醫(yī)藥院?；ぴ恚ㄖ扑幑こ淘恚┱n程的教學(xué)模式設(shè)計(jì)

李傳潤(rùn)，彭成軍，見玉娟，王虎傳，梁娟（安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，安徽合肥230012）

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醫(yī)藥院?；ぴ恚ㄖ扑幑こ淘恚┱n程的教學(xué)模式設(shè)計(jì)

李傳潤(rùn)，彭成軍，見玉娟，王虎傳，梁娟
（安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，安徽合肥230012）

摘要：根據(jù)醫(yī)藥院校各專業(yè)培養(yǎng)方案，進(jìn)行化工原理（制藥工程原理）課程的教學(xué)模式設(shè)計(jì)，合理安排理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)，精選教學(xué)內(nèi)容，利用多媒體教學(xué)手段，逐步建立工程觀點(diǎn)，提高學(xué)生醫(yī)藥工程理論水平和解決實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：化工原理；制藥工程原理；教學(xué)設(shè)計(jì)；課程設(shè)計(jì)

化工原理課程以“三傳”為主線，即以動(dòng)量傳遞為基礎(chǔ)，講述流體輸送、攪拌、沉降、過濾等單元操作；以熱量傳遞為基礎(chǔ)，講述傳熱、蒸發(fā)操作；以質(zhì)量傳遞為基礎(chǔ)，講述吸收、精餾、結(jié)晶等單元操作以及熱量、質(zhì)量同時(shí)傳遞過程的干燥操作［1-2］。在醫(yī)藥類院校，制藥工程原理或食品工程原理課程與化工原理類似，其核心都是單元操作，它們是制藥工程、生物制藥、藥物制劑和食品質(zhì)量與安全等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，屬工程學(xué)科，具有工程性和應(yīng)用性，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著承前啟后、由理及工的橋梁作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握化工制藥過程流體力學(xué)、傳熱學(xué)及傳質(zhì)過程等單元操作的基本概念、基本理論和基本規(guī)律；熟悉各單元操作分析計(jì)算方法，并能進(jìn)行過程的選擇、設(shè)備工藝尺寸的計(jì)算及設(shè)備的選型計(jì)算；了解強(qiáng)化過程的途徑，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程實(shí)際問題的能力，為后繼課程如《制藥工藝學(xué)》、《制藥過程自動(dòng)控制》、《制藥設(shè)備及車間設(shè)計(jì)》等的學(xué)習(xí)和未來的工作打下基礎(chǔ)。

1　合理安排理論和實(shí)踐學(xué)時(shí)

根據(jù)我校2014版各本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案及培養(yǎng)目標(biāo)，分專業(yè)進(jìn)行化工原理（制藥工程原理、食品工程原理）課程的教學(xué)學(xué)時(shí)安排，各專業(yè)安排的理論和實(shí)踐內(nèi)容及學(xué)時(shí)見表1。

如制藥工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求是學(xué)習(xí)藥品生產(chǎn)制造、產(chǎn)品開發(fā)、工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)與質(zhì)量管理等方面的基本理論和基本知識(shí)，接受專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能、工藝研究和工程設(shè)計(jì)的基本科學(xué)與工程方法訓(xùn)練，掌握從事藥品研究與開發(fā)、制藥工藝設(shè)計(jì)與放大、藥品生產(chǎn)質(zhì)量與管理等方面的基本能力［3］。該專業(yè)在培養(yǎng)要求上強(qiáng)調(diào)藥品制造過程，因此制藥工程專業(yè)《化工原理》的學(xué)時(shí)安排最多，包括理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)3個(gè)環(huán)節(jié)。生物制藥專業(yè)、藥物制劑專業(yè)和食品質(zhì)量與安全專業(yè)安排的學(xué)時(shí)數(shù)逐漸減少。

2　精選教材和精心組織理論教學(xué)內(nèi)容

醫(yī)藥類院校的化工原理或制藥工程原理課程與理工科院校化工專業(yè)相比，學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)較少。我校為了鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，各專業(yè)培養(yǎng)方案理論課學(xué)時(shí)一般還包含15%左右的自主學(xué)習(xí)學(xué)時(shí)［4］。因此在教材選擇上，我們根據(jù)醫(yī)藥院校課時(shí)少而學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)又相對(duì)薄弱的特點(diǎn)，沒有選擇目前國(guó)內(nèi)高校常采用的比較經(jīng)典的教材，如化學(xué)工業(yè)出版社陳敏恒主編的《化工原理》和化學(xué)工業(yè)出版社譚天恩主編的《化工原理》，而是選擇了合肥工業(yè)大學(xué)出版社崔鵬、魏鳳玉主編的《化工原理》（用于制藥工程專業(yè)教學(xué)），人民衛(wèi)生出版社王志祥主編的《制藥工程原理與設(shè)備》（用于藥物制劑專業(yè)教學(xué)）以及中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社李云飛、葛克山主編的《食品工程原理》（用于食品質(zhì)量與安全專業(yè)教學(xué)），以上教材能較好地滿足我校各專業(yè)培養(yǎng)要求［1，5，6］。

授課只能節(jié)選教材內(nèi)容，避免過分追求授課內(nèi)容的“高、精、深、廣”。制藥工程和生物制藥專業(yè)一般選取流體流動(dòng)及流體輸送機(jī)械、非均相分離、傳熱、蒸發(fā)、精餾和干燥等章節(jié)作為主要授課內(nèi)容，以膜分離技術(shù)、結(jié)晶、吸附分離作為自主學(xué)習(xí)內(nèi)容。藥物制劑專業(yè)一般選取流體流動(dòng)及流體輸送機(jī)械、傳熱和干燥等章節(jié)作為主要授課內(nèi)容，以固液萃取、吸附與離子交換、蒸發(fā)及精餾設(shè)備作為自主學(xué)習(xí)內(nèi)容。食品質(zhì)量與安全專業(yè)一般選取流體流動(dòng)及流體輸送機(jī)械、傳熱和干燥等章節(jié)作為主要授課內(nèi)容，冷凍和噴霧干燥及混合技術(shù)作為自主學(xué)習(xí)內(nèi)容。這樣的授課內(nèi)容幾乎涵蓋了動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的重要理論及相應(yīng)的設(shè)備，對(duì)設(shè)備的操作原理與結(jié)構(gòu)介紹多，又不乏“三傳”的基本理論和經(jīng)典工程問題處理方法，充分考慮了各專業(yè)特點(diǎn)及上下游課程的內(nèi)容，契合各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)［7］。

3　理論教學(xué)力求通俗易懂

除制藥工程專業(yè)外，其它醫(yī)藥專業(yè)基本沒有制藥化工生產(chǎn)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)又少，學(xué)生對(duì)化工單元操作基本上沒有感性認(rèn)識(shí)。教師在向?qū)W生闡述某些工程實(shí)際問題時(shí)，很難清晰、系統(tǒng)地表達(dá)清楚。合理地將多媒體技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)中來，可有效彌補(bǔ)學(xué)時(shí)少、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺失的弊端。我們搜集了較為全面的生產(chǎn)設(shè)備圖片、三維設(shè)計(jì)圖、動(dòng)畫和錄像等多媒體輔助教學(xué)素材，多媒體教學(xué)具有表現(xiàn)形式豐富、交互式學(xué)習(xí)環(huán)境良好和信息量大等特點(diǎn)，教學(xué)過程中遵循“化抽象為直觀，由感性到理性”的教學(xué)理念，使學(xué)生既掌握了理論知識(shí)，又增強(qiáng)了感性認(rèn)識(shí)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如在精餾單元操作講解時(shí)，教師可以利用教學(xué)錄像先向?qū)W生展示煉油生產(chǎn)中正在使用的精餾塔設(shè)備，讓學(xué)生思考分餾可得到汽油、煤油、柴油等產(chǎn)品是根據(jù)什么原理實(shí)現(xiàn)的，從而引出均相液體混合物的分離方法——精餾及其原理，以三維設(shè)計(jì)圖講解精餾塔的結(jié)構(gòu)，并引發(fā)學(xué)生思考相平衡和總物料衡算，以錄像講解塔板上的氣液接觸狀況，塔操作時(shí)的液泛、漏液等精餾塔的不正常操作現(xiàn)象等。由于單元操作過程較多，根據(jù)專業(yè)定位和培養(yǎng)目標(biāo)，我們主要講授基本原理、基本概念和應(yīng)用，適當(dāng)減少公式推導(dǎo)過程，以節(jié)省時(shí)間介紹更多的單元操作過程［4］。

化工單元操作中許多基本原理均可用來解釋現(xiàn)實(shí)生活的現(xiàn)象，將生活中的實(shí)例與過程原理相類比進(jìn)行講解，使學(xué)生更容易接受。如在講解傳熱的三種基本方式時(shí)，結(jié)合生活中常用的暖水瓶并向?qū)W生提問，引導(dǎo)他們回答出：真空夾層為了阻止熱量以對(duì)流的方式對(duì)外散失；內(nèi)膽鍍銀為了阻止熱量以輻射的方式對(duì)外散失；使用軟木塞為了減少熱量以傳導(dǎo)的方式對(duì)外散失等。通過將生活實(shí)例引入課堂教學(xué)，讓學(xué)生體會(huì)到化工理論也能解釋身邊的實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理的積極性。

4　重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

我校建立了較為完備的化工原理實(shí)驗(yàn)室，涵蓋流體流動(dòng)及流體輸送機(jī)械、伯努利及雷諾實(shí)驗(yàn)、過濾、傳熱、精餾、干燥、固液萃取、流態(tài)化、微濾膜分離、超濾納濾、反滲透、電滲析、噴霧干燥等單元過程和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，各專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排見表2。

表2　各專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排

學(xué)生實(shí)驗(yàn)前要求先做預(yù)習(xí)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)步驟四部分，必要時(shí)先自行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真練習(xí)，實(shí)驗(yàn)教師在實(shí)驗(yàn)前檢查預(yù)習(xí)報(bào)告并提問，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生打印實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)計(jì)算圖表帶回，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論、思考題解答等部分補(bǔ)充到預(yù)習(xí)報(bào)告后面作為一份完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

5　開展化工原理課程設(shè)計(jì)

化工原理課程設(shè)計(jì)是學(xué)生綜合應(yīng)用化工原理和工程制圖知識(shí)進(jìn)行設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。我校制藥工程專業(yè)十三年來一直開展化工原理課程設(shè)計(jì)，2014版培養(yǎng)方案中更是把“化工原理課程設(shè)計(jì)”、“原料藥工藝流程設(shè)計(jì)”和“藥物制劑車間設(shè)計(jì)”單獨(dú)列出，組成制藥工程專業(yè)三大課程設(shè)計(jì)體系，有效地提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，近年來學(xué)生在全國(guó)制藥工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽和全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽中多次獲獎(jiǎng)。而化工原理課程設(shè)計(jì)是其它兩大課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，開展的好不好直接關(guān)系到后續(xù)課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

如精餾塔的設(shè)計(jì)，教師先擬定設(shè)計(jì)條件和工藝要求，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)篩選，避免學(xué)生網(wǎng)上抄襲，進(jìn)行1～2次集中培訓(xùn)，設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行答疑和抽查。學(xué)生利用3個(gè)月左右時(shí)間（主要是業(yè)余時(shí)間和寒假時(shí)間），綜合運(yùn)用化工原理理論知識(shí)，通過復(fù)雜的工程計(jì)算來確定設(shè)備的類型，計(jì)算設(shè)備的尺寸，設(shè)計(jì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，獨(dú)立完成精餾單元操作的工藝設(shè)計(jì)，并撰寫設(shè)計(jì)說明書，繪制工藝流程圖和設(shè)備工藝條件圖，最后ppt集中展示答辯，完成作為工程技術(shù)人員在工藝設(shè)計(jì)方面必備能力的基本訓(xùn)練。精餾塔設(shè)計(jì)綜合性較強(qiáng)，不僅僅包括精餾塔的設(shè)計(jì)，還包括換熱器和流體輸送設(shè)備的計(jì)算和選型，有利于鞏固學(xué)生的單元操作基本知識(shí)［8-9］。

6　逐步建立工程觀點(diǎn)

化工原理是一門工程性很強(qiáng)的課程，理論教學(xué)中應(yīng)逐步強(qiáng)化學(xué)生的工程觀點(diǎn)。在教學(xué)過程中應(yīng)結(jié)合工程實(shí)例，讓學(xué)生學(xué)以致用。例如：在講解圓形直管中強(qiáng)制對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算時(shí)，由于傳熱過程中影響對(duì)流傳熱系數(shù)大小的因素很多，不能由嚴(yán)格的理論推導(dǎo)得到具體的表達(dá)式，此時(shí)可通過對(duì)各影響因素進(jìn)行比較分析，忽略次要和重復(fù)的因素，再對(duì)篩選出來的8個(gè)因素進(jìn)行量綱分析，將影響傳熱的變量組成4個(gè)無量綱的數(shù)群，再通過實(shí)驗(yàn)確定不同條件下各準(zhǔn)數(shù)之間的關(guān)系。采用此法的優(yōu)點(diǎn)是大大減少了研究實(shí)際工程問題的實(shí)驗(yàn)工作量。在教學(xué)中通過對(duì)實(shí)際工程問題的綜合分析，使學(xué)生對(duì)工程問題的認(rèn)識(shí)逐步深入，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力［10］。

7　結(jié)束語(yǔ)

化工原理課程教學(xué)模式的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)選擇教學(xué)重點(diǎn)，合理安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，抓好課程設(shè)計(jì)；教學(xué)過程中綜合運(yùn)用多種教學(xué)手段，把生活實(shí)例適時(shí)引入到教學(xué)環(huán)節(jié)中，拓展學(xué)生思維，提高學(xué)習(xí)興趣；教學(xué)中應(yīng)注重工程觀點(diǎn)的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際分析解決工程問題，打好工程基礎(chǔ)，提高設(shè)計(jì)能力。

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doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.03.041

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008- 553X（2016）03- 0107- 03

收稿日期：2016- 03- 12

作者簡(jiǎn)介：李傳潤(rùn)（1977-），男，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)，副教授，從事制藥工程專業(yè)的教學(xué)和科研工作，13505603930，chuanrunli@qq.com。