夏新年+梁志武

摘要：針對化工分離工程教學(xué)中存在的問題，本文提出了課程教學(xué)改革的一些新嘗試。本文以“卓越計劃”的理念指導(dǎo)化工分離過程課程的教學(xué)改革，根據(jù)課程的特點構(gòu)建新的知識體系，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進行合理的改革，改革課程考核評價體系。在教學(xué)中，把理論聯(lián)系實際的思想貫穿于整個課程的教學(xué)中，加強學(xué)生工程意識、工程觀念和工程實踐能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；化工分離過程；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）32-0054-02

化工分離過程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生一門重要的專業(yè)課，是理論性和應(yīng)用性較強的課程，具有鮮明的工程特點。伴隨著化學(xué)工業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進步，新的分離方法、技術(shù)不斷產(chǎn)生，化工分離技術(shù)在石油化工、資源環(huán)境、能源、材料、生物醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域持續(xù)發(fā)揮著重要作用，是化學(xué)工業(yè)實現(xiàn)清潔工藝的重要手段。在“卓越計劃”的背景下，以強化學(xué)生的工程實踐應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力為目標，培養(yǎng)寬口徑、厚基礎(chǔ)、復(fù)合型的化工高級人才，必須根據(jù)該課程的特點和時代的要求，構(gòu)建新的人才培養(yǎng)模式，改革課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法[1]。目前，化工專業(yè)人才培養(yǎng)方案總體上還是傾向于理論型模式，專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容缺少整合性和工程性[2]，化工分離過程課程同樣存在教學(xué)內(nèi)容老化、教學(xué)體系不完善、工程訓(xùn)練與生產(chǎn)現(xiàn)場脫離嚴重、教學(xué)主體的新生代教師對工程教育思想缺乏系統(tǒng)的研究和足夠的重視等問題。因此，筆者在化工分離過程的教學(xué)中，以大工程觀和集成式的課程改革和“卓越計劃”的精神為指導(dǎo)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)與實踐相結(jié)合等方面做了一些嘗試工作，取得了較好的效果。

一、精心設(shè)計教學(xué)方案、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

分離工程主要從分離過程的共性出發(fā)，討論化工分離過程的基本概論、本質(zhì)及其變化規(guī)律。從教學(xué)內(nèi)容而言，分離工程是一個學(xué)術(shù)內(nèi)容十分豐富的領(lǐng)域，既包括傳統(tǒng)分離過程基本理論原理方法的學(xué)習(xí)，同時各種新型分離技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，要求跟上時代和技術(shù)發(fā)展的步伐，教學(xué)內(nèi)容必須與時俱進，及時更新與補充教學(xué)內(nèi)容，擴展課程教學(xué)環(huán)節(jié)。

1.合理組織教學(xué)課堂。要使課堂教學(xué)更具有現(xiàn)實性和新意，充分調(diào)動學(xué)生的求知欲望，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容至關(guān)重要。在教學(xué)過程中，避免課程的割裂與重復(fù)，對課程內(nèi)容進行組織、設(shè)計、重塑與整合。教師按學(xué)科發(fā)展，從基礎(chǔ)、原理、特性到應(yīng)用及發(fā)展的順序進行講授內(nèi)容的安排和多媒體課件的制作；按照問題、案例和原理相結(jié)合的方式組織教學(xué)內(nèi)容；結(jié)合化工企業(yè)項目的實際和教師工程實踐、科學(xué)研究以及學(xué)生實習(xí)，介紹常見分離技術(shù)。

2.積極整合教學(xué)內(nèi)容。教師注意課程與專業(yè)基礎(chǔ)課如物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工原理等的銜接和關(guān)聯(lián)；在教學(xué)實踐中對本課程與“化工熱力學(xué)”、“化工原理”、“物理化學(xué)”等專業(yè)基礎(chǔ)課程中有關(guān)內(nèi)容進行有機銜接與融合，讓學(xué)生很自然地完成基礎(chǔ)理論到專業(yè)知識的過渡與應(yīng)用；增加新型化工分離技術(shù)，如超離子液體技術(shù)、膜分離技術(shù)、雙水相技術(shù)等；把企業(yè)典型工程案例引入課程教學(xué)中，使課堂教學(xué)更具有現(xiàn)實性和新意?；痉蛛x方法與化工原理的融合在化工生產(chǎn)中涉及的分離對象幾乎都是多組分體系，而目前一般高等院?；ぴ斫虒W(xué)中因?qū)W時有限，大多側(cè)重于雙組分的分離問題。這就要求在進行分離過程的教學(xué)時要做好與化工原理教學(xué)的融合問題。如對化工原理教材中已涉及到的基本原理，教師對雙組分精餾、吸附和結(jié)晶等不做專門介紹，重點講解多組分體系的工程計算問題，將有關(guān)的基礎(chǔ)及計算機應(yīng)用在耦合與集成過程設(shè)計中體現(xiàn)出來；減少與化工原理內(nèi)容的重復(fù)，培養(yǎng)學(xué)生利用化工單元操作的基本原理解決實際復(fù)雜體系分離問題的能力。

3.有效延伸課程環(huán)節(jié)。化工分離工程本身具有較強的工程背景的同時還兼有較強的理論性。在“以教師為中心、以課堂為中心、以教材為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，化工分離工程的教學(xué)使學(xué)生認為化工分離工程是“一大堆的方程、繁多的數(shù)據(jù)和大量的計算和循環(huán)迭代[3]。為了促進學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)，將課堂教學(xué)延伸至課外，如實習(xí)過程中、課程設(shè)計中及其他的化工實踐如創(chuàng)新實驗、化工競賽等過程中，布置作業(yè)、小組討論及綜合設(shè)計等，加深學(xué)生對已學(xué)的化工分離技術(shù)原理的理解，學(xué)會進行分離方法的選擇優(yōu)化，以及新型分離技術(shù)的拓展。

4.強調(diào)選擇優(yōu)秀教材。要在有限的教學(xué)時限中，達到良好的教學(xué)效果，如何選擇教材和教學(xué)內(nèi)容對提高本課程的教學(xué)效果就顯得十分重要[4]。劉家琪主編的面向21世紀的教材《分離過程》，該教材在內(nèi)容和體系上體現(xiàn)了創(chuàng)新精神，注重拓寬基礎(chǔ)，強調(diào)能力培養(yǎng)，并在教學(xué)內(nèi)容上作了重新安排；按教學(xué)規(guī)律的發(fā)展，從基礎(chǔ)、原理、特性到應(yīng)用及發(fā)展的順序分章節(jié)；主要章節(jié)（如多組分精餾和特殊精餾）中逐一介紹各種精餾方法的特性和應(yīng)用；選擇典型的分離方法展開講授化學(xué)工程的研究方法及其進展。這樣安的排結(jié)合了兩種教材編排方式的優(yōu)點，思路簡潔清楚，學(xué)生易于接受，教學(xué)效果良好[5]。

二、采取研究性教學(xué)模式，改革教學(xué)方法

在講授理論知識的同時，教師要引導(dǎo)學(xué)生從社會生活中選擇并確定研究專題，主動地投入到課程學(xué)習(xí)中去，應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題；并在學(xué)習(xí)討論中獲取知識、發(fā)展技能、培養(yǎng)能力，強調(diào)學(xué)習(xí)者的主動探究和親身體驗[6]。這樣，改變過去由老師單一講解的方式，可讓學(xué)生有問題隨時提出、分析和討論。本人在教學(xué)過程中以研究性教學(xué)[7]為指導(dǎo)思想，采取多樣化的教學(xué)方式，初顯成效。

1.討論式教學(xué)，調(diào)動學(xué)生的積極性。為加強化工分離工程與化工原理等基礎(chǔ)課的銜接與融合，課前通過小班討論課，復(fù)習(xí)回顧掌握已學(xué)基礎(chǔ)課程的相關(guān)內(nèi)容，并與該課程的內(nèi)容進行對比分析概括和總結(jié)。例如，在講多組分精餾過程時，教師在介紹完兩個極限條件及進料位置的選取之后，讓學(xué)生討論簡捷的計算方法的步驟和應(yīng)用，并與二組分精餾進行對比分析，既加深了學(xué)生對所學(xué)知識的理解和鞏固，又加強了學(xué)生知識體系的完整性。教學(xué)中，結(jié)合一些實例，讓學(xué)生參與討論，鞏固學(xué)生對基本概念和原理的理解，開闊學(xué)生視野，擴散學(xué)生學(xué)習(xí)思維，讓學(xué)生感受到該課程對生產(chǎn)實際的指導(dǎo)作用，培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力。例如，在特殊精餾教學(xué)中引入當(dāng)?shù)啬乘幤笠译鎻U水的后處理技術(shù)，并結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)情況，考慮能耗和溶劑的實際應(yīng)用情況進行綜合分析討論。endprint

2.虛擬式仿真，提升學(xué)生解決問題能力。以成熟的流程模擬軟件為主線引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實踐。在教學(xué)中，引入成熟的化工流程模擬軟件的應(yīng)用部分內(nèi)容，有助于學(xué)生越過煩瑣復(fù)雜的技術(shù)細節(jié)，用分離工程的思維方法解決實際問題。讓學(xué)生學(xué)會利用成熟的軟件解決工業(yè)生產(chǎn)中的實際問題，從而提高學(xué)生解決實際問題的能力。如學(xué)生在對某藥企乙腈廢水的后處理工藝經(jīng)過討論優(yōu)化，然后通過流程模擬軟件如Aspenplus等進行模擬優(yōu)化，實現(xiàn)現(xiàn)代計算機模擬與實踐教學(xué)的結(jié)合。

3.導(dǎo)向型討論，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。近十余年來，新型化工分離技術(shù)發(fā)展迅速，不少技術(shù)如各類膜分離技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)及新型吸附技術(shù)已趨成熟，其應(yīng)用的體系也已經(jīng)向醫(yī)藥、食品、生化、環(huán)境等領(lǐng)域擴展。但由于新型分離技術(shù)涉及面廣泛，學(xué)生基礎(chǔ)及興趣不一，教學(xué)中不能面面俱到。本人在教學(xué)中開展導(dǎo)向性的討論，采取教師引導(dǎo)，學(xué)生自學(xué)討論的方法將學(xué)生領(lǐng)到學(xué)科的最前沿，通過典型研究成果的介紹，讓學(xué)生掌握相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)和方法，學(xué)會分析創(chuàng)新思路，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和應(yīng)變能力，以適應(yīng)人才市場的需求。例如，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生開展天然產(chǎn)物分離專題的研究和討論。在討論教學(xué)中，筆者從天然產(chǎn)物的新型分離方法、特定天然產(chǎn)物的分離研究進展等方面立題，鼓勵學(xué)生選擇自己感興趣的專題如醫(yī)藥、香精香料等的分離研究進展，撰寫小論文進行交流。這樣，學(xué)生不僅學(xué)會了利用圖書館及網(wǎng)絡(luò)資源查找與所選專題相關(guān)的文獻資料，并且通過文獻整理、綜合、歸納和專題論文的撰寫，有助于學(xué)生拓寬知識面、了解學(xué)科發(fā)展前沿，學(xué)會解決實際問題。

三、理論與實踐教學(xué)有機結(jié)合

卓越工程師培養(yǎng)與傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式的顯著區(qū)別之一就是強調(diào)實踐。所謂“授之以魚，不如授之以漁”，實踐不僅能使學(xué)生增長經(jīng)驗，把學(xué)到的知識與工程實踐和社會需求對接，而且能夠觸動學(xué)生心靈，使其產(chǎn)生開拓創(chuàng)新的激情與靈感。經(jīng)過實踐歷練的學(xué)生可以把僵化的書本知識內(nèi)化成為活的創(chuàng)新能力。在教學(xué)中，將教材與實際工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，加深了學(xué)生對所學(xué)的化工分離工程知識的理解，提高了學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了他們的求知欲和探索精神，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方法和能力[8]。

1.強調(diào)課堂教學(xué)理論聯(lián)系實際。學(xué)生學(xué)習(xí)該課程之前經(jīng)歷了認識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)，對化工企業(yè)中分離過程的工藝過程及應(yīng)用已有一些了解，但缺乏利用理論知識分析問題的能力，在課程教學(xué)中注重舉例，對實習(xí)中接觸到的分離過程結(jié)合分離原理進行詳細分析。如在多組分精餾的課堂教學(xué)中，結(jié)合實習(xí)車間橡膠生產(chǎn)溶劑回收工段的理論與工藝進行講解，既直觀，又切合實際；讓學(xué)生在理解分離方法、分離原理的同時，還學(xué)會從經(jīng)濟、能源及生產(chǎn)實際的角度考慮分離工藝的優(yōu)化。

2.有效延伸課程實踐環(huán)節(jié)。把工程現(xiàn)場轉(zhuǎn)化為實習(xí)、實訓(xùn)基地，在知識傳授與實踐歷練的交融中進行。一方面，利用所建立的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)平臺，讓學(xué)生通過參與課外實踐項目，或參與到教師的科研項目中去，通過工程實踐來加深對分離方法原理的理解和認識。另一方面，在認識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)中，教師通過布置分析討論題、撰寫小討論文等方式，讓學(xué)生學(xué)會分析討論選擇生產(chǎn)實際中的分離技術(shù)，對實習(xí)中接觸到的分離過程結(jié)合分離原理進行詳細分析，對課堂教學(xué)有很大幫助。反過來，課堂教學(xué)也加深了學(xué)生對實際過程的認識，并能舉一反三。

3.聘請企業(yè)專家參與教學(xué)?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”的師資隊伍是關(guān)鍵，通過“走出去、引進來”的模式，加強課程教學(xué)教師工程教學(xué)能力的提升。除了聘請優(yōu)秀的企業(yè)專家參與教學(xué)任務(wù)外，任課教師還需通過承擔(dān)或參與企目項目的改造或研發(fā)、指導(dǎo)生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)、指導(dǎo)各類化工創(chuàng)新競賽等實踐教學(xué)活動增強自身的工程能力，把工業(yè)實際生產(chǎn)的案例同教材中的理論知識聯(lián)系起來，避免了空洞說教，使課堂教學(xué)更具有現(xiàn)實性和生動性。

四、注重教學(xué)過程管理，改革考核評價體系

考試是教學(xué)過程中的不可缺少的重要環(huán)節(jié)，涉及到對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的綜合評判。在課程教學(xué)考核評價過程中，主要引導(dǎo)學(xué)生從注重“學(xué)習(xí)成績”向注重“學(xué)習(xí)成效”轉(zhuǎn)變，從“注重考試結(jié)果”向注重“學(xué)習(xí)過程”轉(zhuǎn)變。課程考核形式采用期末考試、平時學(xué)習(xí)與專題討論結(jié)合起來的評判方式，改變過去一份期末考試卷一錘定音方式。成績由平時成績（包括平時討論情況和作業(yè)情況）、實踐成績（實習(xí)中作業(yè)完成情況、小論文寫作與講解）、考試等部分構(gòu)成。

平時成績主要包含課堂討論思維能力、回答問題情況、作業(yè)完成情況、學(xué)習(xí)態(tài)度等，小論文主要針對課堂理論知識引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)歸納、掌握某一方面知識，通過論文的完成加深了學(xué)生對課堂理論知識系統(tǒng)理解，同時鍛煉了學(xué)生撰寫論文能力?？荚嚨膬?nèi)容分三個層次：識記、理解、應(yīng)用，涵蓋了學(xué)科相關(guān)的基礎(chǔ)知識、基本原理、以及運用所學(xué)知識解決問題的綜合試題。

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基金項目：湖南省2013年高等教育教學(xué)改革項目（57）；教育部本科質(zhì)量工程：化學(xué)工程與工藝專業(yè)綜合改革試點項目。

作者簡介：夏新年（1971-），女，土家族，博士研究生，副教授，研究方向：環(huán)境友好型高分子材料的合成與應(yīng)用。endprint