工程論證背景下化學(xué)工程訓(xùn)練課程的教學(xué)改進(jìn)

胥桂萍

（江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430056）

化學(xué)工程訓(xùn)練課程面向化學(xué)工程與工藝專業(yè)高年級(jí)學(xué)生開設(shè)，是我?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)必修課程，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析與解決問題的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。

化學(xué)工程訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)裝置主要用于操作、研發(fā)實(shí)驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)工藝研究、實(shí)驗(yàn)操作、技能競(jìng)賽等功能。學(xué)生可以利用這個(gè)平臺(tái)在教師的指導(dǎo)下按照自己的設(shè)想實(shí)施化工工藝試驗(yàn)。

1 化學(xué)工程訓(xùn)練進(jìn)行開放式的必要性

開放式實(shí)驗(yàn)是一種動(dòng)態(tài)、開放、自主、多元的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式［1］?；瘜W(xué)工程訓(xùn)練是由幾個(gè)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容組成，例如：催化劑制備及性能評(píng)價(jià)研究訓(xùn)練、精餾操作實(shí)訓(xùn)、吸收與解吸實(shí)訓(xùn)、超重力裝置應(yīng)用、內(nèi)循環(huán)無梯度反應(yīng)器反應(yīng)過程優(yōu)化研究等［2］。每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都依托于教師的科研或者實(shí)際工程項(xiàng)目，都具有設(shè)計(jì)性和可操作性強(qiáng)的特性。學(xué)生選定好項(xiàng)目，預(yù)約時(shí)間，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，實(shí)訓(xùn)裝置的搭建，實(shí)驗(yàn)過程的操作和開發(fā)，實(shí)訓(xùn)結(jié)果的分析測(cè)試。學(xué)生以小組為單位獨(dú)立完成。

2 化學(xué)工程訓(xùn)練對(duì)工程專業(yè)認(rèn)證必要的支撐作用

首先必須制訂符合工程專業(yè)認(rèn)證要求的化學(xué)工程課程教學(xué)大綱。工程專業(yè)認(rèn)證是貫徹落實(shí)《國家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》［3］的重大改革項(xiàng)目，而化學(xué)工程訓(xùn)練要滿足基于專業(yè)基礎(chǔ)理論，根據(jù)對(duì)象特征，選擇研究路線，設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案；能選用或搭建實(shí)驗(yàn)裝置，能正確采集、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)、建模、分析和解釋，獲取合理有效的結(jié)論；具有組織管理經(jīng)歷，能夠綜合團(tuán)隊(duì)成員的意見，并進(jìn)行合理決策；能夠運(yùn)用專業(yè)術(shù)語就化工過程復(fù)雜工程問題，以陳述、文稿、圖表等方式準(zhǔn)確表達(dá)自己的觀點(diǎn)，回應(yīng)指令和質(zhì)疑，理解與業(yè)界同行和社會(huì)公眾交流的差異性等的畢業(yè)要求。再則要細(xì)化課程考核評(píng)價(jià)方式。本課程采用五級(jí)制進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定，其中成績(jī)構(gòu)成按照考核內(nèi)容進(jìn)行評(píng)定，優(yōu)良率不超過80%。由3～4人構(gòu)成實(shí)訓(xùn)小組，成績(jī)?cè)u(píng)定由下構(gòu)成：文獻(xiàn)綜述及實(shí)驗(yàn)方案30%，數(shù)據(jù)處理及分析10%，實(shí)訓(xùn)報(bào)告30%，小組互評(píng)10%。其中文獻(xiàn)綜述環(huán)節(jié)要求學(xué)生借助文獻(xiàn)資料充分論證、詳實(shí)分析比較并準(zhǔn)確確定工藝流程及操作條件。數(shù)據(jù)處理要求思路明確，步驟具體，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)的問題分析較為深入。格式規(guī)范，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析深入和詳細(xì)。小組互評(píng)要求能和同組同學(xué)配合默契，正確實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，熟練有效地獲取數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以獲得有效結(jié)論及分析結(jié)果，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求中英文摘要準(zhǔn)確，實(shí)訓(xùn)報(bào)告結(jié)構(gòu)合理、層次分明，結(jié)果與討論分析清晰。報(bào)告格式符合要求，總結(jié)深入，能利用理論知識(shí)解決實(shí)訓(xùn)過程中的各種問題，具備化學(xué)工程訓(xùn)練課程畢業(yè)要求中所要求的綜合素質(zhì)。

3 化學(xué)工程訓(xùn)練課程對(duì)教學(xué)質(zhì)量的保證措施

3.1 化學(xué)工程訓(xùn)練是強(qiáng)化理論和實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力

根據(jù)我國工程教育專業(yè)論證化工類專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)要求，專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)中的綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的比例應(yīng)大于50%［4］。以化學(xué)工程訓(xùn)練中精餾實(shí)訓(xùn)為例，化工原理實(shí)驗(yàn)中有精餾實(shí)驗(yàn)，化學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中也有精餾操作?；ぴ韺?shí)驗(yàn)中測(cè)定全回流和部分回流情況下全塔效率，混合液體物系是乙醇-正丙醇，是理想物系，而化學(xué)工程訓(xùn)練中精餾實(shí)訓(xùn)采用的混合液體物系是乙醇和水，單元項(xiàng)目訓(xùn)練包括以下部分：精餾裝置連續(xù)生產(chǎn)操作技能訓(xùn)練（由全回流操作轉(zhuǎn)換到部分回流操作），全回流條件下精餾塔穩(wěn)定性分析與判斷技能訓(xùn)練，連續(xù)進(jìn)料條件下部分回流操作技能訓(xùn)練，進(jìn)料預(yù)熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)技能訓(xùn)練，精餾塔內(nèi)壓力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)技能訓(xùn)練，全回流和部分回流條件下總板效率的測(cè)定技能訓(xùn)練，精餾崗位計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制操作技能訓(xùn)練。這些訓(xùn)練技能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過化工原理實(shí)驗(yàn)中對(duì)精餾單元操作的要求。總體來說，就是能夠根據(jù)工藝要求進(jìn)行精餾生產(chǎn)裝置的間歇或連續(xù)操作，能夠在操作進(jìn)行中熟練調(diào)控儀表參數(shù),保證生產(chǎn)維持在工藝條件下正常進(jìn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的構(gòu)思、化工工藝設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法的研究、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及分析、對(duì)實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象進(jìn)行分析判斷和及時(shí)處理。綜合運(yùn)用化工基本知識(shí)，進(jìn)行融會(huì)貫通的獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。從該課程開設(shè)以來，不斷進(jìn)行探索和改善，達(dá)到了比較好的教學(xué)效果。本學(xué)期又增加了天津大學(xué)開發(fā)的精餾綜合拓展3D虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件的應(yīng)用。該軟件根據(jù)學(xué)生的需求與知識(shí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了三層次（仿真操作型、工程拓展型和綜合設(shè)計(jì)型）七個(gè)教學(xué)模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容由驗(yàn)證理論向綜合應(yīng)用、研究設(shè)計(jì)和創(chuàng)新開發(fā)延伸，使不同層次、不同類型的學(xué)生都能在本仿真項(xiàng)目中，根據(jù)自己的需要進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。在教學(xué)安排上要求學(xué)生在完成一個(gè)層次的學(xué)習(xí)并達(dá)到一定要求后，才能夠進(jìn)入到下一層次的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有“闖關(guān)式”的體驗(yàn)，既保證了學(xué)生每個(gè)層次的學(xué)習(xí)效果，可以通過改變物系如乙醇-水物系、苯-甲苯物系、乙醇-正丙醇物系等，內(nèi)容豐富，又可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。

3.2 教師對(duì)化學(xué)工程訓(xùn)練進(jìn)行分散式指導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)開始前，集中指導(dǎo)一次，指導(dǎo)教師集中講解開放實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降娜鞒碳耙螅⑦M(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全考試，考分90 以上，簽署實(shí)驗(yàn)安全承諾書，方能進(jìn)行后續(xù)工作。實(shí)驗(yàn)開始后，每個(gè)實(shí)驗(yàn)必須有一個(gè)指導(dǎo)老師，檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)。教師要觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程，及時(shí)指出不當(dāng)操作，允許學(xué)生犯錯(cuò)，引導(dǎo)學(xué)生思考。

4 結(jié)束語

化學(xué)工程訓(xùn)練在化工專業(yè)人才的培養(yǎng)過程中實(shí)踐性強(qiáng)，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、分析問題和解決問題的能力，而且能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)合作精神等理念，全面提升學(xué)生的工程素養(yǎng)。