化工專業課程教學改革初探

張慶印+劉秀軍+郭玉高+盧素敏+管山

摘 要：隨著科技的進步，時代的發展，教育走向全球化和國際化，化工專業也發生著巨大的時代變革，化工學科也越來越和生物、制藥、材料、環境等學科交叉融合。為了滿足新世紀化工人才培養的需要，本文從核心課程、工程實踐能力培養、雙語教學等方面探討未來化工教學改革的方向。

關鍵詞：化學工程；教學改革；雙語教學

進入二十一世紀以來，隨著我國改革開放的不斷深入，國民經濟的持續發展，綜合國力的逐漸增強，我國的化學工業也面臨著巨大的發展和變革。一個行業的競爭與發展，說到根源，關鍵是人。未來的競爭，是人才的競爭，能否培養大量年輕有為，富有朝氣，勇于創新的新一代化學工程師，是我國化工高等教育面臨的巨大挑戰。應該看到，目前隨著社會的發展，多學科的相互交叉，單一的專業知識結構已經很難適應社會和工業界對人才的需要。另一方面，從畢業生的出路來說，也是一個雙向選擇的過程，從近年來，畢業生的畢業后擇業來看，主要有繼續攻讀研究生，直接畢業或從事自主創業等途徑，而前兩者又占有主導的地位。不論是選擇繼續讀書深造還是直接就業，除了從事化學工程的相關工作外，有相當一部分學生從事的是相關專業的研究和工作，例如環境工程，新材料的研發與制備，生物工程，制藥工程等行業，這些都要求我們的學生具備更加豐富的知識儲備，也為我們高等化工教育工作者提出了更高的要求。即如何在有限的時間內，使得學生既掌握本專業的核心知識，又具備寬廣的知識，以滿足不同用人單位的需求[1]。筆者結合所在學校的實際情況，對新形勢下的大學生教育和培養，談一些心得體會。

1 強化專業基礎課的教學工作，并注重多學科的交叉與滲透

目前，作為化學工程專業的學生，主修的核心課程主要包括《化工原理》、《化學反應工程》、《化工熱力學》和《化工設計》等，這些課程是作為一個化工專業的畢業生所必需的基本知識，在今后的生產實踐中，發揮著重大的作用。為了方便和同學們進行互動和交流，在教學過程中還特別設定了化工原理相關課程的討論群，很多剛剛畢業走上工作崗位的同學在也時常群里發言，經?？梢钥吹街T如學好化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習，對經典的化工理論，如物料守恒、熱量守恒、質量傳遞、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科的基本柱石，都必須強化。但是為了能使化工專業的同學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，擴展領域，開拓學生的視野。例如在講到過濾這一章節時，除了介紹經典的餅層過濾，也會結合我校在膜科學膜技術領域的實際情況，即天津工業大學膜研究歷史可以追溯至1974年，曾經制造了我國第一支中空纖維膜組件，科研成果轉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，目前學校設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。再例如反應工程授課時，會專門對生物反應過程進行介紹，介紹酶動力學、生物反應器原理。講述在反應器中進行生物反應時的過程，并討論反應器的流型、操作方法、反應穩定性，以及生物反應器放大等內容。在講授催化劑的內、外擴散機理時，會對目前材料科學研究領域比較熱門的微孔和介孔材料的合成和調控做簡單的介紹。通過這些例子，既可以鞏固同學們所學的基本理論，也可以開拓眼界和思路，激發學習興趣，這些對于學生們進后從事相關的科研和實踐工作，都是大有裨益的。

2 重視化工實驗，培養學生的動手能力

雖然化工專業的同學在進行化工實驗時，已經受過不少基礎化學實驗的訓練，但是化工實驗與化學實驗又有著明顯的區別，既化工實驗的對象是實際化工生產中的問題，裝置往往比較大，結構也比較復雜。同學們在操作的時候，往往感覺有操作復雜，不敢下手，甚至不知從何下手的問題。這也是開設工程實驗的重要因素之一。通過化工實驗，能夠幫助學生了解常用的設備，學習工程實驗的基本方法和測量技術，培養學生們從事科學研究和技術交流的能力[2]。通過實驗，除了鞏固課本上所學的基本原理，并提高分析和處理復雜問題的能力，還可以培養團隊協作的優良精神，啟迪學生的創新智慧。在傳統的實驗教學中，筆者也發現，有些實驗，例如精餾綜合實驗，操作起來比較復雜，學生們初學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習和工程計算價值，但是操作并不復雜，被學生們總結為“擰閥門，記數據”。學生們只需要簡單機械的重復模仿，就能完成實驗，比較的枯燥乏味。因此，開設一些條件允許、內容新穎的設計型、研究型、綜合型的實驗勢在必行。結合我校的實際情況，我們開設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，所有的設計、連接和測試工作都由學生們獨立完成。再比如停留時間分布理論為反應器設計和計算的重要理論，是反應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，如果開設實驗，只能給同學們開設演示實驗。在泵和管路實驗基礎上，又定制了小型的磁力攪拌釜，讓學生們自行設計反應器管路并連接，利用脈沖法測定單一全混釜反應器、雙釜串聯、雙釜并聯、管式反應器等情形下的停留時間分布。通過這些“更加原始”的實驗，極大的鍛煉了學生的動手能力，也激發了學生的學習熱情，取得了不錯的教學效果。

3 增強雙語教學，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展趨勢，化工行業的國際交流趨勢日益明顯。因此，今后的學生培養，要考慮國際化路線，培養的人才要能夠適應國際市場經濟下的人才需求。在教學過程中引入雙語教學，并使用一些國際上比較流行并公認的優秀教材，有利于這一過程的推進。通過雙語教學，可以使同學們在短時間內掌握化工原理、化工熱力學、化學反應工程等課程的專業名詞并具備初步的閱讀專業文獻的能力，也提高了同學們的對外專業交流能力。雙語教學離不開好的教材，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。學生們通過閱讀和學習英文原版教材，既可以學到對同一專業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，這些對學生專業能力的拓展，培養獲取新知識并解決問題的能力都是大有幫助的。也應當看到，由于學生們的母語學習能力，英文知識水平的參差不齊，相比中文教學，雙語教學更容易出現兩極分化的現象。在實際的教學過程中，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”。

總之，隨著計算機和網絡技術的飛速發展，互聯網加時代的到來，對教育系統也產生了深刻的影響。新的時代、新的形式迫使我們對化工高等教育進行新的思考，值得我們不斷探索，文中有不當和片面之處，敬請同仁批評指正。

參考文獻

[1]余國琮，李士雨，張鳳寶等.化工類專業創新型人才的培養[J].化工高等教育，2006，1：8.

[2]劉紅波，賴聞玲.化工基礎實驗教學改革的探索與實踐[J].江西化工，2006，3：161.