化學反應工程教學方法的探討

張　萍，辛志玲

(上海電力學院環境與化學工程學院，上海　200090)

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化學反應工程教學方法的探討

張萍，辛志玲

(上海電力學院環境與化學工程學院，上海200090)

根據本校工業背景和學生的特點，在化學反應工程教學中抓住教材主線，突出教學重點，由淺入深，使學生掌握化學反應工程的基礎理論。采用課堂教學與課堂討論相結合，加強培養學生分析問題、解決問題能力，將學過的知識融會貫通。通過專業技術人員和研究人員的專題講座，提高學生對化學反應工程課程的學習興趣。基礎理論與工業實際相結合，培養學生工程概念和綜合素質。

化學反應工程；物料衡算；工程概念

上海電力學院原系部屬院校，原化學專業主要是為電力系統水處理專業培養工程技術人員。隨著社會和經濟的發展，學院在原水處理專業的基礎上衍生出以能源化工為背景的化學反應工程與工藝專業。

化學反應工程是化學工程與工藝專業的一門重要專業課程，涉及前期學生學過的課程有高等數學、物理化學、化工原理、化工熱力學和化工傳遞過程，是一門綜合性強、涉及面廣、數學要求高的專業技術課程[1]。化學反應工程在工業規模化學反應過程的開發和優化，特別是工業反應裝置的選型、反應器尺寸的確定及反應操作的最優控制方面起著重要的作用[2]，該課程涉及大量數學模型的建立及理論推導，通過該課程的學習使學生能夠靈活應用基礎理論，優化反應器的設計，優化控制反應過程參數。

如何使學生掌握化學反應工程的基礎理論和計算方法，理論聯系實際，具備工程概念，能夠靈活地應用基本理論分析問題和解決問題，是講授這門課程所面臨的難點。在教學過程中，我們采取了以下措施提高學生對化學反應工程課程的興趣和學習的積極性，以達到教學的目的。

1　厘清教學主線，理論由淺入深

目前市場上有幾十種《化學反應工程》教材，根據我院學生的實際情況，我們選用了由張濂等主編的《化學反應工程原理》。根據多年的教學經驗，在講課中我們緊緊抓住前期物理化學、化工原理和化工傳遞過程課程中學過的物料衡算和能量衡算的基本概念，講解理想反應器時緊扣反應速率方程式、不同反應的濃度分布、理想反應器類型的基本概念及圖解方法；介紹非理想反應器時注重講解非理想產生的原因，從衡量非理想程度的方法角度出發，說明多釜串聯模型和擴散模型。在講課中，我們從物理化學中的化學反應動力學講起，引入到復雜化學反應動力學的表達式。在講授反應器設計時，先復習前期化工原理和化工傳遞過程課程中學過的定態、非定態物料衡算方程式和熱量衡算方程式，講解有反應時的物料衡算只是在原有的物料衡算方程中加了反應的量，再推倒到間歇反應器和連續流動反應器設計方程和各種反應器的特性，以及反應器間的相互聯系，讓學生整體了解所學知識，明確課程內容講解的思路，這樣講解使學生較容易理解和掌握化學反應工程的基本分析方法。在教學中，我們注意由淺入深、循序漸進，注意突出重點、難點，抓住共同特點，深入講解典型內容。

2　融會貫通，提高分析問題能力

化學反應工程涉及到的數學知識有初等數學、微積分和常微分方程，還需要概率論和數理統計方面的基礎知識。為了使學生能熟練、靈活地應用這些數學知識，我們在教學中將抽象的數學方法予以具體的內容表達(如根據物料衡算求得的反應器體積計算公式，就是高等數學中的面積積分公式)，在講解時應用圖形說明積分公式，使學生容易理解。在每堂課前復習上次課程講過的內容，著重強調其中的基本概念，起到承上啟下的作用。授課中反復強調物料衡算在不同反應器中應用，加深學生對化學反應工程基本原理的理解[3]。

由于學時的限制，學生只學習了典型反應器的基本理論及應用。我們在講課中注重講解反應工程中不同反應器反應時間圖形的計算，詳細說明高等數學中的面積計算在工程中的具體應用。為了提高學生分析問題、解決問題的能力，我們將循環反應器章節作為自學內容，由學生自己應用物料衡算的基本原理，推導設計方程式，然后予以點評。這樣充分調動了學生學習的積極性，使學生能夠將所學的知識融會貫通，舉一反三，從而牢固掌握化學反應工程的基本理論和分析問題的方法。

3　教學與講座相結合，培養工程概念

教學中很重要的環節是學生創新能力和工程分析能力的培養。我校是一所原隸屬于能源部并有著發電工業背景的工科學校，學校的教學目標主要是培養工程技術人員，因此在教學過程中必須注意提高學生解決問題的能力和實踐操作技能。在教學過程中，為了加強學生工程實踐概念、充分了解化學反應工程理論在工程中的作用，教學中在講解了化學反應工程基本概念后，專門聘請具有實際經驗的工程師和科研技術人員開辦講座，由他們介紹在實際工作中如何應用化學反應工程的基本概念去解決生產和科研中的實際問題，如何靈活地將反應工程知識應用到化工開發研究中，如：間二甲苯氧化制間笨二甲酸擴產改造中的反應器標定；環境工程廢水處理中如何測定反應速率，根據反應特性進行反應器的優化組合；電廠水處理中樹脂交換設備的操作參數控制；等等。

通過講座使學生對反應工程基本理論有了進一步的理解，同時加深了解了化學反應工程在工業開發和優化中的作用，以及化學反應工程中的實際應用。在加強學習理論知識的基礎上，注意強化科研實踐與課堂教學的結合，提高了學生的學習興趣。

4　教學與課堂討論相結合，掌握應用所學的知識

化學反應工程課程以綜合性和廣泛性的工程理念貫穿其全部內容，因此從實際出發，學會分析、解決工程技術問題，是化工反應工程教學的一項非常重要的任務。在教學中，我們將第七章的部分內容進行課堂討論。通過課堂討論，啟發學生的創造性思維，激勵學生的創新動力，培養學生主動獲取知識的欲望和獨立思考的能力，調動其學習積極性，并注重提高他們的綜合素質[4-5]。在課堂教學課程安排中，我們有目的地安排組織課堂討論課，如對課本中一些結論進行討論和論證，每組4～5人，目的是通過討論理解其基本原理和方法，掌握課本上的基本知識，熟悉反應工程分析問題的方法和原則。或提出與化學反應工程有關的問題由學生自行設計實驗方案，進行專題討論，與所學的知識有機結合，提出克服工程上傳遞和流動等物理因素對化學反應影響的實驗方案，從反應器類型、操作方式和操作條件出發，使學生了解反應器內傳遞過程中影響化學反應的各種因素，學會應用學過的知識測定反應器的操作參數實驗，以及與傳遞過程規律相結合，解決反應過程的優化和控制等問題。在討論課上，其他小組的成員可以提問，由該組的成員作出回答。為了上臺講好課,課前小組成員要充分討論，翻閱一定量的書籍。通過學習和研討，有利于培養學生創新性思維，提高研究能力、掌握正確的研究方法。在課堂討論中，教師可以系統簡釋理論知識，學生也可以相互間自由討論、爭論，由此掌握基本理論，提升自身素養，并在掌握現有知識的同時，努力探求新知識。這樣不僅讓學生學會分析問題，更讓他們學會對所研究的問題進行綜合歸納和比較，懂得如何發現新問題，并尋求解決問題的途徑。通過開展討論式課堂教學，大大調動了學生的主觀能動性[6]。

5　結　語

化學反應工程課程有大量理論模型的數學推導和工程實踐方面的問題，通過課堂教學、課堂討論和專題講座使學生掌握化學反應工程的基礎理論，培養學生能熟練運用所學理論知識解決相關領域實際問題的能力，通過以上的教學探索，我們獲得了有益的教學經驗，收到了較好的教學效果。

[1]許志美,周興貴，鄒瀅，等.化學反應工程課程建設與教學改革[J].化工高等教育，2006，87(1):257-258.

[2]張濂,許志美,袁向前.化學反應工程原理[M].上海：華東理工大學出版社，2007:1-2.

[3]劉其海,周新華,尹國強.化學反應工程教學方法創新討論[J].廣州化工,2010,38(7):256-258.

[4]張桂和.研究生生物化學課堂討論式教學方法探討[J].生物學雜志,2008,25(3):65-67.

[5]李顥,鄭延成,尹先清,等.化學反應工程課程教學改革初探[J].廣州化工,2014,42(3):140-141.

[6]張萍,辛志玲,周振.研究生“高等化學反應工程”課堂教學方法探討[J].中國電力教育,2014,34(9):63-64.

Preliminary Exploration on Teaching of Chemical Reaction Engineering

ZHANG Ping,XIN Zhi-lin

(College of Environmental and Chemical Engineering,Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090,China)

According to the university’s industrial background and the students’ characteristics,to clarify in main line of chemical reaction engineering course,highlight the keypoints,teach from the easy to the difficult and complicated,students were enabled to master the basic theory of chemical reaction engineering.Combination of classroom teaching and discussion can strengthen train students’ ability to analyze and solve problems.Through professional lecture by the technical person and researcher,students’ interest was improved in learning of chemical reaction engineering courses.Base on integrating theory with practice,engineering concept can be developed,students’ learning interests and comprehensive abilities can be improved.

chemical reaction engineering;material balance;engineering concept

張萍(1960-)，女，副教授，主要從凈水與污水處理研究。

G642.1

A

1001-9677(2016)04-0198-02