轉(zhuǎn)型發(fā)展下化學(xué)工程理論課程群的整合與實(shí)踐

張杏梅,李學(xué)坤, 石 奇

(西安文理學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

課程群建設(shè)是近年來(lái)高等院校課程建設(shè)實(shí)踐中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的課程開(kāi)發(fā)技術(shù)，其主要思想是將教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系緊密、內(nèi)在邏輯性強(qiáng)、屬同一個(gè)培養(yǎng)能力范疇的同一類(lèi)課程作為整體進(jìn)行建設(shè)，打破課程內(nèi)容的歸屬性，從能力培養(yǎng)目標(biāo)層次把握課程內(nèi)容的分配、實(shí)施、保障和技能的實(shí)現(xiàn)。從1990年北京理工大學(xué)進(jìn)行課程群建設(shè)[1]之后，一些高校陸續(xù)開(kāi)展了名稱(chēng)大致相同但內(nèi)容截然不同的課程群建設(shè)與實(shí)踐[2]。

化學(xué)工程理論是研究有關(guān)工程因素對(duì)過(guò)程和裝置的效應(yīng)，特別是在放大中的效應(yīng)，以解決關(guān)于過(guò)程開(kāi)發(fā)、裝置設(shè)計(jì)和操作的理論和方法等問(wèn)題，以解決工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題為最終目標(biāo)，因此包含了化工原理、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、分離工程、化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)[3]等，例如化學(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)的核心部分，決定著產(chǎn)品的收率，對(duì)生產(chǎn)成本有著重要影響；化工原理是主要對(duì)共性的物理單元操作進(jìn)行研究，包括了各種單元操作設(shè)備和反應(yīng)裝置中進(jìn)行的物理過(guò)程，主要遵循動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞，為后續(xù)課程和指導(dǎo)各類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中物理分離過(guò)程提供理論基礎(chǔ)；化工熱力學(xué)是單元操作和反應(yīng)工程的理論基礎(chǔ)，研究傳遞過(guò)程的方向和極限，為真實(shí)體系下的生產(chǎn)提供過(guò)程分析和設(shè)計(jì)所需的有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的；分離工程是在化工原理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究各種化學(xué)物質(zhì)的分級(jí)、分離、濃縮和純化的方法、工藝、材料、設(shè)備等方面的過(guò)程工程科學(xué)，包括了理想過(guò)程和實(shí)際過(guò)程，與化工原理、化工熱力學(xué)在有重復(fù)的內(nèi)容；化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)包括化工原理實(shí)驗(yàn)和化學(xué)反應(yīng)工程實(shí)驗(yàn)，是將專(zhuān)業(yè)知識(shí)與理論知識(shí)融合起來(lái)。這幾門(mén)課程相互聯(lián)系、逐漸深化，均在理論及實(shí)踐上為以后課程和實(shí)際生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。然而，由于這些專(zhuān)業(yè)課程通常由不同老師擔(dān)任教學(xué)工作，單獨(dú)制訂教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱，因此常常會(huì)出現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)整個(gè)知識(shí)體系缺乏完整的把握，降低了學(xué)習(xí)的積極性，最終導(dǎo)致教師教學(xué)效果大打折扣，因此需要對(duì)化學(xué)工程幾門(mén)課程進(jìn)行整合優(yōu)化，以期達(dá)到"夯實(shí)專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)，突出專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)技能，強(qiáng)化工程實(shí)踐能力培養(yǎng)"的教學(xué)目的。

1 理論知識(shí)構(gòu)建——整合化學(xué)工程理論課程內(nèi)容

化學(xué)工程理論課程群包括化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)、分離工程及化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)，這幾門(mén)課程相互聯(lián)系，但內(nèi)容上有所重復(fù)[4-5]。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，需要對(duì)各門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合。例如化工原理與分離工程在質(zhì)量傳遞部分內(nèi)容有所重復(fù)，在對(duì)理論知識(shí)的整合過(guò)程中，化工專(zhuān)原理主要強(qiáng)調(diào)理想的兩組分系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與掌握，而分離工程主要講解多組分及真實(shí)體系的有關(guān)分離原理及計(jì)算，使得二門(mén)課程在教學(xué)內(nèi)容上相互補(bǔ)充；另外，分離工程與化工熱力學(xué)相聯(lián)系的是兩相平衡問(wèn)題的有關(guān)理論及計(jì)算，而這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)主要在化工熱力學(xué)中進(jìn)行學(xué)習(xí)；而化學(xué)反應(yīng)工程與物理化學(xué)中的多相催化部分有所重復(fù)，但由于教學(xué)大綱的課時(shí)限制，物理化學(xué)對(duì)這部分內(nèi)容只是簡(jiǎn)單提及、不做詳細(xì)講解，因此，將這部分內(nèi)容安排在化學(xué)反應(yīng)工程中進(jìn)行詳細(xì)講解。

2 建立計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)平臺(tái)

為了適應(yīng)化工科技發(fā)展的要求，將化學(xué)、化工知識(shí)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密地結(jié)合起來(lái)。在化學(xué)工程理論的學(xué)習(xí)過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)編程可快速準(zhǔn)確地獲得所需要的計(jì)算結(jié)果，從而大大提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平和工程計(jì)算能力；同時(shí)由于化工理論課程群囊括了化工所有的理論計(jì)算，計(jì)算繁瑣、難度大，為了強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算能力，利用化工熱力學(xué)教材自帶熱力學(xué)軟件ThermalCal 1.1、Aspen Plus和MATLAB軟件提高學(xué)生的工程計(jì)算能力。

3 搭建化學(xué)工程理論實(shí)踐平臺(tái)

為加強(qiáng)化學(xué)工程理論課程的理解，合理地整合了化工原理及化學(xué)反應(yīng)工程實(shí)驗(yàn)。例如化學(xué)反應(yīng)工程在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將“乙苯脫氫制苯乙烯實(shí)驗(yàn)”改成了“多釜串聯(lián)測(cè)定平均停留時(shí)間分布”，同時(shí)仿真實(shí)訓(xùn)中補(bǔ)充了"間歇釜式反應(yīng)器仿真實(shí)訓(xùn)"。另外，在化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)中增設(shè)了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，將仿真操作與小型化工實(shí)訓(xùn)裝置結(jié)合，不但可以擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，鞏固了所學(xué)知識(shí)，而且對(duì)提高學(xué)生創(chuàng)造性和動(dòng)手能力都是十分有利的。

通過(guò)整合，真正地做到理論學(xué)習(xí)與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)相輔相成，充分發(fā)揮專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)在理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)中的重要作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)地梳理，促進(jìn)對(duì)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的理解和掌握。

4 改革化學(xué)工程理論課程評(píng)價(jià)體系

考試是教學(xué)活動(dòng)中的重要環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮考試的功能作用，對(duì)于促進(jìn)教學(xué)改革，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展具有積極的作用。根據(jù)化學(xué)工程理論課程群的特點(diǎn)，單一的試卷考核形式難以反映學(xué)生對(duì)化工理論的掌握程度，同時(shí)這些課程對(duì)學(xué)生的計(jì)算能力要求相對(duì)較高，導(dǎo)致學(xué)生期末考試通過(guò)率較低，對(duì)其考核形式進(jìn)行改革。結(jié)合現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，每節(jié)課后給學(xué)生布置一部分線上練習(xí)題，因此將期末考試成績(jī)按照平時(shí)20%，線上練習(xí)30%，期末50%進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

強(qiáng)化化學(xué)工程理論課程群建設(shè)及改革成果，需要在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)一步提升，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。由于主干課程教師教學(xué)課程任務(wù)量大，部分課程雖然進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容改革，但由于這些課程教學(xué)內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)與影響，想進(jìn)一步提高學(xué)生水平及加強(qiáng)改革力度，需要多門(mén)授課教師共同協(xié)作。