淺析化工基礎(chǔ)與其他應(yīng)用化學(xué)專業(yè)課程的有機(jī)融合*

萬 婧，屈 睿，汪正良，王紅斌，周 強(qiáng)

(云南民族大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，云南省高校綠色化學(xué)材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650500)

化工產(chǎn)品的生產(chǎn)通常是通過若干基本物理操作與化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，長期的實(shí)踐與研究結(jié)果表明，盡管化工產(chǎn)品千差萬別，生產(chǎn)工藝多種多樣，但其生產(chǎn)過程遵循共同的物理規(guī)律，使用類似的生產(chǎn)設(shè)備[1-2]。人們將這些具有相同功能的基本物理操作，稱之為單元操作?；せA(chǔ)是大學(xué)理科專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)技術(shù)課程，也是理論到工程、基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁，它要求學(xué)生理論與實(shí)踐并重，具備扎實(shí)的化工單元操作基本理論和典型設(shè)備結(jié)構(gòu)計(jì)算的能力[3-4]。因此，在我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)中開設(shè)化工基礎(chǔ)課程，不僅可培養(yǎng)他們理解、掌握常見化工單元操作的基本原理和典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性，還可為其他專業(yè)課程如化工制圖基礎(chǔ)、化工工藝學(xué)、化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代分離技術(shù)、工廠見習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至學(xué)生就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也可通過與思政教育結(jié)合培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)觀，更可培養(yǎng)滿足西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求的應(yīng)用技術(shù)型人才。但眾所周知，紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，化工基礎(chǔ)課程的講授若僅僅局限于教材，孤立地講授教材內(nèi)容、不與其他課程進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，學(xué)生理解、應(yīng)用相應(yīng)基本原理的實(shí)際能力將存在很大局限[5]。因此，如何在現(xiàn)有應(yīng)用化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，深化化工基礎(chǔ)課程的講授內(nèi)容和渠道，使其與其他專業(yè)課程有機(jī)融合、相輔相成，就顯得至關(guān)重要了。本文從筆者從事化工基礎(chǔ)課程教學(xué)近十年的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，結(jié)合日常教學(xué)探索，提出在講授本課程教學(xué)內(nèi)容的過程中穿插講授其他專業(yè)課程的內(nèi)容，對(duì)不同專業(yè)課程的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行有效融合，可起到提高化工基礎(chǔ)課程教學(xué)質(zhì)量和提升應(yīng)用化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)質(zhì)量的目的。

1 與專業(yè)基礎(chǔ)課的有機(jī)融合

在我校，化工基礎(chǔ)課程是為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)三年級(jí)同學(xué)開設(shè)的一學(xué)期課程，54課時(shí)，配之以32課時(shí)的化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，選用的教材為武漢大學(xué)主編、高等教育出版社出版的普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材《化學(xué)工程基礎(chǔ)(第三版)》。該教材是按照“化學(xué)類專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的“化學(xué)工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)基本內(nèi)容，針對(duì)理科化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)的專業(yè)特點(diǎn)，將動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和反應(yīng)工程(“三傳一反”)的內(nèi)容由11個(gè)章節(jié)融合而成，希望利用較少的學(xué)時(shí)讓學(xué)生了解和掌握化學(xué)工程學(xué)的基本原理，為學(xué)生從實(shí)驗(yàn)室研究到工程應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)[6]。該教材內(nèi)容豐富，公式推導(dǎo)簡單清晰、容易理解，是一本優(yōu)秀的教材，足以符合我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)化工基礎(chǔ)教學(xué)的基本要求。即便如此，因課時(shí)有限，我們因地制宜，按照教學(xué)大綱要求，對(duì)教材內(nèi)容重新進(jìn)行了精簡，保留了核心的“三傳一反”，整理成適合我院學(xué)生使用的教學(xué)內(nèi)容[7]。

作為一門理論與實(shí)踐并重且配之有實(shí)驗(yàn)課程的專業(yè)基礎(chǔ)課，希望學(xué)生能掌握化工生產(chǎn)過程中所涉及的基本原理如動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞的基本原理，以及衍生的分離均相/非均相混合物基本單元操作如吸收、精餾、萃取、干燥、過濾等。但實(shí)際情況卻不容樂觀，原因在于作為基礎(chǔ)理論內(nèi)容，動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞等內(nèi)容在實(shí)踐中的形象化具現(xiàn)較少，令學(xué)生難以明白本課程的具體作用、對(duì)將來就業(yè)是否有幫助持懷疑態(tài)度。因此，與其他課程的融合式講授將有益于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。前文已述，化工基礎(chǔ)課程主要針對(duì)常規(guī)的化工單元操作如氣體吸收和液體精餾講解它們的基本原理和典型的設(shè)備，這些內(nèi)容所涉及到的知識(shí)面廣、計(jì)算量大、綜合性強(qiáng)，教學(xué)中不僅要求學(xué)生記憶大量的公式、物理量，還要求學(xué)生具有較好的高等數(shù)學(xué)和物理化學(xué)基礎(chǔ)，因此學(xué)習(xí)難度較高、強(qiáng)度較大，學(xué)生難免產(chǎn)生畏難情緒，產(chǎn)生學(xué)習(xí)熱情下降，不學(xué)甚至厭學(xué)等情況，教學(xué)效率低。因此，教師在講授相關(guān)章節(jié)的過程中，例如流體流動(dòng)的能量衡算、精餾操作中加料板的能量衡算和相圖時(shí)，對(duì)公式推導(dǎo)過程中所用到的微分、積分可做具體的講解，可投入一定的時(shí)間幫助學(xué)生回顧高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，其余時(shí)間可投入在講解具體步驟或模塊的物料組成和能量組成上，也可結(jié)合其他專業(yè)基礎(chǔ)課如無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等課程內(nèi)容，通過舉一反三的舉例來加深學(xué)生的理解、掌握和運(yùn)用。因此，將化工基礎(chǔ)與其他專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行有機(jī)的融合，可達(dá)到提升教學(xué)效果的目的。

2 與應(yīng)用技術(shù)拓展課的有機(jī)融合

在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)最新版的培養(yǎng)方案中，化工知識(shí)模塊是專業(yè)選修課程的重要組成部分，我們?cè)谝荒昙?jí)為學(xué)生開設(shè)了化工制圖基礎(chǔ)、化工制圖實(shí)驗(yàn)，二年級(jí)開設(shè)了化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，三年級(jí)開設(shè)了化工過程開發(fā)、化工儀表及自動(dòng)化、現(xiàn)代分離技術(shù)等專業(yè)性較強(qiáng)的課程，這些課程要求要求學(xué)生在學(xué)習(xí)物料衡算、熱量衡算和化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，對(duì)物料流程圖(PFD)、工藝管道儀表流程圖(PID)、設(shè)備布置圖和非標(biāo)準(zhǔn)化工設(shè)備圖進(jìn)行簡單的繪制，對(duì)具體設(shè)備如吸收塔、精餾塔、換熱器具有識(shí)圖、制圖的能力。這些設(shè)備和流程的繪制正好與化工基礎(chǔ)課程的相關(guān)內(nèi)容相吻合。將這些內(nèi)容聯(lián)動(dòng)的進(jìn)行講解，加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解，舉一反三，真正將化工基礎(chǔ)“三傳一反”的核心知識(shí)加以應(yīng)用。此外，在化工基礎(chǔ)的課程教學(xué)中，將最新科研成果引入教學(xué)，拓展課程教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生講解其原理、設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)方式以及最終的效能，讓學(xué)生體會(huì)化工的魅力，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)化工產(chǎn)業(yè)的興趣，拓寬學(xué)生的視野，使學(xué)生將化工是聯(lián)動(dòng)機(jī)制的思想銘刻于心[8]。

此外，從2017年開始，我們開始組織學(xué)生參加全國大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽和全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽。在培養(yǎng)優(yōu)秀化工人才的過程中，理論與實(shí)踐結(jié)合是不可或缺的環(huán)節(jié)。參加此類競賽，需要學(xué)生將化工基礎(chǔ)知識(shí)與化工過程開發(fā)、化工儀表及其自動(dòng)化、化工制圖等相關(guān)的技術(shù)課程相結(jié)合，創(chuàng)新出與課題相關(guān)的優(yōu)秀作品?；せA(chǔ)可作為橋梁，聯(lián)通理論知識(shí)與技術(shù)應(yīng)用，讓學(xué)生把化工相關(guān)的內(nèi)容串聯(lián)成一個(gè)有機(jī)整體，在化工設(shè)計(jì)競賽中可以游刃有余的運(yùn)用知識(shí)和技能，贏得佳績。參加這些賽事，還能使學(xué)生在緊張的比賽氛圍中體會(huì)、理解、應(yīng)用所學(xué)的各類專業(yè)知識(shí)，又能在宏觀上幫助他們建立了自我學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)永不過時(shí)的觀念。

最后，本專業(yè)同學(xué)在大學(xué)期間的最后一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)是完成畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì)，這是對(duì)本科四年以來所學(xué)知識(shí)和技能的重要檢驗(yàn)?；せA(chǔ)與其他應(yīng)用拓展課程的有機(jī)融合，為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)或畢業(yè)論文奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的反復(fù)推敲和錘煉，讓學(xué)生可以查缺補(bǔ)漏，加深印象。同時(shí)，在化工基礎(chǔ)課程后開展實(shí)踐作業(yè)，不僅要求學(xué)生以科技論文的規(guī)范來撰寫實(shí)踐報(bào)告，包括報(bào)告中的語言表達(dá)、圖表繪制以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，切實(shí)提高了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)，解決化工問題等專業(yè)能力，也為畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成打下基礎(chǔ)。因此，將化工基礎(chǔ)的教學(xué)與其他應(yīng)用技術(shù)拓展課程的教學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合，通過來回多次、反復(fù)的練習(xí)，不僅能加深學(xué)生對(duì)典型化工單元基本原理的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也能具有一定的繪圖、制圖能力，為以后從事于化工相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的有機(jī)融合

工廠見習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生最為核心也最為重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。開展工廠見習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，讓學(xué)生真正接觸了化工生產(chǎn)，將各方面的專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，做到學(xué)以致用。通過化工生產(chǎn)的操練，學(xué)生才能真正沉下心來走進(jìn)現(xiàn)代化企業(yè)的生產(chǎn)廠區(qū)和生產(chǎn)車間，宏觀上了解諸多生產(chǎn)工段在整個(gè)生產(chǎn)廠區(qū)中的合理布局，理解眾多生產(chǎn)設(shè)備在相應(yīng)生產(chǎn)工段內(nèi)的獨(dú)特作用，知曉這些設(shè)備的工作原理，明白最終產(chǎn)品的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)量和指標(biāo)參數(shù)。然而，受限于學(xué)生實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)、時(shí)間、安全和企業(yè)技術(shù)保密、接受學(xué)生見習(xí)實(shí)習(xí)意愿度低等諸多因素，我們很難將企業(yè)提供的簡要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)、設(shè)備簡圖和生產(chǎn)技術(shù)流程一一理解和掌握。因此，學(xué)生對(duì)傳動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)等理論知識(shí)的掌握程度，決定著他們對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量、指標(biāo)和整個(gè)生產(chǎn)工段、生產(chǎn)流程的理解，而這也正是化工基礎(chǔ)課程最重要的教學(xué)目標(biāo)之一。熟練的辨識(shí)、理解、計(jì)算實(shí)際生產(chǎn)過程，對(duì)生產(chǎn)過程所涉及到的流量、熱量和質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算并結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)過程進(jìn)行驗(yàn)證，這是開展學(xué)生工廠見習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)的主要目的，否則這些環(huán)節(jié)就真成了“蜻蜓點(diǎn)水”、“走馬觀花”，不僅教學(xué)效果差，達(dá)不到培養(yǎng)目的，還浪費(fèi)了大量的時(shí)間和金錢。最后，學(xué)生見習(xí)、實(shí)習(xí)的考核除要求他們完成必要的見習(xí)和實(shí)習(xí)報(bào)告外，還要求他們結(jié)合工廠生產(chǎn)實(shí)際完成產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬計(jì)算，這又是一次提升學(xué)生理解課程理論知識(shí)、融合多課程專業(yè)技能的鍛煉機(jī)會(huì)。在化工廠見習(xí)期間，化工基礎(chǔ)的知識(shí)與技能，能幫助學(xué)生將理論與實(shí)踐結(jié)合，讓學(xué)生感受科技的力量，埋下效力于化工產(chǎn)業(yè)的夢(mèng)想種子。因此，將化工基礎(chǔ)課程教學(xué)成果與工廠見習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)融合，不僅能加深學(xué)生對(duì)“三傳一反”等核心內(nèi)容的印象，提升他們對(duì)實(shí)際生產(chǎn)流程和設(shè)備構(gòu)造的理解，還可培養(yǎng)他們從事化工行業(yè)相關(guān)工作必須具備的基本職業(yè)素養(yǎng)，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技發(fā)展、社會(huì)發(fā)展輸送具有較高質(zhì)量和水平的新型化工人才[9]。

4 與思政教育的有機(jī)融合

在講授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，為學(xué)生樹立良好的道德觀和正確的科學(xué)觀至關(guān)重要。在科技迅猛發(fā)展的背景下，“科學(xué)人性化”已成為一個(gè)避不開的話題，而保證科技發(fā)展的人性化，高校必須肩負(fù)起培養(yǎng)具備良好思想道德專業(yè)人才的歷史重任?；せA(chǔ)課程在傳授基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)也將“科技造福人類”、“科技以人為本”的思想注入教學(xué)中；通過介紹化工行業(yè)重大科研成果，向?qū)W生明確無誤傳達(dá)“文明生廠，安全第一”的化工行業(yè)核心職業(yè)道德，堅(jiān)定學(xué)生投身化工行業(yè)、奉獻(xiàn)祖國、服務(wù)人民的決心。此外，時(shí)刻將“綠色、環(huán)保”的觀點(diǎn)貫穿于化工基礎(chǔ)教學(xué)中，模擬化工生產(chǎn)實(shí)際問題并加以解決，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的探索方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，向?qū)W生傳輸可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保理念，使他們具備正確的科學(xué)觀。這需要教師將自身科研經(jīng)驗(yàn)引入教學(xué)，給予學(xué)生引導(dǎo)，激發(fā)他們對(duì)科研的興趣，在科研實(shí)訓(xùn)中，喚起學(xué)生敢于質(zhì)疑、敢于超越、敢于創(chuàng)新的意識(shí)，不僅有助于挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力，鍛煉他們的自主學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考的能力，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作、持之以恒的精神，也能促進(jìn)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)觀的培養(yǎng)[10-11]。因此，將化工基礎(chǔ)教學(xué)與思政教育有機(jī)融合，使學(xué)生具備良好思想道德的同時(shí)，形成嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)觀，為培養(yǎng)有擔(dān)擋、有素質(zhì)的新型化工人才添磚加瓦。

5 結(jié) 語

自1999年正式招生以來，云南民族大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)已經(jīng)走過了22年歷程，取得了長足的進(jìn)步、跨越式的發(fā)展，目前該專業(yè)是云南民族大學(xué)一流本科專業(yè)和云南省一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，但其建設(shè)之路還很漫長，與西南地區(qū)高校和全國高校的同類專業(yè)相比，專業(yè)底蘊(yùn)還比較薄弱，需要不斷的投入和發(fā)展，才能形成完整的、系統(tǒng)的、適應(yīng)新時(shí)代要求的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)教學(xué)體系，更好的為西南地區(qū)輸送綜合應(yīng)用能力較強(qiáng)的化學(xué)類人才。作為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的專業(yè)核心課，化工基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量，很大程度上決定著我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生的培養(yǎng)質(zhì)量，本文根據(jù)我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的課程體系，提出將化工基礎(chǔ)與思政教育和其他專業(yè)課，包括基礎(chǔ)課、專業(yè)課、實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合，可達(dá)到提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力、樹立學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)觀和提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的目的。