創新實踐教學模式 培養制藥工程卓越人才的實踐能力

蔣建蘭,趙廣榮,朱宏吉,夏淑倩,白 鵬,元英進

(天津大學 化工學院,天津 300354)

為促進工程教育改革和創新,全面提高我國工程教育人才培養質量,2010年教育部實施了卓越工程師教育培養計劃[1]。天津大學制藥工程本科專業為首批進入卓越工程師教育培養計劃的專業[2-3]。根據學校的辦學定位和專業特色[4],按照卓越人才培養要求,制訂了“3+1”學程模式的培養計劃,突出“創新性、強實踐、國際化”特色,特別加強了實踐類課程建設,并與石家莊四藥有限公司合作建立了國家級工程實踐教育中心[5]，與國際工程教育接軌,加強設計類課程建設,不斷更新實踐教學內容,創新實踐教學模式,并組織學生參加各類競賽,實現多元化實踐培養,明顯提升了學生的工程實踐能力。

1 實施“3+1”學程模式,提高實踐類課程權重

在我國大學本科生的培養計劃中,一般理論教學(含實驗)為3.5學年,綜合實踐教學為0.5學年。通常在大四的第8學期進行綜合實踐教學,其主要模式為畢業論文或畢業設計[6]。只有一學期的綜合實踐教學,對于工程專業本科生的實踐能力培養是遠遠不夠的。針對實踐教學時間較短、學時較少的突出問題,同時為了實施卓越工程師教育培養計劃,及時修訂天津大學制藥工程本科專業培養計劃,構建了3年基礎知識學習、1年工程實踐的“3+1”學程模式。在總學時數不減的情況下,將理論教學由原來的3.5學年壓縮為3學年,第一學年主要進行通識類課程教學,第二學年主要進行專業基礎課程的教學,第三學年主要進行專業課程的教學。增加實踐類課程,將綜合實踐教學增加到一整學年,在第4學年分2階段進行。

天津大學制藥工程本科專業從2011級開始實施 “3+1”學程模式。在“課程設計”“畢業論文/設計”等綜合實踐類課程教學的基礎上,探索了“企業實踐”課程的教學新模式(見表1)。將短學期“生產實習”融入“企業實踐”中,包括企業課程和崗位實踐,使實習、實踐一體化。企業課程的主要內容包括EHS(Environment、Health、Safety,環境、健康、安全)、GMP(Good Manufacturing Practice,藥品生產質量管理規范)、SOP(Standard Operation Procedure,崗位操作規程)等的工程倫理、制藥實踐和崗位培訓,經考核合格后,進入正式崗位實踐。企業實踐的崗位涉及工程、生產(車間)、質保、研發、藥品注冊與知識產權等部門,讓學生直接參與制藥企業的生產研發與經營等活動,提升學生的職業道德和綜合素質,訓練了專業技能,提高了工程實踐能力。

表1 天津大學制藥工程專業集中實踐類課程安排

在企業實踐的教學管理方面,主要采取以下實施措施:

(1) 雙導師制。綜合考慮實踐企業、實踐部門、實踐崗位及職責要求等,統籌安排校內導師,與企業導師共同組成雙導師,具體指導學生的企業實踐。同時,學校院系與企業及學生簽訂三方協議,明確學生實踐時間、實踐內容和要求、勞保安全等各方職責。

(2) 企業實踐記錄與工程實踐報告。在企業實踐過程中,要求遵紀守法、按時出勤、認真實踐,主動積極工作,記錄實踐內容,并由企業導師簽字。企業實踐結束后,要求按照統一格式撰寫工程實踐報告,主要內容包括實踐的目的、實踐單位及崗位介紹、實踐工作內容、收獲與體會等。

(3) 企業實踐課程的考核評價。由企業考核和答辯兩部分構成。根據學生平時表現填寫企業實踐考核評分表,由企業導師完成企業考核評分,考核觀測點包括組織紀律與出勤到崗、職業道德與思想表現、基礎知識與專業技能、工作態度與任務執行、自我學習與創新意識、團隊合作與溝通交流等6項,填寫綜合評語,給出考核成績,并簽字蓋公章后返回學校專業負責人。企業導師的評分占學生“企業實踐”課程成績的50%。由學校教師與企業導師共同組成答辯委員會,進行工程實踐報告的答辯,給出答辯評分并填寫綜合評價,占學生“企業實踐”課程成績的50%。

2 加強設計類課程建設,工程設計與科技研發能力并重

雖然企業實踐使學生受到了實際訓練,提高了工作能力,但由于部門和崗位不同,與國際工程教育認證的通識性設計能力要求仍然有一定距離。為此,對2013級及以后培養計劃做了適當調整,將“企業實踐”修訂為“畢業設計”,培養方案國際化。“專業課程設計”融入“畢業設計”中,要求全部學生做畢業設計,而不是以往的少部分學生。同時,為了突出天津大學的研究型大學定位,將畢業論文的學時由原來的16周增加為20周,所有學生都進行研發型課題訓練,使學生在工程設計和科技研發2個軌道上都受到實踐能力訓練。

針對畢業設計過程中出現的基礎知識不足的問題,完善了2015級培養方案,增強了工程設計知識,在“工程制圖”課程的基礎上,增設必修課程“化工過程計算機模擬”,將專業核心課程“制藥設備及工程設計”拓展成“機械基礎及制藥設備”和“制藥工程設計”2門課程。

“化工過程計算機模擬”主要結合AspenPlus軟件講授計算機模擬技術在化工設計中的應用,將16學時課堂講授與32學時上機訓練穿插進行,培養學生化工計算及分析問題和解決問題的能力。

“機械基礎及制藥設備” 課程將工程力學、工程材料、機械設計、化學原料藥生產設備、生物制藥設備、中藥提取設備、制劑專用機械等內容進行了集成、優化整合,主要內容包括GMP規范要求下的制藥設備的分類、結構組成、操作原理及應用,培養學生對制藥設備進行選型計算和設計的能力。“制藥工程設計”主要講授制藥工程設計的基本原則、工程計算和設計方法,制藥工藝設計與設備選型、車間布置與管路設計、潔凈廠房設計、清潔生產與末端治理等。課堂講授與若干次專項習題訓練相結合,邊講邊練,使學生能夠對制藥工程設計的任務、內容、基本步驟和方法有初步的認識,培養學生使用先進的工程設計工具對藥品生產及潔凈車間進行初步工程設計的能力。

集中在國家級工程實踐教育中心合作企業進行“生產實習”,在此基礎上,由5名左右的學生組成1個小組,分組進行“畢業設計”。每個小組的設計課題獨立而且互補異同,來源于我國藥事監管法規對企業生產的要求,主要內容包括潔凈車間廠房設計、產品(原料藥或制劑)工藝流程設計及相關生產設備設計等,培養學生解決實際的復雜制藥工程問題能力。按照工程設計的實際工作流程,“畢業設計”分為3個階段:可研階段(小組可研報告)、詳細設計階段(個人設計報告)、總結階段(小組總結報告)。

在實施過程中,借鑒了天津大學 IChemE 畢業設計,強調團隊合作、職業道德的教育、自我管理能力的培養、自我獲取知識能力的提高、綜合運用現有知識解決實際工程問題的能力、創新能力的培養等[7]。要求每周至少召開一次畢業設計組會,學生與導師參加，做好討論會記錄,學生對設計工作進行互評打分(占總成績30%),嚴格要求完成規定時間段內的個人設計任務和小組設計任務。

對畢業設計進行集體答辯,由指導教師和評閱教師及答辯委員會評分,確定答辯成績,指導教師評分占30%、評閱教師評分占20%、答辯評分占20%。通過全部學生作畢業設計,明顯提高了學生的綜合工程設計能力和團隊合作與溝通能力。

3 開展創新創業教學,組織學生參加各種大賽

在培養計劃中,設置了創新與研修類選修模塊,包括研究與創新課程、跨學科選修課程、學生創新實踐計劃(PSIP)。研究與創新課程有“新藥創制”“生物大分子研究中的化學工程問題”等,培養學生的創新意識和探索未知事物的職業精神。PSIP結合大學生創新創業計劃展開,大創計劃項目分為國家級、天津市級、校級、院級,主要環節包括立項論證、中期檢查和結題評審,培養學生的研發創新和創業能力。積極引導和激勵學生參加全國大學生挑戰杯競賽、全國大學生制藥工程設計競賽[8]等活動,培養學生創新創業能力、工程設計能力和團隊協作能力。要求所有承擔大創計劃項目的團隊都參加全國大學生挑戰杯的校級競賽,逐級選拔,從學校、到天津市、再到全國參加項目展示比賽。

天津大學從2011年開始組織學生參加第一屆全國大學生制藥工程設計競賽。通過網絡平臺宣傳制藥工程設計競賽,召開現場宣講和招募大會,往屆參賽學生介紹競賽經驗。由5名學生組成參賽隊伍,由校內教師帶隊,聘請具有社會責任感的企業專家共同指導。根據設計競賽內容,到制藥企業實地參觀、學習,接受企業專家的講解和現場培訓。在設計過程中,充分利用互聯網+教育[9],建立師生微信群、QQ群,對設計中出現的疑難問題進行線上指導和討論。定期召開競賽小組間的面對面交流和設計進展匯報,指導教師提出修改和完善意見。通過將線上與線下相結合的討論和交流,不斷改進和提高設計能力。在校內選拔優秀的設計團隊,參加全國設計競賽。

通過創新創業教學,組織學生參與具有專業特色、工程特色的設計競賽,激發了學生創新意識和團隊合作精神,提高了學生分析問題、解決復雜工程問題的能力,為培養行業需求的工程技術人才奠定了基礎。

4 結語

天津大學制藥工程本科專業結合工程教育認證通用標準和專業標準,以制藥行業對人才需求為導向,進行多元化實踐能力培養,創新實踐教學方式,培養創新性、強實踐的卓越制藥工程人才。天津大學制藥工程本科生獲得大學生挑戰杯競賽天津市特等獎1項、二等獎1項、全國三等獎1項,獲得全國制藥工程設計大賽一等獎2項、二等獎2項、三等獎4項。為了培養造就一大批多樣化、創新型卓越工程科技人才,支撐我國新興產業發展和傳統產業的轉型升級,2017年教育部啟動了新工科研究與實踐[10-12]，進一步推動教學改革的開展。

教學改革是一項長期的、貫穿在整個教研過程中的工作,與時俱進,持續創新工程教育,才能培養出符合我國經濟建設和社會發展的新工科人才。制藥工程是普惠民生的健康保障工程,在國民經濟中已經占有重要地位。

天津大學制藥工程專業將繼續積極進行教育教學改革與新工科成才路徑的探索,培養卓越制藥工程科技創新人才,服務于制藥行業創新發展和產業轉型升級。

References)

[1] 中華人民共和國教育部.教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見(教高[2011]1號)[EB/OL].(2011-01-08).http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201101/t20110108_115066.html.

[2] 中華人民共和國教育部.教育部關于批準第一批“卓越工程師教育培養計劃”高校的通知(教高函[2010]7號)[EB/OL].(2010-06-13).http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201006/t20100630_109630.html.

[3] 教育部辦公廳,教育部辦公廳關于公布卓越工程師教育培養計劃2011年學科專業名單的通知(教高廳函[2011]40號)[EB/OL].(2011-07-06).http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201107/t20110706_123071.html.

[4] 趙廣榮,元英進,蔣建蘭,等.天津大學制藥工程國家級特色專業建設[J].化工高等教育,2012(3):10-13.

[5] 余建星,趙偉,李輝,等.深化實踐教學改革,形成實踐育人氛圍[J].中國高等教育,2012(增刊2):18-20.

[6] 米偉哲,劉思嘉,聶志強.以卓越工程師為培養目標的工程實踐教學作用分析[J].實驗技術與管理,2013,30(10):18-20.

[7] 王靜康,張鳳寶,夏淑倩,等.論化工本科專業國際認證與國內認證的“實質等效”性[J].高等工程教育研究,2014(5):1-4.

[8] 宋航,張珩,姚日生,等.構建設計競賽平臺,培養制藥工程創新人才[J].化工高等教育,2013(3):1-3.

[9] 劉風華,潘江如.加拿大高校工程實踐能力培養模式及啟示[J].實驗技術與管理,2017,34(4):272-274.

[10] 高等教育司.教育部辦公廳關于推薦新工科研究與實踐項目的通知(教高廳函[2017] 33 號)[EB/OL].(2017-06-16).http://www.moe.edu.cn/srcsite/A08/s7056/201707/t20170703_308464.html.

[11] 鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6.

[12] 林健.新工科建設:強勢打造“卓越計劃”升級版[J].高等工程教育研究,2017(3):7-14.