“三結合”法在林化分離工程課程改革中的探索

馬艷麗 李淑君 任世學 韓世巖

摘要：結合林產化工專業分離工程課程需求及林產化工專業畢業生的反饋信息，本研究采用“三結合”教學法對林產化工專業分離工程課程建設與實踐進行了初步探索。突出了林化專業生物質資源的高效化學利用的特色，突顯實踐實訓對鞏固課程基礎理論的驗證作用，采用科技創新實驗項目與專業課實驗相結合的方法達到培養學生利用先進的研究手段從事相關研究領域的技能的目的，有利于學生培養扎實的理論基礎、活躍的創新意識，提高分析科研問題和解決實際工程問題的能力。

關鍵詞：分離工程；應用型人才；林產化工；三結合

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）52-0212-02

分離工程課程作為化工專業及其相關專業的一門骨干課程，具有內容涉獵面廣、知識點多的特點。該課程對石化工業、無機和有機化學工業、石油加工、資源和能源工業、材料工業、聚合物加工、生化工業、制藥工業、環境保護和核工業等許多國民經濟重要工業領域的人才培養有著重要的地位和作用[1]。分離工程課程教學改革目標是開發出一種新的工程類專業課教學模式，通過一門專業課的教學改革實踐，使學生的創新能力、綜合能力、實踐能力等綜合素質得到提高。該項目完成后，教學改革經驗可以在其他高等林業院校的工程類專業課教學中推廣應用。

一、課程改革的目的和需求

林產化工專業是以樹木、森林采伐和加工剩余物為原料制備生物質化學品、生物質新材料和生物質能源的國家重點專業。專業立足于黑龍江省的資源特點和優勢，突出“綠色和環境友好化學與工藝”的主要特色，抓住生物質資源代替石化資源的機遇，以生物質資源的高效化學利用為特色，瞄準世界各國的林產化工領域科研前沿，培養能在林產化工、精細化工、化學工業等領域從事植物化工的生產、設計、產品開發工作并且具有較強創新和實踐能力的應用型人才。由于分理工程課程所涉及的基礎理論、基本知識較多、較散，各知識點間相互聯系不是很緊密，內容相對比較抽象，教學中發現大多數學生反映該門課程難學、難懂，在有關知識的應用方面特別是工程計算方面只能機械模仿教材例子完成課后作業，通過計算機編程解決實際問題的能力還不夠[2]。因此，造成了學生一定程度的畏學情緒和厭學心理，若單純地講授理論知識學生很難理解，影響了對知識的掌握和課程教學質量。針對林產化工專業分離工程課程教學中存在的問題，林化專業分離工程課程改革的關鍵是：加強課程理論和實踐教學的結合，彌補講授法的缺陷，以小論文代替作業、自主設計實驗[3]，激發學生的學習興趣，面向社會服務和實際工作中可能遇到的問題，學生們參加國家、學校和學院三個層次不同級別的創新實驗，結合課程教學內容培養學生的創新能力和綜合實踐能力。最終達到強化學生工程意識，提高學生的創新能力，使學生的總體素質達到全面提高。

二、課程教學改革

林化分離工程課程教學改革研究內容包括：①教學方案的改革，結合目前國內外新技術、新工藝、新設備，研究其教學內容的內在規律、教學重點和難點，調整教學重點并增加林產化工科研領域分離工程技術使用的新技術相關的設備和方法原理的知識點；②分離工程課程面臨著學時壓縮（由72學時壓縮為32學時），而知識量、信息量反而增加的矛盾，這需要構建新的教學體系和方案。③為了激發學生的學習興趣，對于容易理解的課程章節采用以考代講的方式，或采用多次研究型和課題調研型的大型作業，強調學生的主動探索創新精神，以小論文的形式提交并在課程結業考試中占一定的分值；降低課時縮減的壓力。④針對工廠現場分離設備存在的問題，提取工廠數據，讓學生自己設計程序進行計算，培養學生解決工廠中實際的分離問題的能力。

三、分離工程課程需求與三結合法的結合策略

本課程實施“專業課與基礎課結合”、“專業課與實踐結合”和“專業課與競賽結合”的“三結合”教學方法[4]。該改革方法意在加強林化專業學生化工分離基礎理論，強化培養學生化學工程的理念，力求使學生掌握化學工程與工藝的基本理論知識和技能，在化工工程技術方面具有初步的分析問題和解決問題的能力[5]。課程教學中以實例→原理→凝練知識點→應用指導原理的層次進行教材內容的組織；將產學研所獲得的科研成果、工廠實踐經驗和學科前沿知識等帶進課堂，有機地融入到教學內容里，增加學生對學科前沿知識的了解，推進課程建設；以工程實踐中的應用為實例，激發學生學習的熱情。

四、實施情況

1.專業課與基礎課結合，調整林化分離工程課程體系。本專業課程體系按職業崗位能力需要，對主要專業基礎課和專業課進行了必要的整合。林化分離工程課程體系的構建采用的調研方案為：收集有關研究資料；到其他高等院校進行調研；確定教學內容和新教學大綱，確定教學中的重點和難點；根據教學改革方案，進行課堂教學改革實踐；結合林產化工領域科學前沿進展情況和本校的科研成果實施實訓教學和實驗教學，通過實驗教學和參加教師科研課題等實踐環節，彌補課堂教學的缺陷，著重培養學生的工程意識和提高學生的素養。①課程內容與學科前沿的結合，進入在21世紀，分離技術向高級化、應用廣泛化發展。與此同時，分離技術與其他科學技術相互交叉滲透，產生了一些更新的邊緣分離技術，如生物分離技術、膜分離技術、環境化學分離技術、納米分離技術和超臨界流體萃取等技術。近年來科技人員在分離過程及設備的強化和提高效率、分離技術研究和過程模擬、分離新技術開發幾個主要方面做了大量的工作，取得了一定的成果。通過這些研究成果在工業上的應用，強化了現有的生產過程和設備，在降低能耗、提高效率、開發新技術和設備、實現生產控制和工業設計最優化等方面發揮了巨大作用，同時也促進了化學工業的進一步發展。林化分離工程從分類、研究內容及方法出發，詳細地介紹了多組分分離基礎、多組分精餾的簡捷計算和嚴格計算、多組分氣體吸收和解吸、特殊精餾（包括恒沸精餾、萃取精餾、加鹽精餾和反應精餾等）和萃取技術等化工基礎知識，同時結合科技前沿，引進結晶、其他新型分離方法（吸附、離子交換、膜分離、薄層色譜等）和分離過程及設備的效率與節能等內容。課程內容與學科前沿的緊密結合有利于學生以生物質資源的高效化學利用為特色，瞄準世界國的林產化工領域科研前沿，成為能在林產化工、精細化工、化學工業等領域從事植物化工的生產、設計、產品開發工作、具有較強創新和實踐能力的應用型人才。②課程體系考核重點的調整，林化分離工程課程除借鑒化工原理課程內有關相平衡條件、相平衡常數和分離因子的定義、活度與逸度的定義、相平衡常數的計算方法、泡點方程及露點方程的內容外，還借鑒了Henry定律、Langmuir方程、Langmuir-Freundlich和Freundlich方程氣體的吸附平衡和液體的吸附平衡的內容。林化分離工程課程立足于基礎課的知識點，在此基礎上合理擴展和延伸，體現了專業課與基礎課緊密結合的課程改革的指導原則，實現了基礎課為專業課服務的目的。比較化工分離工程和林化分離工程，發現二者在課程的指導原則上存在不同，化工分離工程作為基礎課程，其教學體系強調加強化工基礎、拓寬專業、理論扎實、擴大信息；林化分離工程由于教學學時只有32個學時，教學環節更注重拓寬專業、注意與前期專業課程的銜接，避免重復教學，啟發思維、引導創新便于自學。因此，化工分離工程課程體系考核重點在于掌握傳質過程和分離工程的基本理論，了解重要的分離單元操作及其設計、計算、應用基礎，對于林化分離工程而言，考核重點在于與工業生產緊密結合的多組分分離基礎、多組分精餾的簡捷計算和嚴格計算、多組分氣體吸收和解吸、特殊精餾、和萃取技術等簡單的化工基礎知識，同時結合科技前沿，掌握結晶、其他新型分離方法和過程的技術原理，實際應用實例和設備的效率與節能等內容。該課程體系的調整重視現代分離技術及其前沿發展，有利于林化專業的學生培養扎實的理論基礎，活躍的創新意識、分析和解決實際問題的能力以及利用先進的手段從事相關領域研究的能力。

2.專業課與實踐相結合，強化分離工程實驗的實訓性。我們發揮實驗獨立開設實驗課與大學生創新項目的實訓作用，強化林化分離工程實驗與專業領域結合的緊密性；同時積極進行林化分離工程專業創新型專業實踐教學模式的研究與實踐，充分利用學科所在實驗室為教育部重點實驗室的優勢，進一步開放實驗室，并實施“課程認知—實驗技能訓練—課程實踐—創新實踐”的專業實踐教學模式，使學生能鞏固和加深對課堂理論教學內容的理解，得到實驗技能的基本訓練，并強化工程實踐的觀念。課程認知是在課堂上講解分理工程實驗的理論和原理，實驗技能訓練在實驗課上完成，根據實驗動手能力和實驗的完成給予實驗技能考核；課程實踐主要是會同本專業的化工原理課程實習，在哈爾濱化工二廠和三精制藥等企業進行化工分離和藥物精制分離等課內實例的工廠實踐環節。幾年來學生運用分離工程專業知識解決了很多創新的科研和工程實際問題，學生的課程設計、畢業設計題目均具有實際工程背景，設計質量有很大提高；學生涌躍參加校、省和全國各類專業技能大賽，在“挑戰杯”和林業部舉辦的“嘉漢杯”等省級以上創新、創業大賽中成績斐然。綜上，采用“三結合”教學法對林產化工專業分離工程課程建設與實踐的初步探索，經過初步實踐檢驗，教學過程調整授課重點，突出生物質資源的高效化學利用的特色，使學生更好理解林化專業分離工程的概念，達到培養學生科學的思維方法，養成嚴謹、求實、認真的精神，為林化專業學生在林產化工、精細化工、化學工業等領域從事植物化工的生產、設計、產品開發工作奠定了良好的理論與實踐基礎。

參考文獻：

[1]葉慶國，徐東彥，王英龍，程江峰，尹進華.分離工程精品課程的建設與實踐[J].化工高等教育，2011，（03）：23-25+29.

[2]劉翠瓊.跨學科研究生創新型人才培養現狀的調查研究——以北京林業大學研究生培養為案例[J].中國林業教育，2012，（06）：59-62.

[3]張軒，陳海燕.高校生物分離工程教學改革探索[J].中國科教創新導刊，2012，（34）：75.

[4]肖瓊.“三結合”人才培養模式的實施策略[J].當代職業教育，2012，（09）：30-32.

[5]張啟昌，程廣有，劉寶東，趙紅蕊.地方林業院校林學特色專業建設的探索與實踐[J].教育教學論壇，2013，（12）：158-160.

基金項目：東北林業大學校級教改項目（分離工程課程建設與實踐，DGY2012-13）

作者簡介：馬艷麗（1979-），女，山東太原人，東北林業大學材料科學與工程學院，講師，博士，研究方向：生物功能材料、植物化學成分的改性及分離。