化工專業新型分離技術教學改革初探*

馮君鋒，潘 暉

(南京林業大學化學工程學院，江蘇 南京 210037)

《新型分離技術》課程是化工有關的院?；瘜W工程與工藝、環境工程、林產化工、應用化學、精細化工、石油化工、農業化工等專業開設的一門專業基礎課。是從事化工專業人員的實用部分，主要闡述包括特殊精餾、特殊萃取、吸附與離子交換、各種色譜技術膜分離等技術基本原理和主要應用。分離與傳質過程是化工及其相關專業課程的重要組成部分，由于課程學時的限制，一般的化工原理教材只講述傳統的分離技術，包括蒸餾、萃取、干燥、吸收和結晶等的基本原理、操作流程和計算設計等。新型分離技術在現代化工生產和工藝的創新發展過程中占有極其重要的地位，無論從天然物料中提取和純化產品，還是通過化學反應制備高品質的產品都離不開分離技術，而新型分離技術在產品純度質量、過程操作、經濟效益等方面都具有領先的優勢，還可以實現傳統分離技術無法分離和純化的產品[1]，化工類專業的大學生均需掌握新型分離技術有關知識的基本知識和科學素養。

《新型分離技術》課程的特點是：教學內容廣泛、知識面比較寬、專業術語較多、概念抽象，理論性和實踐性強，在日常的生產發展中需要不斷充實創新新內容。根據本校的化工專業本科生培養大綱要求，學生需要學習的知識不斷增多，《新型分離技術》課程的主要的參考教材是陳歡林主編的《新型分離技術》[2]，學習課程共2個學分，32學時，教材內容豐富，知識體系相對復雜，且學時較少、各種新型分離流程及相應的設備抽象，難以真正的理解和掌握，導致學生積極性不高，降低了學生的課堂學習效率。因此，如何在有限的上課課時讓學生充分掌握《新型分離技術》課程的主要內容，保證學生取得較好的學習效果，傳授新型分離技術的發展趨勢、研究熱點和工藝成果，是當前新型分離技術教學過程中值得深入研究和思考的問題。

1 課程教學改革設想

現代企業單位和繼續深造的過程不僅需要學生有扎實的專業知識，更要求學生除了具備基本的工作能力，還要有一定的創新能力、自主學習能力、動手能力和理論聯系實際能力等[3]?！缎滦头蛛x技術》課程教學過程中從過去的以教師為中心的傳統講述，轉變為教師作為課堂教學的引導者和主持者，以學生為主體，讓學生們通過教師課堂教授的基本知識、查閱應用新型分離技術的相關文獻，請學生互相討論、相互提問、互相授課，提高學生學習的主觀能動性。學生通過這樣的學習方式，掌握了相應的知識和技能，也了解了新型分離技術的發展創新過程，進而綜合能力也得到了一定的提高。課程內容除包含《新型分離技術》基本講授內容外，還覆蓋到學生到實驗室學習各種色譜儀器的組成機構和具體分析過程、接觸各種吸附和離子交換技術的應用等，強化和提高學生的分離技術應用技能，加深對基本理論知識的理解和綜合應用。《新型分離技術》課程的學習對學生基本科學素質形成和培養起到了關鍵作用：掌握新型分離技術的基本知識，對于他們踏上走工作崗位，盡快熟悉化工操作的分離單元、提高學生的分析問題、解決問題和理論聯系實際的能力，為學生后續的就業和深造打下堅實的基礎[4]。

2 設置合理教學內容

《新型分離技術課程》較全面的介紹了各種新型分離技術的分離理論方法、具體分離過程、典型分離設備等知識。依據化工專業的培養目標，結合有化工原理中常見的分離技術，主要講解重點介紹分離過程的分類、分離原理、技術進展的基礎上，分章詳細介紹了幾類新型分離技術：包括納濾、超濾、微濾，反滲透與正滲透、氣體滲透、滲透汽化、透析與電滲析等；特殊精餾(恒沸精餾、萃取精餾、加鹽精餾、水蒸氣蒸餾和分子蒸餾等)；吸附與離子交換，各種色譜分離和膜分離技術；其他分離技術(鼓泡與泡沫分離技術，溶液結晶分離，電泳分離和分子識別與印跡分離等)。其中，對于學生在以后的工作和深造可能會用的到各種色譜分離技術(氣相色譜分離、高效液相色譜分離，凝膠色譜分離等)進行了詳細的闡述，學生在這些方面的學習也顯示了濃厚的興趣。對其他新型分離技術的內容，由于教材中介紹內容比較多，分離過程相對復雜，需要進行一系列的歸納和簡化。因此在講課過程中，只是將把重要的知識點，比如基本分離原理和常見的分離實例等內容進行提煉歸納，并在課堂上進行重點闡述。此外，在講授課程基本內容的同時，應更多的輔以教材中生產過程實例，結合行業領域內最新創新進展，使學生的學習深度進一步拓展，也為學生的理論聯系實際提供一定的支撐。另外網上有很多教學視頻，例如《色譜課堂》中詳細的講述了各種色譜技術的起源、發展、創新和應用的過程，也推薦給同學們觀看，用于加深課上所學知識的理解和記憶。因此，要求任課教師在教學過程中，充分利用各種學習方式，把分離技術行業的最新研究成果成果和技術發展和新的知識概念充實到到教學過程當中去，豐富課程內容的同時提高學生的學習興趣，讓學生找到自己以后就業應用和所學基礎知識的切合點。

3 創新教學方法

3.1 運用教學案例

運用教學案例是指圍繞一定知識點或知識體系，把實際中真實的情景和例子加以典型化處理，引導學生積極思考典型例子中所運用的理論知識，同時指導學生運用抽象的理論知識解決實際的應用問題，可以提高學生的分析問題和解決問題的能力。新型分離技術是一門與實際生活聯系緊密的課程，我們在日常生活接觸和應用的很多產品在制備和生產過程都會運用到新型的分離技術，能讓學生真實感受到新型分離技術的應用就在我們身邊，不僅可以讓課堂教學變得有趣生動，更使同學們在愉快輕松的氛圍中學到分離知識。例如，超臨界流體萃取和分子蒸餾這幾部分內容，通過引入我們日常生活食用的保健品DHA和EPA提純方法[5]，介紹分子蒸餾是指在高真空度下、將魚油中組分分離的連續蒸餾過程，利用各組分分子平均自由程的差異，將魚油中的DHA、EPA跟其他復雜的組分高效分離；超臨界CO2萃取法是通過調節分離過程中壓力、溫度，使魚油各組分在超臨界流體中溶解度發生大幅度變化，達到DHA、EPA高純度分離；當講到反滲透這一部分內容時，通常運用的實例是海水淡化的過程，反滲透膜法是海水淡化處理過程中效果較好的技術措施，工藝過程也相對簡單，可以提升海水淡化質量。這些生動真實的案例讓學生深刻感受到新型分離技術的重要性，也意識到學習本門課程的重要性。

3.2 引入課堂分組討論

教學過程不能只是以教師講授為主，否則會降低教學和課堂效率。適當的減少教師授課，引導學生主動參與到其中，讓學生認真學習完基本知識點以后，指導學生查閱相關資料、了解新型分離技術的最新發展和新型分離技術的最新應用工藝，然后與大家一起分享學習成果和體會。這種方式不僅可以提高學生在查閱資料的過程中發現問題、解決問題的能力，而且能夠激發學生的興趣，增加學生的成就感。教師可以根據班級人數，將同學劃分為若干個小組，設定幾個不同討論主題供大家選擇，通過查閱資料、搜集素材、制作PPT，進行課堂演講，同時積極鼓勵其他組學生提問或就某個論點進行討論以形成良性互動，進行深入的研究與探討，匯報結束后，學生根據一定的評分規則相互評分，作為一部分平時成績。然后，教師進行針對性的進行總結、歸納和點評。在本課程的教學安排中，筆者還采用另外一種討論形式，是由學生自行查找其他新型分離技術，進行專題討論，深入了解分離技術的基本原理，從操作條件和適應范圍出發，學會正確、高效的使用新型分離技術得到高品質的產品。例如，對于吸附這一部分內容，很多同學都比較感興趣，同學們在化工原理等其他課程中也有涉及這部分內容，通過查閱文獻，發現現在新型的吸附材料和應用有很多，包括新型聚氨酯海綿基復合材料可以吸附水中重金屬污染物，新型金屬有機骨架材料可以吸附廢水中的染料以及新型的活性炭吸附大氣中的

3.3 加強實踐能力

《新型分離技術》是一門實踐性較強的課程，但是大部分在傳授過程中注重各種新型分離技術的基本原理，而忽視了分離技術的實訓教學，導致學生不能學以致用。設置實驗實習課程的目的是加深學生對理論知識的理解，培養學生提出問題、分析問題、解決問題的能力。因此，在講完每一章節的理論知識后，課程教學中應根據學校和相關企業所有的分離技術，安排學生進行相關的教學實習和生產試驗。教師可以帶領學生參觀學校相應的實驗室，當場分析分離技術相對應的設備和分離機理，教學生操作相關的實驗設備，達到鞏固基礎知識，提高動手實踐能力，同時提高綜合技能。企業實習環節，可定期組織學生到化工產參觀實習和學習，使學生對具體產品的生產流程和分離提純過程有詳細的了解，對各種分離設備有更深入的認識[6]，加大程度的訓練學生對基礎知識的應用和對生產實踐能力的鍛煉。加強實踐能力，使學生理論與實踐緊密銜接，極大地激發了學生的學習熱情，為學生將來走向工作崗位或繼續深造提供了最初的鍛煉[7]。

3.4 利用網上工具輔助教學

隨著現代信息技術的快速發展，QQ、微信和email等聊天工具逐漸普及。通過此類聊天工具可實現學生和老師的課外互動，加強師生的隨時聯系，延伸課堂的空間，突破時空的界限，拓寬學生的知識面。筆者在教學過程中，建立了一個課程群聊，學生遇到疑問隨時向教師請教，老師根據學生反饋回來的信息靈活調整授課內容和方式。此外，還可以通過此類工具的群文件上傳功能，布置作業，共同分享一些與課程相關的科普文章和視頻，使資源共享最大化[8]。

3.5 改革課程考核方式

課程考核是學生學習課程過程中的一個極其重要的環節，但不同的教學內容和教學手段應采取與之相適應的課程考核方式。以前只是以學生的期末考試成績評定作為唯一的考核方式，比較固定、嚴格，造成學生負擔過重，限制同學的發散思維，嚴重影響學生的學習興趣和學習熱情[9]。目前我們采用的是“平時成績+討論課堂成績+實踐成績+期末成績”的綜合考核方式；平時成績主要由學生課堂表現、作業、課程出勤等組成；討論課程成績主要是學生根據講述PPT同學的表現所給出的平均分；實踐成績主要指學生實踐學習過程中解決問題的能力和動手操作的能力；期末考核通過筆試閉卷進行，主要包括概念、基本原理、設備組成和工藝流程等，注重考核學生對基本理論知識的理解程度。

4 結 語

對于林產化學加工專業《新型分離技術》課程的教學應符合本專業的特征，根據學校專業培養目標，明確課程的教學內容。同時，《新型分離技術》是一門實踐性很強的課程，通過對本課程改革的深入探討，采取多種教學方法培養學生的興趣，通過不斷優化課程教學內容，改進教學方法，引導學生主動學習，提高學生發現問題、解決問題的能力，同時提高課堂效率和教學效果，培養學生的科學素養。但本課程教學改革還要經歷漫長的路程，只有不斷地優化教學內容和教學方法，提高學生綜合能力，以培養出具有實踐能力和創新能力的高素質人才。