基于工程能力培養(yǎng)的化工工藝學(xué)課程建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐

杜春華　王菊　吳現(xiàn)力

摘要：培養(yǎng)具有較強(qiáng)工程能力的應(yīng)用型人才是現(xiàn)代化工專業(yè)教育的主要目標(biāo)?；すに噷W(xué)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科教育的核心課程，課程工程性強(qiáng)，存在許多與實(shí)踐環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，是培養(yǎng)學(xué)生工程能力的適宜載體。本文介紹了在化工工藝學(xué)課程建設(shè)及教學(xué)中突出工程能力培養(yǎng)的一些嘗試，以期提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量，也為其他化學(xué)化工類課程建設(shè)及教學(xué)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：化工工藝學(xué)；課程建設(shè)；工程能力；教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0271-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，社會(huì)對對化工人才培養(yǎng)提出了更高的要求。本科院校工科教育的主要目標(biāo)之一是培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術(shù)人才，使學(xué)生在獲得專業(yè)知識和技能的同時(shí)具備較高的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。教育部“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”明確提出“……改革工程教育人才培養(yǎng)模式，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力……”。強(qiáng)化學(xué)生工程能力的培養(yǎng)已成為高校工科專業(yè)人才培養(yǎng)的核心任務(wù)?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)肩負(fù)著培養(yǎng)高級化工人才的使命，專業(yè)工程性質(zhì)突出。培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，不僅要加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)建設(shè)，更要重視理論課教學(xué)特別是專業(yè)課教學(xué)的指導(dǎo)作用?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)主要面向的工業(yè)部門是化學(xué)工業(yè)，屬流程工業(yè)，往往涉及一系列物理、化學(xué)和生物加工過程?；ぎa(chǎn)品的生產(chǎn)是各種化學(xué)單元反應(yīng)和化工單元操作的有機(jī)組合和綜合應(yīng)用?；すに噷W(xué)是根據(jù)化學(xué)、物理、物理化學(xué)、化學(xué)工程原理和其他科學(xué)的成就，研究綜合利用各種原料生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的方法原理、操作條件、流程和設(shè)備，以創(chuàng)立技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全環(huán)保的化工生產(chǎn)工藝的學(xué)科，被認(rèn)為是架在實(shí)驗(yàn)室研究與工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)橋梁。課程工程性強(qiáng)，存在許多與實(shí)踐環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，是培養(yǎng)學(xué)生工程能力的適宜載體。關(guān)于化工工藝學(xué)課程教學(xué)已由不少報(bào)道。黃美英[1]等對強(qiáng)化課堂教學(xué)、加強(qiáng)實(shí)踐與理論教學(xué)相結(jié)合以及強(qiáng)化學(xué)生工程觀念等方面對《化工工藝學(xué)》課程教學(xué)方法的改革進(jìn)行了探討；邱玉娥等[2]指出該課程教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)工程意識和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，并嘗試采用“傳統(tǒng)型、技改型、創(chuàng)新型”案例教學(xué)法強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的技改創(chuàng)新意識。王鈞偉等[3]認(rèn)為可通過精選教材內(nèi)容、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)、追蹤學(xué)科發(fā)展、開設(shè)專題報(bào)告、加強(qiáng)綠色教育等方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，增強(qiáng)教學(xué)效果。本文介紹了在化工工藝學(xué)的課程建設(shè)和教學(xué)中突出學(xué)生工程能力培養(yǎng)的一些新嘗試。

一、課程教學(xué)目的再認(rèn)識

從化工生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，運(yùn)用化工過程的基本原理，闡明化工工藝的基本概念和流程組織、物料衡算、熱量衡算的通用方法，介紹典型產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、典型流程、關(guān)鍵設(shè)備、工藝條件。典型產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的講解重點(diǎn)放在分析和討論反應(yīng)、分離部分的工藝原理、影響因素、確定工藝條件的依據(jù)、反應(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、流程的組織等；同時(shí)對工藝路線、流程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、能量回收利用、副產(chǎn)物的回收利用及三廢處理運(yùn)作進(jìn)行一定的論述。使學(xué)生獲得廣博的化學(xué)工藝知識，培養(yǎng)工程能力，以便在生產(chǎn)與研究開發(fā)工作中開拓思路，靈活運(yùn)用，不斷開發(fā)應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品和新設(shè)備，更好地滿足社會(huì)需要。為強(qiáng)化工程能力培養(yǎng)，要重視本課程對專業(yè)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)作用，教學(xué)活動(dòng)與實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)關(guān)聯(lián)，畫龍點(diǎn)睛，有的放矢。

二、課程教學(xué)資源建設(shè)突出學(xué)生工程認(rèn)知、工程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作

依據(jù)課程實(shí)踐性、綜合性、復(fù)雜性，為提高學(xué)生的工程認(rèn)知能力和感性認(rèn)識，基于FLASH和網(wǎng)頁制作等軟件工具，開發(fā)了多功能的化工工藝學(xué)資源庫，包括：例題分析、圖形演示、生產(chǎn)裝置實(shí)際錄像和圖片、實(shí)習(xí)現(xiàn)場實(shí)際教學(xué)錄像和圖片等。學(xué)生可隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)觀摩這些資源。學(xué)生將工業(yè)生產(chǎn)裝置和工藝展示的視頻看作理論聯(lián)系實(shí)際的視覺紐帶，訪問的積極性高?！痘瘜W(xué)工藝學(xué)》中流程圖較多，如果采用學(xué)生自己看書本中的流程圖，然后老師講解的教學(xué)方法，很容易讓學(xué)生感覺枯燥無味，所以本課程特別重視直觀、豐富多彩的多媒體教學(xué)方式的高效應(yīng)用，課件可通過網(wǎng)課程絡(luò)平臺(tái)自由訪問。在繪制工藝流程圖時(shí)，盡量使用動(dòng)態(tài)畫面，如把物料的流動(dòng)做成動(dòng)畫，管道、設(shè)備、閥門等做成立體圖，不同的物料及公用工程用不同的顏色區(qū)分，力求逼真、醒目。固體燃料氣化制備合成氨原料氣的間歇造氣過程的操作循環(huán)的動(dòng)畫演示就很受學(xué)生歡迎。在本課程的建設(shè)安排了課程設(shè)計(jì)，其中大約■的設(shè)計(jì)題目與授課內(nèi)容直接相關(guān)，如合成氨、芳烴分離、天然氣制甲醇等，著重培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力，鍛煉和提高其對工藝路線的設(shè)計(jì)、設(shè)備選型，以及車間布置和管道布置的能力，培養(yǎng)正確、熟練查閱工藝設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊及參考書的技能。將教師科研項(xiàng)目、社會(huì)正在建設(shè)的工程項(xiàng)目等引入教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生的應(yīng)用意識和工程觀念?；I(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中設(shè)置乙苯脫氫、反應(yīng)精餾、噴霧干燥、空氣分離等與化工工藝學(xué)授課內(nèi)容直接相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

三、課程教學(xué)突出培養(yǎng)學(xué)生的“當(dāng)代工程觀”

工程觀是人們關(guān)于工程活動(dòng)的基本理念，是認(rèn)識和進(jìn)行工程活動(dòng)的指南。工程觀念的強(qiáng)弱和趨向直接影響著從業(yè)人員的實(shí)踐能力。在當(dāng)代學(xué)科交叉滲透的趨勢下形成的當(dāng)代工程觀[4]是對傳統(tǒng)工程觀的揚(yáng)棄和超越。當(dāng)代工程觀視生態(tài)環(huán)境為工程活動(dòng)的內(nèi)生因素，認(rèn)為工程活動(dòng)不但受生態(tài)環(huán)境的制約，而且應(yīng)按照生態(tài)規(guī)律重塑生態(tài)活動(dòng)的方式[4]?；すに噷W(xué)是培養(yǎng)學(xué)生工程意識的良好媒介。在緒論部分，我們強(qiáng)調(diào)工藝技術(shù)不同于實(shí)驗(yàn)室制備技術(shù)，工藝路線評價(jià)要突出理論上的正確性、技術(shù)上的可行性、操作上的安全性、經(jīng)濟(jì)上的合理性，還要突出環(huán)境及生態(tài)相容性。講解具體產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程中，將原子經(jīng)濟(jì)性（AE）[5]、環(huán)境商（EQ）[6，7]的概念進(jìn)行具體計(jì)算、剖析。比如氯醇法與乙烯環(huán)氧化法制備環(huán)氧乙烷路線的比較就是用案例教學(xué)提高學(xué)生對可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任意識和創(chuàng)新素質(zhì)的生動(dòng)素材。

四、授課過程強(qiáng)化與實(shí)踐環(huán)節(jié)的聯(lián)系

在授課過程中，我們適時(shí)引入后期開設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)的題目，提高學(xué)習(xí)的針對性，如介紹乙苯脫氫時(shí)讓學(xué)生思考專業(yè)實(shí)驗(yàn)將重點(diǎn)考慮的問題：降低體系分壓的方法、測定乙苯轉(zhuǎn)化率和苯乙烯收率的方法、采用色譜定量時(shí)苯乙烯的出峰順序等；在講解物料衡算、熱量衡算、工程圖紙視圖、流程組織時(shí)強(qiáng)調(diào)在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用；在介紹特殊設(shè)備布置時(shí)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)發(fā)展，如介紹合成氨工藝技術(shù)時(shí)引入廢熱鍋爐的適度傾斜布置；適時(shí)介紹生產(chǎn)實(shí)習(xí)中遇到的工藝技術(shù)問題，并啟發(fā)學(xué)生分析、解決這些問題，引導(dǎo)學(xué)生建立工程應(yīng)用意識；授課期間帶學(xué)生去觀摩校內(nèi)實(shí)驗(yàn)及中試裝置，突出情景式教學(xué)，使理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)無縫統(tǒng)一、相互促進(jìn)。

五、授課過程突出原理-條件-流程-設(shè)備一條主線

為強(qiáng)化工程意識，使學(xué)生形成做工程就是做細(xì)節(jié)的理念，在介紹氨、C8芳烴、甲醇、苯乙烯、環(huán)氧乙烷、丙烯腈、氯乙烯等產(chǎn)品制備技術(shù)時(shí)，用整體一條線的思想組織教學(xué)：按照產(chǎn)品性質(zhì)、用途—生產(chǎn)原理（含主副反應(yīng)、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析）—催化劑選擇—工藝條件討論─工藝流程比較—設(shè)備分析的順序，由淺入深，漸入佳境。

強(qiáng)化學(xué)生工程能力的培養(yǎng)已成為工科高校實(shí)踐和理論教學(xué)的核心任務(wù)，通過化工工藝學(xué)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生工程能力是課程建設(shè)的內(nèi)在要求。強(qiáng)化與工程認(rèn)知、工程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作相關(guān)教學(xué)資源建設(shè)，授課中貫徹當(dāng)代工程觀，授課過程與實(shí)踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，用原理-條件-流程-設(shè)備整體一條線組織教學(xué)等是在化工工藝學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程能力的有效措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃美英，梁克中，賴慶柯.對《化工工藝學(xué)》教學(xué)改革的探討[J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，（3）：122-124.

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[3]王鈞偉，官葉斌，孔學(xué)軍，等.《化學(xué)工藝學(xué)》教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].廣東化工，2012，（4）：233-234.

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