馬艷麗 李淑君 任世學(xué) 韓世巖

摘要：結(jié)合林產(chǎn)化工專業(yè)分離工程課程需求及林產(chǎn)化工專業(yè)畢業(yè)生的反饋信息，本研究采用“三結(jié)合”教學(xué)法對(duì)林產(chǎn)化工專業(yè)分離工程課程建設(shè)與實(shí)踐進(jìn)行了初步探索。突出了林化專業(yè)生物質(zhì)資源的高效化學(xué)利用的特色，突顯實(shí)踐實(shí)訓(xùn)對(duì)鞏固課程基礎(chǔ)理論的驗(yàn)證作用，采用科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與專業(yè)課實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生利用先進(jìn)的研究手段從事相關(guān)研究領(lǐng)域的技能的目的，有利于學(xué)生培養(yǎng)扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、活躍的創(chuàng)新意識(shí)，提高分析科研問題和解決實(shí)際工程問題的能力。

關(guān)鍵詞：分離工程；應(yīng)用型人才；林產(chǎn)化工；三結(jié)合

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）52-0212-02

分離工程課程作為化工專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的一門骨干課程，具有內(nèi)容涉獵面廣、知識(shí)點(diǎn)多的特點(diǎn)。該課程對(duì)石化工業(yè)、無機(jī)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)、石油加工、資源和能源工業(yè)、材料工業(yè)、聚合物加工、生化工業(yè)、制藥工業(yè)、環(huán)境保護(hù)和核工業(yè)等許多國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要工業(yè)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)有著重要的地位和作用[1]。分離工程課程教學(xué)改革目標(biāo)是開發(fā)出一種新的工程類專業(yè)課教學(xué)模式，通過一門專業(yè)課的教學(xué)改革實(shí)踐，使學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合能力、實(shí)踐能力等綜合素質(zhì)得到提高。該項(xiàng)目完成后，教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)可以在其他高等林業(yè)院校的工程類專業(yè)課教學(xué)中推廣應(yīng)用。

一、課程改革的目的和需求

林產(chǎn)化工專業(yè)是以樹木、森林采伐和加工剩余物為原料制備生物質(zhì)化學(xué)品、生物質(zhì)新材料和生物質(zhì)能源的國(guó)家重點(diǎn)專業(yè)。專業(yè)立足于黑龍江省的資源特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，突出“綠色和環(huán)境友好化學(xué)與工藝”的主要特色，抓住生物質(zhì)資源代替石化資源的機(jī)遇，以生物質(zhì)資源的高效化學(xué)利用為特色，瞄準(zhǔn)世界各國(guó)的林產(chǎn)化工領(lǐng)域科研前沿，培養(yǎng)能在林產(chǎn)化工、精細(xì)化工、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域從事植物化工的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)工作并且具有較強(qiáng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。由于分理工程課程所涉及的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)較多、較散，各知識(shí)點(diǎn)間相互聯(lián)系不是很緊密，內(nèi)容相對(duì)比較抽象，教學(xué)中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生反映該門課程難學(xué)、難懂，在有關(guān)知識(shí)的應(yīng)用方面特別是工程計(jì)算方面只能機(jī)械模仿教材例子完成課后作業(yè)，通過計(jì)算機(jī)編程解決實(shí)際問題的能力還不夠[2]。因此，造成了學(xué)生一定程度的畏學(xué)情緒和厭學(xué)心理，若單純地講授理論知識(shí)學(xué)生很難理解，影響了對(duì)知識(shí)的掌握和課程教學(xué)質(zhì)量。針對(duì)林產(chǎn)化工專業(yè)分離工程課程教學(xué)中存在的問題，林化專業(yè)分離工程課程改革的關(guān)鍵是：加強(qiáng)課程理論和實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合，彌補(bǔ)講授法的缺陷，以小論文代替作業(yè)、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)[3]，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，面向社會(huì)服務(wù)和實(shí)際工作中可能遇到的問題，學(xué)生們參加國(guó)家、學(xué)校和學(xué)院三個(gè)層次不同級(jí)別的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合實(shí)踐能力。最終達(dá)到強(qiáng)化學(xué)生工程意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生的總體素質(zhì)達(dá)到全面提高。

二、課程教學(xué)改革

林化分離工程課程教學(xué)改革研究?jī)?nèi)容包括：①教學(xué)方案的改革，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，研究其教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在規(guī)律、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，調(diào)整教學(xué)重點(diǎn)并增加林產(chǎn)化工科研領(lǐng)域分離工程技術(shù)使用的新技術(shù)相關(guān)的設(shè)備和方法原理的知識(shí)點(diǎn)；②分離工程課程面臨著學(xué)時(shí)壓縮（由72學(xué)時(shí)壓縮為32學(xué)時(shí)），而知識(shí)量、信息量反而增加的矛盾，這需要構(gòu)建新的教學(xué)體系和方案。③為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)于容易理解的課程章節(jié)采用以考代講的方式，或采用多次研究型和課題調(diào)研型的大型作業(yè)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)探索創(chuàng)新精神，以小論文的形式提交并在課程結(jié)業(yè)考試中占一定的分值；降低課時(shí)縮減的壓力。④針對(duì)工廠現(xiàn)場(chǎng)分離設(shè)備存在的問題，提取工廠數(shù)據(jù)，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)程序進(jìn)行計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生解決工廠中實(shí)際的分離問題的能力。

三、分離工程課程需求與三結(jié)合法的結(jié)合策略

本課程實(shí)施“專業(yè)課與基礎(chǔ)課結(jié)合”、“專業(yè)課與實(shí)踐結(jié)合”和“專業(yè)課與競(jìng)賽結(jié)合”的“三結(jié)合”教學(xué)方法[4]。該改革方法意在加強(qiáng)林化專業(yè)學(xué)生化工分離基礎(chǔ)理論，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)工程的理念，力求使學(xué)生掌握化學(xué)工程與工藝的基本理論知識(shí)和技能，在化工工程技術(shù)方面具有初步的分析問題和解決問題的能力[5]。課程教學(xué)中以實(shí)例→原理→凝練知識(shí)點(diǎn)→應(yīng)用指導(dǎo)原理的層次進(jìn)行教材內(nèi)容的組織；將產(chǎn)學(xué)研所獲得的科研成果、工廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和學(xué)科前沿知識(shí)等帶進(jìn)課堂，有機(jī)地融入到教學(xué)內(nèi)容里，增加學(xué)生對(duì)學(xué)科前沿知識(shí)的了解，推進(jìn)課程建設(shè)；以工程實(shí)踐中的應(yīng)用為實(shí)例，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

四、實(shí)施情況

1.專業(yè)課與基礎(chǔ)課結(jié)合，調(diào)整林化分離工程課程體系。本專業(yè)課程體系按職業(yè)崗位能力需要，對(duì)主要專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課進(jìn)行了必要的整合。林化分離工程課程體系的構(gòu)建采用的調(diào)研方案為：收集有關(guān)研究資料；到其他高等院校進(jìn)行調(diào)研；確定教學(xué)內(nèi)容和新教學(xué)大綱，確定教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)；根據(jù)教學(xué)改革方案，進(jìn)行課堂教學(xué)改革實(shí)踐；結(jié)合林產(chǎn)化工領(lǐng)域科學(xué)前沿進(jìn)展情況和本校的科研成果實(shí)施實(shí)訓(xùn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)和參加教師科研課題等實(shí)踐環(huán)節(jié)，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的缺陷，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和提高學(xué)生的素養(yǎng)。①課程內(nèi)容與學(xué)科前沿的結(jié)合，進(jìn)入在21世紀(jì)，分離技術(shù)向高級(jí)化、應(yīng)用廣泛化發(fā)展。與此同時(shí)，分離技術(shù)與其他科學(xué)技術(shù)相互交叉滲透，產(chǎn)生了一些更新的邊緣分離技術(shù)，如生物分離技術(shù)、膜分離技術(shù)、環(huán)境化學(xué)分離技術(shù)、納米分離技術(shù)和超臨界流體萃取等技術(shù)。近年來科技人員在分離過程及設(shè)備的強(qiáng)化和提高效率、分離技術(shù)研究和過程模擬、分離新技術(shù)開發(fā)幾個(gè)主要方面做了大量的工作，取得了一定的成果。通過這些研究成果在工業(yè)上的應(yīng)用，強(qiáng)化了現(xiàn)有的生產(chǎn)過程和設(shè)備，在降低能耗、提高效率、開發(fā)新技術(shù)和設(shè)備、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制和工業(yè)設(shè)計(jì)最優(yōu)化等方面發(fā)揮了巨大作用，同時(shí)也促進(jìn)了化學(xué)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。林化分離工程從分類、研究?jī)?nèi)容及方法出發(fā)，詳細(xì)地介紹了多組分分離基礎(chǔ)、多組分精餾的簡(jiǎn)捷計(jì)算和嚴(yán)格計(jì)算、多組分氣體吸收和解吸、特殊精餾（包括恒沸精餾、萃取精餾、加鹽精餾和反應(yīng)精餾等）和萃取技術(shù)等化工基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)結(jié)合科技前沿，引進(jìn)結(jié)晶、其他新型分離方法（吸附、離子交換、膜分離、薄層色譜等）和分離過程及設(shè)備的效率與節(jié)能等內(nèi)容。課程內(nèi)容與學(xué)科前沿的緊密結(jié)合有利于學(xué)生以生物質(zhì)資源的高效化學(xué)利用為特色，瞄準(zhǔn)世界國(guó)的林產(chǎn)化工領(lǐng)域科研前沿，成為能在林產(chǎn)化工、精細(xì)化工、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域從事植物化工的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)工作、具有較強(qiáng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。②課程體系考核重點(diǎn)的調(diào)整，林化分離工程課程除借鑒化工原理課程內(nèi)有關(guān)相平衡條件、相平衡常數(shù)和分離因子的定義、活度與逸度的定義、相平衡常數(shù)的計(jì)算方法、泡點(diǎn)方程及露點(diǎn)方程的內(nèi)容外，還借鑒了Henry定律、Langmuir方程、Langmuir-Freundlich和Freundlich方程氣體的吸附平衡和液體的吸附平衡的內(nèi)容。林化分離工程課程立足于基礎(chǔ)課的知識(shí)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上合理擴(kuò)展和延伸，體現(xiàn)了專業(yè)課與基礎(chǔ)課緊密結(jié)合的課程改革的指導(dǎo)原則，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)課為專業(yè)課服務(wù)的目的。比較化工分離工程和林化分離工程，發(fā)現(xiàn)二者在課程的指導(dǎo)原則上存在不同，化工分離工程作為基礎(chǔ)課程，其教學(xué)體系強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)化工基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、理論扎實(shí)、擴(kuò)大信息；林化分離工程由于教學(xué)學(xué)時(shí)只有32個(gè)學(xué)時(shí)，教學(xué)環(huán)節(jié)更注重拓寬專業(yè)、注意與前期專業(yè)課程的銜接，避免重復(fù)教學(xué)，啟發(fā)思維、引導(dǎo)創(chuàng)新便于自學(xué)。因此，化工分離工程課程體系考核重點(diǎn)在于掌握傳質(zhì)過程和分離工程的基本理論，了解重要的分離單元操作及其設(shè)計(jì)、計(jì)算、應(yīng)用基礎(chǔ)，對(duì)于林化分離工程而言，考核重點(diǎn)在于與工業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合的多組分分離基礎(chǔ)、多組分精餾的簡(jiǎn)捷計(jì)算和嚴(yán)格計(jì)算、多組分氣體吸收和解吸、特殊精餾、和萃取技術(shù)等簡(jiǎn)單的化工基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)結(jié)合科技前沿，掌握結(jié)晶、其他新型分離方法和過程的技術(shù)原理，實(shí)際應(yīng)用實(shí)例和設(shè)備的效率與節(jié)能等內(nèi)容。該課程體系的調(diào)整重視現(xiàn)代分離技術(shù)及其前沿發(fā)展，有利于林化專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，活躍的創(chuàng)新意識(shí)、分析和解決實(shí)際問題的能力以及利用先進(jìn)的手段從事相關(guān)領(lǐng)域研究的能力。

2.專業(yè)課與實(shí)踐相結(jié)合，強(qiáng)化分離工程實(shí)驗(yàn)的實(shí)訓(xùn)性。我們發(fā)揮實(shí)驗(yàn)獨(dú)立開設(shè)實(shí)驗(yàn)課與大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)作用，強(qiáng)化林化分離工程實(shí)驗(yàn)與專業(yè)領(lǐng)域結(jié)合的緊密性；同時(shí)積極進(jìn)行林化分離工程專業(yè)創(chuàng)新型專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式的研究與實(shí)踐，充分利用學(xué)科所在實(shí)驗(yàn)室為教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步開放實(shí)驗(yàn)室，并實(shí)施“課程認(rèn)知—實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練—課程實(shí)踐—?jiǎng)?chuàng)新實(shí)踐”的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式，使學(xué)生能鞏固和加深對(duì)課堂理論教學(xué)內(nèi)容的理解，得到實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練，并強(qiáng)化工程實(shí)踐的觀念。課程認(rèn)知是在課堂上講解分理工程實(shí)驗(yàn)的理論和原理，實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練在實(shí)驗(yàn)課上完成，根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)的完成給予實(shí)驗(yàn)技能考核；課程實(shí)踐主要是會(huì)同本專業(yè)的化工原理課程實(shí)習(xí)，在哈爾濱化工二廠和三精制藥等企業(yè)進(jìn)行化工分離和藥物精制分離等課內(nèi)實(shí)例的工廠實(shí)踐環(huán)節(jié)。幾年來學(xué)生運(yùn)用分離工程專業(yè)知識(shí)解決了很多創(chuàng)新的科研和工程實(shí)際問題，學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目均具有實(shí)際工程背景，設(shè)計(jì)質(zhì)量有很大提高；學(xué)生涌躍參加校、省和全國(guó)各類專業(yè)技能大賽，在“挑戰(zhàn)杯”和林業(yè)部舉辦的“嘉漢杯”等省級(jí)以上創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)大賽中成績(jī)斐然。綜上，采用“三結(jié)合”教學(xué)法對(duì)林產(chǎn)化工專業(yè)分離工程課程建設(shè)與實(shí)踐的初步探索，經(jīng)過初步實(shí)踐檢驗(yàn)，教學(xué)過程調(diào)整授課重點(diǎn)，突出生物質(zhì)資源的高效化學(xué)利用的特色，使學(xué)生更好理解林化專業(yè)分離工程的概念，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、認(rèn)真的精神，為林化專業(yè)學(xué)生在林產(chǎn)化工、精細(xì)化工、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域從事植物化工的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)工作奠定了良好的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

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基金項(xiàng)目：東北林業(yè)大學(xué)校級(jí)教改項(xiàng)目（分離工程課程建設(shè)與實(shí)踐，DGY2012-13）

作者簡(jiǎn)介：馬艷麗（1979-），女，山東太原人，東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，講師，博士，研究方向：生物功能材料、植物化學(xué)成分的改性及分離。