面向應(yīng)用的化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)改革與實踐

馮建華， 吳 剛， 葛秀濤， 鄭建東， 李永紅， 馮 劍

化學(xué)工藝是化學(xué)工程與技術(shù)一級學(xué)科中的重要分支，是本科專業(yè)化學(xué)工程與工藝的核心[1]?！痘瘜W(xué)工藝學(xué)》課程是本科化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生必修的一門重要工程技術(shù)課程，同時也是一門專業(yè)課，是在化學(xué)、物理、生物和其它科學(xué)成就的基礎(chǔ)上，研究綜合利用各種原料制備化學(xué)品的原理、方法、流程和設(shè)備，創(chuàng)立技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、生產(chǎn)安全、環(huán)境無害的生產(chǎn)過程。所以，本課程的建設(shè)對于理工交叉和滲透所產(chǎn)生的影響力是工科化工專業(yè)其它課程無法替代的；對于培養(yǎng)應(yīng)用型化學(xué)、化工人才，促進科技成果產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)更好地為經(jīng)濟建設(shè)、科技進步和社會發(fā)展服務(wù)具有重要的意義。新建應(yīng)用型本科院校的化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)與傳統(tǒng)工藝學(xué)教學(xué)有一定區(qū)別，在化工工藝基本理論方面要求有所降低，但在化工生產(chǎn)應(yīng)用技能方面有所加強。該課程的發(fā)展要與滁州學(xué)院“培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展”的要求相適應(yīng)，通過本課程的學(xué)習，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課中的理論知識與本課程中的化工工藝專業(yè)知識融會貫通起來的綜合應(yīng)用能力；培養(yǎng)學(xué)生化工過程技術(shù)經(jīng)濟的觀念和對綠色化工的追求及分析和解決實際化工過程問題的能力[2,3]。滁州學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院的化學(xué)工藝學(xué)課程最早從2007級化學(xué)工程與工藝專業(yè)開設(shè)，目前已面向四屆化學(xué)工程與工藝專業(yè)271名本科生開展了化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)工作。在教學(xué)過程中，我們將化工工藝生產(chǎn)應(yīng)用作為教學(xué)重點，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面進行了探索和實踐。

1 結(jié)合地方企業(yè)需求構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容

為進一步提高滁州學(xué)院應(yīng)用型化學(xué)化工人才培養(yǎng)水平，推進我?！半p能型”師資隊伍建設(shè)，提升專業(yè)課和實踐課教師職業(yè)技術(shù)能力，增強教師對專業(yè)前沿和發(fā)展趨勢的了解與掌握，促進校企間的溝通與交流，加快專業(yè)課教學(xué)改革步伐，化學(xué)工藝學(xué)任課教師集中時間到滁州地方化工企業(yè)進行了生產(chǎn)實踐鍛煉，認真學(xué)習企業(yè)員工手冊并經(jīng)考核合格后進入具體崗位。通過深入車間生產(chǎn)實踐鍛煉，對企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)情況有了較為詳盡的了解并對每種產(chǎn)品寫出了生產(chǎn)總結(jié)；進一步結(jié)合生產(chǎn)實際將典型化工產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、方法及工藝流程應(yīng)用于《化學(xué)工藝學(xué)》課堂教學(xué)，引入地方企業(yè)生產(chǎn)實際作為教學(xué)內(nèi)容的一部分，提高了學(xué)生的學(xué)習興趣及教學(xué)效果，同時也進一步為學(xué)生畢業(yè)實習、就業(yè)、服務(wù)地方等打下了較好的基礎(chǔ)，提高了專業(yè)教師實踐教學(xué)的能力，對化工專業(yè)學(xué)生理論聯(lián)系實際能力的提高起到了促進作用；另一方面，也為校企開展產(chǎn)學(xué)研合作打下了基礎(chǔ)。

根據(jù)滁州學(xué)院堅持科學(xué)發(fā)展，提升內(nèi)涵，提高教育質(zhì)量和服務(wù)社會的能力，努力建設(shè)成為一所綜合實力較強、辦學(xué)優(yōu)勢和特色較鮮明、人才培養(yǎng)質(zhì)量較高、社會評價較好的較高水平多科性、區(qū)域性、應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)宗旨，結(jié)合我?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)具有良好思想道德品質(zhì)、敬業(yè)精神和創(chuàng)新能力，全面扎實的化學(xué)工程與化工工藝等方面系統(tǒng)知識，能較熟練掌握化工生產(chǎn)過程的基本原理、專業(yè)技能和研究方法，具有從事化工、冶煉、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保、材料等行業(yè)生產(chǎn)控制和管理，產(chǎn)品和過程開發(fā)研究，生產(chǎn)裝置的設(shè)計、放大和優(yōu)化等工作能力的高等化工專業(yè)技術(shù)的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標，針對培養(yǎng)應(yīng)用型人才高校的特點，在審視、選擇、消化與吸收多年來已有應(yīng)用型人才培養(yǎng)探索與實踐成果基礎(chǔ)上，構(gòu)建適宜于培養(yǎng)應(yīng)用型化學(xué)化工人才的化學(xué)工藝學(xué)課程新的教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)滁州學(xué)院服務(wù)地方經(jīng)濟社會全面發(fā)展的要求，在優(yōu)化化學(xué)工藝學(xué)新的教學(xué)內(nèi)容時，我們針對滁州地方企業(yè)發(fā)展及人才戰(zhàn)略要求，結(jié)合定遠鹽化工、安徽金禾及中聯(lián)能源等滁州地方化工企業(yè)實際要求構(gòu)建了符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求的化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)內(nèi)容。重點要求掌握以煤、石油、天然氣為原料生產(chǎn)基礎(chǔ)化工原料和化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，并在掌握理論知識的基礎(chǔ)上，能夠靈活運用到化工過程的開發(fā)、設(shè)計等實際過程中。了解本學(xué)科最新的進展，各類反應(yīng)單元的基本規(guī)律和特點，結(jié)合地方企業(yè)生產(chǎn)實際討論各類有代表性產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝以及有關(guān)的分離分析方法。在分析和討論典型產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的反應(yīng)原理、影響因素、確定工藝條件、反應(yīng)設(shè)備、工藝流程的基礎(chǔ)上，對工藝路線、經(jīng)濟技術(shù)指標、能量回收利用、副產(chǎn)物的回收利用及廢物處理等作出一定的選擇、分析和評價。難點是反應(yīng)機理、反應(yīng)動力學(xué)、操作條件和工藝流程優(yōu)化、新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用等。

2 走出課堂，選擇靈活多樣的教學(xué)方法與手段

在我校2012新版應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案中，由于化學(xué)工藝學(xué)課時較少、內(nèi)容較多，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，很難取得令人滿意的教學(xué)效果。因此，必須充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，努力開展靈活多樣的教學(xué)方式。當教學(xué)時間與教學(xué)內(nèi)容的矛盾越來越尖銳，采用PowerPoint、3Dsmax、AutoCAD、Flash等制作的多媒體教學(xué)課件能直觀生動地表現(xiàn)在學(xué)生面前[4]，比如：讓學(xué)生以三維動畫的表現(xiàn)形式感受到設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作狀況，以Flash動畫的方式展現(xiàn)動態(tài)工藝流程，用視頻錄像真實展現(xiàn)企業(yè)的實際生產(chǎn)過程等，這樣可以大大提高學(xué)生的學(xué)習興趣。但要適當合理地應(yīng)用于實際教學(xué)中，授課時注意把握好節(jié)奏，給教師和學(xué)生之間互動交流留出空間。另外，對于比較難理解的部分章節(jié)可走出課堂，到滁州化工企業(yè)邊實習邊講課，同時也可以讓學(xué)校外聘的企業(yè)工程師參與一部分教學(xué)任務(wù)。采用投影儀、掛圖及計算機輔助教學(xué)，可將某一產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、生產(chǎn)工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)及操作控制等作為一個“研究項目”進行教學(xué)；另外，讓學(xué)生走出理論課堂，應(yīng)用計算機仿真化工生產(chǎn)過程，讓學(xué)生不進工廠就能夠?qū)W到實際的生產(chǎn)過程及操作方法，建立起理論與實踐相結(jié)合的橋梁。在日常教學(xué)中，我們也采取學(xué)生講課和課堂討論相結(jié)合的形式，讓學(xué)生提前準備選定的講課內(nèi)容，變被動學(xué)習為主動學(xué)習。對于安排的部分自學(xué)章節(jié)，讓學(xué)生利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)文獻檢索等查詢資料，從易到難逐步提高，以讀書報告、小論文、綜述報告等方式完成要求，但要有自己的新思想、新觀點，逐步培養(yǎng)創(chuàng)新意識。對于同樣的單元操作在不同產(chǎn)品生產(chǎn)流程中所具有的共性和特殊性，我們可以采用比較教學(xué)法。例如，合成氨生產(chǎn)中的脫碳工段、純堿生產(chǎn)中的吸氨和碳酸化工段以及硫酸生產(chǎn)中的吸收工段等涉及到的主要單元操作均為吸收過程，在教學(xué)時，我們可以對這些吸收單元操作進行比較，重點講解它們的區(qū)別，如有的為化學(xué)吸收，而有的則是物理吸收，另外由于熱效應(yīng)和介質(zhì)的不同，上述吸收操作所采用的設(shè)備類型和材質(zhì)也不同等。

通過生產(chǎn)實踐鍛煉，把實際生產(chǎn)中的案例拿到課堂上用于學(xué)生分析，結(jié)合具體案例去教學(xué)，突出了專業(yè)理論知識應(yīng)用和實踐能力培養(yǎng)的結(jié)合，加強了專業(yè)課教學(xué)的針對性和實用性，提高了學(xué)生學(xué)習積極性和主動性，并且對于學(xué)生的分析解決問題能力也有極大的提高[5]。例如，我們采用了滁州地方企業(yè)生產(chǎn)特點講述了麥芽酚、硫酸和甲基叔丁基醚的生產(chǎn)過程。對于企業(yè)目前存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生討論，為企業(yè)出謀劃策，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習興趣，鞏固了所學(xué)的知識，突出了以培養(yǎng)應(yīng)用型化工人才為目的的教學(xué)特色，為滁州地方化工企業(yè)服務(wù)。教學(xué)中要突出重點，精選內(nèi)容，采用啟發(fā)式、自學(xué)討論式、布置優(yōu)選工藝流程的考核題、讓假期入廠實習的“金禾化工班”同學(xué)介紹工廠和流程等多種靈活形式教學(xué)。以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，在課堂教學(xué)的過程中隨時觀察學(xué)生的反應(yīng)，根據(jù)學(xué)生具體情況因材施教，使學(xué)生從被動的接受變?yōu)橹鲃拥乃伎己蛥⑴c。明確目標，把鍛煉所得應(yīng)用于人才培養(yǎng)，要帶著學(xué)習計劃進駐企業(yè)，在實踐中學(xué)習技術(shù)和技能，接受企業(yè)新技術(shù)新理念，將在實踐活動中的收獲，切實應(yīng)用到教育教學(xué)當中，以促進實踐教學(xué)，使學(xué)生學(xué)習更有的放矢，加強專業(yè)課教學(xué)，拉近課堂教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)實踐的距離。

化學(xué)工藝學(xué)的教學(xué)要求是使學(xué)生了解化學(xué)工業(yè)的特點、原料資源和主要產(chǎn)品；理解化工工藝的共性知識中化工過程的主要效率指標，催化劑的性能及使用；掌握反應(yīng)過程的物料衡算和熱量衡算。理解各種反應(yīng)過程的反應(yīng)規(guī)律、機理；掌握原料路線的選擇，工藝流程的設(shè)計，最適宜的操作條件，生產(chǎn)過程所需的各種機械設(shè)備的規(guī)格、結(jié)構(gòu)和材質(zhì)，產(chǎn)品的質(zhì)量控制等內(nèi)容?；瘜W(xué)工藝學(xué)不僅要從理論上探討每個工藝過程的可能性和條件，而且還要找出用最低的能耗和物耗生產(chǎn)出最好的產(chǎn)品的工藝方案。在教學(xué)中不斷吸收最新研究成果，提高教學(xué)內(nèi)容的先進性；積極地研究學(xué)生，掌握學(xué)生的學(xué)習生活情況，研究學(xué)生身心發(fā)展特點，掌握學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律；積極研究教學(xué)的方式、方法和內(nèi)容，不斷地創(chuàng)新教學(xué)方式、方法和內(nèi)容，堅持以學(xué)生為中心，發(fā)揮學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體性作用；密切聯(lián)系學(xué)生實際，聯(lián)系社會實際，做的教學(xué)內(nèi)容貼近學(xué)生實際，貼近現(xiàn)實社會，貼近滁州地方工業(yè)生產(chǎn)，增強學(xué)生的學(xué)習興趣和學(xué)習動力。例如，在講授CO變換反應(yīng)時，由于此反應(yīng)是一個可逆放熱反應(yīng)，和學(xué)生互動分析熱力學(xué)、反應(yīng)工程等學(xué)科中當溫度變化時反應(yīng)速率的各自變化規(guī)律，指出兩者間的區(qū)別與統(tǒng)一，再引出本課程存在的由熱力學(xué)和反應(yīng)動力學(xué)共同作用而形成的一個最適宜反應(yīng)溫度概念。這種互動式教學(xué)，加強了師生之間的雙向交流，提高了學(xué)生的學(xué)習積極性、思辨能力和口頭表達能力，從而提高了課堂教學(xué)效果。

3 實行“N+2”考核方式，注重綜合素質(zhì)考核

傳統(tǒng)的以期末考試為主的一考定結(jié)果的考核方式在形式和內(nèi)容上都存在著明顯的弊端，不能夠全面地考核學(xué)生的實際能力及掌握知識的系統(tǒng)性，不利于考察學(xué)生的創(chuàng)造力與發(fā)展?jié)摿6]。因此，改革傳統(tǒng)的考核內(nèi)容和方式，建立面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式需求的注重能力發(fā)展的考核模式勢在必行?！癗+2”考核模式注重了平時的過程考核與能力考核，改變了傳統(tǒng)的一考定結(jié)果的考核方式。在“N+2”考核模式中，“2”代表期末考試(占總分的50%)和課程學(xué)習記錄(占總分的10%)，“N”代表除了“2”之外的考核次數(shù)(占總分的40%)，N的內(nèi)容可以是課堂討論、平時出勤、讀書報告、單元測驗、以“產(chǎn)品工藝”為主題的大作業(yè)、課外創(chuàng)新活動、章節(jié)小結(jié)等等，教師可以根據(jù)實際情況，選擇N的內(nèi)容。在化學(xué)工藝學(xué)課程考核改革中實行“N+2”考核方式，能夠反映學(xué)生平時的學(xué)習狀況，便于及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，不僅考察了學(xué)生對知識的掌握情況，同時也兼顧了能力和素質(zhì)考察，對于提高學(xué)生化工專業(yè)知識的系統(tǒng)性及應(yīng)用型化工人才的培養(yǎng)具有重要意義。

4 結(jié)束語

為適應(yīng)我?！芭囵B(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展”的要求，從2010年起我們對化學(xué)工藝學(xué)課程的授課內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等方面進行了改革與實踐，通過結(jié)合地方企業(yè)需求構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容，利用校企合作“金禾化工班”加強理論聯(lián)系實際的實踐教學(xué)力度，選擇靈活多樣的教學(xué)方法與手段，實行“N+2”考核方式，注重學(xué)生綜合素質(zhì)的考察等方面的實踐，取得了令人滿意的教學(xué)效果，學(xué)生分析、解決實際問題的能力得到了提高。隨著專業(yè)改革及應(yīng)用型化工人才培養(yǎng)力度的不斷深入，在化學(xué)工藝學(xué)的教學(xué)過程中，不斷探索注重學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)的課程教育方式是有必要的?；瘜W(xué)工藝學(xué)課程教學(xué)改革要適應(yīng)時代發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容要及時優(yōu)化設(shè)計，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，全面促進本課程的改革，適應(yīng)新時期應(yīng)用型化學(xué)化工人才培養(yǎng)的需要。

[參 考 文 獻]

[1] 米鎮(zhèn)濤,張香文,王蒞.當代化學(xué)工藝學(xué)的地位與展望[J].化學(xué)工業(yè)與工程,2005,22(增刊):75-77.

[2] 王福安,任保增. 綠色過程工程引論[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

[3] 米鎮(zhèn)濤.化學(xué)工藝學(xué)(第二版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[4] 趙延齡.化學(xué)工藝學(xué)CAI 平臺的開發(fā)[J ].計算機與應(yīng)用化學(xué),2003,20(4):511-514.

[5] 申曙光.化學(xué)工藝學(xué)》課程改革初探[J ].太原理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2002,20(3):75-77.

[6] 宋琦.對傳統(tǒng)考試的反思及關(guān)于工程制圖課考試方法改革的探索[J].中國高教研究,2006(6):84-85.