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涵盖复杂工程问题的制药工程实践教学体系的构建与实践

发布时间: 2020-02-24 11:13:02- 浏览量: (0次) - 回复: (0个)
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实践教学是培养制药工程人才的重要环节[1]。目前,国际工程教育认证是保证工程专业教育质量的重要手段,我国自2016年6月2日起成为国际工程教育认证体系《华盛顿协议》正式会员。该协议的核心理念是培养学生具有解决复杂工程问题的能力[2],而在制药工程专业领域,对复杂工程问题的理解和具体教学目标的设置尚未完全形成体系。因此,加强实践教学是国际工程教育认证的必要条件。随着世界进入第四次工业革命,分享经济、3D打印、智能制造相继出现,生命科学、绿色制造、智能模拟、过程控制等交叉技术也逐渐融入到现代制药行业中[3]。该新形式下的工程专业(新工科)具有复杂、综合、交叉的特征,从而使新工科创新人才的培养具有复合性和综合性[4]。而目前这些新技术在我国的制药工程实践教学体系中尚未完全涉及,传统的体系难以满足现代制药行业对工程复合人才的需求。因此,高校制药工程实践教育改革迫在眉睫。本文剖析了新时代背景下制药工程专业实践教学方面存在的问题,并对江南大学制药工程专业实践教学创新体系及教学改革的措施与方法进行了阐述。

 

  1制药工程专业实践教学人才培养中存在的问题

 

  1.1 现有的制药工程实践教学体系不能较好地满足国际工程认证的新要求

 

  国际工程教育认证标准中提出了对学生工程培养的通式化要求,但在具体的实施过程中缺乏全局性,与专业课程教学相脱离,对复杂工程问题把握不准,进而导致出现实践教学项目可操作性差,工程培养目标不明确等问题。虽然各大高校进行了大量的硬件投入,但实践平台的建设仍不够系统,缺乏全局性的设计,平台体系不健全。如制药工程设备放置分散,设备布置不够系统;配套实施欠缺,如通风系统、给水系统,与药厂相比有较大差距;设备放置环境不规范。此外,实践教学的方式缺乏灵动性,创新性实训项目的开设数量总体不够。目前大部分教学项目是设计好的流程和参数,严格要求学生进行模拟,学生主动参与度不够;参观性项目流于形式,对生产的全流程认识不足,对过程问题的分析不够,参与指导的教师受理论和实践经验的限制,也很难对具体流程进行分析[5]。一些院校开设的创新性实验,仅停留在实验室规模,如采用小型玻璃器皿、实验室装备去进行药物合成、药物精制等,与工业化实际生产情况相差较远。

 

  1.2 现有的实践教学内容难以满足制药行业对工程技术复合人才的需求

 

  实践教学中涉及药物制造的核心技术单元不多,实践内容不充实,实践的技术内容相对落后,对先进制造、技术融合发展的引领性不够。同时,基于工业4.0的药物先进制造是当今制药工程的发展主题,众多先进技术如过程在线分析与控制、自动化技术、连续培养与连续分离技术及一次性使用设备等被不断应用,由于制药企业的GMP认证要求的特殊性,这些新内容和题材很难做到全部向学生开放。目前主要有实践参观、生产实习、卓工岗位实践等形式,实践的内容取决于合作制药企业的具体生产情况,学校无法对实践内容进行自主选择,导致实习实践很难形成体系。同时,学生对工艺流程、设备系列的认知不完善,对制药环节中涉及到的流程选择、参数优化、风险控制等深层面的知识体会不深,从而使学生无法对复杂工程问题进行有效的感知与分析,更不容易做到通过创新方式探索对复杂问题的解决途径。

 

  2面向学科融合创新的实践教学体系的探索与实践

 

  江南大学制药工程专业是教育部“卓越工程师培育计划”实施专业、江苏省品牌专业及江苏省化工与制药类重点建设专业。近年来,我们围绕未来的工程人才培养标准强调的核心素养,秉承国际工程认证标准倡导的成果导向、以学生为中心、持续改进的教育及评价理念,以制药工程学生为对象,提出了解决复杂工程问题的六大能力要求,即对工艺原理的分析能力、基于原理进行探索和创新能力、药品生产过程中的多目标优化能力、针对新产品、新工艺过程进行非标设计和方法改进的能力、基于数学模型的过程预测能力、对过程和装备进行系统集成的能力以及多学科技术进行融合的能力。针对六大能力的培养需求,构建了符合国际工程认证要求的实践教育体系,建设了“GMP实践教学—虚拟仿真—实景教学”三位一体的实践教学平台,改革创新了教学方法,以能力驱动型的实践教学模式替代单纯的体验式实践教学模式,具体措施如下。

 

  2.1 构建符合国际工程认证要求的制药工程专业实践教育体系

 

  围绕“重视药学理科基础、强化工科实践、突出生物制药特色”的目标,借鉴国内外著名大学的培养方案和培养模式,在新工科发展模式的契机下[6],结合本专业特色,深化教学内容和课程体系改革,在实践课程设置、实习实训安排及课程优化整合等方面,形成以生物制药为特色,兼顾化学制药和药物制剂、特色鲜明的“三水平,四融合”的制药工程专业实践教育体系。其中三水平———基础水平是指常见药物的生产工艺,侧重培养学生对基础或常规工程问题的辨别与解决能力;综合水平是针对特定药物,培养学生综合运用多学科交叉知识,实现产品生产工艺的多目标优化;创新水平是培养学生根据产品特性,创新设计工艺路线,应用数模预测可能存在的工程问题,并综合应用各相关学科的知识进行优化或提出创新的解决方案。四融合指专业必修课程与工程能力相关的跨专业选修课程的融合,基础课程与综合实践课程的融合,校内实践与企业实践的融合,虚拟训练与实景教学的融合,逐渐提高学生的工程素养与创新能力。

 

  2.2整合、优化工程实践教学课程体系

 

  2.2.1合理优化课程设置,突出工程实践能力的培养

 

  对现有的教学计划进行修订,适当压缩数理学时,加大实验课比例,使专业相关的实验课学时达到理论课的40%~50%,并在补充和完善原有验证性实验的基础上,增加综合性和设计性实验及具有专业特色的综合性工艺大实验[7],制定了配套的教学计划和完善了实验教学大纲,编写实验教材1部。工程核心课程和药学核心课程达到国际工程认证标准的要求。调整生物制药相关专业课学时和内容,使其更好地为专业特色服务。此外,除了课程实验之外,安排36~40周的集中实践环节,包括哺乳动物细胞表达药物、微生物细胞表达药物、药物制剂、虚拟仿真在内的15个实践教学课程,要求各实践教学环节累计学分不少于培养方案总学分的25%,注重培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力。

 

  2.2.2 实施校企联合培养,注重学生复杂工程问题的解决能力

 

  在专业基础课及专业课程中,将涉及GMP、GLP及GCP专业规范的内容,或专业性强的课程,如药理学、制药工艺学、药厂设计及车间布置、专业药厂设计等课程,采用“走出去,请进来”的形式,请药厂具有专业资质的工程师到学校进行讲座或授课,学生到药厂参观实习或做毕业设计。此外,通过举办一系列的活动如“制药产学研论坛”“制药工程企业实践讲座”等,邀请国内外知名药企实践经验丰富的高级工程师、主管等进入校园,将企业的工程实践经验引入课堂,强化学生的工程实践能力,拓展了学生对专业知识应用的认识,让学生更好了解制药企业的需求,利于专业化人才培养,增加就业能力。

 

  2.3 构建优质、高效的实践教学平台

 

  2.3.1 加强基础及专业实验中心建设

 

  合理规划、科学使用国家、省及学校对本科教学实验室建设专项经费,加强实验室硬件的建设。通过改善优化生物制药基础实验平台建设,包括药物制备平台、药学基础实验平台、制药工艺平台等,为宽口径、厚基础的通识型人才培养创造实验条件。通过与具有生物制药GMP、GLP及GCP资质单位开展课题合作,为专业化人才培养提供平台。

 

  此外,将学院科研平台与教学平台打通,以专业导师制体系为实验课程体系的补充,为学生的个性发展和创造潜力的发掘提供了优质条件,同时为创新型工程人才的培养提供了平台。

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  • 实践教学是培养制药工程人才的重要环节。文章分析了在国际工程教育认证新要求、新经济及制药行业新业态背景下,高等院校制药工程专业实践教学中存在的问题。
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