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制药分离工程对分课堂教学模式的实践

2022-06-23 版权声明 举报文章

制药分离工程对分课堂教学模式的实践

[摘要]以培养工程技术人才为目标,探索了基于OBE理念的对分课堂教学模式在《制药分离工程》中的课程改革实践。以OBE理念为指导,结合对分课堂的教学模式核心理念,对教学大纲中所涉及的教学内容和方法、课堂设计和考核方式等方面提出了具体的革新措施并在实际教学过程中得以施行,实现了课堂教学的重构,提高了课程的工程属性,激发了学生的主动性,提升了学生的学习积极性,增加了师生之间的互动交流,让学生能更为生动系统地掌握相关知识的同时深度学习能力和团队协作精神也获得提高,有效地实现了高素质应用型人才的培养。

[关键词]OBE理念;对分课程;教学模式;制药分离工程;实践

2016年12月,为贯彻落实《中国制造2025》,教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部等部门共同编制了《制造业人才发展规划指南》,其对人才发展提出了新的更高要求,为培养工程技术人才培养指明了方向。2017年6月,教育部发布了《新工科研究与实践项目指南》,这一举措极大地推进了高校在培养应用型人才中引入工程教育专业认证理念,主动对标《华盛顿协议》和中国工程教育认真标准要求,创新应用型人才培养体系,将“成果导向教育、学生中心、持续改进”三大基本理念切实地贯穿于课堂教学中。成果导向教育(Outcomebasededucation,简称OBE)理念于1981年由Spady等人提出,经过四十年的教育实践检验,OBE理念因其在培养工程技术人才中所体现出的优势逐渐被高校和企业所接受并在很多国家教育改革中扮演着重要的角色[1]。2016年我国正式成为《华盛顿协议》会员国,标志着我国工程教育质量标准实现了国际实质等效,自此OBE理念在我国高等教育中被广泛地推行且被具体地落地到各个专业的人才培养方案和每一门课程的教学大纲中,这为高校工程技术人才培养的质量提供了保证。OBE理念关注学生经过教育过程最后所取得的学习成果,以社会对工程人才能力的期望以及学科发展的现状确定培养目标,由培养目标决定毕业要求,再由毕业要求确定课程体系,通过这一反向设计的过程,OBE理念被融入至教学大纲中并最终被贯彻于具体的教学环节[2]。因此,在实际的课堂教学中选择合理的教学模式是确保OBE理念能够被融合于教学过程的保证。2014年,复旦大学张学新教授提出了“对分课堂”的教学模式并在课堂教学的应用中取得了显著的效果[3],在此教学模式中学生的中心地位被充分地体现,这也正与OBE理念中“以学生为中心”相契合,在课堂教学中实现两者的有机结合能最大程度地完成相关课程“高效课堂”的构建。制药分离工程课程是一门与物理化学、化工原理和高等数学等基础课程密切相关的必修课程,具有鲜明的工程应用特色,作者基于OBE理念结合对“对分课堂”教学模式的理解就其在该课程教学中的应用进行探讨。

1基于OBE理念改进教学大纲

[4]根据地方经济建设和社会发展需要,2017年我校开设制药工程专业以培养适应区域经济建设和医药健康行业发展需要的工程技术人才。制药分离工程是制药工程专业的核心课程(共有16章,32学时),第一章绪论部分简单地介绍了制药分离过程的运用以及未来的发展趋势;后面十五章内容分别详细地介绍了不同的制药分离技术以及其技术原理和工艺流程。目前,关于制药分离工程的教学主要存在以下问题:(1)课程内容多,课时量却很少。教师主要采用讲授为主的“填鸭式”教学,学生处于相对被动的位置,学生的主动学习能力和团队协作精神被完全忽略;(2)制药分离工程具有鲜明的工程应用特色,但是课程团队中没有具有工程教育背景的教师,都是理科出身,缺乏对工程教育的认识和工程领域的实际工作经历,这直接导致这门课在课堂教学中缺少工程性;(3)课程评价体系单一,仍然以考试成绩为主,忽略了课程过程性评价,这些都是造成学生课堂参与度低且学习积极性差的原因,进而导致课堂教学效果较差。2018年,制药工程系为了提高人才培养质量根据OBE理念重新编写了人才培养方案,之后我们按照OBE理念对制药分离工程的教学大纲进行了重构:首先根据培养方案确定该门课程支撑的相关毕业要求,然后根据每一条毕业要求确定该门课程支撑的毕业要求指标点,最后根据毕业要求指标点确定该门课的课程目标:了解制药体系的基本特点及对分离过程的特殊要求系统地掌握现代制药分离技术的基本理论,在实际工作中能够正确地选择和运用各种分离技术(课程目标1);了解各种制药分离技术的最新研究成果和应用进展,着重强调制药分离工艺设计和优化,培养学生综合分析和解决问题的能力(课程目标2);掌握现代制药分离技术的基本理论与实践,并掌握其未来的重点发展方向(课程目标3)。为了更好地支撑课程目标,我们根据本地区制药工业的发展特色以及专业的发展定位对课堂教学进行设计并组织开展教学活动:选定《制药分离工程(案例版)》(科学出版社,2020年2月第一版)作为教材,全书共十六章,在课堂教学中重点讲授与中药制药和化学制药相关的分离过程(共十个章节,32学时),关于其他章节的学习主要由学生在课下进行,另外要求学生按照学习内容观看中国大学MOOC上制药分离工程(四川大学化学工程学院)[5]。另外为了培养学生的工程思维能力,我们会在课堂教学中侧重讲解每一个章节涉及到的制药分离过程的案例,然后基于课本中的案例学习引导学生以小组的形式学习与制药分离过程相关工艺过程的研究论文(让学生自主从美国化学会旗下的OrganicProcessResearch&Development期刊去选择与制药分离过程相关的研究论文)并将论文凝练成案例在课堂上分享,通过这种形式让学生有机会接触到与制药分离过程相关的发展前沿并检验自身对相关知识的掌握程度。此外,通过线上的途径给学生发送与制药分离生产过程相关的图片、视频和文章等资源,引导学生将所学知识与实际应用紧密结合起来,帮助学生更加形象具体地了解实际生产过程的同时加深对知识的理解。最后,针对课程目标设计课程考核与评分标准,健全课程的过程性评价,并在课程考核完成之后完成课程目标达成情况分析,并且基于评价结果提出持续改进的办法。这些关于教学活动的调整优化都是为了更好地将OBE理念贯彻于实际教学过程中,让学生在学习专业知识的同时提高学生分析解决与制药分离过程相关工程问题的综合素质。最后,我们对课程考核部分也做了如下调整:平时成绩(40分),考核方式:课后作业10分,10次作业;案例分析10分,以小组形式提交5个案例分析;平时出勤率(5分);课堂测验(5分);课堂互动(10分)。期末考试采用闭卷考试方式,总分100分,占总评成绩60%。考试所涉及的内容包括教师在课堂中提及的重难点和相关案例分析实例。

2利用对分课堂教学模式提高教学效果

[6]2014年复旦大学张学新教授在全面考虑教学过程的可行性和教师-学生(学生-学生)交互的心理机制首次提出了基于课堂教学改革的新模式—对分课堂,其把教学明确分为讲授(presentation)、吸收(assimilation)和讨论(discussion)三个过程,简称为PAD课堂,其核心理念是一半课堂时间分配给教师讲授,另一半时间分配给学生以分组讨论的形式进行交互式学习。在这种模式下,师生可以在课堂上展开有效的讨论,学生的主观能动性得到充分地挖掘,从而提升课堂教学效果。在这种教学模式中学生在课堂中的主体地位得以体现,另外,对分课堂中的过程性评价机制能及时量化课堂学习效果并为后面教学的持续改进提供依据。通过这种教学模式OBE理念被很好地贯穿于教学活动实施的微观过程中。本学期授课班级为制药分离工程2019级大三学生(50人,分为10组,每组5人),每周上一次课,连续2节,每节课45分钟,下面我们以第十二章“结晶分离”(共4学时)的讲授过程中为例对对分课堂在实际教学过程中的应用作具体的介绍。具体实施过程如下[7]:在2021~2022学年上半学期第14周,教师首先对第十二章“结晶分离”对应支撑的课程目标进行讲解[8],然后对本章所涉及的重难点知识(重点:结晶过程的各种必要条件,影响晶体质量提高的各种因素,掌握一般结晶技术的应用范畴和设备使用注意事项;难点:结晶过程热力学和动力学计算)进行解读并借助多媒体教学作详细地讲解,最后要求学生课下以小组的形式去查找并选定与“结晶分离”相关的研究论文(让学生自主从美国化学会旗下的OrganicProcessResearch&Development期刊去查找)并将论文当中涉及结晶部分的研究内容提炼出来并做成PPT以便在课堂上分享。本周课程结束之后,学生充分利用两次课之间间隔一周的时间消化吸收教师所讲授的内容,并且写出读书笔记、完成相关作业,另外学生以小组的形式完成文献的查找、翻译以及将其中与结晶相关的部分做成案例。在第15周的课堂教学中,首先让学生根据课下所学在小组内发起讨论并形成一致性的学习成果,在此期间教师需要在各讨论组之间巡视并督促学生进行与课程相关的讨论,但是注意不必实质性介入讨论,然后教师随机抽选几组发言,各位发言人分别代表本组向全班分享本小组制作的案例分析实例和学习成果以及课下学习过程中碰到的问题,然后小组之间进行讨论,最后教师根据学生的学习情况作针对性的释疑并选取其中最贴合课程内容的案例分析实例(从十个案例分析实例中选取一个)结合对应的文献进行详细地讲解,最后对整个教学环节进行回顾性总结。本人节选了所抽取的案例分析实例[9],如下:“芦丁是一种极具代表意义的黄酮类生物活性化合物,被发现广泛存在于在我国和越南生长的超过七十种植物中,其具有抗炎、抗氧化、抗过敏和抗病毒等方面的活性。由于其广谱的生物活性,在全世界超过130种已近注册的药物制剂中,芦丁成为了一种不可或缺的添加剂。作为植物的次生代谢产物,芦丁以低浓度((0.1~2.4wt%))存在于水果、蔬菜、植物种子和叶子中。根据有关文献报道:经过分离分析鉴定发现芸香叶中含有高达8.6wt%的芦丁成份;槐树的花蕾中含有高达22wt%的芦丁成份,这很大程度上促进了槐树的种植,但是由于其粗提物中含有较高的生物碱导致其有较多急性毒性的报道,这就要求我们在实际的药物生产之前对粗提物作进一步的纯化。下面是关于芦丁半连续结晶工艺的介绍:虽然现在间歇结晶工艺被广泛地用于原料药的分离中,但是连续结晶工艺由于其多方面的优势(物料处理量高、产品质量稳定和成本效益高等)逐渐在制药工业界被广泛应用。由于从草本植物中提取芦丁主要以间歇结晶工艺为主,所以关于高纯芦丁连续生产工艺的研究不是现阶段的重点,在这里主要介绍芦丁分离的半连续结晶工艺……”该案例分析来源于文献(Org.ProcessRes.Dev.2017,21(11),1769),主要介绍通过结晶分离方法从槐树花蕾中提取芦丁的工艺方法,学生对其中涉及芦丁半连续提取工艺流程进行了详细地介绍,通过本案例学生对晶体生长过程和晶体生长中涉及到的动力学知识和结晶分离的工艺流程有了更为深刻的理解与认识。在本章的教学中,学生的综合能力(包括对书本知识点的掌握和对科研论文的理解以及团队协作精神等)都得到了较好地培养。此外,通过制作源于科研文献的案例分析实例有利于强化学生对书本知识的掌握并有助于培养学生的科研兴趣。

3结语

将基于OBE理念的对分课堂教学模式引入至制药分离工程这门课教学中实现了课堂教学的重构,激发了学生的主动性,提高了学生的学习积极性,增加了师生之间的互动交流,让学生能更为生动系统地掌握相关知识的同时深度学习能力和团队协作能力也获得培养提高。在该模式的指引下学生通过讨论交互式学习对所学内容掌握和理解有了质的提高,该课程相关的课程目标达成情况也较为良好。此外,通过这种课堂教学的革新,教师在教学过程中的主导地位被弱化,但教师对课堂的掌控能力在这个过程中得以提高,而且教师自身知识体系也能随着教学过程进行完成迭代升级以保持其应有的广度、深度以及前沿性。总之,基于OBE理念的对分课堂教学模式在制药分离工程教学中起到了积极作用,促进了高质量课堂的构建,值得推广到其他课程的实践教学中。

参考文献

[1]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育,2014(17):7-10.

[2]顾佩华,胡文龙,林鹏,等.基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究,2014(1):27-37.

[3]张学新.对分课堂:大学课堂教学改革的新探索[J].复旦教育论坛,2014(5):5-10.

[4]张永林.基于OBE理念的教学大纲重构[J].江苏科技大学学报(社会科学版),2020(20):90-95.

[5]李德富,杜开峰.制药分离工程课程教改初探[J].化工高等教育,2021(38):31-33.

[6]杜艳飞,张学新.“对分课堂”:高校课堂教学模式改革实践与思考[J].继续教育研究,2016(3):116-118.

[7]吴红梅,郭宇,张志华,等.OBE理念推动化工设备机械基础课程的改革实践[J].化工教育(中英文),2021(42):16-20.

[8]宋航,李华.制药分离工程(案例版)[M].北京:科学出版社,2020.

[9]HorosanskaiaE,NguyenTM,VuTD,etal.Crystallization-BasedIsolationofPureRutinfromHerbalExtractofSophoraJaponicaL[J].OrgProcessResDev,2017(21):1769-1778.

作者:熊壮 李辰 徐学涛 单位:五邑大学 生物科技与大健康学院

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