我校《化工過程開發與設計》課程的教學實踐

何忠義 饒賽男 熊麗萍 謝文興 章家立 周枚花 王少會

摘要：介紹了我校應用化學《化工過程開發與設計》課程的教改方式，包括教師隊伍建設、教學內容和教學方法等。

關鍵詞：化工過程開發與設計；課程；教學實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0153-02

隨著我國科學技術和國民經濟的迅猛發展，社會對化學類專業人才的要求已發生了很大的變化，對于綜合性大學化學類專業學生的培養目標和教學改革都提出了新的更高要求。當前，為了配合國家的大眾創業的要求，使得有關應用性質的工程技術類的課程已受到相應的重視，其教學內容的深度和廣度也在不斷地加強。化工過程開發與設計是我校應用化學專業和高分子材料科學與工程的培養計劃中最后一門理論課程，作為大學四年學習的收官課程，在大學教學過程中，這門課對于培養學生在化工過程開發與設計方面，從事應用和開發研究能力起到了特定的作用。

由于現在招生規模的擴大，很多高校的實驗設備的更新沒有跟上，我校的情況也一樣，使得一些實驗性較強的課程內容受到影響，實驗場地和儀器設備無法滿足課程教學的要求，有些實驗無法做到一人一臺套，有些實驗是兩個人一起做，存在一人做一人看的情況，在沒有辦法的情況下，很多學校采取的是重視學生的基礎理論知識的傳授，注重在課堂上講述課程理論，理論的系統性很強，但是工程實踐性的訓練較少，畢業生的知識點在基礎理論研究方面具有明顯的優勢，但是畢業生缺乏現代工業生產所必需的工程技術知識，對生產設備、生產控制和生產管理了解甚少，使得其應用能力較弱的弊病依然普遍存在。故很多化學專業的畢業生在畢業分配后的相當長時間內無法適應所從事的技術類的工作。

為了進一步加強工程實踐性教學，我們在2005年對應用化學專業開始開設了《化工過程開發與設計》這門課程，2011年開始在高分子材料科學與工程專業也開設這門課程，通過近10年的教學實踐活動，我們在教學中邊學習，邊改革，逐步形成了一些自己特色的教學方法。

一、教師隊伍建設

現在由于我校現在引進的博士教師基本上都是從高校到高校，理論知識較強，但是工程應用背景的教師很少，在化學工程領域研究的教師更少，從生產一線走出的教師沒有，如何進行此門課程的教學，使學生在畢業前的最后一門課程中，對化工開發與設計有個較好的了解，我們積極采取各項措施，努力提高教師的教學水平。

1.聘請國內著名企業技術人員來我校進行講學，我們請了九江石化的原總調度來我校對兩個專業，4個班的學生進行講學，結合他自己創辦的超高分子聚乙烯工廠的辦理過程，通過項目的過程，使大家了解一個從化學到化工的全過程，對從實驗室到公司的流程有深刻的了解，明白化學和化工的不同，了解它們之間的差別，使得老師在課堂講述上能夠做到有的放矢，不會憑空想象。

2.選派青年教師到企業去參觀考察，結成校企聯合，教師通過和企業合作，了解企業的科研動態，和企業合作，完成企業的一些項目，在完成項目的過程中，進一步掌握化工開發的內容。這么多年，我們一共選派了5名教師到中石油、江西星火、寧國生力農化等國有大型企業、合資企業和獨資企業進行進修，和企業聯合搞研發，對企業的一些工藝進行改進，在充實自己的化工工藝知識外，還獲得了很多橫向項目，同時使企業的生產效率得到了很好的提高，實現了校企雙贏。另外由于教師和企業的良好的溝通，使得我們兩個專業的部分學生也在這些企業進行實習，有的還和這些公司簽約了。

3.積極靈活引進具有工業背景知識的教師，當無法在招聘渠道上招到在企業從事過生產實踐活動的教師的時候，我們采用聘請企業技術人員當我們的客座教授，或者訪問學者等方式，來解決實踐背景教師短缺問題。我們先后聘請了中石油和江西星火公司的高級工程師作為我們的客座教授，面對面地對此課程進行答疑，在課程快結束的時候，請他們過來，把同學們在這個課程中主講教師沒有講述明白的內容進行集中解答，增加了學生和企業人員的互動。

二、教學內容建設

隨著市場經濟的發展，大量化學專業的畢業生進入廠礦企業從事應用性工作。如何提高畢業生的綜合素質，特別是化學工程方面的綜合能力，如生產設備、質量控制和生產管理，掌握化學新產品、新工藝和新技術的研究開發方法等，可以進一步增強他們對社會的適應能力。所以在教學過程中我們積極抓住應用關，在課程內容上融入應用意識，使學生明白，化學的本質還是在于應用，進一步加強了包括“化工過程開發與設計”課程在內的工程技術課程體系，以提高畢業生在化學領域內從事應用性工作的能力。

《化工過程開發與設計》講述的主要內容有：緒論，開放放大方法，試驗方法，技術經濟，反應器的設計，工藝流程的合成與優化，投資、成本、折舊和盈利，市場預測和生產規模，概念設計和基礎設計等內容。為了加強對學生聯系生產實際分析問題和解決問題的能力的培養，重點講述“工藝流程的合成與優化”和“概念設計和基礎設計”。當然就化工過程開發與設計所涉及的內容而言，這課程仍然講述的是一個概要，其重點也仍然只是介紹應用和開發與設計研究中一些最基礎的思想方法，以加強技術、經濟等觀點的訓練，也使學生初步了解化工廠從無到有的過程，心里有個大致的流程概念。

在教學內容上，選講了若干應用實例，如在講述化工過程開發步驟時，講述了合成氨氮發展史、尼龍-66的開發以及我們研發的有機錳的研發過程與生產過程，使學生了解化工過程與開發的意義和艱苦性。在講述試驗一章時間，講述了中空膜生物床處理生活污水的中試研究，全面介紹了膜的種類、價格以及生產地和使用壽命等，除了掌握實驗的基本方法之外，還順帶講述了資料的查找和市場的相應信息，使學生更加了解研發的過程。在講述物料衡算和能量衡算時，對比講述了有化學反應和無化學反應的操作過程的物料和能量問題，從中使學生明白化工開發與化學熱力學和物理化學以及化工儀器與儀表的聯系，更加了解各個學科的相關性等。在工藝流程與優化中，講述了合成路線和操作方式的選擇，全面介紹了工藝流程的合成與優化問題，從優化過程講述到化工經濟，使學生更容易接受，特別是在化工經濟學方面，通過折舊等相關知識的介紹，使得學生對在化工開發過程中的經濟效率有較好的印象，這些對于培養學生的市場經濟觀念、提高他們的工程技術素質都具有重要意義。

同時在課后，我們精選了一定量和課程內容相關的習題，通過習題的訓練幫助學生學習和掌握本教材的內容，以便于教學。在每一章的結尾都附有參考文獻，以便學生進行深入探討時參考，通過老師的努力，拿到了一些企業的從籌建到生產的相關文獻，讓同學們了解企業發展的歷程，樹立創辦企業的信心。

三、采用不同的教學方法

在教學上，我們采用多種模式，以課堂教學為主，同時也以專題報告、課堂討論和大學生課外活動為輔，積極通過許多個案來提高學生的學習積極性，培養學生的創新性思維能力，通過許多真實的個案的講解，使得學生明白化工過程開發與設計的苦與樂，給學生播下化工創業的種子，同時又提醒了在以后創業道路上的艱難。

同時利用化工仿真軟件進行輔助教學，我們購買了幾種不同的化工仿真軟件，可以模仿合成氨、硝化制硝基氯苯、高純氯乙酸制備等，學生可以在仿真軟件商設計不同的工藝參數，模仿不同的工況條件下的化工反應過程，根據這些反應條件來對反應全過程進行開發設計。

把一部分見習內容安排在課程中間，本課程安排在2個時間段進行，先上2周左右的概念課，使學生對化工過程有個大概的感性認識，然后到工廠進行實習和見習1周，我們有段時間挑選的工廠是剛剛成立的公司，規模不大的精細化工公司，可以使學生對工廠的總體布局一目了然，從而使學生對一般的精細化工開發過程有較深的了解，在此期間把要進行的畢業設計安排下去，使學生帶著問題繼續下面的課程。

四、課題設計教學

對于實踐性很強的化工過程開發與設計這樣的課程，課題設計實驗是對理論課程最好的注釋，為了加強學生對課程內容的理解，我們采用“校企聯合”的授課方式，根據企業化工開發過程中存在的一些技術難題，把此問題作為專業實驗課題，設計了系列特色的專業實驗，如為中石油進行理論年產10000噸磺酸鈣的設計、為星火公司進行了年產10噸金屬致鈍劑的小型工藝優化設計，并且把篩選好的個別設計方法中的某個工藝在這些企業中進行中試。

我們開設的此門課程在近10年來的教學過程中，逐步形成了“以企業課題為研發點，以綜合開發性為目標，培養創新型人才體系”的課堂內外教學模式，受到大部分學生的歡迎，根據同學們的建議，把開始的24節課提高到了32節課。

參考文獻：

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[2]張海濤，樂清華，袁向前.探索案例教學，推進研究型學習[A]//大學化學化工課程報告論壇論文集[C].2008：264-266.

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