工程教育认证背景下制药工程专业实验改革

摘要:基于盐城工学院制药工程专业实验的教学现状及工程教育认证背景下的教学要求,文章初步探索了我院制药工程专业实验的教学改革措施。以“阿司匹林的制备”专业实验项目为例,提出了实验教学内容、实验教学实施及实验考核方法三个方面的改革措施,旨在以点带面,对制药工程专业的其他实验项目的改进起到借鉴作用。通过教学改革,学生的参与度、动手能力和专业素质显著提高。

关键词:工程教育认证;制药工程;专业实验;教学改革

工程教育认证秉持三大理念:以学生为中心(StudentCentered,SC)、以成果为导向(OutcomeBasedEducation,OBE)、以质量持续改进为目标(ContinuousQualityImprovement,CQI)[1]。通过工程教育专业认证,学生就能够按照相关的国家或地区的职业工程要求,取得工程师执业资格,为工程类学生走向世界提供“通行证”[2]。因此开展工程教育专业认证不仅能提升我国工程教育的国际竞争能力,而且能够推进我国高等工程教育的改革,从而提高了工程教育的质量[3]。我校于2018年通过了化工专业工程认证,目前正积极准备制药专业工程认证。在学院申报制药工程认证的大背景下,本文结合自身实验教学体会,浅谈我院制药工程专业实验教学现状及改革措施。

1制药工程专业实验教学现状

《制药工程专业实验》是制药专业核心课程之一,通过该课程的教学,学生熟悉了专业技能,锻炼了实践能力、培养了创新思维、进而能够分析和解决复杂的工程问题。我院《制药工程专业实验》内容涵盖药物合成综合实验、药物分析综合实验、工业药剂学综合实验以及药理学实验四个部分。在实验教学中主要有以下几个问题:第一、存在着“照方抓药”和“按部就班”的问题。大部分实验由老师逐个步骤指导,学生按照实验步骤依次进行。这种教学模式下的实验效果是实验结果基本相同,实验单调乏味,学生积极性不高,不利于学生创新思维和探索精神的培养。第二、学生缺乏主动性。实验课前不能有效地预习实验内容,实验过程机械地按部就班实验步骤,对实验中出现的问题熟视无睹,实验失败了不能主动地去探究问题所在。第三、考核方式单一。学生成绩的评定主要依据实验报告以及实验大作业成绩,部分同学可能没有认真进行实验操作,实验动手能力也不行,但报告和大作业完成的较好,有可能得到较高的成绩。因此现有的考核方式不能全面地反映学生的实验能力。第四、专业实验中的废弃物处理问题。专业实验结束后,存在大量的废液和废弃的固体产品,直接投入到废液或者固废桶中,给学校废弃物的回收带了很大的工作量,同时也增加了环境污染的风险和处理成本。因此,在设计实验项目时,要充分考虑到环境因素,尽量能够做到减量、循环、回收利用,消除环境污染,培养学生绿色化学理念。

2制药工程专业实验改革与实践

“按部就班”的实验模式使学生只停留在对知识的验证或加深理解层面,而没有足够的实践空间和思维空间,实践能力和创造性受到遏制[4];单一的评价方式,不符合工程认证要求的以学生为中心(StudentCentered,SC)、以成果为导向(OutcomeBasedEducation,OBE)的理念。因此,制药工程专业实验改革迫在眉睫。本文以“阿司匹林的制备”的专业实验为例,基于专业认证的基本要求,对实验教学内容、教学方式、考核方式进行改进。旨在以点带面,对制药工程专业的其他实验项目的改进起到借鉴作用。

2.1实验教学内容的设计

OBE理念的关键是学生的参与度和积极性[5],教师的关注点应从“教什么”和“怎么教”转变到学生“学什么”和“怎么学”[6]。用于解热、镇痛和抗风湿的药物阿司匹林,是药物合成实验的经典项目,涉及到有机合成、产品纯化及产品鉴定等基本实验技能。“阿司匹林的制备”实验项目的主要任务是制备方法的选择、合成条件的优化、产品的提纯和分析。根据实验任务,设计了如表1所示的学习内容和学习方式。根据表1,学生明确实验之前需要查阅相关资料,做相应的知识准备,为后续的实验奠定基础。

2.2实验教学的实施

OBE强调在教学活动中,以学生为中心,教师引导学生达成预期成果。阿司匹林制备实验的实施主要包括课前准备、课堂讨论、课堂实验、课后总结四个部分。

2.2.1课前准备

开课前一周,向学生集中讲授实验要求,明确告知预习内容,整理表1所示的相关知识点。同时准备实验所需药品、仪器等。

2.2.2课堂讨论及实验

课堂讨论主要目的是帮助学生确定实验方案。通过对表1内容的讨论,明确阿司匹林的理化性质;比较不同的合成路线在反应原料、原料用量、反应时间、催化剂、产率、环境影响等方面的差异。在讨论的基础上,确定以水杨酸和乙酸酐为反应原料,分别采用传统的催化剂硫酸和尝试新的催化剂,制定正交实验方案,确定最优合成条件。最后探讨实验过程中可能存在的污染源,如何有效地进行防控。课堂讨论环节,突出学生的主体地位,充分调动其积极性,并潜移默化地将绿色化学的理念渗透进实验教学中。在成绩评价体系中,主动发言、主动提问、主动思考的学生将获得更高的评价;而对于表现不积极的学生,需要加以引导,给予每位同学足够的机会。

2.2.3课堂实验

实验过程中,学生可能会遇到各种问题,如实验操作不规范、实验现象不符、产率偏低等。教师应及时给学生提供帮助,与学生一起讨论、分析实验中存在的问题,启发学生改进实验方案。教师对实验过程的监控,一方面可以了解学生的实验情况,及时发现问题并给予指导,为学生实验的顺利进行提供有力的保障。另一方面根据学生在实验中的表现,及时给每位学生的实验操作做出评价,为后续的实验考核提供客观的依据。

2.2.4课堂总结

实验结束后,要求同学们清洗仪器,打扫实验卫生,养成良好的实验卫生习惯。检查学生的产品,原始数据记录情况。随后学生进行实验数据的整理、分析。各小组共享实验数据,对原料配比、反应时间、反应温度、催化剂类型、催化剂用量等反应条件对产率的影响进行分析,得出最优的反应条件;探索不同催化剂的反应机理;写出本次实验的心得体会。

2.3实验教学的考核

实验考核机制和评分办法对激发学生学习的积极性和创造性有重要的引导作用[7]。制药专业综合实验课程现存的考核主要以实验报告和实验大作业为主,不能全面地反映学生对实验技能的掌握情况,也不利于学生专业素养的提高。根据工程教育认证的要求,在考核方式上应更注重实验过程的考核。因此,阿司匹林制备实验的综合评价涉及到实验预习、课堂讨论、实验过程参与度、实验操作、数据处理、实验总结、大作业等诸多方面,每个方面占有不同的权重。通过全方位的考核,学生的参与度和积极性显著提高,学生的实验技能也显著提高,进而促进了学生专业素养的提升。

3结语

结合我院制药专业实验现状及工程教育认证理念,以“阿司匹林的制备”实验项目为例,提出了实验教学内容、教学实施及教学考核三个方面的改革措施。通过实验改革,学生普遍反映实验教学模式新颖,能够调动实验积极性、提高实验操作能力以及分析问题解决问题的能力。由此可见,实验教学改革帮助学生达成了预期的毕业能力,取得良好的教学效果。

参考文献

[1]刘金库,张文清,卢怡.高校班导师“真心”加“策略”工作模式探索[J].化工高等教育,2014,31(6):118-121.

[2]张匀,王丽艳.工程认证背景下制药工程专业实验教学改革[J].云南化工,2018,45(11):167-168.

[3]王勇,李剑峰,赵军,等.以开展专业认证为契机大力提升工程教育质量[J].中国高等教育,2009(2):27-28.

[4]唐力,张文娟.实验创新教育与创新人才培养探索[J].实验技术与管理,2017,34(5):11-13.

[5]王金旭,朱正伟,李茂国.成果导向:从认证理念到教学模式[J].中国大学教学,2017(6):77-82.

[6]李志义.对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之一:我们应该坚持和强化什么[J].中国大学教学,2016(11):10-16.

[7]唐凤翔,郑允权,黄剑东.基于成果导向的制药工程专业实验教学改革实践[J].实验技术与管理,2019(36):217-221.