应用型本科院校化工分离工程教学改革探索

2020-02-15马田林郑建东陈纲领王余杰周阿洋

山东化工 2020年3期

马田林，郑建东，陈纲领，王余杰，周阿洋，张华，杨靖

(滁州学院材料与化学工程学院，安徽滁州 239000)

化工分离工程是本科院校化学工程与工艺专业的一门专业核心课。本课程涉及并综合应用了高等数学、化工原理、物理化学、化工热力学和传递过程原理等多门基础课的知识[1-2]。滁州学院材料与化学工程学院于2007年开设了化学工程与工艺本科专业，化工分离工程课程于2012年第一次为化学工程与工艺专业开课，现已成为化工专业的特色课程。化工分离工程课程知识点多，部分章节计算过程复杂计算量较大，加上传统的教学方法单调枯燥，理论教学与工程实际结合较少，导致学生的学习积极性不高。滁州学院作为地方型、应用性本科院校，更要求化工分离工程教学改变传统教学模式和方法、加强教学改革与实践和注重学生创新能力的培养。本文结合本校实际对化工分离工程进行了教学上的改革探索，取得了较好的教学效果。

1 课堂与网络教学平台相结合

化工分离工程的教材有很多种，经过仔细对比我们选用的教材是青岛科技大学叶庆国、陶旭梅、徐东彦主编的《分离工程》第二版。此教材以“实例-原理-模型-应用”的方式进行教材内容的编排，使学生能够学以致用，提高学生的实践能力。本书详细讲解第一章绪论、第二章多组分分离基础、第三章精馏、第四章气体吸收和解吸和第七章其它分离方法内容，选择第六章分离过程及设备的效率与节能部分内容进行讲解。讲解采用从共性到个性问题、从简捷到复杂计算、从传统到新型分离案例，遵循认知学习规律由浅入深的授课方法。此外，该教材配有《分离工程学习指导与习题集》，有利于学生课后巩固所学知识并且提高教学的灵活性和效率。化工分离工程课堂教学主要采用多媒体教学和板书相结合的教学方式，课程中涉及到的重要公式推导和习题讲解大多采用板书的形式。结合滁州当地一些企业如安徽金禾实业股份有限公司、安徽中联能源有限公司、安徽华塑股份有限公司生产中涉及到的各种分离技术的应用及其重要性进行案例教学。此外，还邀请企业专家进行双师同堂教学，讲授企业分离案例，不断提升课程教学质量和学生的实践能力。每次上课前将多媒体课件上传到学校泛雅网络教学平台，并在平台里留下问题供学生在线解答，学生有问题可以及时反馈，每次课结束将课后作业发布到泛雅网络教学平台。这不仅向学生提供了优质的教学资源，调动了学生的学习积极性，而且逐步实现网络资源与课堂教学的有机融合。

2 引入化工模拟设计软件

Aspen Plus是一个历史悠久的化工流程模拟软件，主要用于复杂化工过程的模拟，操作简单，工程性与应用性突出[3-4]。将Aspen Plus模拟软件与化工分离工程课程教学相结合，可以使复杂的分离工程计算问题(如：精馏的严格计算、分离工艺的节能与优化)简单化，学生更容易掌握较复杂的知识点，培养了学生解决实际问题的能力并且提高了教学效率，为学校培养应用型人才奠定了坚实的基础。我院于2016年为化学工程与工艺专业开设Aspen Plus课程，经过调研发现引入Aspen Plus设计软件后学生更愿意主动学习化工分离工程知识，期末考试成绩明显提高。

3健全“课堂教学-专业实验教学-工厂实习-化工设计”教学体系

化工分离工程课程旨在提高学生的工程意识和解决实际问题的能力。但是在实际教学中，由于化工分离工程课时限制，理论教学课时多，实践环节较少。为了增加实践环节，在课堂教学与泛雅网络教学平台结合的基础上，学院为化学工程与工艺专业开设了配套的实验教学。主要包括计算机控制小型脱氢反应及分离、变压吸附、填料塔分离效率的测定、组合膜分离、二元系统汽液平衡数据的测定等，这将实验与理论课有机结合。平时在课堂教学中穿插实验教学内容，让学生提前做好

实验预习工作。结合视频教学，视频中穿插教师对实验目的、内容、原理、流程、操作以及注意事项的讲解，从而学生能够更深入的理解整个实验。为了满足学校应用型本科定位，培养高素质应用型人才，化学工程与工艺专业十分重视实践教学以及实践基地建设，到目前为止，已建立稳定的化工专业校内、外实习基地10个。这些基地承担着学生实习、教师挂职锻炼等多项职能。这不仅有利于提高学生的工程素养和解决实际问题的能力，而且有利于提高教师的工程经验，更好的根据具体工程案例展开详细的案例教学。化工设计是化学工程与工艺专业教学中实践性最强的一个环节，是为了让学生能够分析化工实际生产中的复杂问题[5]。因此，首先需要教师在课堂教学中适当的将知识过渡到化工设计中，引入化工行业相关的操作规范和职业标准。然后通过实验教学使学生熟练掌握重要分离单元的操作，接着通过化工实习认识实际生产设备并了解生产工艺流程，最后结合课堂教学知识进行化工设计，逐渐健全“课堂教学-专业实验教学-工厂实习-化工设计”的教学体系，在加强化工分离工程理论基础知识学习的同时，进一步提高学生们的工程意识和素养。

4 学科竞赛和科研相结合

为了进一步提高学生的动手能力，学校近年来鼓励学生积极参加各项学科竞赛。滁州学院自2017年开始组织学生参加全国大学生化工设计大赛，每年均获得全国二等奖的好成绩。从2017年开始参加全国大学生化工实验大赛，获得了华东赛区仿真单项奖和二等奖的好成绩。2018年参加了全国“互联网+化学反应工程”课模设计大赛，取得了全国三等奖的好成绩。这些比赛对学生们的综合素质要求很高，不仅要求专业理论知识扎实，而且要求对各类设计软件精通。通过参加各种学科竞赛，进一步加深学生对化工分离工程理论知识的理解，不仅能够提高学生的实践和创新能力，而且能够培养学生的团队协作的精神。为了使学生更深入地掌握分离过程的基本原理和应用，学院为学生提供了开放实验室，开放时间较长，开放范围及覆盖面广。学院积极鼓励学生参与到教师的科研实验中，教师确定研究课题，学生利用课余时间调研文献，确定实验方案并且完成实验，处理实验数据。这不仅锻炼了学生的学习能力，而且提高了创新能力，为以后毕业设计和工作打下坚实的基础。