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制药反应工程基础课程教学改革

[摘要]制药反应工程基础是制药工程专业学生的专业基础课,对于培养学生的反应工程基础、强化工程分析能力具有非常重要的作用。本文阐述了课程教改过程中,优化教学内容、改进教学方式以及调整考核方式等方面的实践探索和体会。

[关键词]制药反应工程;教学内容;教学方法

制药反应工程基础是制药工程专业本科阶段的一门核心课程,主要研究工业规模制药生产过程中的化学反应过程。原料药的生产过程一般包括两个阶段,即第一阶段——化学反应过程和第二阶段——分离纯化过程。而化学反应过程是生产的核心,该阶段是否“丰产”决定着整个原料药制造过程能否“丰收”,因此,化学反应过程是制药生产全局中起关键作用的部分[1]。本课程是一门涉及化学、制药工艺学、物理化学、化工热力学、化工传递过程及优化与控制等知识的交叉学科;教学的主要目的就是要让制药工程专业的学生了解和熟悉制药工业过程中各种反应设备,掌握反应器装置的选择、反应器尺寸的设计计算、过程开发与优化,初步了解制药反应工业反应设备的开发过程;总体来说,是一门比较难学的课程。面对这样一门课程,为使学生能够系统全面掌握课程内容,我们在教学实践过程中对教学内容进行优化,教学方法进行改进,考核方式进行调整,并且收到较好的效果。

1教学内容改革

本课程选用的教材是以蒋培华主编的《反应与分离工程基础》为主,陈甘棠主编的《化学反应工程》为辅来讲授该门课程。这两本教材都是化工味道偏浓,而“药味”不足。为了让学生对于原料药生产过程的工程问题有更加直观的感受,就需要教师在制药反应工程基础的教学过程中讲清楚反应器基本理论的前提下,能够突出药物合成反应的特点和制药工艺的特点[2]。我们在制药反应工程基础的教学内容和授课环节中必须贯彻这一教学理念。在教学环节中,本人根据文献资料查阅以及生产经验,结合教学内容,介绍药物生产工艺中的各种类型反应器。例如,在绪论部分就介绍了达比加群酯生产工艺中的各种反应类型以及可能用到的各种反应器类型。达比加群酯的生产工艺以3-硝基-4-氯苯甲酸为起始原料,经酰氯化、酰胺化、甲胺化、催化氢化、缩合关环、氰基氨解和酯化反应得到最终产品[3]。这其中包含了液-液反应、气-液反应和气--固三相反应,根据经验向同学们简单介绍了该工艺中需要用到的反应器以及搅拌器型式等。由此,学生就有了一个初步的感性认识,对于学习本课程有明显的兴趣和动力。随着科学技术的发展,反应器的型式在不停的推陈出新,而教科书的更新往往是跟不上脚步的。因而,为了能够给学生介绍最新的科技前沿知识,提高学生的兴趣,教师很有必要结合自身的科研方向,查阅最新的科研动态,加入到教学内容中去。例如,近十多年来,微通道反应器在精细化工以及制药领域的应用案例是越来越多,而书本中却没有相关内容的介绍。因此,本人在授课时常常会引入微通道反应器[4]的生产案例,向同学们介绍相关知识,引起同学们的科研兴趣。2教学方法改进丰富的教学的内容,需要教师经过精心、细致的组织和实施,熟练运用各种教学方法,才能达到最佳的教学效果。

2.1启发式教学

启发式教学方法,指教师在教学工作中依据教材的内在联系和学生的认识规律,由浅入深,由近及远,由表及里,由易到难的逐步提出问题,解决问题,引导学生主动,积极,自觉的掌握知识的教学方法[5]。启发式教学的目的是激发学生的学习动机和学习兴趣,启发学生独立思考,发展学生的思维能力以及分析问题和解决问题的能力。运用启发式教学需要紧紧围绕这一目的,根据制药反应工程基础课程的特点,巧妙设置问题,启发学生积极参与到课堂教学中。启发式教学的形式是多种多样的,比如目标启发式、提问启发式、情境启发式、点拨疏通式等。在教学过程中,本人积极采用启发式教学方式,边讲边问,达到较好的教学效果。例如,在讲授间歇釜式反应器选型及放大时,会提问学生“反应的类型有哪些?搅拌桨型选择的依据是什么?有几条放大准则?搅拌桨功率如何计算?反应釜大小如何计算?台套数确定的方法?”等一连串问题让学生认真总结出本章节的一条知识主线以及学会综合运用各知识点。再比如,向学生展示出一套连续管式反应器,让学生总结出该反应器的主要特点、适用的反应类型、操作型式、设计方法等。通过学生的自我总结,能够更加的掌握课本知识。此外,在教学过程中的及时归纳总结和对比,有利于学生在较短时间内全面掌握课本内容。比如,本人设计一张知识点表格,引导学生能够自己去总结归纳间歇反应器、管式反应器以及连续搅拌釜式反应器的特点、应用范围、反应时间计算、有效体积及总体积的计算方法等,大大提升了学生对于知识的掌握。

2.2多媒体与板书相结合

对于刚刚接触专业课的学生来说,对于制药生产过程以及制药反应设备缺乏必要的感性认识,教师往往是花了很多时间和精力,学生学习的效果却事倍功半。多媒体技术把声音、文字、图形、动画等信息结合起来,提供了界面友好、形象直观的交互式学习环境,有利于激发学生的学习兴趣,学生容易听懂看懂,大大提高了教学效率和效果。不过,教学过程中板书的作用是不可替代的,特别是涉及动力学公式推导,以板书型式呈现,可以很好的控制节奏,同时引导学生跟着思路往前推导,最终得到动力学公式,大大加深印象。

3考核方式改进

以往的教学评价体系分为两个部分,即平时成绩和期末考试成绩,分别占比30%70%。教师根据学生的出勤、课堂问答和课后作业评定平时成绩,再结合期末考试成绩,给出该课程的总评成绩。由于教学班级的规模往往达到60~100人左右,课堂点名是不可能每次完成的,课堂问答的覆盖面又非常小,最为严重的问题就是课后作业错误的雷同率相当高,由此产生的影响的就是平时成绩评定的标准不够清晰。因此,本人授课时会在最后的十分钟左右,当堂出小测试题,让学生完成上交。以此可以判定出勤率,同时了解学生对于知识的掌握和运用情况;此外每个章节结束以后,增加小测验环节。根据课堂练习以及章节小测验情况综合起来,以此评定的平时成绩更加客观公正。同时提升平时成绩占比至40%,期末成绩占比减至60%。平时分的提升和测试环节的增加,大大提升了学生对于平时学习的重视程度,降低了考前突击复习的概率。

4结语

通过对制药反应工程基础课程进行教学改革,优化了教学内容,改进了教学方法,调整了考核方式,充分调动了学生的学习积极性,加深了学生对于工程知识的理解和掌握,学生的潜能也达到激发,学生综合能力得到提升。

参考文献

[1]杨丽君,寇亮,李璐.化学反应工程与制药技术研究[M].长春:吉林大学出版社,2015

[2]廖道华,宋恭华,韩伟,等.制药工程与制药工艺相结合的教学理念[J].化工高等教育2014(2)41-42

[3]郭雅俊,朱雪炎,黄雨,等.达比加群酯的合成[J].合成化学,201422(2)262-264

[4]倪伟,马晓明,陈代祥,等.微通道反应器中合成二硝基萘的连续流工艺[J].南京工业大学学报(自然科学版)201638(3)120-125

[5]覃柳春.浅谈如何进行启发式教学[J].读写算:教研版,20142278

(本文文献格式:马晓明,严生虎,张跃.制药反应工程基础课程教学改革[J].广东化工,201845(5)247)

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