化学工程与工艺专业实验课程教学创新体系建设与实践

2021-01-07梁兴唐尹艳镇

化工设计通讯 2021年3期

王锋，陈波，梁兴唐，尹艳镇

（北部湾大学石油与化工学院，广西钦州 535011）

在国家推出的《中国制造2025》这一文件中，化学工程与工艺作为发展过程中的重点和关键，逐渐受到重视与关注。同时，化工产业的发展，使得我国的强国梦得以实现，为社会和经济发展奠定了强有力的基础。这主要是因为化工产业能够极大地带动我国工农行业的发展，并革新和创新相关行业的发展理念，具有非常积极的现实作用。基于此种情况，化学工程与工艺专业实验课程教学体系的创新就显得尤为重要。在专业教学的过程中，固有的教学体系使得实验过程不仅存在着浪费现象，还存在着一定程度的风险。因此，创新实验体系是教学工作的必然任务，优化实验模式是教学活动的必经之路。本文简单概述了化学工程与工艺原理的方式，对其专业实验教学课程体系的创新展开研究。

1 化学工程与工艺的基本概述

1）从化工产业的关键点来分析。在化学工程与工艺中，所需遵循的原则就是科学，科学是确保化学工程与工艺流程合理的关键。因此，在实际的工艺流程中，掌握化工专业的理论才是进行研究任务和开发任务的关键，而这一切离不开化学实验的加持和科学原则的约束。在科学的原则下，实验人员和操作人员才能更加规范和有序地进行具体操作，进而确保操作能够合理、有效。在实际的生产过程中，模拟训练的开展和工艺流程的优化都离不开科学这一原理，这同样也是落实具体指标的关键。此外，由于该项工程工艺的涉及面广，所包含的内容丰富。所以在具体的应用过程中，秉承科学应用的理念，通过分析整合化工行业发展趋势，针对现状创新技术是很有必要的。这同样也为化工实验教学课程的创新提出了要求，培养更具创新能力和实践能力的专业人才成为课程优化和创新的主要着力点。

2）从化工学科的核心要素来分析。在化学工程与工艺这门学科中，其核心要素可以归纳为合成化学。合成化学主要通过开发物质的方式，为后续的设计实验工作提供前提条件。这种方式极大地促进了化工学科实验创新工作的开展，是实验课程创新的主要方向。由此可见，合成化学的核心要素可以归纳成创新。在不断地创新下，化工产业的发展有了更多的可能性，各种不同的设备设施和工艺技术为行业的发展提供了基本的助力。尤其是在信息化时代，这些工艺和工程的创新，更是推动了行业的整体发展。

2 化学工程与工艺实验教学创新的意义和具体实践

2.1 优化实验教学的演示过程

在化工类学科的实验教学过程中，演示实验是实验过程中的关键部分，同样也是实验教学过程最为有效的方式手段。演示实验不仅具有实用性和适用性，还能在实验教学的过程中巩固学生的化学知识和相关内容，加深学生对化学的认知。并且，在演示的过程中，学生的学习热情得以调动，求知兴趣和探索兴趣不断提升。在这一过程中，采用提问或是设问的方式，还能够培养学生的逻辑思维和推断能力，使得学生拥有并具备一定的解题能力，进而为其专业素养的提高和创新能力的提升奠定基础。此外，演示能够细致地将实验的过程和具体操作展示给学生，让学生掌握规范和标准的实验方法。因此，在创新实验教学模式的过程中，要重点优化实验教学的演示过程，以更好地创新和发展。其具体的措施为：

①教师可以借助信息化技术，开展多媒体辅助教学，以视频和图文解析的方式进行演示教学。通过这种方式，提高学生对化学实验的基本兴趣，解决相应的教学难点。②在针对一些瞬间完成或是需要细致观察的实验步骤，教师可以采用重点标注或是及时暂停的方式，让学生能够顾更加具体和真实地看到实验的具体流程。③当面临一些实验教学要求高、实验条件不允许的环境时，教师可以直接通过演示的方式，让学生不必处于危险的实验环境中，进而在创新实验教学体系的同时，控制和预防了实验风险和隐患的出现。如一些具有毒性或是不稳定性的物质实验；容易失误并且浪费较大的实验；微观物质结构实验等。这些实验操作不便，并且具有一定的危险性，通过演示的方式能够最大限度地将实验过程和操作规范展示给学生，并且降低了实验的风险，具有非常积极的教育价值。

2.2 采用更具现代化特点的微型实验

微型实验起源于20世纪80年代，是一种安全、稳定、绿色、环保的实验新方式。对于化学工程与工艺实验课程体系的创新而言，采用微型实验的作用也是很明显的。在微型实验下，所需的实验试剂和实验仪器微型化，所带来的污染减少了，发生反应的时间也减少了，并且操作较为方便，具有节约、环保、安全等特点。一般来说，该实验针对的是一些材料昂贵、危险性大、消耗量大，或是可能燃烧、爆炸具有不稳定特征等物质。通过微型实验能够在控制风险的过程中实验绿色化学实验，它不单单是化工专业实验过程中的重点，更是其相关专业实验体系创新的关键，是未来化工实验发展的主要方向之一。其具体的措施为：

首先，要明确微型实验的不足之处，并根据不足来选择应对策略。通常来说，在化工专业的常规实验中，微型实验模式的优势很明显，但是由于仪器和设备的缩小，使得实验的效果可能会出现不明显、不突出等问题。这个时候，教师就可以采用放大投影的方式来进行补救，以此来根据实验的不足定对策。其次，要规范微型实验的具体操作过程。微型实验的实验设备缩小了，所以在具体的实验流程中，针对一些需要搅拌、分液或是控温等实验，需要更加细致地进行。具体可以通过课前传授操作要点，课中进行实验指导的方式来实现。但是要注意的是，微型实验知识创新体系的一部分，是一种面临特殊情况时的应急备案，不能取代或是接替传统的实验模式。

2.3 提倡并发展循环实验

循环经济和绿色发展一直是我国的发展口号，是化工企业发展的主要发展方向。因此，在化工学科实验教学体系创新的过程中，也要根据这一发展方向，更具针对性地进行实验创新，提倡并发展循环实验的模式。在循环实验下，实验的过程实现了现代化发展，实验的消耗情况得以控制，进而为实验模式的优化和完善提供了先决条件。与此同时，正是因为循环实验的存在，使得学生具备了绿色实验的理念，进而为未来踏入化工产业，科学创新并开发合成化学原料奠定了基础。

以《二元液系相图》实验为例。在该实验过程中，其所用的乙醇和环乙烷实际的价格偏高，而每次实验会产生多于200mL 的乙醇-环己烷废液。实验结束后的废液处理，往往是直接倾倒，不仅浪费了试剂和实验，还有可能影响到环境。针对这一情况，教师可以通过以下措施来进行循环实验。首先，实验教师可以根据这一问题向校方反应，并申请资金来建设和创新实验教学体系。其次，教师要根据实验废液进行探索，产生的废液，判断是否可以进行二次实验或是循环实验。以乙醇-环己烷废液为例，教师可以将共沸蒸馏的实验转变为乙醇-环己烷的回收实验。将乙醇和环己烷进行回收，并用于新的化工实验之中。通过这种方式，减少实验室试剂的开支，帮助学生养成绿色、科学的实验理念，进一步创新和优化实验课程教学体系。

3 化工实验课程创新发展展望

1）高科技化发展。对于化学工程与化学工艺专业的实验课程而言，其未来的实验课程一定是沿着高科技化方向发展的。如合成技艺、催化分离工艺等都是未来化工实验课程创新发展的必由之路。因此，在实验课程的开展过程中，新科技、新技术和新理念的应用势在必行，通过增加商品附加值的方式，让实验的创新有一条行之有效的道路。同时，还可以根据数字化和智能化等技术，促使整体的实验流程沿着个性化的方向前进。

2）功能性发展。功能性发展是当前化工企业的主要方向，而化工学科的实验创新也应根据这一方向进行发展。通过这种方式，减少和降低对实验试剂的使用，促使实验能够高效地进行。同时，实验过程可以重点根据新材料进行新发展，尤其是一些具有功能性的新材料，更是要重视。要明确的是，功能性原料的生产一般来源于化工企业，但是我国的我国企业却很少参与，这主要是因为人才的缺失和技术的封锁。所以在创新化工专业实验课程的过程中，教师要引导者学生向着功能性的方向发展，进而为学生未来的发展以及国家未来的建设提供必要的人才基础。

3）一体化发展。一体化发展指的是产学一体化，在实验教学过程中，学校可以通过构建专业园区的方式，以相互竞争为驱动，促使实验教学体系的创新与发展。同时，优化教学资源，为实验过程提供更多的交流平台，进一步丰富创新的途径。