制药工程工艺设计教学与实践

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摘要：探索了新工科背景下制药工程专业工艺设计的教学实践，建立了以理论授课为基础，以设计大赛为助力，以综合设计为主体的全方位培养模式。通过交叉相融的多元化工艺设计的实施，实现提高制药工程人才培养质量的目标。

关键词：制药工程；工艺设计；新工科；教学实践

2017年，教育部提出在各地高校开展新工科的研究实践活动，深化工程教育改革，为工程教育的理论和实践探索提供了一个全新的视角[1-2]。制药工程是一个化学、生物学、药学（中药学）和工程学交叉的工科类专业，旨在培养能够从事制药工程技术开发、工程设计、科学研究、生产操作及管理等方面工作的工程技术和科学技术人才[3-4]。目前，工程实践和设计能力的培养一直是各个高校课程设置中的薄弱环节，尤其是教育部对新工科人才培养提出要求后，进一步加强工程能力培养显得尤为重要[5]。“制药工程工艺设计”是制药工程专业的核心课程，也是培养工程技术人才的重要载体[6]。本文结合新工科人才培养要求和本校制药工程专业工艺设计教学实践，探索新工科背景下制药工程专业以工艺设计为载体加强学生工程实践和设计能力培养的系列措施。

1以理论教学为基础，培养工程观点

理论是对客观事物本质及其规律的总结，科学的理论对工程实践具有指导作用，理论教学更是工程技术人才培养的基础。在完成了对“化工仪表与自动化”“化工原理”“药品生产质量管理工程”等相关课程的学习，并通过实习对药厂车间生产形成了初步的观念后，制药工程专业学生进入到该课程的理论学习。本课程通过对制药设备及车间工艺设计知识的学习，培养学生工程观点和技术经济观点，使其能够综合运用所学知识，优化车间工艺设计。在理论教学中，除了对学生进行制药基本理论和方法的重点讲解外，加强培养学生综合运用相关学科知识分析和解决本课程问题的能力。另外，在多媒体教学过程中，通过引入药厂图片和视频，强化其课程知识的理解和工程化的直观认识。例如：在讲到不同制剂车间对洁净度的要求时，引导同学们对“药品生产质量管理工程”中的洁净级别和空调要求，以及人员和物料进出洁净区的操作进行回顾总结；在讲到工艺流程设计中，如何提高设备利用率时，以历年设计大赛中的单元操作为例，利用Gantt图分析不同设备布局下，设备的利用率及生产优劣，让学生在分析的过程中掌握对车间工艺设计的创新和优化；在讲到制药设备及相关阀门构件时，通过实际生产视频和图片，让学生更直观地理解设备的工作原理和生产状况。另外，为了进一步加深学生对理论知识的理解，在课后还会针对某个车间的药品生产，让学生对其进行工艺设计或车间布置，在此过程中加强对理论知识的理解和工程应用能力的培养。

2以设计大赛为助力，深化工程思维

自2011年来，由教育部高等学校药学类专业教学指导委员会主办每年一届的“国药工程-东富龙杯”全国大学生制药工程设计竞赛已进行了十届，参与高校百余所，这也是目前我国制药工程专业参与高校最广，最具有影响力的专业赛事[7]。大赛以各类药品生产车间设计为题材，以任务书的形式提出设计需满足的条件和要求，学生每5～6人一组完成作品，旨在培养学生的创新思维、团队协作精神及工程实践能力。郑州大学化工学院历年来积极鼓励学生参赛，并安排教师全程指导。由于学生积极踊跃，每年平均有5～6支参赛队伍，涵盖该专业55%～70%的学生。受参赛条件每校不超过3支参赛队伍所限，在提交作品前，学院聘请河南省医药设计院设计专家对学生的作品进行遴选和指导，最终推选出三幅优秀作品参加比赛。历年来所推作品均获得了不错的成绩：2018年获得该赛事一等奖1名，二等奖1名，三等奖1名；2019年获得该赛事二等奖2名，三等奖1名。主办方通过赛前教师培训、赛中作品点评及赛后作品总结，将先进的工程设计理念、新的设备与技术以及竞赛作品中的创新点，全面地展示给师生，不仅对课本知识进行了有效补充，更开阔了视野，加深了师生对现代化制药企业的认识。通过组织学生参加该类全国性的工程设计竞赛，不仅提高了学生的工程实践能力、创新意识和团队合作精神，同时也是对我校制药工程专业教学水平的一次综合检验，对开展新工科建设起到了促进作用。为了进一步让大赛内容受益群体覆盖制药工程全体同学，在理论教学过程中，以优秀的获奖作品为案例，通过作品分析，强化学生对所学知识的融会贯通及工程实践和解决实际问题的能力，实现“以赛促教，以赛促学”的目的。

3以综合设计为主体，加强工程能力

实践是工程的灵魂，也是新工科人才培养的重要保障[8-9]。在完成基础理论学习及药厂生产实习后，开始进入综合设计环节。制药工程专业综合设计是让学生运用前期所学的基本理论知识和技能分析解决工程实际问题的重要环节。在本环节教学过程中，采用“一人一题”“六人一师”的教学安排。每位老师为自己的学生布置设计要求，涵盖中药提取、化学制药、生物制药、药物制剂等车间工艺设计及平面布置等内容。在设计过程中，每个学生独立完成题目涉及的制药工艺流程设计、物料热量衡算、设备选型及车间布置等内容，使学生在设计、计算、绘图的过程中培养正确的工程观点、技术经济观点及环保意识，指导老师针对学生设计过程中出现的问题进行一对一解答。为了进一步保证学生设计的作品质量，在完成设计题目后，对学生进行集中答辩。答辩组由全体指导老师组成，学生准备10min左右的ppt对自己的设计思路、设计成果进行阐述，然后由老师提出问题及修改意见。学生除了回答老师的问题外，需根据答辩组老师的意见，对自己作品中的问题进行认真修改。最后，再由指导老师对学生最终提交的作品进行整体把关，并根据评价标准给出相应的成绩。综合设计评价标准见表1.通过答辩，集思广益，使学生更全面地解决设计作品中的问题，同时也了解其他不同类型工艺设计面临的问题及解决方法。制药工程综合设计通过实践培养学生的工程思维，提高学生在实践中分析问题、解决问题的能力，符合新工科人才培养的理念。

4结束语

制药工程工艺设计是培养制药工程专业学生工程实践能力的重要环节，是应对制药产业新业态发展、新技术变革以及新工科建设的有效路径。我校制药工程专业学生工艺设计教学，以理论授课为基础，以设计大赛为助力，以综合设计为主体，强化工程认知，深化工程思维，全方位地开展工程设计与实践。通过工艺设计的实施，增强了制药工程专业学生分析解决工程实际问题、优化设计方案的能力，也是学生综合素质、科学研究能力与工程实践能力的全面提高、检验和总结，实现了新工科人才培养的目标。

参考文献

[1]吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究,2017（1）:1-9.

[2]刘春来，丁祥海，阮渊鹏.新工科背景下数字化工程管理人才培养模式探索与实践[J].高等工程教育研究,2020（5）:49-54.

[3]李华，胡国勤，梁政勇.制药工程专业人才培养模式改革的研究与实践[J].化工高等教育,2011（4）:24-26.

[4]高志刚，王世盛，宋其玲.制药工程人才培养模式改革与实践[J].药学教育,2016（1）:18-21.

[5]李方娟，吴宜艳，沈广志，等.基于课程设计的制药工程学生工程设计能力培养[J].黑龙江科学,2018（9）:18-19.

[6]王凯凯.基于制药工程设计竞赛培养学生工程设计能力[J].广州化工,2019（47）:149-151.

[7]吴春珊，翁德会，杨艾玲.以全国制药工程设计竞赛为契机培养工程设计人才[J].山东化工,2019（48）:131-133.

[8]付悦，朱晓光.深化高校留学生教育教学的多边沟通[J].大学教育,2018（7）:111-113.

[9]冯筱晴，唐龙，邱琳.培养制药工程专业学生工程应用能力的探索[J].广州化工,2019（47）:192-196.

作者：朱卫霞 黄佳佳 章亚东 胡国勤 单位：郑州大学化工学院