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關(guān)鍵詞:化工單元仿真;生產(chǎn)實(shí)習(xí);化學(xué)工程與工藝
基金項(xiàng)目:石家莊學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目(JGXM-201107B)
中圖分類號:G64
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
原標(biāo)題:化工單元仿真技術(shù)在化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用研究
收錄日期:2013年1月31日
化學(xué)工程與工藝專業(yè)是培養(yǎng)從事化工工程設(shè)計、化工技術(shù)開發(fā)、化工生產(chǎn)技術(shù)管理和化工科學(xué)研究等方面工作的工程技術(shù)人才。本專業(yè)培養(yǎng)具備化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的知識,能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保和軍工等部門從事工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)研究等方面工作的工程技術(shù)人才。石家莊學(xué)院化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)是河北省級重點(diǎn)發(fā)展學(xué)科。石家莊學(xué)院化工學(xué)院從2007年開始與石家莊煉油廠、以嶺藥業(yè)等企業(yè)共建生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地,積極開展化學(xué)工程與工藝專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)的教學(xué)活動。為了更好地開展生產(chǎn)實(shí)習(xí)的實(shí)踐教學(xué)活動,在石家莊學(xué)院教務(wù)處教改項(xiàng)目(JGXM-201107B)的支持下,從2012年開始,我院化學(xué)工程與工藝教研室積極開展了化工單元仿真技術(shù)在本專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用研究,取得了良好的效果。
一、生產(chǎn)實(shí)習(xí)的意義
生產(chǎn)實(shí)習(xí)主要是指高校工科學(xué)生(主要指高年級大三或大四的學(xué)生),在工廠生產(chǎn)現(xiàn)場主要以技術(shù)員或管理人員的身份,直接參與企業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)過程,它的重要意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(一)理論聯(lián)系實(shí)際。高校學(xué)生以實(shí)際工作者的身份,直接參與工廠的生產(chǎn)過程,既可以運(yùn)用已有的知識技能完成一定的生產(chǎn)任務(wù),又可以學(xué)習(xí)和本專業(yè)相關(guān)的實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)知識及管理知識。
(二)思想教育。生產(chǎn)實(shí)習(xí)是對工科學(xué)生進(jìn)行思想政治和道德品質(zhì)教育的有效途徑。在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中,可以生動具體地對學(xué)生進(jìn)行勞動觀點(diǎn)教育,培養(yǎng)學(xué)生熱愛勞動、認(rèn)真負(fù)責(zé)及愛崗敬業(yè)的勞動精神。
(三)檢查教學(xué)質(zhì)量。通過生產(chǎn)實(shí)習(xí),不但可以檢查工科學(xué)生對于專業(yè)知識的理解及實(shí)際技能的水平,更重要的是通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)的檢驗(yàn),對課堂教學(xué)質(zhì)量做出一些基本的分析和估計,作為全面評價教學(xué)質(zhì)量、改進(jìn)學(xué)校教育工作的重要依據(jù)。
二、傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)存在的問題
傳統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)主要包括實(shí)習(xí)動員、廠級安全教育、實(shí)習(xí)報告與考核等內(nèi)容,它的弊端主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(一)教學(xué)方式呆板。傳統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)習(xí),通常是工廠派個技術(shù)員給學(xué)生講一講工藝流程,然后帶學(xué)生看看生產(chǎn)過程,而不允許學(xué)生動手操作,學(xué)生只能走馬觀花地表面了解工廠的工藝流程。學(xué)生通常只是抄一抄圖紙,看一看設(shè)備,而對于實(shí)際的工廠生產(chǎn)情況卻了解不多。
(二)生產(chǎn)實(shí)習(xí)質(zhì)量不高。由于學(xué)生在實(shí)習(xí)現(xiàn)場基本上只能“看”、“聽”、“寫”。剛進(jìn)廠實(shí)習(xí)的時候,還能認(rèn)真地學(xué)習(xí),時間一長,就失去了剛進(jìn)廠的新鮮性,就會覺得無事可做,因而生產(chǎn)實(shí)習(xí)后期,學(xué)生通常是紀(jì)律渙散,管理困難,影響了整個生產(chǎn)實(shí)習(xí)的質(zhì)量。
(三)生產(chǎn)實(shí)習(xí)成本過高。化學(xué)工程與工藝專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)一般要5~7天,除了要支付實(shí)習(xí)單位數(shù)額不菲的實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi),期間的交通及食宿費(fèi)用也較高,這對于實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)短缺的高校壓力很大。如何利用有限的實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi),更好地開展實(shí)習(xí)教學(xué)活動,是每個高校面對的問題。
三、化工單元仿真系統(tǒng)
(一)化工單元仿真系統(tǒng)介紹?;卧抡嫦到y(tǒng)是以計算機(jī)為手段,通過建立化工過程的動態(tài)數(shù)學(xué)模型再現(xiàn)真實(shí)化工裝置系統(tǒng)特性。它是建立在化工工藝、自動化儀表、化工設(shè)備等學(xué)科基礎(chǔ)上的綜合性技術(shù),可以模擬化工生產(chǎn)裝置運(yùn)行中的開車、停車、故障處理等工段操作過程,可以提高操作人員的理論水平和實(shí)踐能力。
(二)化工單元仿真在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用。石家莊學(xué)院化工學(xué)院于2010年9月從北京東方仿真公司引進(jìn)1套大型化工生產(chǎn)工藝-乙醛氧化制乙酸工藝。乙醛氧化制醋酸裝置是乙醛裝置的配套工程,起始原料為乙烯,乙烯氧化生成乙醛,再由乙醛為原料氧化生成醋酸。本軟件是參照大慶三十萬噸乙烯一期工程-大慶醋酸裝置設(shè)計,年生產(chǎn)能力為成品醋酸10萬噸/年。該生產(chǎn)工藝,工藝復(fù)雜、設(shè)備齊全、自動化程度高,很適合于化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)。根據(jù)課程需要,我們選擇乙醛氧化制乙酸工藝作為本專業(yè)學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)的項(xiàng)目。
四、化工單元仿真系統(tǒng)引進(jìn)到生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的優(yōu)勢
(一)有利于提高學(xué)生的實(shí)際操作技能。化工生產(chǎn)過程的特點(diǎn)是整套裝置的工藝流程長,設(shè)備數(shù)量大,所以工程技術(shù)人員的綜合素質(zhì)和能力對于化工產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益的程度影響越來越大。而學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中很難有直接動手的機(jī)會,這是化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中所面臨的特有困難。而化工單元仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際化工生產(chǎn)工藝相結(jié)合,提供化工單元操作、過程控制仿真、全工藝過程操作等實(shí)訓(xùn),滿足培養(yǎng)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的工藝技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用、自動控制、過程裝備等崗位的綜合能力。
(二)培養(yǎng)學(xué)生的化工職業(yè)思想。在學(xué)習(xí)化工單元仿真軟件的同時,要對學(xué)生進(jìn)行化工職業(yè)教育,使學(xué)生清楚地認(rèn)識到本行業(yè)在國民現(xiàn)代化建設(shè)中的地位和作用,從而熱愛本專業(yè),樹立為我國化學(xué)工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)做貢獻(xiàn)的雄心壯志,引導(dǎo)學(xué)生傳承化工行業(yè)職員守紀(jì)律、愛崗敬業(yè)的好作風(fēng)。通過化工單元仿真軟件的學(xué)習(xí),使學(xué)生具有按計劃有序工作的良好習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,并具有刻苦鉆研技術(shù)、勇于克服困難和積極向上的精神。
(三)化工單元仿真運(yùn)行成本低。建設(shè)化工仿真實(shí)驗(yàn)室的總成本只有中試車間費(fèi)用的五分之一。將化工單元仿真軟件引入到化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,使用周期長,可大大減少學(xué)校在培訓(xùn)工作中的人力及物力消耗,且易于維護(hù)。我們教研室在化工仿真實(shí)驗(yàn)室還安裝了AutoCAD、Chem-CAD、ChemOffice等應(yīng)用軟件,可以滿足化工學(xué)院其他專業(yè)學(xué)生的使用,充分利用現(xiàn)有設(shè)備,進(jìn)一步降低其整體運(yùn)行成本。
五、結(jié)論
化工單元仿真教學(xué)是運(yùn)用先進(jìn)的教學(xué)思想和現(xiàn)代化的教學(xué)手段,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力,為化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才高質(zhì)量的培養(yǎng)提高提供了保障。
主要參考文獻(xiàn):
[1]靳海波,宋永吉,趙如松等,化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)習(xí)改革與實(shí)踐[J],求實(shí),2010,2
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程與工藝;工程實(shí)踐;能力培養(yǎng);體系構(gòu)建
1化學(xué)工程與工藝專業(yè)現(xiàn)狀分析
從發(fā)展歷程來說,我國近代的化工產(chǎn)業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界其他國家和地區(qū),在人才培養(yǎng)方面存在很大的弊端。建國以后,為了改變這種現(xiàn)狀,國內(nèi)開辦了很多職業(yè)化工教育院校以培養(yǎng)應(yīng)用型人才。在所開設(shè)的專業(yè)中,化工工程與工藝專業(yè)是一門實(shí)踐性強(qiáng)、動手能力要求高的學(xué)科,在教學(xué)目標(biāo)中,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的獨(dú)立工作能力、獨(dú)立自主能力和探索實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。從上世紀(jì)80年代以來,我國的化工類專業(yè)人才逐漸進(jìn)入市場,在滿足社會發(fā)展需求的同時,也逐漸反饋一些人才培養(yǎng)的改進(jìn)信息。就現(xiàn)狀而言,化學(xué)工程與工藝專業(yè)的教育體制依然需要改革,人才培養(yǎng)方式依舊需要深化,使之能夠適應(yīng)快節(jié)奏的現(xiàn)代化化學(xué)工業(yè)發(fā)展,滿足市場經(jīng)濟(jì)體制下人才競爭的需求,提高企業(yè)在國際市場上的競爭力。
2加強(qiáng)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的策略
(1)重視基礎(chǔ)知識的掌握
化學(xué)工程與工藝專業(yè)具有較強(qiáng)實(shí)踐性的特點(diǎn),對于大部分學(xué)生而言,牢固的掌握基礎(chǔ)知識,是日后提高自己的關(guān)鍵。從教學(xué)角度來說,從大學(xué)專業(yè)入門基礎(chǔ)課程抓起,嚴(yán)格要求,特別是在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)動手能力方面要打好基礎(chǔ)。結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)而言,化學(xué)工程與工藝所涉及的基礎(chǔ)學(xué)科包括化工原理、反應(yīng)工程、化學(xué)工藝設(shè)備及化學(xué)物料基礎(chǔ)管理等。如果忽視了基礎(chǔ)知識的掌握,不但在真實(shí)工作中難以適應(yīng),也很難再有彌補(bǔ)的時間和精力。相對應(yīng)地,基礎(chǔ)知識掌握牢固,在安全、精細(xì)、穩(wěn)定等操作層面會養(yǎng)成標(biāo)準(zhǔn)化的習(xí)慣,甚至不需要規(guī)章制度的約束就能夠主動做好,促使工作效率大幅度提高?;谶@一目標(biāo),要求教師在教學(xué)的過程中采取多樣化的方式,讓學(xué)生更多的接觸到現(xiàn)實(shí)崗位環(huán)境。如借助多媒體手段,綜合應(yīng)用視頻、動畫、圖片等,讓現(xiàn)實(shí)中的具體形象呈現(xiàn)在學(xué)生眼前,比單純地依賴課本去講解、去想象要更有效果。例如,借助3D動畫模擬的形式,對某一化工設(shè)備的工作原理展開講解,通過不同角度、分解狀態(tài)或透視功能,讓學(xué)生了解工作狀態(tài)中的機(jī)械設(shè)備狀態(tài);同時,也可以模擬不按照規(guī)章操作之后,可能發(fā)生的危險狀況。而利用這種手段,可以舉一反三,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)知識的強(qiáng)化。
(2)突出教學(xué)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合
在校學(xué)習(xí)階段,學(xué)生的動手能力主要依賴于實(shí)驗(yàn),為了滿足進(jìn)入工作崗位之后具有更好的適應(yīng)性,教學(xué)過程要與實(shí)驗(yàn)案例緊密的結(jié)合起來。一般來說,化學(xué)工程與工藝專業(yè)教材中,每一章節(jié)都存在典型的工程案例分析,而這些案例只是通過簡單的講解,是不能發(fā)揮實(shí)踐能力鍛煉的作用的。結(jié)合教學(xué)中所涉及的案例,教師設(shè)計相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,將知識點(diǎn)和實(shí)際操作巧妙的結(jié)合起來,不僅可以提高學(xué)習(xí)的新鮮感,也能夠激發(fā)學(xué)生的自豪感和學(xué)習(xí)主動性,培養(yǎng)濃厚的研究興趣。
(3)培養(yǎng)科研及工程設(shè)計能力
化工行業(yè)的人才培養(yǎng)與常規(guī)人才相比具有較大的差異,循規(guī)蹈矩或墨守陳規(guī)是不能促進(jìn)生產(chǎn)效率提升的,科研能力和工程設(shè)計能力的培養(yǎng)是必須的,也是在未來的工作崗位中解決實(shí)際問題的重要訓(xùn)練。結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況來說,我國在培養(yǎng)科研能力和工程設(shè)計能力方面還有很大的欠缺,突出表現(xiàn)是畢業(yè)考核中,化學(xué)工程和工藝人才重視論文寫作,但不重視設(shè)計內(nèi)容,導(dǎo)致能力的培養(yǎng)發(fā)生了偏離;而只會“紙上談兵”的人才是不可能發(fā)揮實(shí)際的作用的。建議針對該專業(yè)的人才培養(yǎng)考核機(jī)制進(jìn)行改革,增加更多的實(shí)踐性內(nèi)容。
(4)構(gòu)建穩(wěn)定的崗位實(shí)習(xí)基地
實(shí)習(xí)是從校園走上工作崗位的第一階段,也是理論聯(lián)系實(shí)際的重要時期。工科學(xué)生的實(shí)習(xí)周期較長,而化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生在實(shí)習(xí)中,應(yīng)該更多地接觸到基層,了解真實(shí)工作環(huán)境的狀態(tài)。但是,從安全性角度考慮,最好的方式是具有一個相對完善、監(jiān)督嚴(yán)格的實(shí)習(xí)場所。通過學(xué)校與企業(yè)簽訂人才培養(yǎng)合同的方式,建設(shè)穩(wěn)定的崗位實(shí)習(xí)基地,匹配一些技術(shù)成熟的工程技術(shù)人員,且具有較好表達(dá)能力,可以在實(shí)習(xí)中為學(xué)生講解相關(guān)問題及解決措施,達(dá)到事半功倍的效果。
3結(jié)語
綜上所述,隨著我國現(xiàn)代化工業(yè)體系的不斷發(fā)展和完善,化工工程與工藝專業(yè)作為一個實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的專業(yè),應(yīng)該從完善學(xué)校教育環(huán)境和人才培養(yǎng)體制入手,增加投入、嚴(yán)格要求,為我國的工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
參考文獻(xiàn):
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本科專業(yè)模塊化人才培養(yǎng)方案改革自2012年本科合格評估以來,欽州學(xué)院化學(xué)化丁.學(xué)院依據(jù)辦學(xué)定位,圍繞學(xué)生知識應(yīng)用能力、實(shí)踐和創(chuàng)新能力,全方位、系統(tǒng)地進(jìn)行了教學(xué)改革。
(一)模塊化人才培養(yǎng)方案改革的基本步驟及結(jié)果
1.修訂人才培養(yǎng)目標(biāo)我們將化學(xué)T程與工藝專業(yè)新的人才培養(yǎng)目標(biāo)修訂為本專業(yè)培養(yǎng)具有高度社會責(zé)任感和職業(yè)道德素養(yǎng)的化學(xué)化工類高素質(zhì)應(yīng)用型人才,所培養(yǎng)的人才不僅能夠適應(yīng)北部灣區(qū)域化工類產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要,而且能夠服務(wù)廣西、輻射東盟,為大化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供保障;所培養(yǎng)人才是掌握化學(xué)工程與工藝專業(yè)的基本理論知識,具備一定的實(shí)踐技能、創(chuàng)新能力和繼續(xù)學(xué)習(xí)能力的應(yīng)用型人才,能夠滿足北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)包括石油化工、精細(xì)化工、無機(jī)化工、有機(jī)化工、煤化工、教育科研等領(lǐng)域發(fā)展對專業(yè)人才的要求。畢業(yè)生可以在這些領(lǐng)域從事工業(yè)生產(chǎn)、生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)、技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計及管理、教育科研等工作。
2.確定培養(yǎng)規(guī)格與要求
(1)素質(zhì)要求。本專業(yè)學(xué)生要具有較高的思想覺悟和道德意識;具有較強(qiáng)的化工實(shí)驗(yàn)技能、工程設(shè)計方法、丁?程實(shí)踐等專業(yè)素質(zhì);具有較強(qiáng)的運(yùn)用化學(xué)工程與工藝知識和技能綜合解決專業(yè)問題的能力;具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神;具有較強(qiáng)的自學(xué)和知識更新能力,能夠運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)自我發(fā)展。
(2)知識體系。掌握大學(xué)英語、計算機(jī)基礎(chǔ)等公共基礎(chǔ)知識;掌握高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程制圖、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識;掌握化工原理、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程等專業(yè)核心知識;掌握石油煉制工程、化工儀表及自動化、化工工藝學(xué)、精細(xì)有機(jī)合成及工藝學(xué)、化工分離工程、化工設(shè)計、工程制圖等從事石油煉制、石油化工、精細(xì)化工等化工行業(yè)所需的專業(yè)知識;了解環(huán)保法規(guī)、勞動安全保護(hù)以及職業(yè)健康等知識。
(3)能力要求。具有較強(qiáng)的綜合素質(zhì)、較強(qiáng)的專業(yè)綜合素質(zhì),掌握工程設(shè)計方法、工程實(shí)踐等實(shí)踐技能;具備石油煉制、石油化工、精細(xì)化工等行業(yè)生產(chǎn)所需的綜合實(shí)踐能力;具備較高的綜合素養(yǎng)和實(shí)踐能力,能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能解決實(shí)際問題;對新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備具有一定的研究設(shè)計能力。
3.將培養(yǎng)規(guī)格與要求分解為能力要素化學(xué)工程與工藝專業(yè)能力要素分解與實(shí)現(xiàn)途徑。
4.將知識點(diǎn)及知識點(diǎn)應(yīng)用組合成模塊根據(jù)新修訂的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),我們突破現(xiàn)有學(xué)科分類的條框,打破原有的課程體系,從學(xué)生能力培養(yǎng)要求出發(fā),統(tǒng)籌規(guī)劃學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)體系,將能力培養(yǎng)貫穿于各教學(xué)環(huán)節(jié)的始終,設(shè)計出合理的課程模塊,建立以能力為導(dǎo)向的應(yīng)用型人才培養(yǎng)教學(xué)體系。分別設(shè)計出公共基礎(chǔ)模塊、專業(yè)基礎(chǔ)模塊、專業(yè)核心模塊、專業(yè)拓展模塊和綜合運(yùn)用模塊。針對能力培養(yǎng)目標(biāo),利用這些設(shè)計出來的課程模塊,將教學(xué)課程內(nèi)容進(jìn)行重組,使教學(xué)形式多樣化,實(shí)現(xiàn)了對原有課程的整合優(yōu)化,構(gòu)建了化學(xué)工程與工藝專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的模塊化課程體系。
(二)模塊化人才培養(yǎng)方案改革的實(shí)施概況自2012年以來,我們按照先改先試、邊改邊試、邊總結(jié)邊試、邊試邊推廣的基本策略,依托“化學(xué)工藝廣西高校重點(diǎn)學(xué)科”“北部灣石油天然氣資源有效利用廣西高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”和“化學(xué)工程與工藝省級特色專業(yè)及課程一體化建設(shè)項(xiàng)目”,先在化學(xué)工程與工藝(石油化工)廣西高校特色專業(yè)試行模塊化教學(xué)改革,并在2013級本科生教學(xué)中實(shí)際應(yīng)用,然后逐步向油氣儲運(yùn)工程專業(yè)輻射。
(三)模塊化人才培養(yǎng)方案改革實(shí)施的初步效果化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)施模塊化人才培養(yǎng)方案改革后,其在應(yīng)用轉(zhuǎn)型發(fā)展和應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面初步顯現(xiàn)出良好的效果,具體表現(xiàn)為:一是初步解決了舊有人才培養(yǎng)方案應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)不明確的問題,二是初步解決了如何增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力的問題,三是初步解決了校企、校地合作與產(chǎn)學(xué)研不夠深人的問題,四是初步解決了教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)相脫節(jié)的問題,五是初步解決了學(xué)生個性化發(fā)展和因材施教不能協(xié)調(diào)發(fā)展的問題。
二、化學(xué)工程與工藝本科專業(yè)模塊化人才培養(yǎng)方案改革的思考
(一)總體評價
1.理念和目標(biāo)定位明確欽州學(xué)院提出“主動服務(wù)北部灣經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,重點(diǎn)建設(shè)涉海類學(xué)科專業(yè)及臨海工業(yè)的學(xué)科,為北部灣經(jīng)濟(jì)開放開發(fā)培養(yǎng)髙質(zhì)量應(yīng)用型人才”的人才培養(yǎng)理念以及確定“以社會需求為導(dǎo)向,以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展為宗旨,把學(xué)校建成適應(yīng)1K域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展特別是廣西北部灣經(jīng)濟(jì)IS:發(fā)展需要的,特色鮮明的多科性、區(qū)域性教學(xué)型大學(xué)”發(fā)展目標(biāo)定位,已貫徹在化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)方案中。
2.培養(yǎng)目標(biāo)和人才規(guī)格基本符合社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對化工類人才素質(zhì)的要求化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)方案是依據(jù)該專業(yè)所對應(yīng)的工作崗位確定其能力要素,并認(rèn)真分析培養(yǎng)各種能力所需的路徑和不同的課程模塊,確定了不同能力、素質(zhì)要素和模塊課程對應(yīng)表,通過不同的模塊課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的能力和素質(zhì)的養(yǎng)成。
3.實(shí)踐學(xué)分比例顯著提高,體現(xiàn)了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(含課內(nèi)實(shí)踐和集中實(shí)踐性教學(xué))占總學(xué)時比例33.9%,實(shí)踐教學(xué)學(xué)分占總學(xué)分比例42.5%,體現(xiàn)了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)。
4.實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)貫穿全程,體現(xiàn)了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的基本規(guī)律應(yīng)用型人才培養(yǎng)重在應(yīng)用能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng),而這些能力的培養(yǎng)需要長期、不間斷的訓(xùn)練?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)方案中安排了不間斷、持續(xù)的專業(yè)實(shí)踐能力的訓(xùn)練,難能可貴。
(二)值得思考的問題
1.課程設(shè)置與人才培養(yǎng)目標(biāo)、人才培養(yǎng)規(guī)格一致性的問題課程設(shè)置應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和人才規(guī)格,通過課程教學(xué)達(dá)到預(yù)設(shè)的人才素質(zhì)要求和實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)。如“培養(yǎng)規(guī)格和要求”中有“能從事教育科研領(lǐng)域工作”的描述,但無相關(guān)課程。
2.學(xué)分計算標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,易導(dǎo)致教學(xué)任務(wù)不均衡(1)不同課程學(xué)分對應(yīng)的課時不同。有16課時,如有機(jī)化學(xué);也有17課時,如化工熱力學(xué);個別的有36課時,如大學(xué)體育。(2)實(shí)踐教學(xué)每周對應(yīng)的學(xué)分差異更大。專業(yè)見習(xí)4周1學(xué)分,專業(yè)實(shí)習(xí)8周5學(xué)分,畢業(yè)論文設(shè)計14周14學(xué)分。學(xué)分是計算學(xué)生學(xué)習(xí)量的單位,也是計算教師工作量的單位。同一個專業(yè)的學(xué)分折算學(xué)時(課時)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)統(tǒng)一,便于平衡學(xué)生學(xué)習(xí)量和教師工作量的分配。
3.沒有足夠的自主學(xué)習(xí)和選修課程,彈性學(xué)制學(xué)業(yè)難以操作實(shí)行學(xué)分制的重要目的之一就是滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需要,允許學(xué)生選學(xué)不同的課程,允許學(xué)生提前或滯后畢業(yè)。要想提前畢業(yè)就必須給學(xué)生創(chuàng)造提前修滿學(xué)分的機(jī)會,但現(xiàn)在的方案設(shè)計顯然做不到讓學(xué)生提前畢業(yè)。必須有相當(dāng)量的自主學(xué)習(xí)和選修課程,開放教學(xué)時空,如假期課程、網(wǎng)絡(luò)課程、競賽學(xué)分、職業(yè)證書學(xué)分、自主申請畢業(yè)論文開題與答辯等。
三、結(jié)語
關(guān)鍵詞:化工專業(yè);卓越工程師;實(shí)踐教學(xué);體系構(gòu)建
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)41-0145-02
化學(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位,由于化工行業(yè)的特殊性,化工人才需求特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng),要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。2010年教育部在天津大學(xué)啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”,其宗旨就是要聯(lián)合有關(guān)部門和行業(yè)協(xié)(學(xué))會,共同培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才[1-2]?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”,為高素質(zhì)化工人才的培養(yǎng)搭建了良好的平臺。桂林理工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)在2011年入選了教育部第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”,并于2012年招收了本校第一批化工卓越工程師班的學(xué)生。經(jīng)過幾年的實(shí)踐,對化工專業(yè)如何實(shí)施“卓越計劃”,如何構(gòu)建化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,有了一定的思考,下面談?wù)劰P者的認(rèn)識與體會。
一、當(dāng)前化工專業(yè)實(shí)踐 教學(xué)面臨的問題
桂林理工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)建立于1986年,當(dāng)時名稱為工業(yè)分析專業(yè),1998年更名為化學(xué)工程與工藝專業(yè),專業(yè)方向包括化學(xué)工程、電化學(xué)工程、石油化工。經(jīng)過近30年的發(fā)展,專業(yè)建設(shè)取得了長足的進(jìn)步,2006年被確定為廣西高校優(yōu)質(zhì)專業(yè),2008年獲國家級高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn),2011年入選教育部卓越工程師培養(yǎng)計劃,2008年專業(yè)所屬的化學(xué)化工教學(xué)團(tuán)隊(duì)成為廣西區(qū)教學(xué)團(tuán)隊(duì),擁有的《普通化學(xué)》課程在2008年評為國家級精品課程,在2013年評為國家級精品資源共享課程,1人獲得廣西區(qū)教學(xué)名師獎,2人入選廣西高校優(yōu)秀人才資助計劃。在長期專業(yè)辦學(xué)實(shí)踐中,我們深感化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的諸多問題,阻礙了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高,也對實(shí)施“卓越計劃”造成了一定程度的困擾。這些問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1.大多數(shù)化工企業(yè),由于擔(dān)心學(xué)生的安全問題,對學(xué)生進(jìn)企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí),表現(xiàn)得不是很積極。各校多采取讓學(xué)生自己找單位實(shí)習(xí),回來交一個實(shí)習(xí)報告解決實(shí)習(xí)難的問題,導(dǎo)致生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)存在“放羊”現(xiàn)象。
2.化工專業(yè)普遍生產(chǎn)實(shí)習(xí)時間較短,一般為4――5周,企業(yè)很難給予一個真正的崗位讓學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí),更無法給予學(xué)生動手,進(jìn)行實(shí)際操作的機(jī)會,導(dǎo)致學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)輪為“參觀式實(shí)習(xí)”。
3.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容比較陳舊,綜合性、工程設(shè)計性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少,沒有建立一個完整的給予學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐的教學(xué)平臺,沒有將學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),貫穿于整個大學(xué)教育的實(shí)踐教學(xué)體系中,另外各類實(shí)驗(yàn)(基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)),各類實(shí)習(xí)(認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí))有機(jī)銜接不夠,需要進(jìn)行深層次的改革。
二、基于卓越工程師培養(yǎng)的化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建
1.學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力構(gòu)成要素。深入認(rèn)識學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力構(gòu)成要素,是有效的構(gòu)建專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)。創(chuàng)新能力就是創(chuàng)造新的思想,將新的思想付諸實(shí)踐,創(chuàng)造一個新的事物的能力[3-4]。創(chuàng)新能力主要由創(chuàng)新思維能力、非智力因素和創(chuàng)新實(shí)踐能力三個要素構(gòu)成,而實(shí)踐能力則表現(xiàn)為基本實(shí)踐能力、綜合實(shí)踐能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力三個由低到高的層次。很明顯創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng),對提升學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力意義重大。影響創(chuàng)新實(shí)踐能力的主要因素有學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐品質(zhì)、創(chuàng)新實(shí)踐技能和創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境[5]。作為高等學(xué)校的教育工作者,在對學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐品質(zhì)培養(yǎng)時,既要注重開發(fā)和培育學(xué)生的共性,也要尊重學(xué)生個性的差異,要因材施教,促進(jìn)多樣化人才的發(fā)展,同時要將創(chuàng)新實(shí)踐技能的培養(yǎng)融入人才培養(yǎng)方案中,根據(jù)學(xué)生在不同階段的特點(diǎn),開設(shè)不同類型的實(shí)踐課程;要盡量依托學(xué)科優(yōu)勢平臺,打破教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和科研實(shí)驗(yàn)室壁壘,將重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)質(zhì)資源和教師的科研成果融入教學(xué)中,構(gòu)建良好的創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境。
2.多層次立體化化工實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建。在入選了教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”后,我們及時對化工專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了修訂,構(gòu)建理論(Theory)課程體系和課程內(nèi)容、驗(yàn)證(Test)體系、創(chuàng)新(Try)體系的“3T”化學(xué)工程與工藝專業(yè)課程體系,特別是形成以“工程實(shí)踐與工程應(yīng)用創(chuàng)新”為亮點(diǎn)的實(shí)踐教學(xué)體系,其核心是體現(xiàn)了對學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。該實(shí)踐教學(xué)體系由“基本技能層次”、“綜合應(yīng)用能力與初步設(shè)計能力層次”、“工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力層次”三個層次構(gòu)成。“基本技能層次”由大一、大二開設(shè)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化工原理實(shí)驗(yàn)、以及由大三開設(shè)各專業(yè)方向的綜合實(shí)驗(yàn)等組成,通過課程實(shí)驗(yàn)、上機(jī)等實(shí)踐環(huán)節(jié),學(xué)生加深了對理論課基本概念、基本理論的理解,培養(yǎng)了學(xué)生基本實(shí)踐技能;“綜合應(yīng)用能力與初步設(shè)計能力層次”則由化工設(shè)計、精細(xì)化學(xué)品配方工程師實(shí)訓(xùn)、工業(yè)分析技能實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、電化學(xué)工藝技能實(shí)訓(xùn),以及認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)組成,通過課程設(shè)計、綜合實(shí)訓(xùn)、在企業(yè)進(jìn)行的各類實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)對學(xué)生綜合應(yīng)用工程能力與初步設(shè)計能力的培養(yǎng);“工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力層次”通過開設(shè)應(yīng)用研究型選修課、“工程實(shí)踐與創(chuàng)新”自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和暑期到企業(yè)“頂崗實(shí)踐”,同時通過組織學(xué)生參加全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽、各級“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生學(xué)術(shù)科技作品競賽、各級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目等方式,培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐與工程應(yīng)用創(chuàng)新能力,通過雁山大講壇的引導(dǎo),開展各種形式的講座、研討會,豐富校園化工科技文化生活。
幾年來,為了使化工實(shí)踐教學(xué)體系能夠獲得良好的教學(xué)效果,我們對實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了改革。一方面鼓勵教師在教學(xué)中立足先進(jìn)性、前沿性更新充實(shí)課程內(nèi)容,將化學(xué)化工學(xué)科最新科研成果及個人的科研成果有機(jī)融入到課程教學(xué)中,如電化學(xué)工程方向教師利用廣西區(qū)科技進(jìn)步獎的“高性能二次電池電極活性材料合成的新方法”和電鍍新工藝研究的科研成果以及發(fā)明專利,設(shè)計并開設(shè)了“鋰離子電池的裝配及性能測試”、“電鍍鎳的工藝設(shè)計及性能測試”等電化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn),并出版教材《電化學(xué)實(shí)驗(yàn)》,化學(xué)工程方向教師利用綠色化學(xué)科研成果,出版《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教程》、《精細(xì)化工工藝學(xué)》教材,并在教學(xué)中使用。另一方面在開設(shè)的各種技能實(shí)訓(xùn)中,努力開發(fā)具有中試規(guī)模的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,盡量確保學(xué)生能在真實(shí)工作崗位環(huán)境條件下進(jìn)行實(shí)訓(xùn),如與東莞金賽爾科技有限公司合作,從企業(yè)引進(jìn)了軟包裝鋰離子電池小試生產(chǎn)線,開設(shè)了與生產(chǎn)實(shí)際接近的電化學(xué)工藝技能實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,精細(xì)化學(xué)品配方工程師實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目所采用的配方及工藝,均來自生產(chǎn)實(shí)際。在2014年,學(xué)校加大了對校內(nèi)實(shí)踐基地的投入力度,打造校內(nèi)化工生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)裝置平臺。該化工生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)裝置采用真實(shí)的化工企業(yè)生產(chǎn)工藝流程,運(yùn)用仿真技術(shù),結(jié)合化工生產(chǎn)真實(shí)設(shè)備、儀表及工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建,全面模擬生產(chǎn)工藝過程?;どa(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)裝置平臺的建立,彌補(bǔ)了學(xué)生在化工企業(yè)不能動手的,只能參觀的缺陷,提高了實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)質(zhì)量。
三、實(shí)踐教學(xué)體系教學(xué)效果
1.新的實(shí)踐教學(xué)體系的實(shí)施,在一定程度上解決了當(dāng)前化工專業(yè)在企業(yè)實(shí)習(xí)效果不理想的問題,提高了實(shí)踐實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量。
2.實(shí)施新的實(shí)踐教學(xué)體系,極大提高了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力,多年來本專業(yè)畢業(yè)生一次性就業(yè)率保持在90%以上。近三年來,化工專業(yè)全體學(xué)生(約200人)均參加了全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽,5人獲得全國一等獎,18人獲全國二等獎,33人獲全國三等獎,其余學(xué)生獲優(yōu)秀獎,在廣西同類高校名列前茅;同時化工專業(yè)各班級約有一半的學(xué)生參加導(dǎo)師課題組的科研活動,在導(dǎo)師指導(dǎo)下參加包括大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)在內(nèi)的科研項(xiàng)目近30項(xiàng),并獲得不少科技成果獎,其中獲廣西區(qū)級“挑戰(zhàn)杯”二等獎1項(xiàng)(2012年)、三等獎1項(xiàng)(2014年),廣西高?;瘜W(xué)化工類論文及設(shè)計競賽,11人獲一等獎,3人獲二等獎。本科生以第一作者發(fā)表學(xué)術(shù)研究論文每年在2~3篇左右,申請國家發(fā)明專利2~3項(xiàng)。
3.“化學(xué)工程與工藝特色專業(yè)建設(shè)與實(shí)踐”成果在2012年獲廣西區(qū)級優(yōu)秀教學(xué)成果獎一等獎,其中對學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng),引起了同行們廣泛關(guān)注,起到了很好的示范作用,彌補(bǔ)了學(xué)生在化工企業(yè)不能動手的,只能參觀的缺陷,提高了實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)質(zhì)量。
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[3]張晶.我國大學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展現(xiàn)狀與培養(yǎng)研究[D].安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文,2014.
1.1核心課程體系構(gòu)建的原則
欽州學(xué)院開設(shè)化學(xué)工程與工藝專業(yè)有良好的機(jī)遇,同時也有多方面的挑戰(zhàn)。要辦好欽州學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè),貫徹學(xué)院打造五大品牌專業(yè)的精神,需要從緊密聯(lián)系北部灣區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面著眼,努力辦出具有石化特色的化學(xué)工程與工藝專業(yè),重點(diǎn)建立一套緊密結(jié)合石化下游產(chǎn)業(yè)鏈、注重過程開發(fā)和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的核心課程體系。在核心課程設(shè)置方面,確立夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)、強(qiáng)化工程意識、注重實(shí)驗(yàn)技能、拓寬專業(yè)口徑,注重石化特色的原則。
1.2核心課程體系的內(nèi)容與相互關(guān)系
所謂化工過程,主要包含分離過程和反應(yīng)過程兩種過程。與這兩種過程緊密相關(guān)的一系列化工類課程共同構(gòu)成了化工類課程的核心。按照“門數(shù)適宜,重點(diǎn)突出,相互支撐,形成一體”的要求,選擇化工熱力學(xué)、分離工程、傳遞原理、反應(yīng)工程和化工工藝學(xué)等五門理論課以及與這五門理論課相關(guān)的化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)課作為核心課程,建設(shè)具有石化特色化學(xué)工程與工藝專業(yè)的核心課程體系,全力打造化學(xué)工程與工藝這一品牌專業(yè)。在這五門理論課程中,分離工程和反應(yīng)工程分別研究各類分離過程和反應(yīng)過程,它們構(gòu)成了化工過程課程最核心的部分?;崃W(xué)是化工過程研究、開發(fā)和設(shè)計的理論基礎(chǔ),是化學(xué)工程的重要分支之一,與化學(xué)反應(yīng)工程、分離工程關(guān)系密切?;崃W(xué)的核心價值在于研究過程進(jìn)行的方向和限度,為分離過程和反應(yīng)過程提供相平衡、反應(yīng)平衡數(shù)據(jù),并對化工過程進(jìn)行熱力學(xué)分析[1]。反應(yīng)工程是與工程實(shí)際緊密聯(lián)系的課程之一,它廣泛地將化工熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)以及生產(chǎn)工藝、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等反面的理論知識和經(jīng)驗(yàn)綜合于工業(yè)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)的設(shè)計和優(yōu)化中[2]。
分離工程是化工專業(yè)基礎(chǔ)課程,講述的是如何將混合物進(jìn)行分離與提純的學(xué)科。作為專門研究分離方法的分離工程課程對學(xué)生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)有很重要的作用。該課程闡明了化工分離過程的本質(zhì)規(guī)律,重點(diǎn)研究分離方法的工業(yè)化途徑,設(shè)備設(shè)計放大效應(yīng),最優(yōu)分離路線的工業(yè)化,及最優(yōu)操作條件。在選擇具體分離方法時,不僅要考慮技術(shù)上的可行性、經(jīng)濟(jì)上的合理性,而且要考慮能耗、環(huán)保、設(shè)備放大和開發(fā)成本等諸多問題[3]。傳遞原理旨在研究化工動量、熱量及質(zhì)量(俗稱三傳)的傳遞現(xiàn)象,用一種統(tǒng)一的觀點(diǎn)來處理三種傳遞現(xiàn)象,并研究動量、熱量和質(zhì)量傳遞之間的類似性,是研究分離機(jī)理、分離效率和宏觀反應(yīng)動力學(xué)的基礎(chǔ)理論,同時也是反應(yīng)器放大研究的基礎(chǔ)理論之一。與化工熱力學(xué)不同,傳遞原理是一門探討傳遞速率的課程,它對過程開發(fā)、過程設(shè)計、生產(chǎn)操作、優(yōu)化控制及過程機(jī)理研究都有重要的使用意義[4]。化工工藝學(xué)重在工藝過程的分析,即在特定條件下,進(jìn)行分離過程、反應(yīng)過程的比較選擇、整合優(yōu)化。化工工藝學(xué)是大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工動力學(xué)、反應(yīng)工程、分離工程等專業(yè)基礎(chǔ)可和專業(yè)課的綜合運(yùn)用?;崃W(xué)和傳遞原理旨在加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ),化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)、反應(yīng)工程和分離工程重在強(qiáng)化工程意識,化工工藝學(xué)拓展了專業(yè)適應(yīng)面,可以突出石化特色。
2核心課程體系的優(yōu)化
為了保障以上核心課程體系的順利實(shí)施,建議結(jié)合欽州學(xué)院化學(xué)工程與工藝現(xiàn)有的教學(xué)計劃,從下面幾個方面作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
2.1加強(qiáng)數(shù)理基礎(chǔ)教學(xué)力度,適度拓展
新世紀(jì)的工程人才必須有熟練應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)與工程等知識的能力,有進(jìn)行設(shè)計、實(shí)驗(yàn)分析與數(shù)據(jù)處理的能力。在兩年的教學(xué)實(shí)踐中,學(xué)生普遍反映數(shù)理基礎(chǔ)不夠扎實(shí),一些數(shù)學(xué)問題不知所云,比如熱力學(xué)計算中要應(yīng)用迭代法求解狀態(tài)方程、精餾過程計算、反映工程中的偏微分方程求解等等,問題大都源于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較薄弱。因此建議加開線性代數(shù)、運(yùn)籌學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)值計算、C程序語言、數(shù)學(xué)物理方法,流體力學(xué)等數(shù)理和計算機(jī)基礎(chǔ)課程。多所兄弟院校也早就開設(shè)了這些基礎(chǔ)課程。線性代數(shù)和運(yùn)籌學(xué)的開設(shè)可以解決反應(yīng)器設(shè)計過程的優(yōu)化問題;概率論與數(shù)理統(tǒng)計是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和理解反應(yīng)工程中一些基本概念的基礎(chǔ);數(shù)值計算和C程序語言兩門課程是工科學(xué)生重要的基礎(chǔ)課程,加開這兩門課程也是落實(shí)我?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)計劃中對學(xué)生計算機(jī)水平的要求,對學(xué)生的就業(yè)能力的提高有好處;數(shù)學(xué)物理方法和流體力學(xué)是傳遞工程等課程的基礎(chǔ),加開這兩門課程可以大大的提高學(xué)生工程數(shù)學(xué)能力,為就業(yè)和進(jìn)一步深造打下更堅實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)??紤]到Matlab在科學(xué)和工程計算領(lǐng)域的突出作用,建議開設(shè)Matlab在化工中的應(yīng)用的相關(guān)課程[5]?;崃W(xué)和化工原理是反應(yīng)工程的基礎(chǔ),故將化工熱力學(xué)和從第四、五學(xué)期調(diào)整至第三、四學(xué)期;化工原理和反應(yīng)工程兩門課程共同構(gòu)成了化學(xué)工程最核心的部分課程,將化工原理從第四、五學(xué)期調(diào)整至第二、三學(xué)期,反應(yīng)工程從第三學(xué)期調(diào)整至第五學(xué)期,也是考慮到化工原理是反應(yīng)工程的基礎(chǔ)。同時,將計算機(jī)模擬與仿真刪去,將其中的知識分散到加開的MATLAB在化工中的應(yīng)用和數(shù)值計算這兩門課程中。從上表2中還可以看出,加開的課程中,突出了數(shù)理課程的基礎(chǔ),同時,適度的拓展經(jīng)濟(jì)和計算機(jī)相關(guān)的課程,也增加化工制圖和電工學(xué)等實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,這對培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力是必不可少的。
2.2整合化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)
為了整合學(xué)院教學(xué)資源,最大限度地利用現(xiàn)有的一切教學(xué)設(shè)備,建議從各門化學(xué)工程與工藝核心課程的專業(yè)實(shí)驗(yàn)中選出一些經(jīng)典的、與石化行業(yè)緊密相關(guān)的進(jìn)行重新編排,單獨(dú)設(shè)置一門大學(xué)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程,分成三個學(xué)期展開教學(xué)。另外,考慮到傳統(tǒng)的化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教材以單一驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主,無法滿足新世紀(jì)綜合素質(zhì)人才培養(yǎng)的要求,可將化工實(shí)驗(yàn)按由淺入深的原則劃分成驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)三個層次。盡量精簡驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),增加設(shè)計型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)。可以從教師的一些科研項(xiàng)目中選出一部分讓學(xué)生參與,將這些項(xiàng)目設(shè)計成設(shè)計型或綜合型實(shí)驗(yàn),這樣,通過學(xué)生的親身體驗(yàn)科研過程,培養(yǎng)了正確的科研習(xí)慣,為學(xué)生的就業(yè)和進(jìn)一步的深造打下好的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程;改革;創(chuàng)新能力;策略
在量子力學(xué)的建立發(fā)展下,現(xiàn)代化學(xué)理論得到了快速發(fā)展,但實(shí)驗(yàn)在化學(xué)研究和化學(xué)教學(xué)中仍占據(jù)非常重要的地位,高等化學(xué)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用也日益突出?;瘜W(xué)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)認(rèn)知、研究能力和應(yīng)用化學(xué)能力等方面發(fā)揮了重要的作用。在新課改的深入發(fā)展下,高等化學(xué)教學(xué)在講授了化學(xué)基本原理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能基礎(chǔ)上,開始著重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計的能力,注重對學(xué)生展開實(shí)驗(yàn)技術(shù)和化學(xué)知識綜合應(yīng)用能力的訓(xùn)練[1-5]。高等化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系改革成為高等化學(xué)教育發(fā)展的重要內(nèi)容,得到了越來越多人的關(guān)注。完整化的高等化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革內(nèi)容包括化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系和課程內(nèi)容的優(yōu)化、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基地的建設(shè)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)具體實(shí)踐操作方法、化學(xué)實(shí)驗(yàn)組織管理等,其中最為重要的是化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系。
1高等學(xué)?;瘜W(xué)工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程發(fā)展現(xiàn)狀
在高校的擴(kuò)招發(fā)展下,化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)質(zhì)量參差不齊,同時在學(xué)生畢業(yè)就業(yè)競爭的日益激烈下,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中很多學(xué)生過度重視理論,輕視了實(shí)驗(yàn)教學(xué)?,F(xiàn)階段高等學(xué)校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題具體體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)在化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容上存在“三多三少”的現(xiàn)象,從總體上看,依賴課堂理論教學(xué)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課程較多,設(shè)計性的實(shí)驗(yàn)課程少;獨(dú)立性的單元操作課程多,綜合性的實(shí)驗(yàn)課程少;經(jīng)典類型的實(shí)驗(yàn)課程多,能反映最新科學(xué)研究成果的內(nèi)容少。(2)化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程是根據(jù)化學(xué)理論課程體系設(shè)置的,在實(shí)驗(yàn)課程的安排上過于強(qiáng)調(diào)對化學(xué)課堂教學(xué)的補(bǔ)充,忽視了化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)的本身特點(diǎn),無法發(fā)揮出化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的本身作用。(3)化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式單一,注重按照教師事先安排好的內(nèi)容開展教學(xué),無法發(fā)揮出學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。
2化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的設(shè)置
2.1精選基礎(chǔ)性、理論性強(qiáng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)
化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容改革的指導(dǎo)思想是要加強(qiáng)學(xué)生動手操作能力的訓(xùn)練,注重提升學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng),通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)一步鞏固學(xué)生在課堂上掌握的化學(xué)理論知識。為此,教師可以在有限的教學(xué)學(xué)時中,精選化學(xué)基礎(chǔ)理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,如可以為城市土木工程建設(shè)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)膠體溶液性質(zhì)類實(shí)驗(yàn)課程,在實(shí)際教學(xué)中要注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的設(shè)計,具體包括實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計、膠體溶液的配制、實(shí)驗(yàn)儀器的安裝和實(shí)驗(yàn)操作等[6]。
2.2注重精簡重組驗(yàn)證性化學(xué)實(shí)驗(yàn)
化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程要減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在總體實(shí)驗(yàn)中的比重,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中繁多的驗(yàn)證內(nèi)容不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也不利于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的綜合素質(zhì),浪費(fèi)了有效的課堂教學(xué)時間。在原有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,“氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)”及“電解質(zhì)溶液”是常見的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程簡單,方便學(xué)生的觀察,但在實(shí)驗(yàn)操作過于簡單的情況下不利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。為了解決這個問題,教師可以將這兩個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精簡處理,在兩個實(shí)驗(yàn)的重組中以“氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)”實(shí)驗(yàn)為主體內(nèi)容,將“電解質(zhì)溶液”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融入到原來電池的組成和電動勢的測定中,讓學(xué)生在原有電池的電解質(zhì)溶液中加入適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì),如氨水、硫化鈉等,之后應(yīng)用精密的微安表對電池電動的情況進(jìn)行觀察,從而了解物質(zhì)濃度變化對電極電勢產(chǎn)生的影響[7-9]。這種精簡重組之后實(shí)驗(yàn)的開展能夠提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性,實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主化學(xué)習(xí)。
2.3增設(shè)應(yīng)用型和綜合應(yīng)用型化學(xué)實(shí)驗(yàn)
在化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程改革思想的指導(dǎo)下,教師要根據(jù)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)增設(shè)應(yīng)用型和綜合應(yīng)用型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如,可以增設(shè)水硬度測定、金屬材料腐蝕和防護(hù)測定實(shí)驗(yàn)、金屬材料老化等綜合型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在水硬度測定實(shí)驗(yàn)中,教師應(yīng)用離子交換法和蒸餾法演示凈化水的過程,通過實(shí)驗(yàn)向?qū)W生展示應(yīng)用導(dǎo)電率來衡量和評價水純度的重要意義。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)興趣很高,為了獲得更精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),一次次反復(fù)驗(yàn)證自己的實(shí)驗(yàn),改進(jìn)自己實(shí)驗(yàn)操作方式,對促進(jìn)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)具有重要意義。
3化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程
3.1教學(xué)方式的選擇
教師可以采用交互式的教學(xué)模式向?qū)W生具體介紹化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)原理和重難點(diǎn)問題,通過交互式實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究設(shè)計讓學(xué)生能夠有效解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中遇到的難點(diǎn)問題。化學(xué)教師要根據(jù)化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)指導(dǎo)思想制定科學(xué)合理的教學(xué)方案。定期安排教師互相聽課,從而促進(jìn)教師之間的教學(xué)交流,提升彼此教學(xué)水平[10]。應(yīng)用多媒體技術(shù)開展化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué),通過多媒體的引入彌補(bǔ)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視野狹窄的問題,緩解實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)和學(xué)生人數(shù)之間的矛盾問題。
3.2培養(yǎng)學(xué)生良好的化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)慣
(1)教師要引導(dǎo)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究作風(fēng)。這種作風(fēng)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中的表現(xiàn)是,學(xué)生能夠仔細(xì)觀察化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作出現(xiàn)的各種現(xiàn)象,在發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和預(yù)期實(shí)驗(yàn)構(gòu)想存在出入時,學(xué)生要能夠從各方面查找誤差的原因,和其他學(xué)生進(jìn)行討論,從而及時解決實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)的問題。
(2)原始性實(shí)驗(yàn)記錄對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)思路的形成、實(shí)驗(yàn)規(guī)律的把握等具有重要意義。為此,在實(shí)驗(yàn)開始階段,需要學(xué)生仔細(xì)、規(guī)范的記錄化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)操作獲得的結(jié)果。
(3)學(xué)生要養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習(xí)慣,在化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程過程中教師要監(jiān)督學(xué)生注意做好實(shí)驗(yàn)器具回收工作,不能隨意丟放實(shí)驗(yàn)器材以及實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的各種雜物。
3.3完善教學(xué)評價體系
在化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教和學(xué)習(xí)的過程中建立相應(yīng)的激勵評價機(jī)制,對提升學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,促進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展具有重要的意義。為此,高等院??梢詮幕瘜W(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)管理和教學(xué)評價等方面建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和評價考核機(jī)制[11]。在學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)方面,學(xué)校要建立學(xué)生成績和學(xué)分結(jié)合的學(xué)習(xí)評價方法,具體包括學(xué)生能否按時到達(dá)實(shí)驗(yàn)室、能否在實(shí)驗(yàn)之間做好了充足的準(zhǔn)備以及學(xué)生是否如實(shí)記錄了實(shí)驗(yàn)操作過程和做好實(shí)驗(yàn)總結(jié)。
4化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程師資隊(duì)伍建設(shè)
化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教師隊(duì)伍的素質(zhì)和能力對整個化學(xué)實(shí)驗(yàn)體系運(yùn)行發(fā)展具有重要的作用。為此,高校需要加快打造一支結(jié)構(gòu)合理、人員素質(zhì)高、掌握多種化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)技巧的教師隊(duì)伍[12]。為了充分發(fā)揮高素質(zhì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍在化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的優(yōu)勢,學(xué)??梢灾贫ㄒ幌盗心軌蛱嵘瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)化學(xué)有效運(yùn)行的政策,充分發(fā)揮出教師在化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的優(yōu)勢力量,培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)綜合能力。
5完善化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程保障體系建設(shè)
高校需要從制度上進(jìn)一步保障化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的開展,通過化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程制度的建設(shè),加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對化學(xué)課程教學(xué)各個環(huán)節(jié)的重視,具體包括化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案、化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程和化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)收管理等,充分發(fā)揮出化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要地位和作用。
6結(jié)語
化學(xué)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的開展不僅僅是為了加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)化學(xué)理論的理解、提升學(xué)生化學(xué)基技能訓(xùn)練和應(yīng)用能力,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生在生活實(shí)際中應(yīng)用化學(xué)知識的能力。結(jié)合不同專業(yè)學(xué)生所學(xué)專業(yè)特點(diǎn),進(jìn)一步拓展學(xué)生化學(xué)知識面,提升學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣,實(shí)現(xiàn)學(xué)生對所學(xué)化學(xué)知識的靈活運(yùn)用。學(xué)生化學(xué)工程技術(shù)能力和他們綜合能力的提升密切相關(guān),科學(xué)合理的化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和規(guī)范化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,對培養(yǎng)學(xué)生的自我創(chuàng)新藝術(shù),提升學(xué)生的科學(xué)研究能力,增強(qiáng)學(xué)生在社會主義經(jīng)濟(jì)市場中的競爭力具有重要作用。為此,需要有關(guān)教育人員根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的需要進(jìn)一步完善化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。
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關(guān)鍵詞:工程教育認(rèn)證;化工實(shí)驗(yàn)室;建設(shè)與改造
近年來,我國高等工程教育發(fā)展迅速,數(shù)量規(guī)模上已經(jīng)是“世界第一”[1],同時也形成了較為成熟的工程教育體系。隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快,為促進(jìn)我國工程教育的改革、加強(qiáng)工程實(shí)踐教育、促進(jìn)我國工程教育參與國際交流,為我國廣大高校工科學(xué)生和工程技術(shù)人員打開國際工程執(zhí)業(yè)通道,能夠公平地參與國際就業(yè)市場的競爭,進(jìn)一步提高工程教育的質(zhì)量,提升專業(yè)的國際認(rèn)可度和影響力,與國際接軌[2]。工程教育專業(yè)認(rèn)證是針對工程教育專業(yè)進(jìn)行的鑒定、評估。工程教育專業(yè)認(rèn)證是目前國際上通行的工程教育質(zhì)量基本保障制度,也是實(shí)現(xiàn)工程教育的國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)[3]。不同國家或地區(qū)的認(rèn)證機(jī)構(gòu)簽訂互認(rèn)協(xié)議后,相互承認(rèn)彼此認(rèn)證過的工程專業(yè)及其所授學(xué)歷、學(xué)位,實(shí)現(xiàn)各國工程教育專業(yè)認(rèn)證逐步趨于實(shí)質(zhì)等效。作為國際化程度最高、體系最完整的本科工程教育國際互認(rèn)協(xié)議——《華盛頓協(xié)議》(WashingtonAccord,簡稱WA)是一個有關(guān)工程學(xué)士學(xué)位專業(yè)鑒定的國際互認(rèn)協(xié)議。2013年6月19日,在韓國首爾召開的國際工程聯(lián)盟大會上,《華盛頓協(xié)議》全會一致通過我國為該協(xié)議簽約成員,標(biāo)志著我國工程教育正式與國際接軌[4]。2016年6月,中國成為《華盛頓協(xié)議》正式成員[5-7],中國工程教育認(rèn)證結(jié)果將在《華盛頓協(xié)議》正式簽約國和地區(qū)實(shí)現(xiàn)互認(rèn)。中國加入華盛頓協(xié)議,對于增加協(xié)議在全球的影響力,促進(jìn)全球工程技術(shù)人員流動,具有十分積極的意義[8-9]。各高校意識到,高等工程教育國際化趨勢越來越清晰,只有經(jīng)過可靠認(rèn)證機(jī)構(gòu)所認(rèn)證的學(xué)校(專業(yè))才是被承認(rèn)的學(xué)校(專業(yè));認(rèn)證實(shí)際上關(guān)系到學(xué)校的生存條件(有利于吸引學(xué)生、吸引投資等)[10]。自2006年教育部教高廳函〔2006〕5號正式啟動工程教育專業(yè)認(rèn)證試點(diǎn)工作以來,國內(nèi)高校各工科專業(yè)紛紛踴躍申請進(jìn)行專業(yè)認(rèn)證。我國制定了《工程教育認(rèn)證辦法》《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》《工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南》等一系列工程教育認(rèn)證規(guī)范文件。專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)是目標(biāo)導(dǎo)向和特色化的,高度重視學(xué)?;?qū)I(yè)的多樣性和個性化特點(diǎn),鼓勵各高等院校根據(jù)各自的目標(biāo)、任務(wù)和條件,揚(yáng)長避短,充分發(fā)揮優(yōu)勢,努力辦出水平、辦出特色[11]。本文在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下,對我?!靼彩痛髮W(xué)化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心化工實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改造方面進(jìn)行了闡述,從硬件條件方面對達(dá)成工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求進(jìn)行有力支撐和保障。
1.我校化工實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀
我校的化工實(shí)驗(yàn)主要包括化工專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)兩門單獨(dú)設(shè)課的必修實(shí)驗(yàn)課。其中,化工專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括了化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程和化工熱力學(xué)三門理論課的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)是我?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的特色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,主要圍繞石油化工過程展開?;?shí)驗(yàn)教學(xué)中強(qiáng)調(diào)對學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)的同時,進(jìn)一步提高學(xué)生的安全環(huán)保意識。本次工程認(rèn)證的專業(yè)是化學(xué)工程與工藝專業(yè),它是一個基礎(chǔ)研究與工程實(shí)踐應(yīng)用并重的專業(yè),培養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程問題的復(fù)合型人才是我們的目標(biāo)之一。本專業(yè)旨在培養(yǎng)具備化學(xué)工程與工藝專業(yè)基礎(chǔ)知識扎實(shí)、寬厚、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、適應(yīng)面廣,具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型復(fù)合工程技術(shù)人才,能夠從事化工領(lǐng)域特別是石油、天然氣、煤炭等化工行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行與管理、新工藝、新技術(shù)的開發(fā)研制、工程設(shè)計、技術(shù)研發(fā)、安全環(huán)保等工作。在未申請進(jìn)行工程專業(yè)認(rèn)證之前,我校的化學(xué)工程與工藝專業(yè)辦學(xué)歷史長,經(jīng)費(fèi)投入嚴(yán)重不足、人員配備緊張以及其他歷史遺留原因,實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備更新周期很長,部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備購置年代久遠(yuǎn),經(jīng)實(shí)驗(yàn)教師的盡力維護(hù),勉強(qiáng)可用。部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺套數(shù)偏少,循環(huán)次數(shù)很多。實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能普遍單一,能開展綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的設(shè)備比例很低。設(shè)備布置不盡合理,大功率電器使用分散,隨實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺套數(shù)的增多,導(dǎo)致頻繁跳閘。實(shí)驗(yàn)用氣點(diǎn)分散,氣體管路凌亂。通風(fēng)系統(tǒng)過于陳舊,部分功能喪失。安全設(shè)施不夠完善,也不夠安全、統(tǒng)一。無法在硬件上從安全、環(huán)保方面保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高質(zhì)量完成,不能緊跟教育時代的潮流,無法施展教育引領(lǐng)作用,限制了對學(xué)生創(chuàng)新能力及工程實(shí)踐能力的提高。
2.化工實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與改造
為迎接認(rèn)證委員會對我?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的認(rèn)證考察,仔細(xì)全面梳理了我?;?shí)驗(yàn)室存在的問題,對標(biāo)《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》等采取相應(yīng)措施進(jìn)行建設(shè)和改造。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作取得初步成效,保障了化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利展開和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。現(xiàn)就主要做法進(jìn)行總結(jié)和回顧,以資借鑒。(1)更新?lián)Q代綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備,增加設(shè)備臺套數(shù)前期調(diào)研知名廠家的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,多方比較和論證,如功能性、先進(jìn)性、價格、占地面積、高度、售后服務(wù)等后進(jìn)行政府招標(biāo)采購?;?shí)驗(yàn)裝置是工業(yè)裝置的縮小、簡化版,原理、操作流程基本相同,能做到以小見大,鍛煉學(xué)生的思維、動手操作能力和解決復(fù)雜工程問題能力。一般,絕大多數(shù)高校一個實(shí)驗(yàn)采購多套同種實(shí)驗(yàn)設(shè)備,布置起來外觀上整齊劃一,也便于指導(dǎo)教師講授和指導(dǎo)。但也存在一個問題,就是學(xué)生只能掌握一種設(shè)備的使用方法、見識一種實(shí)驗(yàn)設(shè)備,造成知識面狹窄。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備并非標(biāo)準(zhǔn)定型設(shè)備,為擴(kuò)大學(xué)生的視野,現(xiàn)在我們在采購儀器的時候,有意讓設(shè)備生產(chǎn)廠商在設(shè)備的配置上體現(xiàn)多樣性,如在吸收和解吸綜合實(shí)驗(yàn)中,我們8套實(shí)驗(yàn)裝置采用的都是填料塔,但填料可以做到各不相同,有意讓學(xué)生認(rèn)識不同種類的填料,比較不同填料的特性;相比原先的吸收實(shí)驗(yàn),設(shè)備綜合性得到了提高,能將原來的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)成綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用泵,一般都是小型離心泵,要求學(xué)生掌握離心泵的原理、操作步驟、流量調(diào)節(jié)方法等。但在精餾實(shí)驗(yàn)中,我們就用到了齒輪泵,它的原理、操作步驟、流量調(diào)節(jié)方法等與離心泵大不相同。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新?lián)Q代大大改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的深入和革新,與時俱進(jìn),為更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力奠定了堅實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。(2)調(diào)整實(shí)驗(yàn)室功能對原有實(shí)驗(yàn)室,按照功能、聯(lián)系緊密程度、相關(guān)性等進(jìn)行調(diào)整,以便于分類管理。如換熱器綜合實(shí)驗(yàn)、洞道干燥速率曲線測定實(shí)驗(yàn)、精餾操作與塔效率的測定實(shí)驗(yàn)和催化裂化實(shí)驗(yàn)對電力需求很大,功率高,并分散在幾個相對較遠(yuǎn)的實(shí)驗(yàn)室,電力增容改造難度大、費(fèi)用高。通過內(nèi)部調(diào)整,把它們安排在相鄰或相近的實(shí)驗(yàn)室內(nèi),電力專線的布置相對集中,也只需對這幾個實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電力增容,其他實(shí)驗(yàn)室電力負(fù)荷滿足要求,這樣改造費(fèi)用也大大降低,同時安全性也大大提高。第二維里系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)和色譜法測定無限稀釋溶液的活度系數(shù)實(shí)驗(yàn)都要用氣,把它們二者調(diào)整布置到一個大實(shí)驗(yàn)室,大大節(jié)省了氣路長度,便于進(jìn)行泄露報警設(shè)置、排風(fēng)設(shè)計等,也利于安全管理。(3)電力增容改造集中大功率電器,減少電力分布點(diǎn)位。增設(shè)電力專線為布置在不遠(yuǎn)處的幾個實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行供電。(4)集中氣路改造增設(shè)氣瓶間。幾乎將所有高壓氣瓶都集中安置在氣瓶間,各實(shí)驗(yàn)室用氣通過不銹鋼無縫氣路進(jìn)行供應(yīng),采用二級減壓進(jìn)行壓力控制。氣瓶間和各實(shí)驗(yàn)室用氣點(diǎn)增設(shè)泄露報警。氣瓶間增設(shè)氣瓶壓力低壓報警和氣體泄露自動排風(fēng)系統(tǒng)。(5)通風(fēng)系統(tǒng)改造化工實(shí)驗(yàn)室難免會產(chǎn)生有毒、有害、易燃、易爆、腐蝕性、難聞的氣體,為控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)化學(xué)污染物的濃度與危害,借助專業(yè)認(rèn)證,對整棟實(shí)驗(yàn)樓進(jìn)行了全面通風(fēng)系統(tǒng)改造。室外架設(shè)多個風(fēng)機(jī)和氣體管路及尾氣處理系統(tǒng),室內(nèi)合理布置各換氣點(diǎn)、萬向排風(fēng)罩、通風(fēng)柜和通風(fēng)櫥的數(shù)量,按照實(shí)驗(yàn)室面積、高度、換氣量、換氣頻次等進(jìn)行變頻控制。按要求,通風(fēng)設(shè)備設(shè)獨(dú)立開關(guān)控制?;瘜W(xué)化工類實(shí)驗(yàn)室換氣要求每小時大于10次,實(shí)驗(yàn)室無人時換氣可減少為6次。通常,實(shí)驗(yàn)室的噪聲(室內(nèi)背景噪聲級)限制值為70dB(A)。按新標(biāo)準(zhǔn)新建的通風(fēng)系統(tǒng)為廣大師生提供了安全、舒適的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,減少了師生暴露在危險氣氛環(huán)境下的可能,并且更加靜音、節(jié)能。(6)實(shí)驗(yàn)室安全改造實(shí)驗(yàn)室安全設(shè)施是實(shí)驗(yàn)過程安全的基礎(chǔ)和保障。對實(shí)驗(yàn)室安全設(shè)施進(jìn)行提升改造,滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的總體要求。實(shí)驗(yàn)室安全主要包括防火、防盜、防事故。要形成一套完整的安全管理體系,使實(shí)驗(yàn)室始終處于安全運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。增設(shè)安全環(huán)保知識考試,要求每個進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生都要通過安全環(huán)保知識考試才有資格進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每套實(shí)驗(yàn)裝置張貼安全操作規(guī)范。各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)門口1.5m范圍內(nèi)配備消防器材箱,箱內(nèi)有滅火器、滅火毯、消防沙、消防桶、護(hù)目鏡、勞保用品,如線手套、防燙手套、橡膠手套、防化靴等。室內(nèi)門口墻上1.2m處懸掛急救箱,箱內(nèi)配備創(chuàng)可貼、碘伏、消毒紗布、醫(yī)用棉簽、藿香正氣水等常用急救藥品及簡單醫(yī)用器材,以備師生受輕傷時,用以急救。室內(nèi)水池邊安裝了簡易洗眼器。室內(nèi)張貼禁止飲食警示標(biāo)志,加裝溫、濕度計。設(shè)備標(biāo)識、標(biāo)牌粘貼整齊美觀,同類標(biāo)識粘貼高度一致。室內(nèi)張貼安全逃生疏散圖、疏散指示標(biāo)志。實(shí)驗(yàn)設(shè)備周邊設(shè)置黃黑相間警界線。各功能區(qū)(危廢區(qū)、清潔用具區(qū)、垃圾桶、消防器材區(qū)等)周邊設(shè)置定位線,定位線內(nèi)有放置相應(yīng)物品的名稱標(biāo)識。對具有潛在安全隱患的實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備,均加裝了防護(hù)裝置和警示標(biāo)志。如對高溫實(shí)驗(yàn)設(shè)備要做防燙保溫隔熱處理,顯眼處張貼高溫、防燙警示標(biāo)志。對運(yùn)動部件加裝了防護(hù)裝置。對用電設(shè)備做好接地處理,顯眼處張貼小心觸電警示標(biāo)志。謹(jǐn)防電力設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),電線絕緣保持良好,防止老化的電線發(fā)生短路、引發(fā)火災(zāi)。室外,在實(shí)驗(yàn)室門口墻上懸掛實(shí)驗(yàn)室責(zé)任人信息牌,信息內(nèi)容包括責(zé)任人姓名、電話等,以便于在實(shí)驗(yàn)室發(fā)生危險時,能第一時間聯(lián)系到責(zé)任人。應(yīng)急照明系統(tǒng)安裝雙頭應(yīng)急燈。室外公共區(qū)域設(shè)置噴淋系統(tǒng)、洗眼器。實(shí)驗(yàn)室消毒記錄單貼于門外或掛于門內(nèi)門口附近。(7)實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生環(huán)保改造要求實(shí)驗(yàn)設(shè)備干凈、無塵、無污漬;環(huán)境整潔。墻面重新刷白色乳膠漆。室內(nèi)嚴(yán)禁堆放易燃、易爆物品及其他雜物。對于廢氣,打開室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng),將其抽至設(shè)在樓頂?shù)膹U氣處理柜進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放。對產(chǎn)生的廢渣、廢液依據(jù)其物理化學(xué)特性進(jìn)行分類收集,暫存于室內(nèi)危廢區(qū)中加蓋的廢液桶、廢固箱內(nèi)。當(dāng)室內(nèi)存量達(dá)到一定量時,統(tǒng)一轉(zhuǎn)至室外指定位置,交由有資質(zhì)的廢物處置公司進(jìn)行統(tǒng)一處置。但實(shí)驗(yàn)室盡量要從源頭上不產(chǎn)或少產(chǎn)這類危廢物。化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中時刻強(qiáng)調(diào)環(huán)保意識[12]。(8)信息化建設(shè)改造仿真實(shí)驗(yàn)在原2D仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,新增3D仿真實(shí)驗(yàn)和培訓(xùn)。學(xué)生通過課前實(shí)驗(yàn)裝置的仿真預(yù)習(xí)和化工單元仿真、化工實(shí)驗(yàn)過程仿真操作練習(xí),掌握了實(shí)驗(yàn)原理,知曉了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,熟悉了?shí)驗(yàn)裝置和操作流程,了解了實(shí)驗(yàn)背景知識、安全注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)中可能會出現(xiàn)的意外狀況,可以幫助學(xué)生預(yù)習(xí)真實(shí)實(shí)驗(yàn),對自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計也具有很強(qiáng)的參考價值。通過仿真安全培訓(xùn)和考試,強(qiáng)化了學(xué)生的安全意識。VR虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù),給學(xué)生以三維實(shí)景體驗(yàn),獲得身臨其境的感性認(rèn)識,見到整個工廠的布置概貌、真實(shí)的各類、各種閥門、管線、工業(yè)設(shè)備及其內(nèi)部構(gòu)造、工作原理等,彌補(bǔ)了課堂理論教學(xué)的不足,收獲了大量感性知識,對于生產(chǎn)實(shí)習(xí)頗具裨益。
3.結(jié)論
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn);數(shù)據(jù)處理;MATLAB軟件;化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);化學(xué)實(shí)驗(yàn) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
中圖分類號:O652 文章編號:1009-2374(2015)09-0059-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0785
1 MATLAB軟件
MATLAB軟件最早由美國的Mathworks公司提出,其主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中,為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案,并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言的編輯模式,代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。近年來MATLAB軟件逐漸被用于化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理中,極大地提高了數(shù)據(jù)處理的效率。
2 化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)不同于普通的化學(xué)實(shí)驗(yàn)只重視一個原理的求證,它的目的是為了解決工業(yè)中的化工問題,其特點(diǎn)主要有實(shí)驗(yàn)時間長、實(shí)驗(yàn)規(guī)模大和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理繁雜等。在整個化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)里數(shù)據(jù)處理是必不可少的階段,也是印證化學(xué)實(shí)驗(yàn)成果是否行之有效的必要手段,但是由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)過于龐大,實(shí)驗(yàn)當(dāng)中相關(guān)的參數(shù)關(guān)系大多是非線性的,單單依靠傳統(tǒng)的手工計算不僅速度慢,還容易出現(xiàn)計算失誤的情況,根本無法滿足實(shí)際的需求,因此,將MATLAB軟件融入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理中刻不容緩,它能有效地將繁瑣的計算步驟化解成簡單的計算,提高工作效率,讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性達(dá)到最高值,避免誤差的產(chǎn)生。以下通過研究兩個化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn),分析MATLAB軟件在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時與傳統(tǒng)的手工計算有什么優(yōu)勢和便利。
3 化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理設(shè)計
3.1 數(shù)據(jù)處理的程序框架
因?yàn)槊恳粋€化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的目的都不相同,因此其處理的步驟以及涉及的化學(xué)公式也不盡相同,不可能以一個程序來概括,但是經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)研究和總結(jié),發(fā)現(xiàn)不同的化工實(shí)驗(yàn)中都會有其相似之處,它們都可以由圖1來概述:
圖1
3.2 數(shù)據(jù)處理的程序編制
3.2.1 數(shù)據(jù)輸入?;瘜W(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)輸入主要依靠提示的函數(shù)input實(shí)現(xiàn),比如以溫度為例子,則其輸入函數(shù)為:t=input(‘請輸入實(shí)驗(yàn)的溫度(攝氏度):’),其中輸入函數(shù)大多是以矩陣的輸入形式為主。
3.2.2 處理和作圖。化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)時常會存在離散的情況,必須經(jīng)由多種擬合的方法將它們結(jié)合成一條或多條連合的曲線,而其中最常用的擬合方式是最小二乘法,因此本實(shí)驗(yàn)設(shè)計中的擬合方式也采用最小二乘法的方式。
設(shè)實(shí)驗(yàn)的離散數(shù)據(jù)(x1,y1)通過最小二乘法將其擬合成因變量y,自變量x,輸入的函數(shù)關(guān)系為y=f(x),函數(shù)關(guān)系的主要思路是讓離散數(shù)據(jù)中的x1的殘差平方以及Σ(f(x1)-y1)2達(dá)到最小值。因?yàn)樵诘贸龌?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中多少會因?yàn)橥饨绲囊蛩卮嬖谥恍┱`差,因此最小二乘法可以無需使輸入函數(shù)y=f(x)必須經(jīng)過全部的離散數(shù)據(jù)(x1,y1),但是殘差平方和必須達(dá)到最小值。根據(jù)最小二乘法的擬合方法可知,最小二乘法可以滿足化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的擬合應(yīng)用需求。
在化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)中會涉及到流體的流動阻力研究,研究主要是通過測試流體的流動阻力,在經(jīng)過特定的計算之后得出摩擦系數(shù)(λ)和雷諾準(zhǔn)數(shù)(Re)的離散數(shù)據(jù),再同理,經(jīng)過最小二乘法擬合出連續(xù)的曲線,并根據(jù)其畫出相對應(yīng)的圖形。因?yàn)槟Σ料禂?shù)(λ)和雷諾準(zhǔn)數(shù)(Re)屬于成雙對數(shù)函數(shù),則:
λ=aReb+c (1)
當(dāng)a,b,c是常數(shù)時,則可以設(shè)c=0:
λ=aReb (2)
因?yàn)棣伺cRe屬于成雙對數(shù)函數(shù),則:
Logλ=blogRe+loga (3)
得出上述式子之后可以將MATLAB里的函數(shù)polyfit()進(jìn)行線性的擬合,以作為化工數(shù)據(jù)處理的程序
原理。
3.2.3 建立數(shù)據(jù)庫。因?yàn)榻?jīng)過上述的設(shè)計,化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理只能得知在特定的溫度下(比如10℃、20℃以及30℃等)實(shí)驗(yàn)的物性數(shù)據(jù),但
是在實(shí)際的生產(chǎn)中,工業(yè)生產(chǎn)所涉及的溫度多變,不單單只停留在設(shè)計好的溫度當(dāng)中,因此,這就需要我們在數(shù)據(jù)中選擇最相近的數(shù)據(jù),假設(shè)它們屬于線性的關(guān)系,再利用內(nèi)插或者外推的方式計算出實(shí)驗(yàn)的物性數(shù)據(jù)常數(shù)。在本文的化工實(shí)驗(yàn)中,編寫的程序已經(jīng)將實(shí)驗(yàn)溫度和密度以及實(shí)驗(yàn)的溫度與黏度進(jìn)行多次的實(shí)驗(yàn)擬合,建立出了一個相對完整的數(shù)據(jù)庫,在工作中只需將溫度輸入進(jìn)系統(tǒng),則程序可以自動跳出在特定溫度下的物性數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)處理效率。
3.3 程序的運(yùn)行
在編制完成化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理程序,且建立數(shù)據(jù)庫之后,便應(yīng)該輸入數(shù)據(jù)以驗(yàn)證程序是否能有效地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理中,MATLAB軟件的應(yīng)用是十分重要的,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可知,在化工實(shí)驗(yàn)當(dāng)中會出現(xiàn)大量的離散數(shù)據(jù),必須經(jīng)過擬合的方式進(jìn)行處理,其處理過程中不僅工作量大,而且十分繁瑣,一旦出現(xiàn)差錯則必須重新重來,浪費(fèi)大量的人力物力資源,而且在處理好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后,在查看實(shí)驗(yàn)當(dāng)中還要將化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重新計算一次,看結(jié)果是否與原先的計算結(jié)果相同,工作量十分重,但是如果運(yùn)用MATLAB軟件則大大降低了數(shù)據(jù)處理難度,只要在MATLAB軟件中輸入相應(yīng)的化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),就可以得到結(jié)果,節(jié)省了時間,提高了工作效率。
4 結(jié)語
在實(shí)際的應(yīng)用中,化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)所要處理的數(shù)據(jù)十分龐大,而且涉及的計算公式也十分多,甚至很多時候?yàn)榱藢?shù)據(jù)的計算公式導(dǎo)出來還要建立復(fù)雜的模型,一旦有一個步驟出現(xiàn)差錯則會直接影響到實(shí)驗(yàn)的成果,如果使用傳統(tǒng)的手工計算方式,為了避免差錯則必須對每一個數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)進(jìn)行反復(fù)計算,降低了工作效率,因此MATLAB軟件的應(yīng)用對于化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理十分重要,它不僅將復(fù)雜的計算變得簡單,也讓事后的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證效率得到提高,促進(jìn)了化工實(shí)驗(yàn)的
發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞 卓越計劃 化工熱力學(xué) 教學(xué)改革
中圖分類號:G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.01.059
近年來,我國參照有關(guān)《華盛頓協(xié)議》成員國的做法,開展了面向我國本科教育專業(yè)進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證工作?!白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”旨在全面提高我國工程人才培養(yǎng)質(zhì)量,培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高素質(zhì)各類型工程技術(shù)人才。我校的化學(xué)工藝專業(yè)于1998年獲原化工部高等學(xué)校重點(diǎn)學(xué)科,同年獲得碩士學(xué)位授予權(quán)。2004獲湖北省教育廳“有突出成就創(chuàng)新學(xué)科”,2006年為湖北省第四批立項(xiàng)建設(shè)的擬增列二級學(xué)科博士學(xué)位點(diǎn)?;崃W(xué)課程在化工類人才培養(yǎng)中起著承前啟后的作用,是基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間不可缺少的“橋梁與紐帶”。同時,化工熱力學(xué)又是應(yīng)用性很強(qiáng)的課程,它的內(nèi)容是后續(xù)分離工程、化學(xué)反應(yīng)工程等課程的重要基礎(chǔ),其核心任務(wù)在于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,提高學(xué)生將熱力學(xué)基本原理應(yīng)用于化工技術(shù)領(lǐng)域能力的目的。為更好地推進(jìn)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”,僅僅將書本中的知識講解給學(xué)生是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?;崃W(xué)課程教學(xué)改革需要在激發(fā)學(xué)生興趣的基礎(chǔ)上將理論知識和實(shí)際運(yùn)用結(jié)合,公式概念和現(xiàn)代化設(shè)計軟件結(jié)合,根據(jù)自己學(xué)校本身化工專業(yè)的特色和優(yōu)勢,開展相應(yīng)的化工熱力學(xué)教學(xué)工作。本課題將以我?;づc制藥學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)的本科生為研究對象,圍繞我校化工專業(yè)認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)背景下化工熱力學(xué)課程教學(xué)中貫徹工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)方法改革與實(shí)踐,提出一些建議和思考。
1 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè),提升整體素質(zhì)
事業(yè)要發(fā)展,關(guān)鍵在人才,基礎(chǔ)在教育。基礎(chǔ)教學(xué)工作需要強(qiáng)大的師資力量作為后盾,只有完善的教學(xué)系統(tǒng),才能定制出一套幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的好方法?;崃W(xué)是化學(xué)工程的基礎(chǔ)學(xué)科,具有很強(qiáng)的理論性和應(yīng)用性,書中有大量的公式和定律,不乏較多的難點(diǎn),這些對教師如何很好地提升教學(xué)效果,讓學(xué)生聽得懂,用得到,有很大的挑戰(zhàn)。目前,學(xué)院一些教師對書本上的理論知識熟悉,但工程經(jīng)驗(yàn)以及理論教學(xué)和實(shí)際運(yùn)用之間的相互轉(zhuǎn)換相對薄弱,這讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中或因理論知識過于枯燥而影響學(xué)習(xí)積極性,這不僅阻礙了教學(xué)效果,也不利于適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量人才的培養(yǎng)。針對這些問題,學(xué)校應(yīng)該采取措施,建設(shè)一支以“卓越計劃”為根本的高水平的師資隊(duì)伍。(1)注重優(yōu)秀教師的引進(jìn),優(yōu)先聘請既有化工生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)歷,又懂得化工熱力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的優(yōu)秀老師;(2)學(xué)院要加大校企合作力度,讓老師有更多的機(jī)會深入實(shí)踐,在實(shí)踐中切實(shí)感受理論與實(shí)際生產(chǎn)之間的差別和聯(lián)系,在以后的教學(xué)工作中能更好、更全面地將化工熱力學(xué)中的理論知識與工程實(shí)踐結(jié)合起來。(3)教師之間定期開展教學(xué)工作會議,反饋近期教學(xué)中遇到的問題,對那些教學(xué)過程中學(xué)生普遍存在的疑問和教學(xué)難點(diǎn)要集中討論,給出解決方案,動態(tài)教學(xué)提升教學(xué)質(zhì)量。(4)學(xué)校應(yīng)與其他院校建立學(xué)科教學(xué)網(wǎng)絡(luò),共享教學(xué)成果與心得,從中汲取好的教學(xué)方法和新的教學(xué)思維,提升學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量。
2 優(yōu)化課本內(nèi)容,重視化工熱力學(xué)課程學(xué)習(xí)的應(yīng)用性
“理論與實(shí)際結(jié)合,原理與應(yīng)用并重”應(yīng)該是化工熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)先考慮條件?;I(yè)認(rèn)證和卓越工程師培養(yǎng)背景下化工熱力學(xué)課程的教學(xué)應(yīng)該旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才,課程的教學(xué)既要有專業(yè)性,又要有社會實(shí)用性。對于化工熱力學(xué)書本內(nèi)容上的教學(xué)提出以下幾點(diǎn)建議。(1)根據(jù)專業(yè)認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)的要求,根據(jù)學(xué)校教學(xué)計劃的調(diào)整,課時的縮減,重構(gòu)符合工程認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)計劃的化工熱力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容體系;(2)根據(jù)化工熱力學(xué)基本概念多、公式多、推導(dǎo)多,難點(diǎn)多的特點(diǎn),重視化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容的聯(lián)系性,例如從流體的P-V-T關(guān)系及熱力學(xué)性質(zhì)出發(fā),到流體的相平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡,最后與傳質(zhì)、分離,反應(yīng)工程相聯(lián)系,將基礎(chǔ)內(nèi)容聯(lián)系起來,對于復(fù)雜問題的解決很有幫助;(3)提出“從生活中來到生產(chǎn)中去”教改思路,啟發(fā)學(xué)生在日常生活中用熱力學(xué)的原理去分析問題。比如冰箱的工作原理與空調(diào)是否相同?打開冰箱門能起到降溫的效果嗎?通過這些生活例子引入講解制冷循環(huán)與熱泵循環(huán)的原理,可以使學(xué)生的理解和掌握這類循環(huán)的應(yīng)用;(4)收集化工生產(chǎn)中化工熱力學(xué)的應(yīng)用實(shí)例,在教學(xué)中注意與工程實(shí)踐相結(jié)合,以生動的例子來講解熱力學(xué)原理的應(yīng)用。如“液化氣成分的選擇”、“以壓縮天然氣為燃料的出租車的里程問題”以及“低溫?zé)峁芙捣嗖罔F路凍土‘多動癥’”、“化工熱力學(xué)與遏制全球變暖的關(guān)系”等科學(xué)前沿成果等這些與教材和生活緊密結(jié)合的化工生產(chǎn)實(shí)例都可以運(yùn)用到化工熱力學(xué)的教學(xué)中。
3 加強(qiáng)現(xiàn)代化軟件的應(yīng)用
當(dāng)前,計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到化工科研,設(shè)計和生產(chǎn)等各個領(lǐng)域,大部分工程設(shè)計和實(shí)驗(yàn)研究都需要借助強(qiáng)大的化工軟件。熱力學(xué)性質(zhì)計算和化工過程模擬分析都可以借助化工軟件來實(shí)現(xiàn)。在化工熱力學(xué)課程教學(xué)的過程中,應(yīng)該加強(qiáng)現(xiàn)代化軟件的應(yīng)用,將專業(yè)知識和計算機(jī)軟件應(yīng)用相結(jié)合,讓學(xué)生能運(yùn)用已學(xué)的現(xiàn)代化化工軟件來解決課本和生活中的實(shí)際問題,模擬和分析簡單的化工過程。對于流體P-V-T的教學(xué)時,可以引入Math-ematica軟件求解立方型狀態(tài)方程的根,也可以采用Newton-Raphson迭代法數(shù)值求解。講解相平衡時,將工程上常用的Aspen Plus軟件引入到氣液相平衡計算中,模擬精餾分離甲醇-水混合物的過程。對于數(shù)據(jù)計算類,包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、物料衡算、能量衡算、精餾塔設(shè)計計算和經(jīng)濟(jì)評價等,可以運(yùn)用Matlab,Visual Basic等常用軟件。現(xiàn)代化工軟件的學(xué)習(xí)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提升綜合實(shí)力,也為后續(xù)的化工分離工程等學(xué)科的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ),增強(qiáng)了工程意識,適應(yīng)了化工專業(yè)認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)的要求。
4 將教學(xué)與本校專業(yè)特色建設(shè)相結(jié)合
學(xué)校專業(yè)特色建設(shè)是提高辦學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。近十多年來,高校超常發(fā)展帶來一個負(fù)面化問題是同質(zhì)化嚴(yán)重,學(xué)校特色淡化。我校的特色學(xué)科化學(xué)工程與技術(shù)為地區(qū)經(jīng)濟(jì)提供了巨大的幫助,是中南地區(qū)唯一培養(yǎng)化工礦山相關(guān)專業(yè)人才的本科院校,在磷資源開發(fā)利用方面,學(xué)術(shù)水平居于全國領(lǐng)先地位。湖北省磷化工中心就設(shè)在學(xué)校。除了在磷資源開發(fā)方面,石油煉制,精細(xì)化工等都是學(xué)校的特色專業(yè)。學(xué)校在化工方面有自己的特色和發(fā)展,化工熱力學(xué)也是大化工方向的基礎(chǔ)課程,可以將本課程的學(xué)習(xí)與學(xué)?;ぬ厣珜I(yè)相結(jié)合,這樣既有先進(jìn)的思想做指導(dǎo)又可以為我校特色專業(yè)的發(fā)展培育人才,為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路,建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù),符合卓業(yè)工程師教育培養(yǎng)計劃的初衷。學(xué)校的超臨界流體萃取新技術(shù)可以運(yùn)用化工熱力學(xué)中的氣液平衡和氣固平衡來解釋,書本上所介紹的直接式熱泵精餾、間接式熱泵精餾、閃蒸再沸式熱泵精餾、蒸汽噴氣式熱泵精餾和吸收式熱泵精餾過程,如果是僅僅依賴教師課堂上的講授,學(xué)生只能簡單地了解這些技術(shù),講到這些技術(shù)時可以將學(xué)生帶到學(xué)校的精細(xì)化工中試車間,讓學(xué)生直觀地感受這些工程技術(shù),然后輔助熱力學(xué)上的知識講解,可以讓學(xué)生更好地掌握這些知識。利用學(xué)校化工特色專業(yè)現(xiàn)有的資源,開展更多這樣生產(chǎn)實(shí)踐活動,對化工熱力學(xué)的教學(xué)工作有很大幫助。
5 結(jié)語
針對化工熱力學(xué)課程的教學(xué),國內(nèi)許多高等學(xué)校都進(jìn)行了一些富有意義的探索,如開展化工熱力學(xué)精品課程建設(shè)、雙語教學(xué)研究等方面的嘗試。但迄今為止,基于化學(xué)工藝專業(yè)認(rèn)證背景,結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)的化工熱力學(xué)課程工程實(shí)踐教學(xué)的探討,還亟需更多研究。大化工依然是有前景的有生命力的工程技術(shù)和制造行業(yè),化工熱力學(xué)課程的教學(xué)需要更為科學(xué)、深度的改革。始終本著以培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才,為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù),對促進(jìn)高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才,全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量為目的,深化對化工熱力學(xué)課程教學(xué)的改革。
*通訊作者:金士威
武漢工程大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目(X2013010)資助
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