化工專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革初探

張慶印+劉秀軍+郭玉高+盧素敏+管山

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，時(shí)代的發(fā)展，教育走向全球化和國(guó)際化，化工專(zhuān)業(yè)也發(fā)生著巨大的時(shí)代變革，化工學(xué)科也越來(lái)越和生物、制藥、材料、環(huán)境等學(xué)科交叉融合。為了滿(mǎn)足新世紀(jì)化工人才培養(yǎng)的需要，本文從核心課程、工程實(shí)踐能力培養(yǎng)、雙語(yǔ)教學(xué)等方面探討未來(lái)化工教學(xué)改革的方向。

關(guān)鍵詞：化學(xué)工程；教學(xué)改革；雙語(yǔ)教學(xué)

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，綜合國(guó)力的逐漸增強(qiáng)，我國(guó)的化學(xué)工業(yè)也面臨著巨大的發(fā)展和變革。一個(gè)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展，說(shuō)到根源，關(guān)鍵是人。未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)，是人才的競(jìng)爭(zhēng)，能否培養(yǎng)大量年輕有為，富有朝氣，勇于創(chuàng)新的新一代化學(xué)工程師，是我國(guó)化工高等教育面臨的巨大挑戰(zhàn)。應(yīng)該看到，目前隨著社會(huì)的發(fā)展，多學(xué)科的相互交叉，單一的專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)已經(jīng)很難適應(yīng)社會(huì)和工業(yè)界對(duì)人才的需要。另一方面，從畢業(yè)生的出路來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)雙向選擇的過(guò)程，從近年來(lái)，畢業(yè)生的畢業(yè)后擇業(yè)來(lái)看，主要有繼續(xù)攻讀研究生，直接畢業(yè)或從事自主創(chuàng)業(yè)等途徑，而前兩者又占有主導(dǎo)的地位。不論是選擇繼續(xù)讀書(shū)深造還是直接就業(yè)，除了從事化學(xué)工程的相關(guān)工作外，有相當(dāng)一部分學(xué)生從事的是相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究和工作，例如環(huán)境工程，新材料的研發(fā)與制備，生物工程，制藥工程等行業(yè)，這些都要求我們的學(xué)生具備更加豐富的知識(shí)儲(chǔ)備，也為我們高等化工教育工作者提出了更高的要求。即如何在有限的時(shí)間內(nèi)，使得學(xué)生既掌握本專(zhuān)業(yè)的核心知識(shí)，又具備寬廣的知識(shí)，以滿(mǎn)足不同用人單位的需求[1]。筆者結(jié)合所在學(xué)校的實(shí)際情況，對(duì)新形勢(shì)下的大學(xué)生教育和培養(yǎng)，談一些心得體會(huì)。

1 強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)工作，并注重多學(xué)科的交叉與滲透

目前，作為化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，主修的核心課程主要包括《化工原理》、《化學(xué)反應(yīng)工程》、《化工熱力學(xué)》和《化工設(shè)計(jì)》等，這些課程是作為一個(gè)化工專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生所必需的基本知識(shí)，在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中，發(fā)揮著重大的作用。為了方便和同學(xué)們進(jìn)行互動(dòng)和交流，在教學(xué)過(guò)程中還特別設(shè)定了化工原理相關(guān)課程的討論群，很多剛剛畢業(yè)走上工作崗位的同學(xué)在也時(shí)常群里發(fā)言，經(jīng)常可以看到諸如學(xué)好化工原理對(duì)工作幫助很大的言論。通過(guò)這些化工核心課程的學(xué)習(xí)，對(duì)經(jīng)典的化工理論，如物料守恒、熱量守恒、質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、動(dòng)量傳遞、平衡理論不斷的滲透和剖析，使得學(xué)生對(duì)上述概念和理論有深刻的理解和認(rèn)識(shí)，從而能在各自的工作崗位上得以靈活的思考和運(yùn)用。因此，無(wú)論如何改革，這些課程都是將是化工學(xué)科的基本柱石，都必須強(qiáng)化。但是為了能使化工專(zhuān)業(yè)的同學(xué)有更加寬廣的知識(shí)面，在講授這些基本理論的同時(shí)，可以通過(guò)實(shí)例的介紹，擴(kuò)展領(lǐng)域，開(kāi)拓學(xué)生的視野。例如在講到過(guò)濾這一章節(jié)時(shí)，除了介紹經(jīng)典的餅層過(guò)濾，也會(huì)結(jié)合我校在膜科學(xué)膜技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際情況，即天津工業(yè)大學(xué)膜研究歷史可以追溯至1974年，曾經(jīng)制造了我國(guó)第一支中空纖維膜組件，科研成果轉(zhuǎn)化培育形成的天津膜天膜科技股份有限公司于2012年成功上市，目前學(xué)校設(shè)有省部共建分離膜與膜過(guò)程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)而介紹一些膜分離的相關(guān)知識(shí)，如超濾、納濾、微濾和反滲透等以及常用的高分子膜材料。再例如反應(yīng)工程授課時(shí)，會(huì)專(zhuān)門(mén)對(duì)生物反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行介紹，介紹酶動(dòng)力學(xué)、生物反應(yīng)器原理。講述在反應(yīng)器中進(jìn)行生物反應(yīng)時(shí)的過(guò)程，并討論反應(yīng)器的流型、操作方法、反應(yīng)穩(wěn)定性，以及生物反應(yīng)器放大等內(nèi)容。在講授催化劑的內(nèi)、外擴(kuò)散機(jī)理時(shí)，會(huì)對(duì)目前材料科學(xué)研究領(lǐng)域比較熱門(mén)的微孔和介孔材料的合成和調(diào)控做簡(jiǎn)單的介紹。通過(guò)這些例子，既可以鞏固同學(xué)們所學(xué)的基本理論，也可以開(kāi)拓眼界和思路，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，這些對(duì)于學(xué)生們進(jìn)后從事相關(guān)的科研和實(shí)踐工作，都是大有裨益的。

2 重視化工實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力

雖然化工專(zhuān)業(yè)的同學(xué)在進(jìn)行化工實(shí)驗(yàn)時(shí)，已經(jīng)受過(guò)不少基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，但是化工實(shí)驗(yàn)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)又有著明顯的區(qū)別，既化工實(shí)驗(yàn)的對(duì)象是實(shí)際化工生產(chǎn)中的問(wèn)題，裝置往往比較大，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。同學(xué)們?cè)诓僮鞯臅r(shí)候，往往感覺(jué)有操作復(fù)雜，不敢下手，甚至不知從何下手的問(wèn)題。這也是開(kāi)設(shè)工程實(shí)驗(yàn)的重要因素之一。通過(guò)化工實(shí)驗(yàn)，能夠幫助學(xué)生了解常用的設(shè)備，學(xué)習(xí)工程實(shí)驗(yàn)的基本方法和測(cè)量技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生們從事科學(xué)研究和技術(shù)交流的能力[2]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，除了鞏固課本上所學(xué)的基本原理，并提高分析和處理復(fù)雜問(wèn)題的能力，還可以培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的優(yōu)良精神，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新智慧。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，筆者也發(fā)現(xiàn)，有些實(shí)驗(yàn)，例如精餾綜合實(shí)驗(yàn)，操作起來(lái)比較復(fù)雜，學(xué)生們初學(xué)起來(lái)總是摸不著頭腦，很有鍛煉意義。但有一些實(shí)驗(yàn)，雖然有很高的理論學(xué)習(xí)和工程計(jì)算價(jià)值，但是操作并不復(fù)雜，被學(xué)生們總結(jié)為“擰閥門(mén)，記數(shù)據(jù)”。學(xué)生們只需要簡(jiǎn)單機(jī)械的重復(fù)模仿，就能完成實(shí)驗(yàn)，比較的枯燥乏味。因此，開(kāi)設(shè)一些條件允許、內(nèi)容新穎的設(shè)計(jì)型、研究型、綜合型的實(shí)驗(yàn)勢(shì)在必行。結(jié)合我校的實(shí)際情況，我們開(kāi)設(shè)了新的泵與管路實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，教師只負(fù)責(zé)提供的基本部件，即微型離心泵，功率表，必須的管件和閥門(mén)等，而不提供連接方案，所有的設(shè)計(jì)、連接和測(cè)試工作都由學(xué)生們獨(dú)立完成。再比如停留時(shí)間分布理論為反應(yīng)器設(shè)計(jì)和計(jì)算的重要理論，是反應(yīng)工程的特色理論之一，而我校的停留時(shí)間分布測(cè)定儀器只有一臺(tái)，如果開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)，只能給同學(xué)們開(kāi)設(shè)演示實(shí)驗(yàn)。在泵和管路實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，又定制了小型的磁力攪拌釜，讓學(xué)生們自行設(shè)計(jì)反應(yīng)器管路并連接，利用脈沖法測(cè)定單一全混釜反應(yīng)器、雙釜串聯(lián)、雙釜并聯(lián)、管式反應(yīng)器等情形下的停留時(shí)間分布。通過(guò)這些“更加原始”的實(shí)驗(yàn)，極大的鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。

3 增強(qiáng)雙語(yǔ)教學(xué)，引入國(guó)際教材，努力與國(guó)際接軌

隨著國(guó)家改革開(kāi)放的深入和全球一體化的發(fā)展趨勢(shì)，化工行業(yè)的國(guó)際交流趨勢(shì)日益明顯。因此，今后的學(xué)生培養(yǎng)，要考慮國(guó)際化路線，培養(yǎng)的人才要能夠適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的人才需求。在教學(xué)過(guò)程中引入雙語(yǔ)教學(xué)，并使用一些國(guó)際上比較流行并公認(rèn)的優(yōu)秀教材，有利于這一過(guò)程的推進(jìn)。通過(guò)雙語(yǔ)教學(xué)，可以使同學(xué)們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)掌握化工原理、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程等課程的專(zhuān)業(yè)名詞并具備初步的閱讀專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)的能力，也提高了同學(xué)們的對(duì)外專(zhuān)業(yè)交流能力。雙語(yǔ)教學(xué)離不開(kāi)好的教材，比較幸運(yùn)的是，目前，國(guó)際上比較著名的化工專(zhuān)業(yè)教材都有了影印本，極大的解決了原版英文教材昂貴的問(wèn)題。學(xué)生們通過(guò)閱讀和學(xué)習(xí)英文原版教材，既可以學(xué)到對(duì)同一專(zhuān)業(yè)問(wèn)題不同的敘述角度和思路，又可以接觸到很多有趣的實(shí)例，這些對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力的拓展，培養(yǎng)獲取新知識(shí)并解決問(wèn)題的能力都是大有幫助的。也應(yīng)當(dāng)看到，由于學(xué)生們的母語(yǔ)學(xué)習(xí)能力，英文知識(shí)水平的參差不齊，相比中文教學(xué)，雙語(yǔ)教學(xué)更容易出現(xiàn)兩極分化的現(xiàn)象。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，要注意由淺入深，循序漸進(jìn)，并在必要時(shí)，可以考慮分層次的“因材施教”。

總之，隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)加時(shí)代的到來(lái)，對(duì)教育系統(tǒng)也產(chǎn)生了深刻的影響。新的時(shí)代、新的形式迫使我們對(duì)化工高等教育進(jìn)行新的思考，值得我們不斷探索，文中有不當(dāng)和片面之處，敬請(qǐng)同仁批評(píng)指正。

參考文獻(xiàn)

[1]余國(guó)琮，李士雨，張鳳寶等.化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[J].化工高等教育，2006，1：8.

[2]劉紅波，賴(lài)聞玲.化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].江西化工，2006，3：161.