化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)課程案例教學(xué)初探

張建立

(許昌學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南許昌 461000)

化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)課程是化學(xué)工程與化工工藝類相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)理論課。它主要講授完整的化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的內(nèi)容、步驟和有關(guān)的概念;開(kāi)發(fā)放大方法和試驗(yàn)研究方法;技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的思想和方法［1］。是理論與實(shí)踐結(jié)合十分密切的專業(yè)課。教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生普遍反映該課程學(xué)習(xí)起來(lái)較難，因?yàn)椋渲写蟛糠謨?nèi)容是從工程實(shí)踐和科研實(shí)踐中歸納和總結(jié)出來(lái)的，并引用和介紹了許多化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)中涉及的選題、立項(xiàng)、市場(chǎng)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理、工藝流程設(shè)計(jì)與有關(guān)計(jì)算、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等多方面的問(wèn)題［2］。但是該階段的學(xué)生還沒(méi)有工廠生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和化工開(kāi)發(fā)與科研的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，缺少對(duì)整個(gè)課程教學(xué)思想和內(nèi)容的認(rèn)識(shí)和了解，因此普遍感覺(jué)該課程的理論知識(shí)和方法抽象，內(nèi)容多，不易理解。因此強(qiáng)化化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)課程的教學(xué)，對(duì)化工專業(yè)、應(yīng)用化學(xué)等化學(xué)化工類相關(guān)專業(yè)學(xué)生專業(yè)理論課的學(xué)習(xí)和工程意識(shí)的培養(yǎng)有著重要的意義，對(duì)培養(yǎng)化工高等技術(shù)復(fù)合型人才起到關(guān)鍵的作用。

對(duì)于化工相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)學(xué)生，該課程是從基礎(chǔ)理論上升到工程理論和實(shí)踐的橋梁。要想讓學(xué)生學(xué)好這門(mén)功課，為以后的工程實(shí)際打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，老師需要正確地把基礎(chǔ)理論知識(shí)講述給學(xué)生，通過(guò)深入淺出的講解、分析和論證，把化工過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)踐中抽象理論和方法變成具體易懂的知識(shí)，進(jìn)而為學(xué)生所掌握［3］。同時(shí)還應(yīng)該結(jié)合介紹化學(xué)企業(yè)在工程實(shí)踐和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)實(shí)踐中的具體的應(yīng)用案例以及相關(guān)的科學(xué)發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)和最新科研成果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，激發(fā)學(xué)生的探索精神和求知欲望，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和科研熱情，培養(yǎng)品學(xué)兼優(yōu)的實(shí)用和科研結(jié)合型人才。

1 結(jié)合企業(yè)開(kāi)發(fā)案例，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是教學(xué)過(guò)程中提高教學(xué)質(zhì)量的最有效途徑之一。為了培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)興趣，除了通過(guò)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)如課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課等來(lái)進(jìn)行理論知識(shí)的深化和應(yīng)用外，更重要的應(yīng)該是在化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)課堂教學(xué)中，通過(guò)結(jié)合基本理論知識(shí)在企業(yè)工程案例和科研項(xiàng)目中的應(yīng)用成果，來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)拓科研視野，認(rèn)識(shí)該門(mén)課程知識(shí)的重要性和實(shí)用性［4］。同時(shí)案例教學(xué)是用所學(xué)的理論知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，因此真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)原則。

在講市場(chǎng)調(diào)研與開(kāi)發(fā)研究選題的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，作者把中國(guó)化工集團(tuán)的前身藍(lán)星清洗公司創(chuàng)業(yè)的案例介紹給學(xué)生。1984年，藍(lán)星公司的創(chuàng)業(yè)者偶然發(fā)現(xiàn)，我國(guó)當(dāng)時(shí)煤產(chǎn)量每年增加850萬(wàn)t，而當(dāng)時(shí)國(guó)家每年因鍋爐結(jié)垢多耗煤1 750萬(wàn)t，相當(dāng)于兩年增產(chǎn)的原煤。當(dāng)時(shí)在我國(guó)，清洗技術(shù)還是一個(gè)空白，沒(méi)有一支專業(yè)清洗隊(duì)伍，清洗行業(yè)成為人們不愿或不敢涉足的未知禁區(qū)。機(jī)遇與兇險(xiǎn)并存，創(chuàng)業(yè)者們憑著“成立一個(gè)專業(yè)化清洗公司，把科技成果推廣出去，為國(guó)家做點(diǎn)事?！边@樣一個(gè)樸實(shí)的想法，靠一項(xiàng)清洗緩蝕劑技術(shù)、一萬(wàn)元借款、七個(gè)半創(chuàng)業(yè)者(一人兼職)走上了自己的創(chuàng)業(yè)之路。此后，藍(lán)星清洗公司幾乎包攬了國(guó)家“七五”到“九五”計(jì)劃期間幾乎所有乙烯和大化肥裝置的開(kāi)車(chē)前清洗工程?！靶〉讲鑹?，大到原子彈，全能清洗”的藍(lán)星開(kāi)始走向世界。通過(guò)把化學(xué)企業(yè)成功的開(kāi)發(fā)案例展示給學(xué)生，使學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到市場(chǎng)調(diào)研和開(kāi)發(fā)研究選題的重要性，使學(xué)生對(duì)這一教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚的興趣。

2 結(jié)合科研實(shí)踐案例，激發(fā)學(xué)生探索精神

化工基礎(chǔ)課和專業(yè)課課堂教學(xué)中長(zhǎng)期存在重教師的講授，輕學(xué)生的探索;重視考試成績(jī)，忽視綜合能力的培養(yǎng)等問(wèn)題。這不僅造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，探索精神萎縮，而且極大地妨礙了學(xué)生整體素質(zhì)的全面提高，影響了培養(yǎng)創(chuàng)新研究型精英人才的指導(dǎo)方針。因此，必須在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合教師在科研工作中遇到的工程問(wèn)題和研究成果，在課堂教學(xué)中，給學(xué)生們?cè)O(shè)置各類科研小問(wèn)題，講述相關(guān)科研最新進(jìn)展和方向。使學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，在課下認(rèn)真思索和積極學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，分析和解決問(wèn)題的能力，不斷激發(fā)學(xué)生自主探索的興趣。

在講授化工過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理內(nèi)容時(shí)，涉及單因素實(shí)驗(yàn)的黃金分割法和多因素實(shí)驗(yàn)中的正交設(shè)計(jì)法，對(duì)單峰函數(shù)和單調(diào)函數(shù)臨界數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)缺乏實(shí)踐基礎(chǔ)，影響對(duì)實(shí)驗(yàn)優(yōu)選原則的使用和有效把握。作者結(jié)合科研工作中天然色素提取與穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究的科研實(shí)踐，對(duì)天然色素?zé)岱€(wěn)定性研究時(shí)某些天然色素的穩(wěn)定性與環(huán)境的pH值有關(guān)，用比色法表征色素含量的單因素實(shí)驗(yàn)成顯著的單調(diào)函數(shù)，但是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH值達(dá)到某一數(shù)值的時(shí)候，色素顏色發(fā)生突變，原因是在該酸性環(huán)境下色素顯色官能團(tuán)結(jié)構(gòu)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，這一顏色突變的pH值正是該單調(diào)函數(shù)在這一具體環(huán)境下自變量的臨界值，這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的遴選和整理又是下階段正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)有效水平點(diǎn)選取是依據(jù);同時(shí)展示我校老師在這方面的科研成果和該色素的應(yīng)用實(shí)例，并指出存在的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生去思索，期待他們?nèi)ミM(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

在講授化工過(guò)程放大的基本方法這一章內(nèi)容時(shí)，適當(dāng)展開(kāi)，結(jié)合作者的研究課題和學(xué)?，F(xiàn)用的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，舉例說(shuō)明，如果反應(yīng)釜體積從500 mL，到5 L，再到50 L和500 L規(guī)模變化，讓學(xué)生計(jì)算不同級(jí)別體積的反應(yīng)釜中，單位體積物料上分配的釜表面積數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生思考隨著體積的增大，需要換熱的反應(yīng)，達(dá)到同樣的換熱目的體積不同的反應(yīng)釜有哪些差別，計(jì)算后學(xué)生們感到非常驚訝，對(duì)教材上介紹的不同放大方法都有了深刻認(rèn)識(shí)，總之，盡可能多給學(xué)生們提問(wèn)題，讓他們?nèi)ニ伎?，激發(fā)其求知欲望和探索精神。

3 結(jié)合實(shí)踐活動(dòng)案例，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

理論與實(shí)踐相結(jié)合是化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)理論課程和專業(yè)課的教學(xué)特點(diǎn)，但長(zhǎng)期以來(lái)的應(yīng)試教育教學(xué)模式，卻導(dǎo)致出重理論、輕實(shí)踐，重知識(shí)、輕能力的現(xiàn)象，課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于理論授課教學(xué)的附屬地位。較多的高?；I(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，大多是對(duì)理論公式及原理的再現(xiàn)與驗(yàn)證。學(xué)生只要按照事先設(shè)定的程序與方法，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)操作，完成設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，即可得到與教材中類似的公式與結(jié)論，如若所得的結(jié)果與公認(rèn)概念存在偏差，學(xué)生則以近似處理和儀器誤差等因素對(duì)偏差加以模糊解釋。這種僵化的教學(xué)方法很難啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，很難達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的目的，也很難引導(dǎo)學(xué)生逐步樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)，與現(xiàn)代教育目標(biāo)大相徑庭，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足時(shí)代對(duì)人才培養(yǎng)模式的要求。

在知識(shí)經(jīng)濟(jì)條件下，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，不僅取決于人才的數(shù)量和結(jié)構(gòu)，更取決于人才的創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力?；み^(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)課程的創(chuàng)新性教學(xué)在彌補(bǔ)和培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力、工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力等方面起著重要的作用。通過(guò)在化工專業(yè)課的課堂教學(xué)中，穿插講述科研成果和工程開(kāi)發(fā)應(yīng)用案例，能夠激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行科學(xué)研究的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，以及提高工程實(shí)踐和科研能力。

化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)課程的教學(xué)中，項(xiàng)目的選題和立項(xiàng)內(nèi)容的教學(xué)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)內(nèi)容的教學(xué)、成果鑒定和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)等內(nèi)容的教學(xué)中，結(jié)合學(xué)生在學(xué)校教學(xué)實(shí)習(xí)基地的見(jiàn)習(xí)和實(shí)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生思考這些企業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與理論課的學(xué)習(xí)密切聯(lián)系。例如，引導(dǎo)學(xué)生思考和總結(jié)所在實(shí)習(xí)企業(yè)氯堿產(chǎn)品和PVC樹(shù)脂產(chǎn)品的在項(xiàng)目選題方面資源優(yōu)勢(shì)的成功利用案例，要求學(xué)生利用產(chǎn)品成本估算和企業(yè)財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)的理論知識(shí)，計(jì)算和比較生產(chǎn)同樣的產(chǎn)品，實(shí)習(xí)企業(yè)與其他企業(yè)的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)。使學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)內(nèi)容的學(xué)習(xí)有了深刻認(rèn)識(shí)。

在綠色化學(xué)工程與工業(yè)生態(tài)園區(qū)建設(shè)教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)過(guò)程中，組織學(xué)生考察污染嚴(yán)重的企業(yè)給環(huán)境和居民生活帶來(lái)的影響，參觀新型工業(yè)園區(qū)，考察工業(yè)區(qū)內(nèi)污水處理和水循環(huán)利用的成果，使學(xué)生身臨其境去感受，對(duì)學(xué)生循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的培養(yǎng)和工業(yè)生態(tài)學(xué)原理的建立很有大幫助。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生普遍認(rèn)為，通過(guò)這樣的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，把書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)很好地與實(shí)踐相融合，加深了對(duì)問(wèn)題的理解，提高了學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了他們對(duì)化工領(lǐng)域科研工作的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)了環(huán)境意識(shí)，從而培養(yǎng)了其綜合能力。

4 結(jié)論

化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)是一門(mén)重要的專業(yè)技術(shù)課，教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合課程的工程特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，提煉工程實(shí)際案例和相關(guān)科研成果，在課堂上靈活講述和展示，積極組織學(xué)生投入實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)探索精神和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量。以培養(yǎng)化工類創(chuàng)新型、實(shí)踐型人才，實(shí)現(xiàn)高水平研究型大學(xué)本科人才培養(yǎng)目標(biāo)。

［1］黃 英，王艷麗.化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)［M］.第1版，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［2］武漢大學(xué).化工過(guò)程開(kāi)發(fā)概要［M］.第2版，北京:高等教育出版社，2009.

［3］武現(xiàn)麗，韓國(guó)勝.分析化學(xué)教學(xué)方法淺談［J］.河南化工，2010，20(4):63-64.

［4］肖 武，馬 威.在化工原理課程中結(jié)合工程原理和科研成果初探［J］.廣東化工，2010，39(9):190.