化工專業(yè)新型分離技術(shù)教學(xué)改革初探*

馮君鋒，潘 暉

(南京林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 南京 210037)

《新型分離技術(shù)》課程是化工有關(guān)的院校化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程、林產(chǎn)化工、應(yīng)用化學(xué)、精細(xì)化工、石油化工、農(nóng)業(yè)化工等專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。是從事化工專業(yè)人員的實(shí)用部分，主要闡述包括特殊精餾、特殊萃取、吸附與離子交換、各種色譜技術(shù)膜分離等技術(shù)基本原理和主要應(yīng)用。分離與傳質(zhì)過程是化工及其相關(guān)專業(yè)課程的重要組成部分，由于課程學(xué)時(shí)的限制，一般的化工原理教材只講述傳統(tǒng)的分離技術(shù)，包括蒸餾、萃取、干燥、吸收和結(jié)晶等的基本原理、操作流程和計(jì)算設(shè)計(jì)等。新型分離技術(shù)在現(xiàn)代化工生產(chǎn)和工藝的創(chuàng)新發(fā)展過程中占有極其重要的地位，無論從天然物料中提取和純化產(chǎn)品，還是通過化學(xué)反應(yīng)制備高品質(zhì)的產(chǎn)品都離不開分離技術(shù)，而新型分離技術(shù)在產(chǎn)品純度質(zhì)量、過程操作、經(jīng)濟(jì)效益等方面都具有領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，還可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)分離技術(shù)無法分離和純化的產(chǎn)品[1]，化工類專業(yè)的大學(xué)生均需掌握新型分離技術(shù)有關(guān)知識(shí)的基本知識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)。

《新型分離技術(shù)》課程的特點(diǎn)是：教學(xué)內(nèi)容廣泛、知識(shí)面比較寬、專業(yè)術(shù)語較多、概念抽象，理論性和實(shí)踐性強(qiáng)，在日常的生產(chǎn)發(fā)展中需要不斷充實(shí)創(chuàng)新新內(nèi)容。根據(jù)本校的化工專業(yè)本科生培養(yǎng)大綱要求，學(xué)生需要學(xué)習(xí)的知識(shí)不斷增多，《新型分離技術(shù)》課程的主要的參考教材是陳歡林主編的《新型分離技術(shù)》[2]，學(xué)習(xí)課程共2個(gè)學(xué)分，32學(xué)時(shí)，教材內(nèi)容豐富，知識(shí)體系相對(duì)復(fù)雜，且學(xué)時(shí)較少、各種新型分離流程及相應(yīng)的設(shè)備抽象，難以真正的理解和掌握，導(dǎo)致學(xué)生積極性不高，降低了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。因此，如何在有限的上課課時(shí)讓學(xué)生充分掌握《新型分離技術(shù)》課程的主要內(nèi)容，保證學(xué)生取得較好的學(xué)習(xí)效果，傳授新型分離技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、研究熱點(diǎn)和工藝成果，是當(dāng)前新型分離技術(shù)教學(xué)過程中值得深入研究和思考的問題。

1 課程教學(xué)改革設(shè)想

現(xiàn)代企業(yè)單位和繼續(xù)深造的過程不僅需要學(xué)生有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，更要求學(xué)生除了具備基本的工作能力，還要有一定的創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力和理論聯(lián)系實(shí)際能力等[3]?！缎滦头蛛x技術(shù)》課程教學(xué)過程中從過去的以教師為中心的傳統(tǒng)講述，轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熥鳛檎n堂教學(xué)的引導(dǎo)者和主持者，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生們通過教師課堂教授的基本知識(shí)、查閱應(yīng)用新型分離技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)，請(qǐng)學(xué)生互相討論、相互提問、互相授課，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。學(xué)生通過這樣的學(xué)習(xí)方式，掌握了相應(yīng)的知識(shí)和技能，也了解了新型分離技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新過程，進(jìn)而綜合能力也得到了一定的提高。課程內(nèi)容除包含《新型分離技術(shù)》基本講授內(nèi)容外，還覆蓋到學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)各種色譜儀器的組成機(jī)構(gòu)和具體分析過程、接觸各種吸附和離子交換技術(shù)的應(yīng)用等，強(qiáng)化和提高學(xué)生的分離技術(shù)應(yīng)用技能，加深對(duì)基本理論知識(shí)的理解和綜合應(yīng)用?！缎滦头蛛x技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生基本科學(xué)素質(zhì)形成和培養(yǎng)起到了關(guān)鍵作用：掌握新型分離技術(shù)的基本知識(shí)，對(duì)于他們踏上走工作崗位，盡快熟悉化工操作的分離單元、提高學(xué)生的分析問題、解決問題和理論聯(lián)系實(shí)際的能力，為學(xué)生后續(xù)的就業(yè)和深造打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。

2 設(shè)置合理教學(xué)內(nèi)容

《新型分離技術(shù)課程》較全面的介紹了各種新型分離技術(shù)的分離理論方法、具體分離過程、典型分離設(shè)備等知識(shí)。依據(jù)化工專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合有化工原理中常見的分離技術(shù)，主要講解重點(diǎn)介紹分離過程的分類、分離原理、技術(shù)進(jìn)展的基礎(chǔ)上，分章詳細(xì)介紹了幾類新型分離技術(shù)：包括納濾、超濾、微濾，反滲透與正滲透、氣體滲透、滲透汽化、透析與電滲析等；特殊精餾(恒沸精餾、萃取精餾、加鹽精餾、水蒸氣蒸餾和分子蒸餾等)；吸附與離子交換，各種色譜分離和膜分離技術(shù)；其他分離技術(shù)(鼓泡與泡沫分離技術(shù)，溶液結(jié)晶分離，電泳分離和分子識(shí)別與印跡分離等)。其中，對(duì)于學(xué)生在以后的工作和深造可能會(huì)用的到各種色譜分離技術(shù)(氣相色譜分離、高效液相色譜分離，凝膠色譜分離等)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，學(xué)生在這些方面的學(xué)習(xí)也顯示了濃厚的興趣。對(duì)其他新型分離技術(shù)的內(nèi)容，由于教材中介紹內(nèi)容比較多，分離過程相對(duì)復(fù)雜，需要進(jìn)行一系列的歸納和簡(jiǎn)化。因此在講課過程中，只是將把重要的知識(shí)點(diǎn)，比如基本分離原理和常見的分離實(shí)例等內(nèi)容進(jìn)行提煉歸納，并在課堂上進(jìn)行重點(diǎn)闡述。此外，在講授課程基本內(nèi)容的同時(shí)，應(yīng)更多的輔以教材中生產(chǎn)過程實(shí)例，結(jié)合行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最新創(chuàng)新進(jìn)展，使學(xué)生的學(xué)習(xí)深度進(jìn)一步拓展，也為學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際提供一定的支撐。另外網(wǎng)上有很多教學(xué)視頻，例如《色譜課堂》中詳細(xì)的講述了各種色譜技術(shù)的起源、發(fā)展、創(chuàng)新和應(yīng)用的過程，也推薦給同學(xué)們觀看，用于加深課上所學(xué)知識(shí)的理解和記憶。因此，要求任課教師在教學(xué)過程中，充分利用各種學(xué)習(xí)方式，把分離技術(shù)行業(yè)的最新研究成果成果和技術(shù)發(fā)展和新的知識(shí)概念充實(shí)到到教學(xué)過程當(dāng)中去，豐富課程內(nèi)容的同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生找到自己以后就業(yè)應(yīng)用和所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的切合點(diǎn)。

3 創(chuàng)新教學(xué)方法

3.1 運(yùn)用教學(xué)案例

運(yùn)用教學(xué)案例是指圍繞一定知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)體系，把實(shí)際中真實(shí)的情景和例子加以典型化處理，引導(dǎo)學(xué)生積極思考典型例子中所運(yùn)用的理論知識(shí)，同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用抽象的理論知識(shí)解決實(shí)際的應(yīng)用問題，可以提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。新型分離技術(shù)是一門與實(shí)際生活聯(lián)系緊密的課程，我們?cè)谌粘Ｉ罱佑|和應(yīng)用的很多產(chǎn)品在制備和生產(chǎn)過程都會(huì)運(yùn)用到新型的分離技術(shù)，能讓學(xué)生真實(shí)感受到新型分離技術(shù)的應(yīng)用就在我們身邊，不僅可以讓課堂教學(xué)變得有趣生動(dòng)，更使同學(xué)們?cè)谟淇燧p松的氛圍中學(xué)到分離知識(shí)。例如，超臨界流體萃取和分子蒸餾這幾部分內(nèi)容，通過引入我們?nèi)粘Ｉ钍秤玫谋＝∑稤HA和EPA提純方法[5]，介紹分子蒸餾是指在高真空度下、將魚油中組分分離的連續(xù)蒸餾過程，利用各組分分子平均自由程的差異，將魚油中的DHA、EPA跟其他復(fù)雜的組分高效分離；超臨界CO2萃取法是通過調(diào)節(jié)分離過程中壓力、溫度，使魚油各組分在超臨界流體中溶解度發(fā)生大幅度變化，達(dá)到DHA、EPA高純度分離；當(dāng)講到反滲透這一部分內(nèi)容時(shí)，通常運(yùn)用的實(shí)例是海水淡化的過程，反滲透膜法是海水淡化處理過程中效果較好的技術(shù)措施，工藝過程也相對(duì)簡(jiǎn)單，可以提升海水淡化質(zhì)量。這些生動(dòng)真實(shí)的案例讓學(xué)生深刻感受到新型分離技術(shù)的重要性，也意識(shí)到學(xué)習(xí)本門課程的重要性。

3.2 引入課堂分組討論

教學(xué)過程不能只是以教師講授為主，否則會(huì)降低教學(xué)和課堂效率。適當(dāng)?shù)臏p少教師授課，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與到其中，讓學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)完基本知識(shí)點(diǎn)以后，指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料、了解新型分離技術(shù)的最新發(fā)展和新型分離技術(shù)的最新應(yīng)用工藝，然后與大家一起分享學(xué)習(xí)成果和體會(huì)。這種方式不僅可以提高學(xué)生在查閱資料的過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，而且能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，增加學(xué)生的成就感。教師可以根據(jù)班級(jí)人數(shù)，將同學(xué)劃分為若干個(gè)小組，設(shè)定幾個(gè)不同討論主題供大家選擇，通過查閱資料、搜集素材、制作PPT，進(jìn)行課堂演講，同時(shí)積極鼓勵(lì)其他組學(xué)生提問或就某個(gè)論點(diǎn)進(jìn)行討論以形成良性互動(dòng)，進(jìn)行深入的研究與探討，匯報(bào)結(jié)束后，學(xué)生根據(jù)一定的評(píng)分規(guī)則相互評(píng)分，作為一部分平時(shí)成績(jī)。然后，教師進(jìn)行針對(duì)性的進(jìn)行總結(jié)、歸納和點(diǎn)評(píng)。在本課程的教學(xué)安排中，筆者還采用另外一種討論形式，是由學(xué)生自行查找其他新型分離技術(shù)，進(jìn)行專題討論，深入了解分離技術(shù)的基本原理，從操作條件和適應(yīng)范圍出發(fā)，學(xué)會(huì)正確、高效的使用新型分離技術(shù)得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。例如，對(duì)于吸附這一部分內(nèi)容，很多同學(xué)都比較感興趣，同學(xué)們?cè)诨ぴ淼绕渌n程中也有涉及這部分內(nèi)容，通過查閱文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在新型的吸附材料和應(yīng)用有很多，包括新型聚氨酯海綿基復(fù)合材料可以吸附水中重金屬污染物，新型金屬有機(jī)骨架材料可以吸附廢水中的染料以及新型的活性炭吸附大氣中的

3.3 加強(qiáng)實(shí)踐能力

《新型分離技術(shù)》是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，但是大部分在傳授過程中注重各種新型分離技術(shù)的基本原理，而忽視了分離技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生不能學(xué)以致用。設(shè)置實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課程的目的是加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力。因此，在講完每一章節(jié)的理論知識(shí)后，課程教學(xué)中應(yīng)根據(jù)學(xué)校和相關(guān)企業(yè)所有的分離技術(shù)，安排學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)試驗(yàn)。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀學(xué)校相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)場(chǎng)分析分離技術(shù)相對(duì)應(yīng)的設(shè)備和分離機(jī)理，教學(xué)生操作相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，達(dá)到鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，提高動(dòng)手實(shí)踐能力，同時(shí)提高綜合技能。企業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，可定期組織學(xué)生到化工產(chǎn)參觀實(shí)習(xí)和學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)具體產(chǎn)品的生產(chǎn)流程和分離提純過程有詳細(xì)的了解，對(duì)各種分離設(shè)備有更深入的認(rèn)識(shí)[6]，加大程度的訓(xùn)練學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用和對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐能力的鍛煉。加強(qiáng)實(shí)踐能力，使學(xué)生理論與實(shí)踐緊密銜接，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，為學(xué)生將來走向工作崗位或繼續(xù)深造提供了最初的鍛煉[7]。

3.4 利用網(wǎng)上工具輔助教學(xué)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，QQ、微信和email等聊天工具逐漸普及。通過此類聊天工具可實(shí)現(xiàn)學(xué)生和老師的課外互動(dòng)，加強(qiáng)師生的隨時(shí)聯(lián)系，延伸課堂的空間，突破時(shí)空的界限，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。筆者在教學(xué)過程中，建立了一個(gè)課程群聊，學(xué)生遇到疑問隨時(shí)向教師請(qǐng)教，老師根據(jù)學(xué)生反饋回來的信息靈活調(diào)整授課內(nèi)容和方式。此外，還可以通過此類工具的群文件上傳功能，布置作業(yè)，共同分享一些與課程相關(guān)的科普文章和視頻，使資源共享最大化[8]。

3.5 改革課程考核方式

課程考核是學(xué)生學(xué)習(xí)課程過程中的一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，但不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段應(yīng)采取與之相適應(yīng)的課程考核方式。以前只是以學(xué)生的期末考試成績(jī)?cè)u(píng)定作為唯一的考核方式，比較固定、嚴(yán)格，造成學(xué)生負(fù)擔(dān)過重，限制同學(xué)的發(fā)散思維，嚴(yán)重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情[9]。目前我們采用的是“平時(shí)成績(jī)+討論課堂成績(jī)+實(shí)踐成績(jī)+期末成績(jī)”的綜合考核方式；平時(shí)成績(jī)主要由學(xué)生課堂表現(xiàn)、作業(yè)、課程出勤等組成；討論課程成績(jī)主要是學(xué)生根據(jù)講述PPT同學(xué)的表現(xiàn)所給出的平均分；實(shí)踐成績(jī)主要指學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)過程中解決問題的能力和動(dòng)手操作的能力；期末考核通過筆試閉卷進(jìn)行，主要包括概念、基本原理、設(shè)備組成和工藝流程等，注重考核學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)的理解程度。

4 結(jié) 語

對(duì)于林產(chǎn)化學(xué)加工專業(yè)《新型分離技術(shù)》課程的教學(xué)應(yīng)符合本專業(yè)的特征，根據(jù)學(xué)校專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，明確課程的教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，《新型分離技術(shù)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，通過對(duì)本課程改革的深入探討，采取多種教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的興趣，通過不斷優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時(shí)提高課堂效率和教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。但本課程教學(xué)改革還要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的路程，只有不斷地優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，提高學(xué)生綜合能力，以培養(yǎng)出具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。