多學(xué)科交叉融合的礦物藥爐甘石煅制綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

王賢書,李佳,王會(huì),馬光芳,王勤,李亞楠,3,卓魚周,3

(1.貴州中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院,貴州 貴陽 550025;2.貴州中醫(yī)藥大學(xué) 藥物物理研究中心,貴州 貴陽 550025;3.貴州中醫(yī)藥大學(xué) 藥用礦物資源與開發(fā)研究中心,貴州 貴陽 550025)

學(xué)科交叉融合是在不同學(xué)科差異的基礎(chǔ)上,打破學(xué)科之間的邊界,將多個(gè)學(xué)科知識(shí)體系相互融會(huì)貫通,促進(jìn)各學(xué)科之間相互滲透、相互交叉的一種活動(dòng)[1-2]。《中藥炮制學(xué)》是一門研究中藥炮制的傳統(tǒng)理論、炮制原理、制備工藝、品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、歷史沿革及其發(fā)展方向[1]的一門學(xué)科,是最具中醫(yī)藥特色的學(xué)科之一,理論和實(shí)踐都比較強(qiáng),具有綜合性強(qiáng)、覆蓋面廣等特點(diǎn)[3],是我國藥學(xué)領(lǐng)域唯一擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)[4],中藥學(xué)相關(guān)專業(yè)學(xué)生開設(shè)《中藥炮制學(xué)》,目的在于幫助學(xué)生掌握中藥炮制的基本理論、基本知識(shí)和基本技能,鞏固并深化學(xué)生的專業(yè)理論體系,把學(xué)生培養(yǎng)成知識(shí)面寬、實(shí)踐性強(qiáng)、適應(yīng)中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的復(fù)合型技術(shù)應(yīng)用型專門人才。《中藥炮制學(xué)》總學(xué)時(shí)有72學(xué)時(shí),其中實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐有32學(xué)時(shí),在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分,現(xiàn)行的教學(xué)模式以及教學(xué)內(nèi)容還需要改進(jìn)。首先,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,多進(jìn)行單一技術(shù)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。該課程由于受到歷史條件和科學(xué)文化水平的限制,炮制方法原始,工藝簡單,理論闡述較簡略[5],按照實(shí)驗(yàn)教材現(xiàn)有內(nèi)容進(jìn)行教學(xué),難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力;其次,《中藥炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程中有關(guān)礦物藥的炮制實(shí)驗(yàn)開設(shè)的內(nèi)容較少,且滯后于科研實(shí)際,為了在教學(xué)中突破實(shí)驗(yàn)教材的局限,使學(xué)生獲得更廣博、更先進(jìn)的知識(shí),培養(yǎng)創(chuàng)新性思維,《中藥炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)》在“創(chuàng)新引領(lǐng)課堂”驅(qū)動(dòng)下對(duì)教學(xué)改革進(jìn)行深入探索,是提升中藥炮制學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量、凸顯中藥學(xué)學(xué)科特色、創(chuàng)新中藥人才傳承和培育的重要舉措。我校中藥學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)該課程時(shí)已具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),在《中藥炮制學(xué)》課程中,礦物藥的炮制過程涉及到了許多分解反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)等相關(guān)化學(xué)方程,結(jié)合化學(xué)工程、材料科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬和礦物藥炮制等多學(xué)科相關(guān)知識(shí)則可以有效幫助學(xué)生理解礦物藥炮制所涉及到的有關(guān)化學(xué)反應(yīng),可以使炮制課程的教學(xué)更加形象生動(dòng)、直觀,能夠緊密聯(lián)系中藥飲片的生產(chǎn)過程,激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣與熱情。

因此,設(shè)計(jì)了多學(xué)科交叉融合的礦物藥爐甘石煅制綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),解決礦物藥炮制實(shí)驗(yàn)中的問題,激發(fā)學(xué)生動(dòng)手能力和應(yīng)用新知識(shí)的能力。

1 綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論依據(jù)

爐甘石來源于碳酸鹽類礦物方解石族菱鋅礦的礦石,藥用歷史悠久[6,是中醫(yī)眼科、皮膚科、外科的常用藥,具有明目退翳,收澀斂瘡之功效。爐甘石不能生用,均須炮制后入藥[7,《中華人民共和國藥典》一部(2020年版)規(guī)定爐甘石的炮制包括煅制和水飛兩個(gè)步驟,其中煅法是按照明煅法煅至紅透來進(jìn)行,藥典中對(duì)爐甘石的煅制工藝和火候表述模糊,實(shí)際炮制過程中爐甘石不同煅制溫度和時(shí)間對(duì)其化學(xué)成分及藥效均有影響,為此,采用現(xiàn)代科學(xué)手段和研究方法對(duì)爐甘石炮制原理進(jìn)行研究以便學(xué)生能夠掌握炮制機(jī)理,為今后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)具有重要的意義。

2 綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?/h3>

(1)學(xué)習(xí)爐甘石的煅制方法;(2)學(xué)習(xí)HSC Chemistry 6.0軟件計(jì)算爐甘石炮制化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)的計(jì)算及分析,反應(yīng)溫度的平衡組成的影響;(3)學(xué)習(xí)爐甘石生品和炮制品的表征技術(shù),了解X射線粉末衍射儀和熱重-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)TG-DSC-MS的工作原理及操作技能;(4)掌握查閱中外文文獻(xiàn)的方法,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、思考問題以及解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生理論基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)踐技能綜合應(yīng)用的能力,培養(yǎng)中藥學(xué)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

以爐甘石煅制研究的科研成果進(jìn)入中藥學(xué)炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例,用計(jì)算軟件解決礦物藥炮制的問題,采用HSC Chemistry 6.0軟件,利用反應(yīng)和平衡模塊進(jìn)行了計(jì)算。對(duì)爐甘石的分解利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了評(píng)價(jià),利用熱分析-質(zhì)譜分析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析,通過爐甘石炮制實(shí)驗(yàn)研究煅制溫度和時(shí)間對(duì)有效成分含量和物相的變化規(guī)律。

2.3 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

2.3.1 實(shí)驗(yàn)試劑

礦物藥爐甘石,采于貴州省赫章縣丫都銅爐上,經(jīng)破碎、烘干、研磨、過篩(粒徑小于 85 μm)后備用。乙二胺四醋酸二鈉、氨水、磷酸氫二鈉、三乙醇胺、銘黑T、氯化銨、鹽酸、亞鐵氰化鉀等化學(xué)試劑均為分析純。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器

箱式馬弗爐HY-1200、德國布魯克X射線衍射儀 D8 ADVANCE;英國馬爾文X射線熒光光譜儀Zetium Minerals Edition;德國耐馳STA409PC熱分析儀和QMS403四極質(zhì)譜儀組成的熱重-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)。

2.4 授課內(nèi)容

2.4.1 爐甘石的煅制

取凈制的粉碎過100目(0.15 mm)篩網(wǎng)的爐甘石粉末適量,放入瓷方舟內(nèi),置馬弗爐中,在200～800 ℃溫度范圍內(nèi)按梯度為100 ℃分別煅燒 20,40,60,80 min,自然冷卻至常溫待用。

2.4.2 爐甘石ZnO含量測(cè)定

取各爐甘石樣品,實(shí)驗(yàn)所用方法按照《中國藥典》2020年版一部爐甘石項(xiàng)下的含量測(cè)定方法[8-11]:取本品粉末約0.1 g,在105 ℃干燥1 h,精密稱定,置錐形瓶中,加稀鹽酸10 mL,振搖使鋅鹽溶解,加濃氨試液與氨-氯化銨緩沖液(pH值10.0)各 10 mL,搖勻,加磷酸氫二鈉試液10 mL,振搖,濾過。錐形瓶與殘?jiān)冒?氯化銨緩沖液(pH值10.0)1份與水4份的混合液洗滌3次,每次10 mL,合并洗液與濾液,加 30%三乙醇胺溶液 15 mL 與鉻黑 T指示劑少量,用乙二胺四醋酸二鈉滴定液(0.05 mol/L)滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榧兯{(lán)色。每 1 mL乙二胺四醋酸二鈉滴定液(0.05 mol/L)相當(dāng)于 4.069 mg 的氧化鋅(ZnO)。本品按干燥品計(jì)算,生品爐甘石含氧化鋅不得少于40%,煅爐甘石含氧化鋅(ZnO)不得少于56.0%。

2.4.3 測(cè)試條件及方法

爐甘石的物相結(jié)構(gòu)采用 XRD 進(jìn)行測(cè)定,測(cè)試條件:采用Cu靶Kα輻射,掃描角度范圍2θ=5～50°,電壓40.0 kV,電流40.0 mA,掃描速度2 °/min,掃描步長0.02 °。

采用德國Netzsch STA 449C型熱分析儀和QMS403四極質(zhì)譜儀組成的熱重-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)測(cè)定爐甘石的熱及氣體析出過程。實(shí)驗(yàn)條件:將(30±0.1)mg爐甘石樣品置于Al2O3坩堝中,升溫速率10 ℃/min,熱解氣氛為空氣氣氛。

2.4.4 HSC熱力學(xué)軟件介紹及模擬計(jì)算法

由芬蘭研發(fā)的HSC化學(xué)熱力學(xué)計(jì)算程序和其數(shù)據(jù)庫包含20 000多種化合物的熱力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并能將計(jì)算結(jié)果用于模擬化學(xué)反應(yīng)和平衡過程,廣泛應(yīng)用于材料、化學(xué)、化工冶金、燃燒學(xué)、環(huán)保等領(lǐng)域[12-16],目前在國內(nèi)高校本科生教學(xué)中也有應(yīng)用[1-18]。利用化學(xué)熱力學(xué)軟件HSC chemistry 6.0的Reaction Equations模塊計(jì)算了爐甘石在空氣中的分解反應(yīng),對(duì)溫度在0～1 000 ℃時(shí)各反應(yīng)的焓變(ΔH)、熵變(ΔS)、吉布斯自由能(ΔG)及平衡常數(shù)logK進(jìn)行了計(jì)算,并進(jìn)一步在Equilibrium Compositions模塊中進(jìn)行了平衡計(jì)算。

3 教學(xué)數(shù)據(jù)分析與討論

3.1 爐甘石定性和定量分析

采用X射線光譜分析(X-ray fluorescent apectrometry,XRD)對(duì)貴州赫章產(chǎn)地的爐甘石生品物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,采用JADE 6.0 軟件對(duì)采集的衍射圖譜進(jìn)行物相定性分析,得到主要物相的晶系參數(shù)、空間群參數(shù)和晶格參數(shù),再在TOPAS4.2軟件中進(jìn)行 Rietveld 全譜圖擬合物相定量分析,測(cè)定結(jié)果如圖1和表1所示。

表1 貴州赫章爐甘石的XRD譜圖擬合分析結(jié)果

圖1 爐甘石的XRD圖譜

由圖 1 可知,爐甘石的主要物相組成為ZnCO3( JCPDF 卡片號(hào):99-0095 ),另外,還含有少量其他物相ZnO( JCPDF 卡片號(hào):99-0111)83-1831 )、FeO(OH)(JCPDF 卡片號(hào):99-0055)、Fe2O3(JCPDF 卡片號(hào):99-0060)。由表1可知,ZnCO3的含量85.4%,ZnO的含量為0.8%,FeO(OH)的含量為10.6%,Fe2O3的含量為3.2%。

3.2 爐甘石煅制過程中可能發(fā)生的反應(yīng)

藥典規(guī)定,爐甘石當(dāng)以碳酸鹽類礦物方解石族菱鋅礦,主含碳酸鋅(ZnCO3)為基源礦物,作為中藥飲片用,考察的主要指標(biāo)均為氧化鋅含量,本論文主要以中藥炮制學(xué)中爐甘石經(jīng)過明煅法變成煅爐甘石的物相和組成進(jìn)行研究,綜合XRD分析結(jié)果,爐甘石在煅制過程中可能發(fā)生的反應(yīng)如表2所示,由表2可知,在煅燒過程中體系主要發(fā)生碳酸鋅的分解反應(yīng)和堿式氧化鐵脫水的化學(xué)反應(yīng)。

表2 爐甘石煅制過程中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)

3.3 反應(yīng)平衡熱力學(xué)計(jì)算

為了更好地了解上述反應(yīng)的可能性和反應(yīng)程度,利用HSC Chemistry 6.0軟件對(duì)爐甘石分解過程中的兩個(gè)反應(yīng)進(jìn)行平衡熱力學(xué)計(jì)算。主要根據(jù)吉布斯自由能最低原理和熵增加原理[19]和手冊(cè)中熱力學(xué)數(shù)據(jù)和計(jì)算方法按式(1)～(8) 進(jìn)行計(jì)算[20]。

按照上述反應(yīng)平衡熱力學(xué)數(shù)據(jù)和計(jì)算方法分別計(jì)算了1 bar壓力下、溫度在0～1 000 ℃時(shí)各反應(yīng)的吉布斯自由能(ΔG)、平衡常數(shù)logK、焓變(ΔH)及熵變(ΔS)與溫度之間的關(guān)系,計(jì)算結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2 (a)、(b)表示R1反應(yīng)在0～900 ℃溫度范圍內(nèi)的吉布斯自由能ΔG和反應(yīng)平衡常數(shù)logK隨溫度的變化,當(dāng)溫度達(dá)到134 ℃時(shí),R1反應(yīng)公式的ΔG由正變?yōu)樨?fù),logK值隨著溫度的增加而增加,這意味著高溫有利于ZnCO3分解ZnO,此外由圖2(c)R1反應(yīng)的反應(yīng)焓(ΔH)均大于0,為吸熱反應(yīng),但隨著溫度的增加,焓變逐漸減少,熵變均減少。一般來說,反應(yīng)溫度的升高促進(jìn)了ZnCO3的分解。

圖3 (a)、(b)表示R2反應(yīng)在0～900 ℃溫度范圍內(nèi)的吉布斯自由能ΔG和反應(yīng)平衡常數(shù)logK隨溫度的變化,當(dāng)溫度達(dá)到86 ℃時(shí),R2反應(yīng)公式的ΔG由正變?yōu)樨?fù),logK值隨著溫度的增加而增加,此外由圖3(c)R2反應(yīng)的反應(yīng)焓(ΔH)均大于0,為吸熱反應(yīng),隨著溫度的增加,焓變和熵變逐漸減少,到600～700 ℃ 出現(xiàn)了一個(gè)平臺(tái)然后焓變和熵變又繼續(xù)減少。因此,提高反應(yīng)溫度有利于產(chǎn)物含量的升高。

通常,在學(xué)習(xí)《中藥炮制學(xué)》之前,學(xué)生已在《物理化學(xué)》課程中學(xué)習(xí)過該知識(shí)點(diǎn)。因此,應(yīng)用HSC chemistry 計(jì)算軟件分析驗(yàn)證某已知反應(yīng)的方向和自發(fā)性過程時(shí),輸入一定的壓力值、溫度范圍和升溫步長后即可得到計(jì)算結(jié)果。另外,為進(jìn)一步佐證上述計(jì)算結(jié)果,經(jīng)查閱文獻(xiàn)[21]資料表明,爐甘石煅制時(shí)反應(yīng)R1發(fā)生反應(yīng)的熱解溫度區(qū)間為170～320 ℃,這與應(yīng)用HSC計(jì)算后得到的結(jié)論是一致的。

3.4 反應(yīng)溫度對(duì)平衡組成的影響

采用HSC Chemistry 6.0中的平衡組成板塊,探究了在1 bar大氣壓空氣條件下,反應(yīng)溫度對(duì)平衡組成的影響,設(shè)定爐甘石的物質(zhì)的量為0.086 kmol,其中ZnCO3、ZnO、FeO(OH)和Fe2O3的含量參考表1進(jìn)行設(shè)定,計(jì)算結(jié)果見圖4。

圖4 反應(yīng)溫度對(duì)爐甘石平衡組成的影響

從圖4 可以看出,在空氣氣氛中,即氧氣的體積分?jǐn)?shù)為 21%,反應(yīng)一開始時(shí),ZnCO3的組成為0.071 kmol,FeO(OH)的組成為0.007 6 kmol,隨著溫度的增加,吉布斯自由能逐漸減小,平衡常數(shù)增加,因此ZnCO3逐漸分解為ZnO和CO2,FeO(OH)脫去結(jié)合水生成Fe2O3,300 ℃時(shí)ZnCO3的平衡組成為8.22×10-6kmol,體系平衡組成中其含量已接近為零,ZnO的平衡組成從最開始的0.002 9 kmol增加到0.074 kmol,相應(yīng)的CO2的平衡組成也增加0.073 kmol;Fe2O3的平衡組成從最開始的0.003 5 kmol增加到0.073 kmol,相應(yīng)的H2O的平衡組成也增加0.004 5 kmol。由圖4可以看到,當(dāng)溫度達(dá)到300 ℃時(shí),其平衡物質(zhì)的量組成基本不變,趨于恒定。

《中藥炮制學(xué)》課程教學(xué)中爐甘石炮制部分引入上述反應(yīng)溫度對(duì)平衡組成的影響,可以通過曲線變化了解溫度對(duì)產(chǎn)物組成的影響,不僅激發(fā)了學(xué)生們對(duì)炮制課程的興趣,而且可以拓寬學(xué)生視野,激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新思路,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.5 爐甘石的TG-DSC-DTG-MS分析驗(yàn)證

熱重-質(zhì)譜聯(lián)用分析儀( TG-DSC-DTG-MS) 由熱重分析儀和質(zhì)譜儀組成,可在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐甘石熱解過程中的失重以及揮發(fā)性氣體的析出特性[11],為驗(yàn)證HSC熱力學(xué)分析結(jié)果開展?fàn)t甘空氣條件熱分解的驗(yàn)證試驗(yàn),測(cè)試結(jié)果見圖5。

圖5 爐甘石的TG-DSC-DTG-MS圖譜

從圖5可看出隨著爐溫的升高,爐甘石的熱重可以分三個(gè)階段。第一階段:在室溫～95 ℃,TG曲線顯示,爐甘石樣品的重量減少了1.04%,這是由于礦物中自由水的損失,可以從圖5c質(zhì)譜中可以看出為自由水H2O的峰。第二階段:150～299 ℃,TG曲線顯示質(zhì)量損失為5.07%,圖5a中DTG曲線呈現(xiàn)一向下的倒峰,為吸熱反應(yīng),可能是爐甘石礦物繼續(xù)脫水或其他有機(jī)雜質(zhì)被分解。第三階段:300～700 ℃,TG曲線顯示質(zhì)量損失為20.65%,總質(zhì)量損失為26.76%主要是由于ZnCO3分解反應(yīng)生成ZnO和CO2,DTG曲線持續(xù)變陡,在385 ℃達(dá)到第二個(gè)最低點(diǎn)(達(dá)-2.53%/min),ZnCO3分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),在圖5a中的熱流曲線為一向下的倒峰,質(zhì)譜圖5c中CO2離子流出現(xiàn)的峰值和TG、DSC和DTG一致。通過TG-DSC-DTG-MS實(shí)驗(yàn)說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果具有一致性,FeO(OH)先脫水為Fe2O3,然后ZnCO3分解為ZnO并釋放出CO2,但由于熱重實(shí)驗(yàn)條件升溫至一定溫度時(shí)體系未達(dá)到平衡,因此在該實(shí)驗(yàn)條件下500 ℃以上才分解完全。由HSC軟件計(jì)算結(jié)果和TG-MS實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,爐甘石煅制實(shí)驗(yàn)中不僅需要考慮煅制溫度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響,還要考慮煅制時(shí)間對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響,探索爐甘石熱解達(dá)到平衡組成時(shí)所需要的時(shí)間。

3.6 爐甘石煅制時(shí)間和溫度對(duì)氧化鋅含量的影響

煅制溫度和煅制時(shí)間是爐甘石熱解過程中的兩個(gè)關(guān)鍵因素。為了研究溫度和時(shí)間對(duì)熱解程度的影響,在100～800 ℃的溫度范圍內(nèi),20～80 min的時(shí)間內(nèi)對(duì)爐甘石樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),按照《中國藥典》2020年版一部爐甘石項(xiàng)下的含量測(cè)定方法測(cè)定出有效成分ZnO含量[8],結(jié)果如圖6和圖7所示。

圖6 爐甘石在700℃煅制時(shí)ZnO含量隨煅燒時(shí)間的變化

圖7 爐甘石在60min煅制時(shí)ZnO含量隨煅燒溫度的變化

由圖6可見,爐甘石在煅制溫度700 ℃下抗菌有效成分ZnO的含量隨著煅制時(shí)間的延長先升高后降低,在60 min時(shí)其含量達(dá)到最大值60.73%。由圖7可見樣品在煅制時(shí)間為60 min的ZnO的含量隨著煅制溫度的增加先升高后降低,600 ℃時(shí)ZnO百分含量達(dá)到最大值67.96%隨著溫度的升高可能是爐甘石中的一些雜質(zhì)和有效成分產(chǎn)生了復(fù)雜的礦相引起ZnO含量的降低。

3.7 不同溫度煅爐甘石樣品XRD分析測(cè)試

XRD可以測(cè)試爐甘石生品和不同溫度制備的炮制品組成,其分析結(jié)果見圖8。

圖8 爐甘石生品及不同溫度炮制品X射線衍射圖

由圖8可見,ZnCO3的衍射峰強(qiáng)度隨著溫度的升高而降低,而ZnO的衍射峰強(qiáng)度持續(xù)增加,在400 ℃,ZnCO3的所有特征峰消失,說明爐甘石通過煅制后ZnCO3分解為ZnO,與相關(guān)研究一致[19],與TG-DSC-DTG-MS的結(jié)果分析比較一致。

4 教學(xué)效果與反思

《中藥炮制學(xué)》課程是理論與實(shí)踐高度融合的一門課程。理論課程主要講授了煅法的基本原理及在一些礦物藥石膏、石決明、白礬、爐甘石和自然銅等的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)主要對(duì)煅制前后的藥物進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià),在爐甘石煅制綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中引入HSC chemistry熱力學(xué)計(jì)算軟件和材料的分析表征技術(shù),從實(shí)踐效果來看有以下特點(diǎn):

(1)利用HSC熱力學(xué)計(jì)算軟件在中藥炮制學(xué)爐甘石煅制實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的應(yīng)用,可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法中的不足,將爐甘石煅制過程中物相改變借助計(jì)算軟件使學(xué)生對(duì)礦物藥煅制的基本原理產(chǎn)生深刻的理解,為此對(duì)礦物藥炮制學(xué)習(xí)表現(xiàn)出極大熱情,不僅可以鞏固相關(guān)的理論知識(shí),而且又能夠利用所學(xué)新知識(shí)解決礦物藥煅制過程的關(guān)鍵問題,能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)礦物藥炮制知識(shí)的興趣。

(2) 本實(shí)驗(yàn)中學(xué)生將在教師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)礦物藥的表征分析測(cè)試設(shè)備和數(shù)據(jù)處理軟件,學(xué)生的動(dòng)手操作能力得到有效提升,提高了對(duì)科學(xué)研究的興趣,為今后畢業(yè)論文設(shè)計(jì)及從事科學(xué)研究工作奠定了基礎(chǔ)。

(3)此多學(xué)科交叉融合的綜合設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅優(yōu)化了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu),拓寬了知識(shí)面,而且也培養(yǎng)學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)踐技術(shù)綜合應(yīng)用的能力,大大提高了中藥炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,也是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的一種模式,為學(xué)生以后繼續(xù)深造或者走向工作崗位做準(zhǔn)備。