面向应用的化学工艺学教学改革与实践

冯建华， 吴 刚， 葛秀涛， 郑建东， 李永红， 冯 剑

化学工艺是化学工程与技术一级学科中的重要分支，是本科专业化学工程与工艺的核心[1]。《化学工艺学》课程是本科化学工程与工艺专业学生必修的一门重要工程技术课程，同时也是一门专业课，是在化学、物理、生物和其它科学成就的基础上，研究综合利用各种原料制备化学品的原理、方法、流程和设备，创立技术先进、经济合理、生产安全、环境无害的生产过程。所以，本课程的建设对于理工交叉和渗透所产生的影响力是工科化工专业其它课程无法替代的；对于培养应用型化学、化工人才，促进科技成果产业化，实现科学技术更好地为经济建设、科技进步和社会发展服务具有重要的意义。新建应用型本科院校的化学工艺学教学与传统工艺学教学有一定区别，在化工工艺基本理论方面要求有所降低，但在化工生产应用技能方面有所加强。该课程的发展要与滁州学院“培养高素质应用型人才，服务地方经济社会发展”的要求相适应，通过本课程的学习，培养学生将所学基础课和专业基础课中的理论知识与本课程中的化工工艺专业知识融会贯通起来的综合应用能力；培养学生化工过程技术经济的观念和对绿色化工的追求及分析和解决实际化工过程问题的能力[2,3]。滁州学院材料与化学工程学院的化学工艺学课程最早从2007级化学工程与工艺专业开设，目前已面向四届化学工程与工艺专业271名本科生开展了化学工艺学教学工作。在教学过程中，我们将化工工艺生产应用作为教学重点，在教学内容、教学方法和考核方式等方面进行了探索和实践。

1 结合地方企业需求构建教学内容

为进一步提高滁州学院应用型化学化工人才培养水平，推进我校“双能型”师资队伍建设，提升专业课和实践课教师职业技术能力，增强教师对专业前沿和发展趋势的了解与掌握，促进校企间的沟通与交流，加快专业课教学改革步伐，化学工艺学任课教师集中时间到滁州地方化工企业进行了生产实践锻炼，认真学习企业员工手册并经考核合格后进入具体岗位。通过深入车间生产实践锻炼，对企业产品的生产情况有了较为详尽的了解并对每种产品写出了生产总结；进一步结合生产实际将典型化工产品的生产原理、方法及工艺流程应用于《化学工艺学》课堂教学，引入地方企业生产实际作为教学内容的一部分，提高了学生的学习兴趣及教学效果，同时也进一步为学生毕业实习、就业、服务地方等打下了较好的基础，提高了专业教师实践教学的能力，对化工专业学生理论联系实际能力的提高起到了促进作用；另一方面，也为校企开展产学研合作打下了基础。

根据滁州学院坚持科学发展，提升内涵，提高教育质量和服务社会的能力，努力建设成为一所综合实力较强、办学优势和特色较鲜明、人才培养质量较高、社会评价较好的较高水平多科性、区域性、应用型本科院校的办学宗旨，结合我校化学工程与工艺专业培养具有良好思想道德品质、敬业精神和创新能力，全面扎实的化学工程与化工工艺等方面系统知识，能较熟练掌握化工生产过程的基本原理、专业技能和研究方法，具有从事化工、冶炼、冶金、能源、轻工、医药、环保、材料等行业生产控制和管理，产品和过程开发研究，生产装置的设计、放大和优化等工作能力的高等化工专业技术的应用型人才的培养目标，针对培养应用型人才高校的特点，在审视、选择、消化与吸收多年来已有应用型人才培养探索与实践成果基础上，构建适宜于培养应用型化学化工人才的化学工艺学课程新的教学体系与教学内容。根据滁州学院服务地方经济社会全面发展的要求，在优化化学工艺学新的教学内容时，我们针对滁州地方企业发展及人才战略要求，结合定远盐化工、安徽金禾及中联能源等滁州地方化工企业实际要求构建了符合应用型人才培养要求的化学工艺学教学内容。重点要求掌握以煤、石油、天然气为原料生产基础化工原料和化工产品的生产工艺，并在掌握理论知识的基础上，能够灵活运用到化工过程的开发、设计等实际过程中。了解本学科最新的进展，各类反应单元的基本规律和特点，结合地方企业生产实际讨论各类有代表性产品的生产工艺以及有关的分离分析方法。在分析和讨论典型产品生产工艺的反应原理、影响因素、确定工艺条件、反应设备、工艺流程的基础上，对工艺路线、经济技术指标、能量回收利用、副产物的回收利用及废物处理等作出一定的选择、分析和评价。难点是反应机理、反应动力学、操作条件和工艺流程优化、新设备、新工艺、新技术的应用等。

2 走出课堂，选择灵活多样的教学方法与手段

在我校2012新版应用型人才培养方案中，由于化学工艺学课时较少、内容较多，采用传统的教学方法，很难取得令人满意的教学效果。因此，必须充分发挥学生的主观能动性，努力开展灵活多样的教学方式。当教学时间与教学内容的矛盾越来越尖锐，采用PowerPoint、3Dsmax、AutoCAD、Flash等制作的多媒体教学课件能直观生动地表现在学生面前[4]，比如：让学生以三维动画的表现形式感受到设备内部结构及工作状况，以Flash动画的方式展现动态工艺流程，用视频录像真实展现企业的实际生产过程等，这样可以大大提高学生的学习兴趣。但要适当合理地应用于实际教学中，授课时注意把握好节奏，给教师和学生之间互动交流留出空间。另外，对于比较难理解的部分章节可走出课堂，到滁州化工企业边实习边讲课，同时也可以让学校外聘的企业工程师参与一部分教学任务。采用投影仪、挂图及计算机辅助教学，可将某一产品的生产原理、生产工艺、设备结构及操作控制等作为一个“研究项目”进行教学；另外，让学生走出理论课堂，应用计算机仿真化工生产过程，让学生不进工厂就能够学到实际的生产过程及操作方法，建立起理论与实践相结合的桥梁。在日常教学中，我们也采取学生讲课和课堂讨论相结合的形式，让学生提前准备选定的讲课内容，变被动学习为主动学习。对于安排的部分自学章节，让学生利用图书馆、网络文献检索等查询资料，从易到难逐步提高，以读书报告、小论文、综述报告等方式完成要求，但要有自己的新思想、新观点，逐步培养创新意识。对于同样的单元操作在不同产品生产流程中所具有的共性和特殊性，我们可以采用比较教学法。例如，合成氨生产中的脱碳工段、纯碱生产中的吸氨和碳酸化工段以及硫酸生产中的吸收工段等涉及到的主要单元操作均为吸收过程，在教学时，我们可以对这些吸收单元操作进行比较，重点讲解它们的区别，如有的为化学吸收，而有的则是物理吸收，另外由于热效应和介质的不同，上述吸收操作所采用的设备类型和材质也不同等。

通过生产实践锻炼，把实际生产中的案例拿到课堂上用于学生分析，结合具体案例去教学，突出了专业理论知识应用和实践能力培养的结合，加强了专业课教学的针对性和实用性，提高了学生学习积极性和主动性，并且对于学生的分析解决问题能力也有极大的提高[5]。例如，我们采用了滁州地方企业生产特点讲述了麦芽酚、硫酸和甲基叔丁基醚的生产过程。对于企业目前存在的问题，引导学生讨论，为企业出谋划策，激发了学生学习兴趣，巩固了所学的知识，突出了以培养应用型化工人才为目的的教学特色，为滁州地方化工企业服务。教学中要突出重点，精选内容，采用启发式、自学讨论式、布置优选工艺流程的考核题、让假期入厂实习的“金禾化工班”同学介绍工厂和流程等多种灵活形式教学。以学生为主体，教师为主导，在课堂教学的过程中随时观察学生的反应，根据学生具体情况因材施教，使学生从被动的接受变为主动的思考和参与。明确目标，把锻炼所得应用于人才培养，要带着学习计划进驻企业，在实践中学习技术和技能，接受企业新技术新理念，将在实践活动中的收获，切实应用到教育教学当中，以促进实践教学，使学生学习更有的放矢，加强专业课教学，拉近课堂教学与企业生产实践的距离。

化学工艺学的教学要求是使学生了解化学工业的特点、原料资源和主要产品；理解化工工艺的共性知识中化工过程的主要效率指标，催化剂的性能及使用；掌握反应过程的物料衡算和热量衡算。理解各种反应过程的反应规律、机理；掌握原料路线的选择，工艺流程的设计，最适宜的操作条件，生产过程所需的各种机械设备的规格、结构和材质，产品的质量控制等内容。化学工艺学不仅要从理论上探讨每个工艺过程的可能性和条件，而且还要找出用最低的能耗和物耗生产出最好的产品的工艺方案。在教学中不断吸收最新研究成果，提高教学内容的先进性；积极地研究学生，掌握学生的学习生活情况，研究学生身心发展特点，掌握学生身心发展规律；积极研究教学的方式、方法和内容，不断地创新教学方式、方法和内容，坚持以学生为中心，发挥学生在课堂教学中的主体性作用；密切联系学生实际，联系社会实际，做的教学内容贴近学生实际，贴近现实社会，贴近滁州地方工业生产，增强学生的学习兴趣和学习动力。例如，在讲授CO变换反应时，由于此反应是一个可逆放热反应，和学生互动分析热力学、反应工程等学科中当温度变化时反应速率的各自变化规律，指出两者间的区别与统一，再引出本课程存在的由热力学和反应动力学共同作用而形成的一个最适宜反应温度概念。这种互动式教学，加强了师生之间的双向交流，提高了学生的学习积极性、思辨能力和口头表达能力，从而提高了课堂教学效果。

3 实行“N+2”考核方式，注重综合素质考核

传统的以期末考试为主的一考定结果的考核方式在形式和内容上都存在着明显的弊端，不能够全面地考核学生的实际能力及掌握知识的系统性，不利于考察学生的创造力与发展潜力[6]。因此，改革传统的考核内容和方式，建立面向应用型人才培养模式需求的注重能力发展的考核模式势在必行。“N+2”考核模式注重了平时的过程考核与能力考核，改变了传统的一考定结果的考核方式。在“N+2”考核模式中，“2”代表期末考试(占总分的50%)和课程学习记录(占总分的10%)，“N”代表除了“2”之外的考核次数(占总分的40%)，N的内容可以是课堂讨论、平时出勤、读书报告、单元测验、以“产品工艺”为主题的大作业、课外创新活动、章节小结等等，教师可以根据实际情况，选择N的内容。在化学工艺学课程考核改革中实行“N+2”考核方式，能够反映学生平时的学习状况，便于及时发现问题和解决问题，不仅考察了学生对知识的掌握情况，同时也兼顾了能力和素质考察，对于提高学生化工专业知识的系统性及应用型化工人才的培养具有重要意义。

4 结束语

为适应我校“培养高素质应用型人才，服务地方经济社会发展”的要求，从2010年起我们对化学工艺学课程的授课内容、教学方法及考核方式等方面进行了改革与实践，通过结合地方企业需求构建教学内容，利用校企合作“金禾化工班”加强理论联系实际的实践教学力度，选择灵活多样的教学方法与手段，实行“N+2”考核方式，注重学生综合素质的考察等方面的实践，取得了令人满意的教学效果，学生分析、解决实际问题的能力得到了提高。随着专业改革及应用型化工人才培养力度的不断深入，在化学工艺学的教学过程中，不断探索注重学生应用能力培养的课程教育方式是有必要的。化学工艺学课程教学改革要适应时代发展，教学内容要及时优化设计，转变传统的教学观念，全面促进本课程的改革，适应新时期应用型化学化工人才培养的需要。

[参 考 文 献]

[1] 米镇涛,张香文,王莅.当代化学工艺学的地位与展望[J].化学工业与工程,2005,22(增刊):75-77.

[2] 王福安,任保增. 绿色过程工程引论[M].北京:化学工业出版社,2002.

[3] 米镇涛.化学工艺学(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2006.

[4] 赵延龄.化学工艺学CAI 平台的开发[J ].计算机与应用化学,2003,20(4):511-514.

[5] 申曙光.化学工艺学》课程改革初探[J ].太原理工大学学报(社会科学版),2002,20(3):75-77.

[6] 宋琦.对传统考试的反思及关于工程制图课考试方法改革的探索[J].中国高教研究,2006(6):84-85.