面向新工科制药工程实践教学改革思考

面向新工科制药工程实践教学改革思考

黄阿三

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摘要：当下，制药工程是一门跨学科范围广、实践性和综合性强的工程学科。近年来，随着我国高校的层次类型和学科专业结构不断优化，工程教育改革也取得了显著成效，但仍未完全摆脱教学内容落后于产业发展的现实，缺乏积极革新动力。

关键词：新工科；制药工程；实践教学；改革

引言

制药工程专业的培养目标是培养制药业的高素质工程技术人才，强调实践能力和创新能力的培养。新工科背景下的制药工程专业育人模式应将创新能力的培养贯穿育人的全过程。制药工程专业作为一门实践性、应用性较强的工科专业，涉及的学科门类比较多。目前，我国相关高校课程的教学过程中“重理论、轻实践与工程应用”的培养模式仍有存在。教师短时间内教学任务较重。

1课程特点与现状

药理学（Pharmacology）是制药工程、药学、临床药学和医学等多个专业的学生必修的一门主干课程，是研究药物与机体之间相互作用、规律和药物作用机制的一门学科，最终达到使药物在机体内充分发挥治疗效果，提高临床用药安全性和合理性，尽可能减少不良反应发生，为临床合理用药及药品生产提供科学指导依据。药理学也是在综合生理学、生物化学、病理学等课程基础上发展起来的一门学科，并随着现代化学的发展，生物技术药物的崛起，基因组学、蛋白组学研究的快速发展，以及计算机辅助药物设计的广泛应用，其研究已从宏观向微观发展，即从传统的药效评估向药物对细胞、分子作用机制、药物对基因及蛋白的调控、药物对受体及信号传导通路的影响等分子药理学方向发展。近年来，随着我国医药卫生事业持续稳步迈进，安全合理用药越来越受到人们的重视，药理学的重要性也逐步显现出来。因此，学好药理学对于未来从事医药卫生、制药工程等行业的学生来说具有重要的意义。由于药理学课程中涵盖大量的知识点和多学科融合的内容，且药名众多，作用相近，易混淆的药品更是不胜枚举，对临床知识接触少，常见疾病缺乏认识的非医学院校学生，学习药理学就显得有点吃力，普遍反映比较难学，学习兴趣低下。鉴于药理学在制药工程专业的地位及目前教学实践中存在的不足，深入剖析问题，寻求解决上述问题的办法成为当前制药工程专业药理学教学实践亟待突破的瓶颈之一。

2面向新工科制药工程实践教学改革

2.1立足制药产业需求，改革实践教学内容

（1）更新教学内容，紧扣产业前沿。生物技术制药知识具有较强的实践性，更新换代速度较快，其课程知识系统复杂，信息量较大，过去的教学内容无法充分满足学生的实际需求。因此，实践教学内容应适当增设相关基因重组技术、抗体筛选技术、抗体表达及纯化、ＣＲＩＳＰＲ（Ｃｒｉｓｐｒ／ｃａｓ９）技术、生物信息学等新知识及新成果。譬如基因重组技术，借助于人胰岛素、阿达木单抗、ＰＤ１单抗等基因工程药物的讲解，研究分析各个重组蛋白药物开发中应用的基因工程技术与相关方法，抗体药类别和新型双特异性抗体结构及作用机理，引导学生对生物技术药物有较全面的认识。（2）强化工艺设计的重要性。目前，我国生物技术药物开发领域中，偏工艺设计的技术人员较少，下游工程水平较国际水平至少相差１５年以上，在定点整合技术、灌流培养工艺、连续工艺、大规模生产技术等新生产工艺研发，以及下游工程设备、材料方面与世界先进水平仍存在较大差距，包括发酵罐、细胞培养器、各种蛋白纯化设备和介质、分析仪器等均主要依靠进口。因此，缩短差距，加快我国生物技术产业化进程，迫切需要加强下游工程技术人才培养。　　在教学实践中，引入单抗药物生产工艺、生物反应器等内容，加深学生对基因工程上游技术（基因定位、筛选、分子克隆、表达、活性和功能的鉴定分析等）与下游技术（发酵、提取、纯化、鉴定、冻干等）的认知和理解，学会用质量源于设计（ＱｂＤ）理念设计生产工艺，将风险评估整合到工艺开发中，确定药品物料属性、关键质量属性和关键工艺参数等，了解开发控制策略（过程分析技术），保持过程参数稳定以确保药品质量，许多过程参数包括生物反应器工作参数，如搅拌系统的浆型、浆间距、气含率、辅助挡板数量及位置、速度场、混合时间等均影响产品质量，合适的ＫＬａ是工艺放大的关键。在实践教学中，指导学生通过建模、软件模拟，实现搅拌技术、氧传质系数的理论分析。　　通过上、下游工艺设计的小试工艺模拟实施，结合案例工艺选择、工艺分析、技术分析和工程思维等，培养学生改进和优化工艺设计，分析解决工程实际问题的能力。

2.2实践教学模式构建

2.2.1“多信息”实践教学案例构建

制药工程专业实践教学在完成基本实验技能和专业实验技能培养的基础上，着重突出综合实验和创新实验项目的设计，以学生工程能力的培养为出发点，注重创新能力和综合职业能力的培养，在实验项目的设计中，将各主干专业课程有效地联系和整合，突出课程之间的相互关联，搭建多信息融合的知识结构体系。实践教学项目的设计将制药企业面临的关键技术问题转变为综合实验或创新实验项目，设计融合多学科、多信息的实践教学案例，注重培养学生解决实际工程问题的能力和实践创新能力。

2.2.2“多元化”实践教学模式构建

实践教学是培养学生实践应用能力的核心教学环节，制药工程专业实践教学体系设置以学生实践能力培养为核心，构建了“多元化”的课内课外、线上线下混合实践教学模式。（1）实体实验与虚拟仿真相结合。制药工程专业作为工科专业，工程实践经验和实验技能的锻炼必不可少。虚拟仿真技术作为实验教学的新手段，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，能够充分发挥学生在实验中的主动性，为学生独立自主开展实验创造了条件。利用虚拟仿真实训软件线上学习与实体实验线下教学结合，使学生进一步认识到理论与实训操作的差距并加深对设备和工艺的理解，实现了线上线下教学的优势互补。（2）有效利用各种数字平台资源，将各种教学资源、教学手段进行融合，通过学习通、雨课堂等移动教学工具构建课外学习和课堂学习的桥梁，扩展课堂学习的时间与空间。通过学习平台推送学习资料、与学生实时互动和交流，丰富了教学手段，提升了师生之间的教学互动。（3）通过与药企合作建立校外实习实验基地，形成实验室—中试室—校外医药企业相配套的实践教学基地模式，从而使学生有接触制药工业与制药工程技术的良好条件。（4）通过建立开放实验室，组建各类兴趣小组，参加制药工程设计竞赛，组织学生参加各类科技创新活动、科学研究等方式构建了“多元化”的实践教学模式。

结语

在新工科建设和面向工业４０时代背景下，作者针对制药工程实践教学的不足和实际问题，结合生物技术药物产业发展实际，思考并提出了改革创新的新路径，以推动“新工科”和“四新”建设。

参考文献

[1]杨硕晔，胡元森.制药工程教育专业认证的认识与思考[J].药学教育，2016，32（1）：22-25.

[2]刘宗亮，孟庆国.基于教学质量国家标准的制药工程专业课程设置及实践能力培养的思考[J].药学教育，2017，33（3）：13-17.

[3]叶静，黄雅燕，肖美添.工程教育专业认证背景下的制药工程专业药物分析课程建设的思考[J].海峡药学，2020，32（6）：84-86.

[4]张晓燕，沈祥春，梁妍，等.基于新时代人才培养下药理学教学的思考[J].医学教育研究与实践，2019，27（4）：564-567.