時間:2022-11-02 17:20:40
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隨著學科的發(fā)展和知識的豐富,無機化學的教學內容越來越多,書越編越厚,除了化學平衡和元素化學的知識外,還有物理化學的熱力學,反應動力學,電化學及“結構化學”的原子結構等內容,知識點密集且理論性強。以我?;瘜W工程與工藝專業(yè)為例,所用教材為天津大學楊宏孝等主編,高等教育出版社出版的無機化學第四版,550頁,教學時間為54學時,在如此短的時間內學完全部內容,顯然是很費力的。因此大學老師的授課方式和對學生的引導就顯得至關重要。
2學生自身條件的局限
無機化學的授課對象是剛剛考入大學的大一新生,一方面他們在高中早已習慣了題海戰(zhàn)術,習慣了中學那種死記硬背的學習方法,面對課時少,知識面廣,思維跳躍性強的大學有著強烈的不適應。在實際學習過程中,他們在學習初期很容易產生眼高手低的感覺,輕視學習,隨著課堂進度加快,中后期面臨著信息量大﹑重復少﹑練習少,心理準備不足,普遍感到學習起來很吃力,茫然不知所措,很容易產生焦躁和厭煩的情緒,甚至越來越不喜歡學習,這樣直接影響到他們后期的學習。另一個方面他們正處在由中學角色到大學角色的轉型期,他們中大都是缺少鍛煉的獨生子女,以前在生活和學習上極大程度地依賴老師和父母,現(xiàn)在突然失去監(jiān)督和管理,茫然不知所措。很多學生都反映大學老師上課內容多,講課速度快,很多時候都聽不懂老師講的是什么,課后自己看書也不太明白,導致出現(xiàn)“教師忙于講解,學生難以理解”的尷尬局面。其根本原因是忽視對學生學習積極性和自主學習能力的培養(yǎng),不能突出學生的主體地位。面對大學授課時間少,授課內容多的情況,培養(yǎng)學生的自學能力,突出學生的主體地位顯得尤為重要。
3課程教學內容知識陳舊,缺少靈活性
在長達三十多年的時間里,無機化學一直以化學反應原理,物質結構基礎,元素化學為課程教學基礎內容,知識點更新不大,而且還含有中學的內容。以元素部分為例,元素部分的知識瑣碎,系統(tǒng)性不強,而教材中往往只是羅列材料,削弱了理論對學習元素化合物知識的指導作用,講起來平淡乏味,不利于學生理解和掌握,難以激發(fā)學生的興趣。
4落后的傳統(tǒng)教學模式的限制
“以教師為中心,以課堂為中心,以教材為中心”的單一傳統(tǒng)教學模式,使學生對無機化學的學習感到很枯燥,認為是一大堆的英文符號和沒完沒了的數(shù)據(jù)以及無窮無盡的計算,嚴重地影響了學生學習無機化學知識的積極性,從而難以為社會提供創(chuàng)造性人材,達不到新的教育機制對“無機化學”教學目標的要求。
5師生之間缺乏及時的溝通交流
從老師的角度來看,學生有點太怯于與老師溝通了。大學的老師有一個共同的特點就是與學生溝通較少,很多學生每周只能和老師見上一兩面。相對于高中時同老師的見面頻率而言,明顯少了很多。師生間面對面交流的機會隨之也就大大減少,三成大學生整年“師生零交流”。從學生的角度來看,學生們通常只有在課上或是課間時才會和老師有互動,盡管大多數(shù)學生和老師愿意相互交流,但有時候似乎缺乏有效的溝通途徑。
6理論教學與實驗教學的不同步性
化學工程與工藝專業(yè)理論課進度相對實驗課有些滯后,導致實驗環(huán)節(jié)時學生對基礎理論知識不理解,對實驗步驟懵懵懂懂,多數(shù)學生完全按照實驗書所給的步驟來做,不加以任何思考,這樣就導致實驗做完原理步驟忘完,完全達不到通過實驗課的學習培養(yǎng)學生的科研能力和科學素養(yǎng)的目的,還會讓學生認為這是一種負擔。針對以上問題,優(yōu)化無機化學課程的結構和內容,改革教學方式,貫徹新的教學理念,正確引導學生建立正確的學習方法,提高學習興趣和自學能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,并使學生在有限的教學時間內,盡可能多地掌握無機化學基礎知識是擺在我們面前的一項重要任務,勢在必行。
二、具體改革內容、改革目標和擬解決的關鍵問題。
1教學內容的改革
課堂教學內容的變革決定了課程改革的效果,在教學改革過程中要探索先進的教學理念,不斷提高無機化學課程教學水平,使該課程在提高學生素質和能力方面發(fā)揮更大的作用。具體內容如下:
1.1精選教材內容,突出重點,分散難點
無機化學課程以“二結構、三原理、四平衡”的基本理論和元素化合物知識為主線,主要講述化學的基本原理和元素的性質以及相關化學反應。在教學過程中既要加強與中學化學教學內容的聯(lián)系,又要協(xié)調好無機化學與物理化學、有機化學和分析化學中的部分內容的關系,把握好同一知識點在不同學科之間的銜接,避免重復,更好地精簡課時,提高效率?,F(xiàn)有的無機化學教材有很多與中學化學,基礎化學,分析化學重復的內容,四大化學反應,原子分子結構是工科無機化學的重要基礎理論,也是教學的難點和重點。
1.2加強無機化學教學內容的針對性
以本專業(yè)企業(yè)生產、學生就業(yè)、考研的實用性為出發(fā)點選擇擬講授的內容,形成化學與工程專業(yè),乃至應用化學,材料和環(huán)境等專業(yè)的全方位的培養(yǎng)模式。工科基礎化學的教學改革應在注重課程整體性的基礎上,選取教學內容,在以突出知識主線的前提下,把握好知識的深度與廣度的平衡,就是在講清楚重要知識的基礎上,讓化學原理與專業(yè)知識有機結合。
1.3理論教學與實驗同步,開放性實驗輔助理論教學
對化學工程與工藝專業(yè)的學生來說,實驗課的學習也在教學過程中也有著重要的作用,通過對實驗課的學習能夠培養(yǎng)學生的科研能力和科學素養(yǎng),為成為高素質化工類應用人才打下堅實的基礎?;A理論知識的理解對學生的實驗技能有著指導性的意義,所以要保證理論教學與實驗教學的同步性,這樣既能保證學生掌握基礎的實驗技能,又能促進其對基礎理論知識的理解。對于理論課進度相對滯后的實驗課,在實驗課環(huán)節(jié),教師要在實驗前將實驗知識與理論知識相結合并給予學生系統(tǒng)化,詳細化的講解,不能就實驗講實驗,能為學生引申的盡可能引申,這樣可以使學生做到心中有數(shù),有的放矢,這樣既保證了學生掌握基本的實驗技能,也有利于其對后續(xù)基礎理論知識的理解和掌握,理論教學與實驗教學相輔相成,更好地培養(yǎng)了學生的動手能力,思考問題分析問題解決問題的能力以及理論聯(lián)系實際的能力,進而培養(yǎng)了學生的科研能力和科學素養(yǎng)。
1.4引入多媒體演示教學
針對工科學生結構化學基礎薄弱的情況,為避免教材中單純羅列抽象概念的情況,引入多媒體輔助課堂演示教學,制作三維多媒體課件,通過計算機直觀地向學生描述原子的結構,原子軌道圖形,雜化軌道形狀與空間取向,化學鍵的形成及空間圖像等,以動畫形式生動逼真地模擬雜化形成的全過程,充分地利用了多媒體教學的圖、形、聲等特點,使課堂教學形象生動,易懂易記。教師也可以在備課過程中對多媒體課件不斷地進行修改和完善,使教學內容更加完整、充實。
1.5建立一定的平臺及時與學生進行溝通交流
針對師生之間缺乏及時溝通交流的情況,可以建立面對面的平臺或群平臺等,能夠讓學生遇到不懂的問題,包括學術問題題和個人煩惱等等,進行及時的溝通交流,引導學生充分利用業(yè)余時間,查閱無機化學相關的文獻,拓寬其知識面,調動其學習積極性,培養(yǎng)其自學能力。今年我?guī)У幕ぐ嗵氐亟艘粋€群,對實驗中存在的問題及時進行溝通交流,對于好的素材師生共享,加深了師生之間的互相了解,拉近了師生之間的距離,從而提高了學生學習的主動性和積極性。有時候學生會因為一個老師,而喜歡上一門課。
2教學方法的改革
教學方法的改革是課程改革的重要環(huán)節(jié),教師應該從教和學兩個方面改善教學方法,將化學基礎知識融于生活,科研和生產,從而培養(yǎng)學生的學習興趣。具體做法如下:
2.1做好新舊知識的銜接,引導學生利用已有的知識解決新問題
培養(yǎng)學生養(yǎng)成課前預習課后復習的習慣,在講授過程中,教師通過設問,提問等方式,引導學生對以前所學的知識進行回憶,引導學生積極思考,用已有的知識解決新問題,這樣就使得學生在學習新知識點的同時,復習鞏固舊知識,從而增強學生學習的成就感和學習無機化學的信心。
2.2引入學生參與的制度,充分調動學生的積極性
對于深度不高的教學內容,鑒于學時所限,可以引入學生參與的制度,提前讓學生查資料,鼓勵學生用PPT形式,做幾分鐘的演講,這樣就由原來的只有教師講授轉為師生通講,充分調動學生課余時間學習的積極性,課后采用互評的形式,這樣不僅鍛煉了學生敢于發(fā)言的勇氣,也讓學生更好地積累經(jīng)驗,為下一次的成功打好基礎。
2.3以科研促進教學,讓專業(yè)知識與實際生活緊密結合
無機化學知識點多,理論性很強,學生學起來普遍感到枯燥,很難產生學習興趣。在教學過程中,教師要將課本上的理論與有關的科技研究成果和生活中的具體事例相結合,既有利于避免教學內容的空洞抽象、枯燥乏味,也有利于拓寬學生的知識面,同時還能更好地激發(fā)學生學習的興趣。同時也可以安排不同的學術講座,就科學領域前沿的熱點問題展開交流和討論,例如,非金屬材料科學,稀土金屬在人類生產生活的作用,生態(tài)環(huán)境保護等課題,以豐富學生的第二課堂,讓他們覺得自己所學的知識與社會的發(fā)展息息相關,從而增強了學生對本專業(yè)學習的信心。
2.4以提高教學質量為核心,培養(yǎng)學生的學習興趣和自主學習能力
針對大一學生要完成從高中到大學過渡的特點,實現(xiàn)從以教師講授為主向以學生自學為主的轉變,教師在課堂教學中要采取有效方法(例如,把化學基礎知識融入生活,將化學基礎知識融入生產,將化學基礎知識融入科研等),激發(fā)學生的學習興趣,保證學生的主體性和創(chuàng)造性的發(fā)揮,以實現(xiàn)學生智力和非智力因素和諧發(fā)展,使學生由“不想學、不會學”轉變?yōu)椤蔽乙獙W、我會學”。這對于培養(yǎng)學生終生的學習習慣,促進學生學習能力的發(fā)展,幫助學生積極思考等具有非常重要的意義。
3考核方式的改革
考核是檢查教師教學效果和評價學生學習成效的必要方法,也是教學的重要環(huán)節(jié)。能夠督促學生平日的學習和客觀的評價學生的學習情況,調整如下:
3.1多元化考核評價體系的構建是檢查教學效果的重要舉措
在高校中普遍存在部分學生平時不學習,考前臨時突擊的現(xiàn)象。為了避免這種不良學習風氣的滋生,應構建多元化的考核體系,以學生的平時考核(占30%)和期末考核(占70%)進行綜合評定??荚囘M行的載體是試卷,試卷要以能力測試為主導,考查學生對所學基礎知識、基本技能的掌握程度和綜合運用所學知識分析、解決實際問題的能力作為命題的指導思想。在考試題型多樣化的前提下,要將基礎知識與綜合能力相結合,注重對分析問題和解決問題能力的考查。因此命題教師應在期末考試中增加一定比例的綜合素質題,以考察學生綜合運用所學知識、原理來分析和解決實際問題的能力,從而實現(xiàn)通過考試來檢查教學效果的目的。
3.2嚴格平時考核是鞏固課堂教學效果的一個重要環(huán)節(jié)
在構建的多元化考核評價體系中,學生的平時考核(共計30分)共分為三個部分:出勤情況和課堂表現(xiàn)(占5分);作業(yè)及隨堂階段性考試(占10分);專業(yè)小論文或小報告(占15分)。布置每個學生根據(jù)所學的知識點及試題規(guī)范化要求出一份自己認為有質量的試題及答案上交,老師從學生所出的題中擇優(yōu)選取,考試結束后指導學生互相批改并作出評價,這樣不僅提高了學生的學習興趣同時有力地促進了學生解題能力及綜合運用知識的能力。通過大量閱讀文獻,撰寫小論文,做小報告,從而拓寬學生的知識面,也把平時成績真正的落到實處。最后一次課,我對三個班的學生做了一個調查,在講臺上做報告,撰寫論文,出一套試卷,讓學生任選一樣去做,會怎么選?最后參與的學生65人,做報告,46%,論文:35%,出試卷,19%。選擇做報告的主要原因是具有挑戰(zhàn)性,可以很好鍛煉自己的語言表達能力,并在此過程中體會到了老師工作的不易,培養(yǎng)其在以后的學習和工作中學會尊重別人的勞動;撰寫論文有利于拓寬自己的知識面,發(fā)現(xiàn)有很多東西值得進一步學習;通過出試卷發(fā)現(xiàn)了自己在學習中存在的問題,加深了對書本知識的理解和掌握。
3.3明確的考核制度可以促進學生端正學習態(tài)度
明確的考核制度可以促進學生端正學習態(tài)度,促使學生養(yǎng)成一個良好的學習習慣。而且這種針對學習過程的每個環(huán)節(jié)的量化記錄,有利于教師掌握學生的學習動態(tài),根據(jù)平時記錄反饋的信息,及時調整教學方法、優(yōu)化教學管理,使教學效果進一步提高。
二、“大工程領域”全日制工程碩士培養(yǎng)模式改革的主要措施
1.重新定位全日制工程碩士的培養(yǎng)目標
揚州大學圍繞“大工程領域”全日制工程碩士培養(yǎng)模式改革,邀請行業(yè)專家和企業(yè)代表共同對化學工程領域全日制工程碩士的培養(yǎng)目標進行重新定位,提出:培養(yǎng)面向行業(yè)、面向未來的高層次復合型“大化工”人才應該具備寬廣的知識背景、良好的創(chuàng)新思維、較高的實踐能力和強烈的責任意識,具有扎實的化工、材料、制藥、環(huán)境等學科基礎知識,能綜合運用化工過程、綠色工藝、工業(yè)催化、材料制備、藥物合成和環(huán)境化學等多個領域的研究方法和現(xiàn)代技術手段,具備獨立從事化工-材料類、化工-制藥類、綠色化工-環(huán)境保護類等多個大類方向的研究工作和解決多樣實際工程問題的能力。在此基礎上,學校按照“方案寬口徑、培養(yǎng)個性化、出口多方向”的基本原則,重新制定了化學工程領域全日制工程碩士培養(yǎng)方案。
2.構建基于多學科交叉的“模塊化雙螺旋”課程體系
針對化學工程領域全日制工程碩士新的培養(yǎng)方案,學校在充分發(fā)揮自身辦學特色和整合學校教學資源的基礎上,由化學工程領域牽頭,校內多個工程領域協(xié)調配合,改革了傳統(tǒng)的層次化課程體系,見圖1,構建了基于多工程領域學科交叉的“模塊化雙螺旋”課程體系,見圖2。實現(xiàn)理論課程和實踐課程的多鏈交匯,有效解決了傳統(tǒng)課程體系中理論課程與實踐課程相互脫節(jié)的問題。對相關課程進行模塊化處理,使得課程內容更具靈活性和針對性,加上多工程領域學科交叉的理論課程平臺和多元化實踐課程平臺所整合的多種教學資源,能夠最大限度滿足“大工程領域”人才培養(yǎng)的需要。其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下三個方面:
(1)“模塊化”的課程內容更具靈活性和針對性
通過設置模塊能夠實現(xiàn)理論課程和實踐課程的多鏈交匯,有效解決了傳統(tǒng)課程體系中理論課程與實踐課程相互脫節(jié)的問題。對相關課程進行模塊化處理,使得課程內容更具靈活性和針對性,加上多個工程領域學科交叉的理論課程平臺和多元化實踐課程平臺所整合的多種教學資源,能夠最大限度滿足“大工程領域”人才培養(yǎng)的需要。
(2)“雙螺旋遞進式”的課程排布更加貼合人的發(fā)展規(guī)律
“雙螺旋遞進式”的課程排布,既保持了理論課程體系和實踐課程體系相對獨立性,又確保了理論課程體系和實踐課程體系的內在聯(lián)系性,使得各模塊之間呈現(xiàn)了從掌握多學科基礎知識———構建基本工程技能———建立初步工程概念———獲得多領域工程科研訓練———親歷工程實踐———實現(xiàn)“大工程領域”的知識、能力、素質綜合提升這樣一個循序漸進的培養(yǎng)過程,完全符合人的發(fā)展規(guī)律。
(3)多元化的實踐課程平臺能夠更好地滿足學生個性化培養(yǎng)的需要
學校多元化的實踐課程平臺由校內和校外兩部分組成。校內教學實踐資源包括揚州大學國家級測試中心、江蘇省環(huán)境材料與環(huán)境工程重點實驗室、揚州大學藥物研究所、揚州市材料性能強化技術中心、揚州大學聯(lián)環(huán)生物化妝品研究所、揚州大學超分子化學研究所、揚州大學高分子化學與材料研究所、揚大-中化精細化工研究所、化學工程與工藝專業(yè)實驗室、藥物合成專業(yè)實驗室等;校外教學實踐資源包括揚州市化工園區(qū)、高郵市電纜材料科技園區(qū)、大學科技成果孵化園、泰州醫(yī)藥城、江蘇油田、揚農集團、長青農化、上海藥明康德新藥開發(fā)有限公司、聯(lián)環(huán)藥業(yè)等多家單位,以及50多家江蘇省企業(yè)研究生工作站,近70家校企聯(lián)合培養(yǎng)基地,能夠針對學生的專業(yè)特點、興趣愛好和個人能力提供多樣化的教學資源,為學生多工程領域應用能力的培養(yǎng)提供了有效支撐,滿足了學生個性化培養(yǎng)的需要。
3.打通相關工程領域的課程設置“大工程領域”的課程設置
應該摒棄傳統(tǒng)的學科主義色彩,充分體現(xiàn)實用主義的根本訴求。學校通過打通相關工程領域的課程設置,將多工程領域學科交叉的構思細化落實到相關課程之中,重點開展了以下四個方面工作:
(1)少而精地設置學位課程
學位課程主要包括政治類課程、外語類課程、工程數(shù)學類課程以及相關工程領域所共用的最基礎的課程。最基礎的課程并不強調學科系統(tǒng)性,而是以“必需、夠用”為度對相關課程和教學內容進行重組和優(yōu)化,旨在為學生提供必備的基礎理論知識。
(2)有針對性地選取教學內容
教學內容首先要重視其學科交叉性、寬廣性、應用性和實踐性,重視學生應用能力和實踐能力的培養(yǎng);其次要能反映本工程領域和相關工程領域的前沿知識,使學生熟悉多個工程領域科研的最新動向,增強科研興趣;此外還要有針對性地將企業(yè)生產實際中遇到的問題或工程案例引入教學內容,使學生對企業(yè)工程應用有一個初步的了解,增強學生對工程問題的分析能力;最后課程內容的選取還要考慮系統(tǒng)性,做到與后續(xù)課程和課題研究的有效銜接,減少學生課程學習的盲目性。
(3)充分發(fā)揮選修課的靈活性
選修課的設置除了相關工程領域的專業(yè)課程外,還要設置大量的交叉學科課程,同時鼓勵學生根據(jù)自己的興趣和研究能力在全校開設的研究生課程中選擇適合自己的課程,進一步拓寬學生的知識視野,培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng),解決知識結構單一化的問題,適應不同類型研究方向的需要,促進學生的自由發(fā)展。
(4)加大實踐課程的學分比重
“大工程領域”課程體系設置中,實踐課程學分占到1/3左右,實踐課程的內容將不僅僅局限于本工程領域的教學內容,更多是要提供多個工程領域的實踐教學內容。而且,實踐課程體系的設置還將貫穿于全日制工程碩士的知識學習、科研選題、工程實踐,以及延伸至對論文寫作階段工程應用性的指導。同時,還要重視理論課程與實踐課程的內在聯(lián)系,提高知識學習與工程應用的轉化效率,強化學生工程應用能力的培養(yǎng)。
4.科學合理地配備師資“大工程領域”的課程在師資配備上
除公共課及部分專業(yè)基礎課外,主要采用“三三制”,即多個工程領域的專家、學者講授課程占總課程的1/3,企業(yè)及研究單位的高級工程技術人員講授課程占總課程的1/3,院內有企業(yè)工作背景及長期與企業(yè)有業(yè)務合作的教師講授課程占總課程的1/3。尤其對于實踐課程的師資配備則要充分體現(xiàn)“工程背景”,可以是具有企業(yè)工作經(jīng)歷的校內教師,也可以是擁有一定數(shù)量面向企業(yè)橫向科研項目的校內教師,或是來自企業(yè)具備一定教學經(jīng)驗的工程技術人員。同時,積極嘗試采用多教師串講的授課形式,例如:在化工—材料類課程中醋酸纖維的生產和應用這部分內容,將安排三位老師進行串講和指導,兩位校內教師一位主講化工工藝與設備,一位主講材料的制備及功能化,而邀請的企業(yè)高級工程師則講解醋酸纖維的應用及市場行情分析。從而實現(xiàn)了多學科知識配置—市場認知—企業(yè)應用三位一體的綜合性教學目標。
2教學方法改革
2.1現(xiàn)代教育技術的應用多媒體教學課件以它圖文并茂、動靜結合的表現(xiàn)形式,達到增強了學生對抽象概念、圖形性質和學科定理的理解與感受,從而極大地提高了課堂的教學效果。石油加工工藝學課程具有專業(yè)性強,需要良好的專業(yè)知識鋪墊;知識綜合性強,涉及內容廣泛,內容復雜,新工藝技術、新標準繁多;應用性強,理論與實際密切結合等特點,決定了該課程的授課形式必須多樣化,達到最好的教學效果。所以授課中把新工藝、新標準等以多媒體的形式講授,既直觀、形象、又便于學生了解掌握,節(jié)省教師畫圖、畫表的時間,在有限的教學時間里實現(xiàn)了大容量、高效率的教學。運用視頻將理論與專業(yè)實驗、仿真素材等緊密聯(lián)系起來,如對實沸點蒸餾先進行理論介紹,再播放視頻,一動一靜,將枯燥的理論以實際過程表現(xiàn)出來,提高學生的學習效果。課外學習平臺也不斷完善,包括授課視頻、實驗視頻、課件、配套習題、實際問題解決方法等,用現(xiàn)代技術及豐富生動的內容吸引學生的學習興趣,提高學生自主學習的能力。
2.2啟發(fā)式與對比式教學相結合為了改變大學生在中學階段養(yǎng)成的被動式、機械式的學習方式,變被動為主動,增加學習的積極性,提高對知識的渴望與興趣,本課程的講授過程中大量采用啟發(fā)式教學。如在講授清潔燃料生產時,先通過圖片了解現(xiàn)在全球氣候變化帶來的影響,并給出具體數(shù)據(jù),再討論導致的原因。汽車尾氣的排放就是源頭之一,為了改善全球氣候,減少汽車尾氣排放的污染物是當務之急,這就要求提高燃料的質量,即生產清潔的汽油和柴油。應用啟發(fā)式教學,從我們切實能體會到的事情出發(fā),引導學生運用所學知識去解決實際問題,既可以把問題簡單化,又增加了學生的學習積極性和興趣。除了啟發(fā)式教學外,還并用對比式教學方式,兩者相互補充。如把汽油和柴油進行對比講解,找出異同點,便于學生的理解與掌握。先指出汽油機與柴油機的雖然都是活塞式發(fā)動機,工作過程都是由進氣、壓縮、膨脹做功、排氣4個過程構成,但兩者的壓縮比、進入氣缸的氣體、著火方式等不同,所以對燃料的要求不同。汽油和柴油在發(fā)動機中燃燒不正常時都會發(fā)生爆震,且爆震現(xiàn)象相同,但是產生爆震的原因及時期卻完全不同,兩者用不同的指標來表示其抗爆性,由此得出各自的理想組分。通過對比歸納,內容清晰,層次分明,相似的知識點不易混淆,便于理解與掌握,取得了良好的教學效果。
2.3小組討論形式進入課堂為了提高學生的學習積極性,我們會不定期的提出一些與石油相關的問題,鼓勵學生通過各種渠道(期刊、報刊、互聯(lián)網(wǎng)、電視等)收集資料進行了解,之后在課堂上進行分組討論,把枯燥乏味的理論知識結合到我們的生活中,學生積極性較高,課堂氣氛高漲。比如緒論講完之后提出問題:石油與你有多大關系,你一天消耗掉多少石油?在下次課中用部分時間進行分組討論,在激烈的討論中,同學們各抒己見,真正了解到了我們的衣食住行確實離不開石油,但石油又是什么,它又是如何加工成我們想要的產品呢?有了疑問和好奇心,增強對本課程的興趣。
2.4培養(yǎng)獨立查閱并加工文獻的能力在授課過程中提出幾個比較熱門的課題,如原油價格對國民經(jīng)濟的影響?煉化企業(yè)如何實現(xiàn)清潔燃料的生產?現(xiàn)代煉油工業(yè)發(fā)展趨勢?中國的能源安全及戰(zhàn)略問題等。學生根據(jù)個人興趣,選取某一個課題,獨立查閱文獻并經(jīng)過整理完成一份報告,提高學生查閱加工文獻的能力,為以后畢業(yè)論文奠定良好的基礎,又加深對某一方面的深刻理解。
2.5加強工程意識與理論的聯(lián)系石油加工工藝學是一門專業(yè)課,除講授理論內容,還引入大量工業(yè)生產和科學研究案例,提升學生工程意識與理論聯(lián)系實際的能力,真正做到理論與工業(yè)生產緊密相連。如以遼陽石化加工原油-俄羅斯原油為例,根據(jù)原油性質、實沸點蒸餾數(shù)據(jù)及直餾產品性質,確定加工方案;以遼陽石化550萬t/a常減壓裝置為例,講授常減壓裝置工藝流程、主要設備、直餾產品性質等,運用實測數(shù)據(jù)進行產品實沸點切割計算,分離精確度計算等;增加解決實際問題的環(huán)節(jié),如當某一側線產品出現(xiàn)頭重尾輕的時候應如何調節(jié)操作?本專業(yè)定期聘請工廠有經(jīng)驗的專業(yè)技術人員到學校進行講課,介紹工廠相關裝置概況、原料及產品、市場需求、主要設備及生產工藝流程、從事化工行業(yè)要注意的安全事項等事項,使學生不但有了安全意識,也對實際生產過程有所了解,有利于理論知識的理解,引起學生對自己未來工作的興趣,提高學習動力。專業(yè)實驗最能反映專業(yè)特色,是與本專業(yè)學科發(fā)展關系最密的實踐性教學環(huán)節(jié),因此我們不斷對專業(yè)實驗教學環(huán)節(jié)進行改善,除了開設傳統(tǒng)的驗證性實驗外,又增加了設計型、研究型實驗;建設煉油化工與自動化仿真培訓中心,強化學生的工程實踐與運行能力;鼓勵學生參加“中國石化-三井化學杯”大學生化工設計競賽,聘請設計院人員與教師共同指導,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和工程技能,培養(yǎng)團隊協(xié)作精神,增強學生的工程設計與實踐能力,實現(xiàn)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”。
3教師實踐能力的提高
作為石油加工工藝學課程的老師,本人除了具有豐富的理論教學經(jīng)驗,也具有實際生產經(jīng)歷,曾在中石化滄州煉油廠催化裂化裝置工作兩年,每年參加知道學生下廠生產實習實踐教學環(huán)節(jié),并于2012年在遼陽石化煉油廠進行為期一個月的實踐培訓,因此對煉油加工工藝過程及主要生產設備的操作及工作原理頗為了解。在理論教學過程中,能夠將實際生產與理論知識結合在一起,并對生產中遇到的問題作為實例進行分析、講解,提高了學生的學習積極性及理論聯(lián)系實際,分析問題和解決問題的能力。從事石油加工工藝學課程的教師除了擔任理論教學外,還擔任專業(yè)實驗、畢業(yè)設計論文、生產實習及實踐教學環(huán)節(jié)的指導工作。在學校、學院的推薦下,每年都有青年教師到中石油遼陽石化公司的生產一線進行實習,并派專業(yè)教師參加相應的技能培訓,定期聘請工廠專業(yè)技術人員到學校進行講座,以提高青年教師的工程實踐能力。
2乙醇提純工藝中所涉及的化學工程問題
乙醇提純的主要工藝方法在進行乙醇的發(fā)酵工藝時,水是反應中必須要產生的物質之一,于是乙醇的提純工藝就落到了水與乙醇的分離工藝上?;诨瘜W原理上分析,這種提純工藝可以采用精餾法,可以采用吸附法、共沸精餾、萃取精餾,也可以采用滲透氣化膜分離法等等。一般來說,乙醇在發(fā)酵液中的質量分數(shù)在5%到12%之間,但是工業(yè)用乙醇的質量分數(shù)卻在90%以上,那么這就給乙醇的提純工藝提出了一定的挑戰(zhàn),采用傳統(tǒng)的精餾方法已經(jīng)無法滿足工業(yè)的要求。由此,可以將發(fā)酵液中的乙醇混合物分兩步進行提純,首先,利用普通的精餾提純方法得到質量分數(shù)為92.4%的乙醇,然后再利用萃取、共沸、吸附等精餾方法得到高純度的工業(yè)乙醇。精餾這種乙醇提純方法已經(jīng)發(fā)展多年,其工藝與流程也比較成熟,然而在這種精餾過程中由于產生很高的熱量,造成的能耗很高,并且在此過程中對于回流的要求也越來越高,大大增加了精餾成本。綜上,在傳統(tǒng)的乙醇提純工藝上還具有很大的發(fā)展與創(chuàng)新空間,可以從設備配置、生產效率以及工程理論上進一步研究,得出更適合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的有效方法。目前,這種工藝方法已經(jīng)有所突破,如分類與反應過程耦合的方法,就是創(chuàng)新的代表。在燃料乙醇方面,乙醇的純化可以采用的方法為多塔精餾,同時結合向乙醇混合液中增加原有體系分離因子的萃取精餾等,也可以利用膜蒸發(fā)分離的辦法,其優(yōu)點是降低能耗,避免污染環(huán)境。此外,吸附的辦法在燃料乙醇純化工藝中還沒有很成熟的使用,需要進一步的探討?,F(xiàn)階段,燃料乙醇生產工藝的研究,主要集中于單一操作過程,如吸附脫水共沸物、滲透蒸發(fā)、萃取精餾等,將這些單一過程組合研究的文章不多。實際的燃料乙醇純化研究中,計算機仿真的應用開始不斷增多,它在進行不同單元組合的反應規(guī)律研究上十分有利。此外人工智能方面在乙醇純化工程模擬中也有很多的應用,對于條件限定后的每個單元操作以及分離流程耦合的篩選等都是工程模擬中的主要內容。由此可見,流程組合的研究已經(jīng)上升到計算機時代,不再需要傳統(tǒng)的憑經(jīng)驗進行流程與工藝的確定了。
3生物發(fā)酵反應與分離耦合反應
就目前的燃料乙醇工藝研究而言,主要為基礎研究工作,如過程放大、生物反應與分析過程耦合、流程創(chuàng)新、工藝流程創(chuàng)新等。生物發(fā)酵反應與分離耦合。不是兩者的簡單結合,而是一種流程耦合,屬于一種創(chuàng)新的技術和理論。如果化學反應結束后就可以直接得到產品,那么反應過程就是相應的過程,而在工程上所說的反應過程則是綜合性的過程,包括方法、設備以及問題處理的過程。這其中形成了分離工程,利用能量與物質的傳遞、化學反應以及流體力學等相關知識,由此說明耦合問題可以進行,并且能夠完成相關問題的解決,并且可以將生物發(fā)酵看作是耦合過程,用于提高發(fā)酵與分離效率,這種方法大大促進了燃料乙醇工藝的發(fā)展。它利用了工藝改善,采用了創(chuàng)新的方法,實現(xiàn)了工藝過程最優(yōu)化,這是化學工程發(fā)展的最新契機,多場耦合的研究意義重大,為未來的發(fā)展與進步指明了方向。
2環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的課程體系
在課程體系設計上,不能簡單地將環(huán)境工程專業(yè)與化學工程專業(yè)的課程“拼盤”。根據(jù)環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的特點和要求,我們在請教專家、調查學生的基礎上對環(huán)境工程專業(yè)、化學工程專業(yè)的相關課程進行了有機整合,形成了培養(yǎng)環(huán)境工程與化學工程復合型人才的課程體系,該課程體系由5個課程模塊組成。公共基礎和素質課程模塊。該課程模塊包括中國近現(xiàn)代史綱要、思想道德修養(yǎng)與法律基礎、基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、大學生心理健康教育、軍事訓練、大學體育、大學英語、計算機基礎、大學語文。專業(yè)基礎課程模塊。該課程模塊包括高等數(shù)學、工程制圖及CAD、無機化學及實驗、有機化學及實驗、分析化學及實驗、儀器分析及實驗、物理化學及實驗、化工原理及實驗、波譜分析。專業(yè)核心課程模塊。該課程模塊包括環(huán)境化學、管網(wǎng)工程、環(huán)境微生物學及實驗、環(huán)境生態(tài)學、環(huán)境監(jiān)測及實驗、水污染控制工程及實驗、大氣污染控制工程及實驗、固體廢物處理工程及實驗、噪聲污染控制工程、環(huán)境影響評價。特色課程模塊。該課程模塊包括化工環(huán)境保護、化工污染控制工程、化工污染控制設備、綠色氧化技術、突發(fā)性化工環(huán)境污染事故的預防與處置等課程。實踐教學課程模塊。該課程模塊包括環(huán)境工程仿真實驗、工程設計、工程實驗設計與數(shù)據(jù)處理、PIDCAD工藝流程制圖、認識實習、生產實習、畢業(yè)論文(設計)。該課程體系在保留環(huán)境工程專業(yè)的核心課程基礎上,《無機化學》、《有機化學》、《分析化學》、《物理化學》、《儀器分析》、《化工原理》、《波譜分析》等專業(yè)基礎課程內容和學時與化學工程專業(yè)一致,在課程設置上體現(xiàn)出環(huán)境工程專業(yè)與化學工程專業(yè)課程的復合;特色課程模塊和實踐教學課程模塊體現(xiàn)出環(huán)境工程專業(yè)與化學工程專業(yè)課程的融合。
3環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的教學方法
對于環(huán)境工程與化學工程復合型人才,要求綜合培養(yǎng)學生環(huán)境工程、化學工程兩專業(yè)的知識和能力,達到綜合培養(yǎng)的目標,這就要求其相應的教學不能采用灌輸性的教學風格,而應采用滲透式教學、融合式教學、案例式教學和研究性教學等。(1)滲透式教學是指在上述專業(yè)基礎課程模塊中滲透環(huán)境工程專業(yè)知識的教學,在上述專業(yè)核心課程模塊滲透化學工程專業(yè)知識的教學。例如,《物理化學實驗》中動力學實驗可以讓學生動手做“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數(shù)和活化能的測定”。(2)融合式教學是指在上述特色課程模塊和實踐教學課程模塊中將環(huán)境工程和化學工程中的知識、原理、技能融成一體進行教學。例如,《化工污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“流化床化學反應器處理農藥廠廢水”的專題教學,將流化床工藝設計參數(shù)、原理、廢水排放標準等融合在一起進行教學。(3)案例式教學就是指在環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的教學過程中結合教學內容運用工程中的實際案例進行教學。例如,《水污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“電鍍廠含鉻廢水的深度處理”的案例教學。(4)研究型教學是指在環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的教學過程中教師結合教學內容,通過創(chuàng)設學習情境,促進、支持和指導學生完成研究型學習活動,來綜合培養(yǎng)學生能力與素質的一種教學方法。例如,在“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數(shù)和活化能的測定”實驗中,教師可引導學生自己查閱文獻資料,引導學生思考如何測定溶液中2,4-D的濃度?如何用計算機軟件繪制2,4-D濃度的標準曲線?讓學生自己確定實驗中所需要的儀器和使用的方法,引導學生思考FeSO4和H2O2使用量對2,4-D降解速率的影響,如何求算該降解過程中的速率常數(shù)K和表觀活化能Ea?
4環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的師資隊伍建設
良好的師資隊伍是實施環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的關鍵。要培養(yǎng)環(huán)境工程與化學工程復合型人才,首先必須有環(huán)境工程與化學工程復合型的師資。筆者認為,要改變目前環(huán)境工程與化學工程復合型的師資匱乏問題,可從如下幾個方面加強環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的師資隊伍建設。(1)引進、培養(yǎng)具有環(huán)境工程和化學工程雙專業(yè)學位的高水平的博士或碩士,他們在學士、碩士或博士學位教育期間接受過環(huán)境工程、化學工程的專業(yè)教育,具備環(huán)境工程和化學工程復合的知識結構和科研素養(yǎng),是環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的理想師資隊伍。(2)教師交叉自學和資格認證。在學院內部要求有環(huán)境工程專業(yè)學位的教師參加化學工程的本科理論與實踐教育,要求有化學工程專業(yè)學位的教師參加環(huán)境工程的本科理論與實踐教育,教育期滿后進行考試認證,達到認證資格的教師才能評聘為環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的師資。(3)聘請企業(yè)有工程實踐經(jīng)驗,且有良好師范素養(yǎng)的工程師參與環(huán)境工程與化學工程復合型人才培養(yǎng)的教學和科研工作。
2卓越計劃化學工程與工藝專業(yè)教學資源建設的思路
卓越工程師背景下的化學工程與工藝專業(yè)需要根據(jù)行業(yè)對化工工程師知識、素質和能力的要求,確定相關課程和實踐教學環(huán)節(jié),將涉及工程意識、工程素質、工程實踐能力、工程綜合能力培養(yǎng)、企業(yè)以及工程項目管理知識的課程納入培養(yǎng)方案中,增加工程教育相關課程,因此,必須按照新的人才培養(yǎng)方案,以教材建設和精品課程建設為手段,改革教學內容,加強教材建設,自主編寫和完善系列專業(yè)教材,使教學內容充分反映新世紀化工實際生產和化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新要求??傮w建設思路如下:
2.1構建“新體系”
構建以培養(yǎng)工程意識、工程素質、工程實踐能力、工程綜合能力為目標的實踐教學新體系。按照基本技能層、知識應用能力與工程實踐能力層、創(chuàng)新能力與工程綜合能力層等“三層次”,循序漸進地培養(yǎng)學生的工程綜合能力和創(chuàng)新能力。在基本技能層,主要通過課程實驗、上機操作等實踐環(huán)節(jié)加深對理論課程基本概念、基礎知識和基本理論的理解和基本技能的培養(yǎng);在知識應用能力與工程實踐能力層,主要通過課程設計、專業(yè)實習、社會實踐等環(huán)節(jié)實現(xiàn)對學生知識應用能力的培養(yǎng);在創(chuàng)新能力與工程綜合能力層,主要通過化工企業(yè)輪崗實習、化工企業(yè)項目設計與研究、畢業(yè)設計(論文)、大學生“挑戰(zhàn)杯”競賽、大學生科技創(chuàng)新活動、產學研合作開發(fā)等方式實現(xiàn)對學生的工程綜合能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2.2突出“厚基礎”
本專業(yè)卓越工程師教育專業(yè)培養(yǎng)方案課程設置分為通識教育,專業(yè)基礎課和專業(yè)課三大模塊。通識教育包括數(shù)學與自然科學、人文與社會科學、體育、素質教育公共選修課等,其課程學時占總學時的47.7%,課程學分占總學分的47.5%;專業(yè)基礎課包括相關學科基礎課和專業(yè)基礎課,其課程學時占總學時的34.9%,課程學分占總學分的34.3%;專業(yè)課包括基本專業(yè)課和專業(yè)方向課,其課程學時占總學時的17.4%,課程學分占總學分的18.2%。突出了卓越工程師培養(yǎng)的厚基礎,為卓越工程師的培養(yǎng)奠定堅實的基礎。
2.3強化“寬口徑”
本專業(yè)卓越工程師教育專業(yè)培養(yǎng)方案設置了精細化工、能源化工和生物化工三個專業(yè)方向課程模塊。其中,精細化工方向課程模塊開設了精細化學品化學、精細化工工藝學、精細化工過程與設備、精細化工及分離實驗等課程;能源化工方向課程模塊中開設了煤化學、煤化工工藝學、潔凈煤技術、煤化工實驗等課程;生物化工方向課程模塊中開設了工業(yè)微生物學、生物化工工藝學、生化分離技術、生物化工實驗等課程。強化了卓越工程師培養(yǎng)的寬口徑,以滿足大化工行業(yè)對工程技術人才的要求。
2.4體現(xiàn)“重創(chuàng)新”
教材建設也是教學資源建設不可缺少的內容。在化學工程與工藝專業(yè)的專業(yè)基礎課和專業(yè)課教材的選用上,以“加強基礎、精選內容、有所創(chuàng)新、有利教學”為原則,盡量選用國家規(guī)劃教材或者比較權威的高水平教材。同時,組織教師立項編寫或參編高質量教材,如普通高等教育國家規(guī)劃教材或精品教材;自編配套輔導教材和講義,制作和充實各類聲像教學資料,積極開發(fā)具有專業(yè)特色的CAI課件,錄制網(wǎng)絡教學視頻。重點開展精品課程建設,爭取獲得1門國家級精品課程、2~3門省級精品課程、4~5門校級精品課程,通過改革與建設,不斷提高教育質量和人才培養(yǎng)質量,努力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力,打造出有扎實理論功底、掌握化工專門技能、有很強事業(yè)心和吃苦耐勞精神的應用型專業(yè)人才,以滿足現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展對化工專業(yè)高素質人才的需求。我們將不斷完善卓越背景下化學工程與工藝專業(yè)的教學資源建設,確保學校教學質量不斷提高,確保專業(yè)建設項目績效。
3卓越計劃化學工程與工藝專業(yè)教學資源建設存在的困難
卓越計劃化學工程與工藝專業(yè)教學資源建設的內容相當豐富,在實際操作過程中需要突破重重難關,其中最為突出的有校企合作、人才需求的個性化和多樣化以及師資隊伍建設三個方面。
3.1校企合作是首先要解決的問題
近年來,我院不斷探索和完善校企合作的長效運行機制,努力通過各種渠道與企業(yè)溝通,先后在多家大中型企業(yè)設立了教學實習基地并成立了一個工程實訓中心,為學生營造了在企業(yè)進行實踐學習的良好機會。但有些企業(yè)為了兼顧安全生產、產品質量和生產效益,不能為學生提供在相應的技術崗位上動手操作的機會,這樣一來學生的動手能力就得不到真正的鍛煉。
3.2人才需求的個性化和多樣化
不同的公司對技術應用型人才的需求均存在差異,如同樣是培養(yǎng)化學工程與工藝卓越工程師,有些公司需要學生具有精細化工或生物化工方面的知識,而有些公司則需要學生具有能源化工方面的知識。因此,我們必須有的放矢地進行化學工程與工藝專業(yè)卓越工程師教學資源的建設,以滿足不同公司對技術應用型人才的多樣化需求。
3.3師資隊伍的建設
化學工程與工藝專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)必須擺脫傳統(tǒng)的大學生培養(yǎng)模式,為了實現(xiàn)卓越工程師的培養(yǎng)目標和落實卓越工程師的培養(yǎng)標準,形成具有良好的學緣結構、知識結構和以中青年為主體的雙師結構教學團隊是順利、高效進行教學資源建設的必要條件。而要改變目前師資水平不足,知識結構單一和學緣結構不合理的現(xiàn)狀將是一個長期而艱巨的過程。
2新材料的開發(fā)
我國在新材料的開發(fā)領域取得了很多亮點,這些新材料的開發(fā)成為分離和反應過程的重要基石。一些研究所和大學正在開發(fā)一種非晶態(tài)的金催化材料,這種材料很有發(fā)展前途,因為它具有非常明顯的催化特性,而且其催化活性還具有特殊的選擇性,具有顯著的催化活性和特殊的選擇性。對這種材料進行流程綜合和技術集成,可以有助于我國新型石油化工技術的構建。石油化工科學研究院也開發(fā)出一種新型的鈦硅分子篩催化材料,這種材料具有定向氧化催化作用,可以實現(xiàn)“原子經(jīng)濟”,使“零排放”工藝成為可能,而且也具備工業(yè)化生產的可能性。而在新材料的分離技術方面,我國也取得了很大的進步,其中南京工業(yè)大學發(fā)展了以陶瓷膜材料為原料的新單元技術,同時加強了對集成單元技術的開發(fā),這些研究不僅使我國陶瓷技術更加趨于成熟,而且還形成了陶瓷膜新產業(yè),為我國帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益。
3材料化學工程技術的進展
材料化學主要是對產品微結構進行調控,其主要手段是在加工材料時,將化學方法引入進去,這樣我們就可以通過宏觀條件來調控產品的微觀結構,從而為材料的加工和制備提供理論和技術指導。因此,化學工程技術的改進將直接促進材料化學工程的發(fā)展。我國在化學工程技術改進方面已經(jīng)取得了非常大的進展。清華大學在碳納米粉體材料的制備過程中,引入了傳統(tǒng)的流化床技術,大大降低了生產成本,從而使此生產技術可以用于工業(yè)化生產,帶來巨大的經(jīng)濟效益。北京化工大學則用超重力場技術來放大納米材料生產過程中的形貌控制問題,這樣就可以通過調節(jié)超重力場的強度來調節(jié)和改變產品的粒徑,。通過這種方法,我國已經(jīng)成功制備出碳酸鋇、碳酸、碳酸鋰、氫氧化鋁和碳酸鍶等納米粉體,并且形成了工業(yè)化生產的技術體系,為我國帶來巨大的經(jīng)濟效益。
4展望
材料化學工程作為一門交叉學科,不僅促進了材料工業(yè)的發(fā)展,而且也豐富了傳統(tǒng)化學工程學科的內容,因此,具有非常重大的研究意義。我國材料化學工程的研究已經(jīng)取得很多可喜的成就,很多成果在世界上都位于領先水平。但是,材料化學工程中仍然有很多問題需要我們解決,因此,我們需要再接再厲,爭取使材料化學工程的研究更加深入,使其更好地為人類服務。
2綜合利用各種教學方法
現(xiàn)階段的教學方法多種多樣,而在實際教學中,各種教學方式應該相互結合、取長補短。根據(jù)我校無機及分析化學教學團隊多年來教學中的經(jīng)驗,可以概括為以下幾點:第一,增加課堂討論。針對一些在學習過程中遇到的問題,教師應該指導學生搜集資料,進行課堂討論。在討論的過程中培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力;第二,讓學生走上講臺。讓學生走上講臺不僅可以體驗教師備課的準備過程,還可以鍛煉學生的能力;第三,運用多媒體教學,可以使微觀概念及理論形象化。例如,在物質結構基礎這一章,學生一般較難理解,如果用多媒體課件和化學軟件以動畫的形式去展現(xiàn),課程內容會更加形象、生動。這樣的教學不僅有利于學生理解、記憶,還可以活躍課堂氣氛。第四,對于公式推導,應該板書推理過程引導學生理解。在教學中應避免盲目使用多媒體教學,要將多媒體與其他教學手段結合起來,才會使學生理解公式的推導過程,并能較好的應用公式。
3培養(yǎng)學生能力
為了調動能源化學工程專業(yè)學生對無機及分析化學基礎課程的興趣,可以積極組織各類化學競賽活動。我省有各類化學競賽,例如:化學視頻大賽,化學實驗競賽和趣味化學競賽等。近年來,教育部門堅持開展國家級、省部級大學生創(chuàng)新實驗項目,有望培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力,推動全民創(chuàng)新。此外,為了鼓勵和培養(yǎng)大學生創(chuàng)新激情及能力,我們學校也開展了大學生創(chuàng)新實驗項目。該項目均是由學生親自撰寫項目申請書,申請答辯ppt,中期考核表,結題報告和結題答辯ppt等資料。這不僅培養(yǎng)了學生創(chuàng)新能力,還為學生日后工作和學習培養(yǎng)科學合理的方法和實踐能力提供了基礎。
4適應專業(yè)要求
能源化學工程專業(yè)的技術性和實踐性較強,在無機及分析化學的教學中,要把握專業(yè)的特殊要求,認真學習我校能源化學工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案,深入研究教學大綱,充分了解無機及分析化學在整個專業(yè)課程體系中的作用,明確教學過程中的內容和重難點。例如,化學熱力學和化學動力學章節(jié)的內容應該詳細講解。這部分內容對于能源化學工程專業(yè)的學生而言,可以更好地理解能源轉化及利用過程中的一般規(guī)律,為高效、低碳環(huán)保使用能源奠定基礎。
(二)使用無毒無害催化原料隨著化學工業(yè)發(fā)展速度的不斷加快,將化學反應合理的應用于化工生產過程中已經(jīng)成為促進工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要前提之一。在化學反應過程中均離不開催化劑的使用。將催化劑應用于化學反應過程中,可有效加快反應速度,縮短法寧時間。所以,在化工生產過程中使用無毒無害的催化原料成為推動綠色化學工程與工藝不斷深入發(fā)展的重要前提條件之一。目前,我國相關部門已經(jīng)高度重視對催化原料的選擇及應用進行深入研究。越來越多的催化劑得到開發(fā)和研制,化學反應過程中使用的催化原料不斷得到改善,分子篩除催化劑等優(yōu)良催化原料在化工生產過程中的應用越來越廣泛。無毒無害催化原料的應用可有效提高化學反應效率,降低能源消耗量,同時也可減少環(huán)境污染。
二、綠色化學工程與工藝對化學工業(yè)節(jié)能產生的促進作用
目前,在各工業(yè)產業(yè)的生產過程中均已廣泛應用到綠色化學工程與工藝。該工程中具有的應用性能不僅可有效改善化工產業(yè)發(fā)展過程中存在的資源浪費和環(huán)境污染問題,同時還可有效促進化工生產的結構不斷得到優(yōu)化。綠色化學工程與工藝在化工產業(yè)中的應用主要表現(xiàn)在如下幾點。
(一)清潔生產技術的應用清潔生產技術是一種具有較高價值的綠色技術,該種技術主要是通過對化工原料進行無害、無毒、無廢處理,實現(xiàn)原料利用率得到提高,進而促進化學工程的生產質量得到提高。在清潔技術中,應用最為普遍的技術分別為脫硝和脫硫兩種技術。應用該兩種技術對存在較為嚴重的污染的化學廢物、生活垃圾等進行綠色處理,經(jīng)過相關技術的處理后,生活垃圾可有效轉化為沼氣。應用自然發(fā)電技術來代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電技術。太陽能、風能的開發(fā)和應用是清潔生產技術飛速發(fā)展的重要標志。在生物工程中合理應用清潔生產技術,可有效促進細胞及基因工程的發(fā)展效果得到顯著提高。在輻射加工中應用清潔生產技術,可促進催化劑的作用得到顯著提高。
(二)與生物技術相互結合的應用在生物技術領域中,其技術范疇具體包含細胞、微生物、基因、酶等多種技術。其在各化工生產中的應用主要包含有生物化工合化學仿生學兩個方面的內容。在生物體內,生物酶作為催化劑存在,其具有顯著的專一性和高效性,在生物合成的每個過程中均無法脫離酶的作用。在綠色化學工程與工藝中對生物技術進行合理應用,通過相關技術處理,可使再生資源轉化為相應的化學品。早期所應用的有機化合物原料大部分是直接源自動物和植物,后來才逐漸發(fā)展為將煤炭、石油作為原材料使用。在綠色化學工程與工藝中,通常情況下均是應用工業(yè)酶或存在于自然界中的酶作為催化劑。將酶與通常應用的化學催化劑進行比較,酶在應用過程中的優(yōu)點主要表現(xiàn)為無污染、產物性質好、反應條件溫和等。例如通常情況下均是應用丙烯腈進行丙烯酰胺制備,當使用酶作為催化劑后,能耗消耗量大大降低,反應具有徹底性,并且在反應過程中無任何副產物產生。
(三)生產環(huán)境友好型產品綠色化學工程與工藝的主要發(fā)展目的之一即為為社會生產處環(huán)境友好型產品,如清潔汽油、磷洗衣粉等無毒無害產品。通過綠色化學工程可以生產出與社會、自然環(huán)境發(fā)展相符合的友好型產品。綠色化學工程生產的出現(xiàn)在很大程度上起到了保護環(huán)境的作用。在社會生產、生活中,人們的購買的產品均為綠色產品,不僅有效保證了人們身體健康,同時也可促進社會健康、和諧發(fā)展。因此,在化工生產過程中,如能夠促進綠色化學工程與工藝對的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮,可有效降低生態(tài)環(huán)境的染污,促進國家自然環(huán)境和社會經(jīng)濟得到可持續(xù)發(fā)展,對國家的長遠發(fā)展及社會的進步具有重要意義。
二化學工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的思路
美國、德國等發(fā)達工業(yè)國家的統(tǒng)計資料表明,高級工程人才的需求比例為:從事工程科學研究的人才為5%,這部分人才主要以研究和發(fā)現(xiàn)工程過程中的基本理論為主,偏重于工程學術研究;從事設計、開發(fā)的工程人才約占35%,主要工作是將科學原理和學科體系知識轉化為設計方案或設計圖紙;從事生產工藝、運行維護、管理銷售等工作的工程技術人員約占65%,將設計方案與圖紙轉化為產品。后兩者可以統(tǒng)稱為工程應用人才?;W院在建院之初,就確定了以培養(yǎng)工程應用型人才為主要目標。根據(jù)幾年來在人才培養(yǎng)的探索與實踐過程中,我們認為,確切地說,我們應該以打造工程生產一線工程師、工程技術人員為人才培養(yǎng)的主要目標,也就是說,以培養(yǎng)工程技術人員為主,對于一些學有余力的學生,可以通過進一步的深造和在實踐工作崗位上的鍛煉,成為工程人才。培養(yǎng)化工類工程應用型人才,就是要強調本科教育的專業(yè)性,通過本科教育這一相對完整的人才培養(yǎng)周期,是學生接受相對完整的、作為一線工程師所需要的基本教育,具有一線工程師應有的基本知識、基本能力、基本素質。學生通過這樣的教育,應該具有系統(tǒng)的專業(yè)基礎知識、較強的實踐動手能力、主動的自主學習能力、靈活的崗位適應能力,在現(xiàn)有成熟的化工技術和規(guī)范的基礎上,能夠應用理論知識和技術,解決生產實際中的具體技術問題,特別是應用所學專業(yè)知識進行集成創(chuàng)新和引進吸收再創(chuàng)新。同時,一線工程師還應具有一定的人文精神和環(huán)境意識?,F(xiàn)代化學工業(yè),不僅融化學科學、化工技術、藝術于一體,還與自然資源、生態(tài)環(huán)境、倫理道德等重大社會問題息息相關,在“十”提出“建設美麗中國”的歷史背景下,在培養(yǎng)的學生多數(shù)服務于生態(tài)環(huán)境脆弱的西部地區(qū)的前提下,更應該注重培養(yǎng)學生的人文精神和環(huán)保意識。經(jīng)過四年的執(zhí)行,現(xiàn)行培養(yǎng)方案在培養(yǎng)應用型化工技術人才方面起到了重要的作用,也積累了豐富的經(jīng)驗。在新方案修訂過程中,要在保持原方案優(yōu)點,尤其是突出實踐教學的基礎上,針對原方案的不足,結合現(xiàn)代化學工業(yè)新的發(fā)展現(xiàn)狀以及地區(qū)經(jīng)濟,來綜合考慮,完成修訂工作?;谶@樣的認識,對于新的培養(yǎng)方案,需要遵循“理論系統(tǒng)夠用,突出實踐動手,營造工程背景,重視過程培養(yǎng)與評價,提倡自主學習,強化創(chuàng)新訓練”的原則。化學工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)方案修訂工作的指導思想:以復合型、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)為核心,以教學改革、科學研究和服務社會為宗旨,以高素質、重能力、求創(chuàng)新為根本,以學生為主體、教師為主導,培養(yǎng)學生理論知識、綜合能力、實踐技能和科學素養(yǎng)全面協(xié)調健康發(fā)展。力求達到理論與實踐、基礎與提高、傳承與創(chuàng)新、教學與科研、素質教育與技術訓練的統(tǒng)一。
三化學工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的內容
明確提出以轉變教育思想和更新教育觀念為先導,以完善和落實本科綜合培養(yǎng)方案為主線,深化教學改革;優(yōu)化課程體系,更新教學內容,加強實踐環(huán)節(jié),改進教學方法和教學手段;加強師資隊伍建設,提高教師整體綜合素質,形成一支教學科研相結合、教學思想活躍、知識結構、年齡結構優(yōu)化的教學梯隊;注重學生知識、能力、素質、個性的協(xié)調發(fā)展,強化創(chuàng)新意識,進一步提高人才培養(yǎng)質量,走改革和創(chuàng)新之路,探索教學管理的新機制、新模式,開創(chuàng)教學工作的新局面。
1理論課的教育改革
(1)深化課程體系改革,構建創(chuàng)新能力和全面發(fā)展的化工專業(yè)人才培養(yǎng)計劃調整知識結構,本著“理論系統(tǒng)夠用”的原則,認真梳理現(xiàn)行培養(yǎng)方案中的理論課程體系,根據(jù)專業(yè)方向,確定4~5門核心課程,凸顯核心課的核心地位,以核心課程為中心,構建理論課程體系。將理論課程按課程的特點、內容和相關性進行進一步整合,劃分為課程群,即將部分前后有銜接的課程,進行內容整合,減少重疊內容,突出重點,通過課程群的建設,使學生在學習時可以更加連貫,便于融會貫通。(2)改革和更新教學內容,積極吸收本專業(yè)科學技術發(fā)展的新成果,將化工及相關領域新技術、新成果納入課堂教學;(3)深化教學方法改革,尊重學生個性發(fā)展,推進啟發(fā)式和討論式教學方法,提倡案例教學;主要課程注重引進和選用國內外優(yōu)秀教材,不斷促進本科教學質量的提升。(4)改革教學技術,推行現(xiàn)代化教學手段。包括:多媒體、網(wǎng)絡、仿真等。盡可能采用雙外語教學。(5)改進教學和管理機制,在理論教學過程中,重視過程培養(yǎng)和評價,并以此為契機,提倡學生自主學習,在教學大綱上和教學內容上引導學生自學。
2實踐性教學環(huán)節(jié)的教育改革
工程技術人才的創(chuàng)新能力集中體現(xiàn)在工程實踐活動中創(chuàng)造新的技術成果的能力,包括新產品和新技術的研發(fā),新流程和新裝置的設計,新的工廠生產過程操作運行方案等。反映在教學過程中就是工程實踐能力的訓練和培養(yǎng)。因此在改革中高度重視和加強實踐類教學環(huán)節(jié),繼續(xù)保證實踐教學的突出地位。在實踐性教學環(huán)節(jié)中,構建由易到難,貫穿全程,逐步貼近工程實際的實踐教學體系,保證實踐教學環(huán)節(jié)比重在整個培養(yǎng)方案的比重不低于25%,適當調整理論教學課程,使教學前移,為學生創(chuàng)造更多地時間參與工程實踐,并積極創(chuàng)造條件推進“3+1”培養(yǎng)模式的改革。對教學計劃內要求的實踐性教學,結合工程實際,以實驗與工藝基本操作技能訓練為基礎,積極開展教學改革和建設。具體方案:在基礎實驗方面,重視對學生實際動手能力、規(guī)范操作和嚴謹務實的作風的培養(yǎng)。在專業(yè)基礎實驗方面,結合地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展和教師的科研方向開發(fā)大綜合專業(yè)實驗項目,逐步引入具有工程意義的實驗項目,增加綜合性、設計性和研究型實驗的比例。為后續(xù)實踐教學、創(chuàng)新性實驗項目、學科競賽、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)奠定基礎。在校內實訓平臺建設中,基于工程背景及地方產業(yè)特點,以培養(yǎng)學生動手及實踐能力和工程意識為出發(fā)點,形成滿足培養(yǎng)化工類專業(yè)和相關專業(yè)的實踐綜合能力訓練及培養(yǎng)的實訓課程體系。以學校建設化工實訓中心為契機,加強工程實訓,彌補畢業(yè)實習過程中只能看不能動的缺憾,是學生真正了解化工廠。在畢業(yè)實習和畢業(yè)設計(論文)環(huán)節(jié),貫徹卓越工程師計劃,建立學生到企業(yè)和社會開展實踐實習的有效機制。精選認識實習單位,加強基地建設,繼續(xù)為學生在畢業(yè)實習過程中提供“頂崗實習”機會,結合就業(yè),讓學生能夠在就業(yè)后縮短適應期。提高學生對專業(yè)的認同度和優(yōu)越感,提高學習本專業(yè)的興趣。畢業(yè)設計以工廠實際設計為題,畢業(yè)論文以教師科研為題。落實理論聯(lián)系實際,結合工程與科研實際,一人一題,真題真做。實施雙向選擇和規(guī)范化管理。使學生的分析問題、解決問題、協(xié)作精神、創(chuàng)新意識和能力等得到充分鍛煉。