任務驅(qū)動型教學在《制藥設備與車間設計》課程中的探索與實踐Δ

潘林梅，李存玉，朱華旭（南京中醫(yī)藥大學藥學院，南京　210023）

·藥學教育·

任務驅(qū)動型教學在《制藥設備與車間設計》課程中的探索與實踐Δ

潘林梅＊，李存玉，朱華旭（南京中醫(yī)藥大學藥學院，南京210023）

目的：為提高《制藥設備與車間設計》課程教學效果提供參考。方法：采用任務驅(qū)動型教學并借鑒CIDO工程教育模式，圍繞從“構思到運行”設計學習任務，以任務為主線；并采用個人和小組的交叉學習、中試平臺的應用以及設計課程的展開等實施方法，采用形成性評價的方式，多層次開展理論和教學探索與實踐。結(jié)果與結(jié)論：改變了以往偏重于教師課堂講授為主的教學方法，讓每位學生參與多任務學習，學生對制藥過程中的設備選用及車間設計的理解與應用掌握得更好。該方法能充分發(fā)揮學生的學習主觀能動性和創(chuàng)造性，有利于培養(yǎng)學生適應制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的綜合能力。

任務驅(qū)動型教學；制藥設備與車間設計；教學改革；工程教育

《制藥設備與車間設計》是一門以藥劑學、藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GMP）、工程學及相關工程技術為基礎來綜合研究制藥生產(chǎn)實踐的應用性課程，是我校制藥工程、中藥制藥專業(yè)的核心專業(yè)課程，是培養(yǎng)具備綜合應用能力的制藥專業(yè)人才的重要組成。該課程以往教學以教師理論講授為主，學生參與實踐的環(huán)節(jié)較少，對學生學習的評價較為單一，不利于學生綜合能力的培養(yǎng)。針對這一現(xiàn)象，筆者采用任務驅(qū)動型教學對《制藥設備與車間設計》課程進行探索與實踐，以期為提高本課程的教學效果提供參考。

1　相關概念和內(nèi)容

1.1任務驅(qū)動型教學的相關概念

任務驅(qū)動型教學是依據(jù)建構主義教育理論發(fā)展起來的教學方法，是實施探究式教學的一種教學模式，適用于學習實踐類的知識和技能。這一理論認為學習是學生主動建構知識的過程，教學中教師必須要重視學生學習主動性的發(fā)揮，創(chuàng)造條件讓學生自主整合自身的知識體系，明確以學生為中心，積極引導學生主體性的發(fā)揮［1-3］。該教學將以往以傳授知識為主的傳統(tǒng)教學理念轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務為主的多維互動式教學模式，強調(diào)學生的自主探索與互動協(xié)作。

教學過程中，教師根據(jù)教學目標把教學內(nèi)容巧妙地設置在每個任務之中，安排學生以分組或獨立完成任務的方式學習核心內(nèi)容。從教師角度來講，任務驅(qū)動型教學能明確學生的學習方向，有效地指引學生按照正確的方法獲得知識、技能，培養(yǎng)學生的自學能力和相對獨立地分析問題、解決問題的能力。從學生角度來看，通過完成多個理論與實踐任務，可有效提升自身綜合處理制藥生產(chǎn)全過程中設備等相關工程問題的能力［4］。

1.2CDIO工程教育模式的相關概念

本課程的任務驅(qū)動型教學中任務的創(chuàng)設是以CDIO工程教育模式為指導。CDIO工程教育模式是以工程項目生命周期全過程為載體來培養(yǎng)學生的工程能力、個人的職業(yè)道德、學術知識和運用知識解決問題的能力、終生學習能力、團隊工作能力、交流能力和大系統(tǒng)掌控能力，是培養(yǎng)創(chuàng)新型應用型人才的有效途徑。該模式是由美國4所大學率先實踐的先進工程教育模式，是基于產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期的工程教育理念，從構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）到運行（Operate）的教育過程，能充分體現(xiàn)學生學與做的結(jié)合，我國也積極引入了該模式以培養(yǎng)工程相關的人才［5-9］。

這一模式讓學生以主動的方式學習工程，要求學生結(jié)合某些具體項目來學習以培養(yǎng)其綜合能力；該模式要求教師創(chuàng)立一種環(huán)境使學生更深刻地理解工程理論和原理，鼓勵學生主動學習并實踐；還特別強調(diào)在教學內(nèi)容的設計與培養(yǎng)目標設置上與學生知識、素質(zhì)、能力的相關性［10-15］。這就對與工程相關的專業(yè)課程教學提供了宏觀上的指導，教學活動要立足于醫(yī)藥產(chǎn)品的整個生命周期。

1.3主要內(nèi)容

本課程是圍繞不同藥物制劑的制備全流程，重點傳授基于原理的制藥生產(chǎn)全過程中生產(chǎn)設備選用、管理及相應車間工藝設計的內(nèi)容，通過課程教學，培養(yǎng)學生的制藥工程思維能力，使學生掌握通用的制藥生產(chǎn)工藝技術、主要生產(chǎn)設備的選用原則，符合GMP要求的制藥車間工程設計與工程驗證的基本要求等。每一種制劑的生產(chǎn)過程均要從“構思-設計-實施-運行”環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)性思考，教學中的核心任務點也來源于這4個層次。教師根據(jù)制藥工藝特性分層式設置任務，訓練學生從系統(tǒng)的角度獨立解決制藥生產(chǎn)中的實際問題。

2　任務驅(qū)動型教學的實施與評價方式

2.1學習任務的設計

分析不同專業(yè)學生的基礎藥學、中藥學知識儲備及共性需求，在CDIO工程教育模式的指導下，將典型章節(jié)的知識點編列出研究型或拓展型學習任務，采用分層式教學，遵循“既要讓全體學生達到《制藥設備與車間設計》課程教學大綱要求的基本目標，又要讓學有余力的學生超課程要求去學習”的原則，使目標層次與各類學生現(xiàn)有發(fā)展水平相適應，讓不同層次的學生都有力所能及的目標。這就要求學生針對不同任務的問題來自學或以小組協(xié)作的方式進行研究和討論。

比如“制藥用水系統(tǒng)的教學”，從CDIO工程教育模式“構思-設計-實施-運行”4個環(huán)節(jié)分析制藥用水系統(tǒng)，不僅包括制藥用水的基本概念、各國法定標準、制備方法、貯備方法、分配方式，還涉及相關設備的選型、動態(tài)流程監(jiān)控、運行管理等方面的知識體系，其中重點要求學生掌握不同類型制藥用水制備方法的選擇以及相匹配生產(chǎn)設備的運行與管理。通過分析不同的制劑生產(chǎn)過程、不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)用水特點等，設計任務1：掌握幾種制藥用水的法定標準后，學生自主調(diào)研現(xiàn)有制藥企業(yè)主要使用何種方法設計純化水、注射用水制備系統(tǒng)，所用設備的水處理能力選擇的依據(jù)是什么？運行過程中的控制參數(shù)是如何制定的？設計任務2：聯(lián)系工藝流程特點，比較常規(guī)口服固體制劑、口服液體制劑與注射劑車間用水點設計的異同。設計任務3：回顧GMP及相關附錄中的內(nèi)容，以年產(chǎn)1億支注射用無菌粉末為例分析水系統(tǒng)中儲存、分配單元與工藝的相關性等。學生在強烈問題動機的驅(qū)動下，從教師在課堂上講授的知識點出發(fā)，通過參考書籍、網(wǎng)絡平臺資料、制藥企業(yè)材料等資源主動學習；同時，還可結(jié)合校內(nèi)制劑中試平臺（一個試驗場所）里小型制水系統(tǒng)的現(xiàn)場觀摩，進行自主探索。在此訓練過程中，學生可不斷地獲得成就感，更大地激發(fā)其學習興趣，逐步形成一個良性循環(huán)。

在講授“GMP車間工程設計”部分的基本知識時，基礎型任務學習的內(nèi)容包括制藥工程設計的原則性流程、法規(guī)條款、組成系統(tǒng)、運行特點等，對有制藥工程設計興趣的同學來說，則可以制藥工程設計競賽的要求來模擬車間工程設計（如年產(chǎn)X瓶的某凍干粉末制劑車間設計等），實現(xiàn)因材施教，給不同層次的學生分配不同的任務，提出不同的訓練目標。這樣通過分層任務驅(qū)動，分層檢查學習效果，使學生的練習具有彈性，讓各類學生都能有學習積極性。

2.2任務驅(qū)動型教學的實施方法

2.2.1個人和小組的交叉學習根據(jù)教師創(chuàng)設的不同學習任務，每位學生或每個小組圍繞主題查閱相關資料后進行討論，然后采用幻燈片（PPT）形式進行匯報，教師即時評講，這樣每位學生所獲得的信息不僅僅是自己或者小組所查閱的，還有全班其他同學的學習成果。

例如，本課程的重點引導內(nèi)容之一：GMP與制劑工程。教師根據(jù)報道“至2013年底我國約有40%的無菌藥品生產(chǎn)企業(yè)未能通過GMP認證檢查，不能再繼續(xù)生產(chǎn)相關藥品”這一案例引出最新GMP的基本概念、目的和意義，將GMP認證要求給學生進行系統(tǒng)梳理，接著分別從人員、機器、物料、法規(guī)、環(huán)境5個方面讓學生提出GMP認證的相關問題，每位學生分別就其中一個點深入查閱文獻，并結(jié)合中藥制藥、化學制藥等生產(chǎn)企業(yè)GMP認證現(xiàn)狀寫出學習體會并展開探討。這個任務學習過程使學生加深了對制藥行業(yè)現(xiàn)狀的了解，同時通過不同小組同學的交流，更深刻地理解藥品生產(chǎn)責任的重大，作為專業(yè)型人才，要學會科學設置并合理運行制藥系統(tǒng)，保證持續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)出滿足既定要求的藥品。

2.2.2中試平臺的應用任務驅(qū)動型教學還體現(xiàn)在實踐環(huán)節(jié)。大部分學生對制藥生產(chǎn)設備及車間布置缺乏直觀認識，學生沒有工作經(jīng)歷，須安排一定的現(xiàn)場教學。本課程充分利用校內(nèi)制劑中試平臺，教師現(xiàn)場教學并檢驗學生對不同生產(chǎn)設備典型特點的掌握程度。例如，對片劑制粒設備的教學設計中，通過PPT、視頻介紹幾種常用制粒設備的基本構造及典型特點，在制劑中試平臺現(xiàn)場，設置現(xiàn)場任務從“構思到運行”，考察搖擺式制粒機、臥式快速制粒機、一步制粒機、干式制粒機等不同設備的工作原理及特點，如何科學選用等問題，并安排學生動手操作部分設備。這樣不僅強化了學生對相關知識的掌握并且通過現(xiàn)場的對比分析，使學生對設備與車間設計的理解更深刻。

2.2.3設計課程的展開本課程還要求學生具備一定的車間設計能力，因而在理論課程結(jié)束后安排2周設計課程。這一環(huán)節(jié)有理論聯(lián)系實際的橋梁作用，可讓每位學生更加深刻領會藥品GMP車間設計的基本程序、原則和方法?；贑DIO教育工程模式理念，要求學生掌握制藥工藝流程設計、物料衡算、設備選型、車間工藝布置設計等的基本方法和步驟；從技術上可行與經(jīng)濟上合理等方面樹立正確的設計思想，最終每位學生提交并匯報符合要求的藥品生產(chǎn)車間的設計書及車間布局的計算機輔助設計（CAD）圖紙。通過設計課程的開展可讓學生對車間的相關知識有更全面的了解，有利于培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決制藥工程實際問題的能力，多方面適應醫(yī)藥行業(yè)的實際需要，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)性思維。

2.3課程學習的形成性評價

學生課程學習的目標有沒有達成，知識掌握與運用能力如何，合理的評價方式非常重要。以往本課程的成績是以考核學生掌握知識點為主，以平時課堂表現(xiàn)成績（占30%）和期末考試成績（占70%）作為成績評價的最終形式。這樣的考核方式，導致多數(shù)學生采取考前突擊記憶的方式應付考試，這就失去了考核的目的。

任務驅(qū)動型教學下的學習，對學生的考核評價模式也隨之改變，推行形成性評價。該評價注重教學過程中的動態(tài)評價、測試評價與任務評價相結(jié)合，對學生進行全面考核。課程的最終成績評定由課堂活躍度、作業(yè)和考試與課程設計兩大部分構成，分別占60%與40%。以各章節(jié)任務型作業(yè)匯報與討論作為“作業(yè)成績”，其中匯報成績分別由教師、其他組同學及小組自評等多方進行評定，此部分占總分60%中的30%；課堂活躍度即為“平時成績”，以教師對學生課堂表現(xiàn)、提問陳述等方面進行考評，此部分占總分60%中的10%；期末考試成績占總分60%中的60%，同時調(diào)整期末考試內(nèi)容，增加知識理解、運用能力的主觀題，強化對制藥系統(tǒng)的理解及工程能力的考核。課程設計部分的成績占總分的40%，以課程設計作品與PPT匯報、交流兩部分構成，課程設計成績主要根據(jù)設計文本的格式規(guī)范，設計工藝線路的合理性、經(jīng)濟性、系統(tǒng)性來打分；PPT匯報主要考查學生對課程設計內(nèi)容的認識，整套設備選擇的依據(jù)等，匯報時同學、教師根據(jù)情況適當提出問題，根據(jù)答復情況來綜合評分。

3　討論

本課程采用任務驅(qū)動型教學進行改革，本著充分發(fā)揮學生的學習主觀能動性和創(chuàng)造性，引導學生做學習的主人的初衷，打造學生適應制藥產(chǎn)業(yè)新形勢的綜合能力。作為專業(yè)課程的重要組成部分，在今后的教學實踐中還應不斷對該教學進行改進，豐富教學內(nèi)容，分能力、梯度式培養(yǎng)學生，創(chuàng)設與制藥生產(chǎn)相適應的教學情境，科學進行教學設計，以學生為中心開展系列教學改革，為新興制藥工業(yè)輸送優(yōu)秀的創(chuàng)新型、應用型人才。幾年來，通過在制藥工程、中藥制藥兩專業(yè)學生中進行實踐，部分學生參與全國制藥工程設計競賽取得了不錯的成績。

總之，該方法改變了以往偏重于教師課堂講授為主的教學方法，讓每位學生參與多任務學習，學生對制藥過程中的設備選用及車間設計的理解與應用掌握得更好。本方法能充分發(fā)揮學生的學習主觀能動性和創(chuàng)造性，有利于培養(yǎng)學生適應制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的綜合能力。

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（編輯：劉柳）

Exploration and Practice of Pharmaceutical Equipment&Workshop Design by Using the Task-driven Teaching

PAN Linmei，LI Cunyu，ZHU Huaxu（College of Pharmacy，Nanjing University of Chinese Medicine，Nanjing 210023，China）

OBJECTIVE：To provide reference for the improvement of Pharmaceutical Equipment&Workshop Design teaching.METHODS：Task-driven teaching was adopted，CIDO engineering educational model was referred to，task was designed from the conception to run with task-based；theoretical and teaching exploration and practice was carried out by cross-learning of individuals and groups，applying of pilotscale experiment platform，developing course design and forming evaluation.RESULTS&CONCLUSIONS：It changed the traditional teaching method that emphasized on class teaching to make students participate in multi-task learning，so that students can better grasp the equipment selection，understanding and application of workshop design in pharmaceutical process.The method gives full play to students'initiative and creativity and it is conducive to students'comprehensive ability for adapting the development of pharmaceutical industry.

Task-driven teaching model；Pharmaceutical equipment&workshop design；Teaching reform；Engineering education

G642

A

1001-0408（2016）27-3883-03

10.6039/j.issn.1001-0408.2016.27.47

江蘇省高校品牌專業(yè)建設工程資助項目（No. PPZY2015A070）；江蘇省高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目；南京中醫(yī)藥大學新專業(yè)建設專項課題（No.NZYXZY2013-06）

＊副研究員，博士。研究方向：中藥制藥新技術、新劑型。E-mail：linmeip@126.com

（2015-11-25

2016-07-04）