医药院校化工原理（制药工程原理）课程的教学模式设计

李传润，彭成军，见玉娟，王虎传，梁娟（安徽中医药大学药学院，安徽合肥230012）



医药院校化工原理（制药工程原理）课程的教学模式设计

李传润，彭成军，见玉娟，王虎传，梁娟
（安徽中医药大学药学院，安徽合肥230012）

摘要：根据医药院校各专业培养方案，进行化工原理（制药工程原理）课程的教学模式设计，合理安排理论教学、实验教学和课程设计，精选教学内容，利用多媒体教学手段，逐步建立工程观点，提高学生医药工程理论水平和解决实际问题的能力。

关键词：化工原理；制药工程原理；教学设计；课程设计

化工原理课程以“三传”为主线，即以动量传递为基础，讲述流体输送、搅拌、沉降、过滤等单元操作；以热量传递为基础，讲述传热、蒸发操作；以质量传递为基础，讲述吸收、精馏、结晶等单元操作以及热量、质量同时传递过程的干燥操作［1-2］。在医药类院校，制药工程原理或食品工程原理课程与化工原理类似，其核心都是单元操作，它们是制药工程、生物制药、药物制剂和食品质量与安全等专业的一门专业基础课，属工程学科，具有工程性和应用性，在基础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用。通过本课程的学习，使学生掌握化工制药过程流体力学、传热学及传质过程等单元操作的基本概念、基本理论和基本规律；熟悉各单元操作分析计算方法，并能进行过程的选择、设备工艺尺寸的计算及设备的选型计算；了解强化过程的途径，培养学生分析、解决工程实际问题的能力，为后继课程如《制药工艺学》、《制药过程自动控制》、《制药设备及车间设计》等的学习和未来的工作打下基础。

1　合理安排理论和实践学时

根据我校2014版各本科专业人才培养方案及培养目标，分专业进行化工原理（制药工程原理、食品工程原理）课程的教学学时安排，各专业安排的理论和实践内容及学时见表1。

如制药工程专业学生的培养要求是学习药品生产制造、产品开发、工程设计和生产技术与质量管理等方面的基本理论和基本知识，接受专业实验技能、工艺研究和工程设计的基本科学与工程方法训练，掌握从事药品研究与开发、制药工艺设计与放大、药品生产质量与管理等方面的基本能力［3］。该专业在培养要求上强调药品制造过程，因此制药工程专业《化工原理》的学时安排最多，包括理论教学、实验教学和课程设计3个环节。生物制药专业、药物制剂专业和食品质量与安全专业安排的学时数逐渐减少。

2　精选教材和精心组织理论教学内容

医药类院校的化工原理或制药工程原理课程与理工科院校化工专业相比，学时数相对较少。我校为了鼓励学生自学，提高学生自主学习的能力，各专业培养方案理论课学时一般还包含15%左右的自主学习学时［4］。因此在教材选择上，我们根据医药院校课时少而学生数理基础又相对薄弱的特点，没有选择目前国内高校常采用的比较经典的教材，如化学工业出版社陈敏恒主编的《化工原理》和化学工业出版社谭天恩主编的《化工原理》，而是选择了合肥工业大学出版社崔鹏、魏凤玉主编的《化工原理》（用于制药工程专业教学），人民卫生出版社王志祥主编的《制药工程原理与设备》（用于药物制剂专业教学）以及中国农业大学出版社李云飞、葛克山主编的《食品工程原理》（用于食品质量与安全专业教学），以上教材能较好地满足我校各专业培养要求［1，5，6］。

授课只能节选教材内容，避免过分追求授课内容的“高、精、深、广”。制药工程和生物制药专业一般选取流体流动及流体输送机械、非均相分离、传热、蒸发、精馏和干燥等章节作为主要授课内容，以膜分离技术、结晶、吸附分离作为自主学习内容。药物制剂专业一般选取流体流动及流体输送机械、传热和干燥等章节作为主要授课内容，以固液萃取、吸附与离子交换、蒸发及精馏设备作为自主学习内容。食品质量与安全专业一般选取流体流动及流体输送机械、传热和干燥等章节作为主要授课内容，冷冻和喷雾干燥及混合技术作为自主学习内容。这样的授课内容几乎涵盖了动量传递、热量传递和质量传递的重要理论及相应的设备，对设备的操作原理与结构介绍多，又不乏“三传”的基本理论和经典工程问题处理方法，充分考虑了各专业特点及上下游课程的内容，契合各专业培养目标［7］。

3　理论教学力求通俗易懂

除制药工程专业外，其它医药专业基本没有制药化工生产认识实习教学环节，实验学时又少，学生对化工单元操作基本上没有感性认识。教师在向学生阐述某些工程实际问题时，很难清晰、系统地表达清楚。合理地将多媒体技术运用到教学中来，可有效弥补学时少、实践教学环节缺失的弊端。我们搜集了较为全面的生产设备图片、三维设计图、动画和录像等多媒体辅助教学素材，多媒体教学具有表现形式丰富、交互式学习环境良好和信息量大等特点，教学过程中遵循“化抽象为直观，由感性到理性”的教学理念，使学生既掌握了理论知识，又增强了感性认识，充分调动了学生的学习兴趣。如在精馏单元操作讲解时，教师可以利用教学录像先向学生展示炼油生产中正在使用的精馏塔设备，让学生思考分馏可得到汽油、煤油、柴油等产品是根据什么原理实现的，从而引出均相液体混合物的分离方法——精馏及其原理，以三维设计图讲解精馏塔的结构，并引发学生思考相平衡和总物料衡算，以录像讲解塔板上的气液接触状况，塔操作时的液泛、漏液等精馏塔的不正常操作现象等。由于单元操作过程较多，根据专业定位和培养目标，我们主要讲授基本原理、基本概念和应用，适当减少公式推导过程，以节省时间介绍更多的单元操作过程［4］。

化工单元操作中许多基本原理均可用来解释现实生活的现象，将生活中的实例与过程原理相类比进行讲解，使学生更容易接受。如在讲解传热的三种基本方式时，结合生活中常用的暖水瓶并向学生提问，引导他们回答出：真空夹层为了阻止热量以对流的方式对外散失；内胆镀银为了阻止热量以辐射的方式对外散失；使用软木塞为了减少热量以传导的方式对外散失等。通过将生活实例引入课堂教学，让学生体会到化工理论也能解释身边的实际问题，激发学生学习化工原理的积极性。

4　重视实验教学

我校建立了较为完备的化工原理实验室，涵盖流体流动及流体输送机械、伯努利及雷诺实验、过滤、传热、精馏、干燥、固液萃取、流态化、微滤膜分离、超滤纳滤、反渗透、电渗析、喷雾干燥等单元过程和实验设备，各专业实验项目安排见表2。

表2　各专业实验项目安排

学生实验前要求先做预习报告，包括实验目的、实验原理、实验装置及实验步骤四部分，必要时先自行进行实验仿真练习，实验教师在实验前检查预习报告并提问，实验结束后学生打印实验数据和相关计算图表带回，将实验结果与讨论、思考题解答等部分补充到预习报告后面作为一份完整的实验报告。

5　开展化工原理课程设计

化工原理课程设计是学生综合应用化工原理和工程制图知识进行设备结构设计的重要实践教学环节。我校制药工程专业十三年来一直开展化工原理课程设计，2014版培养方案中更是把“化工原理课程设计”、“原料药工艺流程设计”和“药物制剂车间设计”单独列出，组成制药工程专业三大课程设计体系，有效地提高了学生的设计能力，近年来学生在全国制药工程设计竞赛和全国大学生“挑战杯”课外学术作品竞赛中多次获奖。而化工原理课程设计是其它两大课程设计的基础，开展的好不好直接关系到后续课程设计的质量。

如精馏塔的设计，教师先拟定设计条件和工艺要求，并进行网络筛选，避免学生网上抄袭，进行1～2次集中培训，设计过程中进行答疑和抽查。学生利用3个月左右时间（主要是业余时间和寒假时间），综合运用化工原理理论知识，通过复杂的工程计算来确定设备的类型，计算设备的尺寸，设计设备的结构，独立完成精馏单元操作的工艺设计，并撰写设计说明书，绘制工艺流程图和设备工艺条件图，最后ppt集中展示答辩，完成作为工程技术人员在工艺设计方面必备能力的基本训练。精馏塔设计综合性较强，不仅仅包括精馏塔的设计，还包括换热器和流体输送设备的计算和选型，有利于巩固学生的单元操作基本知识［8-9］。

6　逐步建立工程观点

化工原理是一门工程性很强的课程，理论教学中应逐步强化学生的工程观点。在教学过程中应结合工程实例，让学生学以致用。例如：在讲解圆形直管中强制对流传热系数的计算时，由于传热过程中影响对流传热系数大小的因素很多，不能由严格的理论推导得到具体的表达式，此时可通过对各影响因素进行比较分析，忽略次要和重复的因素，再对筛选出来的8个因素进行量纲分析，将影响传热的变量组成4个无量纲的数群，再通过实验确定不同条件下各准数之间的关系。采用此法的优点是大大减少了研究实际工程问题的实验工作量。在教学中通过对实际工程问题的综合分析，使学生对工程问题的认识逐步深入，培养学生解决工程实际问题的能力［10］。

7　结束语

化工原理课程教学模式的设计应根据专业培养目标选择教学重点，合理安排实验项目，抓好课程设计；教学过程中综合运用多种教学手段，把生活实例适时引入到教学环节中，拓展学生思维，提高学习兴趣；教学中应注重工程观点的培养，引导学生理论联系实际分析解决工程问题，打好工程基础，提高设计能力。

参考文献

［1］崔鹏，魏凤玉.化工原理（第三版）［M］.合肥：合肥工业大学出版社，2009.

［2］McCable W L，Smith J C，Harriot P. Unit Operations of Chemical Engineering.7th Ed［M］. NewYork：McGraw- Hill，Inc，2004.

［3］Hickley A J，Ganderton D. Pharmaceutical Process Engineering. 2th Ed［M］. NewYork：M. Dekker，2010.

［4］李金莲，张红梅，陈彦广，等.非化工专业化工原理课程教学模式的设计［J］.牡丹江师范学院学报（自然科学版），2013（3）：77 - 78.

［5］王志祥.制药工程原理与设备（第2版）［M］.北京：人民卫生出版社，2011.

［6］李云飞，葛克山.食品工程原理（第3版）［M］.北京:中国农业大学出版社，2014.

［7］齐鸣斋，黄婕，陈敏恒.化工原理教学内容改革的点滴思考［J］.化工高等教育，2012（4）：90- 92.

［8］倪献智.彰显化工原理课程内容特点，强化学生工程能力的培养［J］.中国大学教学，2011（12）：45- 48.

［9］张淮浩，赵静，张小兴，等.少学时化工原理课程设计教学改革实践［J］.化工时刊，2015（5）：37- 39.

［10］倪献智.化工原理课程教学中突出工程观点和方法教育［J］.化工高等教育，2007（3）：79- 82.□

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

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1008- 553X（2016）03- 0107- 03

收稿日期：2016- 03- 12

作者简介：李传润（1977-），男，毕业于合肥工业大学，副教授，从事制药工程专业的教学和科研工作，13505603930，chuanrunli@qq.com。