工程教育认证背景下制药工程专业实验室建设的研究与实践.pdf

Vol.9 No.3Jun.2023生物化工Biological Chemical Engineering第 9 卷 第 3 期2023 年 6 月文章编号：2096-0387（2023）03-04工程教育认证背景下制药工程专业实验室建设的 研究与实践陈帅1,2，祝波1，刘少华1，杨秀东1，王慧竹1*（1.吉林化工学院 化学与制药工程学院，吉林吉林 132022；2.吉林化工学院研究生院，吉林吉林 132022）摘 要：实验室作为高校人才培养的重要场所，其建设和管理的水平直接影响着人才培养的质量。结合吉林化工学院制药工程专业的工程教育及人才培养特色，本文从实验室构建及基础设施完善、仪器设备的使用与管理、实验内容的调整与优化、人员队伍、实验室规章制度以及实验室档案建设 6 个方面加强了制药工程专业实验室的建设与探索，建设后的制药工程专业实验室能够为人才培养提供更为有力的硬件保障。关键词：工程教育；制药工程；实验室中图分类号：G647；TQ46 文献标识码：CResearchandPracticeofPharmaceuticalEngineeringProfessionalLaboratoryConstructionUndertheBackgroundofEngineeringEducationCertificationCHEN Shuai1,2,ZHU Bo1,LIU Shaohua1,YANG Xiudong1,WANG Huizhu1*(1.School of Chemistry and Pharmaceutical Engineering,Jilin Institute of Chemical Technology,Jilin 132022,China;2.Graduate School of Jilin Institute of Chemical Technology,Jilin 132022,China)Abstract:As an important place for the cultivation of talents in colleges and universities,the level of construction and management of the laboratory directly affects the quality of talent training.Combined with the engineering education and the characteristics of talent training in Jilin Institute of Chemical Technology,the construction and exploration of the pharmaceutical engineering professional laboratory has been strengthened from six aspects:laboratory construction and infrastructure improvement,use and management of instruments and equipment,adjustment and optimization of experimental content,personnel team,laboratory rules and regulations,and laboratory file construction.The pharmaceutical engineering professional laboratory after construction can provide more powerful hardware support for personnel training.Keywords:engineering education;pharmaceutical engineering;laboratory建立工程教育专业认证制度，是实现我国工程教育全面协调可持续发展的迫切需要。2016 年 6 月我国正式成为 华盛顿协议 成员国，这成为我国工程师按照国际标准培养、提高工程技术人才培养质量的重要举措，对于我国工程技术领域应对国际竞争、走向世界具有重要意义1-2。吉林化工学院（以下简称本校）制药工程专业始建于 1999 年，2018 年被评为吉林省特色高水平专业，并通过中国工程教育专业认证，已跻身全球工程教育第一方阵。2019 年被评为吉林省一流专业，同年获批国家级一流专业建设点。专业贯彻落实立德树人根本任务，以培养能够运用自然科学及药学理论知识，分析和解决药品生产过程中工程技术问题，具有良好的职业道德和社会责任感，人文修养和心理素质，具有创新精神、团队意识、环基金项目：2018 年吉林化工学院高等教育教学研究课题（重点项目）。作者简介：陈帅（1982），男，河北深州人，博士，副教授，研究方向为中药质量控制与质量评价。通信作者：王慧竹（1981），女，山东威海人，博士，副教授，研究方向为体内药物分析。E-mail：。124生物化工2023 年保理念、国际视野和跨文化交流能力的工程技术人才 为目标3。实验室是高校的重要组成部分，其建设层次和管理水平直接影响着人才培养质量。工程教育认证考察过程中，专业实验室是重要的考察评估点。为满足工程教育认证的要求及做好认证通过后的持续改进工作，本校从以下几个方面对制药工程专业实验室加强建设和实践。1 整合优化实验室构建模式及基础设施1.1 整合功能实验室，提高实验室使用效率在原有实验室布局基础上进行整合优化，优化的思路为突出制药工程特色，优化资源，保证效率，具体设置为药理学与药代动力学实验室 1 个、天然药物化学实验室 1 个、药物化学实验室 1 个、药物分析实验室 1 个、仪器分析实验室 1 个、天平室 1 个、制药工艺实验室 1 个、学生课外科技活动实验室 2 个、工程训练实验室 2 个。其中药理学与药代动力学实验室、天然药物化学实验室、药物化学实验室以及药物分析实验室作为专业基础实验室主要承担制药工程专业药理学、药物代谢动力学、天然药物化学、药物化学和药物分析 5 门专业基础课的实验教学工作，制药工艺实验室要承担药物合成工艺的实验教学工作。整合后的功能实验在完成实验教学工作的同时，与仪器分析实验室、天平室、课外科技活动实验室等公共实验室一起全天候对制药类专业学生开放，满足学生课外科技活动的需要，实验室使用效率大大提升。1.2 建设药品标本室和细胞室建成药品标本室 1 个和细胞室 1 个，其中药品标本室着力突出“药”的特色，主要培养制药类学生对药品（包括中药材）直观认识的能力，通过此途径激发学生对专业知识的学习兴趣。细胞室可以拓宽药物体外活性研究的途径，在锻炼学生动手能力的同时，开拓学生的创新思维，使其可以更直接地观察到自己合成或提取的物质（成分）所能够产生的药理活性，而不再仅仅停留在指导教师“口授”的层面上或仅仅获得了几个化合物。通过对本校制药专业师生的满意度调查发现，99%的师生认为新建的药品标本室和细胞室有助于学生对所学知识进行更好的实践，同时还能大大激发学生的学习兴趣。1.3 建设制药工程专业仿真实训平台随着制药技术的快速发展，药物制备的方法、剂型越来越多，生产过程对设备控制要求越来越高，而进入药厂进行实际动手操作的机会越来越少4，为了摆脱这一困境，本校筹措资金 320 万元，建成了制药工程专业仿真实训平台，平台主要由两大子平台构成：（1）药品生产 GMP 虚拟仿真实训子平台；（2）“互联网+智能共享”阿司匹林原料药合成综合实践子平台。其中，药品生产 GMP 虚拟仿真实训子平台可以供80个学生同时进行药物制剂车间称量、粉碎过筛、混合、制粒、干燥、压片以及胶囊填充等各个单元操作的仿真操作，学生做完整套仿真实训，会对制剂生产车间的各个岗位有比较清晰的感官认识。“互联网+智能共享”阿司匹林原料药合成综合实践子平台依托“互联网+智能共享”阿司匹林原料药合成综合实践装置，应用 WebGL 技术实现网页版在线教学系统，通过物联网技术将实验装置以及学习资源也接入到网络平台上，让学生不出学校就能真实体验“中国制造 2025”和“互联网+”在生产制造企业的运营模式。仿真实训平台的构建对于解决学生实习困难，培养学生分析解决实际问题的能力起到了重要的作用，同时也为制药工程专业实践类课程体系、实践学时的比重、综合设计实验内容等的调整提供了必要的保障。1.4 实验室功能的扩展项目组积及研究和制定实验室开放的相关制度和实施细则，先后制定了 药学与制药工程实验中心开放管理（暂行）规定药学与制药工程实验中心实验室卫生及安全管理制度假期实验室使用安全管理规定，修订和完善了 吉林化工学院实验室安全规程。在满足本科专业教学需求基础上，加大实验室开放力度，探索预约制，为制药类专业学生的课外实践活动提供场所和条件，如学生课外科技活动、全国大学生挑战杯竞赛计划、全国医药院校药学/中药学专业大学生实验技能竞赛以及全国（吉林省）生命科学创新实验大赛等。近 3 年，本校制药类专业学生获学科竞赛国家二等奖 2 项，三等奖 1 项，省级第 3 期125陈帅等：工程教育认证背景下制药工程专业实验室建设的研究与实践奖项 20 余项。2 仪器设备的使用与管理2.1 大型仪器设备的使用与管理对制药工程专业实验室内超过 5 万元以上的仪器设备进行分类、建档，制作标准化的仪器操作规程，完善仪器设备使用前预约、使用后登记制度。针对大型仪器使用操作的复杂性及学生的流动性，实验室每学期分批次举办仪器使用培训会，对仪器的用途、工作原理、样品要求和操作规程进行详细讲解，这样不仅可以减少样品不合格可能对仪器造成的损害，还可以大大提高仪器的使用效率。2.2 普通仪器设备的使用与管理结合各功能实验室特点和仪器设备种类，将 5 万元以下仪器设备分放到各功能实验室（研究室），由各实验室（研究室）负责管理和维护。学期末，各实验室（研究室）要将自己负责的仪器设备的使用、故障及维修等情况汇总上报给实验中心，方便统计仪器设备的利用率，并形成仪器设备采购论证的依据。改革后的仪器设备管理模式既摆脱了仪器设备集中放置管理不到位的现象，还提高了仪器的利用率，对于学生工程实践能力的培养具有重要的推动作用，得到师生的一致好评。2.3 仪器设备配置的提升采用“引进先进、改进老旧、研制专用”三结合的方式提升仪器设备配置。“引进先进”即以申请中央支持地方高校发展专项资金和省级财政支持高等教育发展专项资金为契机，采购先进的教学和科研仪器设备；“改进老旧”即遵循“能修则修”的原则，请专业技术人员对破旧仪器设备进行维修，或使用对规格型号相同的设备进行拆解后再拼凑的方式进行维修，使固定资产的利用价值最大化，没有维修或拼凑价值的设备由管理人员提出报废申请；“研制专用”即以学校自制设备专项基金为契机，鼓励实验技术人员研制开发专用设备，积极申请立项。通过上述 3 种方式提升制药工程专业实验室仪器设备配置后，在保证现有仪器设备资源利用最大化的基础上，不断补充先进的仪器设备，既保证了工程教育的顺利开展，同时也保障了学生工程实践能力的提升。3 实验内容调整与优化3.1 以“绿色”为主线调整与优化实验内容“绿色”即在实验内容中体现环境保护的意识，项目组从精选实验内容入手，尽量采用微量半微量的实验，在保证实现教学目的前提下，以节约试剂为主，同时培养学生的环保意识。在对实验项目进行优化和调整过程中，本校也从环境保护的角度来筛选和调整实验项目，淘汰对环境污染较大的实验项目，调换环境污染小的实验项目，在保证完成实验教学目标的前提下，选用毒性小、废弃物少、污染轻的 实验项目5。调整前的药物化学实验项目“地巴唑的合成”，实验过程中会产生较强的刺激气味，残留在人体皮肤及衣服上，长时间都不能散尽。为此，项目组根据实验目的对实验项目进行了重新筛选，最终选择了“苯佐卡因的合成”，大大降低了实验过程中刺激性气味的排放。此外，在实验项目优化和调整过程中尝试开展了实验室间的联合：制药工艺实验多数为药物合成实验，而有机化学实验多数为简单药物中间体的合成制备实验，在制药工艺实验中以前期药物化学实验中的产品为原料进行药物的合成，这种连续的合成实验有效解决了前期药物原料中间体产品长期放置或变为废弃物容易引起环境污染的问题，既节约了原料，又减少了污染。例如，药物化学实验项目“对乙酰氨基酚的合成”最终产物为对乙酰氨基酚，同时对乙酰氨基酚又为药物扑炎痛合成的中间体原料，在实验内容的优化和调整上，本文尝试在药物化学实验项目“对乙酰氨基酚的合成”中增加产物纯化结晶、纯度检测的内容，经过检测的产物最终会被用来作为制药工艺实验项目“扑炎痛的合成”的原料，这样既节约了成本，又减少了污染，得到师生的一致好评。3.2 建立实验课程群，多开设体现制药工艺特色的综合大实验按照功能实验室的划分和实验教学内容的异同，构建了工艺学实验群、药物分析实验群、分离工程实验群和制剂实验群。其中药物分析实验群、制剂实验群为专业基础板块，主要应以验证性实验为主，重点掌握药物制剂与分析过程中的基础知识；工艺学实验126生物化工2023 年群及分离工程实验群为专业板块，以综合设计型实验为主，要求学生重点掌握制药工艺过程单元操作知识与技能。在“四大实验课程群”基础上，增开多个综合性、设计性实验项目，同时按照制药工艺学的思想将所开设实验有机串连整合起来，形成了以综合大实验为主、体现制药工程特色的实验教学体系6。4 人员队伍建设与管理实验技术人员的专业水平决定了实验室的管理水平，项目建设期内实验室负责人配合学院积极沟通联系，通过各种途径提高实验技术人员的专业水平，努力引进高层次人才充实实验队伍，通过有计划有步骤地安排实验技术人员参加学习、培训，尽可能为其提供各种研讨、交流、考察活动的机会，提供学习掌握新技能、了解科技最新成果、拓宽知识面的机会。实验室成功引进 1 名制药类专业博士研究生，实验室管理队伍得到了充实。此外，本项目组积极探索实验室管理新模式，如在学工部和院学生办公室的协作下，结合学校勤工助学岗位，选拔出 1 2 名优秀的研究生学生助理参与实验室管理，通过实验室的制度培训、安全培训、技能培训后，其能够协助实验员准备实验、实验室的日常管理，包括实验室的仪器设备维护、实验室打扫卫生等方面的工作。新模式试运行近一年，从各方反馈信息可以得出实施效果较好。5 强化安全意识，加强实验室安全教育在学期初、期中、期末分别对实验室专职人员和实验指导教师进行实验室安全管理方面的督导，强化实验室安全意识。由于学生每学期进行实验的场所（实验室）、种类均不同，所以在每学期初均应对学生进行实验室规章制度等安全培训与教育，并组织现场考试，考试通过方可开展实验，以此来提高学生的安全意识。对于实验过程中化学药品的管理采用“记账簿”形式，即学期初进货量+上学期库存=整学期消耗量+学期末库存量。其中比较关键和重要的是整学期消耗量，即日常台帐的记录，从记录里可以明确得知试剂使用量等信息，因此化学试剂的“记账簿”体现了化学药品监管的规范性。但“账簿”的形成前期需要对实验的学生进行监管，待学生养成主动记录真实的相关信息的习惯，这样才能保证账目的真实可信。6 结语培养面向生产一线的工程技术人才是制药工程专业的人才培养目标，因此，学生的实验操作动手能力、工程素质的培养尤为重要。作为工程技术人才培养重要场所，实验室扮演着重要角色。而功能齐备、规章制度合理有效、实验教学体系以学生为中心是实验室评价的重要指标。为顺应工程教育对学生的要求，本校结合自身特色和优势，从实验室构建及基础设施完善、仪器设备的使用与管理、实验内容的调整与优化、人员队伍、实验室规章制度和实验室档案建设 6 个方面加强了制药工程专业实验室的建设与探索，建设后的制药工程专业实验室能够为人才培养提供更为有力的硬件保障。参考文献1 曹荣敏,吴迎年,陈雯柏,等.工程认证视角下自动化专业创新实验室建设 J.实验室研究与探索,2019,38(10):259-264.2 张进,李玉柏,陈伟建.以专业认证为契机开展通信工程专业建设关键环节的研究与实践 J.实验科学与技术,2020,18(1):87-91.3 吴冬,王译晨.工程认证背景下化学工程与工艺专业实验室建设探索 J.广东化工,2022,49(9):233-234.4 钱建瑛,蒋敏,史劲松.制药工程专业虚拟仿真实验室的建设探讨 J.新校园,2016(7):46-47.5 项昭保,张鹏,舒坤贤,等.制药工程专业实验室建设的探索与实践 J.实验室研究与探索,2015,34(2):235-237.6 邹祥,石虹.制药工程专业实验室建设及管理初探 J.实验科学与技术,2006,19(2):96-98.