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淺談依托課程特色培養學生工程素質
論文關鍵詞：核算 工程觀念 工程素質
論文摘要：以經濟核算為主線，討論在制藥工程原理與設備課程的教學過程中培養學生的工程素質，實現從純理科課程學習向工科課程學習思路的轉變，為學生進入中藥制藥企業奠定基礎，最終更好地為中藥制藥生產服務。
中藥制藥工程原理與設備是運用化學工程學的原理與方法，研究與探討中藥制藥過程中從原料、半成品到成品進行加工的過程與方法的一門課程。主要涉及的內容為有關原料、半成品和成品的前處理與后處理的一些單元操作，例如流體輸送、過濾與沉降、傳熱與蒸發、蒸餾與干燥、粉碎篩分混合與成型加工等。本課程作為一門工科類課程，與藥其他課程不同，在教學中應當以課程所涉及的工程內涵為重點，以過程的經濟核算為主線，突出對學生工程素質的培養。
中藥制藥過程的基本行為是在各個單元操作及整體工藝流程的物料與能量衡算、過程平衡與速率及經濟核算等基礎上得以實現的，在操作原理所限的平衡條件下，以經濟核算為核心，通過衡算優化工程的操作，提高工程過程的速率，因此只有把握住經濟核算的主導作用，才能實現工業過程的良好運轉。
工業生產受外界因素的影響較大，諸如溫濕度、氣候變化等，因而具備相當的偶然性，從而在工業生產中引人了一定的不確定因素，造成了工業生產的復雜性，與、化學等課程有著明顯的不同，因此需要在教學過程中強化工程理念，突出工程素質的培養。
工程理念的形成、工程素質的培養，從宏觀角度而言就是要樹立以經濟核算為中心的思想。任何工業化問題、工業生產的問題歸根結底是為了創造更多更優質的新產品，獲得更高的經濟效益，從而使一個企業、一個行業、一個地區乃至一個國家進入良性發展通道。
藥學專業學生進入企業后，參與生產的是對產品要求更高的產品，工業生產的每一個過程都要求良好的設計和認真的操作，而經濟核算這樣的工程理念就是生產過程處于最優化狀態的衡量標準，而以經濟核算為核心的工程理念作為一條主線隱含在教材的各個章節中。
一、經濟核算是探索強化過程途徑的前提
中藥制藥工程原理與設備課程中各章節的劃分以不同的單元操作來界定，各個單元操作原理各不相同，近乎相互獨立，而各個原理直接關聯到實際操作過程中操作方法與操作步驟是否合理以及操作方法可否強化的問題。例如，在傳熱過程中，基于傳熱速率方程式，有三方面強化傳熱的途徑，即提高傳熱面積、提高傳熱的平均溫度差和提高總對流傳熱系數；但是由于工程問題的實踐性，在實際工業生產中具體采用哪種方法來實施過程的強化卻要以經濟核算為前提。例如，以冷卻水冷卻一定流量的熱流體，一般條件下為降低熱流體的出口溫度，通常采用的方法是開大冷卻水的閥門，加大冷卻水的流量，即提供較多的冷源提高冷卻水的流速，提高總對流傳熱系數從而最易實現操作目的；但是如果外界發生了變化，比如夏季，冷卻水的基礎溫度較高，此時即便加大冷卻水的流量，即冷卻水的閥門開到最大也不能較好地實現對熱流體出口溫度的降低。要解決問題，或者提高換熱器的面積，換一個面積較大的換熱器；或者改造管路以提供更多的冷卻水，此時如何選擇就需要工程技術人員通過經濟核算確定最終的方案。在課堂上，為學生講解這類問題時，有學生提出：傳熱面積不足，可以減小原料液的流量，正常工作時間完不成生產任務可以加班工作。顯然，學生還不具備對工業生產的宏觀概念，學生提議的生產模式將會提高生產，導致企業經濟效益的下降。
此外，在雙組分連續精餾操作過程中，回流比的選擇也基于設計費用與操作費用的總體考慮來確定；還有過濾操作、干燥操作都需要探討設計費用、操作費用與總費用的關系來決定生產過程的合理性。由上可知，只有認真進行經濟核算，才能有針對性地選擇過程強化方法，實現生產過程的最優化和經濟效益的提升。
二、經濟核算是操作設備更新發展的動力
設備是實現各個單元操作的基石。隨著時代的進步，科技的發展，操作設備也是在不斷更新換代。在設備的發展過程中，經濟核算有著不可或缺的作用：蒸發器經歷了由循環型到單程型的發展歷程，特別是循環型蒸發器的發展歷程，首先是列管式蒸發器的出現，它直接使用列管式換熱器來實現蒸發操作，但是由于被蒸發的流體處于靜止狀態，帶來的結果是加熱時間長、加熱不均勻、加熱管上易出現結垢現象等，從而導致物料的損失，不利于生產目的的實現；而后發展出中央循環管式蒸發器、外加熱式蒸發器和強制循環蒸發器等設備，這一系列的變化使得在蒸發器中被蒸發的液體流動性加強，而直接導致的結果則是加熱管上產生的結垢現象減少了，處理高粘度、結晶性、熱敏性物料的可能性增加了，操作時間隨之下降的同時，蒸發的生產能力獲得了提高。再看干燥設備的發展，基于對流干燥原理的設備有水平氣流廂式干燥器、穿流氣流廂式干燥器、隧道式干燥器、帶式干燥器與流化床干燥器等，雖然這些設備當前在同時使用，但從它們的發展情況上看，無一不是帶著比前一類設備更好的干燥效果、更高的生產能力而出現的，這樣的結果從流化床干燥器自身的變化更易發現：比較單層圓筒形流化床干燥器(如圖1所示)與臥式多室流化床干燥器(如圖2所示)，從圖形可分析出這樣的不同：單層圓筒形流化床干燥器產品的干燥效果不如后者；單層圓筒形流化床干燥器由于設備體積較大一次性進料較多，易引起溝流與死床等不正常操作。
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顯然，如果沒有效益作為風向標，新型的操作設備只能駐足不前，停留在試驗階段。古人云：“熙熙攘攘，利來利往”，生產要求追求高的經濟效益，因此任何一個單元操作設備的更新發展都離不開經濟核算的要求。
三、經濟核算推動新理論、新技術的出現
當前，有很多新理論、新技術在應用于制藥過程，諸如膜分離技術、固體分散技術、超微粉碎技術、分子蒸餾技術等等，新技術的產生固然離不開新理論的出現，可是一個新的理論發展為一項新技術、新的單元操作卻需要工程手段與理論的結合，需要不斷的實踐，才能最終在工業生產中發揮作用。典型的實例就是精餾操作的原理：雙組分氣液的相平衡理論是精餾操作的理論基礎，但是僅有理論只會出現簡單蒸餾與平衡蒸餾，而不是組分間高純度分離的精餾，回流這一工程手段的出現才最終實現了組分問高純度分離。同樣現有的新技術能不能在中藥制藥生產中發揮作用還需要實踐的檢驗，例如，已報道分子蒸餾技術成功分離出魚肝油、維生素E中的多種組份，而中藥中的微量多組份應用分子蒸餾技術分離的報道并不多見。
綜上所述，在教學中時時把握住經濟核算這條主線，給學生闡明工業生產是要創造效益才能進一步發展的觀點，并以此為基礎通過驗證型與設計型實驗的訓練，通過設備操作的物料衡算與能量衡算的演練，培養學生的工程觀念，提高學生的工程素質，為以后參加實際的工業生產奠定基礎。
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