時間：2022-04-15 08:49:56
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇換熱器課程設計總結，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
食品工程原理課程是高校食品科學與工程專業的基礎課，食品工程原理主要研究食品加工過程中各單元操作的基本原理、典型設備的構造、工藝尺寸的計算、選型及實驗研究方法等。學習本課程的任務是：掌握主要單元操作的基本規律、熟悉所用設備的工作原理以及性能等，培養學生運用基本原理，分析和解決生產操作中各種實際工程問題的能力。該門課程教學環節包括理論、實驗和課程設計三個環節，課程設計是本門課程的教學最后的環節，是學生學習和研究與實踐結果的全面總結。對于工科食品科學與工程專業學生，畢業前只是進行畢業論文實驗和畢業論文得撰寫，不搞畢業設計，對學生將來從事食品工程設計有很大限制，食品工程原理課程設計是食品科學與工程專業學生在專業課程學習過程中獨立進行工程設計的一次全面考察，對學生將來獨立完成相關工程設計是很好訓練和演習過程。
一、食品工程原理課程設計學時分配
二、食品工程原理課程設計題目
項目一：食品加工單元操作的計算。根據不同食品生產工藝，進行分組，對不同食品加工單元操作典型設備進行設計計算。
項目二：牛奶列管式換熱器的設計。在滅菌后牛奶的冷卻過程中，隨著溫度、壓力參數變化以及冷卻水溫度變化，設計一臺列管式換熱器，完成相應生產任務。
三、食品工程原理課程設計指導
在課程設計過程，對項目一，指導教師收集食品生產企業工程實例作為課程設計題目，每2～3個學生是單獨的題目，由于這些實際問題，涉及到食品生產中關鍵或者特殊的設備，所以每組學生都有很高的學習興趣，學生通過查閱資料和相關工程手冊，結合食品工程原理每個單元操作的原理每組學生能夠獨立完成各自的設計任務。通過課程設計，每組學生的查閱資料的能力、計算能力、繪圖能力以及綜合運用所學知識的能力等都得到了充分的鍛煉，這些訓練和指導對學生將來畢業后，完成工程師相應技術工作，有很大的幫助。
四、食品工程原理課程設計考核
《食品工程原理》作為食品科學與工程專業一門主干技術基礎課，是一門以力學、動力學、熱力學、傳熱學和傳質學為理論基礎的專業基礎課程。本課程課程設計考核的目的：充分調動學生的學習積極性，強化學生個性化的發展和創新能力、促進學生自主學習能力的培養。設計考核方面包括學生出勤情況；實驗目的明確；步驟清晰、數據處理正確、結論正確、分析討論合理等方面。
通過以上四個方面，學生能夠進行食品工程原理課程設計從查找資料，收集相關經驗數據，在獲得大量資料和數據基礎上，獨立的完成每個環節設計任務。通過這樣課程設計每個過程的設計訓練，學生們能夠完整體會到工程師的一個完整的設計項目。完成相應的訓練，提高學生綜合運用知識的能力和分析解決實際工程問題的能力。
在教學過程中，充分利用實習基地和實驗條件，在生產實習和認識實習的過程中，使學生掌握壓力容器的組成、典型組件結構及組件與組件之間功能和結構聯系。另外，還對過程設備設計教學大綱進行了修訂，增加了培養設計、創新素質方面的規定。如對每一教學章規定一個教學訓練環節，改變教學方法。教學中結合工程實例，采用理論和實際相結合的方法完成理論教學環節，改變粉筆黑板單一教學模式為課件加粉筆黑板模式，利用課件補充、增加工程實例圖片、動畫。在內容上，不僅要滿足考試和考研要求，而且對實際設計和創新能力的培養也要有很好的促進作用。經過幾年不斷地進入企業實地調研和收集資料，并查閱收集大量的工程案例，把它們合理地加入所編制的過程設備設計課件中。又經過較長時間授課、輔導效果驗證和多輪次的修改完善，目前已經形成了一套高標準課件。該課件已具有集教師授課、學生自學、研究生考試復習等功能于一體，重點在于對知識點的學習與考察。新課件還具有實際工程問題的分析與解決案例，通過對應章節的工程案例，將理論知識與工程實踐相結合，至少要在每章教學內容前演示或提出一些適當的應用實例，或提出一些實際設計問題，讓學生帶著問題邊思考邊學習。在選擇例題方面，適當增加設計類題目。在教學中，重點講授各種殼體結構及部件的應用場合、條件，結合實際應用研究各種殼體結構的設計方法，改變以前只注重書本理論知識、不注重實際應用的傳統教學方法，增強學生的工程實踐意識，在理論教學中逐漸培養學生的工程實踐能力及創新意識。
二、從實踐教學方面進行改革
（一）完善實驗環節
過程設備設計課程實驗包含殼體應力測定、厚壁圓筒爆破和外壓殼體失穩實驗。此次改革在已有的過程設備實驗的基礎上，加設了常用殼體結構及其部件的認知實驗和常用動設備的拆裝實驗，讓學生在實驗時，通過親身觀察常用壓力容器和組成部件的結構和區別、它們在過程設備中的具體應用目的、安裝位置以及工作過程，使過程專業學生都能對工程中常用壓力容器及其部件的作用和工作原理有所了解，掌握相關的基本知識，增強對壓力容器及其零部件的感性認識。同時對現有過程實驗教程進行修訂，使之更適合學生實踐能力的培養，達到實驗教學的目的。課程實驗也是一個檢驗學生實踐能力的重要環節。在實踐中結合課程內容、性質，合理設定實驗項目、實驗內容，同時學時也能滿足課程大綱的要求，使學生在實驗中增強動手能力、實踐能力及創新意識，且實驗類型也很全面，如認知類實驗、驗證型、綜合型和設計型實驗，并且不斷增加綜合型和設計型實驗比重，如增設浮閥塔盤結構創新設計實驗，管殼式換熱器導流方式創新設計實驗等，以提高學生的創新設計意識。在未來的計劃中，將增開常用過程生產裝置操作運行實驗，使學生對整個過程設備和課程內容有一總體的了解和認知，調動學生學習的積極性。
（二）對過程設備設計課程設計的改革
設計題目中大致包括動設備、靜設備、設備控制系統三部分內容。設計內容應有以往課程設計要求的理論設計計算與結構設計內容,能體現綜合運用以前學過的專業課程知識的設計方法。即過程設備設計的課程設計題目，要包括各種典型過程設備的設計方法，如選擇板式精餾塔機械設計作為課設題目，該題目可選擇篩板、浮閥、舌形等各種傳質的組合，以完成過程所必要的傳質要求。設計中還包含降液管的設計、溢流堰的設計、容器殼體材質和壁厚的選擇以及內外壓強度校核等各種知識，題目綜合性較好，且靈活多變，可以較好地訓練學生應用理論知識，解決實際問題的能力。鍛煉了學生的實踐能力和創新意識。在現有課程設計題目基礎上,盡量豐富課程設計的題目，嘗試將課程設計與機械創新大賽相結合，作為提高大學生創新能力的一個平臺，以提高學生對課程設計的興趣，并且根據學生的實際情況分層次進行。依據題目的難易程度,把題目分成不同的等級,學生依據自己的能力選擇相應難度的題目,成績的劃定也跟難度有關。此亦為了避免現有課程設計存在的弊端,提高學生學習興趣,加強學生獨立進行過程設備設計的能力。課程設計是培養學生實踐創新能力的重要環節。在過程中，為了加強實踐環節,提高學生的工程設計能力，讓學生接觸工程實際,了解同類系列產品的性能、結構特點及制造過程，使學生懂得過程設備設計與過程工藝是緊密不可分割的,獲得產品的有關工藝知識，我們在課程設計之前（或過程中）安排學生到相關工廠參觀或者以多媒體的方式觀看相關的工程案例,以此來開闊學生的視野,拓展設計思路,使設計與工程實際接軌。這樣一來，既能擴大學生知識面,深化感性認識和理性認識,又使課程設計的效果上升到新的層次。在課設指導過程中，為了提高設計質量并使學生獲得更好的設計素質訓練，在設計過程中增加研討環節，即在設計的過程中，按照進度依次提出一些議題，如換熱器殼程氣體出入口管直徑較大，影響管束長度利用效率問題和夾套反應釜夾套加熱面積達不到工藝要求等問題，讓學生提出解決方案或答案。注重培養學生的動手能力、創造力和想象力，開發創新意識，啟發和引導學生進行思考，引導學生如何更好地完成課程設計這一重要環節。依據以上改革措施，還應對課程設計的成績評定體系做必要調整[2]。根據平時表現、設計能力、圖紙質量、說明書內容和答辯情況綜合評定成績，并在這些方面修訂教學大綱、教學指導大綱和質量規范標準，以規范學生重要實踐環節的操作規程，提高課程設計教學質量。從制度層面保證提高學生創新實踐能力訓練的嚴格落實。
（三）探索過程設備設計應用能力競賽新模式
為檢查學生應用知識解決工程實際的能力，學生完成過程設備設計課程的學習之后，舉行過程設備設計應用能力競賽，真正考察學生的工程實踐能力和創新能力。給出設計要求，讓學生充分發揮想象力，設計出滿足過程工藝要求的化工設備，以達到鍛煉學生的能力和素質，并為學生參加省級以上各種大賽打下了堅實的基礎。如我們曾經結合社會熱點問題，提出設計熱力牛奶殺菌器為競賽設計題目，受到同學們的歡迎，征集了20多種設計方案并有三種方案還制作了透明設備模型。在實踐中不斷進行總結、分析和完善，探究一種適合學生實踐能力培養和創新意識提高的新模式，從傳統的紙面試題形式向實際設備模型，微、小型過程設備的設計轉型，并建立起一系列的成績評定體系。使學生通過參加競賽，對實際工程產生興趣，并使學生的理論知識與實際問題得到緊密的結合，使學生得到創新能力的鍛煉，從而滿足人才培養模式的需求。
三、結語
一、合理組織教學內容，做到重點突出
《過程設備原理》這門課程理論性較強，習題類型多，課程內容多而散，經驗介紹、工作實際問題分析較多，涉及大量的工藝流程、機械設備等內容，學生學習起來普遍感覺難度較大。教師要教好這門課程，需要豐富的課堂教學經驗和現場實踐知識，只有使課堂教學形式豐富多彩，才能使學生不感到枯燥乏味。教師要根據課程特點，在教學中注意合理組織教學內容，重點介紹單元操作技術，減少理論公式推導，強化公式記憶和相關的訓練。從實際出發，引入物理量的概念和設備工作原理，用生活、生產實例介紹公式的應用，重點描述過程的規律，定性分析影響過程的因素，突出教學重點。同時，注重培養學生查圖表、手冊等技術資料的能力，并以此為原則組織教學內容，掌握增刪尺度。如“換熱器”的設計以選型核算為主要內容，應增加傳熱系數K的測定方法的討論；在“精餾”一章中，減少對雙組分的氣液相平衡等物化知識的介紹，重點在過程的操作分析，適當增加一些強化精餾過程途徑的討論分析等。
二、改進教學方法，提高課堂教學質量。
在教學過程中，教師首先要通過詳細備課，合理組織，豐富教學內容，做到重點突出，提高教學質量，以使學生樂于學習本門課程。如《過程設備原理》課程教學，具有概念多、經驗公式多、例題多等特點，包括理論教學、實驗教學、課程設計、認識實習等四大部分。對于理論教學，在可能的基礎上，適當增加習題課、討論課，啟發開闊學生思路。也可讓學生做“臨時教師”，即根據教學大綱、授課計劃的要求，節選出教材的某些章節，由學生提前預習，寫出相應的教案，然后由學生自己上課，這樣，可以激發學生的興趣，提高認識。在教學過程中引入先進輔助教學手段，是課程教學改革的關鍵。過去常用的掛圖、幻燈、錄像片有待于進一步修改與創新。如實物模型的應用，動態幻燈投影片的應用等。同時還應將原有的系列教學錄像片進一步剪輯，并增補一些新內容，特別是塔設備部分，以便更適用于教學。在授課時，教師要注意創造一個活潑的學習氣氛，每當講一個新章節時，總是先啟發學生思考有關問題，使學生產生興趣，主動參與學習。如在講“傳熱”章節時，首先讓學生分析生活中的傳熱現象，然后再講授其中的傳熱機理，以使學生在理解的基礎上記憶。同時，充分運用多種教學形式，使學生對較抽象的教學內容有一個全面、深入地了解，使其能更好地掌握所學內容。在課堂教學中，教師必須采取靈活多樣的教學方法，才能有效地提高課堂教學質量。
三、采取多種教學形式，加強實踐性環節的教學
在課程實驗、課程設計等實踐性環節的教學過程中，教師要通過啟發式教學，發揮學生的學習主動性、自覺性，提倡學生自主學習的同時，注重學生的動手能力和創新能力培養。如化工單元操作過程都涉及化工生產裝置、生產過程及工藝流程等，而學生很少有現場方面的知識，這就給教學帶來了相當的難度。對于實驗教學，除了應探討實驗功能及實驗室建設標準外，還應探討實驗教學法問題，如何更有效地培養學生動手能力，是實驗教學的一個關鍵。如《過程設備原理》實驗教學中，要求學生學會如何測量數據、整理數據、計算及結果分析等，更重要的是學習該課程實驗教學的特殊要求，通過實驗進一步了解化工生產中一般常用設備的操作方法。課程設計是課程教學中具有總結性的教學環節，是衡量課程教學質量的一個重要方面，課程設計的選題應能進行綜合考核，且能有一定的實用性。從而使學生通過課程設計過程，逐步培養工程設計的初步能力，學會應用微機來進行輔助設計。值得一提的是，教學計劃中列入認識實習作為教學的一種補充手段。由于學生都是由學校進入學校，對工程實際缺乏了解，因而專業課程教學之前，穿插l～2周的認識實習，能使學生了解生產的一般工藝過程及特點，主要設備及操作等情況，獲得必要的感性認識。同時，在教學過程中，教師要十分注重采取多種教學形式，加強實踐性環節的教學，并借此促進、提高教學質量。從而鍛煉學生解決工程實際問題的能力。
四、在教學過程中加強德育教育，做到教書育人
當然，在課程教改中教師的作用不容忽視，畢竟任何一門課程的整體教學效果的提高，必須依賴于教師的基本素質的提高，專業課程教學質量的綜合提高是教改的關鍵，而師資隊伍基本素質的綜合提高是必要的保證，是培養高質量的專業人才的前提。身為教師，必須在教學過程中加強德育教育，真正做到“教書育人”，才能使學生在學習理論課程的同時，受到良好的職業道德、思想品德等方面的教育。在組織教學內容的同時，充分挖掘教材中的德育因素，突出教材的科學性、思想性，培養學生嚴謹的作風和科學的態度，特別是在實踐性環節的教學過程中，注重理論知識與專業知識的銜接教育，加強職業道德等方面的教育。總之，教師除了具有專業知識外，還必須不斷拓寬自己的知識面以適應新時期對教師的基本要求。必須在教學過程中，切實通過采用多種教學形式，改進教學方法、教學手段，不斷改進提高課堂教學、實踐性環節教學的質量，真正做到“教書育人”，促進學生德、智、體、美、勞等全面發展。任何一門課程的改革都必須依附于專業改革。不同的課程應針對不同專業對該課程的需要，相繼完善自己的理論教學體系和實踐教學體系，綜合考慮主要教學因素和其他附加因素（如社會環境、學校環境、教師的職業品質等），提出本課程的綜合配套改革方案并推廣實施。在高校人才培養過程中，不同的高校都有自己的特色與做法，以課程教學為載體，強化專業素質教育，是一個需要長期探討的問題。
作者：伍廣 李雪斌 欒振輝 來永斌 周毅 鈞李坤 單位：安徽理工大學
關鍵詞：制藥化工設備機械基礎；教學內容；體系；改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0085-02
一、前言
制藥化工設備機械基礎課程是為滿足現代制藥工業的需求，在原《化工設備機械基礎》課程基礎之上進行教W改革，應運而生的一門課程。制藥設備行業相對于制藥工業而言，發展相對滯后，我國制藥設備的復合人才還比較缺乏。目前開設制藥設備機械專業學科的大專學校陸續增多，醫藥院校制藥設備機械設計方面的教學還存在普遍被忽視的情況。在這種情況下，對原《化工設備機械基礎》課程體系進行改革，將教學內容與制藥設備機械行業、制藥工業、現代化的設計方法和手段緊密相連，科學合理地構建制藥設備機械設計學課程體系的教學內容，勢在必行。
二、合理構建制藥設備機械（設計）學教學內容
原化工設備機械基礎包含：工程力學、化工設備材料、機械傳動、容器設計及課程設計五部分內容。該課程的主要落腳點是化工設備，而制藥設備與機械與藥品的質量密切相關，制藥設備與機械的質量直接關系是否能生產出合格藥品，是否能通過GMP規范的驗證。制藥設備機械在衛生、潔凈、耐腐蝕、無污染方面比化工設備的要求更為嚴格，原化工設備機械基礎課程教學內容中未涉及現代設計方法方面的知識，這些都使得原化工設備機械基礎的教學內容相對陳舊，不能滿足現代制藥工業、制藥設備機械行業對人才培養的需求，因此要在化工設備機械基礎課程的基礎上，構建科學合理的、與制藥設備機械緊密聯系的教學內容，以滿足制藥設備機械及制藥工業發展的需要。
筆者根據多年的教學及科研經驗，進行總結及歸納，構建制藥設備機械（設計）學方向的教學內容如下。
1.簡化工程力學部分，強化工程安全安裝和維護理念。工程力學是整個工程界的基礎，其指導設備安全安裝和設備合理維護、工程安全設計、設備安全運轉的基礎，該部分內容應予以保留。但由于制藥化工設備機械基礎課程學時的限制，可在教學內容上適當簡化。對于靜力學部分，可只介紹常見典型制藥設備與機械的受力特點、分析方法；材料力學部分，結合工程實例，簡化各種載荷下的受力及變形分析，簡化強度條件、剛度條件及穩定性條件的理論公式推導，結合強度理論及剛度條件的應用，強化制藥工業工程在建廠初期的設備及設施的合理安全安裝，及制藥設備機械和設施在使用過程中的安全操作及使用等知識。
2.聯系制藥工業，講解制藥設備機械材料學。原化工設備機械基礎課程中，材料學部分內容主要涉及化工行業設備與機械材料的種類、性質及化工設備材料選擇原則，重點為碳鋼、鑄鐵、合金鋼等，這些知識點已不能滿足制藥設備機械材料的需求。大多數的制藥設備與機械，無論是固體制劑設備，還是包裝材料及設備等都要求滿足GMP要求，GMP規范中涉及制藥設備機械選材的條款如下。（1）GMP（2010版）第74條規定：“生產設備不得對藥品質量產生任何不利影響。與藥品直接接觸的生產設備表面應當平整、光潔、易清洗或消毒、耐腐蝕，不得與藥品發生化學反應、吸附藥品或向藥品中釋放物質。”第98條規定：“純化水、注射用水儲罐和輸送管道所用材料應當無毒、耐腐蝕；儲罐的通氣口應當安裝不脫落纖維的疏水性除菌濾器；管道的設計和安裝應當避免死角、盲管。”（2）GMP（98版）附錄第二節3款認為：“與藥液接觸的設備、容器具、管路等應采用優質耐腐蝕材質……過濾器材不得吸附藥液組份和釋放異物。禁止使用含石棉的過濾器材”；GMP（2010版）第41條規定：過濾器應當盡可能不脫落纖維。嚴禁使用含石棉的過濾器。過濾器不得因與產品發生反應、釋放物質或吸附作用而對產品質量造成不利影響。美國CGMP中211.65條（a）款規定：“設備表面與組份、中間物料或藥品接觸時應不起反應，無吸著、吸附作用，以不致改變藥品的安全性、鑒別特征、含量（或效價）、質量或純度而使之超出法定或其他既定要求”。因此涉及制藥設備機械及包裝材料的選擇應以不銹鋼及符合衛生條件的非金屬材料為主，使用普通碳素鋼及鑄鐵的場合則很少。故制藥設備機械材料學部分內容應結合制藥設備機械和制藥工業行業的實際情況，以講解制藥設備機械設計行業中采用的合金鋼、醫用非金屬材料為主，碳鋼、鑄鐵及有色金屬材料為輔。現代醫藥包裝材料多以PET、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等為主，廣泛應用醫藥塑料包裝瓶的制造。聚氯乙烯片材和聚酯主要是片材材料，合成紙和無紡布主要用于醫療器械的包裝袋。而在有些腐蝕嚴重的場合會采用搪瓷及鈦材作為制藥設備機械的材料。這些知識點緊密地與制藥設備機械及藥物包裝材料相結合，實用而有的放矢。
3.以藥劑機械為載體，講解機械傳動部分。原化工設備機械基礎課程中有機械傳動部分內容，包括V帶傳動、齒輪傳動、軸與聯軸器、軸承、輪系及減速機。這些內容對于醫藥院校的學生來講，因為沒有實踐應用環節及課程設計等實習環節而顯得枯燥。在學時允許的情況下，教學中，擬輔以實例剖析，將這些機械部件與制藥機械相聯系，將其作為機械中的一個部件進行剖析；如結合小型手動壓片機講解輪系與減速機、齒輪傳動、V帶傳動；以大型反應器和發酵罐為例講解軸與聯軸器等，可將枯燥的內容生動活化，使學生易于理解。
4.結合制藥設備機械工程實際，闡述內外壓容器設計。制藥設備機械內外壓容器的設計及在用制藥設備類容器的安全校核及安全評定、附件的選型及校核是本課程的重點。該部分采用新版的GB150-2011《鋼制壓力容器》的設計及安全校核方法，講解制藥工程用內壓、外壓容器的設計及在用設備的校核方法、設計參數的選擇、容器附件的設計選型等內容。聯系制藥設備機械實例的設計，闡述設計及校核方法。如帶夾套的反應器、提取罐、超臨界萃取釜，這些設備為了滿足使用過程中溫度的要求，大多帶有夾套。對于筒體部分，其往往承受內壓，應按內壓容器進行設計及校核；而超臨界萃取釜頻繁停車時，或內部壓力小于夾套壓力工作的反應器、提取罐及膜式蒸發器，筒體又承受外壓，就必須按外壓容器的設計方法進行設計和校核。結合制藥設備機械及制藥工業工程實際的教學內容，更為生動。
5.制藥設備機械課程設計解析。為了緊密結合制藥工業工程及制藥設備機械專業方向的需求，增設制藥設備機械設計學課程設計環節，選擇典型制藥設備與機械進行設計訓練，可顯著增強學生的知識為制藥工業服務的理念。可結合藥物化學方向的需求，設置化學制藥工業中的化學反應器的工藝、結構及控制設計；也可用刮膜式蒸發器設計取代換熱器設計，以及有選裥緣厥褂昧骰床干燥器；并將新型的制藥設備與機械帶入課程設計，介紹新型先進的制藥設備及機械，使該課程設計內容真正與制藥設備行業的需求緊密聯系。通過訓練，一方面，可將前期的工程力學、制藥設備機械材料學、機械傳動及設備機械設計部分的教學內容有機結合，使所學的知識得鞏固；另一方面，可以根據現存制藥設備中存在的問題、設備的研發方向，引導并鼓勵學生進行創新設計，為制藥設備機械行業向更高水平發展注入新的技術力量。
6.現代設計方法及技術。現代設計方法是隨著科學技術的飛速發展和計算機技術的廣泛應用而在設計領域發展起來的一門新興的多元交叉學科，其應用越來越廣泛。因此，在制藥設備機械設計學的教學中，增加現代設計及分析方法的內容，開闊學生視野，為后續的制藥設備機械方向的科研及工程應用打下基礎。現代設計方法包括：計算機輔助設計、優化設計、有限元法及CFD模擬設計等。在學時允許的情況下，在課程中，主要介紹計算機輔助設計、現代智能優化設計、或基于ANSYS的有限元法及CFD模擬方法，這些設計及分析方法可以為學生的畢業設計環節提供幫助，為制藥設備機械的研發及解決工程中出現的問題提供先進的設計及分析手段。通過上述教學內容的調整，增強了緊密聯系制藥工業及制藥設備機械行業的環節，達到教學內容服務于制藥工業及制藥設備機械行業的目的，課程的學時需要根據教學內容進行實時調整，以滿足教學需要。
三、展望
制藥化工設備機械基礎課程的教學改革，旨在為制藥設備機械及制藥工業提供缺乏的人才，該課程改革和建設之路還任重道遠。目前需編寫滿足要求的制藥化工設備機械基礎課程的教材，并強化制藥設備機械設計學方向的教學改革、加強師資隊伍建設，推動培養制藥設備機械及制藥工業行業培養復合型人才。
參考文獻：
[1]田耀華.再議制藥機械選材原則[J].中國制藥設備，2007，（5）.
[2]于穎.制藥工程制圖[M].北京：化學工業出版社，2009.
The Course Reform of Basis of Pharmaceutical Engineering Equipment and Machinery
YU Ying，DAI Su-mei，ZhANG Li
（School of Engineering，China Pharmaceutical University，Nanjing，Jiangsu 210009，China）
一、制藥工程教改歷程
華東理工大學是教育部所屬重點院校中最早設立工科類藥學專業的學校。制藥工程專業的前身化學制藥工學專業始建于1952年,1953年開始招生。制藥工程課程的開設和講授與制藥工程專業結伴成長。乘學校課程建設的春風,制藥工程在多年積累的基礎上開始進行深入的課程建設與改革。2005年至2006年,學校對制藥工程進行了重點課程建設立項資助。2007年至2009年進行了校精品課程建設,同年獲得上海市重點課程建設支持。經過一系列的課程建設項目,課程從教學內容、教學大綱、教學手段到配套管理等方面有了長足進步,完善了課程的教學目標,構建了課程完整的知識體系,優化了教學內容,提高了任課教師自身水平。
二、構建與時俱進的制藥工程課程內容
(一)緊跟制藥行業發展腳步,增加新工藝、新方法的介紹
目前,我們本科的制藥工程課程主要分為兩部分內容來進行講授:藥廠反應設備和車間工藝設計。藥廠反應設備部分根據制藥工程專業的需要,吸取化學反應工程學的基本理論,結合反應器的經驗計算方法,以反應器的結構型式為線索,擺脫繁復的數學推導,著重于基本規律的講解;闡明了理想反應器、反應器型式及操作方式的選擇、停留時間分布及測定等概念;重點講述釜式反應器的混合機理和效果,攪拌器的選型與放大、攪拌釜的傳熱及工藝計算;對管式反應器、氣液反應器、氣固反應器、流化床反應器等反應器理論和設備設計進行介紹。車間工藝設計部分主要講述車間工藝流程設計、物料衡算、能量衡算、車間布置設計和非工藝設計基礎等內容,力求使學生掌握藥廠車間工藝設計的基本技能。制藥工程是一門藥物從實驗室走向大規模工業化生產的學科。因此,其在與實驗室研究結合的基礎上還有適應市場、客戶及控制成本的需求,要求專業人員及時更新設計觀念、設計方法和科技知識,更要求課程教師根據行業內工程的發展,對教學計劃和內容不斷進行調整。例如,增加目前正處于研究高峰期的超臨界萃取裝置、有廣闊發展前景的膜蒸發設備及分子蒸餾設備、膜反應器及生物反應器、先進的流化床技術及流化床裝置、先進的三相床反應器研究、制藥潔凈廠房空調凈化系統、藥廠節能措施和現代“精烘包”工序設計等內容。
(二)引入GMP理念,強化藥品生產管理意識
《藥品生產管理規范》(Good ManufacturingPractice,簡稱GMP)是藥品生產和質量管理的基本準則,適用于藥品制劑生產的全過程、原料藥生產中影響產品質量的關鍵工序。[3]醫藥產品品種多、更新快,產量差別懸殊,藥品生產的路線也是日新月異。因此,制藥車間設計的水平和要求不斷提高。現有的課程中制藥車間工藝設計部分內容體系已經落后于制藥工業的發展,有些已經被淘汰或不符合GMP的要求。我們根據行業發展現狀,將GMP的理念引入到課程中,讓學生逐漸強化GMP概念,認識到符合GMP要求是制藥工業的發展準則。例如,《藥品生產管理規范》的第一章總則第二條明確提出了熱敏性藥物設備的規定。教師在授課中與學生進行討論,使學生了解到抗生素藥物的結晶應該使用冷卻結晶器或噴霧結晶器,也可以采用真空結晶操作,這主要是為了避免藥物分解降低結晶溫度。學生在后期進行此類原料藥車間工藝設計時,就能注意到這種特殊情況,并對此類藥品的結晶工藝做出正確的選擇;以前的設計中對周圍的環境因素考慮不多,而現在的藥品生產企業必須具有整潔的生產環境,所處環境的空氣、場地、水質都要符合生產要求,生產廠房及周圍應無污染源;設計車間不同生產區域時,我們要求學生要嚴格按照GMP提出的非無菌原料藥的生產要求執行,除粗品或濃縮液、活性炭、溶劑、外包裝及其清理等置于一般區域外,其余工序均應設在30萬級區域內(即:過濾、結晶、分離、干燥、過篩、混粉、內包裝等);生產避孕藥品時,根據GMP要求,廠房應安裝獨立的空氣凈化系統,并與其他藥品生產廠房分開,氣體排放還需經凈化處理。[4]
(三)案例教學,教學相長
硝化是制藥中的一個典型反應類型,為使同學對這一反應類型有深入的了解,我們在硝化車間實習基礎上,設計了乙苯硝化生成對硝基乙苯———對硝基乙苯分離———對硝基苯乙酮氧化的大設計題目,并拆分成幾個小的分題目分組進行設計。答辯時將大題目組的同學統一進行答辯,以使學生對分題目有深入的了解,對原料藥的整個生產過程有整體性認知。我們還在前期學生設計內容的基礎上,列出了針對一些產銷量小、新藥的中試和放大的設計課題。例如,磺胺多辛車間工藝設計中增加多功能車間設計部分,使學生不拘泥于具體生產品種和規模,而是按照制藥工業常用的化學反應和單元操作,選擇不同規模的反應器、換熱器、塔以及離心機、計量槽等通用設備,更新了學生藥品生產及工藝設計的理念和思路。這類新型的設計題目對教師的理論和實踐經驗要求較高,教師要先于學生進行設計題目的考察和復核。盡管工作量增加了很多,但在復核及討論過程中,教師自身的工程設計思路也更加明晰,知識也得到了擴充。
三、將“大工程”觀念引入制藥工程教學中來
大工程觀課程體系的“工程”指實踐性和創新性教學環節,即實驗、實習、課程設計、畢業環節等課程。而高等工程教育的本質特征則由綜合性、系統性、實踐性和創新性構成。[5]課程根據培養藥品制造工程技術人才的目標,結合工科院校特點,逐步形成了制藥工程課程體系。該體系結構為:課堂理論教學—校外實習(實踐教學)—畢業設計(課程完成后的總結性教學)三大板塊。
(一)與生產緊密結合的實踐教學
工程類課程教學要以一線生產的實際需要為核心目標,在強調對基本知識的熟練掌握和靈活應用的同時,更加強調與一線生產實際的結合,實習通常作為學生貫通專業知識和集合專業技能的重要教學活動。[6]作為工程類課程,我們非常重視實習這個教學環節。為此,我們設立了兩個階段的校外實習。其中認識實習是在學生學過基礎課程但尚未學習制藥工程前進行的。在這個階段,學生對制藥過程不熟悉,通過認識實習可以對原料藥車間的各種單元操作、車間布置直觀接觸,為后面的制藥工程課程學習奠定基礎,激發課程學習的興趣。第二個階段為畢業實習階段。此時,學生已經具備了一定的理論知識,教師在生產實習過程中會有意識地提出藥廠生產涉及的工藝路線、原料和設備選擇、產品精制、車間管理等問題,引導學生觀察現代化藥廠的生產和精制設施與裝備,關注原料藥質量生產管理規范在工廠的具體實施情況,有機會時還會要求學生自己動手進行生產操作,使課堂內容在實際的經驗中得到加深和升華。學生通過對典型的原料藥生產車間的生產流程、生產管路的排摸,繪制工藝流程圖和設備流程圖,盡可能多地收集制藥工程課程設計數據,并對現代化制藥車間布置獲得初步認知。在學生收集到的生產現場數據基礎上,教師歸納提煉出設計題目,要求學生將生產實習中的內容與工藝設計相結合,作為設計階段的實際任務。
(二)強化課程設計,引入工程軟件
近年來,一些院校的制藥專業學生的畢業環節內容都以參與教師的藥物合成科研課題為主,學生在完成論文的過程中缺少工程設計的訓練。而進行物料、能量衡算和工藝設備選型、繪制出初步設計階段的帶控制點的工藝流程圖、車間布置圖、設備裝配圖等工作是工程應用型人才所必備的基本能力。為此,我校專業培養方案在第七學期安排為期4周的小設計,在第八學期安排為期22周的畢業大設計與制藥工程課程相配套,形成“大論文小設計”或者“小論文大設計”的格局,學生同時得到藥學科研及工程設計的全面訓練。
無論大設計或者小設計都是在學生完成專業理論課程后才安排的教學環節,是在前期所學的基礎理論和專業知識的基礎上,幫助學生在真實的原料藥車間工藝設計過程中將工藝流程設計、物料衡算、能量衡算、車間的“精烘包”設計和管道設計等知識融會貫通。畢業設計是同學們在原料藥廠畢業實習后進入的,由指導教師根據實習內容或自擬設計題目布置設計任務書。學生先進行文獻查閱、外文翻譯等前期準備工作,在第七學期寒假前進入課題工作階段。承擔制藥工程課的教師都會參與指導學生設計工作,在教學過程中有針對性地加強課程設計內容講解,重申課程中的有關概念,著重培養學生應具備的工程制圖能力,使設計與課程相互呼應,相輔相成。學生通過設計環節的鍛煉,加深理解制藥工程的理論,并將之運用到實踐中去,工程實踐和創新能力得到了大幅度提高。
制藥工程設計可以借助計算機來輔助教學。應用多種工程軟件可以較好地解決制藥過程研究、開發、設計、生產中的問題。設計中一般會使用到PROII、AutoCAD等工程計算、設計和繪圖軟件。CAD繪圖軟件在設計中引入得比較早,前期也有相應的課程作為應用基礎。目前在畢業設計階段,同學們都使用CAD軟件來繪制帶控制點的工藝流程圖、重點設備裝配圖和車間布置圖。而針對塔設備或一些帶循環控制的計算,他們也會應用PROII等計算軟件。這些軟件的應用可以使學生以較少的精力去完成較復雜的計算和繪圖任務,而將主要精力集中于解決工程問題上。
答辯是這一設計環節的主要考核手段。原有的答辯方式主要是教師問學生答,后逐步改為全體學生參加,由學生自己敘述在設計過程中應用到的公式和原理,給出選用手冊和參考資料,并對照設計說明書及設計圖紙,完整表達自己的設計方案,講解自己設計的特點,重點突出自己的創新性,根據設計中給出的成本核算,對設計的車間進行經濟分析。這種答辯方式能充分調動學生的積極性,使學生在設計后期仍然可再進行方案比較,大大增強了學習主動性,也使學生能在正式進入生產企業工作時更快融入,工作更有開創性。
四、教學手段的綜合利用
本課程的教學內容與制藥生產實踐密切相關,并涉及大量的制藥生產設備的相關知識。學生此前從未接觸過藥品生產,文字性質的描述或者圖示的方法不能有效地提供工程信息,學生對工程設備的操作狀態及結構沒有直觀的認識。教學實踐證明,使用多媒體教學課件,將教學內容形象、直觀地展示在屏幕上,可以最大限度彌補學生工程觀念不足的問題。本課程組織任課教師對上海及外省一些大型制藥企業進行調研,并以工程為主線結合制藥理論制作了多媒體課件,為原本枯燥的課堂教學帶來了新鮮的內容。課件使用動畫演示各種制藥設備的原理,可使學生看得清、搞得懂。比如,新型的膜蒸發設備采用動畫演示,學生先前通過圖片了解了設備的主體結構,再看動畫,就會感到復雜的機械原理變得淺顯易懂了。我們還將藥品生產企業原料藥生產的實際操作過程以及車間的布置穿插在課程教學中,使學生獲得身臨其境的感覺,提高了“教”與“學”的效率。
五、加強教師隊伍建設
