吴学文 熊艳 王威燕

[摘 要] 未来新兴产业和新经济发展迫切需要新型工科人才支撑。面向“新工科”创新人才培养的目标，我们针对传统“制药分离工程”课程教学形式单一、工程实践环节薄弱及学生积极性不高等特点，以兴趣为导向，围绕培养具有工程实践能力、创新能力的高素质复合型人才目标，开展了包括改革教学方式、优化教学内容以及加强创新实践活动等一系列教学改革，探索新工科背景下的制药工程创新人才培养模式。“制药分离工程”教学实践探索受到学生的积极反馈，并取得了显著的教学效果。

[关键词] 制药工程;制药分离工程;教学改革

[基金项目] 2020年度湖南省普通高等学校教学改革研究项目“‘双万计划背景下工业药剂学线上线下混合式‘金课的建设和实践”（HNJG-2020-0219）;2020-2021年度湘潭大学第十一批教学改革研究项目“兴趣驱动制药工程专业创新型人才培养模式改革和实践”;2020年度湖南省新工科研究与实践项目“新工科多方协同构建化工类学生工程实践创新平台”（湘教通〔2020〕90号）

[作者简介] 吴学文（1974—），男，湖南邵阳人，理学博士，湘潭大学化工学院副教授，主要从事中药等复杂体系质量与安全控制技术研究;熊 艳（1974—），女，湖南长沙人，理学博士，湘潭大学化工学院副教授（通信作者），主要从事中药药效物质基础研究。

[中图分类号] G642   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）24-0081-04   [收稿日期] 2021-02-28

随着工业革命4.0时代的到来，工业时代的快速变革正催生具备工程实践能力和创新能力较强的“新工科”人才[1-4]。在此背景下，迫切需要高校，尤其是工科优势高校探索“新工科”人才培养模式，夯实、强化“新工科”建设与发展。2017年以来，教育部积极推进“新工科”建设，并取得了较好的成果与进展[5，6]。在国际竞争新形势下，“新工科”建设要面向未来，注重内涵[7，8]。笔者以“制药分离工程”课程教学模式改革为例，探索新工科背景下的制药工程创新人才培养模式改革与实践。

“制药分离工程”是制药工程专业的核心课程，是制药工程技术学科的重要组成部分。通过该门课程的学习，学生应掌握药物提取、分离纯化的理论与技术，并且能够针对待分离体系中的有效成分与共存杂质在物理、化学或生物学性质上的差异，运用所学的有关分离技术，设计合理的分离纯化工艺路线或改造现有工艺，解决药物分离中的复杂工程问题。针对传统的“制药分离工程”教学模式、教学方法、教学手段的不足，我们参照“新工科”背景下人才培养的教学理念，以人才培养为基石，围绕工程教育改革的新理念、新模式、新方法、新手段，探索“制药分离工程”课程教学模式的优化与创新。

一、“制药分离工程”教學中面临的问题

（一）教学内容亟待优化

制药行业发展迅速，药物品种、药品生产工艺、制药设备不断更新换代，制药分离工程也取得了长足的进步，涌现出许多新技术与新工艺。例如，超滤法、高速离心法等新的分离纯化方法得到了广泛的推广应用，极大地推动了医药现代化进程。但“制药分离工程”现有的教学内容涉及新型分离方法较少，不能全面展示现代药物分离技术与工艺模式，所以需要及时调整“制药分离工程”的教学内容，针对不符合要求的教学内容进行更新与修订。同时，“制药分离工程”课程中的吸收、精馏和萃取等内容在化工原理中已讲授过。受学时所限，需优化教学内容，将化工原理中已讲授过的内容不列入课堂讲授的重点，课堂讲授内容侧重新知识、新方法的学习与应用。

（二）工程实践环节薄弱

制药工程专业是一门实践性很强的学科，需要具备满足行业要求的制药设计及实践操作能力。近年来，我国制药工程专业在人才培养模式、课程体系改革、教学内容、实践教学与实习基地建设等方面进行了深入改革并取得了一定成绩[9-11 ]。但仍面临着一些有待完善的问题，如实践教学方式固定化、模式化，实验教学设备更新不及时，学生参与程度不高，实践能力、分析能力得不到全面培养，普遍缺乏工程实践经验。“制药分离工程”是一门实践性和应用性很强的课程，运用该门课程掌握的知识和技能，学生将来可以从事化学制药、生物制药、天然产物、精细化工以及相关领域分离、提纯的研究与开发工作。但是，由于书本上所学的理论知识较为抽象，加之工程实践环节薄弱，学生普遍缺乏工程实践体验和经验，工程意识不足，导致理论和实践脱钩，不能综合利用专业知识对分离纯化工艺进行合理设计，解决实际工程问题的能力不足。

（三）学习兴趣与积极性不足

“制药分离工程”涉及较多的传递理论、分离工艺流程、工程单元操作。该课程开始在第5学期，尚未开展认识实习，学生大多未见过制药分离设备，对于制药分离原理及工艺技术参数控制缺乏直观感受。大部分实验教学均为验证性实验，学生只需按照既定的流程、设定好的参数进行操作，教学模式的固化，也导致了学生主动参与程度不高。此外，由于制药行业的特殊性，学生在实习过程中对相关的分离工艺、制药分离设备无法进行深层次的分析和操作，缺乏整体认识[ 12 ]。

二、创新人才培养模式改革与实践

（一）结合专业优势，进行教学内容的创新与优化

根据制药行业的特点，教师随时关注现代药物分离技术的动态，及时调整优化“制药分离工程”的教学内容，重点讲授制药分离中的新方法、新技术、新型设备与理论。湘潭大学制药工程专业主要是以湖南省重点学科、湖南省“十二五”优势特色重点学科、化学工程与技术学科为依托而建立，化工基础教学实力雄厚。在讲授制药分离工程之前，学生已经系统学习了“化工原理”等化工课程，其中涉及吸收、精馏和萃取等常规分离方法。因此，在“制药分离工程”的教学过程中，我们整合了化工原理与“制药分离工程”的教学内容，着重讲授固液萃取、双水相萃取、膜分离、离子交换、超临界流体萃取等章节内容。本校制药工程专业侧重于化工制药与中药制药，在教学活动中，教师重点讲授制药工程领域常用分离技术及新型分离技术的原理、方法、工艺及其应用，力求突出本专业的特色。例如，突出介绍超临界流体萃取、液—固萃取、膜分离等分离方法在制药行业的应用。

（二）充分运用现代信息技术，优化教学方式

利用信息技术打造智慧课堂。教育资源共享与越来越多的高质量在线开放课程不仅改变了人们的学习方式，为人们提供了多样化的学习途径和丰富的教育资源，也促进了信息技术与课堂教学的交叉与融合[ 13 ]。我们积极探索采用“线上”“线下”混合式教学方式，开展以学生为中心的学习。2018年开始，在本校课程中心平台建立并完善“制药分离工程”信息化课程资源，上传教学大纲、电子教案、教学课件，建立试题库、作业库。利用信息化手段辅助实际教学过程，在课前，教师通过课程中心平台给学生布置下次课的课前预习任务，预习内容包括MOOC、PPT、相关视频链接等多种教学资料。通过平台大数据的统计结果，及时引导并督促学生自主完成课前预习任务、测试题目。在线下课堂教学中，教学内容主要侧重于具有一定深度和广度的结合、理论知识与实践技能的结合，通过对重难点问题的分析、讨论，逐步提升学生分析问题、解决问题的能力。在课后阶段，学生进一步通过线上测试、作业等方式进行知识的梳理和巩固，还可以通过线上线下的答疑、面批等互动方式，进一步内化所学知识。通过线上线下混合式教学模式，形成混合式教学闭环，帮助学生完成从自主学习、分析探究，再到内化提升的学习过程。

（三）探索“兴趣驱动”的实践教学模式

1.建立“兴趣驱动”为导向的人才培养目标。实践教学是高素质制药工程“新工科”人才培养的核心，在国家战略发展需求的工程教育改革背景下，加强实践教学环节显得尤为重要。培养学生善于发现问题、全面分析问题、精于解决问题和勤于实践动手能力是“制药分离工程”实践教学的目标，围绕以上目标，我们在教学过程中积极探索改革。兴趣是学生学习热情的驱动器和孵化器，只有在充分调动、激发学生兴趣的基础上，才能使学生从“被动灌输知识”变成“主动积极探索、创新性学习”。因此，我们重视“制药分离工程”的实践教学，并将实践教学与兴趣培养有机结合，鼓励学生参与实验设计、创新创业实践、设计大赛、创新科研活动等多维度、网格型实践活动，切实培养学生动手能力和创造性思维能力，全面提高学生解决复杂工程问题的能力。

2.鼓励学生开展创新研究，帮助学生转化研究成果。在多年的教学实践过程中，发现学生对于实践教学的积极性不高，很难实现从制药分离工程单元操作基本原理到具体分离工艺优化实验的顺利对接。因此，我们积极探索“兴趣驱动”的实践教学模式，激发学生兴趣，鼓励学生自主设计制药分离工程实验“多级逆流萃取法精制丹参酮ⅡA工艺”，鼓励学生从多级逆流萃取原理与计算方法出发，绘制“丹参提取物—水—乙酸乙酯”三组分相图，设计丹参酮ⅡA分配系数测定实验，从理论上优化多级逆流萃取法丹参酮IIA精制工艺。在实验内容上，我们充分尊重学生的主体地位，实现由验证性实验向设计性、综合性实验的转变，发挥学生的创新性和主动性。通过这种实践教学模式，学生在掌握分离过程单元操作的基础上，逐渐主动、积极寻求解决问题的思路，能够灵活应用理论知识解决实际生产中的具体问题。自2019年下学期实行实践教学改革以来，取得了较好的成绩，在校本科生为主要参与者申请了国家发明专利1项[ 14 ]，申报立项多项与制药分离工程课程有关的省级、校级大学生创新创业项目。

（四）多维度引入“工程理念”，培养学生工程实践能力

1.课堂教学中引入“工程理念”。我们结合制药工程专业自身学科特点，在“制药分离工程”的课程教学过程中，引入“工程”概念、注意将理论教学和“工程”有机结合。如在教学过程中，结合近年“全国大学生制药工程设计竞赛”中的选题，着重剖析实际分离工程中的复杂问题以及可能的解决方案。针对课程中超临界流体萃取、固液萃取、膜分离等章节内容，查阅专业期刊和书籍，精心准备实际案例，有针对性地进行基本原理和关键知识点的讲解，引导学生带着实际问题进行学习、思考与探索，从理论和实战中培养学生实践创新能力。

2.培养学生解决复杂工程问题的能力。我们改变“制药分离工程”实践教学仅停留在实验室规模的局面，加大实践教学力度，购置中试水平“多级逆流离心萃取装置”，模拟工业化实际生产。通过加强校企合作，联合培养学生解决复杂工程问题的能力。一方面，安排学生前往“株洲千金湘江药业股份有限公司”“湖南九典制药股份有限公司”“湖南楚天科技有限公司”等湖南省知名药企进行认知实习和生产实习。另一方面，邀请株洲千金、湖南康普等药企一线工程师走进大学校园，举办专题讲座或授课，将他们丰富的工程实践经验引入课堂，强化学生的工程意识，引导学生了解社会需求，促进大学生就业。

3.提升教师的工程实践素养。注重提升教师的工程实践素养，安排制药分离工程专任授课教师每年前往株洲千金药业股份有限公司、湖南浏阳医药生物产业园、湖南九典制药股份有限公司等企业学习交流，并参与指导学生的认知实习、生产实习。鼓励教师结合自身优势积极开展校企合作，共同解决行业内的关键技术问题，将解决实际问题的实践经验引入课堂教学中，作为实践案例传授给学生。组織课组成员积极参加行业相关的短期培训，关注行业热点，切实强化教师的工程背景。

（五）建立多元考核评价体系

全面培养高素质复合型“新工科”人才，建立、完善科学的多元考核评价体系。在制药分离工程的评价体系中，我们侧重学习过程评价，着重关注学生学习态度、分析问题、团队协作、创新能力等方面，全面促使学生分析、探究和创新能力的提升。“制药分离工程”课程期末成绩由理论考试、实验操作和平时成绩三部分组成，其中理论考试主要考查学生解决制药生产、设计和科研中常用分离过程的理论和实际问题的能力;实验操作主要考查学生动手操作能力、分析问题、解决复杂工程问题的能力;平时成绩涉及学生出勤率、平时作业、预习任务完成情况。我们在此基础上调整了理论考试与实验操作、平时成绩的占比，同时将学习通平台“线上”测评、分组讨论、课堂互动等纳入考核体系中;我们还建立“自评、互评、他评”等多维度评价体系，实现对学生学习能力的全面立体评价。通过多元评价体系的建立，科学地考查了学生解决制药工程领域“复杂工程问题”的能力。

三、結语

高校是创新人才的培养基地，是国家创新体系的重要主体，教育创新将直接影响国家的创新力。传统的“制药分离工程”课程教学形式单一、实践环节薄弱、课程考核方式单一，针对以上不足，根据专业优势特色，结合时代热点，我们提出了新课程的教学改革与实践方案，以兴趣驱动为导向，将课程理论教学和实践教学深度融合，革新课程的教学内容、教学形式和考核方式，受到学生的积极反馈，取得显著的教学效果。通过课程教学改革与实践，为制药工程人才的培养开辟新思路、新途径，为适应国家战略发展需求的工程教育改革和新工科建设贡献力量，助力“双一流”建设。

（课题组成员：熊艳、王威燕、袁霞、周国平、潘浪胜、吴志民）

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Reform of Innovative Talents Training Model in Pharmaceutical Engineering under the Background of “Emerging Engineering Education”： Taking the Teaching Model Reform in the Course of Pharmaceutical Separation Engineering as an Example

WU Xue-wen， XIONG Yan， WANG Wei-yan

（School of Chemical Engineering， Xiangtan University， Xiangtan， Hunan 411105， China）

Abstract： In the future， the development of new industries and economy urgently needs the support of emerging engineering talents. Aiming at the goal of cultivating innovative talents of "emerging engineering"， we focus on the characteristics of Pharmaceutical Separation Engineering course， such as few teaching methods， weak engineering practice links and low enthusiasm of students. A series of teaching reforms， including reforming teaching methods， optimizing teaching contents and strengthening innovative practice activities were carried out to explore the training model of innovative talents in pharmaceutical engineering under the guidance of interest. As a result， the teaching practice of Pharmaceutical Separation Engineering has received positive feedback from students and achieved remarkable teaching results.

Key words： pharmaceutical engineering; Pharmaceutical Separation Engineering; teaching reform