制藥工藝學教學模式的體會與教學改革的探索

馬曉莉

(北方民族大學 化學與化學工程學院，寧夏 銀川 750021)

制藥工程專業是培養掌握藥物研發相關理論基礎和專業技能，具備工藝設計能力及生產能力、過程控制和管理能力，并能在醫藥相關部門從事醫藥產品相關工作的工程技術人才。制藥工藝學是制藥工程專業本科生的專業必修課和主干課程。該課程的教學任務是闡明藥物工業制備過程中涉及的工藝原理、工藝過程、質量控制方法；介紹制藥工藝路線選擇，工藝研究的內容(配料比、反應溶劑、溫度和壓力、催化劑、分離純化)，過程優化，手性制藥技術(手性拆分和不對稱催化反應)等基礎理論和知識；介紹典型的全合成和半合成，化學與生物合成結合的藥物合成的工藝原理和工藝過程[1]。制藥工藝學這門與藥品工業化密切相關的課程，教學中存在內容多、難點多、知識面廣、知識結構復雜等問題。學好這門課程需要學生不僅掌握重要的共性技術和工藝流程、單元操作等知識點外，還要構建整體工藝研究理念。然而在授課和考核過程中，發現學生對本課程的認知和掌握并不能達到理想的狀態，部分學生反應該課程難度較大，卷面不及格率偏高。究其原因發現，民族院校生源質量參差不齊，對基礎知識的理解程度存在差異，而學生課后復習的投入也不夠，導致“學”而無果；而“教”的方面，隨著現代制藥工業技術的不斷發展，新方法新技術的不斷出現，教學環節與認知理念也在不斷更新，傳統的灌輸法教學方式不能激發學生的學習興趣，課堂教學效果不盡人意。因此，非常有必要對該課程的教學內容和教學方法進行更新和提高，以充分調動學生的學習積極性，強化學生課堂參與能力。在實際教學中，我們構思并實踐了多種教學形式和方法，如分組研討、課堂匯報、工藝路線綜述、制藥工程設計競賽案例討論、仿真模擬和實訓觀摩等相結合，取得了一定的教學效果。

1 合理安排和組織教學內容

制藥工藝學課程教學計劃中含有化學制藥工藝、生物技術制藥工藝、中藥制藥工藝以及制劑工藝四部分，結合學生就業的實際情況和制藥工業的發展現狀，在實際教學中重點放在化學制藥工藝和制劑工藝部分，對生物技術制藥和中藥制藥工藝進行課時壓縮。課堂教學組織上，我們在前半學期先集中講授共性知識點，即合成路線的設計和選擇、工藝路線的優化、手性藥物制備技術、環境保護與三廢處理、物料衡算、工藝路線圖的繪制、藥物制劑工藝等，后半學期的教學則以案例分析為主，將共性知識應用與各類典型藥物的工藝中。同時在教學過程中還適當安排實踐觀摩環節，以增加學生對于工藝和設備的感性認識。

2 豐富多種教學方法

制藥工藝學是實用性很強的課程，而且也是將有機化學、化工原理、藥物合成反應、工業藥劑學等知識點有機融合的一門課程，對于基本知識和理論要求很高，在講授的過程中單純通過共性知識點對理論的強化稍顯不夠，因此結合個案分析會讓學生更好的掌握相關的理論知識。授課過程中對于一些經典案例和較難理解的內容，采用問題式引導[2]，讓學生通過查找答案做好預習，開展課堂討論以調動課堂積極性和參與度。對于一些個案可以結合有趣的故事和背景來進行，以調動學生的關注度。例如講授手性藥物制備技術時，以"反應停"事件作為背景，講述那個年代那個故事，以引出手性藥物分離的重要性，進而切入課程主題。同時也可以讓學生就自己所了解的手性藥物故事作為分享，以此增加學生的認知度和對本部分知識點的記憶。比如在講授頭孢氨芐合成工藝時，分大組讓學生事先準備β-內酰胺類抗生素，特別是青霉素和頭孢菌素的來源故事，以及調研文獻關于這兩類藥物現有的合成路線，課堂上就這些路線進行分析比對。授課過程中采用傳統板書和多媒體教學教學兩種形式，對于基本合成知識通過步步書寫以更好解釋反應機理；而對于工藝過程的優化以及工藝設備的選擇等采用動畫多媒體演示的形式，使教學內容更形象容易理解。

3 課程設計輔助教學

課程設計的引入能夠調動學生自主設計和優化路線的積極性，并熟練了AutoCAD制圖、ChewDraw、Chemoffice等化工軟件的使用。在教學中，在結束了工藝路線設計和優化等共性知識點后，將學生分組，以市場上有技術需求的原料藥或臨床一線用藥的原料藥物，或者用量較大的一些經典藥物作為設計目標給每組學生分配一種藥作為課程設計任務，讓學生綜合運用有機化學、物理化學、制藥工藝學課程的基本知識對藥物的合成路線進行資料調研方案設計，路線總結以及結合實驗性的工藝優化，繪制工業生產路線的流程圖、工藝路線圖并最終形成課程設計報告。在完成該課程設計的過程中，很多同學反映起初無從下手，包括不會查閱科技文獻、不會利用SCI-finder查詢化合物的合成方法、不會下載外文文獻特別是專利、不會使用化工軟件繪制工藝流程圖、不會進行路線設計和工藝路線優化等。在實際過程中，通常要在小組內協作，小組間討論，以及隨時和教師溝通來克服上述困難，從而最終完成設計。通過課程設計，增強了學生對原料藥合成路線知識的綜合理解，培養了學生的設計思維，提高了綜合運用知識的能力，加強了團隊協作能力。采取分小組課程設計不僅鍛煉了學生的設計能力，而且能夠改善學生理解程度差異的問題，通過合理搭配小組成員，能夠讓學生在組內研討的過程中相互學習取長補短，逐步平衡知識點掌握的差異。

4 結合模擬實訓和生產實踐教學

對于制藥工程專業的學生來說，理論的學習必須與實踐結合才能讓知識更好的融會貫通。我院化工學院工程訓練中心2016年底全部建成并投入使用，中心總投資為1157萬元，建筑面積近1600m2，為我院各專業學生的實踐、實習教學起重要支撐作用。實訓中心開設了仿真實訓室，并購買引進了藥學虛擬仿真GMP實訓軟件，該模塊集成了固體制劑工藝仿真實訓，小容量注射劑制備工藝仿真實訓以及中藥制劑工藝仿真實訓三個相互關聯的模塊。在制藥工藝學課程的講授中，我們引入了虛擬仿真模塊進行固體制劑工藝部分的學習，讓學生能對藥廠選址，車間布局，廠房內部設施，人物流走向，管道布局等有個比較清楚的概念，對GMP要求下的工藝流程有了較為明確的認識。同時通過軟件操作，可以模擬完成停開機，投料運轉，故障排除，拆裝清洗等，使學生對設備的原理和內部構造有了全方位立體式的了解。對生產場景進行三維模擬可讓學生如置身生產車間中，能更好的領會該專業實際生產需要考慮和遇到的各種問題。通過中控，中間站等崗位的操縱，讓學生對于自控、物料儲備和物流流向有了更為清晰的認識。中心還引進了化工單元仿真實訓軟件，CAD工程制圖軟件等，通過這些仿真軟件的使用讓學生能更好的提高學習的積極性，有效的提高了他們的學習興趣和能動性。

制藥工程實訓室按照GMP要求布局車間，購置了固體制劑工藝流程的相關設備，可進行物料粉碎、篩分、混合、制漿、制粒、干燥、壓片、膠囊填充、包衣等固體制劑工藝流程的單元操作，同時還可開展中藥丸劑、顆粒劑等的制備。學生通過相關實訓課程的訓練，能夠掌握和鞏固制藥工程專業知識，熟悉生產流程，強化實踐能力，為今后從事制藥行業相關工作打好基礎。

5 鼓勵和指導學生參與制藥工程相關的各類設計競賽

設計競賽能夠很好的將理論與實踐相結合，使得學生綜合運用能力得以培養提升，同時能夠給學生一個充分展示的自己的平臺。制藥工程設計競賽能夠體現社會和企業對專業人才的要求，對學生學習和就業具有很大的實際指導意義。我院自2012年第一次組織學生參加“東富龍杯”制藥工程設計大賽，并獲得三等獎，之后每年都組織兩支隊伍共12人次參加該設計大賽，并連續七屆獲得二等、三等獎共九項。在對幾屆參賽學生的溝通和指導中了解到，通過歷時三個多月的立題、構思、設計、計算、繪圖、和報告書寫，學生們經歷了從無從下手到逐步進入狀態到迷茫困惑到突破自我的一系列艱苦而又倍感收獲的過程，從中他們對于制藥工藝、制藥工程設計、工業藥劑學等專業課程有了更深刻的認識，對于本專業有了更清晰的了解，甚至對于將來從事行業內的專業技術工作也有了更為清晰的思路，整個過程煎熬，但收獲非常大。除了制藥工程設計競賽，我院制藥工程學生還積極參加化工設計競賽，并連續數年取得優異的成績。近年來每年參加設計競賽的學生占專業總人次的23%左右，通過教師帶隊指導，學生為設計主力的參賽方式，取得了非常好的培養效果。

總之，制藥工藝學是一門難度較大，要求理論知識和實踐有機結合的課程，在教學過程中需要綜合運用多種教學方法，合理安排和組織教學內容，不僅要結合專業課程設置和培養方案、培養目標，還要將課程設計、仿真實訓、實踐教學、學科競賽等多種輔助教學手段綜合應用其中來積極探索和推進課程教學改革，以激發學生學習興趣、提高學生參與度、提高教學效果。