时间:2023-08-18 17:25:42
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇化学工程与工艺的理解,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
一、引言
“以工作环节为依据”的《餐饮服务与管理(实践)》课程的教学模式的实质,是课程教学模块紧扣的餐饮实际工作过程。本课程作为高等院校酒店管理专业的重要专业必修课程,是培养学生专业知识结构的重要组成部分,也是培养学生对酒店餐饮技能的主要专业课程。
本课程的学习需要使学生具备从事餐饮行业的基础技能,实现培养餐饮业高技能人才目标。通过优化其教学模式,该课程的教学内容将更加充分贴近实际工作流程,并能综合运用具有不同优势的多种教学方法,使酒店管理及相关专业的学生在具备从事餐饮行业的基础技能之上,充分发挥学生作为教学活动的主体地位,进一步提升学生的职业能力。
二、“以工作环节为依据”的课程教学模式概述
在“以工作环节为依据”的课程教学模式中,其教学内容结构形成了符合行业要求的三大板块:餐饮服务操作基本技能训练 (在所有项目中都有贯穿,能反复练习);餐饮服务的基本流程学习(能完整了解实际工作中的1个班次是如何进行的);和职业素养、服务意识的培养。此三个板块将通过“服务基本技能”(如托盘项目、折花项目、和铺台布项目等)、“中西餐摆台”、“中西餐上菜、分菜、撤盘服务”等教学项目来实现。
其教学方法为根据不同教学方法的优势进行灵活运用,如以要求学生沟通协作的项目教学法、直观性强的情境教学法和案例教学法、以行为修正为主的小步子教学法等,帮助学生充分发挥教学的主体地位,获得良好的教学效果。
其教学组织共为32课时,教学考核为“项目考核”。
三、“以工作环节为依据”的课程教学模式的阶段性成果及教学效果评价
(一) 阶段性成果
下列表格(表1)以2014年9月至12月末16周的教学时间为例,分别从教学内容、教学方法、教学组织形式、教学考核进行了阶段性成果小结。
表1 阶段性成果
项目内容 阶段性成果小结
教学内容 完成本课程教学模式改革中的全部项目改革
反复贯穿了餐饮服务操作基本技能
职业素养、服务意识地有效培养
教学方法 根据实际教学情况,逐步探索了相关教学方法的优势,以及如何根据其优势运用于不同的项目的教学中。
教学组织形式 以“托盘、折花“为例,其步骤分为:1.托盘端托的基本技巧练习(2课时);2.口布折花的基本技巧和如何根据不同场合选择不同的口布花型(3课时);3、项目考核(1课时)
教学考核 完成项目考核
(二)教学效果评价
为科学有效地获知该教学模式的教学效果,本次教学效果评价调查采用抽样调查法,样本选取于13酒专1、2、3、4班不同水平、不同班级的学生。实发65份调查问卷,共收回48份有效调查问卷。所得结果如下:
通过该教学模式,有96%的同学认为掌握了餐饮服务的基本工作过程:即餐饮服务的基本技能(如托盘、折花、铺台布等)、餐前准备工作(如中、西餐摆台等)、餐中及餐后服务(如酒水服务、中、西餐上菜、分菜、撤盘服务等)。剩余4%的同学认为不能良好掌握,其原因在于“托盘较重,需要更长的练习时间”、“中餐摆台餐具用具较多,程序复杂,需要加长时间练习”等,从而有效实现了教学目标。
从该教学模式的教学内容方面来看,共有72.93%的学生认为应加强酒水服务环节的练习;有22.91%的学生认为托盘难以操作,达到熟练并不容易;20.83%的学生认为在餐巾折花中,掌握多种花型仍有问题;14.58%的学生认为,铺台布还需继续练习;有22.91%和29.71%的学生认为,需要加强对中、西餐摆台设计的练习。
在教学方法中,共有75%的学生认为程序教学法对掌握技能很有帮助,而有93.75%学生认为情境教学法和角色扮演法更有教学效果,而有50%的学生认为小组合作学习对其有所帮助。
探索下来,在能力的培养上,共有90%的学生认为,很好地培养了实际操作能力,有79.2%的学生认为很好地发展了自身的职业技能,有83.3%的学生认为培养了自身团队合作能力。但只有29.2%的学生认为在该教学模式下很好地培养了服务时的沟通技巧,其余学生要么对服务中的沟通技巧含义不明确,要么认为在实际服务过程中,缺乏应变力,导致无法顺畅地进行服务沟通。通过考核和课堂观察,大部分学生都在人际沟通和语言表达能力上,从自身来比较,都有所提升,如其中一位学生,在刚开始服务时,说话声音极小,也很容易害羞,但通过一学期的学习,说话流畅,声音能使顾客听清楚,处理事情比较从容,虽然和该小组其他成员比起来,仍需努力,但从她自身来讲,已是不小进步。这就表明,教师应不断对学生进步进行反馈,而且应该反复不断地进行重复反馈,以期使学生明确自身的提高。
四、“以工作环节为依据”的课程教学模式的相关优化措施
“以工作环节为依据”的课程教学模式能充分发挥该课程“实践性强、应用性强”的特点,同时,通过课程内容和结构的餐饮服务实际工作过程学习的系统化,学生能更好地适应未来的职业道路,并在以工作环节为依据的项目学习中,不断复习和加强对餐饮基础技能、餐饮管理技巧的练习。
但是,在此教学模式中,仍有不少问题值得思考和改进。根据其阶段性成果和教学效果评价,本文总结并提出了以下相关优化措施:
(一)系统化教学内容,突出特色内容
在教学内容设计上,应更突出“以工作过程为导向”的课程教学体系,使其更加系统化、模块化。其对应优化措施如下:
1. 将“职业形象与服务意识”项目作为特色项目
实践证明,该项目对塑造学生服务意识和培养学生职业形象具有重要作用,培养学生的职业形象和服务意识不应单是一个项目的培养,而应贯穿于整门课程之中。
2.系统化“以工作环节为依据”的教学内容,形成模块化
该课程需要培养的是高度职业化、高素质的酒店管理专业人才。“以工作环节为导向”的课程设计虽是以强调工作流程为主要培养目标,但并不意味着不重视对餐饮基础服务技能地培养,相反,餐饮服务基础技能是餐饮服务工作过程系统化的重要基础。那么,在有限的教学时间内,如何平衡餐饮服务的基本操作技巧与发展职业化,培养学生对服务流程的熟悉中,是值得探索的问题。
在实际的考核中证明,大部分同学们可以掌握餐饮服务的基本技巧,但少部分同学不仅需要课堂中的练习,更需要课下的时间进行练习。而应变能力的培养,在服务流程的讲授中,应当是重中之重。
因此,在整合原有教学体系中,将“餐饮服务基础技能”单独列为一个系统项目,能更好地推进工作过程的系统化。例如,在原有项目中,“中、西餐摆台“是分开教授,但实际上,中、西餐摆台都属于餐前服务,其中的技能技巧,如“距离相等、骨碟定位”等方法可以互通有无,形成学习的迁移,因此,可将两个内容合并在一起讲授,使学生通过对比中、西餐摆台的异同,能更好地帮助学生理解和掌握。同时,将原本属于中餐服务流程环节中的“酒水服务”独立成项,以符合学生的认知水平。
其次,在学习掌握了餐饮服务基础技能的情况下,为了使原有教学内容项目更贴近实际“工作环节”,使教学内容更加系统化,可按照实际工作流程,将教学内容模块分为“餐前”、“餐中”、“餐后”服务三部分,并和理论课程相结合,融入“餐饮设计”和“餐饮管理”模块,在这之中,着重于服务中情境问题的处理上。
(二)优化教学方法:针对不同教学内容整合运用不同教学方法优势
该课程教学模式改革中所采用的项目教学法、情境教学法、案例教学法、程序教学法、观察模仿学习法、目标教学和互教互学,合作教育等教学方法均能达到很好的教学效果,但实践证明,不同教学内容需要运用不同的教学方法,因此,在教学方法的优化措施中,主要是发挥不同教学方法的优势特点:
1. 运用根据行为修正模式的教学方法教学“餐饮服务基础技能”模块
在“餐饮服务基础技能”项目中,各项技能需要学生通过模仿学习和反复操练才能达到熟练掌握的目的,因此,根据行为修正模式的“程序教学法、观察模仿学习法、目标教学法”等教学方法必不可少。
但反复操练不能避免会有枯燥性,所以,为了提升学生学习兴趣,应根据该项目的不同练习内容,选用“任务导向法、情境教学法、合作学习”等教学方式为辅,比如,在“口布折花”内容中,在教学方法上,可更加强调学生学习的自主性,在学生学习了餐巾折花的基本技巧后,通过课后查阅资料和小组讨论等方式,根据不同场合从不同方面来设计餐巾折花花型,并以小组形式在课堂上进行讲授,一位同学可做主讲老师,该小组其他同学则分散到其他各个小组做辅导老师,帮助其他小组的同学进行练习。这样,学生不仅需要有技能――会折花,还要会设计――如何根据不同场合来选择合适的口布颜色和花型来突出主题。通过类似的拓展学习,不仅巩固了学生的基础技能,也能提高学生的思维能力和创新品质。
2. 运用合作学习、案例分析、情境模拟等教学方法教学“中、西餐零点、宴会服务流程“项目
在中、西餐零点、宴会服务流程模块学习中,应考虑到该工作过程主要需培养学生的应变能力、沟通能力、口头表达能力等,所以,合作学习、案例分析、情境模拟等教学方法应是主要的教学方法,而观察模仿学习法则应是辅助教学方法。
(三) 增加突出“以工作环节为依据”特色的考核内容
原有考核形式以餐饮服务基础技能考核为主,其考核形式较单一,且不同模块均采用相同的考核方式,不能很好地体现不同项目的特色。因此,在教学考核形式上,针对其考核内容,应更加突出“以工作环节为依据”的特点。如,在学习完铺台布和中、西摆台设计后,可将项目考核内容设计为:以小组形式根据给出的不同场合来设计不同的宴会台形,在这之中,包含对职业形象、服务意识、铺台布、托盘端托、餐巾折花等基础技巧的复习和考核;在“中、西餐零点、宴会服务流程”项目中,采用抽取不同的餐饮服务实际情境案例,以此模拟服务中的实际情况来考核。
五、 结 语
针对“以工作环节为依据”的教学模式所采取的优化措施,使得《餐饮服务与管理(实践)》课程构建更加贴近工作实际流程、更具系统化的课程教学内容和结构,并通过改善教学方法,有针对性地运用不同教学方法的优势和不断提高教学组织形式的效率,来激发和提高学生的学习兴趣和积极性,同时提高课程的教学质量与教学效果,并改善课程考核形式以期能更好地检验学习效果,从而形成课程特色,实现对于学生相关职业技能的培养,推动人才培养模式的创新。
参考文献:
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2012)16-0001-02
广东石油化工学院坐落于中国南方最大的石油生产基地——广东省茂名市,为华南地区唯一一所石油化工特色院校。学校的化学工程与工艺专业是国家级特色专业建设点,毕业生遍布全国各地的石油化工行业,就业具有很强的针对性,深受用人单位欢迎。广东石油化工学院化学工程与工艺专业人才培养的目标是为社会输送具备化学工程与工艺基本理论、基本知识和基本技能,具有较强工程实践能力、良好的创新意识和较高综合工程素质的人才。毕业生能在石油炼制、石油化工、能源、环保、材料等部门从事工程设计、技术开发、生产管理等方面的工作。化学工艺学作为该专业一门重要的专业课,是基础化学、化工热力学、化学反应工程、化工原理等课程的综合应用。通过该课程的学习,要求学生掌握化工生产的基本原理、主要化工产品的生产方法、工艺流程等。在化学工艺学课程教学中,应注重强化学生的工程意识和基础知识的实际应用能力。
一 结合石油化工特色,创建课程群
从人才培养的角度看,石油化工高校培养的毕业生应具有较强的工程实践能力、良好的创新意识和较高的综合工程素质,以适应石油炼制或石油化工等相关行业的人才需求。毕业生不但要懂得某一专业的基础理论,还要具有某一岗位所需要的生产操作和组织能力,并能在现场进行技术操作和改进,解决生产实际问题。因此,广东石油化工学院石油化工专业所培养的人才具有基层性、实用性和技术性,这是本专业区别于其他普通高校教育的一大特色。根据本专业的特点和学生的基础及接受能力,以培养学生的综合实践操作能力和创新能力为主线,可将石油炼制工程、石油化工产品分析技术、石油产品应用技术与开发、石油储运基础等课程创建一个课程群,围绕本专业人才培养目标,对各课程的主要内容进行精选优化,调整化学工艺学的教学内容。可从这些主干课程中选择一些典型的石化产品,作为化学工艺学的教学案例,分析这些石化产品的生产方法、工艺流程、工艺参数、条件影响等。这种处理方式对课程群里面其他的课程教学可起到辅助和巩固的作用。
二 优化和更新化学工艺学的教学内容
根据教学大纲对教学内容进行处理,把各章节内容按照了解、掌握、应用、设计等不同要求作详细的定位。例如,对于工业生产中已经不采用的生产方法,只要求学生了解某种工业过程可能有多种生产方法即可;对需掌握的内容,可以要求学生对各种生产方法进行比较,分析其适用范围、效果、操作条件、能耗等,从技术经济的角度选择生产方法。学生不仅要掌握教材介绍的几种基本化工产品的生产,而且其生产--方法要会应用,能够举一反三,要能设计出一些简单的生产工艺。例如,在讲授合成氨时,可以先引入哈伯法合成氨工艺的历史及哈伯本人的一些简介,既可以提起学生对合成氨工艺的学习兴趣,又可以了解一些名人的事迹。当学生有了兴趣之后,可以从不同的原料角度,引入不同的生产工艺,如以煤为原料,以天然气为原料,以重油为原料的合成氨工艺,其各自的工段均有所不同,可以在讲授完后让学生总结各不同原料合成氨工艺的异同,这样学生学完之后印象深刻,可以吃透这部分内容。
另外,在组织化学工艺学教学内容时,应着重突出石油化工特色。在第一次化学工艺学讲授过程中,让大家认识到本门课程的针对性、重要性及实用性。在第一章“绪论”部分组织讲授材料的时候,可以结合茂名炼油产业链,围绕几个关键词如石油化工、石油炼制、乙烯工业、茂名乙烯、石化工业区等展开内容学习。例如,乙烯工业是指以石油馏分为原料裂解生产乙烯为主,同时生产丙烯、丁烯、芳烃等产品的生产过程。乙烯是石油化工的基本有机原料,目前约有75%的石油化工产品由乙烯生产。乙烯主要用来生产聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯等多种重要的有机化工产品,乙烯产量已成为衡量一个国家石油化工工业发展水平的标志。再如,对乙烯产品结构的介绍(塑料类、合成橡胶类、液体化工类);对长三角、珠三角、环渤海湾大型炼化一体化企业集群及沿长江产业带分布的介绍等,这些内容可以让学生清晰地认识未来的就业方向、就业区域和就业前景。在这种情况下,学生会充分认识到化学工艺学这门课程的针对性和重要性,在后面的时间里自然会重视这门课程的学习,因为这些内容的学习与他们未来的就业息息相关。
围绕本专业人才培养目标,针对毕业生的就业特点,广东石油化工学院的化学工艺学这门课应该调整教学内容,注重重点内容的凝练。其重点内容应围绕乙烯工业展开。
如以茂名石化乙烯为例,学习乙烯生产原理、工艺技术、产品应用等基本知识;以茂名石化工业区为例,学习乙烯下游产业链、产品应用等基本知识。
乙烯生产原理主要包括乙烯生产过程中的化学反应规律、反应机理、热力学及动力学分析,乙烯生产的工艺参数和操作指标(如原料性质及评价、裂解温度、烃分压、停留时间、裂解深度等)及乙烯生产的工艺过程等。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)01-0224-01
1.现状
化学工程与工艺专业是一个老牌的专业,长久以来为行业输送着新鲜血液,促进着经济的长足进步。但是近年来,由于高校的扩招,挂靠化工专业的热门方向此起彼伏诞生,专业师资的整体能力跟不上等等原因,使专业人才的整体素质和能力有所下降,而国民经济的不断发展,技术水平的不断提升,对专业人才的需要异常迫切。高校要抓住机遇,善于利用地方资源,促进专业办学特色, 提升人才综合能力, 提振专业的就业水平与竞争力。因此高校培养既有专业理论能力,又有动手能力的高素质人才尤为重要。
因此,新培养方案的制定与实施尤显突出。我校于2010年着手修改化学工程与工艺专业培养计划,新培养方案于2011届开始实施。
2.新培养方案的特点
2.1 培养目标明确,突出专业特点,体现专业应用
“本专业培养德、智、体、美全面发展,能够掌握化学工程与工艺方面的基础理论、基本技能以及相关的工程技术和知识,能在石油化工、煤化工、化工工艺、工业催化、能源、医药和环保等部门从事生产、服务、研发以及设计的高级技术应用型人才。”
“本专业执行宽专业,厚基础的教学指导方针,在培养学生理解和掌握化学工程与工艺学科理论知识的基础上,着重培养学生掌握化工领域工艺设计与设备设计、模拟优化方法、对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的基本能力。学生在专业课学习阶段,通过专业实习等途径,紧密联系石油化工、煤化工的生产实际,使学生具有独立思考和解决实际问题及创新的初步能力”。
我校的化学工程与工艺专业有两个方向,即石油化工方向和煤化工方向。我校地处辽宁化工城,素有“煤都”之称,既有石油化工的研发和生产优势,又有煤化工的产业与科研依托,发挥优势,凝练特色,致力于教学理念和方式的创新,培养应用型人才,具有强大的优势。
2.2注重培养规格,强化毕业生应获得的知识和能力
首先,强调德、体。“热爱祖国,遵纪守法,身体健康,具有良好的思想品德、社会公德和职业素养”。
其次,强调外语和计算机能力。外语和计算机属于工具型能力,会广泛应用于将来的工作和学习。
重点强调专业能力。获得专业基本知识,具备在专业生产第一线工作的基本能力;掌握专业领域内工艺与设备的基本设计能力;了解专业学科前沿,了解新装置、新技术、新工艺的发展动态;具有对新装备、新技术、新工艺、新方法理解、运用和掌握的初步能力。
再次,强调了学生掌握文献检索、资料查询的基本方法,要具有创新意识和独立获取知识的能力。
2.3优化课程体系,体现厚基础、宽专业的培养特色,拓宽专业口径,淡化专业意识,加强基础教学,培养通才,增强人才的适应能力,提升自我发展能力。
首先,新培养方案提高了原来要求的规定修满教学学分,其中适当增加了实践教学学分。
学校前两年实施通识教育,不分专业,基础教育课程一致性,后两年体现专业特色,突出学科优势。
其次,在专业基础课设置上,强化了四大化学的理论课时与实验课时,同时整合了两个培养方向在《化工原理及实验》、《化工热力学》、《化学反应工程》、《化工设计》、《专业外语》、《仪器分析与实验》、《电工学》等课程的一致性,体现了厚专业基础,宽专业口径的特点,增强了人才强大的理论基础。
在专业必修课设置上,既要突出两个方向的特色专业,又要体现我们学校的办学特点,扬己之长,使培养的人才具有特色,满足化工不同行业的需要。因此,我们将两个专业方向的部分特色课程交叉选修。如:石油加工方向选修《煤化工基础》、《洁净煤技术》,煤化工方向选修《石油化学》、《石油加工基础》,使所有的学生,既懂得了本专业的知识,也跨入了另一个相邻领域,扩展了知识面,也强化了就业优势。
2.4重视实践和创新能力培养,锻炼和强化学生实践动手能力,培养学生的创新思维和综合实践能力,最终成为具备实践和创新能力的应用型化工人才
新培养方案中,在实践教学环节,除了传统实习之外,引入了仿真教学,综合实验和综合能力素质训练,强化了实践能力的重要性,促进了学生综合能力的提升。
在实践教学体系中,金工实习、认识实习、生产实习,为学生提供了广阔的实践平台,我们学校先后与地方6个化工企业及科研院所签订了实习协议,每年都有学生去进行不同类型的实习,同时,我们也鼓励学生到企业委托实践,增强学生理论与实践结合能力的培养。
在课设和毕业设计(毕业论文),大胆创新,允许学生参与教师或者企业的科研课题,发散思维,在实践中提升学生的创新能力;鼓励学生积极参与“挑战杯”、“创新实践”、“科技小论文大赛”“资格认证”、各种论文和实验等大赛、以及参与各种培训及调查报告等,提升学生的创新思维,培养创新能力。
在仿真教学环节,学校引入了化工仿真实训软件,提供计算机房,使学生足不出户,在计算机上就可以模拟实际化工工艺路线与实际化工装置,自己动手操作,将理论知识与实际处理问题相结合,既巩固了专业知识,也应用了专业知识,同时提升了动脑和动手能力。
在专业实验环节,既体现两个专业方向的共性,也强化了专业方向的特色。比如;石油化工方向学生开设化学工艺学专业实验与石油加工专业实验,而煤化工方向学生开设煤化工专业实验的同时,也进行石油加工实验,这样既淡化了专业方向性,强化了大化工的概念,也使学生在就业中更具备了竞争力。
3.新培养方案的实施效果
新培养方案从2011届开始实施至今,效果明显。具体体现在如下几个方面:
学生对学习的课程感兴趣程度增强,理论课学分普遍提高,受学业警示率明显下降。
一?化学工程与工艺专业大型综合性实验的开发
为了充分利用实验室的现有资源,同时考虑到专业特色,本文化学工程与工艺专业综合型实验内容,主要是沿着石油加工和催化剂制备与评价两大主线进行的。
(一)石油加工方向综合型实脸
石油加工工艺是化学工程与工艺专业学生的一个主要专业方向。针对该专业特点,我们开发了“大庆原油的小型炼制加工与产品性能分析”实验。该实验涉及原油的蒸馏、二次加工和相关石油产品性能的分析测试,是炼油厂石油加工过程的缩影。通过该实验,学生可以全面了解原油的加工过程,将“石油加工工艺学”与原油的加工实践结合起来,掌握提升管催化裂化装置的工艺特点,了解和掌握石油产品的分析方法,理解石油化工在整个国民经济中的重要地位。
(二)沸石催化剂制备与评价综合型实验
该实验涉及沸石催化剂的制备、反应工程、分离工程等多门学科。其中催化剂的制备包括催化剂合成、成型、改性、催化剂的tpd和红外光谱表征;采用高压微反考察催化剂的反应活性、反应产物采用萃取精馏工艺进行分离等过程。现代化工过程大多数是催化过程,一代新催化剂往往引发新的生产工艺。通过该实验项目的实施,学生可以加深对“催化原理”等理论课的理解,了解沸石催化剂的最新进展和催化工艺的发展方向,掌握沸石催化剂制备的基本方法及其特点,掌握催化剂的tpd、红外光谱表征和高压微反评价催化剂的反应活性等先进的催化剂评价手段。近年来,学院相继购置了比表面测定仪、热重/差热分析仪、红外光谱仪、色质联用、液相色谱、x衍射仪等大型仪器,实验过程中学生在教师的指导下,亲自动手操作一些大型实验仪器、设备,大大满足了学生的好奇心,锻炼了学生的动手能力。
(三)与教师的科研相结合,开发实验项目
近年来,随着教师科研任务的增多,工作量的增大,为了使学生尽早参与到教师的科研当中,鼓励教师带学生一起搞科研。我们把专业设计型实验分配给各个科研组,要求教师根据科研任务的进展情况,给学生安排实验任务。一方面使学生可以尽快接触到本专业的最前沿领域,培养科学研究能力,增强了学习兴趣;另一方面,也为毕业环节打下了基础,提高了毕业论文的写作水平。经过了一年的实践,这种开设专业设计型实验的方式得到了学生和教师的欢迎。学生很踊跃,因为学生和教师可以双向选择。
二?实验的实施
在具体的实验过程当中,让学生自身独立的完成整个实验过程,教师在其中只是做些必要的指导和辅助作用,那么这样就有效的改变传统性实验,有效的讲过学生作为实验的主体,过去传统中的被动实验实施者转变成为现在实验过程当中的主动参与者。教师在指导的过程当中,可以有效的将学生分成若干小组,每个小组都选配一名小组长进行分工和协调,这样不仅能够锻炼学生的科研工作的组织协调性,而且还可有有力的增强学生在团队当中的合作精神。
(一)实验方案的确定
为了使实验工作能顺利进行,我们要求每位学生在实验前根据实验的内容、要求及目的查阅相关资料,然后每个组对查阅到的资料进行综合分析,写出开题报告,并根据实验室所能提供的仪器设备资源,制定出本组的实验方案。方案中应包括该学科的最新进展,该实验所包含的实验项目、实验方法和实验步骤等,方案最后应列出所需仪器设备、实验药品细目。实验方案经教师审阅合格后,学生才可进入实验室做实验。
(二)实验的实施与管理
由于实验项目多、实验室仪器套数有限,因此在实验过程中,除了每个组内部要有仔细、明确的分工合作外,组与组之间还要进行协调配合。比如,只有一套小型提升管催化裂化装置,而四个大组都需要进行催化裂化实验,所以组与组之间要协调好时间。
教师在实验中的作用是指导和辅助作用,但为确保实验顺利进行,每位教师的分工也是明确的,并负责按学生列出的实验材料和实验药品清单,提供实验材料和实验药品。
(三)考核方式
实验报告是对实验的总结、归纳。实验工作完成后,我们要求学生将实验以实验报告的形式进行总结。报告内容包括实验内容、实验方法、实验结果和结果分析讨论。
三?对专业综合型实验的一点看法
综合型实验锻炼了学生的独立分析问题和解决问题的能力。调动了学生学习的积极性,使学生对本专
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)15-0121-03
2015年6月11日,中国高校创新创业教育联盟成立大会暨首届全国创新创业教育论坛在清华大学举行。教育部副部长林蕙青、中国高等教育学会会长瞿振元和清华大学校长邱勇出会并致辞。在首届全国创新创业教育论坛上,清华大学、北京大学、浙江大学、中南大学等高校的<已д呔汀按葱麓匆到逃模式,创新创业人才培养”的核心问题作了主题发言,来自全国137所高校的代表交流了各高校对大学生创新创业教育模式的探索和创新创业人才培养的做法。大学生创新创业能力的培养一直都是大学教育的重要研究课题,实施好、开展好大学生创新创业项目也成为了高等学校教育教学工作的重要组成部分,通过创新创业项目提升个人创新意识,增强自身实践能力更是广大同学的迫切需求。
创新创业项目的开展,创新精神是灵魂,专业技术是基础,政策、资金扶持是保障。从以上三点来看,国家教育部“卓越工程师教育培养计划”试点班(以下简称“卓越班”)的学生较之其他大学生有着突出的优势。选拔进入“卓越班”的学生对工程技术有着较为浓厚的兴趣和较强的创新意识,有更多的实践机会检验和应用所学的专业知识,并且得到了重点培养,理应在创新创业项目中崭露头角,为其他同学做出示范、形成榜样。广西大学化学工程与工艺专业是教育部“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)入选专业,该专业从2012级学生开始选拔有志于工程技术研究、综合能力突出的学让组建试点班,并依托资源,利用优势,在大学生创新创业能力的培养上有了初步探索。
一、科学选拔学生,重点配备师资
广西大学化学化工学院制定了精密、科学的方案,从能源化工与制药类2012级开始选拔优秀学生进入化学工程与工艺专业“卓越班”。学院采取课程成绩和面试成绩相结合,兼顾学生兴趣方向、创新意识、动手能力和专业水平的选拔方式,成立了以王立升教授、周立亚教授、陈小鹏教授、粟海峰教授、王琳琳教授五位专家为成员的评审小组。首先依据学生的加权平均成绩和专业排名确定入围人选,再对入围学生进行逐一面试,通过考察他们对“卓越计划”的理解,对工程技术的兴趣和化工专业基础知识掌握的扎实程度以及实验操作技能,最终从能源化工与制药类200位学生中选拔出33人进入化学工程与工艺专业“卓越班”。
对于“卓越班”,学院重点配备了师资。聘请广西教学名师、博士生导师陈小鹏教授担任班主任,邀请童张法教授、王琳琳教授、廖丹葵教授、黎铉海教授按照工程问题、工程案例和工程项目的教学内容为“卓越班”学生加授《化工热力学》、《色谱分析》、《化工设计》的相关知识,培养学生们的工程意识,拓宽他们专业领域的知识面。同时邀请广西梧州日成林产化工股份有限公司总经理、教授级高级工程师李前先生等一批工程技术应用专家担任“卓越班”创新创业项目的校外辅导教师。
学院科学的选拔方式和师资配备确保了“卓越班”的质量,是其创新创业计划项目得以高质、高效开展的基础。
二、依托重点实验室和仿真平台助推创新创业项目开展
广西大学化学化工学院现拥有“广西石化资源加工及过程强化技术自治区重点实验室”,并正积极申报国家级虚拟仿真实验教学示范中心。重点实验室和仿真平台为“卓越班”学生开展创新创业项目提供了优越的实验条件。
在重点实验室,“卓越班”的学生更早地接触并操作了一批高精尖的设备,利用气相色谱分析仪、高效液相色谱仪、气―质联用仪分析物质的成分,利用改进的Ellis平衡釜测定气液相平衡数据。对于如何进样、如何检测、如何分析以及设备的构型、构造都有了全面的了解,为日后利用精密仪器开展创新实验进行了先行演练。
“卓越班”的学生在对专业理论知识和相关工艺流程有了全面的认识后到模拟仿真教学中心进行仿真训练,仿真平台有品牌机的硬件支撑和我院自行研发的“化工单元操作”的软件支持,让学生们在十分逼真的环境中获得对工艺路线的深度理解和对实际操作技能的熟练掌握。学生们在学习了机械制图、化工仪表及其自动化、化工原理、化工分离工程相关章节的课程后进行液位控制、离心泵、换热器、精馏塔等单元仿真训练,在学习精细有机合成及其工艺学、石油炼制工程、香料工艺学的理论课程后进行合成氨生产工艺仿真、催化裂化冶炼技术仿真、桂花浸膏提取工艺仿真等多项仿真训练。在仿真训练中,学生们学会了开停车规程、故障的分析与处理,强化了对单元操作、化学反应工程、传递工程、化工系统工程、过程动态学及控制的认识及对工艺流程的理解。由于化工行业具有易燃易爆、高温高压等不安全因素和连续化、高技术操作的生产特征,仿真训练便是工科学生真正进入企业实习的预热。通过仿真平台的操作训练,同学们初步树立起生产的连续性、设备的维护等工程意识和从生产实际考虑问题的思维方式,为创新创业项目的高质量开展奠定了实践基础。
三、校企合作――做新、做强创新创业项目
化学工程师的任务是把化学家在实验室的研究成果“放大”为可以获取经济效益的商业化生产工艺,“放大”便是化学工程技术的核心问题。工科学生尤其是“卓越计划”的学生只有在企业全面、系统、深入地学习“放大”过程,才会真正树立起工程意识和工艺创新理念,才能真正提升解决实际问题的技术水平,才能真正锻炼出创新创业能力。
广西大学化学化工学院与柳州化工控股有限公司、广西梧州日成林产化工股份有限公司等一批知名企业不断拓展校企合作,为“卓越班”校企联合培养搭建平台,让“卓越班”学生的创新创业能力在“学以致用、以用促学、学用相长”的培养模式下得到大幅度提升,把创新创业项目做新、做强。
(一)项目化
对于生产实习,学生到企业大都是毫无目的、走马观花式地观摩见习。实习就是用手机拍下企业的技术资料和工艺路线,回校后抄过完事的过程,根本没有达到实习的目的。针对这种现象,广西大学化学化工学院对于“卓越班”的学生提出了“带着项目下工厂”的要求。例如胡静和王洋团队的创新创业项目的课题是相平衡数据的精密测定及关联,在到广西农垦明阳生化集团股份有限公司实习时他们便专门就酒精精馏的相平衡问题与厂方技术人员展开深入交流,依靠学到的成熟工艺推演、创新,并依托广西梧州日成林产化工股份有限公司的实验室和中试车间开展创新实验;再例如罗涛团队的研究项目是矿物资源的开发利用,在到中国铝业广西分公司实习时,该团队便具体了解了铝矿的开采技术和氧化铝的最新生产工艺,以期为日后项目开展提供参考;还例如王晓惠等同学积极报名参加“全国化工设计大赛”,在去南宁统一糖业明阳糖厂实习时她们便向厂方重点学习了厂区布置、管道布置和设备选型的知识,为设计大赛积累经验。
“带着项目下工厂”的要求让同学们明确了课题方向,有了针对性的学习重点,让大家基于问题去学习,基于项目去学习,基于案例去学习,敦促大家延伸企业成熟的技术工艺增加训练计划项目的创新点,利用企业的试验条件把实验室成果转化为生产工艺,“真刀真枪”地做创新创业项目。
(二)基地化
做新、做强大学生创新创业项目必须借助一定的物质中介,必须有一个保证双向多边活动得以展开和深入的载体。实习基地便是这个物质中介或载体。广西大学化学化工学院在柳州化工控股有限公司、广西梧州日成林产化工股份有限公司、中检集团广西分公司、防城港海洋局、桂林集琦生化有限公司等企事业单位设立实习基地,动员和组织“卓越班”的学生在寒假和暑假去深入实习。
实习基地为学生提供了一个认识企业、参与生产的窗口,使学生所学的理论知识不再是纸上谈兵,他们对于书本上知识的认识不再是枯燥的文字而是一个鲜活的生产过程;实践基地为学生开创了一条拓展视野、培育创新精神的渠道,让他们了解了多种化学品生产的现状,对现行工艺的优缺点有了自己的思考,更加明晰了新工艺、新方法对于利润提升、环境保护的重大意义;实习基地为学生们创造了一个检验理论知识、提升创业能力的平台,企业的每一次技术改造、产业升级都是“二次创业”的过程,在实习基地有幸参与其中看到所学知识应用于工程实践和商业运作是提升创业能力最快捷的方式。
(三)长期化
利用校企联合培养的优势做新、做强创新创业项目,充足的实践时间是保证。只有确保企业实践活动“长期化”开展,学生们才能把自身融入到企业产品研发、工业生产、运销经营及行政管理的实际环境中,这才是对创新创业能力的高质量培育。只有坚持了企业实践活动“长期化”,学生们到企业的实习效果才能避免浅尝辄止、水过地皮湿。
与广西大学化学化工学院建立密切合作关系的广西梧州日成林产化工股份有限公司、中检集团广西分公司、桂林集琦生化有限公司等企业为“卓越班”的学生提供了时长超过一个半月的实习机会,让大家学习在工厂,工作在工厂,生活在工厂,真正感受工业生产的氛围,切实提高实践能力。
(四)成果与建议
广西大学化学化工学院化学工程与工艺专业“卓越班”的学生在卓越工程师教育培养模式下的创新创业项目得到了高质量的开展,“卓越班”现有三支团队在“国家级大学生创新创业训练计划”项目中获得立项。在“广西高校大学生创新创业项目”的申报和立项中,化学化工学院排名前五的团队三支来自“卓越班”。截至目前,多数项目已取得了阶段性研究成果,多人在《高校化工学报》等核心期刊发表研究文章;2012级创新创业项目将于今年8月结题,研究成果将以专业论文和专利形式呈现。
教育部于2011年1月向各省、自治区、直辖市的教育行政部门和各高等学校下发了《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》,2013年11月又联合中国工程院下发了《卓越工程师教育培养计划通用标准》。《意见》和《标准》都要求入选“卓越计划”的各高等学校“优先保证卓越计划所需优秀生源,在工程硕士推免政策上向卓越计划倾斜”。对于“卓越计划”的学生,坚固树立其创新意识,扎实培养其创新能力,贯通培养是最为有效的途径。“本―硕”贯通培养、“硕―博”贯通培养、“本―硕―博”贯通培养能让学生在持续性培养模式下最大限度地夯实理论基础,提升实践水平,培育创新能力。在贯通培养模式方面,北京理工大学等部分高水平大学已经做出了有益探索,将这种培养推广到“卓越计划”的其他入选高校,将整体提高“卓越计划”的培养成效。
国家实施“卓越计划”的目的在于培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量多类型的工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。创新意识和创新能力的提升是创新人才培养的重点,“卓越计划”和“大学生创新创业项目”都是基于这一点出发,为大学生创新创业能力培养铺就了一条全方位、多层次的“绿色通道”。“卓越计划”是手段,“大学生创新创业项目”是载体,两者相互促进、相得益彰。“卓越计划”为“大学生创新创业项目”的高质量开展汇集了优势,“大学生创新创业项目”为“卓越计划”的培养效果提供了检验平台,并使“卓越计划”学生的实践技能得到了锻炼和发挥。因此,重点在“卓越班”中开展“大学生创新创业项目”是必要选择。
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前言:化工行业具有一定的特殊性,因此安全问题也非常突出,为了提升化工工艺设计的安全性,需要对化工工艺设计中存在的危险问题进行全面认识。
一、化工工艺设计的特点
化工工艺设计的重要特点即是新技术含量高而且工艺流程独特。但在应用新技术的时候,缺乏相关经验和基础资料可以借鉴,只能通过实践检验摸索。新技术工艺基础设计资料通常是在相关资料和试验数据基础上建立的,但这些数据资料毕竟没有经过实际工业生产检验和完善,数据可靠性和完整性都有待考量。化工装置工艺流程的独特性考量,大量功能都有着特殊要求。再者化工生产工作量大、设备多、总体投资大、管道多、生产过程中的原料、半成品、物料等都需要谨慎处理。管道设计要求也较为特殊,它的设计周期短,想要快速抢占市场,必须缩短各个环节的设计周期,造成当前边开发边设计、施工过程中不断更改设计的现象。工程选定的装置规模有大有小,从节省工程投资的角度,想要保证所有设计完全按照规范去做是不可能的,而必要的数据测试就必须要有一定的规模才能获得一定的产量、测出工程数据。工艺设计的不规范性性给化工安全生产埋下了巨大的事故隐患。
二、化工工艺设计中的安全危险问题
2.1工业物料
工艺物料作为化学生产的前提条件,所采用的工业物料具有特殊性,大多具有易燃、易爆、毒性的物化性质。为了能够快速占据市场,就一定要尽可能考虑化工工艺的具体设计周期,尽可能实现上市,可能会对加工物质的危险性认识不足,不能对装置原料混合,在催化剂下就实现自然分解,不能对因误操作、控制不良而使工艺过程处于不正常状态时的工业物料的详细情况进行掌握。
2.2设备选型
在化学工业设计中,化学反应发挥着基本作用,通过化学反应产生生产所需要的各种物质材料,。因为工业生产存在突况,通过对应设备来减少危险发生的可能性。在现实情况中,可能生产过程过度追求效率,使设备在超过极限的工艺条件下运行,对运转中存在的问题或不完善的防灾措施进行改进,导致在突况下,危险发生的可能性得到增大。对金属材料不进行完全的无损探伤检查,导致结构上存在缺陷。材料的疲劳引起装置的腐蚀、损坏。设备选型能够避免不可知因素发生时危险发生的可能性。
2.3工艺路线
化工反应通过多条工艺路线实现,所以一定要对工业路线的反应进行充分的考虑和分析。从而确定工业路线,降低危险发生的概率。在保证顺产的同时,尽量采用一些没有害处和比较低危险的材料,保证化学反应过程中的平缓。采用催化剂,可以实现对化学剧烈反应的缓和;掌握充足的化学反应的动力学数据来确定爆炸能量;对有危险的副反应充分考虑原料、辅料、催化剂混和后产生的混合反应进行分析,同时对各条工艺路线的异常情况进行检测,连续记录温度、压力、开停车情况以及中间罐和受压罐的压力变动。
三、化工工艺设计中安全危险问题控制
3.1安全问题识别方法
化工工艺设计中安全控制的第一步就是做好安全问题识别工作。设计人员在进行安全识别的过程中首先应当理解到危险因素的定义。通常来说化学工艺设计过程中的危险因素主要是指生产中的事故隐患,并且可以将其具体到生产中存在的可能导致事故和损失的不安全条件。其次,设计人员在进行安全识别的过程中还应当对于项目生产工艺的全过程和配套的公辅设施的生产过程进行细致的检查和分析,从而能够在此基础上摸清危险因素和有害因素产生的方式与种类,最终能够有效的提升化工工艺设计的安全水平。
3.2提高防护设备性能
化工工艺的设计和操作的进行,一定要确保安全防护设备的正常运转。它影响设备的运行,也保障操作人员的人身安全。要根据不同的生产环境,采取不同的安全防护措施做好危险控制工作,如在温度较高的地方,应该确保散热设备的正常运转才可以进行相应的安全生产
3.3控制化学反应装置
化工工艺设计中安全控制的关键是化学反应装置的控制。工艺工程师在控制化学反应装置时应当深刻的理解到化学反应是整个产品生产的核心,因此其本身必然会有着许多危险性因素。因此这意味着工艺工程师应当在反应器的设计和选型前需要想到可能发生最严重的事故是什么。此外,由于化学反应的种类繁多,并且反应的速度也较快,因此一旦出现较为严重的失控反应时,工艺工程师应当努力的寻找降低反应速度的方法,从而能够在此基础上切实的提升反应装置的应用水平。
3.4强化生产环节控制
化工工业设计基础材料通常由科研单依照原有的实验数据与相关材料进行编制而成的,因为理论和工业实践还存在一定的差距,数据的可靠性与完整性比不上常规设置,化工设备的工业流程的特殊性导致设备的性能化具有潜在的高要求。化工工业设计的工工作量巨大,整体投资巨大和管道的多种多样,且以为工业物料的特殊性,都要进行特殊考虑,为了尽可能占领市场和缩短周期,一边开发一边进行设计,同时一边建设一边修改设计方案,导致潜在的隐患被不断放大,因而在化工工业生产中对危险进行识别与控制显得尤为重要,不仅需要设计人员的自我修改,更多的是需要基层工作人员的不断反馈,建立反馈体系,实现问题有效互通体质,减少危险发生,强化对工业生产的控制。
3.5采取工艺防护措施
化工工艺设计中安全控制离不开工艺防护措施的有效支持。设计人员在采取工艺防护措施时首先可以从设计和工艺上考虑采取安全防护措施,从而能够促使存在的危险因素不至于进一步的激化。其次,设计人员在采取工艺防护措施时还应当努力的保证设计的安全性,例如设计人员可以在理化性质、稳定性、化学反应活性、燃烧及爆炸特性等方面采取对应的措施来获得良好的防护效果。与此同时,设计人员在采取工艺防护措施还应当全面的考虑采用哪条路线才能消除或减少危险物质的量,从而能够确保各种危险性因素不会在化学产品生产的过程中出现。
3.6实现安全综合控制
化工工业的生产与物理、生物技术联系密切,为了保证化工生产的安全系,需要通过不断完善技术,实现多学科的互相延伸,突破技术瓶颈。建立原料、中间体、产物和副产物的物性数据档案。严格遵守《170 号国际公约》和《工业产所安全使用化学品规定》,对各种物质的状态、闪点、沸点、爆炸极限、燃点等性质数据,对物质性质所伴生的危险和可能造成的损失以及损害情况进行了解,防患于未然。在符合相关规定的基础下,将科学技术的创新融于工业生产,实现产值稳定增长。充分发挥人的能动性,大力建设企业文化,安全生产,科学生产,高效生产,加大宣传力度,使员工每个人都能树立安全第一的观念,将安全生产,科学生产,高效生产落实到工业生产中。
3.7增强整体园区设计
化工工艺设计中安全控制还应当适度的从园区整体设计上面来着手。企业在优化整体园区时首先应当考虑到自身的监管能力和职工的工作水平,从而能够在此基础上避免监管力度滞后于化工产品生产的现象。此外,企业在优化整体园区时还应当努力的减少和预防化工工艺设计中的安全危险问题,并且进一步的创建完整性的安全生产标准,最终能够将安全危险有效控制在预期的范围内。
结语:
化工工艺设计是一项具有一定危险性的设计工作,在设计时要严格遵守各种规定和标准,做好各项危险因素防范措施,减少安全事故发生的可能性。
参考文献:
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2012)11-0009-02
为促进化工生产的高效、连续及科学进行,以人为本的管理观念,须将化工生产中各项工艺参数合理维持于某一最适当的范围内,生产过程实现自动化[1]。对于化工专业的学生而言,在掌握化工专业知识的同时掌握工业过程检测、控制方面有关知识,能在今后从事工艺技术开发、设计和生产时更好地解决有关技术问题。案例教学法是大学教育中比较先进的教学方法之一,基于化工仪表及自动化课程的特点,将案例教学法应用在该课程的教学中,能有效地提高学生的学习兴趣,培养学生自主学习的能力以及独立解决问题的能力。
一、化工仪表及自动化教学现状分析
化工仪表及自动化是化学工程与工艺专业学生的一门必修专业基础课,该课程要求学生掌握一定的机械、计算机、电子电路和化工工艺学等基础知识,是一门综合性和实践性非常强的课程。该课程具有一定的抽象性,且由于学生的实际生产知识较为缺乏,在学习该课程时存在一定的难度。目前在《化工仪表及自动化》课程教学中存在的问题主要有以下两个方面。
(一)教学模式的问题
在传统的教学模式中,教师是知识的传授者,学生是知识的接受者,教材是教的内容。学生是被动地接受知识,在课堂上教师和学生之间的互动不够,导致大多数学生不爱问、不想问,也不知道要问的习惯,学习主动性丧失,产生倦怠情绪,体会不到学习课程的重要性。在传统教学模式下,学生缺乏想象力和创新精神,难以升华所学的知识,在今后的工作中不能将所学知识和实践相结合,难以为自控设计提供正确的工艺条件和数据。因此,在教学模式上应该必须改变传统教学模式,提高学生的学习主动性,培养高素质的创造性人才。
(二)教学内容的改革
随着检测与控制技术的发展,老式仪表逐渐被新型的检测仪表所代替,控制理论不断更新,但目前所使用的教材比较滞后。在教学过程中应顺应时展,不断调整充实学习材料,要学生了解检测技术和控制技术的发展趋势和最新发展动态,使教学内容的组织体现应用性和开放性,让学生解决一些简单的工程实践实例,体验学习化工仪表及自动化课程的价值,学会分析问题和解决问题的策略。
二、案例教学法与传统教学法的比较
案例教学法是一种以生产实际案例为基础的教学法(case-based teaching)[2],案例本质上是提出一种教育的两难情境,没有特定的解决之道,教师扮演着设计者和激励者的角色,鼓励学生积极参与讨论,不像传统教学法,教师是有学问的人,扮演着传授知识的角色。与传统教学方法相比,在培养学生分析和解决实际问题的能力方面,案例教学因独有的优势而受到重视,近年来在工学专业课教学所占比例逐渐扩大[3]。课堂上通过设置案例,同学们没事先查阅文献,会天马行空地进行分析,不仅能激发学生对课程的兴趣,对教师而言,在教学中还能通过共同研讨,从学生那里了解大量感性材料。
课程中有部分内容对学生而言较抽象,通过案例教学能够调动学生对抽象知识的学习兴趣。在案例教学过程中,由于教学内容是具体的实例,加之采用的是形象、直观、生动的形式,,易于学习和理解。在案例教学过程中,教师在课堂上不是“独唱”,而是和大家一起讨论思考,学员在课堂上也不是忙于记笔记,而是共同探讨问题。
案例教学法也存在一定的缺点,案例在编写时需要技能和经验,研究和编制一个好案例需要两三个月的时间。案例教学法在实际的教学过程中会花费大量的课时,同时需要学生掌握坚实的理论基础,对教师而言,案例选择要精,案例中要尽量摒弃主观臆想的成分,在整个教学过程中要十分注意培养学生的能力。
三、案例教学法在教学中的应用
(一)被控变量的选择
在讲解简单控制系统的被控变量选择时,以糖化工段被控变量的选取案例进行教学的说明和示范。在课堂上首先讲解工业糖化的基本工艺流程[4]。
组织学生对糖化工艺分析,找出工艺的影响因素,讨论得到被控变量的选择原则。在讨论的过程中,学生发现糖化工艺的影响因素有很多,主要是温度、pH值、时间、糖化酶用量、压力等。教师点评要点:被控变量在选择时,需要综合考虑选取其关键因素,不需对每个因素进行控制;应是对提高产量和质量、节能等具有决定性因素的工艺变量;所选变量应能直接测定,且测量和变送环节的滞后是比较小的因素;若不能选择直接变量作为被控变量,则应选择与之有单值函数关系的间接工艺参数;被控变量必须是独立可控的;选择被控变量必须考虑工艺的合理性,以及目前的仪表现状是否能满足要求等。这些评论要点都是课本的重点内容,通过案例分析,可加深学生的理解与记忆。教师还可根据实际情况,举出其他被控变量选择相关的案例让学生分析,进一步强化教学效果。
(二)反应釜控制系统的设计
反应釜是化工生产关键设备之一,反应釜内部化学反应机理较为复杂,外界条件、原料添加量的变化、加热及冷却用水温度的变化等对系统影响较大,使系统本身具有较大的时变性、非线性和时滞性,因而是过程控制领域备受关注的因素[5]。学生通过对反应釜工艺的分析,发现对产品质量有影响的关键因素为温度、压力,并确定温度为被控变量。对控制系统的设计也各抒己见,在活跃课堂气氛的同时也充分调动了学生对自动控制理论学习的积极性。
总结学生讨论结果,在实际的操作过程中是如何进行控制以满足工业生产对产品质量和节能等方面的要求。在实际的生产中,对反应釜的温度控制进行两部分的控制,一是升温控制,二是保温控制,控制系统的方块图如下所示。在升温阶段,需控制温度上升速率,同时由于温度具有一定的滞后性,可采用前馈和反馈联合控制的方式。另外,在升温阶段,冷却水的用量会发生变化,从而影响温度,为了确保升温速率,需要同时调节夹套冷却水量和蛇形管冷却水量,可采用温度―流量串级控制体系,已达到控制要求。在保温阶段,由于温度的滞后性,采用简单控制系统达不到系统对温度变化的要求。通过对反应体系的分析和研究可知,压力的变化超前于温度的变化,为达到较好的控制效果,采用温度―压力串级控制系统。另外,在温度不变的前提条件下,物料B的百分比含量越高,系统的压力越低,所以将物料B的流量加到压力控制器的输出作为静态前馈控制,补偿物料B的流量变化对压力的干扰[6]。通过对其进行详细讲解,使学生知道实际生产采用的是较为复杂的控制系统,而不是课本中的简单控制系统。这样能提高学生对复杂控制系统有进一步了解的兴趣,同时达到案例教学的目的。
图1 控制系统的方块图
四、体会
1.选择和纂写优秀的案例是案例教学法开展的前
提。案例本身要具备与教学内容的相关性,在教学过程中案例必须要能引起学生的兴趣积极参与到案例讨论中。教师在教学前必须对案例进行深入研究,对教学过程中可能出现的问题有充分准备。2.角色的定位是案例教学法的关键。教师要充分尊重学生的主观能动性,对学生的不同说法要加以肯定,应注重学生创造性的想法,培养学生分析问题和解决问题的能力。3.案例教学能够在一定程度上解决化工仪表教材的滞后,能较好地反映检测与控制学科的发展与化工技术的进步。
参考文献:
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中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)37-0040-02
一、引言
《石油化工工艺学》是继基础课和专业基础课之后,化学工程与工艺专业主干专业课程之一。其主要任务是从石油化工生产工艺角度出发,运用化工过程的基本原理,阐明石油化工工艺的基本概念和基本理论,介绍典型工艺的生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析。与化工专业其他课程相比,该课程具有明显的特殊性:综合性强,知识点多;课程内容广泛,新工艺多;应用性强,理论与实际紧密结合。所以刚刚完成基础课和专业基础课学习、缺乏工程概念和实践经验的大学生,要面对以原油蒸馏、催化裂解、催化重整等工业化装置为研究对象的非理想的、动态的、复杂多样的生产实际问题,以及大量的新概念、新工艺等,会感到无所适从,甚至厌烦、畏惧。目前,《石油化工工艺学》仍以课堂教学为主。虽有少学时的实践教学,但企业从确保生产稳定、安全等方面考虑,不允许实习学生动手操作。另外,传统的“一块黑板,一支粉笔”的教学方法根本不能让学生对复杂的实际工艺过程真正理解、掌握,更不要说现场实际控制操作了。所以该课程教学效果较差,急需改革。针对该课程的特点及教学现状,为了确保教学质量,提高教学效果,我们进行了教学改革探索。
二、强化课堂教学
《石油化工工艺学》以课堂教学为主。为了提高教学质量,培养学生兴趣和学习的积极性、主动性,更好地实现理论与实践的有机结合,首先应以教学手段的改革强化课堂教学。一方面引入了多媒体教学手段,借助多媒体的声光交互、动静结合的特点给学生全新的视觉感受,极大地提高学生的学习兴趣;以图片、声像资料和动画方式展示一些设备和生产工艺流程,解释一些抽象的原理,展现一些复杂工艺流程中单元操作的实现过程等,直观、形象,能帮助学生深入理解、开阔视野、增加兴趣,使其在有限的时间内容易接受,实现了高效且良好的教学效果[1]。另一方面应借助学校开通的网络教学平台,丰富课堂教学内容,在教学过程中根据需要及时地向学生介绍最新工艺、与课程相关的国内外研究动态、企业生产现状等,并对社会行业发展和人材结构需求等信息进行传递。除此之外,网络教学平台还可以实现师生的互动,使老师及时了解学生的困惑和对课程的掌握情况,以便课堂教学中有的放矢。这些教学手段的实施都大大地提高了教学质量和教学效果。其次以教学方法的改革强化课堂教学。传统的“满堂灌”教学方法,已无法满足要求,需要采用多种教学方法并用。譬如启发引导式[2]、讨论式、情境教学式[3]、工程案例式[4,5]等。该方法既能增加师生之间的教学互动,又能激发学生的好奇心、学习兴趣和求知、探索精神;既培养学生将基础理论应用到专业课中的学习方法,又提高学生对实际问题的综合分析能力和解决能力。这些教学方法的改革活跃了课堂氛围,实现了师生的共同参与,改善了教学效果,提高了教学质量。
三、加强实践教学
石油加工过程错综复杂。虽然课堂教学中运用多种教学方法,既注重了知识的交叉和融合,又注重了知识领域的拓宽和工程案例的结合,但是学生没有实践经验,缺乏综合分析的能力和将理论知识应用到实际工程问题的意识,所以必须加强实践教学环节。认识实习、专业综合实验、顶岗实习等多种实践类教学手段,不仅仅是理论教学的补充和完善,更是学生实践能力培养与训练的重要教学环节。首先使学生通过认识实习对石油化工工艺主要工艺的生产有一定的概念和认识,然后通过课堂教学,在具备“必须、够用”理论知识的基础上,通过专业综合实验、顶岗实习等实践环节,循序渐进的分层实训,使学生逐步将石油化工工艺关键理论与生产实际融为一体,这不仅为操作技能的训练和形成提供了强有力的支撑,而且建立了工程意识、理论与实践相结合的意识,具备了在实践中学习的能力、综合应用知识分析和解决实际问题的能力以及人际交往与团队协作精神[6]。
四、培养工程思维能力
尽管先修课程如《化工原理》等已引入“工程”概念,且在教学中从教学方法、手段、实践等多个环节也引导学生建立工程意识,但还需要学生进一步在实践中自己主动的、习惯性的去强化工程意识,培养工程思维能力。譬如,学生自编工艺[7],让学生自选课题,用分析与综合的方法根据工程实际生产编制工艺并组织讨论;请实习基地的外聘企业专家定期进入学校,走上讲台,开设应用技术讲座、工程案例分析;学生自制剪辑并配有录音的工厂装置图片、工艺图片,以及一些现场教学录像;老师和学生走进企业,现场教学;深入车间,顶岗实习等,这些都可以在实践中培养并强化工程意识,使学生逐渐地学会从工程观念的角度考虑每一个生产环节,配置合理的流程,实现生产的最优化。
五、改革教学模块
根据专业、课程特点和教学目标,整个教学过程由原来的“满堂灌”和专业实验两个模块改为五个模块:认识实习模块、理论教学模块、专业综合实验模块、现场教学模块和顶岗实习模块。认识实习模块使学生近距离接触生产流程、设备等,建立感官认识和概念,并产生好奇、兴趣和探索的欲望;理论教学模块是指学生学习理论知识,并在老师的引导下应用理论知识去分析工程中的实际问题,结合企业的装置图片、讲解和现场教学录像等建立工程观念、分析并解决实际问题;专业综合实验模块是指学生可以自由选题,根据认识实习和理论教学所掌握的知识,通过分析和综合考虑自编工艺,在指导教师的指导下独立完成。这不仅使学生获得了学有所用的成就感,而且培养了学生综合思维能力、动手能力和分析解决实际问题的能力;现场教学模块既使学生巩固了理论知识,又系统化的深入认识了工艺流程、设备等,还强化了学生的工程观念及综合分析能力;顶岗实习模块则是针对生产实际中的某个工段或车间进行更深入和细致的学习与研究,包括流程、设备、操作条件的调试、简单故障的排除等,最终实现理论和实践的统一,并使学生能应用工程观念、理论知识去综合分析和解决实际生产问题,具备一定的动手操作技能和排除故障的能力。
通过这些模块的训练和学习,毕业后的学生不仅具有扎实的专业理论知识,且具有一定的现场操作技能和水准,缩短了工作后的“再教育”过程,基本可以实现“零距离”上岗。
六、结语
总之,改革后的《石油化工工艺学》课程,在五大教学模块中通过分层教学、强化课堂教学、加强实践教学训练、培养工程思维能力,不仅确保了教学质量,取得了良好的教学效果,而且还有效地提高了学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力,基本实现“零距离”上岗。
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[6]王要令,赵振新,马步伟.《煤化工工艺学》课程教学改革探索[J].科技信息,2010,(22):2.
一、概述
《煤化工》课程是涵盖煤化学、化工原理、反应工程等内容的综合性学科。此门课程通过对煤化工产品开发的生产原理、生产方法、工艺计算、设计、操作条件及主要设备等的介绍,使学生具备煤化工专业的坚实基础,对煤化学工业的原料选择、工艺路线设计优化、典型单元操作及化工工艺的实现有深刻的认识和理解,具备对煤化工工艺流程进行分析、设计、改进及开发新工艺和新产品的能力,从而更好地服务于煤炭行业。淮北市是全国五大煤炭生产基地之一,地质储量100亿吨,远景储量350亿吨。2011年原煤产量达3373万吨,居全国第四位。淮北师范大学(以下简称“我校”)坐落在淮北市,发展煤化工专业有着得天独厚的地理优势。为了满足淮北及周边矿业集团对煤化工专业人才的需要,我校化学与材料科学学院在化学工程与工艺专业开设了《煤化工》专业必修课程。但是,在教学实践中作者发现学生对这门课程的学习疏于对课堂内容的理解和思考、学习兴趣不高。为了充分调动学生积极性和主观能动性,使我校学生在将来的工作岗位上更有竞争力,作者对《煤化工》课程的教学大纲、教学内容安排、教学方法和手段进行了一系列的探索和改革。
1.教学内容的相应调整
由于我校仅开设了煤化工课程,学生对煤化学相关的名词概念不了解,对于教学内容备感生疏。因此,我及时调整教学内容,制定适宜的教学大纲,首先穿插介绍一些煤化学相关内容,包括:煤的生成、煤的结构、煤岩学、煤的物理性质、煤的化学性质等内容。着重强调煤的分子结构理论,探究煤的结构与组成和性质之间的关联性,寻找组成和性质的变化规律。同时在教学中总结煤化学理论与煤化工的相关知识之间的联系,使学生对煤化工的相关知识有了深刻的认识,从而增强了对本课程的兴趣。其次是,对于煤化工课程的重点内容,如:煤焦化、煤的液化和煤的气化,做重点介绍。尤其对工艺原理,流程,以及设备装置的结构特点,结合图片和实例做细致具体讲述,使得学生对煤化工的重点知识有更加深刻的认识。既增加了学生学习的兴趣,又提高了其学习的积极性。
2.课堂教学方法多样化
考虑到三年级学生已经完成了对化学基础课程的学习,对于化学理论知识已经有了一定的认知。因此,在教学方法上,我将传统的以教师讲述为主的单一课堂教学模式,转变为讨论式、启发式的新型教学模式,让学生参与到课程的讨论中来。通过布置专业课题或就自己感兴趣的课题,让学生课下查阅相关资料,课上积极参与互动讨论,大胆提出自己的见解,突出学生的主体作用,发挥教师的导向作用,从而调动学生的学习积极性,提高学习效率,促进学生技能的全面提高。同时要强调的是,学生为查阅资料,准备材料花费了不少精力,教师须及时跟踪,认真批阅和讲评,从而提高学生的积极性。
3.充实并更新教材内容
现今,国际煤化工行业发展迅速,许多新技术、新成果不断被应用于生产之中。老的流程工艺逐渐被自动化程度更高的新工艺、新设备所取代。因此,在介绍教材上成熟老工艺流程的同时,要适当穿插与当今煤化学和煤化工发展前沿相关的内容,增加关于当今世界上的最新工艺、设备的讲述,使学生对当今新的工艺流程有更多的认识。因此对于教师而言,仅仅掌握教材上的内容是远远不够的,还需要时时跟踪当今煤化工发展的前沿理论,更好地充实自身理论水平,这样才能更好地激发学生学习的兴趣。另外,由于《煤化工》具有实践性较强的特点,教学过程中必须注意理论联系实际,把教学和实际生产过程有效结合起来,使学生既能在实践中加深对书本知识的理解,又能提高动脑、动手的能力。为此,根据学校周边厂矿企业生产实际,我们走访焦化厂,了解其生产工艺(备煤工艺,炼焦工艺,化产工艺,甲醇工艺,干熄焦工艺),并将具体生产工艺流程的相关知识增加到教学活动中,理论联系实际,使学生对实际工业生产有了更深刻的认知。既增加了学生的学习兴趣,又使学生对企业的生产流程有了更加清晰的认识,得到了用人单位的一致好评。
4.传统教学与多媒体教学相结合
煤化工课程内容涉及大量的设备图和工艺流程图,采用常规的板书,在黑板上画流程图耗时耗力,不能满足现代化教学的需要。此外,板书绘制的流程图为二维平面图,学生对设备构件的立体构型、工艺流程中原料和产品流向等没有完整的概念。学生理解起来非常吃力,教师讲授过程同样费力。引入多媒体教学可以有效地解决上述问题,实现教学目的。借助多媒体辅助教学软件,开发了煤化工多媒体辅助教学课件,尤其是工艺原理图、设备示意图,可以借助专业绘图软件直观、形象地向学生展现,可以帮助学生理解复杂的装置立体结构和工艺流程图,增加学生的学习兴趣及理解程度。此外,借助于网络上丰富的教学资源来充实课堂教学内容,在教学过程中根据具体需要,及时地向学生介绍国内外最新的煤化工生产工艺流程和技术等,并对国内外知名煤化工企业的最新动态、发展趋势需求等进行信息传递,使学生不仅加强和巩固了理论知识,增加了学习的积极性和主动性,而且提高了学生再就业环节中的适应能力和解决实际问题的能力,从而更好地服务于企业和社会。
总之,通过激发学生的学习兴趣、调整教学内容、结合煤化工研究的前沿理论、传统教学与多媒体教学相结合,能提高煤化工教学的质量,满足经济日益发展对创新型人才的需求。教师要想取得更好的教学效果,就要有创新意识和科研进取精神,不断完善教学内容,调整教学方式更好地为学生服务,提高教学质量。
参考文献:
[1]张香兰,王启宝.《煤化工工艺学》教学中问题启发式教学方法初探[J].化工时刊,2011,25(10):64.
中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1672-5727(2012)06-0159-02
化工热力学作为化学工程的基础性学科,在研究化学工程以及解决化工生产实际问题中都起着非常重要的作用。同时,它也是化学工程与工艺专业本科生及研究生必修的重点专业课程之一。然而,由于课程中的概念抽象难懂,公式数量多且推导复杂,历届本科学生都感到难以理解和掌握。虽然尝试过各种改革,探索过新的教学方法,但收效甚微,学生掌握到的理论常常疲于应付考试,没有真正解决实际问题的能力,更不用说会作“工程”了。为了迎合“大工程教育”的背景,在2009年,我校开始尝试将CDIO的教育理念应用于化工热力学课程教学中,取得了一定的成效。
CDIO教育理念是近年来国际工程教育改革的最新成果,这种全新的教育模式将构思(Conceiving)、设计(Designing)、实现(Implementing)与运作(Operating)结合在一起,形成一个连贯而完整的流程。学生从参加产品研发到产品运行的生命周期当中,可以亲身体验到“以产品为导向”CDIO教学模式所带来的不同于传统教学模式的参与感。这种以学生为主体,实现了“做中学”的全新教育理念,对于提高学生能力,激发学习兴趣,促进化工热力学课程建设等各个方面都具有非常重要的意义。
化工热力学教学现状分析
教学内容与实际脱节随着近年来工业体系的不断进步和化工行业的快速发展,化工热力学作为一门体系较为完善的课程,其教学内容与实际的化工技术相比已显得比较滞后。这种滞后不但使教学与工程脱节,并且由于课程模式长期固定,在某种意义上限制了教师的思维方式,进而对学生的创新及发散思维也造成影响。同时,也造成了大学与社会之间的脱离。这也是为什么学生掌握了知识,却不能在毕业以后派上用场的原因。
忽略了学生作为主体的角色在从事化工热力学教学的十余年中,如何解决教与学之间存在的矛盾,也是一直困扰着笔者的一个问题。为何在经历了数次改革之后,我们的教学却并没有发生实质的改变?其原因在于忽略了“在教育过程中,学生才是主体”的这一事实。一直以来,无论运用何种创新式的教学方法,总是离不开以教师作为主体的讲授,总是去研究如何将知识更快速准确的灌输给作为客体的学生,如何将枯燥的理论讲授变得生动有趣,让学生在愉快的氛围中掌握知识,在一次一次的教学改革中,教师历练成了“优秀的演员”,而学生充其量也就是一个“文明的观众”并没有成为一名“优秀的演员”。在这种教育方式下,培养出来的学生,实际上是被剥夺了自主学习的机会,其思维模式也会变得僵化,重理论,轻实践。在具体问题的处理上往往拘泥于唯一的“正确方案”,按照教师或书本上所讲述的步骤给出解答,这就达到了我们所说的“掌握”的基本要求。学生并不会从一个实际的工程问题中,发现相关的热力学问题和定义热力学问题。比如,在讲授流体的 “PVT”关系时,我们会定义好两个变量(温度T,压力P)让学生去求体积(V),学生都可以很好的根据热力学方程解出体积,但如果让学生去求解某工艺流程中输送流体的管径时(生产能力即流体的质量流量已知),学生就常常束手无措。他们不会根据输送流体的工艺条件(即温度、压力)用学过的热力学知识来求出流体的摩尔体积,将其换算成流体的密度后,再根据流体的质量流量解出体积流量结合管路中的允许的流体流速去求管径。可是如果将这种求管径的问题放在化工原理的课程中,学生又可以很好的解决。因为,在化工原理的课程中,流体的密度常常都是作为已知量出现在例题中的,而在实际的工程设计和计算中,这些问题都是需要靠学生自己去发现、定义并解决的。学生这种今后最需要能力,在我们多年的教学中却被忽略了。
总之,无论是在教学内容上,还是在教学模式上,现有的化工热力学教学当中都存在着很多问题,已经逐渐无法满足社会对高等人才培养的需要。而CDIO的教学理念则为我们解决这一问题提供了一项新的可能性。通过将热力学课程与CDIO教学理念相结合,让学生在“做中学”的过程中更好地掌握知识,提高能力,通过一个个真实的工程案例,去研究问题、发现问题。这样,学生才能具有获取相关知识去解决问题的动力。在此过程中,重要的不是解决了一个具体的问题并由此掌握了相关的知识,而是在于学会如何发现问题、定义问题、分析问题并获取相应的知识解决问题,总结新知识,同时,加强与人沟通的能力以及团队合作的能力。那么,究竟如何进行化工热力学课程的改革呢?
基于CDIO理念下热力学教学改革方案
针对化工热力学教学上的种种问题,我们确定了以“产品为导向”的教学模式改革。就是让学生通过“产品工艺的工程设计”真正学到工程设计中的热力学知识。热力学是从工程中来,最终还要回到工程中去,为工程服务。因此,确定了以产品制造为目标,将学生感兴趣的产品“工业化”,学生扮演一个“工程师”主持一个“产品与过程”的工程设计工作。在工程项目的设计中,学生必然会碰到相关的热力学问题。如工艺条件下流体密度(流体的PVT关系)、换热器和功设备的负荷计算(流体的热力学性质:焓、熵与PVT的关系)、分离塔的计算(流体的相平衡)等等,在设计过程中,学生遇到问题时,教师加以适当的指导并结合课堂所讲授的热力学内容解决实际工程中的问题,最终完成一个工程设计报告。学生只凭上课听讲是不可能将项目设计好的。必须通过自己看书、查阅大量的文献与资料,与同组同学研究讨论,才可能将项目完成。在这个过程中,强化了化工热力学在工程中的应用,让学生真正体会到热力学不是虚无飘渺的理论,而是实实在在的技能。为此,我们制定的具体改革方案如下:
将学生按班级分组。原则上每班两大组,也可根据个人兴趣自成一组。选择一个学生感兴趣的化工产品,围绕如何实现该产品的工业化完成以下内容:(1)市场调研报告。包括:产品的国内外发展现状、市场前景、简单的经济分析及相关的工艺流程的了解(开课后第1~4周完成)。(2)对产品多套工艺流程方案进行可行性及经济分析,确定小组详细的工艺流程路线及详细的工艺条件,完成简单的工艺流程图(开课后第5~8周完成)。(3)根据学生选定的工艺过程,完成简单的工艺流程图,教师指定与工艺流程相关的热力学计算,通过计算体会热力学在工程中的应用(开课后第9~12周完成)。(4)将以上三部分合成一个完整的报告期末上交,报告成绩占期末总成绩的30%。每一小步的工作要求完成的功课都要按时上交,并按教师的批改意见修改完善自己的报告内容(开课后第13~16周完成)。(5)最后,选择优秀的项目报告作讲演(第17周完成)。
由于选题是学生根据自己的兴趣确定的工业产品,因此,项目类型与涉及的学科面应该是很复杂的。教师不可能事先知道结果,这就要求教师需要具有相对扎实的工程实际和理论的背景知识,指导学生在课题初期尽快进入课题角色,随着课题的进展,学生要自己获取更多的相关知识,并进行深入的研究,应用知识去解决问题。在此过程中,教师要做好“导演”,侧重对学生的方法和能力方面进行指导。学生在整个过程中一定会投入大量的时间和精力,因为是以小组为单位,所以,最后的项目一定是集中了整个团队的才智,一定会有所收获。
通过两年的实践,使用以上方法取得了较好的教学效果,在加强学生学习热力学课程积极性的同时,使学生在学习期间就能受到未来职场环境的熏陶,只有叫他们了解自己将来的用武之地,造就他们成为合格的化工专业人才,满足产业和社会的需要。
然而,在改革中还存在一些问题,如学生的合作还存在欠缺,各组同学中都有“坐车”的现象,如何对这部分不积极参与的学生进行评价,使所有学生都能积极动起来,将是我们未来改革中亟待解决的问题。
结语
化工热力学课程从2009年开始进行了CDIO工程教育培养模式的理论与实践探索,并取得初步成效,我们将不断努力探索,使这一教育模式趋于科学、有效。积极推进CDIO人才培养的培养方案改革和教学方法创新,开展适应于学生研究性学习的教学方法创新,在传统的案例式、启发式、交流式教学方法改革中推进体验式、研究式、讨论式教学方法,利用具体工程项目的实施,引导学生“做中学”,通过营造工程环境,实现师生间、学生间对话式学习和合作式学习,形成教学相长的生动学习局面。在教学过程中融入最新的化工工程技术成果和工艺方案,启迪学生的工程意识和利用科技成果的创业意识,开拓学生的创新思维和创业精神,构筑“创新创业”应用型人才培养的知识新体系和课程新体系。
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