化工工艺学课程教学改革实践与探讨

２００６年第２期（总第８８期）　王奄李　奄　化工工艺学课程教学改革实践与探讨＊　宋慧婷，鲁德平，王治国　（湖北大学化学与材料科学学院化工教研室，湖北武汉４３００６２）　［摘要］本文从教学内容和教学方法等方面探讨了化工工艺学课程的教学改革，通过重组教学内容、改进　教学方法、调整考核形式等方式激发学生的积极性，锻炼学生解决实际问题的能力，培养实用型人才。　［关键词］化工工艺学；教学改革；教学内容；教学方法；考核形式　随着２１世纪的到来，新的时代对化工高等教育提出　二、教学改革内容　了新的要求，化工专业进行全方位的教学改革是必然的。　为了提高这¨课程的教学质量，我们在教学内容和　化　工艺学作为化工工艺与工程专业极为重要的专业课　教学方法等方面做了如下试探性调整：　程之一，必须从突出教学特点和服从教学目的人手，对教　（一）明确教学目的　学内容、课程体系、教学方法、考核形式等进行全面改革。　综合性大学的化学工程与上艺专业培养的学牛，毕　一、化工工艺学的特点　业后主要从事科研和基层工作，特别是在生产车间充当　化工工艺学主要教学内容包括无机化工和有机化工　技术骨干。这些岗位要求他们须熟悉整个生产过程和操　两大部分，通过对典型化工产品生产过程的介绍，阐述化　作过程，能够解决生产中出现的一系列问题，并不断地进　工反应原理及主要设备，评价丁艺流程，筛选工艺条件，　行技术改进、创新以促进生产，提高经济效益。冈此，作　进行上艺计算，优化生产系统。化＿Ｔ专业学生在学完专　为综合性大学化工专业的学生，学习化工工艺学应达到　业基础课之后，学习本课程，意在培养工程观点和分析解　以Ｆ几个目的：（１）加强对分析和解决化工生产中一般性　决化工过程中实际问题的能力，真正做到学以致用。　技术问题的能力训练，能做到独立操作　（２）不仅能够看　化ＴＴ艺学相对于其他专业课程来说，有其特殊性：　懂化工生产巾所用到的设备罔、ｊ二艺流程图、化工管路　（１）应用性很强。作为一　对能力的培养重于传授新知　图，而且能够绘制和设计设备简闰、工艺流程图和化］二管　识的课程，它在更为宏观的层次上研究化学变化的规律，　路闰，为技术的掌握和发展打下坚实的基础。（３）具备阅　在化工理论和生产实际之间架起了一庸桥梁。因此，学　读专业技术资料的能力，随时了解国内外先进的技术及　生通过学习工艺学，掌握化工产品的生产工艺过程，更重　丁艺，改进主要体现在哪些方面，带来怎样的经济效益。　要的足学会优化生产过程，进行生产的强化及增产。（２）　（二）优化教学内容　综合性强。由于化工工艺学是以工业规模的化学过程为　１．重组教材，优化教学内容　研究对象，它并不停留在某一个静态的、封闭的、理想的　首先对化Ｔ产品进行分类，并选择重要的、典　的工　状态，而是动态的、开放的、非理想的状态，对于这样一个　艺过程作为重点，深入地介绍并从中得出化工生产过程　复杂多样的化工生产实际问题，通常需要综合化ｌＴ及数　的普遍规律。而对一般的化工过程，只作简单的、总结性　学、物理等不同学科的理论来加以解决。（３）灵活性强。　介绍，同时将典型过程和・般过程相结合，达到举一反　具体问题具体分析才能提出解决问题的方法。虽然学过　三、触类旁通的功效，使学生对整个化学工业有一个较为　了热力学和动力学理论，但遇到实际问题时，学生往往会　完整的认识。如无机化工上艺学部分，结合当前无机化　感到无从下手。（４）内容广而杂。由于化学工业范围宽，　工生产状况及发腱趋势，重点卅述以煤和天然气为原料　产品品种繁多，使得化工工艺学内容Ｊ　泛，学生感到无所　的合成氨工艺学，而有机化　Ｔ艺学部分则重点讲授石　适从，产生畏难情绪，从而影响教学效果。　汕化工。而对硫酸牛产、纯碱和烧碱、化学肥料、天然气　［作者简介］宋慧婷（１９７５一），女，讲师，博士；鲁德平（１９５６），男，教授；王治国（１９７７一），男，讲帅。　＊本文为湖北省高等学校教学研究项目（２００４０１６３）。　维普资讯 http://www.cqvip.com

３６　化工工艺学课程教学改堇塞　盟　化工等只作总结性介绍，引导学生将认识实习的内容与　课本结合起来进行讨论。另外，对于书中未涉及的、而与　现代社会联系又较为紧密的内容，如：三废的处理与环保　等，作补充性介绍。　具体到每一章，我们也相应地做了一些调整。比如　“合成氨”这一章，教材的顺序为：概述；烃类蒸气转化；固　体燃料气化；脱硫；Ｃ０变换；脱碳；精制｝氨的合成。如果　按书上的顺序讲，内容多而杂，学生很难形成完整的、系　统的认识，到最后也就难以画出一张连续的合成氨的流　程图。为此我们按照合成氨生产过程将其分为三块：固　体燃料合成氨、天然气转化合成氨、重油部分氧化法合成　氨。首先讲固体燃料合成氨，顺序调整为：空分；煤的气　化；脱硫；Ｃ０变换；脱碳；铜洗；压缩；合成氨。这样保证　了工艺的连续性，把每一段工序的流程图连接起来，去掉　重复的部分，就可以得到一张完整的流程图。再与一份　实际流程图进行对比，找出其中的不同之处及其原因。　再对比着讲天然气转化合成氨，顺序安排为：天然气脱　硫；一段转化；二段转化；高温变换；低温变换；脱碳；甲烷　化；压缩；合成氨。再与实际流程图进行比较。在学生已　经理解并熟练掌握这两种流程基础上，让学生自学重油　部分氧化法合成氨，顺序调整为：空分；重油部分氧化；除　炭；变换；甲醇洗；液氮洗；压缩；合成氨。并引导学生画　出流程图，与前两种流程进行比较。通过流程的比较，让　学生理解为什么世界上合成氨以天然气为原料已占７７　以上。最后再介绍大型合成氨厂和中小型厂的特点、改　进技术、新设备、热能的综合利用以及节能措施，列举国　内一些典型的合成氨厂进行说明，让学生真正理解合成　氨生产过程中降低能耗的重要性。　２．用实际生产中的流程图作教学案例　我们把宜化集团合成氨的工艺流程引入教学中，作　为无机化工工艺部分的一个教学案例；同时鼓励学生讲　述自己所了解的小型合成氨厂的技术和流程，并进行对　比，看看存在哪些问题，如何进行解决。把扬子石化的裂　解工艺流程图与设备图作为有机化工工艺部分的一个教　学案例。因为，这种案例教学更贴近生产实际，更有利于　培养实用型人才。况且，教材中介绍的都是传统的生产　工艺，而目前生产中所采用的工艺要么与书中相似，要么　是在此工艺基础上进行了改进，如工艺路线的调整、催化　剂的更新、设备的改造等，进而提高了原料的利用率、改　善产品质量、减少污染、降低能耗，降低了生产成本。　（三）改进教学方法　１．启发式教学　由于现在绝大部分学生习惯于被动接受知识，很少　有创造性思维，老师要特别注意激发学生的好奇心，打破　灌输知识的教学模式，启发式与注入式相结合，最大限度　调动学生的内在潜力，激发学生的求知欲和探索精神。　启发式教学不能简单地理解为在讲课过程巾“因为，　所以”一环一环地把思路引出，而是要引导学生积极思　维，鼓励大胆想像　比如在合成氨工艺中，节能和降低能　耗成了降低成本的主要方法，而能耗又主要集中在变换　系统中。书中主要介绍了中变和低变工艺，在这些工艺　过程中，如何降低能耗呢？我们在课堂上引导学生多方　面进行变换过程的热能分析，通过计算进行比较，鼓励学　生带着问题查阅有关资料，拓宽思路，然后再开展学生讨　论，大家各抒己见。讨论后，教师再作简短的小结，及时　纠正讨论中存在的问题，深化学生所学的知识。又比如　讲流程时，教师可先挂出挂图，让学生看挂图，提出问题　进行讨论，然后再有针对性地讲解，培养学生把感性认识　上升到实践的高度，调动学习的积极主动性，挖掘学习的　潜力，全面提高学习能力和综合素质。　２．注重综合能力的培养　化工生产过程错综复杂，学生一看之下觉得很难，分　析问题时，想得很多，容易顾此失彼，手忙脚乱，最后往往　是：拣了芝麻，丢了西瓜。因此，教师应当有意识地引导　学生认识化工生产的特点，引导学生从技术、经济和安全　等多方面考虑，逐步养成综合思维和分析问题的能力。　这一点在化工工艺学教学中尤为重要。就某一个产品来　讲，它的每一个工段之间是相互联系、相互制约的，且对　某一工段来讲，生产的原理、条件、工艺、设备之间也是相　互渗透的，所以不能孤立地去学习和掌握某一原理或某　一工艺，必须将前后内容相互渗透，结合实际生产提出问　题和解决问题。比如：硫酸生产的整个过程包括炉气的　制取、转化和吸收制取硫酸三部分。从化学反应过程看，　要提高硫酸的生产能力，需要提高ＳＯ　含量，要求炉气中　ＳＯ２浓度较高　而工业生产须考虑产品的成本，炉气中　Ｓ（　浓度并非越高越好。试问硫铁矿焙烧所得炉气中　ＳＯ２浓度是多少呢？为什么？该炉气是否可以直接送去　转化呢？如何处理？结合整个生产过程，带着这一系列　的问题去学习各部分的原理和工艺，学生既能够掌握整　个过程的基本理论，又能够分清前后过程的相互影响。　３．灵活多样的教学方法　为了充分调动学生学习的自觉性和积极性，挖掘学　生的学习潜能，培养学生独立寻找问题、确定问题、解决　问题、评价问题的能力，我们在２０００级和２００］级化工班　的教学安排上，采用了以下办法。对无机化工部分，由老　师重点讲授合成氨和硫酸生产，把自己行之有效的获取　知识的方法潜移默化地带给学生，指导帮助学生做好阶　段性总结，增强知识的系统性。对纯碱和氯碱工业只作　总结性介绍，另外介绍一些新技术。而“化学肥料”部分　则列出提纲让学生自学。到学期期中时，在学生已对课　程部分内容有所掌握的基础上，留１～２次课的时间，将　有机化工部分依照课本上的内容，给学生分配题目查阅　文献写综述，教师在此过程中加强指导。为保证完成好　任务，２０００级全班３５位同学一人一题，２００１级全班６９位　维普资讯 http://www.cqvip.com

王　茎堂堡垂　堂堕堇实践与探讨　同学两人一题，再从中选择３Ｏ份较典型的工艺过程以及　一３７　述，根据是否有新见解和创意来打分，占总成绩的３ｏ　。　主要是考核学生绘制和理解流程图等的能力，及其对整　个生产过程掌握的程度。　２．期末考试部分　占总成绩的８ｏ％，保持原有考试方式。试卷上所要　考核的内容是学生对基础理论知识、实践技能的掌握程　些新技术、新发展，由学生自述，并组织全班学生讨论。　讨论前教师精心准备，过程中把握主动，论证要紧扣主　题，鼓励发散型思维，最后教师点评，促进了学生之间的　知识交流和知识的灵活应用，培养了独立思考和解决问　题的能力，学生积极性高涨。　随着工业生产的发展，新工艺、新技术不断涌现。为　了让学生了解工业发展的行情，教师应常常将一些科研　度。考试内容不仅要有基础理论知识的测试，更要注重　学生分析问题、解决问题的能力，因此可设置分析题、理　解题让学生来解决。这样学生在复习中就不再死记硬　背，而是通过分析问题来加深理解。比如合成氨生产中　的精炼工段，生产上出现了铜比较高的情况，如何解决？　新动向、新信息引入课堂。比如变换工段，书中介绍了中　变和低变，随着科技的发展，又研制出耐硫宽温低变催化　剂，产生了全低变、中低低变等工艺。这些工艺极具优越　性，特别是降低能耗方面，目前我国已有很多化肥厂采用　了该工艺。比如天然气那一章，介绍关于天然气的一些　概念及其发展情况、应用等等，并给学生介绍西气东输等　知识　学生在了解信息、开阔视野的过程中，也拓宽了思　路，会自觉地从多方面对改进工艺进行思考。　４．重视实践性教学　现在的大学生大都难以把理论应用于实践，因此，教　师要重视实践性的教育环节，培养学生的实际动手能力。　教师不仅要求学生能画流程图和主要设备简图，还要求　学生能叙述整个流程。学生必须熟练工艺条件的选择，　每一步所依据的化学反应，每一步反应所使用的催化剂，　所用的主要设备，现存的主要技术问题及解决方法等，思　考一些生产工艺合理改进的问题，培养独立分析问题、解　决问题的能力　对于那些一题多解的问题，学生应展开　充分的讨论。对现实生产工艺中还存在的技术问题，教　师须引导学生查阅资料。同时，选择一些现场教学基地　来弥补课堂教学的不足，让学生多接触实际，在生产过程　中讲课，可大大提高教学效率。另外，可以从实习基地聘　请有经验的工程师来讲课。使学生走到工作岗位上很快　就能适应角色。　（四）调整考试形式　以往，老师几乎用全部课时讲授知识，学生记笔记，　看书做作业，最后背概念，记ｊ二艺条件和流程图，然后参　加闭卷考试。由于化工工艺学内容多而杂，综合性和应　用性都很强，用一张试卷来定学生成绩的考试形式，往往　不能够全面地考核学生的实际能力及掌握知识的系统　性。因此，我们对２０００级和２ｏｏ１级化工工艺班调整了考　核形式，将该门课程总成绩分成两大块：　１．能力考核部分　包括三个方面：（１）上课提问要记分。占总成绩的　ｌＯ　，考核学生的自学能力。提问时要注重因材施教，对　基础好的学生选稍微难点的题，以激励他们更加努力学　习；而为基础差的学生选些难度较小的问题，激发他们的　学习兴趣。（２）讨论发言要记分。占总成绩的１ｏ％，鼓励　学生提出自己的看法，调动其内在的潜能。（３）学生自选　课题查资料写综述、讲述并讨论，尤其是对流程图的叙　当然，这个问题不单从本工段的操作条件、工艺改变等来　分析，同时还涉及前面工段过来的气体组成及对后面合　成工段造成的不利影响。通过这样一些问题的测试，使　学生真正掌握利用理论知识解决实际问题的能力。　最后以各项打分乘以相应的系数，就是该生最后的　综合得分。这样不仅全面考核了一个学生对知识技能的　掌握程度，还可以减少某些学生靠考试作弊等偶然因素　而取得及格的可能。本方法实施过程中得到教研室领导　及相关教师认同，并提出过修改意见，确定了评分标准。　三、小结　通过对两个年级的化工工艺学课程几点试探性改　革，实践得出的体会是：教学改革势在必行。通过改革我　们认为：　１．可提高教学质量和教学效果。学生从孤立地学习　知识和记忆某一工艺或原理转变为内容互相渗透、前后　串联地进行学习，通过分析问题，加深了对所学内容的理　解，使知识学得更扎实、更牢固、更灵活，有利于增强实际　能力。　２．活跃了课堂气氛，提高了学习兴趣。教师在课堂　上不再是古板枯燥的讲解，学生则是带着问题查资料，共　同分析讨论解决问题，调动了学习的积极性。　３。提高了分析和解决实际问题的能力。教师将工业　生产中的实际问题引入课堂，培养学生分析问题、解决问　题的能力，提高学生进行技改的意识，使其毕业后能够立　即上岗，胜任本职工作，满足社会需要，成为生产、建设、　管理、服务一线的高级技术应用型人才。　（文字编辑：吴文水）　参考文献ｉ　［１］许碧琼．化工工艺学教学实践与探讨［Ｊ］．化工高等　教育，２ｏｏ１，（３）：５６—５８．　［２］吕庆潍，刘长增．开设第二课堂提高化工工艺学专业　教学质量［Ｊ］．临沂师专学报，１９９６，１８（６）：５２—５３．　［３］周绍武．强化课堂教学注重能力培养——关于化工　工艺学教学的改革［Ｊ］．萍乡高等专科学校学报，１９９９，　（４）：７６—７７．