化工分離工程與實訓相結合的現場式教學探索與實踐

鄭曉冬，董晨初

(濱州學院 化工與安全學院，山東 濱州 256603)

作為化學工程與工藝專業的必修課程之一，《化工分離工程》教學在化工類人才培養方案中始終占有重要地位。由于該門課程同時具備專業基礎課和專業方向課的特點，因此對理論教學和工程實踐教學都提出了較高的要求。該門課程的學習實質是學生在掌握《物理化學》、《化工熱力學》、《化工原理》以及《傳遞過程原理》等相關內容的基礎上，理論知識進一步的綜合實踐應用[1]。由于其中涉及到的分離單元操作種類與化工基礎知識點較多，特別是包含了大量的熱力學計算以及傳質過程理論，在課程教學與學生學習方面都造成了較大的難度[2]。因此在有限的學時內，該課程目前的教學內容普遍側重于理論教學，對實踐教學涉及內容則少之又少，這與該課程的培養目標是相偏離的，對于應用性化工專業人才的培養也是非常不利的。所以，如何增強學生對于該課程理論學習的感性認識，提高學生利用該課程所學知識解決實際工程問題的能力是當今化工專業高等教育工作者應當考慮的首要問題。針對上述該課程教學方法的缺陷，本文作者結合本校化工實訓裝置對《化工分離工程》課程進行了教學方法上的改革探索，提出了現場式教學模式，取得了較好的教學效果。

1 優化理論教學內容，提高理論學習效率

要提高該課程的實踐教學質量，首先應確保一定的實踐教學學時數。然而根據當前化工人才培養方案要求，《化工分離工程》的學時數被嚴重壓縮，一般高校都被限制在40個學時以內[3]，這給該課程的教學造成不小的難度，因此想要提高實踐教學環節應著眼于以下兩方面。

1.1 優化理論教學內容，適當壓縮理論教學學時數

《化工分離工程》課程教材大多數注重化工基本理論、基本概念的講解，課本中的部分內容設置與《物理化學》、《化工熱力學》、《化工原理》知識點重疊較多。為了更充分、更合理地利用課堂時間，該部分內容可以根據需要進行內容優化與課時壓縮，選擇性地進行知識點回顧與講解，這樣既摒棄了繁瑣、重復的學習，又為實踐教學結余了課時。

1.2 充分利用課余時間，提高理論學習效率

要確保實踐教學學時數，僅靠壓縮理論教學課時是不夠的，因此充分利用學生的課余時間也是有效的方法之一。學生在課余時間學習《化工分離工程》主要是通過作業的形式來進行，目前很多高校的學生完成化工分離計算的方式還停留在原始的手算上，手算方法進行化工計算的過程復雜且容易出錯，效率極低[4]。鑒于此，應鼓勵學生利用計算機編程進行小規模的計算，如泡露點的計算、閃蒸過程的計算，對多組分精餾塔的復雜計算則可利用化工模擬軟件進行，如Aspen Plus、ChemCAD等，這樣既提高了學生課下學習效率，又激發了學生學習化工模擬軟件的積極性，還可以節約大量課余時間為課余實踐環節確保學時。

2 結合現場實訓設備，激發學生學習興趣

《化工分離工程》課程由于具有化工計算過程復雜，公式繁瑣，理論枯燥等特點，學生在學習過程中很容易產生畏學心理，學習興趣不高，進而導致該課程教學質量嚴重下滑的現象。這樣培養出來的畢業生缺乏積極主動的學習態度，工程意識薄弱，理論與實際應用嚴重脫節，不符合用人單位的需求。因此，提高學生對于該課程的學習興趣是提高教學質量的先決條件[5]。

圍繞如何提高學生對《化工分離工程》課程的學習興趣，國內教育工作者提出了許多有效的建議，其中認可度最高的為實例教學，包括在授課過程中老師介紹自己的科研成果、實習過程中對學生講解實際生產工藝、設備等方法來激發學生學習興趣。但是在本文作者看來，引入教師個人科研實例或者利用實習講解在一定程度上可以增強學生對理論知識的理解，提高他們對所學化工專業知識的感性認識，但學生自始至終缺乏應用自己所學知識的機會，對實際問題的解決仍然停留在認識的層次上。

我院于2015年成立化學工程訓練中心，目前擁有乙酸乙酯生產裝置、鹽化工生產裝置、甘油制丙二醇生產裝置，均為走真實物料的生產工藝，生產裝置規模比實際生產略小，但工藝流程與真實工藝一致。在現場教學過程中，先針對這些化工實訓裝置介紹其生產工藝流程、分離裝置的類別及作用，提高學生對化工分離單元操作的認知水平；其次，針對典型的、重要的分離裝置設備重點講解其工作原理、操作注意事項，與《化工分離工程》教材中的相關章節進行關聯，提高學生對分離單元操作知識的理論認知層次。例如，乙酸乙酯生產工藝中產品的分離工段是萃取精餾工藝，萃取精餾塔是篩板塔，溶劑回收塔是填料塔，萃取劑是乙二醇。化工原理學習中對特殊精餾工藝涉及很少，學生對工業上的萃取精餾工藝缺乏感性認識，僅停留在理論原理的學習上。我們結合乙酸乙酯產品分離工段的操作特性、工藝流程，將萃取精餾原理、萃取劑選擇以及過程分析計算進一步對學生進行講解，通過現場實例的學習，獲得了不錯的教學效果。再比如，鹽類實訓生產中包含有結晶工藝，盡管在《化工分離工程》課程中結晶單元不是重點講解內容，但在實際工業生產中卻是比較常見的單元操作，因此我們結合現場實例也對結晶工藝原理、過程分析、操作條件等內容進行講解，這些都為學生將來在實訓車間的生產實習奠定了前期基礎。

3 鼓勵學生運用所學知識，解決實際問題

目前大部分高校《化工分離工程》的教學基本都停留在理論教學層次上，對于學生解決實際工程問題的能力方面缺乏行之有效的考察方式，而現場式教學模式則可以很好地彌補這一缺憾。例如，我們通過對乙酸乙酯產品分離工段基本知識的講解之后，可以進一步拓寬學生的知識面，把該工藝的實際生產操作等內容補充進去，讓學生參與到實際的操作生產中，如實際萃取精餾工藝中的精餾操作如何調控塔壓、釜溫，溶劑進料口位置如何確定和對工藝的影響，進料與溶劑比例以及操作回流的最佳值和操作條件的調控等，使學生對課本中所學到的相關知識會有更深層次的理解與應用。再比如，學習《化工分離工程》離不開分離工藝流程的設計，對于一組混合物系如何設計合理的分離順序與分離流程是化工分離過程中經常遇到的問題。分離流程的設計可以通過化工模擬軟件來實現，但是實際的分離效果如何一般無法做出評價，我們結合甘油制丙二醇生產實訓裝置，在學生通過軟件設計流程的基礎上，在適合條件下(三塔以內)，可以實現現場操作，通過多塔串聯實際操作，提高學生理論聯系實際處理問題的能力和工程素質，為將來畢業后迅速上崗打下牢固的基礎。

4 結語

《化工分離工程》課程在化工專業技術人才培養方案中占有重要的地位，而進行傳統教學模式改革，強化實踐教育環節，則對該課程教學質量的提高具有重要意義。具體舉措應從多方面入手，包括改革傳統課堂理論教學，開展現場式理論與實訓相結合的教學模式，以提高學生工程素質為目標激發其學習興趣等，讓不同層次的學生都能獲得提高，使其成為真正的化工工科合格人才。

參考文獻

[1]曾 濤.《化工分離過程》教學中提高學生工程能力的探索研究[J].廣州化工,2014,42(13):216-217.

[2]趙萬紅.對“化工分離過程”課程教學的幾點建議[J].南通職業大學學報,2003,17(1):89-90.

[3]李沙沙,劉 超.化工分離工程教學改革芻議[J].宿州學院學報,2013,28(9):124-126.

[4]朱 靖,劉永光.化工分離工程教學改革與實踐[J].河北理工大學學報,2011,11(3):100-102.

[5]班玉鳳,朱 靜.化學工程與工藝專業化工分離工程改革[J].化工時刊,2016,30(2):50-52.