化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗課程教學(xué)創(chuàng)新體系建設(shè)與實踐

王 鋒，陳 波，梁興唐，尹艷鎮(zhèn)

（北部灣大學(xué) 石油與化工學(xué)院，廣西欽州 535011）

在國家推出的《中國制造2025》這一文件中，化學(xué)工程與工藝作為發(fā)展過程中的重點和關(guān)鍵，逐漸受到重視與關(guān)注。同時，化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得我國的強國夢得以實現(xiàn)，為社會和經(jīng)濟發(fā)展奠定了強有力的基礎(chǔ)。這主要是因為化工產(chǎn)業(yè)能夠極大地帶動我國工農(nóng)行業(yè)的發(fā)展，并革新和創(chuàng)新相關(guān)行業(yè)的發(fā)展理念，具有非常積極的現(xiàn)實作用。基于此種情況，化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗課程教學(xué)體系的創(chuàng)新就顯得尤為重要。在專業(yè)教學(xué)的過程中，固有的教學(xué)體系使得實驗過程不僅存在著浪費現(xiàn)象，還存在著一定程度的風(fēng)險。因此，創(chuàng)新實驗體系是教學(xué)工作的必然任務(wù)，優(yōu)化實驗?zāi)Ｊ绞墙虒W(xué)活動的必經(jīng)之路。本文簡單概述了化學(xué)工程與工藝原理的方式，對其專業(yè)實驗教學(xué)課程體系的創(chuàng)新展開研究。

1 化學(xué)工程與工藝的基本概述

1）從化工產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵點來分析。在化學(xué)工程與工藝中，所需遵循的原則就是科學(xué)，科學(xué)是確保化學(xué)工程與工藝流程合理的關(guān)鍵。因此，在實際的工藝流程中，掌握化工專業(yè)的理論才是進行研究任務(wù)和開發(fā)任務(wù)的關(guān)鍵，而這一切離不開化學(xué)實驗的加持和科學(xué)原則的約束。在科學(xué)的原則下，實驗人員和操作人員才能更加規(guī)范和有序地進行具體操作，進而確保操作能夠合理、有效。在實際的生產(chǎn)過程中，模擬訓(xùn)練的開展和工藝流程的優(yōu)化都離不開科學(xué)這一原理，這同樣也是落實具體指標(biāo)的關(guān)鍵。此外，由于該項工程工藝的涉及面廣，所包含的內(nèi)容豐富。所以在具體的應(yīng)用過程中，秉承科學(xué)應(yīng)用的理念，通過分析整合化工行業(yè)發(fā)展趨勢，針對現(xiàn)狀創(chuàng)新技術(shù)是很有必要的。這同樣也為化工實驗教學(xué)課程的創(chuàng)新提出了要求，培養(yǎng)更具創(chuàng)新能力和實踐能力的專業(yè)人才成為課程優(yōu)化和創(chuàng)新的主要著力點。

2）從化工學(xué)科的核心要素來分析。在化學(xué)工程與工藝這門學(xué)科中，其核心要素可以歸納為合成化學(xué)。合成化學(xué)主要通過開發(fā)物質(zhì)的方式，為后續(xù)的設(shè)計實驗工作提供前提條件。這種方式極大地促進了化工學(xué)科實驗創(chuàng)新工作的開展，是實驗課程創(chuàng)新的主要方向。由此可見，合成化學(xué)的核心要素可以歸納成創(chuàng)新。在不斷地創(chuàng)新下，化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有了更多的可能性，各種不同的設(shè)備設(shè)施和工藝技術(shù)為行業(yè)的發(fā)展提供了基本的助力。尤其是在信息化時代，這些工藝和工程的創(chuàng)新，更是推動了行業(yè)的整體發(fā)展。

2 化學(xué)工程與工藝實驗教學(xué)創(chuàng)新的意義和具體實踐

2.1 優(yōu)化實驗教學(xué)的演示過程

在化工類學(xué)科的實驗教學(xué)過程中，演示實驗是實驗過程中的關(guān)鍵部分，同樣也是實驗教學(xué)過程最為有效的方式手段。演示實驗不僅具有實用性和適用性，還能在實驗教學(xué)的過程中鞏固學(xué)生的化學(xué)知識和相關(guān)內(nèi)容，加深學(xué)生對化學(xué)的認知。并且，在演示的過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情得以調(diào)動，求知興趣和探索興趣不斷提升。在這一過程中，采用提問或是設(shè)問的方式，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和推斷能力，使得學(xué)生擁有并具備一定的解題能力，進而為其專業(yè)素養(yǎng)的提高和創(chuàng)新能力的提升奠定基礎(chǔ)。此外，演示能夠細致地將實驗的過程和具體操作展示給學(xué)生，讓學(xué)生掌握規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的實驗方法。因此，在創(chuàng)新實驗教學(xué)模式的過程中，要重點優(yōu)化實驗教學(xué)的演示過程，以更好地創(chuàng)新和發(fā)展。其具體的措施為：

①教師可以借助信息化技術(shù)，開展多媒體輔助教學(xué)，以視頻和圖文解析的方式進行演示教學(xué)。通過這種方式，提高學(xué)生對化學(xué)實驗的基本興趣，解決相應(yīng)的教學(xué)難點。②在針對一些瞬間完成或是需要細致觀察的實驗步驟，教師可以采用重點標(biāo)注或是及時暫停的方式，讓學(xué)生能夠顧更加具體和真實地看到實驗的具體流程。③當(dāng)面臨一些實驗教學(xué)要求高、實驗條件不允許的環(huán)境時，教師可以直接通過演示的方式，讓學(xué)生不必處于危險的實驗環(huán)境中，進而在創(chuàng)新實驗教學(xué)體系的同時，控制和預(yù)防了實驗風(fēng)險和隱患的出現(xiàn)。如一些具有毒性或是不穩(wěn)定性的物質(zhì)實驗；容易失誤并且浪費較大的實驗；微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)實驗等。這些實驗操作不便，并且具有一定的危險性，通過演示的方式能夠最大限度地將實驗過程和操作規(guī)范展示給學(xué)生，并且降低了實驗的風(fēng)險，具有非常積極的教育價值。

2.2 采用更具現(xiàn)代化特點的微型實驗

微型實驗起源于20世紀(jì)80年代，是一種安全、穩(wěn)定、綠色、環(huán)保的實驗新方式。對于化學(xué)工程與工藝實驗課程體系的創(chuàng)新而言，采用微型實驗的作用也是很明顯的。在微型實驗下，所需的實驗試劑和實驗儀器微型化，所帶來的污染減少了，發(fā)生反應(yīng)的時間也減少了，并且操作較為方便，具有節(jié)約、環(huán)保、安全等特點。一般來說，該實驗針對的是一些材料昂貴、危險性大、消耗量大，或是可能燃燒、爆炸具有不穩(wěn)定特征等物質(zhì)。通過微型實驗?zāi)軌蛟诳刂骑L(fēng)險的過程中實驗綠色化學(xué)實驗，它不單單是化工專業(yè)實驗過程中的重點，更是其相關(guān)專業(yè)實驗體系創(chuàng)新的關(guān)鍵，是未來化工實驗發(fā)展的主要方向之一。其具體的措施為：

首先，要明確微型實驗的不足之處，并根據(jù)不足來選擇應(yīng)對策略。通常來說，在化工專業(yè)的常規(guī)實驗中，微型實驗?zāi)Ｊ降膬?yōu)勢很明顯，但是由于儀器和設(shè)備的縮小，使得實驗的效果可能會出現(xiàn)不明顯、不突出等問題。這個時候，教師就可以采用放大投影的方式來進行補救，以此來根據(jù)實驗的不足定對策。其次，要規(guī)范微型實驗的具體操作過程。微型實驗的實驗設(shè)備縮小了，所以在具體的實驗流程中，針對一些需要攪拌、分液或是控溫等實驗，需要更加細致地進行。具體可以通過課前傳授操作要點，課中進行實驗指導(dǎo)的方式來實現(xiàn)。但是要注意的是，微型實驗知識創(chuàng)新體系的一部分，是一種面臨特殊情況時的應(yīng)急備案，不能取代或是接替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ健?/p>

2.3 提倡并發(fā)展循環(huán)實驗

循環(huán)經(jīng)濟和綠色發(fā)展一直是我國的發(fā)展口號，是化工企業(yè)發(fā)展的主要發(fā)展方向。因此，在化工學(xué)科實驗教學(xué)體系創(chuàng)新的過程中，也要根據(jù)這一發(fā)展方向，更具針對性地進行實驗創(chuàng)新，提倡并發(fā)展循環(huán)實驗的模式。在循環(huán)實驗下，實驗的過程實現(xiàn)了現(xiàn)代化發(fā)展，實驗的消耗情況得以控制，進而為實驗?zāi)Ｊ降膬?yōu)化和完善提供了先決條件。與此同時，正是因為循環(huán)實驗的存在，使得學(xué)生具備了綠色實驗的理念，進而為未來踏入化工產(chǎn)業(yè)，科學(xué)創(chuàng)新并開發(fā)合成化學(xué)原料奠定了基礎(chǔ)。

以《二元液系相圖》實驗為例。在該實驗過程中，其所用的乙醇和環(huán)乙烷實際的價格偏高，而每次實驗會產(chǎn)生多于200mL 的乙醇-環(huán)己烷廢液。實驗結(jié)束后的廢液處理，往往是直接傾倒，不僅浪費了試劑和實驗，還有可能影響到環(huán)境。針對這一情況，教師可以通過以下措施來進行循環(huán)實驗。首先，實驗教師可以根據(jù)這一問題向校方反應(yīng)，并申請資金來建設(shè)和創(chuàng)新實驗教學(xué)體系。其次，教師要根據(jù)實驗廢液進行探索，產(chǎn)生的廢液，判斷是否可以進行二次實驗或是循環(huán)實驗。以乙醇-環(huán)己烷廢液為例，教師可以將共沸蒸餾的實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖?環(huán)己烷的回收實驗。將乙醇和環(huán)己烷進行回收，并用于新的化工實驗之中。通過這種方式，減少實驗室試劑的開支，幫助學(xué)生養(yǎng)成綠色、科學(xué)的實驗理念，進一步創(chuàng)新和優(yōu)化實驗課程教學(xué)體系。

3 化工實驗課程創(chuàng)新發(fā)展展望

1）高科技化發(fā)展。對于化學(xué)工程與化學(xué)工藝專業(yè)的實驗課程而言，其未來的實驗課程一定是沿著高科技化方向發(fā)展的。如合成技藝、催化分離工藝等都是未來化工實驗課程創(chuàng)新發(fā)展的必由之路。因此，在實驗課程的開展過程中，新科技、新技術(shù)和新理念的應(yīng)用勢在必行，通過增加商品附加值的方式，讓實驗的創(chuàng)新有一條行之有效的道路。同時，還可以根據(jù)數(shù)字化和智能化等技術(shù)，促使整體的實驗流程沿著個性化的方向前進。

2）功能性發(fā)展。功能性發(fā)展是當(dāng)前化工企業(yè)的主要方向，而化工學(xué)科的實驗創(chuàng)新也應(yīng)根據(jù)這一方向進行發(fā)展。通過這種方式，減少和降低對實驗試劑的使用，促使實驗?zāi)軌蚋咝У剡M行。同時，實驗過程可以重點根據(jù)新材料進行新發(fā)展，尤其是一些具有功能性的新材料，更是要重視。要明確的是，功能性原料的生產(chǎn)一般來源于化工企業(yè)，但是我國的我國企業(yè)卻很少參與，這主要是因為人才的缺失和技術(shù)的封鎖。所以在創(chuàng)新化工專業(yè)實驗課程的過程中，教師要引導(dǎo)者學(xué)生向著功能性的方向發(fā)展，進而為學(xué)生未來的發(fā)展以及國家未來的建設(shè)提供必要的人才基礎(chǔ)。

3）一體化發(fā)展。一體化發(fā)展指的是產(chǎn)學(xué)一體化，在實驗教學(xué)過程中，學(xué)校可以通過構(gòu)建專業(yè)園區(qū)的方式，以相互競爭為驅(qū)動，促使實驗教學(xué)體系的創(chuàng)新與發(fā)展。同時，優(yōu)化教學(xué)資源，為實驗過程提供更多的交流平臺，進一步豐富創(chuàng)新的途徑。

4 結(jié)束語

對于化學(xué)工程與工藝這門學(xué)科專業(yè)而言，其實驗教學(xué)體系的創(chuàng)新和發(fā)展是很有必要的。因此，在實際的實驗教學(xué)過程中，教師應(yīng)在了解工藝特點的基礎(chǔ)上，根據(jù)創(chuàng)新所帶來的意義展開分析，為學(xué)生的具體實驗提供更加標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范合理的實驗體系。通過這種方式，優(yōu)化學(xué)科專業(yè)的教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)科專業(yè)沿著現(xiàn)代化的方向前進。