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關鍵詞:工業分析化學;理論課程;實驗課程;結合
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)35-0244-02
工業分析研究領域廣泛,在經濟建設方面作用大[1、市場需求多,因此很多高校開設了工業分析這門課程。工業分析分為理論課程和實驗課程兩部分,其中實驗課程是對理論知識的理解和加深,培養學生實踐能力的重要環節,要上好實驗課程,關鍵問題是如何把實驗教學與理論教學有效結合。
一、工業分析實驗課程與理論課程結合的現狀與原因
目前工業分析教學存在的主要問題是實驗課程與理論課程脫軌的現象很嚴重。很多學生理論課學得很好,但是實驗能力差;有些學生動手能力很強,但對其中涉及的理論知識卻知之甚少。出現這樣的問題,我們結合本校的情況,認為主要有如下幾個原因。
1.課程安排不合理。一是工業分析實驗開課時間較晚,如本校學生從大三下學期才開設。學生的心思主要放在找工作和考研上,對實驗馬虎了事。因實驗課學分低,對學生評獎學金及畢業等都不影響,導致學生不重視實驗課。二是負責授課老師不統一,理論課是一個老師,只負責理論知識的講授,而負責實驗課程的卻是另一個老師,這必然導致理論與實驗的脫節。如在乙醇中熒光染料的測定實驗中,教師在課堂上了介紹物質產生熒光的原理、熒光測試方法以及儀器構造。在實驗課程上教師只指導學生如何操作熒光分光光度計,沒有很好地引導學生深入了解理論知識,如實驗過程中出現峰值過高,儀器測不出具體數值,實驗老師雖然知道通過調小狹縫值或不同的電壓來測,但往往沒有告訴學生這樣操作的原因是什么,導致了學生不能將理論知識與實驗操作很好地聯系到一起。
2.實驗條件影響。學校經費投入不足,實驗儀器不完善,學生做實驗時受到客觀條件的限制,導致預期實驗教學效果不佳。例如我們第一屆學生在做熒光染料測定實驗時,因只有一臺熒光光度計,加熱板也不夠,導致很多學生在實驗時等待時間過長。實驗儀器的匱乏給實驗帶來很大不便,也容易打斷學生做實驗的連貫性和學生對實驗的思考,造成實驗結果誤差大。
3.實驗準備工作不充分。大部分學生從來不提前進行實驗預習,即使老師提到了也不認真執行,對本次的實驗原理、步驟、儀器及注意事項一問三不知,進實驗室時手忙腳亂。另外,有些教師在實驗前沒有做到充分準備,對實驗中可能出現的問題預見性不強,導致實驗效果不佳。
二、實驗課程與理論課程一體化教學的思考
我校注重學生在校期間實踐能力和創新精神的培養,實驗對工科學生在以后的工作中起著至關重要的作用。為了培養學生的創新精神和實踐能力,必須把實驗課程和理論課程有機結合起來,提高學生獨立思考、動手和解決問題能力,滿足企業對本專業畢業生實際能力的需求。以下是我們針對實驗課與理論課出現脫軌的問題而提出的一些解決方法:
1.完善課程安排。實驗課程應盡早開設,課程應在大一或大二開設,并與理論課程同步,負責理論課的老師也要參與負責實驗室課。因工業分析屬于分析化學領域,實驗涉及的儀器都比較常見,如滴定實驗中的滴定管,過濾實驗中的抽濾儀器,含量測定實驗中用到的紫外分光光度計等,這些儀器在本專業其他實驗課程中都是最基本的實驗儀器,只有熟練掌握這些儀器的操作和原理,才能順利完成本專業的其他后續課程;積極組織一些跟工業分析有關的趣味實驗活動,調動學生積極性,提高學生對實驗的興趣及對理論知識的求知欲。因為實驗現象需要理論知識來解釋,通過活動促進學生主動學習的能力;實施理論課程與實驗課程一體化教學,在老師講授理論課的同時,向學生展示儀器操作的圖片,或者直接在課堂上操作一遍實驗儀器。如在講解誤差時,可以在課堂上展示工業分析實驗室用水這個實驗,檢驗陽離子顏色的變化及檢驗氯離子時出現沉淀等,以明顯的實驗現象證明著實驗用水對誤差的影響,讓學生更容易接受所講解的內容;把實驗課程學分提高,要求學生畢業前必須修夠一定實驗課學分,在獎學金及獎項評估計算成績方面把實驗學分當成單獨的板塊。
2.完善實驗條件,加強師資建設。學校繼續加大對實驗室建設的投入,完善實驗條件,同時要加強對實驗室師資的建設。盡量保證每個學生都有充分的實驗條件順利完成每個實驗過程。對于實驗教師不足的情況,可以采用聘用研究生助理的辦法,我們通過采取這種方法,既減少了師資不足的壓力,同時研究生本身也得到了很好的鍛煉,獲得雙贏的良好效果。
3.實驗準備工作的改進。布置實驗預習任務,要求每個學生完成預習實驗報告,并針對實驗提出幾個問題作為預習實驗內容的一部分,調動學生主動思考的積極性。如上面提到的乙醇中熒光染料的測定實驗,預習內容包括如下幾個問題:繪制產生熒光原理圖,在一個坐標軸里畫出簡易的激發光譜和發射光譜圖。什么是標準曲線法?簡短列出實驗步驟和熒光分光光度計的使用步驟。提出實驗中應該注意的事項。為了回答這些問題,學生將會聯系課堂講授的知識及努力去查閱相關文獻資料,在實驗過程中也會更加認真。教師實驗前應把實驗中涉及的理論知識深刻理解及靈活應用,同時有效預測實驗中出現的問題及應對準備。如對鋁及鋁合金中鋁的測定――氟化物置換-EDTA滴定法這個實驗,教師除了把實驗中涉及到的理論如F-置換EDTA原理,pH值對金屬離子絡合的影響因素,金屬離子絡合物顏色變化原因,滴定終點判斷方法,使用混酸的原因等了解透徹,還要把整個實驗步驟先做一遍,考慮實驗出現問題的解決方案。如上述實驗,如果照搬實驗教材的方法來做,實驗藥品用量太大,我們通過設計方案,可以把實驗藥品量減少到1/4,同樣也得到相同的實驗現象。因此實驗前的充分準備尤為重要,為實驗與理論的結合起到了至關重要的作用。
工業分析實驗在我校材料學院已經開設兩屆,從第二屆開始,學校在實驗室的建設中投入了大量資金,學生的實驗條件得到了較大改善。調整理論課程與實驗課程教師的統一,聘用研究生學生助理,重視實驗準備工作,通過這些措施的實施,教學效果明顯改善,這對培養理論知識豐富、動手能力強和工作態度嚴謹的高綜合素質人才具有積極的意義。
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關鍵詞:工藝;化學工程;化工生產
在我們目前所接觸的工業中,化工是非常重要的一個步驟,雖然不像航天事業那樣驚喜動魄,也不如軍事可以直接用來保家衛國,可是化工卻能滲透到很多行業中,其中很多都是足以值得我們驕傲的行業,化工通過提供優良以及合適的材料,來促進社會發展和科技的進步,起到基石的作用。本文主要是以化工生產作為入手點,將生產化學物品的新工藝融入到化學工程里,以尋找到更加安全環保的方法為目的,以便研制出更多又好又新的材料。
1目前化工行業中所存在的問題
作為中間環節的化學生產工藝作用非常重要,直接關系到產品的純度、原材料的利用率并要嚴格控制環保,確保無污染物排出,無論什么時候都要確保人民的生活環境質量,這也是衡量國家化工行業是否發達的一個重要的參考準則。我國在化工行業的發展起步有些晚,所以亟待解決的問題也相對比較多,最主要突出的就是環保方面的問題。
1.1目前我國的化工生產率比較低
世界各個國家的工業都在迅速發展著,所以存在的問題也就更加突出,我國目前的化工產業在產率方面與發達國家的差距比較大,而在化工生產時,對于壓力以及溫度的要求比較高,也就是說在生產過程中所使用的生產設備要非常達標才可能有較高的產率。舉例來說,比如我們在生產肥料時,器皿溫度是否達標是一項很關鍵的因素,而我國目前的反應器皿大多都無法達到理想的溫度狀態,溫度不足會導致化肥在生產時反應進行的不夠充分,導致廢料產生過多,即對原材料是種浪費,也會污染環境。而更嚴重的事情是,由于生產時反應不充分,會直接導致產品合格率很低,無法達到生產所需要的條件,造成了能源以及資源方面的浪費,這直接導致目前化工產率較為底下的現狀。
1.2化工廠的環保能力低下
在進行化工生產時,如果環保的能力較低,則會直接導致空氣以及環境污染。這也是造成我國污染嚴重的罪魁禍首之一。像印刷、造紙、印染、重金屬以及紡織業都屬于污染環境較為嚴重的行業。這些行業的廢水檢測結果,一般都是重金屬超標非常嚴重,對環境造成的危害不可估量,從而嚴重影響人們的衣食住行,也影響了我國的環境污染指數。這些重金屬污染型廢水的排放會嚴重影響我國人民飲水的質量以及土壤的質量,使得生態環境失調。
1.3不能使化工生產過程連續化
眾所周知,連續性的生產過程無論在哪個行業都能極大地節省人力財力,同時又能最為充分地利用資源和能源。但我國的化工行業卻存在化工生產過程連續性不好的問題。生產過程可能會因為連續性不佳而造成生產過程的中斷,使得整個生產過程脫節,對化學品的成品質量造成極大的危害,并造成原料的浪費,這也是化工生產中最容易出現問題的環節。
2關于化工生產工藝的研究
我國工業是由化學工業、機械設計制造工業和煤礦工業組成的。而化學工業是其中最為重要的組成部分,因為化工工業與人民的生活密切相關。我們吃的糧食是有糖類等碳水化合物組成的,我們穿的衣服是有纖維或者尼龍等化學品制成的,我們用的工具更是由化工材料做成的。
2.1努力改善反應環境和條件
作為化學工程中的起始工作,反應環境和反應條件對化工生產過程的產率起著很大的作用。尤其是反應條件,它既關系著反應是否能順利進行,又關系著化工生產過程產率的問題,反應條件好了,自然可以達到高效生產,減少廢棄物的產出,提高原料產率。綜合以上原因,為了能夠達到高效生產我們最應該做的就是加強化工生產過程中的反應條件。催化劑能夠有效地縮短反應時間,降低反應能壘,增加反應的速率。
2.2合理處理廢棄物
在化學品的生產過程中,反應條件和反應環境固然重要,但廢棄物的處理也很重要。我們國家是一個資源大國同時也是一個人口大國,使得人均資源占有率很有限,為了以后子孫后代的發展,我們不能走先污染后治理的道路,應該合理處理好廢棄物。我國現行的法律規定,化工生產過程中產生的重金屬和有毒污染物一定不能直接排放到江河湖泊中。另外,對有毒廢氣也要經過處理才能排放到大氣中。被污染水質的排放應該嚴格采用化學原理對其進行化學處理,等到指標合格后,才能通過專用渠道,排放到自然環境中。比較簡單的則是通過基本反映,利用沉淀的方式,將重金屬離子轉變為化合物沉淀下來,使其危害性降到最低。而廢氣則應該在排放裝置的中部和頂端設置有效的廢氣處理系統,過濾掉有毒的粉塵和氣體,之后再排放到空氣中。
2.3優化化工生產的工藝技術
除了這些工藝以外,我們還要真正改善化工生產中的工藝,對化工反應的一系列的反應條件和反應原理進行研究。例如,乙烯的合成方式有很多種,可以裂解石油品也可以將乙醇脫水,還可以將長的碳鏈斷裂成短的碳鏈。出現多種方式時,我們就需要研究哪種方式更為節省能源,哪種方式的原料來源更廣,怎樣的工藝流程設計能取得最大的經濟效益以及最高的產率。不同的原料,所需要的化工原料和生產方式都是不一樣的,我們需要針對不同的情況采取不同的工藝流程,使得這些流程能更好的適應工業化生產,來提高化工生產過程的有效性并且達到綠色環保高效的目的。
3結論
在化學工程中,化工生產是很重要的過程,只有保證在化學生產過程中的有效性,使化工生產的工藝達到設計的要求,同時也要提高生產設備水準,增加在生產過程中的利用率,提高產量。要將小的化工廠進行合并,組合成規模比較大、在處理污染方面更有能力的化工廠,同時也要提高化工生產工藝的水平,使工藝在進行過程中可以最大程度的連貫起來。
參考文獻
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關鍵詞:工程認證;精細化工;教學改革;實踐能力;教學理念
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號: 1674-9324(2017)04-0130-03
一、我國工程教育認證的發展歷程
為了提高我國高等工程教育質量,構建我國高等工程教育質量保障體系,進一步深化高等工程教育改革,建立高校工程專業與社會企業所需人才培養的雙贏機制,規范與注冊工程師制度相銜接的高等工程教育專業認證體系,促進工程教育國際化,實現國際互認,提升我國高等工程教育國際競爭力,教育部于2006年正式啟動高等工程教育專業認證試點工作。10年來,我國工程教育專業認證工作逐漸在全國相關高校中得到了重視和積極開展。
2013年6月,國際工程聯盟大會在韓國召開,大會表決通過中國為《華盛頓協議》預備會員,成為該協議組織第21個成員。《華盛頓協議》是世界上最具影響力的國際本科工程學位互認協議,1989年由美國、英國、加拿大、愛爾蘭、澳大利亞、新西蘭6個國家的工程專業團體發起成立,旨在建立共同認可的工程教育認證體系。該協議提出的工程專業教育標準和工程師職業能力標準,是國際工程界對工科畢業生和工程師職業能力公認的權威要求。截至2013年8月,中國工程教育專業認證協會已對我國高校的373個專業點開展了認證工作,之后經過3年的不懈努力,我國工程教育專業認證協會分別受理了137個專業的2014年認證申請(其中105個專業通過認證)、156個專業的2015年認證申請和200個專業的2016年認證申請,我國工程教育水平得到了長足而顯著的提高,其質量獲得國際社會的一致認可。可喜的是,2016年6月,《華盛頓協議》全票通過中國科協代表我國由《華盛頓協議》預備會員轉正,成為該協議第18個正式成員,表明我國工程教育專業認證與國際實質等效,標志著我國工程教育質量實現了國際化互認。
二、工程教育認證背景下我校精細化工工藝課程教學改革的必要性
華僑大學地處海峽西岸經濟區的心臟地帶,為了更好地服務于地方區域經濟的發展,為企業人才市場輸送合格的工程類專業人才,工程教育專業認證已列為我校提高辦學質量的主要舉措之一,校領導高度重視。與此同時,隨著福建省沿海四大石化基地和重大項目的加速推進,帶動了合成材料、有機化工和精細化工等配套開發,石化產業集群效應顯現,化工類專業人才需求增大[1]。為了培養合格的化工工程師,我校化工學院積極申請化學工程與工藝專業的工程教育專業認證。2016年2月,中國工程教育認證協會正式受理了我校化工學院化學工程與工藝專業工程教育認證的申請,這是我校第一個被受理的工科專業,得到了校、院兩級領導的高度重視和全系教師及其他相關院系的大力支持和配合。
中國工程教育認證標準是基于產出的教育評價,滿足華盛頓協議互認要求。基于學習產出的教育模式(OBE)最早出現于美國和澳大利亞的基礎教育改革,是以預期學習產出為中心來組織、實施和評價教育的結構模式[2,3]。國內部分高校實施基于OBE教育理念的人才培養模式的綜合改革,規范教學活動,樹立教學標準意識,建立教學質量標準,最終取得了顯著的效果,并順利通過我國工程教育認證。眾所周知,《精細化工工藝》是化學工程與工藝(精細化工方向)專業的主干專業課之一,該課程具有工程性、應用性和綜合性等特點。在我校化學工程與工藝專業開展工程教育認證的背景下,基于“以學生為本,以學生學習產出為導向”的教育理念和思路開展精細化工工藝課程教學改革勢在必行。
三、工程教育認證背景下精細化工工藝課程教學改革的幾點思考
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果,它以產品研發到產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養大綱將工科專業畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、認識團隊能力和工程系統能力四個層面,大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標[4,5]。為了使學生在學習精細化工工藝課程過程中達成這個目標,必須同時從教學的兩個主體――學生和教師入手,轉變教育理念,改革教學方式方法,以符合我國工程教育認證標準。
(一)學生工程實踐能力的培養
精細化工工藝是一門實踐和理論并重的課程,在培養高素質的精細化工工程技術人才過程中,精細化學品開發、設計及合成的實驗與實踐起著重要作用。對于學生而言,借鑒CDIO成功的教育經驗,在工程教育認證背景下精細化工工藝課程教學改革過程,一定要特別注重和加強學生工程實踐能力的培養。
1.加強校企合作。根據《中國工程教育質量報告》的調查,工業界認為高校培養工程專業人才過程中存在通用能力評價高,工程能力培養不足;傳統優勢明顯,緊跟時代需求不足;工業界參與深度和規范化不足等問題。因此,在精細化工工藝課堂教學過程中積極邀請精細化工相關企業高級工程師走入課堂參與教學,有利于學生深入了解所學知識在將來所要從事的精細化工行業中的實踐應用。
2.搭建校內精細化工實踐平臺。實踐平臺是大學生進行實踐活動的陣地,校內可以通過設立實驗示范中心、學科重點實驗室、科研成果轉化平臺以及本科生課外科創活動平臺等舉措,不斷提高學生的精細化學工程實踐能力和創造力。
3.設立精細化學品制作工坊。根據精細化工工藝課程需求開設特色實驗室,對課程中所學主要精細化學品種類及其典型產品的制備工藝開展實驗,比如手工肥皂、洗滌劑和膠黏劑等常規精細化學品的制作。與此同時,增加綜合型、設計型實驗的比例和深度,充分調動學生對精細化工工藝的學習積極性。比如在手工肥皂制作過程中設計透明多彩的新型多功能肥皂,培養學生的創新意識、動手操作能力和團隊合作精神,提高學生的工程實踐能力和創造力,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習精細化工工藝這門專業主干課程。另外,精細化工工藝特色實驗室在全校范圍內也可以共享實驗資源和設備,這不僅可以增加學校對實驗室的經費投入,而且可以顯著提高精細化工專業的知名度,大大增加學生對本專業的認可度和歸屬感。
4.建立多元化考核標準。傳統工科教學的突出問題是理論知識學習比重遠大于工程能力培養比重,這是單一筆試考核模式導致的必然結果。基于工程教育認證中所要求的學習產出的教育模式,將學生在精細化工工藝課程學習過程中參加課外精細化工實踐平臺和精細化學品制作工坊等活動的表現形成可量化的考核標準,與傳統考核標準進行有機結合,建立以加強學生工程實踐能力培養為目標的多元化課程考核標準。
(二)教師課程教學理念的轉變
基于OBE工程教育模式,工程教育認證將推動工科教學由“經驗型”轉向“科學型”、由“內容為本型”轉向“學生為本型”。這就要求高校教師徹底擯棄傳統的“教無定法”的教學理念,而是基于學習結果的教育模式,形成一種規范、團隊、持續改進的教學方式,實現教學行為及活動的標準化與規范化,從而達到工程教育認證標準,持續為工業界輸送合格的化工工程師人才。
1.建立課程目標與畢業要求的對應關系,規范和細化教學大綱及內容。《精細化工工藝》是一門介紹精細化工產品生產原理與工藝的專業課程,其課程知識體系非常零散且龐大,規范地組織教學內容和選擇教學方法對于有效實現預期學習結果至關重要。精細化工工藝課程的教學目標:一是讓學生能夠根據市場需求的不斷變化,設計新型精細化工產品;二是讓學生運用精細有機合成化學及工藝學理論,根據精細化學品的功能特點及研究目的,選擇適宜的研究路線,設計可行的有機合成單元反應實驗方案;三是讓學生熟悉與精細化工行業相關的產品技術標準、知識產權、法律法規、產業政策及發展現狀和趨勢,能識別、分析精細化工新產品、新技術、新工藝的開發和應用對社會、健康、安全、法律以及文化的潛在影響,深刻理解精細化工在國民經濟中的重要地位和作用。以上課程目標分別對應于我國工程教育認證標準中化學工程與工藝專業學生應達到的十二條畢業要求中“設計/開發解決方案”、“研究”和“工程與社會”等方面的能力要求。在對學生學習結果有了清晰的認識后,教師通過細化教學大綱來規范教學內容和控制教學進度,從而保證課程目標的達成。
2.整合教學資源,避免課程間教學內容的低水平重復。對于化學工程與工藝專業(精細化工方向)的學生而言,在開設《精細化工工藝》課程的同時,還開設了《精細化學品》和《高分子化工工藝》等相關課程。過去,這些課程在教學內容上存在部分重復,比如有機合成反應基礎知識的介紹,學生對此也提出了意見和看法。OBE工程教育模式客觀上要求整合各類教學資源,明確不同課程對達成畢業要求指標點(預期學習結果)的貢獻及程度。這就需要各專業教師之間進行有效地交流與合作,協調相關課程的教學大綱及內容,避免教學資源的浪費。
3.建立課程教學質量跟蹤調查及反饋機制,形成持續改進的教學理念。工程教育認證要求建立畢業生質量跟蹤調查機制,形成科學有效的畢業生評價體系,為學校更好地培養工程人才提供重要依據。顯而易見,畢業生質量與課程教學質量緊密相關,只有建立后者的跟蹤調查及反饋機制,才能保障前者的水平。除了校院兩級對精細化工工藝課程教學主要環節進行質量監控外,教師一方面于課程教學結束后在所授班級召開座談會,聽取學生對所學課程內容及授課方式、進度等方面的看法和意見,教師對所提問題與學生進行交流并提供合理化建議;另一方面,針對從事精細化工行業的畢業生進行跟蹤調查,靈活運用現代通訊及聯絡工具、調查問卷等多種形式,開展關于學生在校期間所學精細化工工藝課程對其職業發展的影響以及其對該門課程設置、教學內容及方法等方面的建議和意見的調查,另外還可以展開畢業生所在單位對所需精細化工工程人才知識架構要求的調研。授課教師對以上信息收集整理后進行歸納總結,形成反饋整改意見,并在下一次的課程教學過程中有效體現,形成良性互動循環,促進精細化工工藝課程教學質量的持續改進。
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Teaching Reform on Fine Chemical Engineering Technology According to Engineering Education Accreditation Background
GAN Lin-huo
(College of Chemical Engineering,Huaqiao University,Xiamen,Fujian 361021,China)
1雙語教學對象、課程和師資
雙語教學的教學對象必須根據學生的英語水平來確定,這樣教與學的效果才會比較好。若將雙語教學全面鋪開,英語差的一部分學生可能會有厭學情緒,上課不認真聽甚至逃課。考慮到學生整體英語水平的不均衡,雙語課開設初期不可能面對化學工程與工藝專業所有班級的學生。結合專業實際,擬定以化學工程與工藝“卓越工程師教育培養計劃”實驗班(以下簡稱“卓越班”)的學生為教學對象。因為桂林理工大學采取自愿報名、課程考試、面試三者結合的辦法來遴選“卓越班”學生。新生入學后,學校組織對自愿報名參加“卓越班”的學生進行英語和數學考試,入選“卓越班”的學生其英語成績必須達到A班標準。達到A班標準的學生可以在大一參加大學英語四六級考試。大學二年級,“卓越班”學生的四級通過率可達到70%以上。“卓越班”的學生經過了選拔,具有比較扎實的英語基礎,是開展雙語教學的理想對象。這樣在授課過程中學生基本上可以適應雙語教學,課堂上亦可以配合教師教學,預期教學效果較好。以“卓越班”為雙語教學的試點,總結教學經驗,由點及面逐步擴大。雙語教學的課程的選擇上,必須考慮師資力量和教學資源的配置以及該課程進行雙語教學的適宜性。因此,雙語課開設初期不可能涉及多門化學工程與工藝的專業基礎課程及專業課程。《化工原理》是化學工程與工藝專業學生的一門必修專業基礎課,在培養化學工程師中起著舉足輕重的作用。化工原理課程實施雙語教學有其自身的優勢[6]。化工原理課程屬于自然科學學科具有較強的國際共通性,其專業術語、基本詞匯、句型結構、表述方法等相當比較固定。在實施上,應考慮采用先易后難,逐步擴展范圍的原則。雙語教學需要精通英語的學科教師,對師資隊伍的要求比較高。目前桂林理工大學化工原理課程的任課教師多為青年教師,部分教師具有海外留學經歷,能夠熟練應用英語和漢語進行教學工作,雙語教學具有一定的師資基礎。此外,建議學校通過多種途徑培養能勝任雙語教學的教師。例如:聘請在國外講授化工原理的資深教師或國內化工原理雙語教學的資深教師來校進行教學示范或教學培訓,提高雙語教學主講教師的英語授課水平。鼓勵和支持雙語教學主講教師到國外進行定期或不定期的教學培訓和學術交流,讓其有機會深入國外課堂進行聽課和教學觀摹,以提高雙語教學主講教師英語水平,建立一支有國際化視野的教師隊伍。
2化工原理雙語教學的目標、教材和教學模式
眾所周知,雙語教學具有雙重目標,一是讓學生獲取學科知識,二是培養和提高學生運用英語的能力。因此,在化工原理雙語教學初期就必須明確兩者的關系。化工原理課程實施雙語教學目的是教學生以英語為工具掌握化工專業基礎知識,其重點還是掌握相關的專業知識[5]。在教學過程中,應把漢語和英語科學合理地穿插在整個教學活動中。按照英語與漢語(即外語/母語)的使用比例,雙語教學過程通常分為三種類型:第一,滲透型,即漢語為主,英語為次;第二,混合型,即漢語與英語互為主體;第三,全英型,即英語為主,漢語為次,或全部采用英語授課。在雙語教學過程中,英語與漢語比例的高低并不完全取決于雙語教師的英語水平,而更多地取決于學生的實際英語水平和理解能力。因此,開展雙語教學不能操之過急,應逐步提高英語的比例。授課時注意采用簡單的英語句式,語速稍慢、吐詞清楚、講解到位,對較難理解的重要概念和定義,輔以中文解釋,使大部分學生能夠跟上教師的講課思路,保證學習效果。教材的好壞直接影響到雙語教學的成敗。華南理工大學鐘理等人,通過不斷的教學實踐,發現雖然原版英文版教材有其突出的優點和特色,但其在內容編排、知識點銜接、教學要求、講述方式及總體架構上與我國化工原理教學大綱有明顯的區別。采用原版英文教材進行化工原理雙語教學具有許多局限性。有幸的是2008年由化學工業出版社出版出版了由華南理工大學、天津大學和華東理工大學合作改編的美國WarrenL.McCabe等編著的著名化工原理教材《UnitOperationsofChemicalEngineering》第7版。該改編教材以我國教學大綱為基本框架,按中文教材的編排順序,并從原版教材的動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞等章節中選擇出120學時的內容題材進行重新編譯和補充,具有較強的適合高校教學及學生使用書的特點。目前該教材被天津大學、華東理工大學、南京工業大學、北京化工大學、廣西大學、福州大學、青島化工大學等30多所高校采用。因此可以考慮采用該教材作為化工原理雙語教學的主要教材。化工原理雙語教學應堅持先易后難原則。在實施雙語教學的初期階段,可采用“英文教材、英文板書、中文授課”模式,即滲透型教學模式,保證教學內容和深度不低于中文授課,然后再向混合型和全英型教學模式過渡。或者選擇部分內容相對簡單的章節進行雙語授課,其他章節仍采用漢語授課。從簡單到復雜,循序漸進,化解學生的畏難情緒。同時注意發揮學生的主觀能動性,為他們創設盡可能多的語言實踐機會,不斷提高學生綜合應用語言的能力和勇氣。使學生在學到專業基礎知識的同時提高了專業英語水平,從而實現化工原理實施雙語教學的雙重目標。
3結語
1 微化工技術的概述
微化工技術的應用,實現了反應時間的大幅度縮短,從幾小時甚至幾十小時縮短至幾十秒,乃至幾秒,而且反應容器的體積也得以縮小成為以升或毫升為單位的容器。微化工技術自形成以來,到如今僅僅經過了20多年的發展階段,已經憑借其特有的魅力讓我們對化工生產的前景充滿了希望。如利用可直接放大而且具有較高安全性,能夠比較容易控制反應過程的技術,改變化學工業污染重、能耗高的傳統發展模式,實現綠色化工生產,提高化工生產的資源與能源利用的效率。化工過程中進行的化學反應往往會受到來自于本文由收集整理傳遞速率或本征反應動力學的控制或者處于兩者的共同控制下。
2 微化工系統的特點及優越性
2.1 有利于化學反應的精確控制
微反應技術的實現原理是對微管道中的連續流動反應的運用,從而準確控制物料在反應條件下的停留時間,而且這一方法的運用,明顯減少了反應物的所需用量,因此反應時間大幅度縮短,而且顯著提高了精度,從而能夠將因在過程的反應時間內所產生的副產品清除掉。檢測時間因微組合化學合成與分析系統的應用,將原來的2-3個小時縮短至不足一分鐘,而精度卻提高到仄摩爾(10-21mol)。
2.2 安全可靠
特征尺寸與火焰傳播臨界直徑相比,相對要小一些,而且微通道具有很強的傳熱能力,從而為鏈式反應的順利進行提供了條件。同時,也有效地抑制自由基爆炸反應。由于微化工系統的換熱效率極高,再加上系統內存有能夠滯留的物料,即使發生了自由基爆炸的情況,所造成的后果也屬于可控范圍內,從而促使在過去于常規設備內完成的具有較大危險的化學反應而不敢或不能進行的試驗,得以實現。
2.3 小試工藝不需中試可以直接放大
將微反應技術應用于生產時,工藝放大的實現可以運用增加微通道數量的方式,而不能選擇增加微通道特征尺寸。這樣就有效減少了中間的試驗放大階段,提高了效率。由此可以看出小試工藝的突出優勢在于最佳反應條件可以直接進入生產而不需要提前對其作出任何改變,有效解決了過去需要將常規反應器放大的難題。
3 微反應器的研究與應用
3.1 微反應器的設計
微反應器作為一個微系統,其復雜性可見一斑,而且設計當中覆蓋了多個領域的知識,對知識的綜合運用提出了較高的要求。由此可以看出,微反應器的各部件與微通道的制作都必須以精密的設計與研究作為基礎和前提。微通道對于熱交換和傳遞都有著重大的影響,因此存在著復雜的關系。微通道的直徑數量級單位為微米,所以流體所在的容器為微米量級寬度的管道,一般情況下雷諾準數在幾十到幾百之間,粘滯力比慣性力大,流體為層流狀態。
3.2 微反應器適合的類型
根據相關研究表明,微反應器只能運用于30%的精細化領域的有機反應當中,實現收率、選擇性以及安全性等方面的提高。由此可以判斷出,微反應并不是能夠應用于所有類型的化學反應,其所具有的優勢可以在以下化學反應中得以體現。
3.2.1 放熱劇烈的反應。對于這類反應,運用常規反應器時,進料方式會選擇逐漸滴加。而即使采用逐漸滴加,也仍然會出現局部瞬間過熱的現象,產生一定量的副產物。而微反應器的應用,則能夠及時將熱量導出,從而精確控制反應溫度。
3.2.2 反應物或產物不穩定的反應。某些反應物或生成物具有很強的不穩定性,即使在反應器中做短暫的停留,也會分解而降低收率。而微反應器的原理是連續流動,從而對反應物的停留時間加以精確控制,從而防止出現類似于常規反應器中的由于反應物或生成物不穩定而分解的情況。
3.3 微反應器技術的應用
微反應器技術在發展的過程當中,主要的應用范圍是小試研究,應用的目的有改善工藝條件,實現催化劑篩選和反應動力學測定等。由于微反應器技術具有許多突出的優勢,而被越來越多的化工生產作為第一選擇對象。大量的歐洲公司和研究機構,特別是發展規模較大的化工和醫藥公司都在微反應器新生產工藝的開發與應用方面投入了大量的人力、物力和財力,而在我國該項技術還處于理論階段,還沒有關于工業應用的報道。