化工分离工程与实训相结合的现场式教学探索与实践

郑晓冬，董晨初

(滨州学院 化工与安全学院，山东 滨州 256603)

作为化学工程与工艺专业的必修课程之一，《化工分离工程》教学在化工类人才培养方案中始终占有重要地位。由于该门课程同时具备专业基础课和专业方向课的特点，因此对理论教学和工程实践教学都提出了较高的要求。该门课程的学习实质是学生在掌握《物理化学》、《化工热力学》、《化工原理》以及《传递过程原理》等相关内容的基础上，理论知识进一步的综合实践应用[1]。由于其中涉及到的分离单元操作种类与化工基础知识点较多，特别是包含了大量的热力学计算以及传质过程理论，在课程教学与学生学习方面都造成了较大的难度[2]。因此在有限的学时内，该课程目前的教学内容普遍侧重于理论教学，对实践教学涉及内容则少之又少，这与该课程的培养目标是相偏离的，对于应用性化工专业人才的培养也是非常不利的。所以，如何增强学生对于该课程理论学习的感性认识，提高学生利用该课程所学知识解决实际工程问题的能力是当今化工专业高等教育工作者应当考虑的首要问题。针对上述该课程教学方法的缺陷，本文作者结合本校化工实训装置对《化工分离工程》课程进行了教学方法上的改革探索，提出了现场式教学模式，取得了较好的教学效果。

1 优化理论教学内容，提高理论学习效率

要提高该课程的实践教学质量，首先应确保一定的实践教学学时数。然而根据当前化工人才培养方案要求，《化工分离工程》的学时数被严重压缩，一般高校都被限制在40个学时以内[3]，这给该课程的教学造成不小的难度，因此想要提高实践教学环节应着眼于以下两方面。

1.1 优化理论教学内容，适当压缩理论教学学时数

《化工分离工程》课程教材大多数注重化工基本理论、基本概念的讲解，课本中的部分内容设置与《物理化学》、《化工热力学》、《化工原理》知识点重叠较多。为了更充分、更合理地利用课堂时间，该部分内容可以根据需要进行内容优化与课时压缩，选择性地进行知识点回顾与讲解，这样既摒弃了繁琐、重复的学习，又为实践教学结余了课时。

1.2 充分利用课余时间，提高理论学习效率

要确保实践教学学时数，仅靠压缩理论教学课时是不够的，因此充分利用学生的课余时间也是有效的方法之一。学生在课余时间学习《化工分离工程》主要是通过作业的形式来进行，目前很多高校的学生完成化工分离计算的方式还停留在原始的手算上，手算方法进行化工计算的过程复杂且容易出错，效率极低[4]。鉴于此，应鼓励学生利用计算机编程进行小规模的计算，如泡露点的计算、闪蒸过程的计算，对多组分精馏塔的复杂计算则可利用化工模拟软件进行，如Aspen Plus、ChemCAD等，这样既提高了学生课下学习效率，又激发了学生学习化工模拟软件的积极性，还可以节约大量课余时间为课余实践环节确保学时。

2 结合现场实训设备，激发学生学习兴趣

《化工分离工程》课程由于具有化工计算过程复杂，公式繁琐，理论枯燥等特点，学生在学习过程中很容易产生畏学心理，学习兴趣不高，进而导致该课程教学质量严重下滑的现象。这样培养出来的毕业生缺乏积极主动的学习态度，工程意识薄弱，理论与实际应用严重脱节，不符合用人单位的需求。因此，提高学生对于该课程的学习兴趣是提高教学质量的先决条件[5]。

围绕如何提高学生对《化工分离工程》课程的学习兴趣，国内教育工作者提出了许多有效的建议，其中认可度最高的为实例教学，包括在授课过程中老师介绍自己的科研成果、实习过程中对学生讲解实际生产工艺、设备等方法来激发学生学习兴趣。但是在本文作者看来，引入教师个人科研实例或者利用实习讲解在一定程度上可以增强学生对理论知识的理解，提高他们对所学化工专业知识的感性认识，但学生自始至终缺乏应用自己所学知识的机会，对实际问题的解决仍然停留在认识的层次上。

我院于2015年成立化学工程训练中心，目前拥有乙酸乙酯生产装置、盐化工生产装置、甘油制丙二醇生产装置，均为走真实物料的生产工艺，生产装置规模比实际生产略小，但工艺流程与真实工艺一致。在现场教学过程中，先针对这些化工实训装置介绍其生产工艺流程、分离装置的类别及作用，提高学生对化工分离单元操作的认知水平；其次，针对典型的、重要的分离装置设备重点讲解其工作原理、操作注意事项，与《化工分离工程》教材中的相关章节进行关联，提高学生对分离单元操作知识的理论认知层次。例如，乙酸乙酯生产工艺中产品的分离工段是萃取精馏工艺，萃取精馏塔是筛板塔，溶剂回收塔是填料塔，萃取剂是乙二醇。化工原理学习中对特殊精馏工艺涉及很少，学生对工业上的萃取精馏工艺缺乏感性认识，仅停留在理论原理的学习上。我们结合乙酸乙酯产品分离工段的操作特性、工艺流程，将萃取精馏原理、萃取剂选择以及过程分析计算进一步对学生进行讲解，通过现场实例的学习，获得了不错的教学效果。再比如，盐类实训生产中包含有结晶工艺，尽管在《化工分离工程》课程中结晶单元不是重点讲解内容，但在实际工业生产中却是比较常见的单元操作，因此我们结合现场实例也对结晶工艺原理、过程分析、操作条件等内容进行讲解，这些都为学生将来在实训车间的生产实习奠定了前期基础。

3 鼓励学生运用所学知识，解决实际问题

目前大部分高校《化工分离工程》的教学基本都停留在理论教学层次上，对于学生解决实际工程问题的能力方面缺乏行之有效的考察方式，而现场式教学模式则可以很好地弥补这一缺憾。例如，我们通过对乙酸乙酯产品分离工段基本知识的讲解之后，可以进一步拓宽学生的知识面，把该工艺的实际生产操作等内容补充进去，让学生参与到实际的操作生产中，如实际萃取精馏工艺中的精馏操作如何调控塔压、釜温，溶剂进料口位置如何确定和对工艺的影响，进料与溶剂比例以及操作回流的最佳值和操作条件的调控等，使学生对课本中所学到的相关知识会有更深层次的理解与应用。再比如，学习《化工分离工程》离不开分离工艺流程的设计，对于一组混合物系如何设计合理的分离顺序与分离流程是化工分离过程中经常遇到的问题。分离流程的设计可以通过化工模拟软件来实现，但是实际的分离效果如何一般无法做出评价，我们结合甘油制丙二醇生产实训装置，在学生通过软件设计流程的基础上，在适合条件下(三塔以内)，可以实现现场操作，通过多塔串联实际操作，提高学生理论联系实际处理问题的能力和工程素质，为将来毕业后迅速上岗打下牢固的基础。

4 结语

《化工分离工程》课程在化工专业技术人才培养方案中占有重要的地位，而进行传统教学模式改革，强化实践教育环节，则对该课程教学质量的提高具有重要意义。具体举措应从多方面入手，包括改革传统课堂理论教学，开展现场式理论与实训相结合的教学模式，以提高学生工程素质为目标激发其学习兴趣等，让不同层次的学生都能获得提高，使其成为真正的化工工科合格人才。

参考文献

[1]曾 涛.《化工分离过程》教学中提高学生工程能力的探索研究[J].广州化工,2014,42(13):216-217.

[2]赵万红.对“化工分离过程”课程教学的几点建议[J].南通职业大学学报,2003,17(1):89-90.

[3]李沙沙,刘 超.化工分离工程教学改革刍议[J].宿州学院学报,2013,28(9):124-126.

[4]朱 靖,刘永光.化工分离工程教学改革与实践[J].河北理工大学学报,2011,11(3):100-102.

[5]班玉凤,朱 静.化学工程与工艺专业化工分离工程改革[J].化工时刊,2016,30(2):50-52.