基于OBE 理念的《制药工艺学》课程教学改革与实践研究

引言

2017 年以来，教育部推进“新工科”建设，培养适应科技革命的人才。工程教育认证的“学生中心、产出导向、持续改进”理念提供保障。高校需从“教材中心、教师中心、课堂中心”向“学生中心、成果导向、能力本位”转型。《制药工艺学》是制药工程核心课程，综合性和实践性强，培养学生解决复杂工程问题能力。但传统教学模式依赖教师单向灌输，“重知轻行、重学轻思”，导致学生工程实践与创新能力不足。产出导向教育（OBE）强调以学生能力目标为导向，契合新工科和认证要求。本研究基于 OBE 对《制药工艺学》进行系统性改革，分析课程目标达成情况，检验成效，为同类课程提供参考。

1. 基于 OBE 理念的课程教学系统性重构

1.1 目标体系的重构：从“教什么”到“学成什么”的范式奠基

OBE 改革的起点与核心是构建清晰、可衡量、与毕业要求对接的课程目标体系。项目组摒弃传统教材章节设定教学目的，遵循“反向设计”原则；解读工程教育认证标准中制药工程专业毕业要求，结合学校培养创新创业及解决复杂工程问题能力的定位，精准解构《制药工艺学》课程培养任务。

经过课程组内部多轮研讨，并征询了企业专家和同行意见，最终确立了四个核心课程目标（Course Objectives， COs），具体如下：

CO1（工程知识）：能够运用制药工艺的基本原理与技术，进行工艺路线设计及其选择与评价，分析制药工艺所包含的影响因素，提出优化方法与技术手段。（支撑毕业要求1- 工程知识）

CO2（问题分析）：能够识别实验室研究与工业化生产的区别，从工业生产的角度出发，确定制药工艺放大的方法，制定生产工艺规程。（支撑毕业要求2- 问题分析）

CO3（设计 / 开发解决方案）：能够根据药物的结构、性质、用途，以及原辅材料的来源情况和技术设备条件，从工业生产的角度出发，因地制宜地确定所优化的工艺路线，并在设计中体现创新意识。（支撑毕业要求3- 设计/ 开发解决方案）

CO4（环境与可持续发展）：知晓制药工业领域的新方法、新进展，制药工业的特点，制药与环境保护的关系，能够分析和解决制药过程“三废”问题。（支撑毕业要求7- 环境和可持续发展）

这一目标体系的确立，为整个课程系统的运行设定了明确的“导航仪”，所有后续的教学内容重组、教学方法创新与评价体系设计都必须紧紧围绕确保这些目标的达成而展开。

1.2 教学内容的模块化与项目化：打通知识与能力的壁垒

为实现上述能力导向的课程目标，传统的按教材章节平铺直叙的教学内容组织方式已不再适用。项目组以“回归工程、强化集成”为原则，对课程内容进行了大刀阔斧的模块化重构。将原本零散的知识点整合为四大教学模块：

模块一：化学合成药物工艺（涵盖工艺路线设计、选择与工艺研究）。

模块二：生物发酵制药工艺（聚焦微生物发酵的上下游流程与控制）。

模块三：中试放大与生产工艺规程（聚焦实验室成果向工业化生产的转化）。

模块四：绿色制药与环境保护（关注制药过程的“三废”治理与可持续发展）。

这种模块化设计不仅使知识脉络更加清晰，更重要的是，它为实施项目式学习（PBL）创造了条件。在每个模块中，都植入了源自合作企业真实项目或典型工程案例的“教学案例”。例如，在“化学合成药物工艺”模块中，以“某抗肿瘤药物手性中间体的绿色合成路线设计与优化”作为贯穿式项目。学生需要组成项目小组，综合运用逆合成分析、反应条件优化、成本与环保评估等知识，完成从路线设计到初步工艺方案制定的全过程。这种项目化的内容组织，将离散的知识点串联为解决复杂工程问题的“能力链”，有效促进了学生从“知识理解”到“能力应用”的跃迁。

1.3 教学方法的融合创新：构建“以学为中心”的新型课堂生态

教学方法的改革是确保 OBE 理念落地的关键路径。项目创建了“线上资源自学 + 线下精讲互动 + 项目实践驱动”的三位一体混合式教学模式，旨在最大化地激发学生学习主动性，培养其自主学习和协同探究能力。

线上环节（知识传递与初步内化）：充分利用“雨课堂”等智慧教学工具，建设线上课程资源库。将基础理论、工艺原理、设备结构、生产现场视频等制作成精炼的微课视频、动画和文档，并配备相应的在线测验和思考题，供学生课前自主学习。此举将知识的传递环节前置，释放了宝贵的课堂时间，并让教师能通过平台数据了解学生的预习情况，使线下教学更具针对性。

线下环节（知识深化、能力提升与素养塑造）：课堂不再是教师的“一言堂”，而是转变为师生、生生深度互动的“研讨场”。教师角色从知识的“讲授者”转变为学习的“设计者、引导者和激励者”。线下教学主要开展以下活动：

重点难点精讲与答疑：针对学生线上学习反馈的共性问题与课程核心难点进行深入讲解和集中答疑。

案例研讨与翻转课堂：围绕植入各模块的企业真实案例，组织学生进行小组讨论、辩论；或将部分易于理解的知识点交由学生小组负责，让他们在课上讲解，教师进行点评与补充，锻炼其表达与归纳能力。

项目汇报与答辩：各项目小组定期汇报其项目进展，接受来自教师和其他小组的质疑与提问，在思想碰撞中深化理解、迭代方案，模拟工程实践中的技术评审会。

通过上述多元方法的融合，一个开放、互动、以能力生成为导向的新型课堂生态得以构建，学生真正成为了学习的主体，其沟通协作、批判性思维和解决复杂问题的高阶能力得到有效锻炼。

1.4 评价体系的范式转换：从“分数评判”到“数据驱动改进”

科学合理的评价体系是 OBE 闭环的“最后一公里”，也是驱动持续改进的核心引擎。项目彻底改变了“期末一考定乾坤”的传统模式，建立了一个与课程目标严格对应、过程性与终结性评价相结合、定量与定性相结合的多元化考核评价体系。

考核方式与课程目标的对应关系：项目组精心设计了考核环节对课程目标的支撑矩阵，如下表所示。这种设计确保了每一个课程目标都有至少两个考核环节予以支撑，评价结果更为可靠，并能从不同侧面反映学生的能力水平。

课程目标达成情况计算与持续改进机制：课程结束后，依据上述考核权重和所有学生的考核数据，对每个课程目标的达成情况进行定量计算。其基本计算公式为：课程目标达成情况 =Σ （ 该目标下各考核环节平均分 × 权重 ） / ∑ （ 该目标下各考核环节满分 × 权重 ）。计算出的达成情况数据，其价值远不止于判断“是否达标”，更深层的意义在于“诊断教学”。例如，通过分析CO1 下各考核环节的得分情况，可以精准定位是基础理论知识不牢，还是综合应用能力欠缺。这为下一轮教学的“持续性改进”提供了精确的“靶点”，形成了一个完整的“评价- 反馈- 改进”数据闭环，使课程质量进入螺旋式上升的通道。

2. 改革成效的实证分析与多维审视

2.1 量化证据：课程目标达成情况的显著提升与精准诊断

对 2022 级制药工程专业 105 名学生的考核数据进行全面采集与定量分析，结果显示本轮教学改革取得了实质性成效。课程总体达成情况为 72.18% ，且四个课程目标达成情况均超过合格线（ 60% ），表明课程教学基本有效，学生整体上达到了预期的能力要求。

对各分项目标的深入剖析，更能揭示改革的精细效果与有待改进之处：

CO3（设计 / 开发解决方案）达成情况最高（ 79.11% ）：这一数据极具说服力地证明了项目式学习（PBL）和案例教学对培养学生创新设计与工程实践能力的突出效果。学生在解决贴近工程实际的复杂、开放性问题的过程中，其系统思维、创新意识和决策能力得到了全方位的有效锤炼。这表明改革在培养学生高阶能力方面取得了显著成功。

CO1（工程知识）达成情况相对较低（ 66.32% ）：该目标权重最高（ 35% ），涉及知识面广，综合性强。数据显示有 22 名学生（约21% ）在该目标上达成情况低于 60% 。这精准地暴露了学生在跨课程知识（如有机化学、药物化学）的融合与综合应用上存在短板。这为后续教学改进提供了极其明确的靶点，提示我们需要加强综合性案例的设计，以及在教学中更注重引导学生建立知识的横向联系，构建更为系统、联动的知识网络。

CO2（问题分析）与 CO4（环境与可持续发展）达成情况良好：分别为 72.69% 和 71.84% 。CO2 的达成情况尚可，但其考核方式目前仍较单一（仅依赖结课考试），未来可通过引入虚拟仿真实验或与中试放大相关的综合性大作业来丰富其评价维度，更全面地考察学生的工程分析能力。CO4 通过小论文与考试结合的方式考核，有效考察了学生对行业动态和可持续发展理念的理解，达成情况良好。

与 2021 级学生的历史数据对比，2022 级学生在各课程目标上的达成情况均有明显提升，这从纵向维度印证了本轮 OBE 改革措施的有效性和正确性。

2.2 质性反馈：学生学习体验与满意度的深层改善

为了全面评估改革成效，我们在课程结束后对全体学生进行了匿名的问卷调查。问卷围绕四个课程目标，让学生进行自我达成情况的评价。统计结果显示，学生自评的“达标”（包括“完全达到”和“达到”）比例远高于定量计算结果（CO1： 83.81% ， CO2： 92.38% ， CO3： 92.38% ， ）。

这一方面反映了学生自我感知的积极变化和强烈的学习获得感，另一方面也凸显了混合式教学与形成性评价极大地增强了学生的学习动力、参与感和满意度。学生在质性反馈中留言：“通过完成真实的项目，感觉自己像个真正的工程师在思考问题，而不仅仅是在背诵知识点。”、“小组讨论和答辩环节虽然很有压力，但让我对知识的理解更深了，也学会了如何与团队协作。”。这些来自学生的真实声音，从情感、态度与体验层面有力地佐证了改革的成功，说明新的教学模式不仅提升了学生的能力，更激发了其内在的学习兴趣和专业热情。

2.3 教育生态的微观变化：从“静态课堂”到“动态学习共同体”的演进

改革不仅反映在枯燥的数据和调查反馈中，还深刻推动了课堂内外教育环境的积极革新。课堂上，单纯记笔记的学生日渐减少，踊跃发言、参与讨论的学生日益增多；团队合作与项目研讨成为日常，学生之间的思想交流和知识共享更加频繁。课堂外，学生自主查阅科学文献、借助网络资源解决问题的能力明显提升。师生关系也从传统的“命令 - 遵从”模式演变为更平等的“启发 - 探索”模式。一个以能力培养为核心、强调开放互动与共享的“学习共同体”正悄然形成，这正是OBE 理念所推崇的现代教育图景的生动写照。

3. 反思与展望：迈向深度学习的 OBE 课程改革

3.1 深化改革的现实挑战与应对策略

任何深层次的改革都伴随着挑战，本轮的 OBE 课程改革在实践中也暴露出一些问题，亟待解决。

首要挑战：教师角色转型与职业成长。在 OBE 框架下，教师需从知识传授者转变为设计者、引导者和成长教练，要求更新理念、提升技能、强化管理，部分教师面临能力焦虑和习惯性不适。对策是构建常态化专业发展体系，开展 OBE 工作坊和教学沙龙，组建跨学科团队，实施集体备课、课堂互访和定期研讨，以共享案例、协同克难、实现教学相长。

挑战二：学生适应性转变。学生从被动接受转为主动探究，部分存在学习惯性，如依赖划重点、小组搭便车、面对问题无从下手。对策是加强元认知和方法引导，课程初期设置学习脚手架，如提供指导手册、范例解析、任务清单等，辅以及时反馈，逐步培养自主学习和协同能力。

挑战三：评价体系科学性与工作负荷。过程性评价存在主观性、评分一致性及工作量大问题。对策是开发精细评价量规（Rubric），对能力指标维度分解和等级描述，提升信效度；同时利用信息技术辅助数据采集、管理和分析，减轻负担、提高效率。

3.2 未来展望：融合智能技术的 OBE 课程新形态

展望未来，OBE 课程改革将与人工智能、大数据、虚拟现实等智能技术深度融合发展，催生更加精准、高效、个性化的工程教育新形态。

学习分析（Learning Analytics）与个性化学习路径：通过采集学生在线上平台的学习行为数据（如视频观看时长与停顿点、作业完成情况与准确率、讨论区发言质量等），利用学习分析技术构建学生个人学情画像，智能诊断其知识漏洞与能力短板，并为每位学生动态推荐个性化的学习资源与进阶路径，实现真正的“因材施教”。

虚拟仿真（VR/AR）与沉浸式实践教学：利用虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，构建高逼真度的“虚拟制药车间”或“数字孪生工厂”。学生可以在其中进行安全无风险的中试放大操作、复杂设备拆装、紧急故障诊断与处理演练，彻底破解因安全、保密、成本等因素导致的实践教学难题，获得近乎真实的工程体验，极大提升实践教学效果。

人工智能辅助评价与反馈：探索利用自然语言处理（NLP）等技术，对学生的开放性作业、实验报告、项目文档等进行初步分析和评价，为教师提供参考性意见和共性问题的总结，使教师能将更多精力专注于对学生高阶思维能力、创新素养和团队协作精神的个性化引导和培养。

OBE 理念与智能技术的深度融合，将不仅是一种工具性改进，更将引发工程教育模式的结构性变革，推动课程教学从“标准化培养”迈向“规模化个性化培养”的新阶段。

4. 结语

本研究证明，基于 OBE 理念的《制药工艺学》课程改革是深刻的系统教育范式转型，全面重构课程目标、教学内容、方法、评价体系及师生关系。以学生发展为中心为宗旨，系统性的反向设计是关键，数据驱动型持续改进是核心机制。实践显示，改革提升学生工程知识应用、问题解决和创新设计能力，并获学生认可。达成情况分析使教学质量评价精确化、改进数据化，挑战成为深化改革契机。本案例为工程教育提供完整范式参考，推进 OBE 理念将提升教育质量，培养卓越工程人才。

参考文献

[1] 李志义 ， 朱泓 ， 刘志军 . 用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革 [J]. 高等工程教育研究 ， 2014（2）： 29-34.

[2] 顾佩华 ， 胡文龙 ， 林鹏 ， 等 . 基于“学习产出”（OBE） 的工程教育模式——汕头大学的实践与探索 [J]. 高等工程教育研究 ， 2014（1）：27-37.

[3] 钟登华 . 新工科建设的内涵与行动 [J]. 高等工程教育研究 ，2017（3）： 1-6.

[4] 林健 . 面向未来的中国新工科建设 [J]. 清华大学教育研究 ，2017， 38（2）： 26-35.

[5] 王孙禺 ， 孔寒冰 ， 陈强 . 我国工程教育认证制度构建的历程与思考 [J]. 高等工程教育研究 ， 2014（5）： 1-6.

[6] 钟秉林 . 迈向深度学习的高校教学改革 [J]. 中国高教研究 ，2018（1）： 1-5.

[7] 邹晓东， 姚威， 等. 构建基于协同创新的校企战略合作模式[J].高等工程教育研究 ， 2015（4）： 1-6.

作者简介：张永兰（1987-），女，汉族，甘肃兰州人，博士，副教授。研究方向：制药工艺学课程教学。王娟（1986-），女，汉族，贵州贵阳人，博士，讲师。研究方向：制药设备与车间设计、制药工艺学，药物化学课程教学。

基金项目：重庆理工大学 2023 年度本科教育教学改革研究项目（2023YB148、2023YB145），重庆理工大学 2023 年一流本科课程建设项目、重庆理工大学 2023 年度课程思政示范课建设项目（制药工艺学）。