“新工科”背景下民族高校制藥設備與車間設計教學改革探索①

李姍姍，曾銳，張齊雄，王曉玲，郭坤，馮雪婷

1.西南民族大學 藥學院， 成都 610225;2.四川省醫學科學院 四川省人民醫院， 成都 610072

2017年2月， 教育部高等教育司發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》， 該通知的發布標志著“新工科”建設從理論到實踐層面的全面鋪開[1-3]. “新工科”建設即是面向未來、面向新興產業、面向新經濟形態， 培養能夠適應、甚至引領未來工程需求， 實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才[4]. 隨著我國人口老齡化進程的加快， 健康服務業蓬勃發展， 人民群眾對藥物的需求越來越高. 雖然改革開放以來， 一致性評價、藥品上市許可持有人制度、“健康中國2030”等新政策的頒布， 在一定程度上規范和促進了醫藥產業的發展[5-7]， 但目前我國制藥產業與發達國家相比仍然存在較大的差距， 特別是民族醫藥制造存在發展滯后、自動化程度低、人才匱乏等問題.

民族醫藥作為我國傳統中醫藥的重要組成部分， 經濟潛力巨大、原創優勢明顯， 為保障我國少數民族地區人民健康做出了重大貢獻， 其重要性已得到廣泛認可， 傳承創新、振興發展中醫藥民族醫藥事業已經成為國家戰略[8]. 民族高校是我國培養民族人才的重要陣地， 振興民族產業、服務民族地區經濟社會發展， 是民族高校的責任[9].

目前多所民族高校已設立制藥工程專業， 該專業旨在培養從事藥品制造方面的專業人才， 著力解決藥品生產過程中工程技術以及藥品生產質量管理規范問題. 制藥設備與車間設計是制藥工程專業教學質量國家標準建議的專業核心課程之一， 在制藥工程專業學科中占有重要地位[10]. 因此， 立足于民族高校， 結合“新工科”建設背景， 對制藥設備與車間設計課程教學進行改革， 建立新的教學模式， 對制藥工程專業相關課程的教學改革， 以及培養引領技術與產業發展的卓越工程科技人才具有現實意義.

1 民族高校校情及教學現狀分析

從學校層面來看， 民族高校學科專業結構存在“文多理少工弱”的現狀， 工科發展起步晚， 后期投入力度弱， 服務地方民族經濟能力不足的問題凸顯[11]. 制藥工程專業屬工科應用型專業， 應用性強， 要求辦學單位擁有經驗豐富的師資、貴重精密的實訓設備， 然而民族高校在師資和硬件條件上都相對薄弱， 如何在民族高校現有辦學條件下， 對該專業課程教學方式進行改革， 使學生學有所成、學以致用， 已迫在眉睫. 另一方面， 從生源來看， 民族高校生源結構中少數民族學生所占比例高， 不同少數民族區域教育發展不平衡， 生源個體文化背景、語言背景、思維模式等方面差異較大， 因此亟需探索出與此相適應的教學培養模式.

制藥設備與車間設計是一門以制藥機械和制藥工程學理論為基礎， 以制藥實踐為依托的綜合性課程， 具有實踐性強、跨學科交叉性強的特點. 近年來， 不同高等校院的學者對制藥設備與車間設計的教學方法進行了探索[12-14]， 但立足于民族高校校情的研究未見報道. 目前制藥設備與車間設計課程教學存在以下幾方面問題： 一是教材更新滯后. 該課程內容涉及面廣， 相關行業準則規范多， 隨著法律、法規的修訂完善、制藥產業的不斷發展、新技術的持續涌現、設備的快速更新換代， 相對滯后的教材內容從廣度和深度都跟不上新成果和新技術的步伐， 不能滿足教學需求. 二是教學模式傳統. 由于理論教學任務重， 總學時相對較少， 加之受硬件條件局限， 導致該課程的實踐教學十分欠缺， 目前其主要的教學模式為教師課堂講解， 學生被動汲取， 教學方法缺乏生動性， 學生容易產生倦怠感， 自主學習積極性不高. 三是考核評價單一. 考勤、作業情況以及期末卷面考試的簡單考核方式， 易造成學生課堂上懈怠、期末突擊復習死記硬背、不求甚解的局面， 難以調動學生對課堂教學的重視度.

2 教學模式的改革實踐

2.1 教學資源整合

相較于制藥設備、生產技術、設計規范的快速更迭， 制藥設備與車間設計課程則是教材內容滯后， 不足以支撐本課程培養目標的實現. 一方面， 隨著智能化進程的加快， 教材中介紹的某些傳統設備已經被淘汰， 例如傳統的熱輻射干燥設備越來越多地被流化床干燥、噴霧干燥、冷凍干燥等新技術設備所替代， 人工手動包衣鍋也被全自動高效包衣機所替代. 另一方面， 隨著我國制藥生產企業與國際標準逐漸接軌， 車間設計涉及的行業規范也處于不斷修訂完善中. 例如教材中《醫藥工業潔凈廠房設計標準》(GB 50457-2008)實際應用中已更新為《醫藥工業潔凈廠房設計標準》(GB 50457-2019)， 2010版藥品生產質量管理規范(GMP)相較于1998版GMP在潔凈級別劃分、物料與產品管理、人員培訓、產品召回等方面都進行了更改. 此外， 由于教材中的講解多局限于設備與設計的平面圖紙和文字描述， 僅依靠課件和教材進行課堂講授， 對于毫無生產實踐經驗的學生而言， 十分枯燥和抽象.

因此， 本課程教學對教學資源進行了更新與整合， 除跟進每年兩屆的中國國際制藥機械博覽會(CIPM)、熟讀制藥車間廠房設計規范、參與生產實訓等更新教學內容， 還收集整合了包括制藥設備構造及運行原理圖紙、視頻介紹、Flash仿真動畫， 車間設計圖紙、車間布局三維動畫、工程項目可行性報告等多樣化的教學素材， 從多維度將理論知識落到實地， 使抽象概念具象化， 增加課堂講授的生動性， 激發學生的學習興趣.

2.2 教學方法創新

針對課堂講授教學方式單一， 學生參與度低的問題， 我們在教學中設計了多層次的教學模式. 第一層次： 依靠多樣化教學資源， 通過課堂講授和案例分析等教學方法， 按照“設備結構—操作原理—運行特點—檢修維護”結構框架重點介紹各類典型制藥設備， 講解制藥企業從立項到建廠過程中涉及的主要流程、指導法規和文件資料， 讓學生初步掌握制藥企業常用的設備類型， 了解制藥企業設計的程序和方法等相關知識. 第二層次： 進行以學習成果為導向的OBE(Outcome Based Education)教學[15]. 通過設置任務課題、分小組匯報討論的翻轉課堂教學模式， 充分調動學生的學習主觀能動性和創造性， 培養學生查閱文獻、分析問題、解決問題、總結分享的綜合能力， 實現學生從對知識的被動汲取到主動獲取的跨越. 具體而言， 在制藥設備和車間設計兩部分分別設置1～2項研究型或拓展型任務， 例如通過設備原理分析流化床制粒設備生產過程中易發生“塌床”的原因并提出解決方案； 結合制藥生產企業GMP認證現狀， 從人員、機器、物料、法規、環境等任一方面解讀新版GMP要求； 分析歷屆制藥工程設計競賽車間設計圖的優缺點等. 以學生為中心， 建立任務驅動型的多維互動式教學模式， 培養學生自主探索與互動協作能力. 在組內溝通交流學習中， 實行基礎好的學生帶動基礎差的學生， 減少生源差異性， 使學生均能學有所獲. 第三層次： 在以上兩個層次基礎上， 注重理論知識落地于生產實踐. 利用本校以及外校的生產實訓平臺， 組織學生進行實習， 切身感受制藥設備的操作運行以及GMP車間的設計建造， 加深對課堂理論知識的理解； 此外， 邀請制藥企業中生產經驗豐富的工程師與學生面對面分享生產實踐中的難題和經驗， 為學生畢業后投身制藥生產實踐開啟入門第一課.

2.3 課程思政融合

民族團結與發展是民族高校永恒不變的任務[16]， 在教學過程中融入思想政治教育對民族高校來說具有十分重要的現實意義， 對開展民族團結教育、民族自信教育， 宣傳黨和國家民族政策發揮著關鍵作用[17]. 制藥設備與車間設計是制藥工程、藥學、中藥學、彝藥學、藏藥學專業的主干知識課程， 是培養新形勢下服務少數民族地區優秀“新工科”人才的重要課程之一， 在授課過程中從職業素養、誠信求真、團隊意識、文化自信四個方面合理融入思政元素， 有助于引導學生樹立正確的社會主義核心價值觀， 實現素質教育目標.

首先， 藥學相關專業學生畢業后將從事藥品研發、生產檢驗等工作， 這對其道德素質要求很高. 若藥品生產過程中一旦出現差錯， 將導致巨大的經濟損失， 或因藥物質量不合格， 造成惡劣的社會影響. 例如在車間廠房設計時沒有按照防火防爆規范進行設計， 在后續的生產環節可能造成重大的安全事故. 因而， 本課程要求學生扎實掌握專業知識， 明確崗位的責任和使命， 具備嚴謹的職業素養.

第二， 由于藥品與人類生命健康息息相關， 因此要求相關技術人員具備誠信求真的道德品質. 在本課程的教學過程中， 可由某些先進設備的數據自動記錄功能引入， 強調在實際研究或生產過程中真實記錄原始數據的重要性， 切忌弄虛作假， 保持誠信求真的初心.

第三， 培養本科生團隊合作意識. 制藥設備的正常操作與維護， 制藥車間廠房的設計與建造都是團隊協作的成果， 廠址選擇、車間設計、建筑施工、試車運行等過程都需要包括藥學、制藥工程、化工工藝、建筑、金融、水利、水電等專業技術人才的團結合作. 在進行任務驅動型分組學習時， 要強調成員之間的協作配合， 增強團隊意識.

第四， 目前我國已經研發了上千種各類規格的制藥機械產品， 并涌現出了一批大型制藥設備制造企業， 如東富龍、楚天科技、迦南科技和天祥制藥機械等， 不僅滿足了智能化領域國內市場的需求， 還出口數十個國家和地區[18]. 特別是在新冠肺炎疫情期間， 北京生物制品研究所僅用2個月時間率先建成了全球首個新冠滅活疫苗車間， 彰顯了中國速度. 因此， 在教學過程中要對我國現代制藥科學技術發展成果進行宣傳， 激發學生對我國制藥產業的自豪感， 增強中國特色社會主義制度自信和文化自信， 鑄牢中華民族共同體意識， 為民族地區培養具有愛國主義情懷的高素質人才. 同時我們應清醒地認識到在自控水平、精密度方面我國與發達國家之間仍存在差距， 引導學生采用唯物辯證法的觀點客觀看待問題， 更好地服務于國家和民族.

2.4 課程考核多元化

課程考核是評價教學效果、監督學生學習的有效手段. 為避免學生出現日常學習懈怠、期末考試突擊的現象， 本課程建立了“課前—課中—課后”的多元化考核方式加強日常教學管理(圖1)， 及時反饋學生的學習情況， 保證教學質量， 激發學生學習的主動性. 具體而言， 課前通過“超星學習通”平臺建立課程， 將課件及相關教學素材上傳， 并發布相應章節的客觀考核題目， 要求學生在課前完成并提交， 強化學生對課前預習的重視； 課中除對學生出勤進行考核外， 還增加對學生課堂聽課積極性、隨堂作業情況、自主PPT匯報表現等方面考核的占比， 提高學生的課堂參與度， 提高課堂時間的利用效率； 課后考核主要通過“超星學習通”平臺及時發布課后作業， 題型包括客觀題、簡答題、開放性思考題等， 其中以開放性思考題居多， 要求學生根據所學章節內容， 針對思考題內容， 進行文獻檢索、資料匯總、撰寫報告. 最后與期末考試成績綜合， 得到學生對本門課程的掌握情況.

圖1 課程教學改革框架

3 結語

新時代賦予民族高校培養各民族高素質人才、促進民族地區經濟社會發展、推動民族團結進步的使命， 隨著“新工科”建設和醫藥智能制造的推進， 對制藥工程學生的專業素養提出了更高的要求. 本課題堅持思政引領， 充分挖掘制藥設備與車間設計課程中的思政元素， 培養學生的愛國情懷， 提高學生的民族自豪感， 樹立正確的職業價值觀； 此外， 結合課程特點， 整合更新教學內容， 改進傳統教學方法， 豐富課程考核節點， 做到以學習成果為導向、學生為中心， 提升學生自主學習以及獨立思考的能力. 本教學改革在探索培養“識大局、懂專業、善思考”的高素質制藥人才的有效途徑方面， 在更好地促進民族地區高質量發展方面， 做了一些有益探索.