導語：制藥工程自動控制課程項目教學研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:為了培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，對“制藥工程自動控制”課程進行重新設(shè)計，將設(shè)計項目引入課堂教學，研究和實踐包含項目引入、實施、測評和教學總結(jié)在內(nèi)的項目教學模式。學生組成的學習小組自行設(shè)計完成項目，展示成果，互相測評，促進學生將理論知識聯(lián)系實際，激發(fā)其自主學習興趣。通過這種基于設(shè)計項目的教學模式著重培養(yǎng)學生的應用思維。

關(guān)鍵詞:項目教學;實踐能力;創(chuàng)新;自主學習;課程設(shè)計

隨著社會的發(fā)展，社會對人才的需求也隨之改變，具備實踐創(chuàng)新能力的應用型人才是我國現(xiàn)今社會發(fā)展最為緊缺的資源［1］。為國家培育人才的高等院校，應該順應時代的發(fā)展，及時轉(zhuǎn)變教育思維，著重培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。雖然一直以來，應用型人才一直是工科院校的代名詞，而其他類型院校對學生實踐能力的培養(yǎng)則相對薄弱［4］。但在當今社會的發(fā)展形勢下，應用型人才的培養(yǎng)不應只是工科院校的專利，所有院校均需要加強對學生實踐能力的培養(yǎng)［5］。在目前的高校教育體系中，傳統(tǒng)的“一言堂”教學可以有效給學生灌輸基礎(chǔ)理論知識，但是對實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)則是力有不逮。如何在基礎(chǔ)相對薄弱的情況下，研究和運用新的教育方法和手段提高學生的實踐創(chuàng)新能力是一線教師努力的方向。書本知識與實際應用的脫節(jié)是制約實踐能力提升的關(guān)鍵。將真實的項目引入課堂教學，讓學生通過項目的實施而實現(xiàn)自主學習，不僅可以充分調(diào)動學生的學習興趣，拓展其創(chuàng)新思維，還可以將理論知識應用于實踐來培養(yǎng)學生的實踐能力。本文以“制藥工程自動控制”課程教學為例，將設(shè)計項目引入課堂教學，研究和實踐新的教學模式，著重培養(yǎng)學生的應用思維，提高學生的實踐創(chuàng)新能力。

1項目引入

傳統(tǒng)課堂教學的一個很大的弊病在與學生的參與度不高，導致學生對學習的興趣低迷。學生的注意力會隨著時間逐漸下降，學習效果也大打折扣。項目引入的成功與否在與是否能調(diào)動起學生的學習興趣，吸引學生的注意力，進而幫助學生快速投入學習狀態(tài)。就“制藥工程自動控制”課程中基于設(shè)計項目的教學，項目的引入被分為三個步驟。首先，就像一本書正文之前有序言，在正式介紹項目的之前也應該有“熱身運動”。其內(nèi)容是通過多媒體展示相關(guān)領(lǐng)域的最新研究進展或技術(shù)突破，多感官參與的逼真展示相比于枯燥無趣的書本更能吸引學生對于教學內(nèi)容的注意力。國產(chǎn)制藥領(lǐng)域的最新進展(如國產(chǎn)HPV疫苗)和高新科技(5G、AI等)在制藥生產(chǎn)自動控制領(lǐng)域的應用可以在很大程度上激發(fā)學生的學習興趣。前沿的內(nèi)容介紹也彌補了書本知識的滯后性。之后，介紹一些相關(guān)的項目案例，包括已經(jīng)投產(chǎn)創(chuàng)造經(jīng)濟價值的成功案例(青霉素發(fā)酵過程控制、啤酒發(fā)酵過程控制)和一些因設(shè)計失誤導致嚴重后果的失敗案例(天津宜坤精細化工公司“8·7”爆炸事故、山東招遠化工廠“8·14”爆炸事故、江蘇無錫焦化廠“8·5”爆炸事故、俄國“質(zhì)子”火箭因控制系統(tǒng)故障導致爆炸事故)，讓學生了解到本課程學習的重要性和實際用途。初出茅廬的學生也可以在這些案例中對照自身所學的理論知識，并汲取項目實施的經(jīng)驗。最后就是本課程教學項目的正式導入。在之前的兩個步驟中，學生的學習興趣已被調(diào)到能夠起來，學習狀態(tài)和思維活躍程度正處于高峰。此時在介紹完項目的基本背景之后，提出項目的核心問題———制備生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)的搭建。

2項目實施

2.1項目實施條件

基于設(shè)計項目的教學應被設(shè)置在課程的中后階段，課程的前半部分應該是對學生基礎(chǔ)知識的講授。項目教學開始之前應確保學生已經(jīng)對構(gòu)成控制系統(tǒng)的基本單元，諸如檢測儀表與傳感器、顯示儀表、自動控制儀表、執(zhí)行器等的概念、分類和原理等有了一定程度的認識，并已經(jīng)掌握由其組成簡單控制系統(tǒng)和典型的復雜控制系統(tǒng)?！爸扑幑こ套詣涌刂啤闭n程總課時為32學時分為8周講授，項目教學內(nèi)容被安排在課程的第7、8周。在開始項目教學之前(第6周)要對學生的基礎(chǔ)知識掌握程度進行測試，選擇制藥反應器、提取過濾、濃縮、灌裝等四個設(shè)備作為控制對象，每位學生隨機選擇一個單一對象進行自動控制系統(tǒng)設(shè)計，限時30分鐘。教師根據(jù)操縱變量的選擇(10分)、控制系統(tǒng)設(shè)計(30分)、儀表的選擇與安裝(40分)和方塊圖(20分)等四項內(nèi)容進行綜合評分，學生的平均掌握水平達到75分以上則可以開展項目教學。

2.2項目小組成立

根據(jù)教學要求及實際情況，設(shè)計項目不易過于復雜，涉及4～5個生產(chǎn)步驟所需的自動化控制系統(tǒng)為宜。將班級學生分為由5～6個學生組成的設(shè)計小組，每名學生負責一個生產(chǎn)步驟的控制系統(tǒng)設(shè)計(最重要或復雜的系統(tǒng)可由兩名學生共同負責)。將每個生產(chǎn)步驟以英文字母標號(A～E)，小組內(nèi)學生隨機抽簽決定所負責的部分。我們選擇醫(yī)用輔料羧甲基纖維素鈉的生產(chǎn)流程(包括堿化、醚化、中和、洗滌、烘干、粉碎等步驟)為設(shè)計項目。將38位學生分為7個設(shè)計小組(5人組4組，6人組3組)，每位同學承擔一個生產(chǎn)步驟的設(shè)計(5人組略去粉碎步驟設(shè)計)。

2.3項目方案設(shè)計

第一節(jié)課，教師利用30分鐘對學生測試出現(xiàn)的問題進行集中講解并對整個生產(chǎn)線及每個步驟所用的生產(chǎn)設(shè)備進行介紹，包括生產(chǎn)的技術(shù)要求(物料比例、反應溫度、時間等)、安全隱患和控制系統(tǒng)的基本需求。20分鐘學生隨機抽簽，確定所在設(shè)計小組及所負責的步驟設(shè)計，并互相介紹。學生課下查閱相關(guān)資料為后續(xù)設(shè)計做準備。第二節(jié)課將各小組中負責相同部分的學生集合在一起，每位學生5分鐘發(fā)言，內(nèi)容包括設(shè)計思路、關(guān)鍵問題和目前遇到的困惑。之后20分鐘集體討論本部分設(shè)計所需注意的一些細節(jié)，匯總所發(fā)現(xiàn)的問題。集體討論之后，各小組學生返回各自的設(shè)計小組。第三節(jié)課教師20分鐘解答上次課學生遇到的相關(guān)問題，問題主要集中在副變量的選擇、測量儀表的選擇與安裝和控制器的控制規(guī)律。各設(shè)計小組每位同學進行30分鐘相應部分控制系統(tǒng)的設(shè)計包括系統(tǒng)中傳感器、顯示器、控制器、執(zhí)行器的選擇和系統(tǒng)路線的設(shè)計。當小組中每位學生完成了各自的設(shè)計，5分鐘闡述自己的設(shè)計理念，并回答其他同學提出的問題，后按照生產(chǎn)線的順序與下一個生產(chǎn)步驟的學生共同進行對接部分的設(shè)計，依次進行完成整個控制系統(tǒng)設(shè)計。最后，20分鐘組內(nèi)對控制系統(tǒng)進行評估、修改，總結(jié)所設(shè)計系統(tǒng)的優(yōu)缺點和設(shè)計心得。

2.4項目成果展示

每個設(shè)計小組選出1～2名學生，將所設(shè)計的自動化控制系統(tǒng)進行PPT展示，介紹其設(shè)計初衷和系統(tǒng)優(yōu)勢。將每小組的設(shè)計制作成墻報供學生們學習交流，并安排相應小組的1～2名學生進行講解。

3項目測評

有效的項目測評不僅是給學生一個單一的分數(shù)作為項目完成度的結(jié)果，而應該是通過教師和學生之間的互動和交流，逐步改進和提高學習的方式方法，幫助培養(yǎng)學生可持續(xù)性學習能力。正面的測評結(jié)果可以鼓勵學生，促進其學習的積極性;反面的結(jié)果可以讓學生了解和改善學習過程中的不足。本課程的測評方式由小組互評、現(xiàn)場投票和反思總結(jié)三個部分組成。小組互評是將各項目小組兩兩組成一隊，一組作為項目需求方的廠方組，從實際生產(chǎn)角度提出要求、標準和設(shè)計方面的不足，另一組作為自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計組，根據(jù)要求進行講解、修改和推薦。進行幾輪的討論之后，廠方組依據(jù)控制系統(tǒng)完整度、對實際生產(chǎn)要求的完成度、解決問題的滿意度等幾方面對設(shè)計組進行綜合評價。之后兩小組身份互換，重復上述流程。當所有項目小組完成最終的系統(tǒng)設(shè)計，由所有學生進行現(xiàn)場的匿名投票，選出最佳的項目方案，并予以適當獎勵。通過小組互評和現(xiàn)場投票，學生不再只是被測評者，而變?yōu)橹鲃拥臏y評者，教學相長增強其學習的信心。最后給學生反思的時間，教師根據(jù)項目和學生在項目中擔任的角色給出評價，并保留數(shù)據(jù)以便進行期末大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

4教學總結(jié)

基于設(shè)計項目的教學模式是否適合應用于“制藥工程自動控制”課程教學需要我們教師進行及時總結(jié)來驗證教學效果。教學效果的驗證方法主要采取不等組實驗研究法、問卷調(diào)查法、訪談法和統(tǒng)計分析法。第一，依據(jù)不等組實驗研究法，以采取項目教學的班級為實驗組，傳統(tǒng)課堂教學的班級為對照組，分別進行教學和測試考核后，量化分析和評估項目教學模式的教學效果。第二，對接受項目教學模式授課的學生進行網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查，調(diào)查的內(nèi)容主要包括課堂中學到的知識點，最喜歡/不喜歡的之處，自身需要加強學習之處，對課堂的建議，為課堂中各部分內(nèi)容進行打分等幾個方面。第三是對學生進行抽樣隨機訪談，了解他們的學習感受和態(tài)度，更為具體地調(diào)查基于項目的教學模式在課堂教學中的實際效果，發(fā)現(xiàn)其在教學過程中遇到的障礙和不足并及時改進。第四，綜合上述驗證方法，進行整理和分析，制成柱狀圖或餅狀圖把數(shù)據(jù)對比直觀展示出來。

5結(jié)語

本文以培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力為目標，在“制藥工程自動控制”課程教學中采用基于設(shè)計項目的教學模式，對整個課程進行重新設(shè)計。經(jīng)過一個階段的教學測評，基于設(shè)計項目的教學模式教學效果良好，學生的教學滿意度也較高。新型的教學模式使得學生可以將學習到的基礎(chǔ)書本知識應用于實踐，自行完成設(shè)計項目的自主學習方式讓學習的效率大大提高。通過項目的完成及成果展示，學生看到學習的成效不僅在于卷面的分數(shù)，更在于實際生活生產(chǎn)中產(chǎn)生的價值，激發(fā)學生的學習興趣。

作者：王思遠 蘇慧 徐巖 徐世一 單位：黑龍江中醫(yī)藥大學藥學院 黑龍江中醫(yī)藥大學實訓中心