的案例可供選用，這些案例應能體現專業科技發展新動向，貼近學科發展前沿，具有代表性、啟迪性。精選醫藥產品案例還要有一定的應用和理論價值，在全面剖析涉及到的理論知識點基礎上，還要充分考慮到學生在討論、實驗過程中可能提出的問題，以及如何啟發和誘導學生將案例分析引向深入，保證教學進程圍繞案例主題進行。由于精選案例是眾多知識點的高度濃縮，學生實驗學習課堂密度非常大，在有限的教學時間內學生得到了充分的自主鍛煉，達到事半功倍的效果，大幅提高了教學效率和教學效果。

以“維生素C 鈉原料藥制備工藝研究”為例，讓學生通過典型原料藥的生產工藝掌握原料藥的制藥過程，以便培養制藥專業能夠解決藥品生產過程中的工程技術問題和實施“藥品生產質量管理規范”（GMP）、實現藥品的規模化生產與管理的高等工程技術人才。維生素C 鈉在醫藥上用作維生素C 增補劑，在食品及一些飲料上用作抗氧化劑防止食品和飲料變色、變味，目前全球維生素C 年市場需求量10 余萬噸，我國擁有其全球90%的生產能力。維生素C 工業上多采用二次發酵法生產，但生產過程中往往存在產品晶體主粒度小、過濾分離困難、雜質含量高等問題，同時產品收率較低、成本較高[4]。該實驗項目以2-酮-L-古洛糖酸粗品為原料，目的是讓學生通過綜合運用藥物分離相關技術制備高純度維生素C 鈉，掌握原料藥的制藥過程。確定案例之后，剖析并歸結出案例涉及的制藥專業基礎理論知識、實驗基本操作及基本技能，將分散在各門課程中的知識點融會貫通，進行科學組織、合理編排，按照綜合性實驗設計、構筑案例系統完整的知識框架體系。根據目標產物的理化性質，為完成既定目標可以預先設計如下幾種實驗方案，如：絮凝沉降組（選用合適的絮凝劑，經絮凝、離心、樹脂脫鹽、濃縮結晶得到2-酮-L-古洛糖酸）、膜分離組（采用膜分離技術，經超濾、樹脂脫鹽、脫色、濃縮結晶得到2-酮-L-古洛糖酸）、離子交換組（采用弱堿性離子交換樹脂從發酵液中直接提取2-酮-L-古洛糖酸）、溶劑萃取組（如采用DOA-20%正庚醇-乙酸混合溶劑逆流萃取和反萃取得到2-酮-L-古洛糖酸，再轉化制備堿轉化制備維生素C 鈉）。該實驗項目涉及制藥分離工程、藥物分析、藥物化學、制藥工藝學等課程的內容，是多門專業課程與專業基礎課的有機結合，其產品與制備過程專業特點突出、具有一定的代表性。

教學案例可來源于生產實際、科研進展和學術交流。查閱文獻、關注學科發展動向是完善教學案例庫的主要途徑之一。充分利用圖書館查閱前沿知識，及時、快速、準確地將課堂學習內容與最新的科技成果對接，開闊學生視野，激發學生科研與創新意識。理論的發展源于科研實踐，課題組的科研成果也可作為教學案例的有益補充，如將新型大孔樹脂分離純化相關藥物融入教學案例，不斷地補充和豐富開放實驗的教學內容。學生也可根據所學專業知識結合生產和科研實際自行擬定實驗項目，在教師的指導下進行資料調研、實驗方案設計、自主進行分組實驗及討論。在教學案例選擇與設計中，教師要對涉及的教學內容和學生實際能力有充分的了解，確保教學任務切合實際，并和學生所掌握的專業知識、技能有密切的聯系，在每一教學案例中融入盡可能多的教學內容和知識點。

2 案例教學的組織實施

2.1 組織選題、課前準備 實驗課更注重實驗操作及實驗技能的培養，開放實驗案例式教學可結合先進網絡技術[5]，將制作的教學案例置于開放實驗課程網站上供學生選課、預習、設計實驗方案、熟悉實驗操作及技能，使學生在校園內可隨時查看、下載教學案例。實驗前學生通過開放實驗網站選課，教師組織討論并指導學生分組，分發實驗講義，指導學生認真預習。根據實驗案例中實驗方案的分類和自己專業知識框架中尚存在的不足與缺陷，選擇并完善具體的實驗方案。不同的學生可能對同一問題有不同的認識、分析和理解，而提出不同的解決方案，最后結合所學理論知識通過相互比較、討論，確定最佳解決方案，并寫出實驗預習報告。實驗操作視頻可以有效防止實驗過程中發生的不當操作與失誤,學生課前應該仔細觀摩有關實驗操作視頻，把握實驗操作要點和技巧，保證實驗教學的質量。此外學生預習時應總結出各實驗環節需要檢測的數據信息并在教師指導下制定實驗過程操作規范，明確過程操作要點及主要參數指標。以操作規范做參考，學生就能夠邊實驗邊思考，規范實驗操作、提高實驗技能，從而將強化實驗技能培養滲透于實驗過程的各個環節。實驗過程操作規范的制定，克服了以往學生實驗時“照方抓藥”、知其然而不知其所以然的問題，促進了學生的自主學習和創新意識培養。

2.2 分組實驗 實驗過程中按預先確定的具體實驗方案進行分組，并組織各小組討論，細化補充完善各組選定的實驗方案。按照本組擬定的實驗方案分別進行實驗，實驗過程中可以相互交流、相互借鑒，教師也不斷巡回監控并給予必要的、適當的指導。各個小組都按資料調研、分離制備（經分離、干燥、檢驗、篩分、稱量、包裝）、質量分析檢驗、數據分析、組內討論、組間比較、整體討論的步驟有序進行。最終實驗結果經統計處理后進行組內比較，并結合實驗過程操作規范指標參數進行組內討論，探討影響實驗結果的關鍵實驗操作，明確影響實驗結果的主要因素和環節，并可根據實驗結果決定是否進行驗證實驗。小組成員分別在實驗記錄基礎上寫出實驗報告，總結提升實驗技能。不同組之間實驗過程中也可以相互交流，相互觀摩，在進行本組實驗的同時能夠也學習到其它實驗方案的實驗過程，因此提高了課堂密度，充分利用了有限的實驗資源條件，最終將實驗結果進行組間比較。

2.3 組織討論 實驗完成后，教師收繳各組實驗總結，復印后分發給每一組進行研讀學習，隨后讓各組再形成全部實驗方案的實驗總結。由于學生已熟悉該實驗教學案例的每一種實驗方案及實驗結果，教師組織學生就該實驗教學案例各種實驗方案的實驗操作技能要點、所涉及的理論知識點、影響實驗結果的主要因素和操作注意事項進行充分討論并點評，有疑問的同學可以再進行實驗驗證。最終要求學生綜合各種實驗方案與實驗結果寫出實驗專題總結。

2.4 反饋與評價 實驗結束后，教師以座談的形式進行教學反饋調查，考查學生對平時實驗的熟悉程度，教師以多種方式（口試、筆試以及實驗操作等）考核學生，只有平時實驗掌握較好、基本熟悉每個實驗的流程，實驗數據處理得當的學生才能取得較好成績。考核評價較為全面地綜合了學生對實驗的分析能力、實驗設計和實踐操作能力、解決實驗故障和突發問題的能力以及語言表達能力。

案例教學充分利用了有限的實驗資源條件，提高了實驗教學教學效率，教學過程中學生的角色發生了實質性轉變，學生由被動動手轉變成自由動手，真正成為了實驗教學過程的主體，有利于制藥工程專業學生創新意識培養。

[1]李虹，陳申華.高校開放式·創新型實驗教學模式探索與實踐[J].高教探索，2013（5）：102-105.

[2]陳正勤，鐘萍，余遠萍.案例式教學法在婦產科實驗課教學中的應用[J].華夏醫學，2007，20（3）：566-567.

[3]張婷.公安理化檢驗實驗課中的案例式教學有效性初探[J].中國科教創新導刊，2012（10）：68.

[4]李春艷，夏海平，藍偉光.維生素C 生產工藝進展[J].中國醫藥工業雜志，2001,32（1）：38.

[5]陳琚，羅林波，韓濤，王廣君.開放實驗課程網站建設研究[J].中國教育信息化，2013（7）：39-42.