我?！痘み^(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)實(shí)踐

何忠義 饒賽男 熊麗萍 謝文興 章家立 周枚花 王少會(huì)

摘要：介紹了我校應(yīng)用化學(xué)《化工過(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)》課程的教改方式，包括教師隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等。

關(guān)鍵詞：化工過(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)；課程；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）22-0153-02

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，社會(huì)對(duì)化學(xué)類專業(yè)人才的要求已發(fā)生了很大的變化，對(duì)于綜合性大學(xué)化學(xué)類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)改革都提出了新的更高要求。當(dāng)前，為了配合國(guó)家的大眾創(chuàng)業(yè)的要求，使得有關(guān)應(yīng)用性質(zhì)的工程技術(shù)類的課程已受到相應(yīng)的重視，其教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度也在不斷地加強(qiáng)?；み^(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)是我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)和高分子材料科學(xué)與工程的培養(yǎng)計(jì)劃中最后一門理論課程，作為大學(xué)四年學(xué)習(xí)的收官課程，在大學(xué)教學(xué)過(guò)程中，這門課對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生在化工過(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)方面，從事應(yīng)用和開發(fā)研究能力起到了特定的作用。

由于現(xiàn)在招生規(guī)模的擴(kuò)大，很多高校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新沒(méi)有跟上，我校的情況也一樣，使得一些實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的課程內(nèi)容受到影響，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和儀器設(shè)備無(wú)法滿足課程教學(xué)的要求，有些實(shí)驗(yàn)無(wú)法做到一人一臺(tái)套，有些實(shí)驗(yàn)是兩個(gè)人一起做，存在一人做一人看的情況，在沒(méi)有辦法的情況下，很多學(xué)校采取的是重視學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)的傳授，注重在課堂上講述課程理論，理論的系統(tǒng)性很強(qiáng)，但是工程實(shí)踐性的訓(xùn)練較少，畢業(yè)生的知識(shí)點(diǎn)在基礎(chǔ)理論研究方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是畢業(yè)生缺乏現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)所必需的工程技術(shù)知識(shí)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)控制和生產(chǎn)管理了解甚少，使得其應(yīng)用能力較弱的弊病依然普遍存在。故很多化學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生在畢業(yè)分配后的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)法適應(yīng)所從事的技術(shù)類的工作。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)工程實(shí)踐性教學(xué)，我們?cè)?005年對(duì)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開始開設(shè)了《化工過(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)》這門課程，2011年開始在高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)也開設(shè)這門課程，通過(guò)近10年的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，我們?cè)诮虒W(xué)中邊學(xué)習(xí)，邊改革，逐步形成了一些自己特色的教學(xué)方法。

一、教師隊(duì)伍建設(shè)

現(xiàn)在由于我校現(xiàn)在引進(jìn)的博士教師基本上都是從高校到高校，理論知識(shí)較強(qiáng)，但是工程應(yīng)用背景的教師很少，在化學(xué)工程領(lǐng)域研究的教師更少，從生產(chǎn)一線走出的教師沒(méi)有，如何進(jìn)行此門課程的教學(xué)，使學(xué)生在畢業(yè)前的最后一門課程中，對(duì)化工開發(fā)與設(shè)計(jì)有個(gè)較好的了解，我們積極采取各項(xiàng)措施，努力提高教師的教學(xué)水平。

1.聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)著名企業(yè)技術(shù)人員來(lái)我校進(jìn)行講學(xué)，我們請(qǐng)了九江石化的原總調(diào)度來(lái)我校對(duì)兩個(gè)專業(yè)，4個(gè)班的學(xué)生進(jìn)行講學(xué)，結(jié)合他自己創(chuàng)辦的超高分子聚乙烯工廠的辦理過(guò)程，通過(guò)項(xiàng)目的過(guò)程，使大家了解一個(gè)從化學(xué)到化工的全過(guò)程，對(duì)從實(shí)驗(yàn)室到公司的流程有深刻的了解，明白化學(xué)和化工的不同，了解它們之間的差別，使得老師在課堂講述上能夠做到有的放矢，不會(huì)憑空想象。

2.選派青年教師到企業(yè)去參觀考察，結(jié)成校企聯(lián)合，教師通過(guò)和企業(yè)合作，了解企業(yè)的科研動(dòng)態(tài)，和企業(yè)合作，完成企業(yè)的一些項(xiàng)目，在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，進(jìn)一步掌握化工開發(fā)的內(nèi)容。這么多年，我們一共選派了5名教師到中石油、江西星火、寧國(guó)生力農(nóng)化等國(guó)有大型企業(yè)、合資企業(yè)和獨(dú)資企業(yè)進(jìn)行進(jìn)修，和企業(yè)聯(lián)合搞研發(fā)，對(duì)企業(yè)的一些工藝進(jìn)行改進(jìn)，在充實(shí)自己的化工工藝知識(shí)外，還獲得了很多橫向項(xiàng)目，同時(shí)使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到了很好的提高，實(shí)現(xiàn)了校企雙贏。另外由于教師和企業(yè)的良好的溝通，使得我們兩個(gè)專業(yè)的部分學(xué)生也在這些企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)，有的還和這些公司簽約了。

3.積極靈活引進(jìn)具有工業(yè)背景知識(shí)的教師，當(dāng)無(wú)法在招聘渠道上招到在企業(yè)從事過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)的教師的時(shí)候，我們采用聘請(qǐng)企業(yè)技術(shù)人員當(dāng)我們的客座教授，或者訪問(wèn)學(xué)者等方式，來(lái)解決實(shí)踐背景教師短缺問(wèn)題。我們先后聘請(qǐng)了中石油和江西星火公司的高級(jí)工程師作為我們的客座教授，面對(duì)面地對(duì)此課程進(jìn)行答疑，在課程快結(jié)束的時(shí)候，請(qǐng)他們過(guò)來(lái)，把同學(xué)們?cè)谶@個(gè)課程中主講教師沒(méi)有講述明白的內(nèi)容進(jìn)行集中解答，增加了學(xué)生和企業(yè)人員的互動(dòng)。

二、教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量化學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生進(jìn)入廠礦企業(yè)從事應(yīng)用性工作。如何提高畢業(yè)生的綜合素質(zhì)，特別是化學(xué)工程方面的綜合能力，如生產(chǎn)設(shè)備、質(zhì)量控制和生產(chǎn)管理，掌握化學(xué)新產(chǎn)品、新工藝和新技術(shù)的研究開發(fā)方法等，可以進(jìn)一步增強(qiáng)他們對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力。所以在教學(xué)過(guò)程中我們積極抓住應(yīng)用關(guān)，在課程內(nèi)容上融入應(yīng)用意識(shí)，使學(xué)生明白，化學(xué)的本質(zhì)還是在于應(yīng)用，進(jìn)一步加強(qiáng)了包括“化工過(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)”課程在內(nèi)的工程技術(shù)課程體系，以提高畢業(yè)生在化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)從事應(yīng)用性工作的能力。

《化工過(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)》講述的主要內(nèi)容有：緒論，開放放大方法，試驗(yàn)方法，技術(shù)經(jīng)濟(jì)，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，工藝流程的合成與優(yōu)化，投資、成本、折舊和盈利，市場(chǎng)預(yù)測(cè)和生產(chǎn)規(guī)模，概念設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。為了加強(qiáng)對(duì)學(xué)生聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力的培養(yǎng)，重點(diǎn)講述“工藝流程的合成與優(yōu)化”和“概念設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)”。當(dāng)然就化工過(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容而言，這課程仍然講述的是一個(gè)概要，其重點(diǎn)也仍然只是介紹應(yīng)用和開發(fā)與設(shè)計(jì)研究中一些最基礎(chǔ)的思想方法，以加強(qiáng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等觀點(diǎn)的訓(xùn)練，也使學(xué)生初步了解化工廠從無(wú)到有的過(guò)程，心里有個(gè)大致的流程概念。

在教學(xué)內(nèi)容上，選講了若干應(yīng)用實(shí)例，如在講述化工過(guò)程開發(fā)步驟時(shí)，講述了合成氨氮發(fā)展史、尼龍-66的開發(fā)以及我們研發(fā)的有機(jī)錳的研發(fā)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程，使學(xué)生了解化工過(guò)程與開發(fā)的意義和艱苦性。在講述試驗(yàn)一章時(shí)間，講述了中空膜生物床處理生活污水的中試研究，全面介紹了膜的種類、價(jià)格以及生產(chǎn)地和使用壽命等，除了掌握實(shí)驗(yàn)的基本方法之外，還順帶講述了資料的查找和市場(chǎng)的相應(yīng)信息，使學(xué)生更加了解研發(fā)的過(guò)程。在講述物料衡算和能量衡算時(shí)，對(duì)比講述了有化學(xué)反應(yīng)和無(wú)化學(xué)反應(yīng)的操作過(guò)程的物料和能量問(wèn)題，從中使學(xué)生明白化工開發(fā)與化學(xué)熱力學(xué)和物理化學(xué)以及化工儀器與儀表的聯(lián)系，更加了解各個(gè)學(xué)科的相關(guān)性等。在工藝流程與優(yōu)化中，講述了合成路線和操作方式的選擇，全面介紹了工藝流程的合成與優(yōu)化問(wèn)題，從優(yōu)化過(guò)程講述到化工經(jīng)濟(jì)，使學(xué)生更容易接受，特別是在化工經(jīng)濟(jì)學(xué)方面，通過(guò)折舊等相關(guān)知識(shí)的介紹，使得學(xué)生對(duì)在化工開發(fā)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)效率有較好的印象，這些對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)觀念、提高他們的工程技術(shù)素質(zhì)都具有重要意義。

同時(shí)在課后，我們精選了一定量和課程內(nèi)容相關(guān)的習(xí)題，通過(guò)習(xí)題的訓(xùn)練幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握本教材的內(nèi)容，以便于教學(xué)。在每一章的結(jié)尾都附有參考文獻(xiàn)，以便學(xué)生進(jìn)行深入探討時(shí)參考，通過(guò)老師的努力，拿到了一些企業(yè)的從籌建到生產(chǎn)的相關(guān)文獻(xiàn)，讓同學(xué)們了解企業(yè)發(fā)展的歷程，樹立創(chuàng)辦企業(yè)的信心。

三、采用不同的教學(xué)方法

在教學(xué)上，我們采用多種模式，以課堂教學(xué)為主，同時(shí)也以專題報(bào)告、課堂討論和大學(xué)生課外活動(dòng)為輔，積極通過(guò)許多個(gè)案來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力，通過(guò)許多真實(shí)的個(gè)案的講解，使得學(xué)生明白化工過(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)的苦與樂(lè)，給學(xué)生播下化工創(chuàng)業(yè)的種子，同時(shí)又提醒了在以后創(chuàng)業(yè)道路上的艱難。

同時(shí)利用化工仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，我們購(gòu)買了幾種不同的化工仿真軟件，可以模仿合成氨、硝化制硝基氯苯、高純氯乙酸制備等，學(xué)生可以在仿真軟件商設(shè)計(jì)不同的工藝參數(shù)，模仿不同的工況條件下的化工反應(yīng)過(guò)程，根據(jù)這些反應(yīng)條件來(lái)對(duì)反應(yīng)全過(guò)程進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。

把一部分見(jiàn)習(xí)內(nèi)容安排在課程中間，本課程安排在2個(gè)時(shí)間段進(jìn)行，先上2周左右的概念課，使學(xué)生對(duì)化工過(guò)程有個(gè)大概的感性認(rèn)識(shí)，然后到工廠進(jìn)行實(shí)習(xí)和見(jiàn)習(xí)1周，我們有段時(shí)間挑選的工廠是剛剛成立的公司，規(guī)模不大的精細(xì)化工公司，可以使學(xué)生對(duì)工廠的總體布局一目了然，從而使學(xué)生對(duì)一般的精細(xì)化工開發(fā)過(guò)程有較深的了解，在此期間把要進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計(jì)安排下去，使學(xué)生帶著問(wèn)題繼續(xù)下面的課程。

四、課題設(shè)計(jì)教學(xué)

對(duì)于實(shí)踐性很強(qiáng)的化工過(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)這樣的課程，課題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是對(duì)理論課程最好的注釋，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解，我們采用“校企聯(lián)合”的授課方式，根據(jù)企業(yè)化工開發(fā)過(guò)程中存在的一些技術(shù)難題，把此問(wèn)題作為專業(yè)實(shí)驗(yàn)課題，設(shè)計(jì)了系列特色的專業(yè)實(shí)驗(yàn)，如為中石油進(jìn)行理論年產(chǎn)10000噸磺酸鈣的設(shè)計(jì)、為星火公司進(jìn)行了年產(chǎn)10噸金屬致鈍劑的小型工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且把篩選好的個(gè)別設(shè)計(jì)方法中的某個(gè)工藝在這些企業(yè)中進(jìn)行中試。

我們開設(shè)的此門課程在近10年來(lái)的教學(xué)過(guò)程中，逐步形成了“以企業(yè)課題為研發(fā)點(diǎn)，以綜合開發(fā)性為目標(biāo)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才體系”的課堂內(nèi)外教學(xué)模式，受到大部分學(xué)生的歡迎，根據(jù)同學(xué)們的建議，把開始的24節(jié)課提高到了32節(jié)課。

參考文獻(xiàn)：

[1]張浩勤，章亞?wèn)|，陳衛(wèi)航.化工過(guò)程開發(fā)與設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2]張海濤，樂(lè)清華，袁向前.探索案例教學(xué)，推進(jìn)研究型學(xué)習(xí)[A]//大學(xué)化學(xué)化工課程報(bào)告論壇論文集[C].2008：264-266.

[3]武漢大學(xué).化工過(guò)程開發(fā)概要[M].第2版.北京：高等教育出版社，2007.