制藥工程探索性實驗設計研究

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[摘要]在OBE理念的指導下，將科研成果轉化成探索性實驗，并取得了良好的教學效果。取得成功的關鍵因素是轉變教學理念、轉變師生角色、合理劃分小組、建立科學的評價體系。在教學實施過程中，切實激發了每位學生主動學習的積極性，發揮了學生的主觀能動性，提升了綜合運用知識分析和解決問題的能力，提高了批判思維的能力，切實促進了他們的創新意識、創新實踐能力和團結協作精神，達成了制藥工程實驗課程的培養目標。

[關鍵詞]OBE理念；探索性實驗；制藥工程

1基于OBE理念創設制藥工程專業探索性實驗內容

1.1轉變教學理念

成果導向教育(Outcome/ObjectiveBasedEducation，OBE)是WilliamG.Spady于上世紀八九十年代創設的。其核心是以培養學生的能力為目標導向進行各項教學活動。也就是說教學方案制定者應當明確當前專業領域對學生應具備的技能要求，明確學生畢業后需要的知識和能力，并據此設計教學目標和教學任務。在此理念的指導下，我們將實驗課的內容設計由基于學科的設計轉變為基于學生就業與發展需要的設計。將制藥工程專業的實驗教學的基本要求定位為“掌握制藥工程專業實驗基礎知識、基本理論和基本技能；具有藥物設計、開發能力，并體現創新意識；具有安全意識、環保意識和可持續發展理念；能夠利用計算機與信息技術獲取、處理和運用制藥學及相關學科信息；具有文字與口頭表達、交流能力；具有協調與團隊合作能力；具有適應未來科學技術和社會經濟發展的能力。”為實現這一目的，我們引入了探索性實驗項目，讓學生接受一個全新的開放性的課題、自主探索解決方案；以學生的自主學習為主要特征，用心創設相關的條件和氛圍，培養學生創新能力，使學生成為新工科體系下需要的人才。

1.2設計符合

OBE理念的實驗教學內容以OBE理念為指導，我們認為探索性實驗內容應該具有前沿化、系統化的特點，同時增加一些關于實驗室安全、實驗環保及綠色設計等內容，學生以小組進行實驗，并集體進行數據處理，適當運用計算機相關軟件。因此，在實驗設計和實踐中貫徹以科研問題為導向，以體現教學內容的科學性、前沿性和開放性。例如實驗“油茶活性成分納米粒制備及與動脈粥樣化相關因子的作用模擬”和實驗“油茶皂苷黃酮鋅化合物的合成、表征及其活性研究”均依托于任課教師的科研項目。按照圖1所示的思路進行實驗設計，每個實驗根據藥物開發流程分為三個模塊，每個模塊均由問題和任務構成[7]。

2探索性實驗具體實施過程

2.1課前準備階段

(1)因為探索性實驗內容來源于科研項目，不能像傳統實驗那樣在固定的時間內完成，而需要學生提前進行研究探索。因此，在開課前1周為準備期。教師開設輔導課，將具體實驗目的、要求和目標問題清晰地告知給學生，要求各組學生分工進行相關文獻的檢索、分析和總結、制定出至少兩個詳細的實驗方案，撰寫研究計劃書，準備開課前匯報。同時建立qq群或微信群，以便于師生之間及時進行溝通和交流，提高教學效率和效果。(2)開課第一天，各組用ppt分別向老師及同學報告實驗方案及設想，必須包括可能遇到的困難及解決預案、可行性分析等。每組匯報時間10分鐘，之后，由其他同學提問，報告人共同回答，若遇到疑難問題，則教師給予提示和引導。在這一互動環節中學生變成了主體，他們的自主學習為提升教學效果提供了保障。最后，教師可從資料的檢索、方案的可行性、PPT制作技術、小組成員的協作效果等方面進行點評和總結。根據實驗安全要求、試劑管理等實驗室的具體情況，提出方案的修改建議，各組開始準備實驗所需試劑、儀器設備等。

2.2課堂實施階段

實驗課堂教學的內容重點在于每組學生基于本組實驗方案進行嚴謹地操作、仔細全面地觀察、翔盡地記錄現象和數據。教師巡回式觀察，隨時糾正學生不合規范的操作，并探討實驗現象和提出問題。如果實驗遇到阻礙，可引導他們適時調整方案，更好的進行下一階段的工作。因探索性實驗耗時較長(共需2~3周)，學生需要嘗試多種方法，實驗過程中如遇到困難或問題有可能停下來重新進行文獻檢索、小組討論等，教師不可能隨時在學生身邊。非工作時間教師會通過QQ、微信、電話等方式與學生進行互動交流，學生也可以直接去辦公室找老師進行探討。教師根據學生反饋及時進行反思，了解學生的學習情況，同時總結經驗，不斷完善實驗教學各個環節。

2.3課后總結階段

整個實驗完成后，每個小組集體進行數據處理和分析，每個學生獨立撰寫科研論文式的實驗報告。然后每組制作PPT，進行第二次課堂總結，包括報告、提問和教師點評等環節。在這一過程中，學生最重要的收獲是組織、交流溝通能力的提升和批判性思維的樹立。表1總結了整個實施過程。

3探索性實驗的考核評價體系

OBE的考核評價體系標準是梯次的、進程式的、高期許度的形成性評價[8-9]，且從探索性實驗的本質和過程來看，它是科研小組共同完成的小型科研課題。因此，探索性實驗項目的考核不能與傳統類型實驗的考核相同，而一定要體現其學術性特色[10]。在實驗考核中加入的答辯環節，就是為了體現這一特色。PPT答辯能極大地提高學生進行學術研究的神圣感，側面促進了學生進行探索性實驗的熱情和端正的研究態度。圖2是我們設計制定的金字塔型探索性實驗考核指標體系及權重。首先小組成員互評，主要考察成員在整個實驗過程中的貢獻度，占40%；然后是指導教師評價，主要從實驗報告和團隊合作方面進行考察，占30%；同時還要進行小組間互評，主要考察各小組的PPT成果答辯，占20%；最后還有10%的獎勵評價，指導老師可根據學生的具體表現，對于表現出色的學生可以給予1~10分的獎勵分數，以鼓勵創新設計、環保方案和外語能力等。

4探索性實驗實施的效果和體會

每年學生完成實驗后，我們都會進行問卷調查，根據學生反饋的意見，及時總結，不斷完善教學的具體實施步驟和節奏。學生在完成實驗時這樣總結：“在完成探索性實驗的過程中我逐漸對‘創新能力’有了深刻的理解，只有掌握這一領域的基本知識，才能運用自己的思維實現創新”。“探索性實驗無疑是對我們學習能力的巨大考驗，整個過程從開始時的滿腔熱情到中期的挫敗崩潰，直至重整旗鼓、推翻再來，但當克服了重重困難，最終取得想要的結果時，我們的學習能力才得到了極大的提升”。“最有趣的是在PPT報告會的交流可以看到不同組設計的不同方案，可以得到不同的結果。最深刻的體會是作為一個科學工作者，應該有批判精神，對搜集的信息、資料，甚至是實驗獲得的數據也不能全盤接受，而應該是有選擇性的、用辯證的方法加以應用，用多個表征和檢驗去印證結果判斷的準確性”。學生的總結全面深刻，感受真摯，可見我們開設的探索性實驗是有成效的。首先，增強了學生的學習積極性和綜合運用知識的能力。傳統實驗只是要求學生根據實驗講義按部就班地完成所有步驟，區別僅在于分析討論時有的學生深刻些，有的學生膚淺些。這種現象不能簡單地歸結為學生懶惰不作為。而是應該反思我們的教學環節是否給學生提供了獨立思考和研究的機會，是否存在允許學生發揮創意和質疑的條件、環境和氛圍。而探索性實驗是以問題為導向，學生從準備階段就需要針對問題、認準任務目標主動去收集資料、整理并提出自己的觀點看法，從被動學習變為主動學習；而且在整個過程中學生都以小組形式對所面臨的問題共同研究探討，針對他人的觀點提出質疑，在團隊中發揮自己的作用，從個體學習變成合作學習。通過這一過程，學生一步一步地解決了問題，學習積極性和主動性、合作意識和溝通能力也逐漸得到增強。其次，有效地提高了學生的創新素養。探索性實驗來源于科技前沿課題，具有一定的難度和挑戰性，沒有固定的解決套路，這樣能有效激發學生的好奇心。訓練學生在廣泛搜集證據和嚴謹實驗的基礎上，形成支持自己觀點的證據鏈，多角度尋找解決問題的方法。同時在思想火花的碰撞中，也學會關注他人的觀點及想法、考慮不同思路，整合觀點。拓展了學生理論聯系實際的應用實踐，有效培養學生的創新思維。

5結語

在OBE理念的指導下開設的探索性實驗，取得了良好的教學效果。事實證明，探索性實驗能夠培養學生靈活應用所學知識和理論，制定切實有效的解決方案，及時解決出現的新問題和新情況，并逐漸積累其進行技術創新的經驗。達成了制藥工程實驗課程的培養目標。學生不僅進一步扎實掌握藥物制備的操作技能，更培養了他們深入分析藥物相關生產實際問題，同時有效解決生產問題的能力。對學生的創新人格、創新思維、創新實踐都有積極的影響，有效培養了大學生的創新素養，從而為制藥行業培養高素質的科技人才提供了保證。

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作者：劉華鼐 李蕓 葉勇 單位：華南理工大學化學與化工學院 天津公安警官職業學院治安系