應(yīng)用型本科院校化工分離工程教學(xué)改革探索

馬田林，鄭建東，陳綱領(lǐng)，王余杰，周阿洋，張 華，楊 靖

(滁州學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院，安徽 滁州 239000)

化工分離工程是本科院校化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)核心課。本課程涉及并綜合應(yīng)用了高等數(shù)學(xué)、化工原理、物理化學(xué)、化工熱力學(xué)和傳遞過程原理等多門基礎(chǔ)課的知識[1-2]。滁州學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院于2007年開設(shè)了化學(xué)工程與工藝本科專業(yè)，化工分離工程課程于2012年第一次為化學(xué)工程與工藝專業(yè)開課，現(xiàn)已成為化工專業(yè)的特色課程。化工分離工程課程知識點(diǎn)多，部分章節(jié)計(jì)算過程復(fù)雜計(jì)算量較大，加上傳統(tǒng)的教學(xué)方法單調(diào)枯燥，理論教學(xué)與工程實(shí)際結(jié)合較少，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。滁州學(xué)院作為地方型、應(yīng)用性本科院校，更要求化工分離工程教學(xué)改變傳統(tǒng)教學(xué)模式和方法、加強(qiáng)教學(xué)改革與實(shí)踐和注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。本文結(jié)合本校實(shí)際對化工分離工程進(jìn)行了教學(xué)上的改革探索，取得了較好的教學(xué)效果。

1 課堂與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺相結(jié)合

化工分離工程的教材有很多種，經(jīng)過仔細(xì)對比我們選用的教材是青島科技大學(xué)葉慶國、陶旭梅、徐東彥主編的《分離工程》第二版。此教材以“實(shí)例-原理-模型-應(yīng)用”的方式進(jìn)行教材內(nèi)容的編排，使學(xué)生能夠?qū)W以致用，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。本書詳細(xì)講解第一章緒論、第二章多組分分離基礎(chǔ)、第三章精餾、第四章氣體吸收和解吸和第七章其它分離方法內(nèi)容，選擇第六章分離過程及設(shè)備的效率與節(jié)能部分內(nèi)容進(jìn)行講解。講解采用從共性到個(gè)性問題、從簡捷到復(fù)雜計(jì)算、從傳統(tǒng)到新型分離案例，遵循認(rèn)知學(xué)習(xí)規(guī)律由淺入深的授課方法。此外，該教材配有《分離工程學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題集》，有利于學(xué)生課后鞏固所學(xué)知識并且提高教學(xué)的靈活性和效率。化工分離工程課堂教學(xué)主要采用多媒體教學(xué)和板書相結(jié)合的教學(xué)方式，課程中涉及到的重要公式推導(dǎo)和習(xí)題講解大多采用板書的形式。結(jié)合滁州當(dāng)?shù)匾恍┢髽I(yè)如安徽金禾實(shí)業(yè)股份有限公司、安徽中聯(lián)能源有限公司、安徽華塑股份有限公司生產(chǎn)中涉及到的各種分離技術(shù)的應(yīng)用及其重要性進(jìn)行案例教學(xué)。此外，還邀請企業(yè)專家進(jìn)行雙師同堂教學(xué)，講授企業(yè)分離案例，不斷提升課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的實(shí)踐能力。每次上課前將多媒體課件上傳到學(xué)校泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，并在平臺里留下問題供學(xué)生在線解答，學(xué)生有問題可以及時(shí)反饋，每次課結(jié)束將課后作業(yè)發(fā)布到泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。這不僅向?qū)W生提供了優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源與課堂教學(xué)的有機(jī)融合。

2 引入化工模擬設(shè)計(jì)軟件

Aspen Plus是一個(gè)歷史悠久的化工流程模擬軟件，主要用于復(fù)雜化工過程的模擬，操作簡單，工程性與應(yīng)用性突出[3-4]。將Aspen Plus模擬軟件與化工分離工程課程教學(xué)相結(jié)合，可以使復(fù)雜的分離工程計(jì)算問題(如：精餾的嚴(yán)格計(jì)算、分離工藝的節(jié)能與優(yōu)化)簡單化，學(xué)生更容易掌握較復(fù)雜的知識點(diǎn)，培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力并且提高了教學(xué)效率，為學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我院于2016年為化學(xué)工程與工藝專業(yè)開設(shè)Aspen Plus課程，經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)引入Aspen Plus設(shè)計(jì)軟件后學(xué)生更愿意主動(dòng)學(xué)習(xí)化工分離工程知識，期末考試成績明顯提高。

3健全“課堂教學(xué)-專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)-工廠實(shí)習(xí)-化工設(shè)計(jì)”教學(xué)體系

化工分離工程課程旨在提高學(xué)生的工程意識和解決實(shí)際問題的能力。但是在實(shí)際教學(xué)中，由于化工分離工程課時(shí)限制，理論教學(xué)課時(shí)多，實(shí)踐環(huán)節(jié)較少。為了增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，在課堂教學(xué)與泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺結(jié)合的基礎(chǔ)上，學(xué)院為化學(xué)工程與工藝專業(yè)開設(shè)了配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。主要包括計(jì)算機(jī)控制小型脫氫反應(yīng)及分離、變壓吸附、填料塔分離效率的測定、組合膜分離、二元系統(tǒng)汽液平衡數(shù)據(jù)的測定等，這將實(shí)驗(yàn)與理論課有機(jī)結(jié)合。平時(shí)在課堂教學(xué)中穿插實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生提前做好

實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)工作。結(jié)合視頻教學(xué)，視頻中穿插教師對實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容、原理、流程、操作以及注意事項(xiàng)的講解，從而學(xué)生能夠更深入的理解整個(gè)實(shí)驗(yàn)。為了滿足學(xué)校應(yīng)用型本科定位，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，化學(xué)工程與工藝專業(yè)十分重視實(shí)踐教學(xué)以及實(shí)踐基地建設(shè)，到目前為止，已建立穩(wěn)定的化工專業(yè)校內(nèi)、外實(shí)習(xí)基地10個(gè)。這些基地承擔(dān)著學(xué)生實(shí)習(xí)、教師掛職鍛煉等多項(xiàng)職能。這不僅有利于提高學(xué)生的工程素養(yǎng)和解決實(shí)際問題的能力，而且有利于提高教師的工程經(jīng)驗(yàn)，更好的根據(jù)具體工程案例展開詳細(xì)的案例教學(xué)。化工設(shè)計(jì)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)中實(shí)踐性最強(qiáng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，是為了讓學(xué)生能夠分析化工實(shí)際生產(chǎn)中的復(fù)雜問題[5]。因此，首先需要教師在課堂教學(xué)中適當(dāng)?shù)膶⒅R過渡到化工設(shè)計(jì)中，引入化工行業(yè)相關(guān)的操作規(guī)范和職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。然后通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生熟練掌握重要分離單元的操作，接著通過化工實(shí)習(xí)認(rèn)識實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備并了解生產(chǎn)工藝流程，最后結(jié)合課堂教學(xué)知識進(jìn)行化工設(shè)計(jì)，逐漸健全“課堂教學(xué)-專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)-工廠實(shí)習(xí)-化工設(shè)計(jì)”的教學(xué)體系，在加強(qiáng)化工分離工程理論基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)的同時(shí)，進(jìn)一步提高學(xué)生們的工程意識和素養(yǎng)。

4 學(xué)科競賽和科研相結(jié)合

為了進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力，學(xué)校近年來鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各項(xiàng)學(xué)科競賽。滁州學(xué)院自2017年開始組織學(xué)生參加全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽，每年均獲得全國二等獎(jiǎng)的好成績。從2017年開始參加全國大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)大賽，獲得了華東賽區(qū)仿真單項(xiàng)獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)的好成績。2018年參加了全國“互聯(lián)網(wǎng)+化學(xué)反應(yīng)工程”課模設(shè)計(jì)大賽，取得了全國三等獎(jiǎng)的好成績。這些比賽對學(xué)生們的綜合素質(zhì)要求很高，不僅要求專業(yè)理論知識扎實(shí)，而且要求對各類設(shè)計(jì)軟件精通。通過參加各種學(xué)科競賽，進(jìn)一步加深學(xué)生對化工分離工程理論知識的理解，不僅能夠提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。為了使學(xué)生更深入地掌握分離過程的基本原理和應(yīng)用，學(xué)院為學(xué)生提供了開放實(shí)驗(yàn)室，開放時(shí)間較長，開放范圍及覆蓋面廣。學(xué)院積極鼓勵(lì)學(xué)生參與到教師的科研實(shí)驗(yàn)中，教師確定研究課題，學(xué)生利用課余時(shí)間調(diào)研文獻(xiàn)，確定實(shí)驗(yàn)方案并且完成實(shí)驗(yàn)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這不僅鍛煉了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，而且提高了創(chuàng)新能力，為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

為了在新的高等教育形勢下培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型人才，化工分離工程課程需要進(jìn)行多方面的改革。重點(diǎn)要放在改變傳統(tǒng)教學(xué)模式和方法、加強(qiáng)教學(xué)改革與實(shí)踐和注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上。