[精细化学品化学与工艺学课程体系教学改革] 化学教育教学改革论文
时间：2019-02-19 03:22:12 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
【摘要】以精细化工专业核心课程化工过程开发为对象,针对化工过程开发的学科特点,围绕培养新世纪精细化工专业人才的要求,在课程结构、教学内容、教学方法、多媒体教学和考核方式的改革实践、让化工过程开发知识系统化、条理化;倡导科学思维方法、培养工程分析能力、强调理论联系实际、提高讲授质量等方面做了有益的探索。
【关键词】化工过程开发 教学改革 教学方法
【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0041-01
化工过程开发是指化工新产品新技术的研究开发[1]。该课程是精细化工专业一门必修的,建立在数学、化学等基础学科及化工热力学、化学反应过程、控制等知识,内容新颖而难点多的专业技术课。主要研究从一个化学产品、新工艺概念的形成,通过实验室研究、中试放大、工艺设计、技术经济评价等,直至付诸工业化的全部过程[2]。基本内容包括化工过程开发程序、开发放大方法、试验设计与数据处理、模程判别与参数估计、冷模试验、技术经济、计算机的应用等[3,4,5,6,7]。
面对这样一门课程,必须让学生能系统掌握本课程的内容,力求把化工过程开发基本观点与相关知识紧密联系起来,从工程分析角度讨论化工过程开发的重要概念。现简单介绍该课程教学中的几点体会。
1 阐明化工过程开发的课程地位,激发学生学习兴趣
实验室的研究与工业规模的生产差异是什么?如何将实验室的研究成果推广应用？如何实现新产品的开发？这些问题都将是本课程需要解决的问题,因此要让学生懂得该课程的重要地位,一旦他们能认识到该课程的重要性,就会自觉地下功夫学习,主动克服学习中遇到的困难。针对精细化工专业学生的实际特点,将柔性生产法介绍给学生。国际著名的柔性生产法归纳起来有两种:一种是像瑞士LONZA公司VISP化工厂等企业所采取的做法,把同类生产工艺的产品,组合在一条生产线上。每个产品可按不同的具体要求,在多功能装置中进行批量生产,实现多品种和系列化。每条生产线上的釜、罐、塔、机、泵和管道、阀门都按易配、易换、易拆、易装的原则设计和安装;同时,由于消费者对产品的需求,多者一个月几百吨,少者一个月甚至几千克。另一种则是按精细化工生产的各个主要单元操作(如磺化、硝化等)进行分类,然后再按产品的生产工艺进行组合和调配,用较少的设备,通过在反应物的分子结构中引入不同的基团生产成百上千个不同的精细化学品。像德国BASF公司在路德维希港的染料和助剂生产厂就是用这种做法生产高达2000多个品种规格的产品。同时,安排学生们到精细化工公司实际生产,如洗发香波、沐浴露、洗手液、餐洗剂等,激发了学生们学习的兴趣。
2 教学内容和目标的改革
在准确把握化工过程开发总体框架和教学中心的基础上,课程强调重点、基本理论和基本方法和专业知识的系统性。在学习这门课程之前,我们要求学生必须先修完数理化基础课、专业基础课。同时强调其与其他课程,如数值计算、传递现象和计算机技术等的衔接、贯通。如,实验设计与数据处理的内容直接依赖于微积分、矩阵论、数理统计和计算机。要求学生综合利用所学的知识来解决实际问题。
在教材选择上,精心挑选精细化工专业适合的教材,以张浩勤的《化工过程开发与设计》为主,以于遵宏的《化工过程开发》为辅来讲授该课程,把科研成果作为过程开发的案例进行讲解,如苯的氯化工艺开发等,使教学内容有血有肉。
3 教学方法和手段的改革
鉴于本课程涉及的工程数学知识较多,且要求有一定的逻辑思维能力课堂讲授的内容和方法必须适当,这样才能收到较好的效果。因此,在讲授每一章时都应该将本章内容、结构框架以及重点难点加以概括。同时,注意将课程体系进行系统化处理。强调理论联系实际,要求在讲课中列举大量实例。结合主讲教师的科研实践,列举化工开发过程中的大量实例。这就为社会能够培养出不仅有丰富的理论知识,还能够理论联系实际,具有较高的独立思考问题、分析和解决实际生产问题能力的工程技术人才打下坚实的基础。对于那些学生用现有知识无法解决的问题,如偏微分方程求解等,教会学生使用如程序设计、Excel计算、Origin回归及MatLab计算等实用方法进行解决,达到了良好的效果。平时作业直接在计算机完成,发至主讲教师的电子邮箱,实现了无纸化。同时上课过程中注意制造悬念,促进学生思考,刺激学生的大脑兴奋,主动想去获取问题答案,学生上课的积极性明显提高。
为配合课程教学,在学期中安排学生们进行生产实习,内容有:(1)下工厂实习,了解生产工艺、生产装置以及过程控制。(2)校内实际生产实习,购置了精细化妆品生产线,可生产多种精细化学品,供学生们进行实际生产。通过实习,学生们对精细化学品生产中的工艺、卫生要求等的理解明显加深。
将讲课内容制成课件,利用计算机进行讲授,加强教学效果。对于一些难度较大的内容,只用课件进行演示,学生思维跟不上,就会适得其反,其过程推导还需要用板书的形式进行,由浅入深,这样可以引导学生学会推导的方法、思路,也便于学生记录。
4 考核方式的改革
根据不同的教学要求,拟将传统笔试方式改为直接在计算机上进行考试(占70%～80%),再和平时表现(占20%～30%)综合对学生进行考核。其设想如下:(1)建立化工过程开发课程的网站,便于学生在网上学习。(2)建立试题库,考试内容直接在题库中抽取,这样有利于教考分离。题库由所有的主讲教师按基本教学要求出题目,这种命题有利于教学质量的提高。阅卷按评分标准、流水作业。(3)平时表现主要考察学生解决实际问题的能力,一般由教师提供题目,学生选题后列出提纲或思路,鼓励独立完成。
总之,化工过程开发作为一门综合学科,在课程结构、教学内容、教学方法和考核方式的改革,目的在于培养学生科学的思维方法和创新能力,使学生初步具备运用所学知识开发新的精细化学品的能力。
参考文献
[1] 徐强.化工过程开发的步骤[J].渝西学院学报(自然科学版),2003,2(4):23-25.
[2] 张浩勤.化工过程开发与设计[M].北京: 化学工业出版社,2003.1-20.
[3] 于遵宏.化工过程开发[M].上海:华东理工大学出版社,1996.1-25.
[4] 陈声宗,胡艾希.注重培养学生的研究开发能力[J].化工高等教育,2005,(1):30-32.
[5] 陈党生,何泽超.化工过程开发及其影响因素[J].化工设计,2002,12(2):45-48.
[6] 张钟宪,李定华,訾风兰.《化工过程开发概论》的要义[J].首都师范大学学报(自然科学版),2004,25:3-6.
[7] 洪芳柏.化工过程开发程序的探讨[J].杭州化工,2006,36(3):3-5.
