前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的化工医药工程设计主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词 二次焙烧;隧道窑;工艺流程;优化;设计;分析
中图分类号 TQ127 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)121-0160-01
1 传统二次焙烧隧道窑存在的问题分析
大量的工程实践研究结果显示:在应用浸渍电极支持二次焙烧作业的过程当中,不利问题主要表现为以下几个方面:首先,对于燃料的消耗较高,对于环境污染影响较大;其次,由焦油沥青挥发所产生的可燃性气体极有可能在窑内作业环境下出现燃烧问题,导致整个二次焙烧生产系统的使用寿命严重下降;最后,无法确保二次焙烧制品在整个预热过程中预热性能的均衡性,受到上下部位置较大的温度差异因素影响,无法确保制品质量的有效性。针对以上问题,展开有关建立在内燃式电极支持下的二次焙烧隧道窑应用研究工作。
2 二次焙烧隧道窑基本工艺流程分析
1)在二次焙烧制品进入隧道窑生产作业系统内部之后,需要按照预先设定的送车速度均匀通过预热带区域(在本文所研究二次焙烧隧道窑结构系统当中,预热带整体长度表现为9.5个移动车位长度),在此过程当中完成二次焙烧制品的预热处理。特别需要注意的一点在于:在预热带的末端位置,需要将隧道窑窑顶位置温度严格控制在300℃单位以上。
2)在二次焙烧制品完成预热处理之后,需要进入烧成带区域进行二次焙烧处理。在本文所研究二次焙烧隧道窑结构系统当中,整个烧成带共包括15个移动车位长度,总长度约为45.5 m单位。可以说,烧成带区域是整个二次焙烧隧道窑最主要的处理区域。按照这一区域内工作温度要求的差异性,还可以对其进行进一步细化。具体而言,主要可以归纳为以下几个方面。
①首先是均热升温区域:这一区域主要包括9个移动车位长度,经由上一步骤对二次焙烧制品进行有效预热处理的基础之上,在制品通过均热升温区域的过程当中,能够通过有效的加热反应确保制品能够基本达到或是接近电极二次焙烧对于制品温度状态的相关要求。
②其次是均温区域:该区域温度表现为整个二次焙烧隧道窑内最高温度区域。通过均温区域的有效处理,能够确保进入隧道窑内部二次焙烧处理制品中所含有的浸渍剂成分得到充分且有效的炭化处理。这一区域主要包括3个移动车位长度,在实践应用过程当中,能够将二次焙烧制品中所含有的,表现为液态属性的焦油沥青成分予以有效熔析处理,在此过程当中确保其能够在隧道窑反应内部进行有效且充分的燃烧。需要特别注意的一点在于:受到焦油沥青成分充分燃烧的因素影响,导致这一区域,乃至整个二次焙烧隧道窑内部温度状态可能处于不稳定或是瞬时性波动状态。出现这一问题的情况下,要求工作人员能通过对热工参数的调整,最大限度的将可燃物的燃烧能够在隧道窑内部既定区间内予以实现
③最后是冷却区域:整个冷却区域主要包括12个车位,总长度约为36m单位。在经过均温处理之后,制品还需要通过冷却带进行冷却降温处理,在达到较低温度之后才能够允许出窑。
3 二次焙烧隧道窑工艺流程的优化设计分析
在实际工作过程当中,发现整个二次焙烧隧道窑的在正常运行状态下频繁出现风机爆裂问题。此类问题最为显著的特征在于:受到风机装置外壳壳体内部气流发生瞬间性爆裂问题的因素影响,导致风机外壳部件或是轴承座部件发生不同程度破损,并飞溅出机体的事故问题。由此不仅导致整个二次焙烧隧道窑的正常工作运行受到了极为不利的影响,同时也可能对现场工作人员的人身安全带来严重隐患,亟待对其进行改进与处理。
1)导致二次焙烧隧道窑风机爆裂的因素分析:在进行改造之前,整个二次焙烧隧道窑工作面风机所处的主要工作环境示意图如下图所示(见图1)。从图1所反映的实际情况当中不难发现:在二次焙烧隧道窑的正常运行作用之下,风机装置主要存在有如下几个方面的典型问题。
①首先,受到整个二次焙烧隧道窑缺乏密封设计的因素影响,导致两侧位置窑门与窑墙间隙位置存在大量的空气流入问题。与此同时,进出窑车过程中对于窑门的频繁性开启动作同样
可能导致大量空气进入隧道窑内部。以上诸多方面的问题最终致使二次焙烧隧道窑窑内空气系数高于规定取值(规定取值为系数1),从而也就使得整个二次焙烧隧道窑内部始终处于氧化性状态。
②其次,受到二次焙烧隧道窑在运行过程中煤气烧嘴的燃烧方式表现为扩散模式,从而导致在压力过高或是煤气流动速度过快的影响因素作用下窑内出现脱火问题。更为关键的一点在于:对于环境温度处于500℃单位以下的低温区域而言,制品二次焙烧处理过程中所外泄的大量挥发性成分并无法得到有效利用,导致其直接流进烟道位置,由此也就加重了可燃性气体成分的在窑内中的含量。
2)有关二次焙烧隧道窑工艺流程的优化分析:结合对以上问题的分析,最好的处理方式在于实现对二次焙烧隧道窑窑内空气含量的可靠性控制。在此基础之上解决二次焙烧过程中残余煤气的可靠性挥发与充分利用问题。即可以采取应用洗涤塔进行烟气洗涤处理的方式,确保风机爆裂问题能够得到有效控制,一方面沉降炭黑,另一方面消除明火。改进之后的整个二次焙烧隧道窑工作面风机所处的主要工作环境示意图如下图所示(见图2)。
4 结束语
通过本文以上分析不难发现:通过工艺流程优化设计与改造的方式,能够显著提高二次焙烧隧道窑的实际工作质量与工作稳定性,且兼具安全性的有效提升,重要意义突出,以上问题希望能够引起各方关注与重视。
参考文献
[1]余德麒,施正伦,肖文丁等.石煤灰渣二次焙烧稀酸浸出提钒工艺条件[J].过程工程学报,2010,10(4):673-678.
[2]张东,张峰.280kA电解槽二次焙烧启动生产实践[J].金属材料与冶金工程,2012,40(2):28-31.
改革开放以来,我国实施了沿海地区率先发展战略,优先在沿海地区布局了一批重化工业项目,导致对能源的需求不断增加。尤其是“十五”以来,东部部分省市再一次提出工业“适度重型化”和“重型化”战略,在政府主导下,纷纷扩大重化工业规模,延续传统重化工业发展道路,从西部地区调入能源的规模不断扩大,对一次性能源的依赖度进一步提高,能源资源和环境形势变得日趋严峻,成为制约东部地区重化工业发展的突出“瓶颈”。
(一)现有的重化工业布局导致能源供需格局呈“逆向分布、逆向布局”和生产力的“逆向推进”
在现有重化工业布局下,东部地区和东北地区成为能源净输入区域,西部地区成为主要能源输出区域,形成了能源生产和消费空间显著分离的格局,并且有进一步强化的趋势。以2007年为例,东部地区煤炭、原油、天然气产量和发电量分别占全国的11%、37%、13%和43%,而煤炭、原油、天然气消费量和用电量分别占全国的38%、50%、36%和50%。这种依靠消耗大量能源实现经济快速增长的模式,直接导致东部地区逐渐陷入能源困境,甚至接近资源约束边界。长三角、珠三角、环渤海经济区能源缺口进一步扩大,形成了“北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送”能源流向格局,能源供需呈现越来越严重的“逆向分布和逆向布局”。长此下去,既难以缓解全国性的“煤电油运”紧张局面,煤荒、电荒周期性频发是一种必然的结果,也会进一步加剧全国生产力布局的“逆向推进”。
(二)现有的重化工业布局导致资源的巨大浪费
首先,能源的输入输出直接造成铁路、公路运力紧张。2011年1-11月全国铁路煤炭发运量累计达到20.7亿吨,占货运总发送量的58%,其中,电煤14.7亿吨,占货运总发送量的41%,直接挤占了其它物资的运输。以西煤东运主通道大秦铁路为例,2010年年运输量达到4亿吨,是原设计运输能力的4倍,而行业内公认的世界单条铁路年运输量的理论极限是2亿吨。铁路运力的不足,只有通过汽车运输来弥补,一方面对公路运输形成压力,以G6高速为例,2011年运输量超过规划量的2倍以上;另一方面,汽车远距离运煤耗费了大量汽柴油,这种用高级能源换取低级能源的方式,将难以为继。如果再考虑煤炭运输中的损耗,则代价更高。
其次,为保障能源顺利输入输出,需要修建铁路、公路、管道等通道项目,这不仅增加大量的建设成本,而且必然占用大量的土地资源。以铁路运输为例,增加4亿吨外运量,相当于新修一条大秦铁路,至少占用土地近5万亩,这无疑对保障我国18亿亩耕地“红线”构成严重威胁。
再次,能源的输入输出,导致能源使用成本增加。以煤炭运输为例,按铁路运价0.15元/吨公里计算,将内蒙古准格尔煤运到秦皇岛,每吨煤平均运输成本近百元;按公路运费0.5元/吨公里,运输半径300公里计算,吨煤运输费用高达150元。受煤炭高额运输成本影响,华北地区发电成本比内蒙古就地发电每度高0.083元,这显然不利于提高能源使用效率。
(三)现有的重化工业布局导致东部地区大气、土地环境容量约束更加明显
东部地区大量燃烧煤炭导致了严重的大气污染。目前,东部单位国土面积二氧化硫排放量是西部地区的5.2倍,燃煤电厂单位二氧化硫排放造成的经济损失是西部的4.5倍。2010年全国监测的494个市(县)中,出现酸雨的市(县)达到249个,主要集中分布在长江沿线及以南至青藏高原以东地区,包括浙江、江西、湖南、福建的大部分地区。目前,华东地区、华中东部四省、京津冀及沿海地区的广东省已基本没有剩余大气环境容量。同时,发展火电排放大量的粉煤灰,堆放粉煤灰占用了大量的土地资源。据测算,每增加1万千瓦火电装机,将增加粉煤灰排放量近万吨,每堆放万吨粉煤灰需占地6亩左右,对于寸土寸金的东部地区,损失自然是巨大的。
二、加快国家战略西移步伐,将内蒙古建成国家重要能源重化工基地是理想选择
实施重化工业布局战略西移,建设国家重要的能源重化工基地,内蒙古具有明显的比较优势:
一是能矿资源优势。内蒙古拥有鄂尔多斯、呼伦贝尔、锡林郭勒等大型煤炭基地,煤炭远景储量约1.2万亿吨,占全国总储量的24%左右,居全国第2位;已探明储量7400亿吨,居全国第1位。已探明天然气储量8600亿立方米,石油资源总量30亿吨左右。电力资源丰富,2010年内蒙古电力装机达到6500万千瓦,占全国电力总装机的比重接近7%,居全国第3位。其中,风电并网装机1000万千瓦,占全国风电装机的32%,居全国第1位。矿产资源富集,稀土储量居世界首位,拥有大兴安岭成矿带和得尔布干有色金属成矿带,已查明10种有色金属矿产资源储量2539万吨,其中铜、铅、锌、钨、钼矿查明资源储量分别居全国第4位、第2位、第2位、第10位、第6位。加之,与内蒙古相邻的俄、蒙地区,也拥有丰富的能矿资源可为我所用,从而为建设国家重要的能源重化工业基地提供良好的后续资源基础。
二是能源利用效益最大化优势。实现内蒙古能源就地转化,既可以降低运输成本,也能够提高能源利用效益。以煤炭为例,2010年内蒙古外运煤炭4.7亿吨,按大秦铁路653公里路段和0.12元/吨公里运价计算,每吨煤的运价约为80元,少运4.7亿吨煤可减少约380亿元的运输成本。以“北电南送”为例,“北电南送”1亿千瓦,每年可以减少东部地区煤炭消耗和铁路运输量2.5亿吨。同时也可以减少煤炭损失,通过铁路、公路运输,煤炭损耗约为1%,按每吨煤运输一次计算,2010年全国可减少煤炭运输损失470万吨。若就地进行加工转化,煤转电可增值2倍,煤制甲醇可增值约4倍,煤制油可增值8―12倍。
三是环境容量空间广阔优势。内蒙古地域广阔,人口较少,土地面积占全国的12.5%。拥有大面积的戈壁、沙漠,环境容量大。2010年经济总量占全国的2.67%,而二氧化硫排放量仅占6.38%,相对于国土面积来说,排污量比较小。在内蒙古优先布局重化工业项目,可以发挥环境容量优势,缓解东部地区的环境压力,以“北电南送”为例,送出1亿千瓦,可以使东部地区少排二氧化硫326万吨、氮氧化物73万吨、二氧化碳1.4亿吨,据此还可以统筹谋划全国的污染物排放总量控制和碳交易市场。
四是资源型产业基础雄厚优势。内蒙古能源、冶金建材、化工等产业整体实力不断增强。2010年能源工业实现增加值3960亿元、冶金建材3703亿元、化学工业1255亿元,占全区规模以上工业增加值的66%以上,为下一步推进产业延伸提供巨大的产业和市场空间。
五是水煤组合优势。目前,内蒙古自产水资源总量为545.95亿立方米,占全国水资源量的1.9%,占我国西部地区水资源量的3.5%左右。国家分配给内蒙古黄河多年平均可利用水量58.6亿立方米,通过实施一批重点水利工程和“水权转换”项目,有助于合理配置水资源和煤炭资源,为发展能源密集型产业提供充足的水资源保障。
基于以上考虑,实施国家重化工业西移战略,将内蒙古建设成为国家重要的能源重化工基地,充分发挥内蒙古的综合比较优势,应走“煤电用”一体化产业发展的路子,以煤、电为代表的包括化石能源和非化石能源发展为基础,以“延链、扩链、补链”的方式发展能源密集型产业为重点,利用现代先进科技,按照“规模化、链条化、园区化、循环化、高技术化、低碳化”的要求,大力发展煤炭―电力―冶金、煤炭―电力―多晶硅―光伏制造、煤炭―电力―稀土新材料、煤炭―电力―煤化工、煤炭―电力―氯碱化工和氟化工、煤炭―电力―建筑陶瓷、煤炭―电力―云计算等七条产业链,这是落实科学发展观的重要体现,是调整优化空间布局的重要路径,也是我国突破资源环境约束的重要选择之一,最终能够带来良好的经济效益、生态效益和社会效益。
一是促进节能减排。通过培育壮大以上七条产业链,预计2015年单位工业增加值能耗将达到2.5吨标煤/万元,比2010年下降23%。尤其是与沿海地区相比,内蒙古拥有丰富的风能、太阳能等清洁能源,在内蒙古实施“煤电用”一体化产业项目,可以提高风能消纳比例,减少环境污染。据测算,若采用非并网发电技术,可将风能利用比例提高到25%,与单一利用火电相比,可减少二氧化硫排放5.5万吨、二氧化碳1750万吨。
二是大幅度降低成本。在内蒙古实施“煤电用”一体化产业项目,可减少煤炭外运近4亿吨,降低煤炭运输成本640亿元以上,减少煤炭运输损失400万吨左右。
三是缓解耕地占用压力。在内蒙古实施“煤电用”一体化项目,可以减少占用土地9730万亩,约占内蒙古荒漠化和沙化土地面积的6%左右。
四是提高资源综合利用水平。用粉煤灰提取氧化铝,每年可替代进口铝土矿3000万吨,相当于2011年我国全年进口铝土矿的70%左右,可以大幅度降低我国铝土矿对外依存度。在粉煤灰提取氧化铝过程中,也会产生大量的活性硅酸钙和硅钙渣。活性硅酸钙用于造纸行业替代碳酸钙,每年可为造纸行业节约成本300亿元;用硅钙渣生产水泥,每年可节省煤炭9万吨,降低成本2600万元。
以上七条产业链,预计到2015年可实现工业增加值9000亿元,占内蒙古“十二五”生产总值规划目标的40%以上,将带动就业30万人左右。
三、几点建议
一是加强产业政策和区域政策的有机结合。目前,我国产业政策普遍实行“一刀切”,操作比较简单,与科学发展观的要求不相适应,并且严重地制约内蒙古发展具有比较优势的产业。建议国家实施有利于产业政策与区域政策有机结合的调控方式,根据区域资源环境承载能力、产业结构和发展特点,在不同区域实施不同的产业政策。在严格环保标准和市场准入的基础上,在内蒙古发展能源密集型产业加快对这些领域项目的审批和核准进程。实施差别化的土地政策,尤其是对利用荒地、戈壁、沙漠等需要治理的土地发展能源重化工业项目,应进一步放宽土地使用限制。
二是争取国家实施差别化的节能减排政策。我国各地区经济发展水平不同,产业发展结构各异,能源消费总量不一。建议国家在制定能源消费总量控制政策,以及在节能减排指标测算和分解上,需要根据能源密集型产业发展特点,区别对待,探索建立以消费为基础的排放统计体系,防止发达地区把排放和污染外部化到欠发达地区,加剧区域发展的不平衡性。
三是争取国家加快资源收益分配体制改革。目前,从内蒙古国民收入初次分配结构看,劳动者报酬所占比重仍然偏低,政府和企业所得比重偏高。“十一五”时期,内蒙古财政收入增长了4倍(未考虑价格因素,下同),规模以上工业企业利润增长了6倍以上,而城镇居民人均可支配收入和农牧民人均纯收入增长均不足1倍。从一般规律看,收益分配关系处理得好,能够极大地促进国家能源重化工基地健康发展,反之,经济发展成果就不能更好地惠及人民群众,从而失去经济增长的内在动力,阻碍经济的快速发展。因此,建议国家加快推进资源收益分配制度改革,调整收益分配格局。一方面,探索推进资源资本化的有效方式,加强资源配置的市场化改革,尝试以股份制方式参与资源收益分配;另一方面,国家应加快资源税征收办法的改革,全面推进资源税由从量计征变为从价计征。
过程装备与控制工程专业培养目标
本专业培养具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面的知识,能在化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、机械及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面的高级工程技术人才。
培养要求
本专业学生主要学习过程装备及控制工程专业的基础理论与技术和有关设备的设计方法,受到现代机械工程师的基本训练,具有从事各类机械设备设计、生产组织管理的基本能力。
过程装备与控制工程专业就业前景
毕业生具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面的基本知识和技能,可直接从事化工、炼油、医药、轻工、环保等过程设备与过程计算机自动控制的设计、研究、开发、制造、技术管理和教学等工作,对于与机电类有关的工作具有较强的适应能力。
从名称上就不难看出该专业各学科的交叉性,曾经有人这么解释过过控专业:学过控的比学化工的多懂些机械,比学机械的多懂些控制,比学控制的多懂些工艺,这是一个比较生动的说法。
我国的化工类行业是相当繁荣的,并且一直保持良好的发展势头。煤化工和石油化工基本上囊括了所有的化工企业,过控学子可以在这两类企业中大显身手,很多毕业生分配到企业的管理机构工作,特别是在中层的管理方面凸显出本专业的优势。就业形式在近几年来都比较乐观,基本能达到90%以上。
生物工程专业培养目标
本专业培养德智体美全面发展,适应市场经济体制和改革开放需要,掌握现代生物工程技术及其产业化科学原理、工艺过程和工程设计等基本理论,基本技能,能在保健品、制药等领域从事生产、产品技术研究开发、质量检测和企业管理的高级应用型技术人才。
生物工程专业就业方向
本专业学生毕业后可适宜于医药、食品、环保、商检等部门中生物产品的技术开发、工程设计、生产管理及产品性能检测分析等工作及教学部门的研究与教学工作。
从事行业:
毕业后主要在制药、医疗设备、新能源等行业工作,大致如下:
1 制药/生物工程;
2 医疗设备/器械;
3 新能源;
4 医疗/护理/卫生;
5 快速消费品(食品、饮料、化妆品)。
从事岗位:
毕业后主要从事销售经理、售后工程师、化验员师等工作,大致如下:
1 销售经理;
2 销售工程师;
3 售后工程师;
4 销售代表;
5 化验员。
拓展阅读:生物工程专业主要课程
该专业主要学习与基因工程、蛋白质工程等相关的基础理论和操作技能。
通过掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论,基本技能,能在生物技术与工程领域从事设计生产管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。
根据国家教指委的专业规范以及社会需求与各类人才的专业特点,在大量调研和充分论证的基础上,结合办学特色,研究确定了生物工程专业的人才培养目标是:培养出具备生物工程基本知识、掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论和技能,能在生物技术与工程及中医药领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。在培养方向上,既要培养学生掌握生物工程的基本技能、基本理论和基本知识,又要注重现代生物工程在传统中医药中的应用与交叉融合,注重工程技术素养的培育,注重培养具有中药发酵工程技术、中药活性成分分离工程技术、能将细胞工程、基因工程应用于中医药研究的人才,充分发挥中医药背景的优势和特色,培养出社会真正需求,并能在中医药领域发挥一技之长的复合型人才。
二、具有中医药背景的生物工程复合型人才的培养模式
建立科学的人才培养模式是人才培养的基础性工作。围绕着培养具有中医药背景的生物工程复合型人才这一目标,我校生物工程专业加强课程及教材建设,突出实践能力的培养,坚持继承与创新相结合,注重特色项目的培育,重视中药发酵工程、中药酶工程、中医药基因工程等中医药生物工程技能的培养,这也成为了专业建设的一大特色。
1实施课程改革,优化课程体系,注重中医药生物工程技术的培养
课程是教育的核心,课程水平决定了人才培养的水平。生物工程专业在课程设置上以优化学生知识结构、提高学生综合素质为主线,注重其多学科交叉的特点。在广泛学习调研国内生物工程专业人才培养方案的基础上,根据国家教指委制定的专业规范要求,对现有的课程体系进行了整体优化和调整。为加强学生实践能力的培养,增设了工程类基础课程,并增设了实训环节,以更好地促进学生综合素质的提高。我校生物工程专业在培养学生具备生物工程基本技能的基础上,注重中医药生物工程技术的培养,具有鲜明的中医药特色。除了开设细胞工程、酶工程、基因工程等通用课程以及工程制图、化工原理等工程技术基础课程以外,还充分利用学校在长期办学过程中形成的中医药学这一优势学科,开设了中医学概论、中药药剂学、中药复方药动学等课程。同时,在专业实验课中也融入了中医药相关的内容,而学生开放实验项目、本科毕业论文中与中医药相关的比例均高达50%左右。
2选用优秀教材,编写特色教材,融合鲜明的中医药特色
教材建设是制定人才培养方案和课程设置必备的基础环节,教学内容和课程体系的改革必然反映到教材上。制订教材建设规划,完善教材选用机制,以此保证教材选用的先进性及中医药特色。针对我校生物工程专业的特色,编写并出版了符合专业方向需要的中医药生物工程教材《生物与制药工程实验》,该教材既注重基础知识,又着眼于实用性及学科发展性,并结合了中医药特色的实验内容。这些实验内容在生物工程基本理论的基础上,注重中医药特色,对培养学生的动手能力和实验设计能力具有很强的指导性。
3构建实践教学体系,强化工程能力、实践能力的培养
实践能力的培养是高等教育教学的重点和特点,实践教学不但是生物工程专业本科教学的重要组成部分,而且是培养具有创新精神和实践活动的高素质工程技术人才的重要环节。生物工程作为一门实践性及应用性较强的专业,不仅要求学生具备深厚的理论基础,还应具备较强的实践动手能力。因此在人才培养过程中,如何强化工程能力及实践能力的培养是一个非常重要的问题。
(1)积极推进实验教学改革我校生物工程专业非常重视实验教学工作,在实验教学体系、实验教学内容、课程整合与优化、完善管理机制等方面进行了改革,以满足生物工程专业发展的需要。
①在实验教学体系方面,实行多层次改革,对课程实验教学、学生参与教师科研、毕业设计实验、开放实验项目、企业实训教学、实验设计竞赛等多个环节进行优化,建立更完善的实验教学体系。
②在实验教学内容方面,增加能更好地提高学生实践动手能力的设计性、综合性实验项目,减少验证性、认知性实验项目,促进科研成果向本科实验教学内容转化,并根据学科发展更新实验教学内容,引入特色实验项目。
③在课程整合与优化方面,对实验教学内容相关相承的课程,打破课程壁垒,进行课程整合,开设专业模块大实验,如将“基因工程”“、生化制药学”的实验课整合为“基因工程实验”,将“工业微生物学”“、生物工艺学”“、发酵设备”的实验课整合为“发酵工程实验”。“基因工程实验”将基因工程常用的实验技术串联起来,涉及基因克隆、菌种构建、工程菌的发酵、蛋白分离纯化、产品电泳与检测等环节,让学生在整个产品生产流程中了解各项技术,既有“点”、又有“面”,改变了过去实验课时少、实验内容孤立、交叉重复等现象。
④在完善管理机制方面,建立开放式实验教学平台,通过该平台实现信息、师生交流、资源共享、实验管理等功能。
(2)建设特色实验室,加大实验室开放力度我校生物工程专业建有生化分离工程、发酵工程、细胞工程、基因工程、化学合成和化工原理等特色实验室,面向全校开放。每年承担150余项开放实验项目供全校学生选择,内容涉及生物工程各个方面,通过这些实验项目可以提高学生的综合素质及科研能力。同时,根据学生的科研兴趣及就业方向,分不同专业方向,通过实行科研导师制、撰写论文以培养学生的实践动手能力和创新意识,如采用发酵工程技术培育药用菌(中药)、中药成分分离分析工程、中药制剂工艺、细胞工程、生物制剂等不同方向。
[关键词]制药工程;课程体系;改革
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A [文章编号]1005-4634(2012)02-0088-04
0 引言
制药工程是化学、药学、制剂学、工程学、管理学等多学科交叉的边缘科学,其目标是培养具备制药工程专业知识以及从事药品技术开发和工程设计能力,在工程应用研究等方面具有良好的开拓精神、创新意识和实践能力的研究开发型和技术应用型工程技术人才。它要求学生掌握化学、药学、制剂学和工程学的基本理论知识,通过对实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计等各个方面的训练,具备药品的生产、工程设计、新药的研制与开发的基本能力,并可根据GMP和国家关于化工与制药生产、设计、研究与开发以及环保等各方面的方针、政策和法规,进行药品新资源、新产品、新工艺的研究、开发和设计,从而最终达到药物生产企业所要求的具备药物生产、管理、营销、工程设计和改进等方面的人才目标要求。
国内制药工程专业是在1998年教育部调整工科本科专业时出现的,从1999年秋开始招生,招生层次为本科生;而国外第一个制药工程教育计划早在1995年就已产生,并且专业培养以研究生教学为主,起步时间和教育层次都较高,因此,国外院校对于制药工程专业内涵的理解更专业、更实用、更侧重于药物生产过程中的工艺流程和生产技术等相关工程方面,在课程设置上,国外院校多以西药合成的生产工艺、制备技术、设计技术为主体构建制药工程专业课程体系。但是,根据我国的特殊国情和我国现阶段制药行业出现的各种问题,应将制药工程的内涵延伸到从药品的研发到生产上市的全过程,这其中主要包括如下各环节:新药的研发与专利申请,药品的临床实验,药品的生产,药品的质量控制与管理等等。与传统药学专业的学生相比,制药工程专业的学生更适合在新药的研发与专利申请、药品的生产、药品的质量控制和管理等环节发挥作用。
江苏大学药学院制药工程专业成立于1999年,2001年开始招生。从办学开始就始终紧抓制药工程专业培养目标,注重专业课程体系的改革,为培养高素质、高层次、综合能力和创新意识强的综合型人才而努力。在制药工程专业本科教育课程体系的建设上,始终遵循“厚基础、宽口径、有特色、强实践”原则,因材施教,培养能在制药行业各环节发挥作用的合格人才,为我国制药行业的发展提供强有力的人才保证。经过十多年努力,在制药工程本科教育课程体系改革方面积累了一定经验,现将其改革思路和成果总结出来,以求对全国各高校的制药工程专业课程体系改革有一定帮助。
1 专业体系改革的总体思路和方向
科学、合理的课程体系是培养合格学生的重要前提。针对制药工程专业这个名词来讲,制药工程应为具有药物生产特点的工程技术,其中心是工程技术,因此,制药工程专业课程体系应该突出制药工程专业工程课程体系,强调药物生产专业特色。所以,制药工程专业课程体系改革的目标必须体现具有药物特色的工程技术课程体系。目前,国内制药工程专业的起源主要来自化学化工学院和药学院,少部分来自医学院。因为专业背景的原因导致在化学化工学院的制药工程专业工程类课程较多,而药学药剂类课程明显不足;在药学院和医学院的制药工程专业药学药剂类课程完整,而工程类课程缺乏。专业课程体系改革过程中,各高校应当根据专业背景的不同,努力使得制药工程的工程课程和药学药剂类课程合理的分布,完善制药工程专业课程体系,达到制药工程专业的培养要求,实现制药工程专业的培养目标。
2 专业课程体系构建的原则
2.1 根据制药工程专业特点设置理论课程
制药工程专业为具有药物特色的工程技术专业,因此,制药工程专业其一应包括化学类基础课程,如无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等;其二应包括化工类基础课程,如化工制图、化工设备机械基础、化工原理、电子电工学、化工仪表及自动化、化工热力学等课程;其三应包括药物特色的专业基础课,如生物化学、微生物学、药物化学、药理学和天然药物化学等。在具备以上专业基础知识后,根据药物生产过程设置专业方向课程。药物生产过程从原料开始,经过反应前的预处理进入反应,反应结束后进行分离,得原料药,原料药经过制剂便可以得到最终产物――药物。因此,制药工程专业课程应当包括制药分离工程、化学反应工程和生物工程、制剂工程、制药工艺学、制药工程设计等主要课程,但是这些仅仅是工程化的主要课程,要生产出合格的产品,必须为药物特色开设大量的课程,如仪器分析和应用波谱解析、药剂学、药物分析、药事管理与法规、GMP、制药工业三废处理技术等一系列课程。因此,上述课程应该组成制药工程专业课程体系的核心部分。值得注意的是,一定要坚决杜绝根据教师能力和教师习惯开设一些课程,错误的专业课程开设理念会给专业发展带来极大的不便。
2.2 专业方向的淡化和体现
制药工程专业包括化学制药、生物制药和中药制药三个方向,在课程设置上应该遵循总体上淡化专业方向,个体上体现专业方向的原则,即在课程设置过程中,核心课程和实践课程的设置是不分专业方向设置的,所有的专业学生都必须完成专业核心课程的学习,不存在因专业方向不同而课程不同的现象;而对于每一个学生个体来讲,都会有自己学习和研究的方向,这时必须体现出个体的专业学习研究方向,为此根据不同的方向开设专业方向选修课,如化学制药方向开设药物合成反应、有机反应机理、药用高分子材料等课程;生物制药方向开设生物工程、分子生物学、免疫学、细胞生物学、发酵工程等课程;中药制药方向开设药用植物与生药学、中药学等课程。开设专业方向课程既可以满足学生的兴趣学习,又可以深化专业的深度。
2.3 细化制药工程专业核心课程
江苏大学制药工程专业课程体系改革过程中,曾经将制药工程课程进行高度的综合,将多门课程合并为一门课程,以节约授课课时,满足教学计划学时限制的要求。但实践证明,一门课程包括的内容太多,授课教师难免出现部分专业知识不精的现象,采用多位教师合作上课的方式,授课方式和前后的衔接等问题经常因为教师其他教学任务而无法实现完美衔接,致使授课的效果下降。为此,制药工程专业核心内容采取细化的原则,每一部分开设一门课程,既能突出其专业性,又能利于就业。因此,根据细化的原则,江苏大学制药工程专业核心课程开设了制药分离工程、化学反应工程和生物
工程、制剂工程、制药工艺学、制药工程设计、仪器分析和应用波谱解析、药剂学、药物分析、药事管理与法规、GMP、药厂三废处理等课程,不再采用合并课程的方式,专业教育效果明显好转。
2.4 开设制药生产管理、销售和前沿动态类课程
制药生产除了专业知识外,必须增设制药生产管理、销售和前沿动态类课程。因为企业不仅需要技术工人,生产管理人员和销售方法和队伍等都成为制药企业的生命线,因此开设医药营销学、市场学和管理学等课程;同时,作为一名制药工程专业毕业学生若不能把握本专业的发展趋势,在就业和工作过程中必然会失去很多竞争的机会,因此,开设药物设计学、新药研发和制药前沿动态等介绍专业发展趋势的课程是非常必要的。
2.5 适应考研的需要
近年来,受经济的发展和就业形势的影响,考研热门化,制药工程专业同样也不例外,因此,必须照顾考研的需要。首先,在课程开设方面,考研的课程适当增加课时量,加强理论授课;其次,课程学时和学期分布适当调整,即尽量降低各学期学时的差距,同时照顾到第7学期学生的考研和实习问题,将部分课程调整到第7学期开课,节省了学生考研复习的时间,也避免了学生因考研复习而大量缺课的问题。同时,课程体系中应包含实验设计方法、计算机在制药工程中的应用及制药工程专业英语等重要课程,为研究生学习和科研奠定基础。
2.6 加强专业实践体系改革
专业实践体系包括专业课程实验、专业课程设计、专业综合实验、专业开放性实验、认识实习、生产实习、毕业设计等内容。江苏大学制药工程专业教研室一直都很注重实践体系的改革,专业课程实验选择经典项目对学生进行基本技能的训练,专业课程设计紧抓制药生产项目进行,训练学生的工程概念和工程分析处理能力,专业综合实验和开放性实验重在训练学生查询文献、设计实验方案、并进行实验和统计分析的能力,认识实习和生产实习重在训练学生对工业化生产的感性认识能力和理性感悟能力,毕业设计为毕业前的最后一个实践性环节,是学生走上社会前的综合素质的训练过程,必须引起重视。同时要不断改进实践体系,提高实践体系对学生技能的训练,适应社会医药经济发展要求,拓宽专业就业面。如毕业设计的形式不要局限在制药工艺流程的设计和毕业论文上,市场营销类和管理类毕业设计的形式都满足制药工程专业培养目标,可以将毕业设计的形式多样化。
2.7 优化课程在本科各学期中的分布
在满足教育部制药工程专业课程体系基本要求的基础上,需将课程根据课程体系中理论的前后关系将课程合理分配到大学本科的8个学期中,避免学期间学分分配差别较大的现象,避免因此而造成学生在某一学期学习压力过大的现象。同时,制药工程专业包括化学制药、生物制药和中药制药三个方向的课程,三个方向的课程必须合理分布,防止出现某专业方向课程在全面学分制中因选课人数不足停课的现象,并且合理分布还可以让有学习能力的学生完成两个专业方向的课程,有利于学生多学习一些专业技能,有利于学生的就业。
2.8 理清课程间的相互关系
专业课程间的相互关系必须理清,这对于专业教学效果的影响太大,搞不清楚课程的先修和后修关系,势必造成学生对专业课程体系内容的掌握不佳,因此,完善制药工程专业导学图是课程体系改革的又一重要任务。这不仅有利于学生掌握知识,而且有利于引导学生选课,意义重大。
3 专业课程体系改革注意事项
3.1 完善专业课程体系教学文档
完善专业课程体系教学文档有利于教学课程体系改革方案的实现,同时制药工程专业课程体系要实现规范化、稳定化和可变化相结合,这样不仅可以将成熟的教学内容规范地延续下去,而且可以根据教师的科研状况改变部分教学内容,使教学内容具有前沿性,可以提高学生学习的积极性,促进教学质量的提高。
3.2 加强课程体系实施的监督管理工作
专业课程体系改革的监督管理工作是专业课程体系改革的后续工作,但是监督管理工作却决定着课程体系改革的成败。首先,要加强课程内容的管理工作,坚决杜绝授课内容的重复现象,在课时如此紧张的制药工程专业,杜绝重复现象可以节省很多的课时,让学生从中得到真正的实惠。其次,强调课程体系教学工作的落实情况,加强教学的监督,特别是实践教学的监督,避免应付导致课程体系改革形式化,失去专业改革的意义。
3.3 正确引导学生选课
引导学生选课的教师必须完全把握课程体系,防止在选课过程中误导选课,导致学生无法形成完整的专业理论体系和实践体系。同时,摒弃专业课程必须由专业教研室担任的错误理念,专业课程未必一定由制药工程专业教研室承担,很多课程只要有利于学生掌握完整的专业知识,即使专业教研室没有相应的专业教师,也要引导学生正确选课。
3.4 加大专业教师的引进和竞争力度
学校应该根据专业教研室的师资力量,合理的加大教师的引进和竞争。一般情况应该根据弱势专业方向进行师资力量的引进和调控,促进专业课程体系改革的进行。同时,要重视和加强专业任课教师的教学竞争性,促进教学水平的提高,为课程体系改革的实现提供保障。
关键词:化学工程与工艺 基础实验训练
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(c)-0240-01
本文以无机及分析化学实验为例,浅谈化工专业学好该实验的重要性及无机及分析化学实验教学中的几点建议。
基础实验训练除加强物理实验、电子实验、计算机、金工实习等基础外,无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、化工原理、专业实验是重点[1]。其中,无机及分析化学是由原无机化学和分析化学统合而成的一门基础化学课程,也是化工专业学生必修的第一门化学基础课。通过本课程的学习,使学生掌握化学反应的基本原理、原子结构的基本理论、元素化学的基本知识、误差的基本概念和化学分析的基本技能。由于无机及分析化学是第一门化学基础课,为学生进一步学习化学相关基础课和专业课打下基础,所以这门课程以对后续基础化学和专业化学课程的学习起着至关重要的作用。由于化学是以实验为主的学科,所以与之相应的实验课无机及分析化学实验,是加强该课程实践性教学环节的一门主要课程。通过实验,可以加深学生对无机及分析化学基本理论的理解。
无机及分析化学实验,使学生在学习一些典型的化学分析法实验的基础上,正确地、熟练地掌握无机及分析化学实验的基本操作技能;认真观察现象进而分析判断、逻辑推理、作出结论的能力;初步学会处理实验数据及正确表达分析结果的方法;正确设计实验(选择实验方法、实验条件、实验仪器和试剂等)解决实际问题的能力;通过查阅手册、工具书及其它信息源获得信息的能力;培养他们实事求是的、严谨的科学作风,认真、细致、整洁的科学习惯,并锻炼学生独立从事科学实验的能力,为学习后续课程和将来从事实际工作打下良好的基础。总之,无机及分析化学实验对化工专业学生实践能力的培养是非常重要的。
在无机及分析化学实验的教学中,培养学生实事求是的科学态度、勤俭节约的优良作风、勇于开拓的创新意识,应始终贯穿整个基础实验教学过程中。
为了培养学生实事求是的科学态度,要求学生准备一个实验预习报告,用于实验课前预习。预习的内容包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据及记录。让学生在实验课前对实验做到胸有成竹,清楚为什么要做这个实验,理解相应的实验原理,清楚实验步骤,知道在实验过程中需要记录哪些数据,不至于在实验过程中手忙脚乱。在实验过程中,要求学生将实验数据记录在预习报告本子上,实验结束后,将实验报告本子拿给实验老师看。实验老师主要看实验结果记录的是否正确,误差大小,并签字。要求学生在写实验报告时,将预习报告本上的实验数据记录贴到实验报告册上,以保证数据的真实性,以达到培养他们实事求是的科学态度。同时,在实验过程中要求学生认真观察实验现象,做好记录,认真分析实验结果,从而培养他们实事求是的科学态度。
在实验教学过程中,注重培养学生勤俭节约的优良作风。在第一次实验课上,要求学生在实验过程中节约用水,节约试剂。在无机及分析化学实验教学过程中,通常采用微型实验,除了勤俭节约、降低实验成本之外,还有一个重要的目的就是尽量减少污染物排放,使学生具有环保意识。微型化学实验是指用尽可能少的化学试剂获得比较明白清晰的反应结果和化学信息的一种新型实验方法[2]。在实验过程中,在不影响实验结果的前提下,将实验工具书上的试剂量变为原来的一半或者更少,以达到节约试剂的目的。将一些价格昂贵的试剂,在实验准备过程中配制成溶度较稀的溶液,如在生理盐水中氯化钠含量的测定实验过程中,将AgNO3的浓度配制为0.05mol/L。在上述实验过程中,要求学生在润洗滴定管时,润洗液的量为5mL。在一些制备和提纯实验中,要求学生将产品称量完回收到指定的容器中,有些药品可以重复利用,如氯化钠的提纯实验。
化学实验是在理论指导下的实践过程,在这一过程中,允许有不同的观点、方法、手段,甚至有不同的结论,应提倡创新,鼓励探索,培养学生分析问题,解决问题的能力,为创新知识和创新能力的培养创造良好的氛围[3]。在实验课教学过程中,多设置一些问题,引导学生独立思考。在课后,要求学生认真写实验报告册,并对自己的实验结果进行分析,同时要求他们通过查阅工具书、文献资料等手段按时完成思考题。为了提高学生的创新能力,使实验室对学生开放。开放实验室使学生的创新能力培养延伸到课后。课堂内已经培养了学生的独立思考能力和创造性思维能力,使他们能从不同的角度分析问题,同时学生的科研能力也日趋成熟。开放实验室,主要是让学生利用业余时间到实验室去验证自己的想法,准备毕业论文。学生可以自己想课堂,自行设计出切实可行的实验方案。老师起到辅助的作用,帮助他们分析实验成败的原因,指出他们实验方案的可行部分,鼓励他们要有勇气面对失败,锻炼学生的意志,训练其缜密的思维能力。
总之,无机及分析化学实验对化工专业学生实践能力的培养起着关键的作用,希望在教学中得到高度重视。
参考文献
[1] 钟军.对加强化工专业学生实践能力培养的认识与思考[J].广州化工,1999,27(4):136-137.
1我国不锈钢管的生产情况
国内长期以来由于不锈钢焊接钢管生产水平低、质量差、材料标准落后、价格高,与国外承压设备和装置用焊接钢管有较大的差距,因此被排斥在化工、石化工程建设以外,仅在公用工程中的一般介质中使用。经过近20年的发展历程,我国不锈钢焊管的生产技术有了长足的进步,全面掌握了钨极氩弧焊、高频焊、等离子焊、埋弧焊等先进的焊接工艺,工艺技术、装备水平、产品质量和品种不断增加和提高,部分产品的质量达到了国际先进水平,已有部分产品出口国外。在焊管用材上,一批新建、改建的厂家相继投产,增加了优质钢板带的产量,焊管坯料条件得到大大改善。另有一批钢管生产企业建设了大规模的焊管生产线,具备了较强的不锈钢焊管生产能力。
2设计规范上对焊管选用的相关要求
HG/T20695—1987《化工管道设计规范》是原化工部颁布的行业标准,由于此标准颁布较早,受当时焊接钢管制造水平的限制,该标准规定只可在D类管道上采用焊接钢管。GB50316—2000《工业金属管道设计规范》对焊管使用的条件未做详细的规定,放宽了焊接钢管的使用条件,剧烈循环操作条件下仍推荐采用无缝钢管;采用焊接钢管时,要求必须进行100%无损检测。国家最新颁布的标准GB/T20801—2006《压力管道规范-工业管道》规定:“采用GB/T12771—2000,HG20537.3—1992的管道时,不添加填充金属的电熔焊焊管和纵缝未作射线检测的电熔焊焊管不可用于GC1级的管道,也不可用于剧烈循环操作条件环境”。“在剧烈循环工况下可选用钢管纵向焊接接头系数大于或等于0.90的焊管和板焊管,不得选用电阻焊(ERW)焊管以及未经射线照相检测的电熔焊(EFW)焊管。”新标准的颁布,取消了对焊管道使用范围限制,仅对剧烈循环工况下焊管的焊接及探伤方式提出了具体的要求。新标准符合现阶段不锈钢焊管制造水平不断进步的现状,为工程设计中大量使用提供了规范上的依据。
3相关的不锈钢焊管的制造标准
为规范焊管的制造及使用管理,国家及各行业协会制定了相应的不锈钢焊接钢管的标准,主要有:GB/T12771—2000《流体输送用不锈钢焊接钢管》;HG20537.3—1992《化工装置用奥氏体不锈钢焊接钢管技术要求》;HG20537.4—1992《化工装置用奥氏体不锈钢大口径焊接钢管技术要求》。西方国家采用的标准主要有:JISG3468《电弧焊大直径不锈钢钢管》;ASMEA358《高温用电熔焊奥氏体钢管》。GB/T12771—2000《流体输送用不锈钢焊接钢管》是由全国钢标准化技术委员会制定的适用于输送中低压流体用的耐蚀不锈钢焊接钢管标准,非等效采用日本标准JISG3448—1997《普通管道用不锈钢管》。由于该标准起草颁布较晚,部分技术要求也趋于国际化。HG20537.4—1992《化工装置用奥氏体不锈钢大口径焊接钢管技术要求》是原化工部颁布的化工、石化行业对奥氏体不锈钢大口径钢管的技术要求标准,对部分专用要求更为明确。两款标准在技术要求上各有优势,在具体技术要求条款的选择上,应结合工程工艺条件的实际情况,相互结合选用。另外,GB150附录A对压力容器(换热器用)焊接接管提出了相应的技术要求,也可在设计时参照使用。可以看出,焊接钢管的制造标准明显滞后于道的设计标准。虽然设计标准取消了焊接管道使用范围限制,但由于焊接钢管的制造标准对其使用条件提出了明确的限制,国内又无新的焊管制造标准出台,因此在实际设计选用焊管时,使用范围受到很大局限。特别是高压系统至今尚无焊管可供选择使用。
4采购说明中应明确的技术要求
4.1对具体焊接方式的要求
GMAW(熔化极气体保护电弧焊)、FCAW(药芯焊丝电弧焊)、SAW(埋弧焊)及SMAW(药皮焊条电弧焊)方法都可作为规定采用加填充金属的自动及手工焊方法来生产不锈钢焊管。GMAW(熔化极气体保护电弧焊)、SMAW(药皮焊条电弧焊)是比较常用的焊接技术,质量稳定。若采用自动焊接,效率也较高。通常厚壁不锈钢焊管优先采用埋弧自动焊。不锈钢焊管要求熔深焊透,不含氧化物夹杂,热影响区尽可能小,钨极惰性气体保护的氩弧焊具有较好的适应性,焊接质量高、焊透性能好,其产品在化工、核工业等工业领域得到广泛应用。等离子电弧焊由于其焊透能力有限,仅适应于壁厚在8mm以下的不锈钢管焊接,对壁厚大于8mm的不锈钢管需开小坡口,多焊道焊接完成。HF(高频电阻焊)是一种低成本高速焊接方法,它可以用来焊接铁素体不锈钢及某些要求不高的奥氏体不锈钢(例如装饰材料用),但显然不适合用于制造工业耐腐蚀环境用奥氏体不锈钢焊管。
4.2焊接钢管用材的要求
不锈钢焊管可采用不锈钢板或不锈钢带制造。不锈钢板制造工艺成熟、检测检验手段可靠、质量能够充分保证,应优先考虑板材的使用。但随着我国热轧带钢和冷轧带钢的生产线的不断完善,产品质量的不断提高,也可适时适当使用。对用于重要部位的不锈钢焊管,应明确采用不锈钢板制造,并参照GB150、GB6654及“容规”对钢板材料提出严格的要求,卖方按“容规”要求对材料进行复验,买方对复验结果进行审查后再用于制造。
4.3检验、检测、验收要求
在不锈钢管焊接市场复杂多变的情况下,如何对焊管的检验检测项目和合格标准进行约定,是控制焊管质量的重要手段。(1)要求逐根进行压力试验,不可轻易选择其他无损探伤代替水压试验。(2)使用在可能引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀的环境,应要求进行晶间腐蚀试验,根据具体情况,按照HG20581—1998《钢制化工容器材料选用规定》选择合适的检验方法和验收标准。(3)重要部位使用的焊管应要求100%射线探伤合格,II级合格。(4)介质对奥氏体不锈钢有应力腐蚀可能性的场合,应要求进行焊后固溶处理。
天然药物化学是全国大多数医药院校,尤其是西南民族地区制药工程专业的重要专业必修课。当前,制药工程专业天然药物化学教学存在教师工程背景薄弱、教学方法陈旧等问题。结合我校制药工程专业的师资队伍结构,及西南民族地区特别是广西丰富的药用植物资源,本文对天然药物化学的教学改进进行粗浅的探讨。
关键词:
西南民族地区;制药工程专业;天然药物化学;教育
制药工程是国家教育部对高等院校本科专业进行调减时新设立的专业,是运用化学、生物技术、药学与工程技术的基本理论与技能,解决医药制造过程的一门工程技术学科。制药工程专业不同于药学专业,后者偏重药学基础理论,而制药工程专业强调医药制造的工程过程,重点在“制”字,旨在培养具有扎实化学化工基础,掌握化学制药、中药制药、生物制药的基本理论知识、实验技能和工程实践能力,在医药、农药、生物化工、精细化工等部门从事生产、科技开发、工程设计、产品质量及经营管理等方面的高级工程技术人才[1,2]。天然药物化学以有机化学为基础,运用现代科学理论与方法,研究天然药物活性成分的结构类型、理化性质、提取分离、结构鉴定及生物活性等的一门学科,具有很强的实践性和工科特点[3]。该课程涉及的天然药物化学成分结构类型复杂,理化性质多样,结构鉴定相对困难,是制药工程专业中比较难学的一门主干课程。我国西南地区的天然药物在传统医药中极具民族特色、资源优势、区位优势和产业基础,如何将专业特色、课程特色与西南地域特色相结合,优化教学内容,丰富教学手段,突出制药工程背景下天然药物化学课程的特色,成为当务之急。
一、优化师资队伍,突出工程背景
天然药物化学课程为大多数医药院校制药工程专业学生的一门专业必修课,与多门课程均有紧密联系,包括有机化学、中药制药工艺学、制药设备与药厂设计、药理学等多个学科的基础知识,因此综合性和逻辑性均较高。然而,目前本课程的授课方式主要由一位教师负责全部内容的讲解,但由于制药工程专业起步较晚,主讲教师的专业背景大多偏重于理科,缺少拥有中药制药企业项目实践经验的教师,因此存在中药、天然药物研发所用设备讲解不到位和制药工艺设计能力不足等问题。优化师资队伍,对天然药物化学这门课程,甚至整个制药工程专业,显得尤为重要。我校于2008年在化学化工学院(今化学与药学学院)新建制药工程本科专业,由于起步较晚,该专业的师资队伍建设仍存在许多不足。近几年,学院大力引进药学方面的人才,总体而言,同样偏重理科背景,但与一般医药院校相比,学院的工科背景相对较为深厚。因此,可以根据各教师的专业学术背景,以天然药物化学专业教师为主导,制药设备与工艺设计、现代仪器分析、药理学等专业的教师为辅,重新组合教师队伍。不同专业教师之间,随时交流协调,利于天然药物化学课程培养方案的顺利实施。
二、结合专业、课程和地域特色,确立教学目标
开设天然药物化学课程的专业,有药学、中药学、制药工程等,专业不同,培养目标也不尽相同,同一门课程的教学也应有所偏重,因此需要根据不同专业的具体培养目标,对教材内容进行详略取舍,合理修订教学大纲和教学方案。对制药工程专业而言,天然药物化学的学习目标在于介绍主要类型化学成分的结构特征、理化性质,探讨主要类型化学成分的提取、分离、纯化精制及检识等基本理论知识和实验技能。另外,应结合制药工程背景,培养学生的工程实践能力。同时,西南各省拥有丰富的天然药物资源。比如,广西中草药物种达4600多种,是壮、瑶等少数民族的聚居地。民族药资源十分丰富,省内天然药物企业亦占药企的绝大多数。因此,在介绍主要类型化学成分时,应结合地方道地药材和龙头药企,加深学生记忆,培养学习兴趣,服务于地方经济。
三、改革教学模式,丰富教学内容,反映学科内在联系
1.天然药物化学与波谱解析教学的整合与优化。
随着现代仪器分析方法的飞速发展,对未知或已知化合物进行结构鉴定的手段日趋丰富,波谱学手段成为结构鉴定和分析的主要方法,在有机化学和药学研究中,发挥着越来越重要的作用。在制药工程系的课程体系中,这两门课的结合非常紧密。波谱解析由紫外(UV)、红外(IR)、核磁共振(NMR)、质谱(MS)等组成,相对抽象难懂,而天然来源的化学成分种类繁多,结构复杂,不同类型化合物的波谱特征区别较大,导致天然药物化学成分的结构鉴定,成为学习的重点与难点。因此,有必要将波谱解析内容融进天然药物化学教学中,拓展波谱解析课程学习的应用性,使学生能够在学习天然药物化学的过程中,加强对波谱解析内容的理解和记忆[4]。
2.结合当地民族药的特点,有特征地选择实例,丰富天然药物化学教学内容。
广西有壮、瑶等12个少数民族,其中壮族是我国人口最多的少数民族。全国壮族总人口为1800多万,90%以上聚居在广西;瑶族总人口约260万,60%以上聚居在广西。而且,广西拥有极具特色的壮、瑶等少数民族医药资源,蕴藏许多行之有效的独特诊疗技术和方法[5]。据《广西民族药简编》记载,广西少数民族常用的中草药资源有1021种,其中壮族应用的中草药资源约有700种。近几年,广西重视发展民族医药产业,先后《广西壮族自治区人民政府关于加快中医药民族医药发展的决定》(桂政发〔2011〕60号)、《广西壮族自治区壮瑶医药振兴计划(2011—2020年)》桂政发〔2011〕61号),医药制造业已被列入广西“十二五”重点发展的千亿元产业。运用天然药物化学的学科特点,结合药效实验,对临床上疗效确切的广西民族药复方、组方进行化学成分的研究,阐释药效物质基础,在此基础上,建立、完善质量标准,采用现代高新技术,如超临界流体萃取技术、生物酶解提取技术等,提高壮、瑶药制品质量,把广西来源的壮、瑶药真正推向世界市场。在教学内容中,特征性地引入壮、瑶药化学成分提取分离及结构鉴定实例,丰富教学内容,培养适用于广西少数民族地区的药学人才。
3.充分结合专业实践环节。
制药工程是一门实践性很强的学科,要求学生在具备扎实基础理论知识的基础上,同时具备良好的实际操作能力。在条件建设上,我院拥有的制药工程实验教学中心是由天然药物中试提取、现代药物制剂工程和药物分析3个实验室组成的制药工程专业校内实训基地,占地面积约500m2,拥有WDT100型多功能提取浓缩机组、超临界流体萃取等天然药物化学相关设备,开展板蓝根有效成分的提取等天然药物实验。同时,我院与桂林莱茵生物科技股份有限公司、桂林益佰漓江制药有限公司等知名天然药物企业联合建立制药工程专业实习基地。所以,无论是校内还是校外,都有条件满足制药工程专业学生在天然药物化学方向的专业实践要求,能够全方位地提升学生的实际操作能力,加深和巩固理论知识。
4.教学与科研相结合。
天然药物化学是一门应用和实践性很强的学科,很多理论技术来自于该学科科研的飞速发展。对教师来说,要想教好本门课,光靠教材所涉及的知识显然不够,必须积极参与科学研究,通过科研实践积累的经验,丰富和完善天然药物化学教学内容。广西师范大学拥有“药用资源化学与药物分子工程”教育部重点实验室,有布鲁克500MHz超导核磁共振仪、岛津高效液相色谱仪、高速逆流色谱仪、赛默飞液质联用仪等相关高精设备。近几年,承担十余项省级以上与广西民族药相关的科研课题,带领正在学习、将要学习或者已经学习完天然药物化学课程的本科生去天然药物化学实验室参观实习,鼓励学生进行“创新杯”科研能力培训,取得丰硕成果。
总之,制药工程专业天然药物化学教学,一定要突出专业工程背景,优化师资队伍,不同方向的教师之间随时交流协调。同时,利用西南特别是广西天然药物在我国传统医药中的民族特色和区位优势,有特征地选择实例,培养学生的学习兴趣和适合广西少数民族地区的制药工程人才。
作者:梁东 李晓红 王恒山 单位:广西师范大学化学与药学学院
参考文献:
[1]元英进,尤启冬,于奕峰,等.制药工程本科专业建设研究[J].化工高等教育,2006,(1):12.
[2]刘红梅,荣杰,于奕峰.地方高校制药工程专业人才培养状况调查[J].化工高等教育,2004,(2):59.
[3]吴立军.天然药物化学[M].6版.北京:人民卫生出版社,2012.