化工專業(yè)課程教學(xué)改革初探

1、    化工專業(yè)課程教學(xué)改革初探    張慶印+劉秀軍+郭玉高+盧素敏+管山摘 要：隨著科技的進步，時代的發(fā)展，教育走向全球化和國際化，化工專業(yè)也發(fā)生著巨大的時代變革，化工學(xué)科也越來越和生物、制藥、材料、環(huán)境等學(xué)科交叉融合。為了滿足新世紀化工人才培養(yǎng)的需要，本文從核心課程、工程實踐能力培養(yǎng)、雙語教學(xué)等方面探討未來化工教學(xué)改革的方向。關(guān)鍵詞：化學(xué)工程；教學(xué)改革；雙語教學(xué)進入二十一世紀以來，隨著我國改革開放的不斷深入，國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，綜合國力的逐漸增強，我國的化學(xué)工業(yè)也面臨著巨大的發(fā)展和變革。一個行業(yè)的競爭與發(fā)展，說到根源，關(guān)鍵是人。未來的競爭，是人才的

2、競爭，能否培養(yǎng)大量年輕有為，富有朝氣，勇于創(chuàng)新的新一代化學(xué)工程師，是我國化工高等教育面臨的巨大挑戰(zhàn)。應(yīng)該看到，目前隨著社會的發(fā)展，多學(xué)科的相互交叉，單一的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)已經(jīng)很難適應(yīng)社會和工業(yè)界對人才的需要。另一方面，從畢業(yè)生的出路來說，也是一個雙向選擇的過程，從近年來，畢業(yè)生的畢業(yè)后擇業(yè)來看，主要有繼續(xù)攻讀研究生，直接畢業(yè)或從事自主創(chuàng)業(yè)等途徑，而前兩者又占有主導(dǎo)的地位。不論是選擇繼續(xù)讀書深造還是直接就業(yè)，除了從事化學(xué)工程的相關(guān)工作外，有相當一部分學(xué)生從事的是相關(guān)專業(yè)的研究和工作，例如環(huán)境工程，新材料的研發(fā)與制備，生物工程，制藥工程等行業(yè)，這些都要求我們的學(xué)生具備更加豐富的知識儲備，也為我們高等化

3、工教育工作者提出了更高的要求。即如何在有限的時間內(nèi)，使得學(xué)生既掌握本專業(yè)的核心知識，又具備寬廣的知識，以滿足不同用人單位的需求1。筆者結(jié)合所在學(xué)校的實際情況，對新形勢下的大學(xué)生教育和培養(yǎng)，談一些心得體會。1 強化專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)工作，并注重多學(xué)科的交叉與滲透目前，作為化學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生，主修的核心課程主要包括化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)和化工設(shè)計等，這些課程是作為一個化工專業(yè)的畢業(yè)生所必需的基本知識，在今后的生產(chǎn)實踐中，發(fā)揮著重大的作用。為了方便和同學(xué)們進行互動和交流，在教學(xué)過程中還特別設(shè)定了化工原理相關(guān)課程的討論群，很多剛剛畢業(yè)走上工作崗位的同學(xué)在也時常群里發(fā)言，經(jīng)?？梢钥吹街T如學(xué)好化

4、工原理對工作幫助很大的言論。通過這些化工核心課程的學(xué)習(xí)，對經(jīng)典的化工理論，如物料守恒、熱量守恒、質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞、平衡理論不斷的滲透和剖析，使得學(xué)生對上述概念和理論有深刻的理解和認識，從而能在各自的工作崗位上得以靈活的思考和運用。因此，無論如何改革，這些課程都是將是化工學(xué)科的基本柱石，都必須強化。但是為了能使化工專業(yè)的同學(xué)有更加寬廣的知識面，在講授這些基本理論的同時，可以通過實例的介紹，擴展領(lǐng)域，開拓學(xué)生的視野。例如在講到過濾這一章節(jié)時，除了介紹經(jīng)典的餅層過濾，也會結(jié)合我校在膜科學(xué)膜技術(shù)領(lǐng)域的實際情況，即天津工業(yè)大學(xué)膜研究歷史可以追溯至1974年，曾經(jīng)制造了我國第一支中空纖維膜組件

5、，科研成果轉(zhuǎn)化培育形成的天津膜天膜科技股份有限公司于2012年成功上市，目前學(xué)校設(shè)有省部共建分離膜與膜過程國家重點實驗室，進而介紹一些膜分離的相關(guān)知識，如超濾、納濾、微濾和反滲透等以及常用的高分子膜材料。再例如反應(yīng)工程授課時，會專門對生物反應(yīng)過程進行介紹，介紹酶動力學(xué)、生物反應(yīng)器原理。講述在反應(yīng)器中進行生物反應(yīng)時的過程，并討論反應(yīng)器的流型、操作方法、反應(yīng)穩(wěn)定性，以及生物反應(yīng)器放大等內(nèi)容。在講授催化劑的內(nèi)、外擴散機理時，會對目前材料科學(xué)研究領(lǐng)域比較熱門的微孔和介孔材料的合成和調(diào)控做簡單的介紹。通過這些例子，既可以鞏固同學(xué)們所學(xué)的基本理論，也可以開拓眼界和思路，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，這些對于學(xué)生們進后從事

6、相關(guān)的科研和實踐工作，都是大有裨益的。2 重視化工實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力雖然化工專業(yè)的同學(xué)在進行化工實驗時，已經(jīng)受過不少基礎(chǔ)化學(xué)實驗的訓(xùn)練，但是化工實驗與化學(xué)實驗又有著明顯的區(qū)別，既化工實驗的對象是實際化工生產(chǎn)中的問題，裝置往往比較大，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。同學(xué)們在操作的時候，往往感覺有操作復(fù)雜，不敢下手，甚至不知從何下手的問題。這也是開設(shè)工程實驗的重要因素之一。通過化工實驗，能夠幫助學(xué)生了解常用的設(shè)備，學(xué)習(xí)工程實驗的基本方法和測量技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生們從事科學(xué)研究和技術(shù)交流的能力2。通過實驗，除了鞏固課本上所學(xué)的基本原理，并提高分析和處理復(fù)雜問題的能力，還可以培養(yǎng)團隊協(xié)作的優(yōu)良精神，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新智慧

7、。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，筆者也發(fā)現(xiàn)，有些實驗，例如精餾綜合實驗，操作起來比較復(fù)雜，學(xué)生們初學(xué)起來總是摸不著頭腦，很有鍛煉意義。但有一些實驗，雖然有很高的理論學(xué)習(xí)和工程計算價值，但是操作并不復(fù)雜，被學(xué)生們總結(jié)為“擰閥門，記數(shù)據(jù)”。學(xué)生們只需要簡單機械的重復(fù)模仿，就能完成實驗，比較的枯燥乏味。因此，開設(shè)一些條件允許、內(nèi)容新穎的設(shè)計型、研究型、綜合型的實驗勢在必行。結(jié)合我校的實際情況，我們開設(shè)了新的泵與管路實驗。在這個實驗中，教師只負責提供的基本部件，即微型離心泵，功率表，必須的管件和閥門等，而不提供連接方案，所有的設(shè)計、連接和測試工作都由學(xué)生們獨立完成。再比如停留時間分布理論為反應(yīng)器設(shè)計和計算的重要

8、理論，是反應(yīng)工程的特色理論之一，而我校的停留時間分布測定儀器只有一臺，如果開設(shè)實驗，只能給同學(xué)們開設(shè)演示實驗。在泵和管路實驗基礎(chǔ)上，又定制了小型的磁力攪拌釜，讓學(xué)生們自行設(shè)計反應(yīng)器管路并連接，利用脈沖法測定單一全混釜反應(yīng)器、雙釜串聯(lián)、雙釜并聯(lián)、管式反應(yīng)器等情形下的停留時間分布。通過這些“更加原始”的實驗，極大的鍛煉了學(xué)生的動手能力，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，取得了不錯的教學(xué)效果。3 增強雙語教學(xué)，引入國際教材，努力與國際接軌隨著國家改革開放的深入和全球一體化的發(fā)展趨勢，化工行業(yè)的國際交流趨勢日益明顯。因此，今后的學(xué)生培養(yǎng)，要考慮國際化路線，培養(yǎng)的人才要能夠適應(yīng)國際市場經(jīng)濟下的人才需求。在教學(xué)過程

9、中引入雙語教學(xué)，并使用一些國際上比較流行并公認的優(yōu)秀教材，有利于這一過程的推進。通過雙語教學(xué)，可以使同學(xué)們在短時間內(nèi)掌握化工原理、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程等課程的專業(yè)名詞并具備初步的閱讀專業(yè)文獻的能力，也提高了同學(xué)們的對外專業(yè)交流能力。雙語教學(xué)離不開好的教材，比較幸運的是，目前，國際上比較著名的化工專業(yè)教材都有了影印本，極大的解決了原版英文教材昂貴的問題。學(xué)生們通過閱讀和學(xué)習(xí)英文原版教材，既可以學(xué)到對同一專業(yè)問題不同的敘述角度和思路，又可以接觸到很多有趣的實例，這些對學(xué)生專業(yè)能力的拓展，培養(yǎng)獲取新知識并解決問題的能力都是大有幫助的。也應(yīng)當看到，由于學(xué)生們的母語學(xué)習(xí)能力，英文知識水平的參差不齊，相比中文教學(xué)，雙語教學(xué)更容易出現(xiàn)兩極分化的現(xiàn)象。在實際的教學(xué)過程中，要注意由淺入深，循序漸進，并在必要時，可以考慮分層次的“因材施教”?？傊?，隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)加時代的到來，對教育系統(tǒng)也產(chǎn)生了深刻的影響。新的時代、新的形式迫使我們