面向产教融合的制药工程技术课程设计与实践研究

王海霞，何永志，李正

天津中医药大学中药制药工程学院 (天津 301617)

新工科建设是我国高等教育主动应对新科技革命和产业变革的战略行动，代表了新时代工程教育改革的新方向，而促进产教融合是全面深化新工科建设的一项重要举措[1]。产教融合是将教学内容和产业需求紧密结合，充分发挥企业的办学主体作用和行业协会的纽带连接作用，形成校企协同育人新模式。产教融合的核心就是“融”，使产业和教学在人才培养、科学研究和科技服务等多方面深度融合，使学校真正成为产业性的经营实体。要想真正做到产教融合，高校需要不断深化人才培养模式改革和创新课程体系改革，学校和企业要不断解放思想，探索合作办学新模式。2021年7月召开的中国校企协同创新大会上，教育部高教司吴岩司长发表题为《建好现代产业学院，提供高质量人才支撑》的主旨演讲[4]。吴岩强调高等教育发展必须要与产业发展紧密结合，通过“六抓”(抓专业、抓课程、抓教材、抓技术、抓实践、抓教师)，扎扎实实深化新工科建设，服务于高素质、高质量应用型人才培养，为国家和区域经济发展提供高质量人才支撑，为经济高质量发展扩展新空间、增添新活力、培育新动能。

以天津中医药大学制药工程技术课程设计为例，本文探讨了产教融合背景下课程设计思路，探索了针对本校教学实际的课程体系和课程内容改革，以期全面提升课程教学质量，提高学生对制药工程技术在行业应用的整体认知能力、融合背景下的思辨能力和复杂工程问题的分析解决能力，完善医学院校的工科人才培养体系，推动高校智能制药成果转化和示范应用。

在本校本科教学任务设计中，制药工程技术课程是制药工程专业本科生的一门必修课。该课程旨在让学生掌握化学制药、中药与天然药物制药、生物制药等技术及药品研发、生产管理过程中的法规要求等内容。然而，该课程当前教学还存在以下几方面显著问题。

1.1 缺乏配套教材

教材是人才培养的主要剧本，高质量教材对于优化课程建设极为重要。本校该课程主要依托的教材是2014年4月人卫版《制药工程导论》[5]和2019年1月化学工业出版社出版的《制药工程技术概论》[6]。这两本教材融合了制药工程、生物工程、化学工程等方面基础知识和管理理论，可为医药、化工、农药等领域从事医药产品生产、研发、应用和经营管理等工作的人才培养提供支撑。但是，这两本教材内容都相对比较陈旧，一些法规条文与现行规定不符，一些案例与现行企业实际生产相脱离。更为重要的是，书中的许多案例是针对化学药生产过程而言，而本校制药工程技术主要服务于中药制药生产，因此选择或编写适合的教材，相关部门还需要做很多工作。

1.2 产教融合不够

本课程教学主要是以学院教师为主，企业人员进课堂比例严重不足。目前教学内容的主要载体还是教材，但老教材侧重基本概念、基本原理、基本流程和基本法规的介绍，新理念、新技术、新问题涉及较少，跟不上先进制药工程技术的高速发展。此外，教学内容也没有体现出企业的真实需求和目前解决方案等方面的内容。学生通过课堂教学很难了解目前各类制药工程技术在行业应用的整体现状，对一些创新性的制药工程技术也缺乏个人见解和探索，在面对实际药品生产过程中的问题时还缺乏一定的思辨能力和综合解决能力。

1.3 教学手段单一

以往该门课程的教学方式主要以课堂讲授为主，教师把准备好的课件内容一一灌输给学生。学生被动地记忆知识、理解原理和掌握技术，没有从根本上认识到这些流程的重要性和关键技术的适用性。虽然目前教师安排了一些进实验室和生产线参观的实景教学环节，但学生还是以走马观花式学习为主，没有从实质上理解技术应用的本质。其根本的原因在于学生对实际问题理解不够，没能带着一种主动解决问题的责任感和使命感去学习和探究，缺乏学习主动性。

1.4 评价方法传统

目前这门课程的评价方法还是以课堂为中心，采取闭卷和开卷的形式。侧重学生对基础知识的掌握，忽略对其主动学习能力、团结协作能力及问题解决能力等方面的考查，且过程性评价占比太低，存在“一纸试卷定全局”的误区。这种评价方法影响学生学习主动性和学习热情，也难以达到学以致用的高阶学习目标。

针对上述传统教学存在的问题，本校制药工程教研团队通过与学生深入沟通，并借鉴其他院校经验[7]，广泛、深入讨论后积极调整课程教学模式。首先，针对教材内容和本校教学实际脱钩问题，教学团队积极调整培养方案，明确学生培养目标。其次，针对产教融合不足问题，相关教师认真分析学情，积极改革教学内容，在教材内容的基础上，将产业实际需求、教学内容与科学研究紧密结合，不断深化产学研合作。此外，学院还提高企业家进课堂比例和实践教学比例，不断丰富教学手段和教学形式。最后，创新课程评价方法，使学生由被动学习逐步转变为半被动、半主动学习，从满堂灌到带着问题在课程中以找答案的方式进行学习，从死记硬背书本知识到活学活用解决问题式学习。这样的教学不仅加深了学生对课程内容的理解，也使学生了解到制药工程技术在企业实际生产中的巨大应用价值，并能创新性地帮助企业解决一些实际问题，增进了工科生的学习使命感和专业认同感。同时学生在与教师、企业家的协作过程中提升了沟通能力和解决问题能力。下面笔者就对这些优化设计作一介绍。

2.1 调整培养方案，明确培养目标

天津中医药大学是传统中医药院校，在中医药院校进行工科教育有诸多“水土不服”情况。但本校前任校长，现任名誉校长张伯礼院士综合研判中医药行业发展形势，敏锐地意识到工程教育对于提升中医药产业发展的重要意义，果断地在本校成立中药制药工程学院，以提升中医药产业制造化水平为根本目标，以培育具有工程思维和解决复杂制药工程问题能力的学生为根本培养宗旨。基于这一目标，学院通过“外引+内转+培养”模式快速组建有工程背景的专业教师队伍，并且依托学校资源建成中药制药实践教学基地，积极与天士力医药集团股份有限公司、天津红日药业股份有限公司、山东步长制药股份有限公司、联想集团、北京和利康源医疗科技有限公司、杭州大远智控技术有限公司等企业深化合作，共建产教融合实践(实习)基地。在全院教职工努力下，学院“基于多主体协同育人的中药制药工程人才培养模式的改革与创新”项目入选国家首批新工科项目，“面向中药智能制药产教融合、校企合作创新机制与模式研究”项目成功入选国家第二批新工科项目。同时，李正院长主持的“现代中药制药过程虚拟仿真实验项目”成功入选国家级虚拟仿真实验示范项目。学院还成功获批国家中医药管理局国际合作司中医药国际合作专项(基地类项目)。在此基础上，中药制药专业入选天津市应用型本科专业，智能制药与绿色制药方向入选天津市特色学科群。学院的一系列发展成果证明了制药工程教育是中医药人才培养的重要环节，对于全面提升中医药产业发展影响重大。立足本校实际，学院积极调整培养方案，将制药工程导论课程由第三学年调整到第一学年，这样可以使学生尽早地了解本专业课程体系脉络，明确培养目标。站在新的历史起点上，学院以智能制造为重要发展契机，继续深化“新工科”应用型人才培养目标，瞄准行业发展需求，整合各方资源，抓专业、抓课程、抓教材、抓技术、抓实践、抓教师，真正服务于高素质、高质量、应用型制药人才培养(图1)。

图1 “六抓一服务”要点

2.2 教学内容与产业需求、科学研究紧密结合

教学内容如果不与产业需求和最新科学研究进展结合起来，教学内容就显得枯燥，浅薄；
而科学研究如果不与教学紧密结合，科学研究就会变成无本之木、无源之水；
产业需求如果不与教学内容紧密结合，培养出来的人才也不能为企业所用。所以，对于制药工程技术课程的教学设计，教学团队积极打造“产业-教学-科研相促进”模式，教学内容在教材的基础上，紧密围绕产业需求及学院六个组的科学研究方向，同时把最新的科学研究进展映射到教学内容中，真正做到产学研相结合。

如图2所示，教学团队把教学内容分成化药组、中药组、生物组、制剂组、质量组和法规组六大模块，分别对应于化学制药技术与工程、中药与天然药物制药技术与工程、生物制药技术与工程、药物制剂工程、药品生产过程质量检测与控制、药品生产质量管理与控制及制药工业中的环境、健康与安全这七方面内容(后两方面内容都归于法规组模块)。在化药组模块教学中，除了让学生掌握合成药物基本原理和制造工业过程，教师还结合在有机化学合成、天然产物合成和化学修饰与改造科研过程中遇到的难点和重点问题，让学生明晰化学制药模式，强化学生绿色制药意识。在中药组模块教学中，教师浅析书本内容，结合学校在经典名方和中药大品种二次开发方面的经验，以项目式教学让学生了解中药和天然药物制药技术和工程范式。生物组模块教学紧密结合教材内容，使学生真正明白生物制药原理和基本工艺流程，结合学院在生物合成、生物转化和中药免疫方面的特色，强化学生对生物制药技术的理解。制剂组模块教学，除了介绍教材中关于化学药物制剂方面的技术内容，教师还给学生着重补充了中药药剂学的制剂工程技术，以及最新的3D打印个性化制剂模式，拓展学生思维和眼界。质量组模块教学，首先，强化学生对药典和标准的认知，给学生树立高质量制药理念；
其次，教师结合目前在中药制药过程分析和智能检测技术方面的最新科研进展，强化学生对药物质量检验方法和技术的理解，并能探索性地选择适宜技术去解决部分质控问题。在法规组模块教学中，教师除了向学生介绍GMP(Good Manufacturing Practice)和EHS (Environment、Health、Safety)基本管理理念，还逐步向学生介绍QbD(Quality by Design)和cGMP (Current Good Manufacturing Practice)等先进制药理念和管理系统。

图2 “教学-科研相促进”模式

2.3 企业家进课堂

针对制药工程技术课程学科知识面广，交叉融合性强的特点，教学团队大胆改革被动的满堂灌式教学模式，积极利用学院雄厚的科研基础平台、丰富的实践教学基地以及合作企业资源，打造“课堂-实验室-基地”三模块场景式教学模式。①对于与科学研究基础紧密相关的部分教学内容，如仪器仪表的基本原理、操作方法等，教师除了在课堂上向学生普及基本内容以外，还会综合安排2学时科研实验室实景教学内容，让本科生亲自操作和简单使用仪器仪表，感受科研实验室的氛围，更重要的是让他们明白技术如何与科学和产业需求紧密结合，技术如何在实验室发挥研究价值。②本课程教学活动还积极依托产教融合实践(实习)基地。课程安排2学时让学生走进药品生产现场，使学生深刻认识和体会药品生产工艺流程，对“原料-中间产品-成品”的产品线工艺流程及分离、纯化和制剂工程等工艺过程形成深刻认知。让学生体会从书本知识到实际生产，从实验室小试到企业实际生产的两种跨越。③课程教学团队还通过定向邀请和举办会议两种形式积极邀请企业家走进课堂讲学。企业家会把企业实际生产中遇到的一些问题与学生进行分享交流，把他们对问题的认识和解决问题的方式一一向学生介绍，也会留下一些难点和关键问题让学生思考。这种模式拉近了课堂教学与行业现状的距离，企业的这些实际问题都会成为课堂上的生动案例，激发学生学习主动性。

2.4 创新评价方法

应用型工科人才的培养目标是提高学生对产业的认知程度，提高学生解决复杂工程问题能力和实践创新水平。围绕这一目标，教学团队不仅积极调整了教学内容和教学形式，还特别注重评价方法改革。彻底打破“一纸试卷定全局”评价误区，针对性地提高过程性评价占比。平时成绩由原来的30%提高到40%，且由课堂表现(占20%)、出勤纪律(占20%)和作业(占60%)三部分构成。每个章节结束后，教师会根据每部分内容给学生布置作业，这些作业一般均以解决实际问题为导向，如“请设计一种便捷有效的技术方法剔除异形滴丸”“请设计几种注射剂中不溶性颗粒物的去除方法”等，学生可以独立完成作业，也可以组队完成作业。这种评价方法培养了学生的创新性思维，锻炼了学生分析问题和解决问题的能力，同时也巩固了书本知识，提高了教学效果。

明确培养目标后，通过在教学内容、教学形式和评价方法几方面下功夫，本课程教学效果显著提升。学生不及格率从15%降至7%，优秀率从10%升至25%。学生的专业认同感显著增强，学习热情和学习主动性也提升明显。在完成作业过程中，他们学会了多种解决问题的方式、方法。例如，利用学校数据库查找资料，向经验丰富的老药工求教等。学生在团结协作过程中逐步形成打磨自己的方案，并勇于申请“双创”项目和“新工科”比赛项目，院级项目申请数量由10多项突增至30余项。在每年的市级和国家级比赛中，都有本校制药工程班的学生获奖，其中大部分项目都是从课堂上逐渐凝练出来的。另一方面，学生积极的学习热情和学习成绩的提高也反过来进一步促进教师的教学。如许多教师在教学活动中会更加精心地设计和组织，不断巩固和增强教学效果。教师还会把学生的一些有特色和原创性的作业设计引进实验室，进一步探索和挖掘创新技术的科研价值。

促进产教融合是全面深化新工科建设的重要举措。在产教融合背景下，教学团队根据制药工程技术这门课程的学科交叉特点，结合学生实际，调整教学内容、教学模式和评价方法，初获成效。未来教学团队会继续深化产教融合模式，紧密围绕“六个抓手”，引导行业专家深度参与课堂教学，进一步推动课程内容与产业需求、行业标准无缝对接，培育新一代合格制药人，以满足工程教育对高素质、高质量、应用型人才培养需求。

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