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化工工藝課程群革新思索

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化工工藝課程群革新思索

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,有時又會出現(xiàn)課程內(nèi)容的重復(fù)。如相平衡熱力學(xué)方面的知識,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),同時又不能遺漏某些章節(jié),在制定教學(xué)大綱時,將核心課程群的課程作為一個整體來優(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,核心課程群教學(xué)內(nèi)容的安排,尤其是對于交叉性內(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。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)計算過程中,該計算過程涉及真實(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。在單級相平衡過程所涉及的泡、露點(diǎn)及閃蒸過程的計算,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。對于學(xué)生來說,適當(dāng)?shù)毓毯蛷?fù)習(xí)交叉性內(nèi)容,對于學(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,二是使他們意識到已經(jīng)握了相關(guān)的基礎(chǔ)知識,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。這樣不僅避免了簡單的重復(fù),節(jié)省了學(xué)時,同時還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)習(xí)效果。

2、采用計算機(jī)輔助教學(xué)

隨著計算機(jī)的日益普及,計算機(jī)正成為人類除書本外獲取知識和信息的另一主要途徑。計算機(jī)在解決工程問題中的應(yīng)用得到廣泛重視,計算機(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)、化工知識與計算機(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)、平衡時的狀態(tài)進(jìn)行熱力學(xué)分析和計算。所涉及的計算問題較為復(fù)雜,計算工作量大,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)計計算,分離對象通常為二元以上的物系,計算量大而復(fù)雜[5]。一方面手工計算很難完成實(shí)際的計算過程;另一方面,繁瑣而枯燥的計算容易出錯,往往會扼殺學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在這兩門課程中采用計算機(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)省計算時間,提高工藝設(shè)計計算的準(zhǔn)確度,從而大大提高學(xué)生的計算機(jī)應(yīng)用水平和工程計算能力。在化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)中增設(shè)計算機(jī)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)、計算機(jī)過程控制實(shí)驗(yàn)和計算機(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)時間,鞏固了所學(xué)知識,而且對提高學(xué)生創(chuàng)造性和動手能力都是十分有利的[6]。

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

隨著創(chuàng)新時代的到來,人類社會的方方面面都在發(fā)生著深刻的變化,毫無疑問,化工行業(yè)也進(jìn)入到了一個創(chuàng)新發(fā)展的時代。而要實(shí)現(xiàn)與適應(yīng)這種創(chuàng)新,非常重要的一個方面就是學(xué)生在課堂上所學(xué)的知識不能與之脫節(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,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;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)生對新知識和新技術(shù)的認(rèn)知,拓寬了學(xué)生知識面,培養(yǎng)能夠適應(yīng)化工企業(yè)的發(fā)展和社會需求的化工人才。

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。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),同時有對位和鄰位產(chǎn)物生成,由于這兩個化合物結(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)的知識對這個反應(yīng)過程進(jìn)行熱力學(xué)和動力學(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)計這樣一個專業(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)生對所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行系統(tǒng)地梳理,促進(jìn)對專業(yè)理論知識的理解和掌握。

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,教師隊伍質(zhì)量如何,對課程建設(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)工程與工藝是一個工科專業(yè),著重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識[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。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,縮短由理論知識到工程實(shí)踐的距離,從而加強(qiáng)學(xué)生的“工程”意識,培養(yǎng)學(xué)生的“工程”觀點(diǎn)。