“双万计划”下制药工程专业...合性实验设计与学生能力培养_王丽艳.pdf

第 43 卷 第 1 期 高 师 理 科 学 刊 Vol.43 No.1 2023 年 1 月 Journal of Science of Teachers College and University Jan.2023 文章编号：1007-9831（2023）01-0095-04“双万计划”下制药工程专业综合性实验 设计与学生能力培养 王丽艳，时志春，张匀，李欢，齐丽颖，赵冰，初红涛，邓庆芳，高立娣，赵云鹏（齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）摘要：综合性实验具有内容综合性较强，体现知识点之间的联系，加深对理论知识的综合理解、应用，促进理论和实践的密切结合的特点综合性实验能有效调动学生的学习兴趣，提高学生的参与度、动手能力及数据分析与处理能力，启发引导学生建立科研设计的意识，激发学生探究与创新的动力以制药工程专业的专业实验“阿司匹林片剂制备”为例，探讨综合性实验的设计思路，提升学生的主观能动性和综合能力以期为综合性实验的设计和应用提供思路 关键词：双万计划；制药工程；综合性实验设计；创新能力 中图分类号：O69G642.0 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2023.01.021 Pharmaceutical engineering major comprehensive experimental design and student ability cultivation under“Double Ten Thousand Plan”WANG Liyan，SHI Zhichun，ZHANG Yun，LI Huan，QI Liying，ZHAO Bing，CHU Hongtao，DENG Qingfang，GAO Lidi，ZHAO Yunpeng（School of Chemistry and Chemical Engineering，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）Abstract：Abstract：The content of comprehensive experiment is more comprehensiveComprehensive experiments can reflect the connection between knowledge points，deepen the comprehensive understanding and application of the theoretical knowledge learned，and promote the close integration of theory and practiceThe comprehensive experiment can effectively arouse the students interest in learning，enhance the participation of students，improve their hands-on skills，data analysis and processing capabilities，inspire students consciousness of research design and to stimulate students motive force of investigation and innovationTaking preparation of aspirin tablets as an example，one of the important professional experiments of pharmaceutical engineering，the design thought was exploredEnhance students subjective initiative and comprehensive abilityIn order to provide a little thought for the design and application of comprehensive experiments Key words：Key words：Double Ten Thousand Plan；pharmaceutical engineering；comprehensive experimental design；innovation ability 收稿日期：2022-07-02 基金项目：黑龙江省高等教育教学改革项目（SJGY20210936）；黑龙江省教育科学“十四五”规划 2022 年度重点课题（GJB1422314）；齐齐哈 尔大学教育科学 研究项 目（GJQTYB202107，GJZRYB202028）；齐 齐哈尔大 学学位 与研究生教育 科学研究 项目（YGXM-QUG-2020012）作者简介：王丽艳（1971-），女，黑龙江讷河人，教授，博士，从事制药工程研究E-mail： 96 高 师 理 科 学 刊 第 43 卷 2019 年，教育部办公厅印发关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知，成为各高等院校进行专业建设的政策指导1-2实验教学是培养学生观察能力、实践能力和创新能力的重要途径，也是影响人才培养质量的关键环节3综合性实验是将学过的多学科内容、知识融会贯通，应用在实验中去分析问题、解决问题4-5近年来，随着双万计划的实施与不断提升，无论理论课还是实践课都要坚持“高阶性、创新性、挑战度”高标准6，锻炼学生解决复杂专业问题的能力，培养学生基本科研思维和基础科研能力7-8如何设计、实施综合性实验是推进综合性实验改革的两大问题9“双万计划”的核心目标是提高高校人才培养能力10制药工程专业是以培养应用型工程技术人才为目标，因此注重对学生理论知识的传授和实践能力的培养本文以制药工程专业的重要专业实验之一“阿司匹林片剂制备”为例，根据课程目标达成度对其进行综合设计，探讨制药工程专业综合性实验的设计思路、实施方案和效果，以期为专业培养应用型技术人才目标的达成打下坚实基础 1 实验设计 基于“知识、能力、素质”的应用型专业人才培养，通过开展综合性实验培养学生的科研素养和创新能力因此，实验设计必须具备科学性、合理性，综合性实验的设计要以发现问题、分析问题和解决问题的思路为主线，既要有一定的深度，又要有适当的广度，让学生在实验过程中逐渐形成科研思路 1.1 实验教学设计 以培养学生的科研思维和创新能力为目的，以问题为主线，体现课程间的相互交叉、渗透、融合实验教学设计见表 1 表 1 实验教学设计 序号 发现问题 分析问题 解决问题 涉及学科 1 阿司匹林产物结构 有羧基和乙酰基，具有酸性、能发生水解反应 查阅文献，产物应保存在干燥通风场所防止遇潮缓慢水解 有机化学、药剂学 2 水杨酸结构 结构中含有羧基和羟基，羧基和羟基可以发生酯化反应，还可以形成分子内氢键，酚羟基易氧化 查阅文献，控制反应条件抑制水杨酸分子间酯化，保护酚羟基，选择碱性催化剂破坏分子内氢键，活化水杨酸的羟基 有机化学、高分子化学 3 原料用乙酸酐而 不是乙酸 根据产物结构判断该反应为 O-酰化反应 必须有酰化试剂，反应为单分子反应历程选择乙酸酐为酰化剂 有机化学 4 原料和仪器要求 酸酐遇水易水解 反应原料和反应仪器事先干燥，在干燥环境中进行反应 有机化学 5 催化剂选择 阿司匹林制备一般常用的催化剂有酸、碱和其他类催化剂，考虑安全、环保、腐蚀性、后处理等因素 考虑选择环保型的维生素 C（VC）或强酸弱碱盐代替质子酸催化剂，VC呈酸性和还原性，强酸弱碱盐具有酸性和碱性，它们催化效率高，操作简单，不腐蚀设备 有机化学、环境化学、催化原理 6 阿司匹林合成工艺条件优化 考察因素包括水杨酸与酸酐的投料比、反应温度、催化剂、反应时间 查阅文献，考虑绿色环保，设定考察因素和水平，采用正交或均匀设计等方法优化制备工艺 药物化学、制药工艺学、药物合成、数理统计 7 阿司匹林产物纯化 产物中有游离的水杨酸、副产物（醋酸苯酯、水杨酸苯酯、乙酰水杨酸苯酯等）将反应产物放入冷水中搅拌、析出、过滤、洗涤、干燥，用 NaHCO3溶液处理除去副产物，再用 HCl 处理得到粗产物，再用乙醇或乙酸乙酯重结晶 分析化学、高分子化学 8 产物纯度分析及 结构确定 产物中可能有未反应的水杨酸或产物脱羧产生的苯酚，确定产物结构 FeCl3检验法，也可用 TLC 法定性检查；熔点测定、IR 和 NMR 分析 分析化学、药物分析、应用波谱解析 9 阿司匹林片剂制备 处方成分组成、操作单元、制粒方法 阿司匹林、润湿剂、黏合剂、崩解剂、润滑剂；粉碎、过筛和混合单元操作，采用一步制粒法 药剂学、药用辅料学、制药工艺及设备 10 片剂质量检查 外观（松片、裂片、粘冲、色斑等）、片重差异超限、崩解迟缓、溶出超限、含量不均匀、硬度过大 保证颗粒细腻均匀，调整辅料用量，控制物料含水量，物料混合均匀，设备清洁、冲模、上下冲、加料斗等正常工作 药剂学、药品质量管理、制药工程机械设备基础 1.2 阿司匹林片剂制备 阿司匹林合成路线见图 1采用制得的阿司匹林纯产物进行片剂制备，制备工艺流程见图 2 第 1 期 王丽艳，等：“双万计划”下制药工程专业综合性实验设计与学生能力培养 97 图 1 阿司匹林合成路线 图 2 阿司匹林片剂制备工艺流程 2 学生主观能动性提升 主观能动性包括数据分析能力，分析、归纳总结能力，教师科学引导，学生判断能力 4 个方面工作 2.1 数据分析能力 数据分析的结果关系到实验结果和结论的正确性，也是科研工作的重要环节学生在实验过程中要认真详实地对实验数据进行记录，保证实验数据的真实性、准确性以及重现性，对实验数据用科学的方法或者借助一些软件对其进行处理分析，得到合理的数据分析结果 2.2 分析、归纳总结能力 实验报告撰写重点在结果与讨论部分，结合数据充分讨论和分析各因素对实验结果的影响，通过对数据和理论的归纳、总结获得科学合理的实验结论实现综合性实验从理论到实践，再由实践到理论的循环和提升的闭环循环过程（见图 3）图 3 综合性实验实现的闭环过程 2.3 教师的科学引导 师生的评价是指对综合性设计实验的整个过程进行合理的评价，有利于本实验及其它实验方案设计、操作过程及后期分析整理过程的进一步完善和提高，便于该实验方法的推广应用（1）实验前教师评阅学生设计的实验方案判断学生文献查阅、分析、归纳总结、提出问题和解决问题能力，对方案提出合理的修改意见，要求学生及时修改、完善，便于实验的开展（2）操作环节的评价通过观察学生实验操作，评价学生的动手能力和协调能力；观察学生对实验中突发问题的处理，评价学生分析问题和临场应变能力，评价学生安全意识以及团队合作意识（3）实验报告的评价从报告书写格式的规范性，内容的完整性，数据分析的科学性、合理性，提出实验中存在的问题及改进措施，提高学生实验报告的撰写能力，为科技论文的撰写打下良好的基础 2.4 学生判断能力 学生之间互评提高了学生判断问题能力、分析问题能力和知识融会贯通能力，有利于学生在今后的实验方案设计及实施过程中不断自我完善和提高信息反馈环节通过学生互评和讨论将问题及时反馈给指导教师组，指导教师组汇总学生和教师的评价结果，然后针对共性问题和个性问题进行分类归纳总结，通过对问题的研讨和分析确定合理的解决方案或办法，有目的地给学生进行分析和指导，有利于学生在其它专业实验及今后的科研实验中对实验方案设计、实验操作过程等环节进行改进和完善 阿司 匹林 辅料 粉碎 过筛 粉碎 过筛 混合 制粒 整粒 混合 辅料 压片 质量 检查 基础 课程 专业 课程 相关 文献 实验方 案设计 实验 操作 数据 分析 实验 报告 实验 结论 辅料 98 高 师 理 科 学 刊 第 43 卷 3 综合能力提升 制药工程专业的专业实验大部分是