基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的化學(xué)反應(yīng)工程課程教學(xué)模式探索

佘啟明

（黃山學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，安徽 黃山245041）

應(yīng)用型人才是指能將所學(xué)專業(yè)知識(shí)和技能應(yīng)用于所從事的專業(yè)社會(huì)實(shí)踐的一種專門型人才，是能夠熟練掌握工業(yè)生產(chǎn)第一手基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，主要從事具體崗位操作的技術(shù)或?qū)I(yè)人才。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)應(yīng)用型人才的需求顯得尤為迫切和緊要，同時(shí)也對(duì)我國(guó)高等教育提出了新時(shí)期的要求。

高等教育承擔(dān)著培養(yǎng)服務(wù)于國(guó)民現(xiàn)代化建設(shè)的專業(yè)人才的重要責(zé)任，高等院校所培養(yǎng)的學(xué)生，應(yīng)具有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)知識(shí)、系統(tǒng)的專業(yè)和相關(guān)知識(shí)；掌握基本的科研方法和實(shí)驗(yàn)技能；能夠勝任企業(yè)在新產(chǎn)品、新工藝的研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)方面的各種需求，有較大的發(fā)展?jié)摿Γ瑵M足社會(huì)生產(chǎn)需求。

化學(xué)反應(yīng)工程是以工業(yè)規(guī)模的化學(xué)反應(yīng)過程為研究對(duì)象，研究過程速率及其變化規(guī)律，宏觀動(dòng)力學(xué)等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程的影響，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)反應(yīng)過程開發(fā)、設(shè)計(jì)、放大和操作的優(yōu)化。歷經(jīng)一百多年的發(fā)展，對(duì)化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科的內(nèi)涵的解讀也在不斷深化，從20 世紀(jì)60年代由“技藝”向“科學(xué)”躍升而提出的“三傳一反”，即動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞；到20 世紀(jì)后期把“過程工程”與“產(chǎn)品工程”相結(jié)合；進(jìn)入21 世紀(jì)，以“物質(zhì)的傳遞與轉(zhuǎn)化”、“能量的傳遞與轉(zhuǎn)化”和“信息的傳遞與轉(zhuǎn)化”所組成的“三傳三轉(zhuǎn)”成為化學(xué)工程學(xué)科最新的解讀模式[1]?；瘜W(xué)反應(yīng)工程學(xué)科的發(fā)展帶動(dòng)著課程的教學(xué)與時(shí)俱進(jìn)，我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中，結(jié)合學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的定位，將化學(xué)反應(yīng)工程與化工見習(xí)、化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合，以實(shí)踐教學(xué)-理論教學(xué)-再實(shí)踐教學(xué)的方法應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)過程，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)和良好的教學(xué)效果。

1 化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)與化工見習(xí)相結(jié)合

化學(xué)反應(yīng)工程以化工生產(chǎn)中的反應(yīng)過程為主要研究對(duì)象，包含工業(yè)反應(yīng)器的開發(fā)、設(shè)計(jì)和放大以及優(yōu)化操作等方向，學(xué)科實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)。課程教學(xué)中，帶領(lǐng)學(xué)生到化工企業(yè)去實(shí)地觀察學(xué)習(xí)工業(yè)反應(yīng)器和工藝流程是最有效的實(shí)踐教學(xué)方法。因此，我們將我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)三年級(jí)學(xué)生的生產(chǎn)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)安排在期中階段，在接觸下學(xué)期氣固相催化反應(yīng)和工業(yè)反應(yīng)器前，讓學(xué)生們首先進(jìn)入化工企業(yè)進(jìn)行實(shí)地感受，通過短時(shí)期的化工見習(xí)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中使用的反應(yīng)設(shè)備有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。

同時(shí)，短學(xué)期的化工見習(xí)能夠讓學(xué)生感受到化學(xué)反應(yīng)工程課程理論聯(lián)系實(shí)際的特點(diǎn)，課程內(nèi)容與工廠企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程息息相關(guān)，更加突出了前期的認(rèn)知見習(xí)教學(xué)的必要性，而就目前來說，很多院校對(duì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)重視程度不足。通過在教學(xué)計(jì)劃中加入化工見習(xí)環(huán)節(jié)，請(qǐng)廠方的生產(chǎn)技術(shù)人員和實(shí)際操作人員針對(duì)各工業(yè)裝置的各個(gè)單元進(jìn)行介紹并交流具體操作過程中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，使學(xué)生對(duì)工業(yè)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)過程控制有了充分的感性認(rèn)識(shí)，可為學(xué)生更好地理解掌握理論課程的內(nèi)容打下良好的基礎(chǔ)。

自2011年11月起，我校在進(jìn)行化工專業(yè)見習(xí)的過程中，結(jié)合黃山市徽州區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園內(nèi)多家化工企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)流程，如徽州區(qū)錦峰、恒遠(yuǎn)、永新、永佳等化工企業(yè)的環(huán)氧樹脂和聚酯類實(shí)際生產(chǎn)線，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，對(duì)工業(yè)反應(yīng)裝置有個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

具體實(shí)施過程中，首先讓學(xué)生在見習(xí)前查閱與環(huán)氧樹脂類產(chǎn)品相關(guān)的資料，并通過互聯(lián)網(wǎng)登錄這些化工企業(yè)的網(wǎng)站，了解這些企業(yè)的基本概況、生產(chǎn)工藝、發(fā)展沿革、國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面的信息。進(jìn)入企業(yè)后,先通過企業(yè)文化講座了解企業(yè)，再由廠方生產(chǎn)技術(shù)人員和安全技術(shù)人員進(jìn)行專門的生產(chǎn)工藝介紹和安全知識(shí)講座，然后向?qū)W生強(qiáng)調(diào)見習(xí)目的要求：能夠仔細(xì)辨別生產(chǎn)流程中的每一套裝置，并能根據(jù)管線-泵-反應(yīng)器-儲(chǔ)罐等的走向初步分析部分工藝的原材料-產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，并根據(jù)廠方車間布置繪制簡(jiǎn)易生產(chǎn)流程圖。通過這種細(xì)致的準(zhǔn)備，讓學(xué)生們帶著問題進(jìn)入車間，在廠方工程師的帶領(lǐng)下對(duì)每一套生產(chǎn)裝置和設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)揣摩、記錄、繪制圖紙?；氐綄W(xué)校，將記錄內(nèi)容整理成見習(xí)報(bào)告，使學(xué)生們的感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)。通過這樣的理論和生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)地教學(xué)效果明顯，學(xué)生互動(dòng)與反響均比較理想，學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性得到進(jìn)一步提高。

2 化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)與化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

新時(shí)期的化工生產(chǎn)形勢(shì)對(duì)化工專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，重理論、輕實(shí)踐的陳舊教學(xué)模式已不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需求，需從理論與實(shí)踐相結(jié)合的角度出發(fā)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高，同時(shí)課堂教學(xué)模式從書本、教師、課堂“三中心”轉(zhuǎn)變?yōu)殡p主體雙向互動(dòng)、教材與多媒體等多種信息源并重、課內(nèi)外及社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合的新模式[2]。

我校作為本科教學(xué)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)薄弱的新興本科院校，原本以師范類教育為主，工科類專業(yè)起步晚，底子薄，特別是化學(xué)工程與工藝專業(yè)，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備基本能夠滿足教學(xué)要求，但專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備在專業(yè)創(chuàng)辦初期嚴(yán)重不足，專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果一直不佳，化工專業(yè)的畢業(yè)生沒能夠得到完整的專業(yè)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，專業(yè)教學(xué)重理論而輕實(shí)踐。等到專業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置陸續(xù)到位后，因條件所限實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程也是集中安排，教學(xué)效果差強(qiáng)人意，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)施過程中我們充分認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)工程與化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)一性，嘗試將化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)與化學(xué)反應(yīng)工程課程的教學(xué)安排在同一學(xué)期交替進(jìn)行，因?yàn)橛泻芏鄬?shí)驗(yàn)是和理論課程緊密相連的, 通過合理安排理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué),使二者相輔相成，改變單一的教學(xué)模式[3]。

目前我校化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)兩個(gè)組成部分，其中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段主要包括基本技能實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)及化工過程的單元操作實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)量及內(nèi)容將緊密結(jié)合現(xiàn)代化工的發(fā)展趨勢(shì)，不斷更新和擴(kuò)充。通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握了化工專業(yè)相關(guān)的各種測(cè)量分析類儀器的使用、校準(zhǔn)方法及物化參數(shù)的測(cè)量方法和技術(shù)，熟悉簡(jiǎn)單的化工單元過程的基本操作，為以后的工程實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[4]。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)部分的安排由學(xué)生依據(jù)化工實(shí)驗(yàn)室內(nèi)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并制定詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終做出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并對(duì)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行總體評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生可以充分利用已掌握的專業(yè)知識(shí)，運(yùn)用各種可以實(shí)現(xiàn)的手段和技術(shù)，去感受工程實(shí)踐過程的研究方法和技巧，從而全面提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)及解決實(shí)際問題的能力。如反應(yīng)工程中的返混問題，就可以結(jié)合單釜和多釜返混設(shè)備進(jìn)行分析；氣固相催化反應(yīng)機(jī)理和催化劑活性問題，可以由乙苯脫氫分離實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步講解；通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，加深對(duì)這些化學(xué)反應(yīng)工程概念的感性認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生在“實(shí)踐-認(rèn)識(shí)-再實(shí)踐”的過程中提高自身專業(yè)素質(zhì)，同時(shí)也提高了化學(xué)反應(yīng)工程課程與化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

3 化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)與實(shí)際環(huán)境相結(jié)合

化工類專業(yè)課程普遍理論性較強(qiáng)，與實(shí)際生活環(huán)境關(guān)聯(lián)程度很低，導(dǎo)致現(xiàn)在的大學(xué)生普遍感覺到課本知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相脫節(jié)，尤其對(duì)于化工專業(yè)學(xué)生來說，常常困惑如何學(xué)以致用，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣普遍不高。究其原因，主要是由于課堂教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)、生活實(shí)踐聯(lián)系太少，理論與實(shí)踐脫節(jié)。雖然不可能把學(xué)校搬到化工廠，但是通過運(yùn)用多媒體等輔助教學(xué)手段，在課堂教學(xué)中以大量工業(yè)生產(chǎn)工藝實(shí)例輔助教學(xué)，以身臨其境的情景教學(xué)方式讓學(xué)生在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)問題中學(xué)會(huì)求索知識(shí)的方法和解決實(shí)際問題的能力，了解在生產(chǎn)實(shí)踐中涉及的一些專業(yè)理論及運(yùn)用工程思維分析解決具體問題的方法。如在講述反應(yīng)器中催化劑床層堆積問題的時(shí)候，由于筆者曾經(jīng)與安徽恒遠(yuǎn)化工有限公司工程師交流，恒遠(yuǎn)化工的乙醇精餾塔填料因?yàn)楣苈冯s質(zhì)等問題產(chǎn)生過多次燒結(jié)，精餾塔塔徑較小，疏通燒結(jié)填料非常不便，筆者曾推薦廠方更換填料，并拍攝生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)照片制成多媒體課件進(jìn)行填料對(duì)比，學(xué)生在見習(xí)過程中實(shí)地觀察過此塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)，課堂講解時(shí)氣氛活躍，教學(xué)效果顯著。以此為例，將各種工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的照片和多媒體動(dòng)畫融入課堂教學(xué)內(nèi)容，采用工廠檢修期間設(shè)備打開后拍攝的照片或化工設(shè)備的3D 動(dòng)畫展示，使設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造清晰可見，對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)和了解工業(yè)反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)造、使用維護(hù)等幫助很大。另一方面，要鼓勵(lì)學(xué)生們盡量在節(jié)假日返鄉(xiāng)期間走訪他們家鄉(xiāng)附近的化工類企業(yè)，讓他們?nèi)?shí)地了解身邊的化工廠并學(xué)習(xí)與化工相關(guān)的各種知識(shí)，通過自行查閱相關(guān)資料，了解這些企業(yè)的產(chǎn)品、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝，同時(shí)考慮是否還可以采取其他工藝。課余時(shí)間由老師參與學(xué)生的分組討論，激發(fā)學(xué)生對(duì)化工專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。當(dāng)然，具體實(shí)施過程中要注意以關(guān)注的化工相關(guān)問題為主，而不是無謂的閑聊，做到形散而神不散，讓學(xué)生在輕松的情境下學(xué)會(huì)如何去分析問題并解決問題。長(zhǎng)此以往，培養(yǎng)出來的工程技術(shù)人才不僅有豐富的理論知識(shí)，還能夠理論聯(lián)系實(shí)際，具有較高的獨(dú)立思考問題、發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力。

4 結(jié)論與展望

隨著應(yīng)用型人才培養(yǎng)成為新時(shí)期高等院校培養(yǎng)人才的重要目標(biāo)，化工專業(yè)課程的教學(xué)勢(shì)必要符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，而應(yīng)用型人才的培養(yǎng)沒有捷徑，需要通過改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，以實(shí)踐教學(xué)-理論教學(xué)-再實(shí)踐教學(xué)的方式逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，這也是應(yīng)用型人才教學(xué)改革與發(fā)展的必然趨勢(shì)。

利用化學(xué)反應(yīng)工程課程較強(qiáng)的工程性與實(shí)踐性的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中充分發(fā)揮工廠企業(yè)等見習(xí)實(shí)習(xí)基地的重要作用，探索化學(xué)反應(yīng)工程課程教學(xué)的新模式。以產(chǎn)學(xué)研為基礎(chǔ)的實(shí)踐-認(rèn)識(shí)-再實(shí)踐的教學(xué)模式的構(gòu)建將為促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)工程課程應(yīng)用型教學(xué)改革、提高化學(xué)反應(yīng)工程課程的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果、探索應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下化學(xué)反應(yīng)工程課程教學(xué)模式提供重要依據(jù)[5]。

[1]金涌，程易，顏彬航.化學(xué)反應(yīng)工程的前世、今生與未來[J].化工學(xué)報(bào)，2013,64(1):34-43.

[2]全國(guó)高等學(xué)校教學(xué)研究中心.化工類專業(yè)教學(xué)改革研究報(bào)告[R].北京：高等教育出版社,2002：7-14.

[3]李浩君.工科類專業(yè)課程的立體化教學(xué)方法研究[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2008,(4):416-420.

[4]童漢清，于湘.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的化工原理課程立體化教學(xué)模式[J].價(jià)值工程,2012，3:213-215.

[5]聶偉安，龍立平，熊文高，等.“實(shí)踐-認(rèn)識(shí)-再實(shí)踐”教學(xué)方法在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中的應(yīng)用[J].化工高等教育,2007,5:86-88.