理论教学与实践设计相互驱动的协同课程改革

摘  要：我国制药工业的飞速发展对制药工程专业学生的工程能力提出更高的要求。制药工程工艺设计和制药工艺与车间课程设计是专业培养体系中最直接体现学生工程能力培养的课程。围绕毕业要求，课程教学团队反向设计课程的教学目标，以实际药品生产案例和项目设计为载体，采用理论教学与课程设计相互驱动的方法协同课改；针对不同学习能力的学生设计不同难度的任务，分类指导；开展贯穿全程、多角度的课业评价方法，确保地方应用型高校学生工程能力得到充分训练。

关键词：制药工程工艺设计；理论教学；课程设计；协同课改；OBE理念

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）11-0142-04

Abstract： The rapid development of the pharmaceutical industry has raised higher requirements for the engineering capabilities of Pharmaceutical Engineering students. "Process Design for Pharmaceutical Plants" and "Curriculum Design for Process Design for Pharmaceutical Workshops" are the courses that most directly reflect the cultivation of students' engineering capabilities in the curriculum system. Based on the graduation requirements， this paper reversely designs the teaching objectives of "Process Design for Pharmaceutical Plants" and "Curriculum Design for Process Design for Pharmaceutical Workshops". With practical drug production cases and project design as the carrier， the two courses are collaboratively reformed， adopting a method where theoretical teaching and curriculum design drive each other. Students are guided according to their different learning abilities， making full use of online teaching resources to enhance students' practical and learning abilities. Furthermore， a comprehensive and multi-angle approach to course assessment is carried out throughout the process to ensure that students at local application-oriented universities receive sufficient training in engineering capabilities.

Keywords： Process Design for Pharmaceutical Plants; theory learning; designing practice; synergistic curriculum reform; OBE concept

党的十八大以来，把健康中国建设上升为国家战略。过去十年间，我国的生物医药产业得到了高速发展，同时，也对制药工程师提出了更高的要求[1]。未来的制药工程师，不但要熟练运用掌握的专业知识解决复杂工程问题，而且要具备一定的工程能力和决策能力，能理解并自觉实现人与社会、自然协调发展[2]。因此，在制药工程专业培养过程中，应该顺应工业界对人才的需求，不能局限于专业知识的传授，更要通过各种形式，培养学生的工程能力和实践能力。

制药工程工艺设计和制药工艺与车间课程设计是制药工程专业的高阶课程，位于专业培养的末端。在理论学习与课程设计过程中，学生可以初步体验工程师的工作，通过对先修课程化工原理、制药工艺学、制药分离工程、工业药剂学和药品生产质量管理规范中的理论知识进行综合运用，逐步形成针对产品技术进行思考、提出方案、设计/构建解决产品制造所需的装置系统，以及基于成本、伦理道德、EHS（环保、健康、安全）进行评价/总结的工程思维和能力。两门核心课程互为依托，全面体现和诠释了制药工程专业的系统性、综合性、复杂性和实践性的学科特色，也为课程的教学和学生的学习带来极大的挑战。

目前，工程设计类课程和实践教学往往存在理论与工程实际脱节的问题[3-4]。课程教学以“知识点”为线索，注重知识传授，能使学生建立相对完整的设计方法，但对系统性工程思维训练不足[5]；课程设计有利于培养学生的工程能力，但时间安排过于集中，设计任务重，强度大[6]。这些不利因素导致设计类课程中，教师近于“纸上谈兵”，课程设计时学生无从入手，教学效果不尽如人意，远远低于预期。

作为工程教育认证的核心理念，成果导向的教育（Outcome-based Education，OBE）理念已经成为工程教育领域的共识，这种工程教育理念以“学生为中心”，聚焦于“学生学会了什么”，是一个反向设计、正向实施的教学过程[7]。基于OBE教学理念，北方民族大学制药工程专业在制药工程工艺设计和制药工艺与车间课程设计的教学过程中，围绕毕业要求，反向设计教学目标，以实际药品生产案例和项目设计为载体，将两门课程协同课改，采用理论教学与课程设计相互驱动的方法，根据不同学习能力的学生分类指导，充分利用网络教学资源，提高学生的实践能力和学习能力，并开展贯穿全程、多角度的课业评价方法，确保地方应用型高校学生工程能力得到充分训练（图1）。

一  反向设计课程教学目标

根据OBE教学理念，课程教学目标要支撑该专业的毕业要求，毕业要求则应与能满足行业发展需求的专业培养定位相吻合[3]。高速发展的生物医药行业要求制药工程师在从事设计、药厂生产运行与管理，以及新工艺技术和新产品研发工作的同时，能够考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素，具有社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任，为社会提供稳定、有效的高品质药品。因此，《化工与制药类教学质量国家标准》规定，制药工程培养具备分析、解决复杂制药过程问题的能力以及创新创业能力，……能够在制药及相关领域从事……、工艺与工程设计、生产组织、管理与服务等工作的高素质工程技术人才。T/CEEAA 001—2022《工程教育认证标准》设定的12条毕业要求中，第3、10、11条都对毕业生的工程设计能力提出了需求。对于设计类的课程制药工程工艺设计和制药工艺与车间课程设计，其课程教学目标应该能够满足上述要求。实际上，依据制药工程专业毕业要求内涵观测点的分解，制药工程工艺设计支撑4个毕业要求，即工程知识（毕业要求1）、设计/开发解决方案（毕业要求3）、个人团队（毕业要求9）和项目管理（毕业要求11），而制药工艺与车间课程设计则支撑设计/开发解决方案（毕业要求3）、沟通（毕业要求10）和项目管理（毕业要求11），具体内容见表1。

围绕制药工程专业教学质量国家标准和毕业要求，设计类课程制药工程工艺设计和制药工艺与车间课程设计的教学目标应该着眼于培养学生能综合应用所学专业知识，从技术可行性与经济合理性两方面树立正确的设计理念，并能运用简洁的文字和规范的图形、工程语言表达设计成果。

由此可见，两门课程有共同支撑的毕业要求，课程教学目标的设定上，既有特殊性，也有共通性，具备对两门课程开展协同课改的基础。

二  基于项目驱动的、以学生为中心的课程教学模式

基于项目驱动的课程教学模式，是以学生工程能力为培养目标的一种教学范式[8]。在教学过程中，学生通过参与实际或接近工程实际的项目，实现体验和发现知识的目的，从而提升工程素养[9]。以往的培养方案将制药工程工艺设计和制药工艺与车间课程设计分别设置在第6和第7学期，执行过程中发现，理论课制药工程工艺设计部分内容枯燥刻板，很难激发学生的学习热情。经过一个假期，再进行制药工艺与车间课程设计课程讲授时，学生对理论知识记忆模糊，在开展设计时无从下手。考虑到这两门核心课程在支撑毕业要求时，具有很多共通之处，为了提高教学效果，实现课程教学目标，教学团队以项目驱动的教学范式，对其进行协同课改。

（一）  在项目驱动下，理论学习与课程设计相互驱动的教学设计

为了克服以往理论教学和设计实践割裂，课程设计时间短、任务重等不利因素，教学团队开展了制药工程工艺设计和制药工艺与车间课程设计一体化教学，即在理论课程开始时，就将课程设计任务书下发给学生，学生带着设计任务学习理论课程，实现理论学习和课程设计相互驱动。

在理论教学过程中，教师不再以知识点为线索，而是以设计过程来开展教学。由于先修课程已经完成了基本理论的传授，在制药工程工艺设计中，教学团队将实际的设计项目，转化为能够适应课堂教学的内容，引入课堂教学，带领学生从工艺选择、操作规程编制、物料衡算、热量衡算、设备选型、车间布置和经济效益评估等方面，体验教学团队如何开展实际工程设计，如何平衡社会、健康、安全和环境等因素对工程项目的影响，使生产能够顺利运转，获得稳定、有效的药品。学生根据课程设计任务书规定的任务，以小组为单位，按照教学内容的展开，按部就班地完成课程设计。在完成教学重点内容之后，教学团队会留出足够的课堂时间，根据教学内容和学生的设计进度设置问题，组织学生讨论，引导学生将问题与自己正在开展的课程设计任务结合，解决在设计过程中遇到的“拦路虎”。课中理论实践相互促进的教学设计，可以使学生在开展课程设计时，有明确的抓手，明了设计不同阶段的任务，在教师陪伴下，顺利完成学习任务。

教学团队还利用“学习通”网络教学平台，为学生搭建了“3D”学习空间。学习空间中，既有理论教学内容，还有丰富的拓展资料，包括制药工程师在历年全国大学生制药工程设计大赛辅导中的讲座视频、部分大赛公开的获奖作品和本校学生的获奖作品，以及教学团队成员收集的设计资料、制药企业车间的图纸等。另外，学习空间中还上传了在做课程设计时所需要的大部分国家标准和行业标准。利用“3D”学习空间中丰富的教学资源，学生可以实现“课前线上学习—课中理论实践互动—课后推进设计实践”的教学目的。

（二）  以学生为中心，开展分类指导，实现个性化培养

以学生为中心，重视学生学习能力的差异性，努力让每一个学生都能体验到学习的成就感，从而激发并保持学习热情。根据制药工业的发展现状和确立的课程教学目标，教学团队借鉴历年全国大学生制药工程设计大赛的题目，开发了三类难点不同、均能支撑毕业要求的设计项目。其中，难度最小的项目是原料药的“精烘包”单元或一个灭菌/无菌制剂品种的生产，要求在物料衡算和设备选型基础上优化生产工艺布局，考虑生产过程的“三废”处理和评估经济效益；中等难度的任务为多品种的固体制剂和中药配方颗粒的生产，这类项目要求精细的生产工艺布局优化，综合考虑生产过程中的EHS，有一定的热量衡算要求；难度最大的题目是原料药生产和中药制剂的生产，需要对工艺生产进行优化和热量衡算，生产过程的物料复杂，EHS的要求相应较高。三类项目被赋予不同的难度系数，最终在过程性评价结果中体现。

针对以上三类不同难度的设计题目，学生可以根据自己具备的专业基础知识情况和学习要求，选择不同难度的项目，完成课程设计。对于学有余力的学生，通过挑战高难度的设计任务，满足自我实现的需求。而对于部分学习存在困难的学生，能够完成难度较低的设计任务，从中体验到学习的成就感，激发学习热情，建立学习专业的自信心。