新工科背景下提升制藥工程專業(yè)藥物化學(xué)實(shí)踐能力的改革與探索

金海善

（江蘇師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州 221116）

新工科建設(shè)計(jì)劃能夠服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略，滿足產(chǎn)業(yè)需求，是在“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的基礎(chǔ)上，教育部于2017年提出的一項(xiàng)持續(xù)深化工程教育改革的行動(dòng)計(jì)劃[1]。該計(jì)劃對(duì)于培養(yǎng)卓越工程師，形成具有中國(guó)特色、高水平的工程教育體系具有重要意義[2]。2018年10月，教育部、工業(yè)和信息化部、中國(guó)工程院聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0 的意見》[3]。2022年12月，江蘇省教育廳、省委人才工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室、省工業(yè)和信息化廳印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0 的實(shí)施意見》，希望以新工科建設(shè)為重要抓手，持續(xù)推進(jìn)工程教育高質(zhì)量發(fā)展[4]，并指出要全面貫徹“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”理念，突出對(duì)學(xué)生工程思維與工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，著力提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。國(guó)家和各級(jí)政府對(duì)發(fā)展新工科、培養(yǎng)優(yōu)秀工程師的高度重視，也為培養(yǎng)新工科背景下的應(yīng)用型人才明確了行動(dòng)方向[5]。在這樣的背景下，如何結(jié)合院校實(shí)際情況，改進(jìn)教學(xué)方法，對(duì)接當(dāng)前和未來制造業(yè)發(fā)展，積極探索符合行業(yè)需求的人才培養(yǎng)模式，成為高校必須解決的關(guān)鍵問題。

工科專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)離不開實(shí)驗(yàn)教學(xué)[6]，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的主要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)和途徑之一[7]。藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是制藥工程專業(yè)的一門重要實(shí)驗(yàn)課程[8]，綜合性強(qiáng)，與學(xué)生前期所學(xué)課程聯(lián)系緊密。通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅可以鍛煉學(xué)生的操作能力，也能夠培養(yǎng)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的基本專業(yè)素養(yǎng)，提升學(xué)生分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力，是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的核心課程之一[9]。在新工科背景下，如何講授好藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，培養(yǎng)符合工程實(shí)踐需求的人才，是從事制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注的問題。本文結(jié)合江蘇師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的實(shí)際情況，研究新工科背景下制藥工程專業(yè)藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，旨在從教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變、教學(xué)方法的改進(jìn)等方面對(duì)該課程教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化，以提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生綜合素質(zhì)，致力于培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。

1 合理調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，拓寬學(xué)生知識(shí)面

對(duì)于工科專業(yè)的學(xué)生，高校應(yīng)將拓寬學(xué)生的知識(shí)面及提高各種實(shí)踐能力作為主要的培養(yǎng)方向。以往學(xué)校制藥工程專業(yè)設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)單一，基本以合成實(shí)驗(yàn)為主，這樣的課程設(shè)置雖然有利于學(xué)生了解藥物的合成工藝，但不利于學(xué)生知識(shí)面的拓寬及實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，在保持總學(xué)時(shí)不變的情況下，對(duì)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，刪除了部分合成實(shí)驗(yàn)，增加了“鹽酸普魯卡因的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)”和“對(duì)氨基水楊酸鈉的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)”兩個(gè)藥物性質(zhì)考察的實(shí)驗(yàn)。調(diào)整以后，既保留了經(jīng)典的合成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，又增加了藥物氧化、水解等穩(wěn)定性考察的實(shí)訓(xùn)科目，不僅豐富了實(shí)驗(yàn)種類，解決了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一的問題，還有利于拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

2 強(qiáng)化操作技能訓(xùn)練，提高學(xué)生動(dòng)手能力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，部分學(xué)生操作不規(guī)范，實(shí)踐能力不強(qiáng)[10]。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，受實(shí)驗(yàn)條件的限制，學(xué)生一般是兩人一組，共同完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。但兩人一組存在弊端，學(xué)生不能掌握全部的實(shí)驗(yàn)操作，操作技能得不到充分的鍛煉。為改善這種狀況，通過增加通風(fēng)櫥及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的臺(tái)套數(shù)，將兩人一組改為一人一組，要求學(xué)生從安裝儀器、投料到萃取、抽濾等過程都獨(dú)立完成，增加學(xué)生動(dòng)手訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，并要求學(xué)生嚴(yán)格按照教師講解的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)操作方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)，要求學(xué)生熟知每次實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容，盡量脫離教材獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。通過這些措施，讓每名學(xué)生都能獨(dú)立進(jìn)行完整的實(shí)驗(yàn)操作，提高了學(xué)生的自學(xué)能力和實(shí)踐能力。

3 增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生探索創(chuàng)新精神

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采取有效措施充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性，可以使學(xué)生的創(chuàng)造性思維和能力得到更好的培養(yǎng)[11]。學(xué)校以往藥化實(shí)驗(yàn)課中所做實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的投料量、操作步驟和注意事項(xiàng)等內(nèi)容都已在實(shí)驗(yàn)教材中詳細(xì)說明，學(xué)生實(shí)驗(yàn)后基本上都能得到與教材上一致的結(jié)果。這類實(shí)驗(yàn)對(duì)鍛煉學(xué)生的基本操作能力很有幫助，但難以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，不利于激發(fā)學(xué)生的探索創(chuàng)新精神。在近幾年的藥化實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，增加了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，資料的查閱、方案的確定、藥品試劑的選擇等均要求學(xué)生獨(dú)立完成，教師僅起到指導(dǎo)作用。通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力，獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的科研興趣和創(chuàng)新探索能力。如在“鈣拮抗劑硝苯地平合成”實(shí)驗(yàn)中，有學(xué)生選擇了利用鄰硝基苯甲醛和乙酰乙酸乙酯及碳酸氫銨在甲醇中反應(yīng)制備硝苯地平的方案，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程看似簡(jiǎn)單，但是該學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后并沒有制得目標(biāo)化合物。通過分析后發(fā)現(xiàn)，原來是由于學(xué)生急于完成實(shí)驗(yàn)，加入碳酸氫銨過快，導(dǎo)致反應(yīng)失敗，碳酸氫銨的熱穩(wěn)定性較差，在加熱條件下易分解為氨氣、二氧化碳，若一次性加入及加熱速度過快，會(huì)導(dǎo)致分解產(chǎn)生的氨氣來不及參與反應(yīng)而逸出。后來，學(xué)生調(diào)整了實(shí)驗(yàn)方案，改為分次緩慢加入碳酸氫銨，順利制得了目標(biāo)化合物。通過這種教學(xué)方式，讓學(xué)生使用自己所學(xué)的知識(shí)解決問題，從而激發(fā)了其求知欲。而且，在這一過程中，學(xué)生投入了大量的時(shí)間和精力，一直在探索，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使學(xué)生感到實(shí)驗(yàn)的挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性。

4 利用現(xiàn)代教育技術(shù)，豐富教學(xué)方法和方式

教師在實(shí)驗(yàn)課前制作好授課的多媒體課件，并錄制重點(diǎn)操作部分的演示視頻，將這些資料上傳至藥物化學(xué)精品資源共享課平臺(tái)，供學(xué)生課前課后觀看。有的學(xué)生動(dòng)手能力一般，學(xué)習(xí)習(xí)慣不好，這就需要教師不斷引導(dǎo)，在課前引導(dǎo)學(xué)生觀看這些資料，可以讓學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，初步了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，方便后續(xù)的實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)。這些資料也可以促進(jìn)學(xué)生課后復(fù)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力不同，學(xué)習(xí)效果存在差異，課后觀看可以使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題進(jìn)行回顧，及時(shí)復(fù)習(xí)操作過程和知識(shí)點(diǎn)，從而對(duì)所學(xué)內(nèi)容有更深層次的掌握。通過這些方式，不僅豐富了教學(xué)方法，而且明顯提高了實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果，為實(shí)驗(yàn)課教學(xué)提供了有力的支持。

5 利用多種途徑，提升學(xué)生實(shí)踐能力

為解決傳統(tǒng)藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)單一性的問題，教師將校內(nèi)實(shí)驗(yàn)、科研創(chuàng)新、校外實(shí)習(xí)等多種實(shí)踐教學(xué)方式結(jié)合在一起，做到實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與醫(yī)院、藥廠實(shí)踐相結(jié)合。通過藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，教師根據(jù)學(xué)生特長(zhǎng)進(jìn)行引導(dǎo)，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)對(duì)藥物化學(xué)感興趣的學(xué)生進(jìn)入教師的科研實(shí)驗(yàn)室觀摩學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)藥物研發(fā)的興趣，并以團(tuán)隊(duì)形式查閱文獻(xiàn)資料，進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，申請(qǐng)江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。同時(shí)，為強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，學(xué)校在徐州市中醫(yī)院、江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司和徐州市質(zhì)檢所等單位建立了制藥工程專業(yè)校外實(shí)習(xí)基地。在藥物化學(xué)課程實(shí)訓(xùn)過程中，學(xué)生充分使用醫(yī)院、藥廠的資源開展教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，提高了學(xué)生對(duì)藥品制備、保存及使用的認(rèn)識(shí)。如在藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)“鹽酸普魯卡因的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)”中，學(xué)生學(xué)習(xí)了該藥物在堿性條件下易分解的特性，通過在中醫(yī)院的實(shí)習(xí)，學(xué)生對(duì)這類藥物的管理、使用和保存有了更加直觀的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)了對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，提升了專業(yè)實(shí)踐能力。

6 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核方式，實(shí)行多元化考核

實(shí)驗(yàn)考核不僅是評(píng)價(jià)實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)完成與否的重要方式，而且可以促使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)技能的鍛煉[12]。以往實(shí)驗(yàn)課的考核主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和考勤情況進(jìn)行評(píng)分，導(dǎo)致學(xué)生過于注重實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，忽略實(shí)驗(yàn)技能的鍛煉。為滿足新工科建設(shè)的需要，教師調(diào)整了藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的考核方式，改為從三個(gè)方面進(jìn)行考核，一是安全，二是操作，三是筆試。實(shí)驗(yàn)室安全操作是實(shí)驗(yàn)課順利開展的前提[13]。為培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)和環(huán)保意識(shí)，將安全知識(shí)教育納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師設(shè)計(jì)了安全教育題庫(kù)。考慮到大部分學(xué)生對(duì)分?jǐn)?shù)都較為在意，在學(xué)期開始前，要求學(xué)生先完成安全教育題庫(kù)的試題解答，考試合格方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室上課，考試分?jǐn)?shù)將按一定比例計(jì)入到期末成績(jī)。實(shí)驗(yàn)操作考核是考核體系的核心部分，也是評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)際操作能力的有效方法。以一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)為載體，重點(diǎn)考查學(xué)生的操作是否規(guī)范、對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否熟悉、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫及數(shù)據(jù)記錄是否得當(dāng)?shù)取Ｔ趯W(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，教師會(huì)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，讓學(xué)生知道自己的問題所在和扣分之處，以及時(shí)糾正不規(guī)范操作。筆試主要考查學(xué)生對(duì)基本操作理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)原理、流程的掌握情況。通過這種多元化考核的方式，以考促學(xué)，提高了學(xué)生的安全意識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能及實(shí)踐能力，從而提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。

7 結(jié)語

新工科對(duì)制藥工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)提出了新的要求[14]。如何進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)出更加優(yōu)秀、符合新時(shí)代要求的高質(zhì)量工程人才，需要教師在長(zhǎng)期實(shí)踐中不斷積累和探索。筆者以新工科建設(shè)計(jì)劃為指引，以提升學(xué)生的實(shí)踐能力為導(dǎo)向，針對(duì)制藥工程專業(yè)藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，就如何解決問題進(jìn)行了探索和改革，優(yōu)化了藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一些環(huán)節(jié)，讓課程教學(xué)更加符合新工科的要求，以期提升制藥工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生的素質(zhì)和能力可滿足行業(yè)的實(shí)際需求。