新工科背景下“藥物分析”教學改革研究

楊星星,方 雪,王 偉

(合肥師范學院 生物與食品工程學院,安徽 合肥 230601)

新工科是在新科技革命、新產業革命、新經濟背景下工程教育改革的重大戰略選擇。2017年,教育部發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》,提出“以立德樹人為引領,以應對變化、塑造未來為建設理念,以繼承創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑,培養未來多元化、創新型卓越工程人才”。相較于老工科來說,新工科更加強調知識的實用性、交叉性和綜合性,同時也更加注重對學生實踐能力、創新能力和綜合能力的培養[1]。近些年,隨著醫藥產業的高速發展,我國目前亟須技能型與復合型生物制藥人才。本科階段的生物制藥專業主要以培養理論基礎夯實、技術操作過硬,能夠熟練掌握現代生物實驗室常用技術及操作流程,并能從事生物藥品的生產、研發、管理和分析的綜合型和應用型人才為目標?！八幬锓治觥闭n程作為生物制藥本科專業的核心課程,是分析化學、藥物化學、有機化學和生物化學等學科知識的交叉融合,主要利用生物和化學的方法來探究和檢測藥物及藥品制劑的質量分析與控制的學科。該學科以社會需求為導向,培養學生對于藥品質量控制的基本技能,使他們能夠勝任藥品的研究、生產、流通和使用過程中的藥物分析相關工作[2]。藥物分析工作貫穿在藥物的研發,藥品的生產、經營、流通和使用等過程中,因此,在生物制藥專業的藥物分析教學中,需要結合專業特點,以社會需求和產業需求為導向,以創新為原則,形成獨特的教學體系和方法,努力適應并滿足生物制藥專業性人才的市場需求,從而使學生學習完“藥物分析”課程后,在日常生活或企業生產實踐中可以結合所學知識進行應用,學以致用,幫助相關企業解決實際問題。本文首先結合目前大多數高校的現狀,分析生物制藥專業或藥學專業“藥物分析”課程以及教學中存在的主要問題,并結合當下社會和企業的主要需求,對“藥物分析”課程教學改革進行大膽探索。

1 當前“藥物分析”課程中存在的主要問題

1.1 學生基礎知識相對薄弱

藥物分析中所運用的知識主要依賴于其他基礎性學科,例如基于微生物知識的無菌檢查、基于藥物化學知識的結構鑒別、基于分析化學知識的含量測定和基于生物化學知識的藥品效價測定等。這些基礎性課程大部分高校都是在本科一年級開設,而“藥物分析”這一專業核心課程多在本科三年級開設。由于大學生對前期所學知識的記憶較為短暫,增加了他們對“藥物分析”課堂中涉及的相關原理的理解難度,也降低了學生的學習積極性[3]。

1.2 課堂上存在“低頭族”現象

大學生手機不離手,課堂上“低頭族”現象嚴重。雖然很多高校明文規定學生上課期間不允許玩手機,教師也強調上課期間除特殊情況外不要使用手機,但還是有學生在課堂上我行我素地打著游戲、刷著抖音和微博,不論老師在講臺上如何激情澎湃,循循善誘,甚至出現老師站在學生面前、學生還沉浸在游戲里的現象。這種狀況一方面會影響班級整體授課進度,另一方面會打斷老師的授課思路,此外,還會打斷那些認真聽課的學生的學習思路。最后,如果課堂上持續不斷地出現或存在“低頭族”現象,并需要授課老師不斷提醒和糾正,也會影響授課老師的課堂情緒和授課激情,導致事倍功半[4]。

1.3 實操時間與能力待提高

目前藥物分析實驗的教學多是圍繞教學大綱或者實驗講義展開的,教師將講義上的內容搬到黑板上,學生再抄黑板,并且對照著黑板上的實驗步驟一步一步進行操作。在實驗與操作的過程中,學生也主要是聽從老師的安排,而不會主動去思考每一步為什么要這么做、是否還有其他的替代方案等問題。這種教學方式一定程度上忽視了學生學習的主動性和自主性,不利于學生創新能力的提高,影響教學效果和學生的長遠發展。同時,由于藥物分析實驗課的資源有限,上課時往往都是兩人或三人一組,這種分配方式雖然可以促進學生之間的合作,增強他們的合作意識,但同時也不可避免地存在渾水摸魚的現象,很難讓每一位學生都參與實驗、自己動手操作。最后,由于課時有限,實驗過程中無法做到每個學生都獨立操作一遍,例如僅針對“藥物分析”課程中藥物含量測定這一檢測項目,學生本應根據藥物的理化性質選擇容量分析法、紅外光譜法、紫外光譜法、薄層色譜法、高效液相色譜或氣相色譜法等分析方法。但是,由于儀器分析法(光譜法和色譜法)涉及儀器種類較多,操作也較為復雜,尤其是高效液相色譜和氣相色譜法,不僅操作流程復雜,而且儀器設備和耗材價格昂貴,因此,學生大多不敢嘗試動手操作,只能在旁邊看著教師操作。同時,由于高效液相色譜每跑一次樣品所消耗的時間較長,無法讓每個學生都獨立進行一次實驗,這也極大地影響了對學生動手能力的培養。

1.4 課程考核形式單一

目前“藥物分析”理論課程的考核形式為平時成績(30%～50%)+期末考試卷面成績(50%～70%),其中平時成績由學生的學習態度、課堂上討論的積極性和參與度、平時作業、上課出勤率和隨堂檢測等部分組成。在這種考核模式下,老師無法檢驗學生發現問題、解決問題的應變能力和整體綜合能力。與“藥物分析”理論課程不同,“藥物分析”實驗課程是一門考查課,其成績主要由實驗報告成績(50%)以及實踐操作考核(50%)兩部分組成。首先,目前的考核方式存在一定的弊端,會讓學生誤以為只要平時實驗報告寫得詳細、整潔就會取得一個好成績。另外,在大多數學生的實驗報告中,“結果與分析”部分只能看到結果,卻看不到學生對這一結果的具體分析,說明學生并沒有主動去思考或者并不清楚實驗過程中的哪些步驟或者操作會對實驗結果有影響,這也有違實驗課開設的初衷。其次,對于操作考核部分,很多學生平時實驗的時候渾水摸魚,等到考核前臨陣磨槍,現場去“百度”裝置的搭建與操作流程,只是簡單地死記硬背,并不知道每一步的具體原理與目的,這顯然違背了考核的初衷,也使“藥物分析”實驗課開設的意義蕩然無存[5-6]。

1.5 理論教學與實踐應用相分離

首先,學生在大學前三年的學習階段很少有機會去藥品檢驗機構和藥企進行觀摩學習,導致理論學習與實踐無法很好地結合。生物制藥專業的實習大部分安排在四年級下學期,此時距“藥物分析”理論課程學習已有較長時間,因此,學生在實習過程中普遍存在對藥物分析在藥品檢驗、生產以及質量控制中的實際運用不夠理解,不能很好地將在企業生產相應流程中的所見與之前課堂所學內容對應結合起來的情況。其次,進入大四階段后,學生大多開始為自己做后期準備和規劃,忙著考研究生工作,這些都消耗著學生的精力與時間,因而很多學生的實習僅僅是為了獲得一份實習報告或是實習證明,忽略了實習對個人能力的提升,這對綜合技能型人才的培養也極為不利。

2 “藥物分析”課程改革新方案

2.1 優化課程安排,強化基礎

交叉與融合是工程創新人才培養的著力點,“藥物分析”是一門融合了多學科知識的核心課程,尤其是分析化學及藥物化學的學科交叉融合,因此,可將“藥物分析”課程調整至與“分析化學”和“藥物分析”課程相鄰的學期進行,便于學生理解記憶。此外,增加“藥物分析”課程學時,由最初的40學時調整為60學時,這樣教師在授課時可以放慢教學進度,對于具有共性的化合物類進行分類總結,從而便于學生記憶,提高學習效率。課時充裕以后,教師對于課程中存在的難點和重點內容可以講解得更加詳細,從而降低學生的學習難度,提高學習效率。

2.2 開設虛擬仿真教學

在傳統的“藥物分析”課程中,學生僅能通過理論課與實驗課的學習來獲取相關的知識與技能,授課的形式過于單一。受資源與課時限制,課堂上學生能獲得的知識有限,并且沒有認識到學習這些知識的意義,從而對學習提不起興趣,導致后期不能學以致用。新工科高度重視人才培養的質量,并且要求制定適應學生終身發展和社會需求的相關體系?？紤]到學生以后的職業規劃和社會對于藥物分析人才的需求,教師應積極申請開展“藥物分析”理論課程的虛擬仿真教學。虛擬仿真實驗軟件可以在近似真實的環境下給學生展示藥物分析在某種“新藥物的GMF認證”、新藥物的合成、藥品的生產、藥品質量的分析、藥品的流通及使用等整個流程中所起的作用,為學生后期進入企業的學習奠定基礎。有了視覺上的直觀刺激,學生的課堂參與度與積極性也較傳統教學明顯提高,從而減少了“低頭族”現象。因為有虛擬仿真實驗的學習,學生在后續實驗課中操作起來更加得心應手[7-8],理解與印象也更加深刻。

2.3 開展翻轉課堂

新工科背景下要求“以學生為中心”提高學生的培養質量,但之前的填鴨式和傳統的“傳道授業解惑”的教學模式很難激起學生的學習熱情與激情。隨著互聯網的逐漸發展,誕生了很多網絡學習App,例如學習通、雨課堂和慕課等。教師可以將自己錄制的微課小視頻或者藥物分析視頻上傳至學習通或者雨課堂,讓學生課下自行學習,再在課堂上以討論或者翻轉課堂等以學生為主導的學習形式來檢驗學生的學習效果。這一方面可以實現知識信息的傳遞,另一方面也可以增加學生對于“藥物分析”課程的興趣。同時,還可以針對以往出現的一些假冒偽劣藥事件在課堂上組織學生進行分組討論,學生可以各抒己見,既活躍了課堂氣氛、提升了學生的課堂積極性,也能夠檢驗學生的課下學習效果,掌握學生的學習動態。此外,學生在進行討論、辯論時也會進一步了解藥物分析在藥物鑒別、質量控制以及監督過程中的重要作用。最后,在討論交流中說服對方接受自己的觀點,也會讓學生產生成就感,從而促進他們對于藥物分析知識的消化吸收[9]。

2.4 增設綜合實訓考核

新工科要求強化學生的實踐創新創業能力,強化教學實驗、科學實踐和實習實訓。之前“藥物分析”中開設的實驗課大多僅針對某種方法或某種特殊結構的藥物,例如硫酸鈰滴定法。此外,實驗過程中所用的試劑、溶液以及相關設備都是由相關老師提前準備好,學生只是對照實驗講義進行簡單的滴定、觀察,并沒有參與整個實驗環節。因此,為了強化學生的實踐創新能力并提高其綜合能力,同時檢驗“藥物分析”課程的學習效果,新開設的“生物藥物檢測綜合實訓”課程可以引導學生將所學知識與今后的工作崗位相結合。例如開展“注射用重組人生長激素質量檢驗”等實驗課程,教師僅僅告訴學生需要做的實驗名稱,但是整個實驗的設計、試劑的準備、操作和結果分析等均由學生自己獨立完成,激發學生獨立思考的能力和創新能力,提高學生的動手能力和整體綜合能力,也為他們后期的企業實習工作奠定一定的基礎。

2.5 采用現代學徒制培養模式

在之前的培養模式中,學生很少有機會到企業進行見習或實習,無法將所學的知識與實際應用聯系起來。新工科作為一種高等教育改革行動,高校需要注意與行業融合,按照新工科的規律和特點進行教育改革?！八幬锓治觥弊鳛樯镏扑帉I一門技術性及應用性很強的核心課程,需要革新人才培養模式。在現代學徒制背景下,生物制藥專業也需要學校和企業共同制定培養計劃,學生需要分別在學校與企業參加相應的學習與實習,而不是簡單地在大四階段進入企業實習幾個月。藥物分析是專業知識與動手能力的綜合體現,在傳授理論知識的同時,更要注重培養學生的實際操作技能,只有這樣,才能培養出社會亟須的藥物分析專業人才。但是,大多數高校教師的企業經歷相對較少,很難根據企業具體需求與流程對學生進行指導。因此,學校應注重加強教師的實踐能力和創新創業教育教學能力,鼓勵并選派任課教師利用寒暑假等課余時間去相關企業培訓學習,這樣教師在授課時可以更加有針對性地突出重難點,還可以結合自己在企業的所見所學進行案例講解,既豐富了課堂內容,又能夠提高學生的學習積極性。

目前,大學一個班級多達幾十人,而一位教師很難對所有學生進行一一指導,因此可以推行“雙導師”模式。學生可以在校內的藥物分析專業教師中選取一名教師作為自己的校內導師,校內導師主要負責對學生課后理論知識的輔導和校內實訓項目的操作指導等;還可以在校企合作的企業中選取一名企業導師,企業導師主要負責學生在企業內的實訓及實習期間的教學任務。當然,企業導師必須限帶一定數量的學生,才可以保證學生的學習質量。同時,也有研究表明采用企業實踐等方法的新教學模式更加受學生的青睞,學生的實踐操作技能和對于理論知識的掌握程度都有明顯的提高[10]。

3 結論

教學改革的主要目的是使學生積極主動地學習課程知識,而不是被動地接受教師所傳授的內容。大學教學應該區別于中小學,教師更應該注重對學生獨立思考的能力以及發現、分析和解決問題能力的培養。學生的綜合能力得到提高,走上工作崗位后才能更加胸有成竹?！八幬锓治觥闭n程作為生物制藥專業的核心課程,在新工科的背景下,傳統的藥物分析教學方式已經無法滿足和適應社會以及生物制藥領域對于藥學專業人才的需求,需要結合本學科自身優勢,緊跟時代發展需求,充分激發學生的時代主人翁感,培養學生的整體綜合能力。