化工工藝課程群革新思索

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1、整體優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，避免交叉性內(nèi)容的重復(fù)

筆者多年來一直從事化學(xué)工程與工藝專業(yè)課的教學(xué)工作，在教學(xué)過程中一方面發(fā)現(xiàn)學(xué)生不能很好地將前期學(xué)過的內(nèi)容運(yùn)用于后續(xù)課程中；但在另一方面，由于各門課程是相互緊密聯(lián)系的，有時(shí)又會(huì)出現(xiàn)課程內(nèi)容的重復(fù)。如相平衡熱力學(xué)方面的知識(shí)，在化工熱力學(xué)中已有涉及，在分離工程中就不必再大篇幅地進(jìn)行介紹。正是由于各門課程之間有千絲萬縷的聯(lián)系，各門課程的教學(xué)內(nèi)容要進(jìn)行合理安排，如果在教學(xué)安排上不注重教學(xué)內(nèi)容的安排，只是簡單重復(fù)，勢必引起學(xué)生厭倦或厭學(xué)。為合理組織教學(xué)內(nèi)容，理順關(guān)系，優(yōu)化課程設(shè)置，避免教學(xué)內(nèi)容的簡單重復(fù)，同時(shí)又不能遺漏某些章節(jié)，在制定教學(xué)大綱時(shí)，將核心課程群的課程作為一個(gè)整體來優(yōu)化課程設(shè)置，改革教學(xué)內(nèi)容。即在制定教學(xué)大綱時(shí)，核心課程群教學(xué)內(nèi)容的安排，尤其是對(duì)于交叉性內(nèi)容，不同的具體課程，其目標(biāo)應(yīng)各有側(cè)重，并據(jù)此安排教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)。在化工熱力學(xué)的教學(xué)過程中，適當(dāng)刪減與物理化學(xué)重復(fù)的內(nèi)容。在相平衡常數(shù)計(jì)算過程中，該計(jì)算過程涉及真實(shí)氣體的狀態(tài)方程，若在化工熱力學(xué)中已經(jīng)作了較深入的討論，在分離工程中，采用拿來主義即可。在單級(jí)相平衡過程所涉及的泡、露點(diǎn)及閃蒸過程的計(jì)算，分離工程和化工熱力學(xué)這兩門課程應(yīng)該互為補(bǔ)充。除此之外，加大課程群的整合力度，將相關(guān)的內(nèi)容整合在某一門課程里，如化工分離工程中的分離順序和分離過程選擇等內(nèi)容移到化工工藝學(xué)課程里結(jié)合具體工藝流程進(jìn)行分析。在各門課程互通有無的基礎(chǔ)上，對(duì)于交叉性內(nèi)容，核心課程群的后續(xù)課程就比較容易把握重心和尺度了，只需適度地引導(dǎo)學(xué)生加以鞏固和復(fù)習(xí)，重在運(yùn)用和擴(kuò)展。對(duì)于學(xué)生來說，適當(dāng)?shù)毓毯蛷?fù)習(xí)交叉性內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生有很積極的作用，一是能有效地將相關(guān)課程結(jié)合起來，二是使他們意識(shí)到已經(jīng)握了相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，比較容易克服畏難和厭學(xué)情緒，從而能較快地接受新知識(shí)。這樣不僅避免了簡單的重復(fù)，節(jié)省了學(xué)時(shí)，同時(shí)還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效果。

2、采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，計(jì)算機(jī)正成為人類除書本外獲取知識(shí)和信息的另一主要途徑。計(jì)算機(jī)在解決工程問題中的應(yīng)用得到廣泛重視，計(jì)算機(jī)已逐漸成為一種重要的輔助教學(xué)工具[3]。為了適應(yīng)化工科技發(fā)展的要求，將化學(xué)、化工知識(shí)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密地結(jié)合起來十分必要。尤其是在化工熱力學(xué)和分離工程中，化工熱力學(xué)以熱力學(xué)第一和第二定律為基礎(chǔ)，對(duì)化工分離過程和化學(xué)反應(yīng)器所需的相平衡、化學(xué)反應(yīng)平衡數(shù)據(jù)、參數(shù)、平衡時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行熱力學(xué)分析和計(jì)算。所涉及的計(jì)算問題較為復(fù)雜，計(jì)算工作量大，且待解變量之間的關(guān)系往往是非線性或不能用函數(shù)形式表達(dá)[4]。分離工程的主要內(nèi)容是分離過程開發(fā)和設(shè)計(jì)中遇到的工程問題，主要闡述精餾、吸收、萃取等單元操作的分離流程和設(shè)計(jì)計(jì)算，分離對(duì)象通常為二元以上的物系，計(jì)算量大而復(fù)雜[5]。一方面手工計(jì)算很難完成實(shí)際的計(jì)算過程；另一方面，繁瑣而枯燥的計(jì)算容易出錯(cuò)，往往會(huì)扼殺學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在這兩門課程中采用計(jì)算機(jī)編程可以快速準(zhǔn)確地解決曲線擬合、數(shù)值積分和方程求解等，可以節(jié)省計(jì)算時(shí)間，提高工藝設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確度，從而大大提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平和工程計(jì)算能力。在化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)中增設(shè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)過程控制實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容。運(yùn)用新技術(shù)，引入化工流程實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，將仿真操作與小型化工實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)合，使學(xué)生不進(jìn)工廠就能了解化工生產(chǎn)的裝置和操作過程，這種將傳統(tǒng)的在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)地結(jié)合，不但擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，鞏固了所學(xué)知識(shí)，而且對(duì)提高學(xué)生創(chuàng)造性和動(dòng)手能力都是十分有利的[6]。

3、緊跟學(xué)科發(fā)展前沿，及時(shí)更新和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容

隨著創(chuàng)新時(shí)代的到來，人類社會(huì)的方方面面都在發(fā)生著深刻的變化，毫無疑問，化工行業(yè)也進(jìn)入到了一個(gè)創(chuàng)新發(fā)展的時(shí)代。而要實(shí)現(xiàn)與適應(yīng)這種創(chuàng)新，非常重要的一個(gè)方面就是學(xué)生在課堂上所學(xué)的知識(shí)不能與之脫節(jié)，因而在課堂教學(xué)中要關(guān)注當(dāng)前學(xué)科發(fā)展中所面臨的一些熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。針對(duì)化工科技的最新發(fā)展，在課堂教學(xué)中不斷剔除陳舊的理論，充實(shí)新的理論和知識(shí)，增加一些能反映現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿內(nèi)容。例如，隨著超臨界流體萃取、膜分離等新型分離技術(shù)的發(fā)展，在化工分離工程中增加這方面的知識(shí)；隨著新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備的涌現(xiàn)，在化工工藝學(xué)教學(xué)過程中不斷補(bǔ)充與課程相關(guān)的最新化工生產(chǎn)技術(shù)和科研成果。及時(shí)更新和補(bǔ)充專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容要，不僅拉近了教學(xué)與學(xué)科前沿的距離，還促進(jìn)了學(xué)生對(duì)新知識(shí)和新技術(shù)的認(rèn)知，拓寬了學(xué)生知識(shí)面，培養(yǎng)能夠適應(yīng)化工企業(yè)的發(fā)展和社會(huì)需求的化工人才。

4、與科研相結(jié)合，以專業(yè)實(shí)驗(yàn)為載體，促進(jìn)專業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)

專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革是本課程群建設(shè)的重要內(nèi)容。我?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)一直獨(dú)立設(shè)課，內(nèi)容上偏重有機(jī)合成，與核心課程群教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)不夠緊密，不能行之有效地檢驗(yàn)和運(yùn)用課程群的知識(shí)。為此，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的精選和安排上，力求注意實(shí)驗(yàn)的典型性、系統(tǒng)性以及課程群中各門課程的結(jié)合，充分考慮工程學(xué)與工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)的平衡，在內(nèi)容上力求具備典型性、先進(jìn)性及綜合性。專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革的重點(diǎn)是完善綜合型實(shí)驗(yàn)，力爭使核心課程群的內(nèi)容在專業(yè)實(shí)驗(yàn)中都得以反映。結(jié)合化學(xué)工程與工藝專業(yè)任課教師的科研方向、科研與教學(xué)成果，從教師的科研中選取一部分較成熟的內(nèi)容對(duì)現(xiàn)已開設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和完善。使學(xué)生對(duì)本學(xué)科的發(fā)展前沿有所了解，有效培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)造力和探索精神。例如苯甲醚的溴化反應(yīng)，同時(shí)有對(duì)位和鄰位產(chǎn)物生成，由于這兩個(gè)化合物結(jié)構(gòu)相似、沸點(diǎn)相近，采用普通分離手段如精餾較難實(shí)現(xiàn)分離，因此可采用化工分離工程中所涉及的特殊精餾的方法進(jìn)行分離。除了對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析外，還可以讓學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)工程和化工熱力學(xué)所學(xué)的知識(shí)對(duì)這個(gè)反應(yīng)過程進(jìn)行熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面的分析，為分離過程和反應(yīng)過程提供相平衡、反應(yīng)平衡數(shù)據(jù)，為優(yōu)化合成工藝提供理論基礎(chǔ)。通過設(shè)計(jì)這樣一個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，將化工熱力學(xué)、化工分離工程、化學(xué)反應(yīng)工程、化工工藝學(xué)等專業(yè)課和專業(yè)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合起來。真正做到理論學(xué)習(xí)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)相輔相成，充分發(fā)揮專業(yè)實(shí)驗(yàn)在理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)中的重要作用。通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)地梳理，促進(jìn)對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解和掌握。

5、注重培養(yǎng)和提高教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)

教師是教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)改革的組織者和實(shí)施者，教師隊(duì)伍質(zhì)量如何，對(duì)課程建設(shè)影響極大。要培養(yǎng)高質(zhì)量的人才，必須要有一支業(yè)務(wù)精湛、研究能力強(qiáng)的師資隊(duì)伍。這是教學(xué)改革的關(guān)鍵，也是提高教學(xué)質(zhì)量的保證。為此，要積極鼓勵(lì)和支持教師進(jìn)修和深造，提高教師的理論業(yè)務(wù)素質(zhì)?；瘜W(xué)工程與工藝是一個(gè)工科專業(yè)，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)[7]，而學(xué)生在四年學(xué)習(xí)過程中只有生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)這兩個(gè)環(huán)節(jié)可以真正感受到工程氛圍，僅依靠實(shí)習(xí)培養(yǎng)工程意識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。定期組織教師到廠礦企業(yè)學(xué)習(xí)、參觀及參加合作研究尤為重要。近幾年，我校專業(yè)課教師一直輪換參與實(shí)習(xí)教學(xué)，通常由兩個(gè)教師具體負(fù)責(zé)實(shí)習(xí)教學(xué)，其他教師則在實(shí)習(xí)期間，集中到學(xué)生所在實(shí)習(xí)工廠參觀，不斷增強(qiáng)專業(yè)課教師的工程知識(shí)。毫無疑問，這有利于任課教師在反應(yīng)工程、分離工程、化工工藝學(xué)等專業(yè)課的課堂教學(xué)中，將理論教學(xué)和實(shí)際生產(chǎn)過程結(jié)合起來，縮短由理論知識(shí)到工程實(shí)踐的距離，從而加強(qiáng)學(xué)生的“工程”意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的“工程”觀點(diǎn)。