化学工程与工艺知识点范文
时间:2023-12-20 17:57:54
导语:如何才能写好一篇化学工程与工艺知识点,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
哈尔滨工业大学电化学工程专业成立于1962年,是国内最早建立的电化学工程专业之一。1999年我国大学本科专业目录调整,原多个化工类专业(含电化学工程)统一合并为“化学工程与工艺”专业,但各大学中的该专业侧重方向与特色不同。我校保留了原来的“电化学工程”方向与特色,并被教育部认定为第三批高等学校特色专业建设点。在特色专业的建设过程中,面对宽口径的“化学工程与工艺”专业,既要开设核心化工课程又要保持电化学工程专业方向的课程。2008年修订培养方案时,我们将化学工程与工艺专业分为“化学工艺”与“电化学工程”两个专业方向进行课程设置。对“化学工艺”专业方向的学生按“化学工程与工艺”专业规范要求构建化工课程体系进行培养;而对于“电化学工程”方向,探索以满足专业规范中核心知识要求为前提,依据专业特色的需要,通过以知识点为标准(不拘泥于课程名称)协调专业规范要求与专业方向的关系,构建彰显专业特色的课程体系。2012年修订培养方案时,我们在系统地分析总结前期实践效果的基础上,形成了新培养方案。本文重点介绍了我们构建与“电化学工程”专业方向对应的课程体系的一些做法,以期达到抛砖引玉之作用。
一、面向国家需求的专业特色定位与培养目标
专业特色是特色专业的灵魂,特色定位准确与否直接决定了特色专业建设的成败。首先,专业特色的定位要以长期形成的办学理念以及在人才培养方面的积累为基础。哈尔滨工业大学化学工程与工艺专业的“电化学工程”方向经过半个多世纪的深厚积累,培养了大批我国电化学工程领域的中坚力量。20世纪80年代,本专业王纪三教授的“发泡镍电极”技术,带动了我国电池行业的技术进步,胡信国教授的“一步法无氰电镀铜”工艺引领了电镀行业降低污染的技术革命,因此获得了国家发明奖。当前,传统石化类资源的日趋紧张及环境污染压力,已成为限制我国经济发展的一大瓶颈,研发新型能源与电镀清洁生产新工艺,是国家能源、环境的重大战略需求,特色专业责无旁贷要担当起此方面人才培养的重任。我们认为,特色定位不能脱离化工领域及化工学科,要根据国家对人才需求现状和发展趋势,充分发挥自己已经积累的特色基础和教学资源优势,有效利用外部环境中的有利因素和发展机遇进行定位。基于此,哈工大“化学工程与工艺”专业特色方向确定为化学电源和电化学表面处理,与电池及电镀行业对应。
本专业毕业的学生应具有以下几方面的知识和能力:(1)具有坚实的自然科学基础,较好的人文、艺术和社会科学基础知识及较高的科学素养;(2)具有较强的计算机和外语应用能力;(3)较系统地掌握本专业领域的理论基础知识,了解学科前沿及最新的发展动态;(4)具有创新意识和独立获取知识的能力;(5)具有较强的分析解决问题的能力及实践技能,具有从事与本专业有关的产品研究、设计、开发以及组织管理的能力;(6)熟悉本专业领域相关的发展方针、政策和法规。
二、基于专业特色的内涵和建设目标,明确课程设置的原则
专业特色是指充分体现学校办学定位,经过长期办学实践逐步积淀形成,优于其他学校相关专业的独特、稳定和具有鲜明个性特点并为社会所承认的专业风格。开展专业特色建设,旨在促进高等学校人才培养工作与社会需求的紧密联系,满足国家经济社会发展对多样化、多类型和紧缺型人才的需求。通过专业特色建设,探索专业建设实践,丰富专业建设理论,形成专业建设、人才培养与经济社会发展紧密结合的专业建设思路与人才培养方案,形成该专业建设内容的相关参考规范,对国内同类型专业建设起到示范和带动作用。
人才培养方案的制订与优化是专业特色建设的核心内容,而课程体系的设计是实现培养目标的基础,是完成特色型人才培养的保证。课程体系构建要根据人才培养目标要求应具备的知识、能力、素质,明确其应具有的知识结构进而设置相应课程,形成结构合理能满足专业特色需要的课程体系。我们认为满足专业特色的课程设置应遵循如下原则:
1.通识教育和专业教育相结合的原则。课程设置上要处理好宽基础与专业特色的关系,注重理学基础教育,既要满足特色的要求,又要为学生未来可持续发展和继续学习打好基础。通识教育和专业教育课程的有机结合,拓宽学生知识和视野,使学生在科学基础、人文素养、专业素质和能力等方面同步提升,促进学生的全面发展。
2.坚持在满足“化学工程与工艺”专业规范要求前提下彰显专业特色的原则。依据专业特色的需要,以知识点为标准,构建融会贯通、有机联系的课程体系。应以学生为本,不但要有与专业特色要求知识结构对应的课程体系,还要通过增加选修课的方式,构建与专业规范完全对应的课程体系,以满足本专业方向学生的自主选修。同时注意设置反映行业与产业形成的新知识、新成果、新技术和学科发展的课程。
3.加强实践教学与创新能力培养的原则。单独设置与实践教学及创新意识培养对应的课程,注重理论课与实验课的衔接与相互补充。增加实验教学比重,及时将教师的相关研究成果转化为实验教学内容,使我校的强势科研力量转化为优质教学资源。并通过设置产学结合与创新类课程等,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力及创新意识。
4.促进本科教育国际化的原则。保证学生四年外语不断线。在通识教育阶段基础上,参照国外同类专业课程体系,设置和建设系列化专业教育双语课程,培养学生跨文化交流能力,提高学生的国际竞争力。
三、以满足专业规范基本要求为前提,构建彰显专业特色的课程体系
高等教育大众化的显著特征之一是多样化,但多样化不是随意化,不能没有基本的人才培养质量标准。专业规范就是专业人才培养的总体框架与规定,我们不能背离专业规范中的基本要求去追求所谓的专业特色,遵循专业规范而不拘泥于规范的专业特色才能日益彰显。专业特色总体上呈现多样性特征,而专业规范体现了统一性的特征,专业规范中的人才培养基本规格,核心知识领域等质量要求标准是统一的,这是专业本身具有的特征。要协调好专业规范的统一性与专业特色多样性的关系,以满足专业规范基本要求为前提来彰显专业特色。我们以“化学工程与工艺”专业规范中要求的知识点为标准,围绕“电化学工程”知识结构的需要构建课程体系。基本做法如下:
1.在通识教育方面,强化数理基础,数学类课程278学时、物理课程177学时,人文与社会科学基础课177学时,公共外语课200学时(前两学年完成公共外语课后,大三开设双语课有“化工热力学”、“电化学测量”等,大四开设“表面工程”、“新型化学电源”、“电动车能源系统”双语课,保证四年外语不断线),还设有文化素质讲座、全校任选课等;针对行业、学科发展的需求,在通识教育的基础上,通过知识点不重复介绍来压缩相应课程的学时,设置与电化学工程知识结构对应的学科基础课、专业核心课、专业选修课。为拓宽专业基础,将“工程制图基础”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“化工综合实验”、“专业导论课”、“化工安全概论”、“理论力学”、“材料力学”、“电工与电子技术”、“电工与电子技术综合实验”、“高分子材料”、“新能源概论”、“无机材料制备方法”等定为学科基础课。按教学目标重组突出专业特色的主干课程体系,把“无机化学”、“有机化学”、“分析化学”、“物理化学”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“电化学原理”、“电化学测量”、“化学电源工艺学”、“电镀工艺学”10门课程作为专业主干课。
2.以知识点为标准,通过必修与限选课来满足专业规范的基本要求。“电镀车间设计”、“化学电源设计”为实践类必修课,同时设有“化工机械与设备”专业选修课,以此涵盖化工设计的知识点;“化学反应工程”与“电化学反应工程”2门课限定为至少二选一,另外在10门专业主干课程中,包含了电极过程动力学、催化、反应器等内容,满足了反应工程知识点的要求。我们增加了选修课门数,并以知识点不重复介绍为原则压缩每门课程的学时,具体分为三类:第一类是设置了“结构化学”、“化工设计”、“化工仪表及自动化”、“化工分离工程”等化学、化工类课程及“材料分析测试方法”课程,使学生具备专业规范要求的化工知识体系,为有志于在化工行业就业及出国、考取外校研究生的学生打好基础;第二类是设置了“新型化学电源”、“固体电化学基础”、“电动车能源系统”、“绿色能源”、“电极材料结构表征”等课程,供希望从事电池行业的学生选修;第三类是设置了“化工设备腐蚀与防护”、“表面工程”、“电化学加工技术”、“涂装技术”等课程,供准备从事电镀行业的学生选修。从知识点看,既满足了“化学工程与工艺”专业规范的要求,又构建了适合专业特色的电化学工程知识结构体系。同时,不但满足了学生的就业要求,还为学生职业发展和继续学习奠定了基础。
四、发挥学科优势,设置加强实践教学与创新能力培养的课程
本专业依托的哈工大化学工程与技术学科,具有一级学科博士学位授予权,并建有化学工程与技术博士后流动工作站,2012年哈工大的化学工程与技术学科排名进入全国评估前八名。多年来面向国家、国防重大需求,形成了本学科的优势特色。在应用电化学方向上,产学研特色突出,多项原创性成果为企业创造了显著的效益。与本专业建立长期稳定的科研、教学合作关系的企业有十几家,为产学结合的学生培养奠定了良好的基础。我校化工学科在“211工程”、“985工程”的支持下,形成了科研、教学硬件大平台,为学生的科研训练、课程设计、毕业论文(设计)等提供良好的实践平台。在软硬件方面,对电化学工程的专业特色方向建设起到了保障和促进作用。另外,本专业正在逐步加大科研设备和科研实验室等资源向学生开放的力度,创造条件让学生能够较早进入实验室,参与教师的科研工作,在具体的科研活动中培养实践、创新能力。在专业实验内容上,鼓励教师将适合于实验教学的科研成果转化、更新为课程教学内容,有利于将最新的学科知识、技能传授给学生。
在实践教学与创新意识培养方面,对于基本技能、方法类实验,与四大化学相关的实验课为132学时、与化工基础相关实验72学时,与专业方向对应的实验课100学时。特色专业是面向行业培养人才,在产学结合上,设置“国内外专家讲学”学科基础课,还要求讲授专业课的教师要理论联系实际,注重启发科研思路。专业定期从合作企业中邀请高级工程技术人员来校为学生进行课堂教学或讲座,聘请具有教学经验的高级工程师参与本科教学活动;在创新能力培养方面,设置了“大一年度项目”、“创新创业训练计划”、“创新实验课”、“创新研修课”,要求学生在校期间至少完成2个学分,可通过选修创新研修课、创新实验课、参加大一年度项目、大学生创新创业训练计划、学科知识竞赛、发表研究论文、申请专利等方式获得。
自1999年本科专业目录调整后,我们围绕协调专业规范的统一性与专业特色多样性的关系上,进行了各方面的努力与探索,构建了面向国家需求的化学工程与工艺特色专业课程体系。作为特色专业建设,我们今后要为实现培养具有前瞻性、综合素质高、创新能力强和具有国际竞争力的行业人才的目标而继续努力。
参考文献:
[1] 赵祖平. 以专业特色建设促专业发展——以中国劳动关系学院行政管理专业为例[J]. 中国高教研究,2012(3):104-106.
[2] 周嘉,蒋玉龙,任俊彦等. 复旦大学微电子学专业特色的挖掘与拓展[J]. 中国大学教学,2012(4):35-36,60.
[3] 张灵,禹奇才,张俊平. 专业特色建设的几个基本问题[J]. 中国大学教学,2012(9):28-30.
[4] 徐定华,关勤,楼盛华. 论高校专业规范与专业特色的内涵及关系[J]. 中国高等教育,2010(8):57-58.
[5] 杨新海,徐宗宁,付保川等. 高校本科特色专业建设的路径探析[J]. 教育理论与实践,2011(12):17-19.
篇2
【摘 要】以服务浙江及周边地区经济为导向,基于CDIO工程教育理念对化学工程与工艺本科专业的教学进行初步改革探索。建立了“华峰班”、请企业的专家来讲学、让学生到企业去等教学模式,使学生在工程实际环境中学习学科知识,得到了一些正面的结果,并初步尝试建立了化学工程与工艺专业CDIO工程理念的考核制度,为CDIO工程教育理念在化学工程与工艺专业的应用型人才培养方案改革提供一些思路。
【关键词】华峰班 CDIO 工程教育
20世纪的工程教育课程主要是提高学生的动手实践,使学生掌握相关的专业知识和解决工程实际问题的能力。然而,随着世界经济全球化以及科学知识的发展,工程教育课程的教育偏向了“厚基础、宽专业”的工程科学的培养模式,从而削弱了对学生解决工程实际问题的能力培养。这种培养方式导致了学生缺乏对现实工程情况应有的认知程度。为了解决这个难题,2000年由麻省理工学院Crawley等人通过4年的探索创立了CDIO工程教育理念。CDIO作为一种新的工程教育理念,主张以产品研发的CDIO全过程,即构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate)为载体,以工程项目生命周期全过程为载体培养学生的工程能力、学生的职业道德、学术知识和运用知识解决实际问题的能力,以及具备终生学习和团队交流能力。
化学工程与技术作为化学工业的主要学科领域,担负着促进化学工业及相关行业发展与进步的重要使命,因此培养出具有解决实际化工过程问题能力和创新能力的人才是非常重要的。本文以温州大学化学工程与工艺专业的学生作为教学改革培养对象,将CDIO工程教育理念与化学工程与工艺的专业教育有机地结合,探索适合于以服务浙江及周边地区经济为导向的化学工程与工艺专业教学模式的改革与实践。
一 工科人才教育培养现状
我国传统的教学模式是以教师为中心、以课堂讲授为主,以理论考试成绩来评价学生的模式。当前,我国工程教育是通识教育模式和苏联教育模式的结合体。解放前,我国的先进高等工科教育主要是来自西方一些教会式的大学教育。建国后,由于化学工业发展的需要,我国效仿苏联搞起了专业教育。这种专业教育培养模式为我国的现代化建设作出了较大的贡献。其缺点是过于强调教材和教学大纲的统一,影响了教育工作者的思维活跃性,也阻碍了对工科学生创新能力的培养。因此,教育家们对苏联教育模式进行了回顾和反思,制定了通识教育和专业教育相结合的工科通识教育模式。然而,随着我国产业的进一步升级以及高校的持续扩招,导致了大量的工科毕业生找不到适合自己的工作,这可能是因为通识教育过于强调基础科学理论,而弱化了专业内容和工程实践,导致了工科毕业生只了解一些表面的理论,缺乏工程应具备的实践创新能力。
在办学机制上,一方面,高校过于强调科研业绩考核,许多具备丰富工程经验的老师很少参与到实际的教学过程中,而参与教学的教师又与企业的联系不紧密。负责教学的教师缺乏产业经验,工程教学过程又缺乏与企业的有效沟通,造成了工程教育和社会需求的严重脱节。另一方面,虽然在教学上安排了生产见习、毕业实习等环节,但是不少学校在实践教学环节上是比较薄弱的,这是因为见习、实习的时间一般比较短,相应的考核制度也不健全。
综上所述,我国工科教育从教学模式、办学机制等众多方面都存在着与产业发展脱节的问题,严重影响了人才培养的质量。尤其是理论脱离实际、实践环节薄弱、产学脱节的问题直接导致了学生找不到适合自己的工作岗位以及企业有岗位找不到合适的人才。由此可见,我国的工科人才培养模式已经不能满足产业升级的需求。为了更好地培养适合产业升级所需的人才,我们从培养模式上进行了改革探索。
二 化学工程与工艺专业CDIO工程教育改革探索
CDIO工程教育模式改革旨在培养学生系统工程技术能力,尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力,以及较强的自学、组织沟通和协调能力。CDIO模式以工程项目全生命周期的要求来组织教、学、做,学生需要掌握各门课程知识之间的联系,并用于解决综合问题。因此,课程体系的建设要突出课程之间的关联性,这就必须打破教师单打独斗的传统教学方法,而围绕CDIO工程项目的实施进行教学计划和课程关联工作。
1.化工核心课程群的组织与教师队伍建设
核心课程群由化工热力学、传递过程原理、化学反应工程、分离工程、化学工艺学、化工设计6门课程组成,构成了化学工程与工艺核心专业课的主体。化工设计以其他五门课程为基础,对提高学生分析问题、解决问题的综合工程能力起到非常重要的作用。化工原理是讲述单元操作的基本原理,是学好其他专业课程的基础;化工热力学则建立在分离工程的基础之上,阐述工业条件下各种流体热力学性质的计算;化学反应工程以传递过程为基础,传递现象和化学反应工程利用数学的方法,从微观角度阐述化学反应过程、设备设计的共性科学问题;化工工艺是关于化学品生产方法的技术科学,它以自然科学和工程科学规律为基础,使化学反应达到工业化应用水平。由此可见,核心课程群的各门专业课是相辅相成的。
在课程群建设中,涉及专业课教学的老师主要通过进修、企业实践、参加会议三种方式提高业务水平,对化工专业工程教育模式做到整体的认识,同时要求参与指导学生的化工设计。利用校企合作的机会,与企业方面的人才进行专业知识和其他方面的交流与沟通。其具体的组织与实施过程如下:
第一,教学方法改革的探索。首先,按照CDIO的教育理念,要逐步形成教师引导和以学生为主体的思想,使教师从教育者转变为引导者,教师不再是简单地卖知识,而是引导学生学习知识,把主要任务放到教会学生学习方法上来。在教学方面的改革要得到全校上下的支持才可能顺利进行。温州大学为课程体系建设和师资建设提供了很好的平台,在化工核心课程群教改的过程中提供了强有力的物质基础和政策鼓励。在这种良好的环境下,教师也愿意投入更多的时间去听课评课,吸纳好的教学手段和方法。由于化工班都属于小班上课(30人左右),对部分课程如化工专业英语、精细化工工艺学实施角色互换教学模式,让学生参与到化工教学的过程中。这些课程的效果反映较好,对化工原理等课程中的部分章节,我们也将逐步展开开放式的教学方法。
为了达到各门课程的知识体系能够很好地衔接,通过教研室教师集体备课,相互切磋,讨论每门课程讲授的重点,个别章节内容的舍弃和补充,做到教学的知识体系完整、重点难点突出、学时合理分配,真正做到精选、精讲教学内容。摒弃了过去教学活动中的单打独斗,改为教学团队授课,使各门课程有机地衔接起来。通过相互听课并课后集体讨论,指出教师课堂教学中存在的问题与不足,相互交流教学经验,讨论改进的方法与策略,使教师的整体教学水平迅速得到提升。
第二,教师工程素质的培养。不少高校在引进人才方面主要考虑的是教师科研水平,其次关注人才的企业实践经验。鉴于科研压力,假期教师也不能到企业去参与实践或者工作。此外,许多教师只对与自己科研相关的专业课非常熟悉,对其他的专业课则非常生疏。因此,利用现有的教学资源,培养教学团队的建设是很重要的一环。温州大学化学工程与工艺教研所以化工设计为主线,基于地方化工企事业单位为依托,派遣年轻教师每年到相关的化工企业实践两个月,逐步培养教师的专业水平。
近几年,利用学习、调研以及下派科技特派员的方式,到杭州化工研究院、衢州巨化、瑞安华峰等不同类型的企业参观学习,不断地提高老师的业务水平。同时,为了让教师能够很好地参与到企业生产实践中,温州大学对担任科技特派员的教师提出教学科研任务减半、考核优先等政策鼓励。仅2010年,我们派年轻老师带队到衢州巨化学习15天,杭州化工研究院学习3天,华峰学习7天,温州本地化工企业实践1个月左右,有效地提高了教师的工程素质。教师工程素质的增强也使学生收益颇丰,在2010年省化工设计大赛和全国“三井杯”化工设计大赛中多次获奖。
2.学生工程能力和团队合作的培养
作为地方院校,温州大学化学工程与工艺专业的办学宗旨是以培养创新应用型人才为主,服务地方经济和社会的发展。经过对近两年该专业的毕业生调查的情况来看,目前该专业存在以下问题:(1)毕业生虽然掌握较多的书本知识,但实践能力不强,导致他们从学校到公司需要较长的“岗位过渡时间”;(2)毕业生普遍缺乏对现代企业工作流程和文化的了解,缺乏团队工作经验、沟通能力和创新能力;(3)工程职业道德、敬业精神等人文素质薄弱,责任感不强。具体体现在:工作不踏实、心浮气躁、做工程不细心、不愿承担责任,客观上他们的实践能力与企业要求存在较大差距,而主观上又不能沉下心来虚心向前辈学习。
从以上的调查结果来看,以目前的培养方案和评价标准来指导学生的专业教育经不起企业用人单位的考验。为了更好地培养适应地方经济社会发展的人才,实现对学生创新思维、创新方法和创新能力的培养,我们与温州地区最大的化工企业华峰集团实行校企联合培养本科生,实施“华峰特色班”战略。目前,“华峰班”的学生采用“3+1”模式培养方案(即学生前三年在学校集中学习理论知识并完成实践教学,最后一年到企业,接受企业的培训,并在企业盯班盯岗接受生产实践活动)。同时在工程专家的指导下,根据企业的需要对培养方案进行部分修改,增设华峰提出的部分课程,使得学生在校期间所学的基本知识和专业理论更贴近于华峰实际的应用。在这种战略方针下,学生在企业的环境中真正做到知识和能力之间的无缝连接,缩短了“岗位过渡时间”,增加了学生的工程实践能力,有效地推进了CDIO教学改革。在2010届的化工专业毕业生中,华峰集团招聘了7名华峰班学生。提升了学生的工程能力、团队合作精神以及专业素养。
3.逐步建立适合CDIO工程理念的考核制度
正确、公平、合理且科学有效的考核制度对本专业的健康发展起着至关重要的作用,它应当是对教学效果做出真实和客观的评价,同时有利于提高学生学习的积极性和主动性。现行的课程考核方法主要是通过期中和期末考试成绩来评定,它能在一定程度上反映学生掌握知识的程度以及教师上课的教学效果,但不能很好地促进学生学习的主动性。部分学生比较反感现行的考核制度,这是因为现行的考核方法存在比较单一、部分学生在学习上投机取巧也能获得高分而影响其他学生学习的积极性、不能全面反应学生的综合应用能力等问题。
CDIO教学模式以能力培养为目标,其主要培养的是学生的理论知识、职业技能、人际交流以及产品研发的CDIO全过程。采用CDIO教学模式,评价方法则应侧重能力的考核,能力本位的教学观贯穿课程设置和教学实践的全过程。我们进行教改,其目的是提高学生的工程实际能力,因此我们的考核将使用过程能力评测替代以往单一的成绩评定。
我们现阶段的具体做法是:(1)选题:在学生进入大三学习开始,从企业选出一些与本专业相关的课题以及近两年化工设计大赛的课题,让学生自动组成4~5人的小团队;(2)专业学习:上专业课的老师或工程师把握好主要的授课内容,然后将大部分时间留给学生,让他们针对自己的课题与本课程相关的知识点进行思考、提问、讨论;(3)阶段性测试:上完某些知识点后,老师或者企业工程师根据学生所做的课题和所学的专业知识进行评价,其中主要包括面试、答辩、自我评价、团队合作能力等方面;(4)中期成绩总结:这次总结是比较重要的,一般在大三上学期结束后,包括阶段性测试的成绩、平时的表现、专家化工设计大赛作品的评价、企业对学生课题的反馈等进行中期总结,由学校老师和企业专家对学生现阶段的学习进行方法论指导,提出下学期的目标;(5)最后专业课成绩评定:最后专业课成绩进行A、B、C、D四个等级进行划分,其中阶段性测试占40%、中期成绩总结10%、企业专家评价10%、课题完成情况10%、专业综合能力20%、化工设计大赛10%。目前,整个评价体系尚在完善中。
三 结束语
化学工程与工艺专业学生的工程概念、分析和解决工程问题的培养对我国高等工科教育可持续发展以及化学工业的产业化升级起着非常重要的作用。本文就温州大学化学工程与工艺专业的毕业生进行调研,发现学生在所学的知识和培养的能力和企业所需的人才具有一定的差距。本文以服务浙江及其周边地区的经济作为出发点,初步建立了温州大学化学工程与工艺专业的CDIO工程教育理念,获得了一些正面的成果,为将来进行深入教学改革奠定了基础。同时,我们的改革尝试也为CDIO工程理念在化学工程与工艺专业的教育改革提供了一些思路。
参考文献
[1]孙晓莹.德国职业教育对我国职业教育发展的启示[J].教学研究,2006(5):384~387
[2]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国家化[J].中国大学教学,2008(5):16~19
[3]Edward F. Crawley, Johan Malmqvist, Sören Östlund, Doris Brodeur: Rethinking Engineering Education: the CDIO Approach[M]. Springer, 2007
[4]余国琮、李士雨.化学工程与工艺专业创新人才培养方案的制定与实践[J].天津大学学报,2004(1):1~4
[5]夏淑倩、张金利、傅虹、王保国.培养化工类专业创新人才的探索[J].化工高等教育,2010(3):10~12
[6]刘长久.适应经济社会发展需求的化工类人才培养改革探索与实践[J].高教论坛,2009(3):17~19
[7]吴洪达、李利军.化学工程与工艺专业实践性课程体系的构建[J].高教论坛,2007(6):105~107
[8]冯建军、李为忠.教育发展的根本之道在于尊重教育规律[J].教育纵横,2009(2):53~56
篇3
关键词:双语教学;洁净煤技术;多媒体课件
中图分类号:TP37 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)03-0181-02
随着世界经济发展大潮的到来,近几年我国的经济发展速度惊人,而维持经济快速发展则需要一大批专业技术人才。这样的复合型、创新型、国际型高级人才就要求既要精通本专业知识,又要擅长本专业外语。为了培养这样高层次的人才,学校在课程设置时大学里的双语教学就显得尤其重要了。对于化学工程的学生们,特别是煤化工方向相关专业的学生,同样面临着专业国际化的改革与创新问题。《洁净煤技术》课程是我校化学工程与工艺专业、应用化学专业及矿业专业的必修课程,建立《洁净煤技术》双语课程体系对于专业课程建设有着非常重要及深远的意义。但是在教学过程中采用双语教学模式,就使学生的学习难度加大,不容易接收更多的信息内容。如何在有限的课堂教学学时里,完成这一繁重的教学任务并取得良好的教学效果,是双语教学教师们应一致积极思考和探索的问题。多媒体教学是高校近年来兴起的一种辅助教学手段,它形象、直观且信息量大,能缓解双语教学引起的授课时间紧张的问题。但要想达到这样的教学效果,双语教学教师必须精心编制、设计多媒体课件,尽量使课件内容形象、生动,并且能够配合自己的实际教学,更容易为学生所接受。下面就结合本人在《洁净煤技术》双语教学多媒体课件编制设计过程的做法和实际的教学经验,简单谈几点体会。
一、充分做好准备工作
1.把握教材方向,重点鲜明,精选教学内容。由于本课程工程技术性强,知识点非常多,主要包括煤炭加工、煤炭转化、煤炭高效燃烧、后处理及现代煤化工先进技术等几个方面,在有限的学时里,不可能做到面面俱到,而且采用双语教学,势必要对教学内容进行更合理的安排,做到重点突出,并具有连贯性。目前,尚无《洁净煤技术》双语课程本科的适用教材。在本教研室教师长期教学的摸索及在学院经费的支持下,自编出版了校内讲义,保证学生在课堂上对该课程中的工程技术知识的掌握及应用。例如煤炭气化、煤炭液化、煤气、烟气除尘、脱硫等章节,结合实际的工艺及设备侧重工程概念,而对机理不做过多强调(因在其他课程中已有详细介绍)。
2.针对学生的英语水平和对课程的熟悉程度制作多媒体课件的内容。双语多媒体课件,版面内容应以英文为主,这样可以让学生在听课的同时掌握大量英文专业词汇。在此之前,首先要做好调研,看学生能否适应这种教学模式。按照学生英语基础水平的条件在学生中实施双语教学。在此课程开设前,化学工程与工艺、应用化学专业都应开设专业的英语课程,而且在大一、大二阶段进行过两年的英语强化教学,这无疑都给双语教学课程的开设奠定了基础,但因为有个别同学英语水平不够好,而考虑到绝大部分学生的接受能力,在制作双语多媒体课件时,要以中英文对照的形式列出每一知识点的术语,并让学生们提前预习,这样会取得更好的教学效果。另外,还可以采用与板书相结合的方式,将生疏的一些术语罗列在黑板上,以便学生们对照。
二、多媒体课件的形式和结构
1.课件设计应符合本课程的特点――工程性强。《洁净煤技术》课程内容工程性很强,需要有大量的图形、计算,学生在课下自学或复习时,往往比较吃力,有很多地方自己不容易搞明白。通过采用多媒体课件的特殊动画功能,让工艺中的物料、能量线等都动起来,并定义多层次动态图像,使图像与推导过程、机理模型等有机结合起来,按照推导的顺序依次展现,来将《洁净煤技术》课程中的工程概念演绎得层次分明、直观易接受、生动、说服力强。而且很多比较复杂的工艺等能根据需要反复播放,加深在课程体系的重要性。例如,在讲解到煤气化工艺时,可以先将工艺设备设置一个图层,让学生首先了解到该工艺中需要用到的装置,然后再将物料线附加到该图中,构成了工艺流程图,能量线的加入又有助于学生更深层次地了解该工艺的能量平衡和工艺的原理,最后将工艺的核心设备――气化炉的结构链接出来,这样循序渐进的将整个工艺及设计的思想、设备的结构等知识点渗透到学生思维中,将复杂的、庞大的知识点分解,并强化吸收。
2.整体风格应简洁――层次分明,重点突出。风格简洁的课件,不但能增强教学效果,而且还能够激发学生的学习兴趣,所以课件的制作从背景、图形曲线的色彩、文字的字体等都要力求简约,这样做出的课件画面层次感强,符合学生的视觉心理和逻辑思维,这样就使学生更容易接收课堂教学内容,可以实现更好的学习效果。
3.合理使用超链接设计。正确、合理使用超链接功能,可以启发学生的联想思维,可以实现教学信息的灵活获取,可以使教学内容重现,更适合于不同层次水平的学生的学习需要,能做到因材施教。因此,在多媒体课件的设计中,既要注重教师的教学过程,也要重视学生的认知结构。多媒体课件要改变简单的演示型模式,从而使多媒体课件真正成为学生探索和发现学习的认知工具。超链接的应用大致有两种情况,一种是“总述―分支”,例如,在讲解到烟气脱硫这一章节时,前面要将整个脱硫方法进行分类,在每一种方法中都要介绍这种方法脱硫的机理,这时,就可以采用超链接的方法先总述,再逐一介绍分支,然后再回到根目录的方法,当然超链接的使用还可以应用到另外一种情况下,就是利用超链接去引导学生思考,将前后知识点进行串联,例如,在讲解到煤直接液化产物的特点时,要结合液化的基本原理和工艺过程来理解,这时,我们就要将课件再链接回到前面这两个知识点所在的位置来进行解释了。
4.课件的设计也要注重师生互动。在制作课件时,一定要留有让学生思考的空间,例如,我要提出某一个问题时,切忌将答案直接与问题一起出现在幻灯片中,可以利用动画设计,让问题与答案具有一定的时差性,这是进行师生互动的前提,这样安排,可以使整个课堂气氛极其活跃,还可以激发学生自主思考的积极性。
三、《洁净煤技术》多媒体课件的设计实践性结论
双语课件的建设和教学实践,一定要理解对本科专业双语教学的内涵,了解本课程的知识体系、科技前沿,并用一些实用性的方法,取得良好的教学效果。通过对《洁净煤技术》双语教学课件的建设及操作过程,我的体会主要有以下几点:第一,双语教学的多媒体课件制作的内容及形式结构,必须针对本课程的特点、难易程度和授课对象的接收能力进行设计,力求重点突出、简洁直观,比如使用表格、图形图层等方式,充分将课程以最易接受的方式传达给学生,激发学生们的学习兴趣。第二,双语教学的课件形式的安排应该与结构体系和界面功能设计相融合,例如采用简单清晰的背景再配以动画、超链接等工具的使用,充分体现课件内容体系与多功能、多情景教学方法的相互协调、有机融合;第三,多媒体教学要与传统教学的模式相结合,扬长避短、相互补充,使多媒体双语教学达到良好的教学效果。
参考文献:
篇4
关键词:工业催化;项目与案例式教学;课程改革;工程教育
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)22-0128-02
2016年6月19日,我国高票通过《华盛顿协议》工程教育质量第21个成员国,意味着中国工程教育质量得到了国际认可,这是我国工程教育界多年努力的结果[1-3]。针对化学工程与工艺专业工程教育认证标准、卓越工程师教育培养计划的目标,结合《工业催化》这门课程本身具有理论与实践不能很好地结合等特点,改革《工业催化》传统的教学方法,将“项目、案例式教学法”应用于《工业催化》课程教学中。通过实际反应引入知识点,科研案例将起到抛砖引玉的作用,加深学生对知识点的印象及理解。
一、课程的定位和目标
高校开展专业建设和工程教育改革的根本目的是推动专业教育质量和人才培养质量的持续改进与提高。认证标准规定了专业应该满足的培养目标和毕业要求,学生在毕业时应该具备的基本的沟通能力、合作能力、专业知识技能、终生学习的能力及健全的世界观和责任感等能力素质要求。近年来,通过在教学内容、教学方法和教学手段的改革以及教材建设等方面的探索与实践,结合行业实际,培养能够解决复杂工程问题的化工工程师已经成为课程教学的风向标。
《工业催化》课程是为化工相关专业学生开设的选修课,为学生毕业后从事催化化学相关领域的化工设计、催化剂设计与制备、运行管理等工作提供工业催化方面的专业知识。通过掌握有关催化剂设计、化剂制备和工艺、表征与测试等基本理论知识,了解相关研究方法,培养学生分析和解决催化剂制备技术中各种复杂工程问题的能力。通过掌握催化作用的基本规律和基本原理,掌握各类催化剂及其催化作用,具有对现有工业催化过程的改善和新的催化剂研究能力;通过掌握运用催化反应的基础理论和基本知识,具有对工业催化领域内复杂工程问题进行进行识别、分析、表达,以获得有效结论的能力。
目前学生对专业课的主动学习能力不足,专业课程较难理解,需要大量课外学习时间,而学生很少倾注课外时间钻研专业知识[4-6]。课本知识不能满足学生对新技术、新工业等知识的渴求,工科专业课的性质又使得学生容易出现遗忘的情况,教学效果难以保证。在成绩考核方面,学生普遍认为临时突击能够通过考试甚至有等待教师讲解重点等现象,课外自学时间很少,学习后效果不好,应用本课程的知识解决复杂工程问题则更难。
通过《工业催化》课程教学改革围绕工业生产实际需要,结合国内院校多年来在本课程教学方面积累的经验,从教学定位、教学内容、教学手段等多方面着手,将项目与案例式教学融入课堂,辅以科技论文阅读及写作,培养学生将催化知识与工业生产相结合,使学生能够在自主学习时接触到国际前沿知识,培养学生的科学思想,注重理论与实际紧密结合的求实态度,建立并完善学生专业知识学习体系,促进学生接受新技术、新知识的能力,培养和提高学生利用专业知识对复杂工程问题进行分析、表达以获得有效结论的能力。
二、案例式教学法
工业催化过程经石油、化工以及精细化工近百年的发展,已形成了巨大的生产力,在世界各国的国民经济中起着不可估量的作用。无论是石油工业、化学工业还是精细化学品工业,其发展进程中起着十分重要作用的是催化过程。―个新的催化剂、新的催化过程的出现往往从根本上改变了某一化学加工过程的状况,降低了成本,创造出大量的财富,有力地推动着工业生产的发展。《工业催化》课程作为化工、材料相关专业的选修课程,主要研究各类工业催化剂的设计、制备、分析、测试与使用方法;介绍环境保护催化技术、未来能源催化技术。在实践的基础上,总结催化作用的基本规律,熟悉不同类型催化剂的基本要求和作用特点,催化剂制备技术,催化剂表征方法以及工业上催化剂的评价与应用。早在1834年Berzelius就引入了“catalysis”术语,此后催化反应层出不穷,课堂教学中引入案例,加深学生对知识的理解。案例:在讲授“金属催化剂及其催化作用、分子筛催化剂及其催化作用”等内容时,引入与生活密切相关的高辛烷值汽油制备案例。合成气(CO+H2)经费托合成反应可定向制备高辛烷值汽油。费托合成的主要产物为直链烷烃,符合Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布,合成产物主要是C1-C50+的直链烷烃组成的复杂混合物,重质烃产物需要二次加工。研究者一般通过二段工艺将长链烷烃经进一步裂解改质和加氢异构获得具有优异燃烧性能的中间馏分油(如高辛烷值汽油)。此反应通常需要二种催化剂,一是常规费托合成用金属催化剂,二是分子筛催化剂。借此引入常规催化剂的主要成分、了解工业催化剂制备工艺路线,催化剂的制备方法;理解溶胶凝胶法、微乳液技术等催化剂制备新技术;掌握沉淀法、浸渍法等制备工业催化剂步骤和影响因素,掌握工业催化剂的运输、贮存与装填,升温与还原,失活与再生、开、停车及钝化等知识点。分子筛是一种结晶硅铝酸盐,具有规则的分子量级上的孔道结构,是石油炼制工业上常见的重油催化裂解和异构化催化剂。通过讲解分子筛催化剂,从分子筛作用着手,分成两方面内容。(1)分子筛的吸附作用,了解固体催化剂表面的内扩散和外扩散,理解多相催化反应步骤,掌握多相催化反应步骤,掌握吸附作用和吸附等温线;掌握Langmuir等温方程的几点假设,以及Langmuir等温方程。(2)分子筛作为固体酸催化剂用于裂解、异构化和择型催化反应中。使学生了解分子筛在石油化工中的重要作用,掌握分子筛吸附作用与多相催化的关系。
三、项目式教学法
成果导向教育是由美国与1994年首先提出来的,经过20余年的发展,使其成美国、加拿大、英国等发达国家教育改革的主流理念[7]。因此,通过科研项目与教学改革融合为成果导向教育提供了良好的前提基础,使课堂上的理论知识应用于在科研、生产实践中。在“工业催化剂的设计”的教学内容中,利用产学合作企业的生产线,在课程适当教学环节结合教师的科研题目以及产学合作企业生产的产品进行项目式教学。如:浙江省自然科学基金项教改项目、浙江省公益技术应用研究计划项目“新型双提升管沼气自热重整制生物质基合成气工艺关键技术研究”等融入课堂教学。在“各类催化剂及其催化作用、工业催化剂的评价与宏观物性的测试”等章节,以省自然科学基金项目中的Fe/SBA-15/H-ZSM-5单晶胶囊催化剂设计为出发点,介绍金属和分子筛在催化剂中的作用,介绍调控费托产物分布的催化剂种类、制备方法和研究进展以及分子筛催化剂在合成生物柴油中的应用。在“工业催化剂设计、工业催化剂的制备和使用”等章节,以浙江省公益技术应用研究计划项目中的沼气自热重整催化剂设计和制备为出发点,介绍催化剂载体和助剂对催化剂性能的影响,介绍制备方法和条件对催化剂性能的影响;在“未来能源及燃料工业用催化技术”章节,介绍生物质基清洁能源的开发等。学生分小组研讨,在查阅文献和总结的基础上,得出沼气重整制备合成气,合成气直接制备柴油的具体催化剂选择和工艺,应用CAD化工软件画出工艺路线图,并在课堂上小组代表进行项目方案的讲解,采用以学生“参与式”的课堂教学,以学生为中心,让学生成为课堂的主体,使学生具有一定的探索知识能力。
四、结语
对《工业催化》课程进行教学改革,使本课程能较好地适应当代本科生工程教育的特点和学科发展趋势,将项目与案例运用到教学中,课程的改革主要围绕以下3个目标来进行:
1.强化工业催化的基础知识,培养学生扎实的专业知识和科研项目案例阅读、查询能力,注重学科交叉渗透和应用发展。
2.使学生掌握先进研究方法与技能、拥有对工业催化领域内复杂工程问题进行进行识别、分析、表达,以获得有效结论的能力。
3.达到培育具有国际化视野、能力全面、良好创新素养的应用型高级工程技术人才的目的,为提高高等工程教育的质量奠定良好的基础。
参考文献:
[1]中国工程教育认证协会(筹)秘书处.工程教育认证工作指南(2013)版)[Z].
[2]姚韬,王红,佘元冠.我国高等工程教育专业认证问题的探究――基于《华盛顿协议》的视角[J].大学教育科学,2014,(04):28-32.
[3]肖云川,吴莎.以工程教育专业认证为标准提升大学生就业能力的研究[J].现代教育,2015,(10):12-13.
[4]黄仲涛.工业催化[M].北京:化学工业出版社,2006.
[5]高正中.实用催化[M].北京:化学工业出版社,2005.
篇5
关键词:化学反应工程;教学;虚拟仿真;Aspen
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)18-0176-02
化学反应工程是关于如何在工业规模上实现化学反应过程,以期最有效地把原料转化为尽可能多的目标产品,争取实现经济效益,满足国民经济需要的一门学科。它的研究对象为工业反应过程,研究过程速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响。其研究方法是结合实验数据,通过模型化方法解决反应器的开发放大、结构选型、尺寸设计、操作优化等实际问题[1,2]。化学反应工程实验内容包括反应动力学测定、反应器流动状态测定等实验。采用真实实验装置进行实验,存在实验时间较长,实验参数不易确定,生成物检测困难等问题,而且一般同种设备只有一套,数个学生共同操作一个实验,不能进行充分的锻炼。随着计算机技术的发展,利用辅助软件进行教学以越来越显示出其优越性[3,4,5]。在化学反应工程这门课程中,可以采用化工虚拟仿真实验软件和流程模拟软件Aspen进行辅助教学,并取得了良好的辅助效果。
一、化工虚拟仿真实验软件
虚拟仿真实验是实验教学的重要补充,具有直观性、系统性、综合性、安全性、经济性的特点,能给学生提供全面的技能训练,获取完善的知识体系、完备的综合能力。
在真实的实验当中由于受教学资金的限制,实验设备台套数不足或设备陈旧,学生实验难以充分开展。而虚拟仿真实验可以快速扩容、更新升级。在真实实验平台中,部分按照人才培养计划要求必须开展的实验项目由于高危险、高成本、高消耗及高污染等问题无法开展。采用虚拟仿真软件,可以节约实验成本,以安全环保的形式强化实践训练。
传统的实验预习方法陈旧不能调动学生的积极性,用虚拟仿真实验考核来代替传统实验的预习,让学生自主通过虚拟实验知识学习系统,完成对重要知识点的学习;同时在仿真软件中练习操作,操作过程中后台会对操作结果自动评分,学生完成操作后可以提交虚拟实验仿真报告,从而大大提高预习效果。
反应过程要受到温度、压力、流动状况等多种因素的影响,且各因素之间具有很强的耦合性。在实际实验中,通过改变参数实现反应过程的最优化,要耗费大量的人力物力。而通过虚拟实验,可以快速改变参数,获得实验结果,探索反应过程的规律。把虚拟实验结果带到实际实验中加以验证。通过虚实结合,能有效提高真实实验效率和结果最优化。
学校现在有乙苯脱氢制苯乙烯、多釜串联反应器返混的测定、填料塔液相轴向混合实验、气固催化固定床实验、反应精馏制乙酸乙酯、煤制油、甲醇合成七套反应工程类的虚拟仿真实验项目。通过虚拟仿真练习,开拓了学生的视野,提升了知识结构,培养了综合设计和创新能力。
二、Aspen软件
Aspen是一个通用的流程模拟软件,采用模块化的建模方式,可以对化工生产中反应、混合、分离、换热、流体输入等单元操作进行模拟计算。在反应模块,有7个内置的反应器模型,其中生产能力类反应器2种(Rstoic、RYield)、热力学平衡类反应器2种(REquil、RGibbs)和化学动力学类反应器3种(RCSTR、RPlug和RBatch),涵盖了化学反应工程中所有的常用模型。具体的功能如表1所示。动力学模型包括内置的幂次定律、LHHW(Langmuir-Hinschelwood-Hougen-Watson)动力学或用户自定义的动力学。自定义的动力学可以用Fortran子程序或者excel工作表格定义。通过这些模块可以计算质量和能量平衡、反应热、产品选择性、反应程度和相平衡结果。
Aspen采用向导式的操作界面,逐步输入反应体系组分、物性方法、进口流股信息、反应器模块信息就可以进行模拟计算。反应器模块中需要根据选定的模块输入反应方程式、转化率、收率、反应温度、压力、反应动力学、反应器尺寸中的部分信息。
学生可以通过Aspen软件搭建所需的反应体系模型,比固定的虚拟仿真软件更加灵活,更有助于理解化学反应工程的基础知识。Aspen软件应用于反应工程教学,也避免了复杂的数学推导以及数值求解问题,使得反应过程尽可能的形象化,有助于学生对反应过程的理解并激发学生学习兴趣。
三、结论
1.化学反应工程是一门理论和实践性均非常强的学科,采用虚拟仿真实验软件进行辅助实验教学,更加直观、便捷、安全和经济,能给学生提供全面的技能训练,并获取完善的知识体系和完备的综合能力。
2.Aspen软件是综合性强的系统软件,学生可以根据需要建立合适的反应器模型,并可以方便地进行调试和比较,完全避免了复杂的数学推导以及数值求解问题,加深了学生对反应工程的理解。
参考文献:
[1]余国琮,李士雨,张凤宝,等.“化学工程与工艺”专业创新人才培养方案的制定与实践[J].天津大学学报,2004,6(1):1-5.
[2]粟海锋.化学反应工程课程教学实践的一些体会[J].广西大学学报,2003,28(z):99-101.
[3]朱巧凤,慕苗.浅谈化工仿真软件在化学工艺专业教学中的应用[J].山东化工,2013,42(10):190-191
[4]王晓安.化学工程中计算机技术的运用探讨[J].工业经济管理,2014,(10):129.
篇6
化学反应工程学是人类从科学实验和生产实践中总结发展起来的,而它的理论又离不开科学实验和生产实践的检验。对于这种实践性很强的工程学科来说,实训是学生参加实践获取知识所必需的学习途径。我们把整个教学过程分成三个阶段:理论教学阶段、仿真实训阶段、项目实训阶段。在项目实施过程中,引入案例,提出问题,讲解案例在国内外的研究背景,工业用途,让学生有一个感性认识,激发学生的学习兴趣,使学生感到学有所用。聘请企业工程师,做为课堂主讲教师,将一个综合项目分解成若干任务,做为课堂教学内容实施的载体,将企业的工作方法和管理模式,融合到课堂的教学与管理中。在一个个任务的驱动之下,对学生分组。学生根据任务查阅资料,提出设计方案,在完成任务的过程中,发现问题,提出问题,整个教学过程充分发挥了学生的主动性与创造性,同时课堂上讲的一些理论知识,在实训中得到验证。归纳总结,教师在审阅学生的实训报告后,对学生普遍出现的问题以及每个实训小组采用的实验方案进行点评、总结,使学生对所学知识的实际用途有所了解;同时用所学概念、原理对案例进行剖析,提高学生对理论知识点的理解,在此阶段教师需要的是引导。推行过程评价激励机制,教学评价是教学环节中必不可少一环,目的是检查学生是否完成学习任务,实现教学目标。随着项目驱动教学法的逐步实施,化学反应工程课程过去一卷定成绩的评价方式也必须随之改变。学生从方案设计、设备组装到结果分析,包括理论课程考试、实验室安全管理,每一步内容的得分作为总成绩的一部分,教师根据任务完成情况给出客观评价或得分,促使学生相互交流、学习,找出自己的差距,看到自己的优势。
2仿真教学在项目教学中的作用
工程实践能力的培养是化学工程专业教学计划的重要内容。作为实践环节的实训教学和顶岗实习,是学生培养工程实践能力的重要途径。由于经费,设备有限,学校实验室中容易出现盲目操作和“走过场”现象;在顶岗实习中,企业为了安全和效益等因素一般不允许学生亲自动手操作。近年来,随着计算机的发展和仿真软件的开发,仿真教学在理论和实践之间架起了一座新的桥梁。采用仿真技术,可以将复杂的工业生产过程虚拟化,在计算机上动态再现整个反应过程及每一步变化特征。而且仿真实训还具有无消耗、无污染可重复操作等优点[7]。在现代化工企业中大部分已经采用了DCS控制系统,技术员主要在控制室通过电脑操作控制生产过程[8]。因此在《化学反应工程》教学中,我们穿行四周仿真实训。通过化工生产中具有代表性实训项目如醋酸装置仿真、乙烯装置仿真、常减压装置仿真等过程的模拟,加强学生对化工单元操作、化学反应、过程控制、能源综合利用等理论知识的理解和掌握。通过仿真让学生掌握正常生产操作、停车操作、故障处理操作等实训环节,了解化工反应过程中工艺和控制系统的动态性。培养学生分析和解决生产操作中的异常现象的能力,为日后在企业工作奠定良好基础。仿真实训是项目教学中理论联系实际的一种新的教学方法。
3结束语
篇7
关键词 非均相分离;启发式教学;工程意识;实践教学
中图分类号:G642.4 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2013)09-0099-02
Discussion on Course of Heterogeneous Separation Technology and Equipment//Sun Zhiqian, Wang Jianjun, Wang Zhenbo, Jin Youhai
Abstract Course arrangement and content of heterogeneous separation technology and equipment is introduced, and the aspects of stimulating students’ learning interests, combination of various teaching methods, cultivating students’ engineering consciousness and improving students’ practice ability are discussed to enhance teaching effect.
Key words heterogeneous separation; heuristic teaching; engineering consciousness; practice teaching
非均相分离技术及设备是中国石油大学(华东)过程装备与控制工程专业的专业技术限选课。它涉及化学工程领域中的单元操作技术,主要培养学生运用粉体工程学、流体力学及相关学科的理论知识来解决化学工程领域非均相分离单元操作实际问题。笔者结合教学之中形成的对于非均相分离技术及设备课程教学方法的一些体会和感悟进行探讨。
1 课程基本要求
非均相分离技术及设备的前置课程是粉体工程学和流体力学。粉体工程学亦称颗粒学,主要介绍颗粒学的基本知识及颗粒物性的分析方法与测量技术,使学生具备将颗粒学及其理论应用于流态化、粉体输送和粉体制备技术等工程领域的综合能力;流体力学则主要介绍流体力学的基本概念和原理,使学生具备分析非均相分离过程所涉及的单相与多相流动特性的能力。
非均相分离技术及设备的授课目标是使学生熟悉气态非均相物系和液态非均相物系分离的基本理论知识,掌握重力及惯性分离、旋风分离器、过滤除尘器、电除尘器、水力旋流器、静电聚结器、液固过滤等设备的分离机理及设计计算基本方法,了解湿法捕集、悬浮液的预处理与增浓的基本方法和途径以及离心沉降分离设备的原理,培养学生的工程意识及创新意识,为学生从事化学工程领域内非均相物系分离技术及设备的研究打下扎实的基础。
2 教学方法探讨
笔者根据非均相分离技术及设备的课程特点,结合授课经验与体会,对非均相分离技术及设备课程的教学方法进行探讨。
2.1 采用启发式教学法,激发学生学习兴趣
兴趣是最好的老师。非均相分离技术及设备课程是一门专业性、理论性较强的课程,学生在学习过程中,容易出现提不起兴致、注意力不集中等问题,严重影响授课和学习效果。鉴于此,在授课过程中,采用启发式教学方法,通过列举生活中的实例,讲述其中蕴含的非均相分离原理,激发学生的好奇心和求知欲,取得较好的效果。
例如,在课程的绪论部分,从学生感兴趣的核电工业入手,介绍其工艺及应用,并指出分离设备在整个工艺流程中的作用;而后逐渐深入介绍发电、采油、钻井、西气东输、炼厂相关工艺及设备,并指出日常生活中的吸尘器、滚筒式洗衣机、鱼缸净化器等都是非均相分离技术的应用,激发学生的学习兴趣,为后续课程的深入介绍奠定基础。
又如“重力沉降分离设备”一节中,在阐明“增大沉降面积可以提高分离性能”的观点时,列举两个生活中的实例:
【实例一】国家大剧院的壳体表面积高达3.5万平方米,灰尘易沉降在壳体表面,形成“高性能的露天重力沉降器”。
【实例二】黄河发源于青藏高原,延绵5000多公里,途径9个省份,最终在东营垦利汇入渤海。黄河中上游河流流道窄,流速快,夹带大量泥沙汇至下游,在入海口汇入渤海后沉降面积急剧增大,流速趋缓,河流中泥沙得以沉降,而黄河入海口的内陆面积也因为泥沙沉积而不断增加。
生活处处有物理,留心观察皆学问。通过生活实例,启发学生运用非均相分离原理给出合理解释,激发学生的学习兴趣,使他们主动参与到课堂讨论与学习之中。
2.2 采用板书、PPT课件、视频教学相结合的教学方式
随着计算机技术的普及,高校普遍采用PPT课件进行课堂教学。虽然PPT课件具有信息量大、方便快捷等优点,但是知识点讲解速度较快,尤其在讲解理论推导内容时,绝大多数学生只能被动接受,远远跟不上教师的授课思路,听课效果较差。因此,对于课程中理论推导内容,应辅以板书教学。对于非均相分离设备的内部结构以及多相流动与分离过程的教学,如油气水三相分离器以及卧螺离心机的分离过程等,则可以采用视频教学法。
例如,在讲授“旋风分离器”一节时,对于旋风分离器的分离原理、主要结构形式、分离器内部流场和浓度场分布规律、旋风分离器分离性能的影响因素、旋风分离器的设计方法,以及旋风分离器的磨损及防磨措施等知识点,采用PPT课件进行讲解;对于旋风分离器的相似准数、分离理论、阻力系数、压降计算等知识点采用板书进行授课;对于旋风分离器内部气固两相流动形态、旋风分离器的工业应用等内容通过视频进行教学。板书、PPT、视频相结合的教学方法,可以合理安排教学进度,深入讲解各部分知识点,取得良好效果。
2.3 紧密联系工程实际及科研项目,培养学生工程意识
非均相分离技术及设备主讲教师均为中国石油大学(华东)多相流分离课题成员,长期从事多相流分离技术及装备的研究,先后承担或参与了多项与分离过程和装备有关的技术研发和项目设计,并已取得多项成果,积累了丰富的实践经验。在教学过程中,不仅要教授各类分离设备的分离原理、分离过程、设计方法以及设备分离性能的影响因素,更要紧密联系工程实际,结合科研项目研究内容以及最新科研进展,培养学生的工程意识。例如,在讲授“旋风分离器”一节时,给学生讲述课题组研发PDC、PSC型旋风分离器的过程;在讲授“水力旋流器”一节时,结合课题组在新疆风城油田进行的工业实验进行讲解。通过相关工程项目的介绍,培养了学生的工程意识和创新意识,深化了教学效果。
2.4 增设实践教学环节,锻炼学生动手能力
中国石油大学(华东)多相流分离实验室现有实验室面积约1200平方米,拥有完备的实验分析仪器,如LS230激光粒度测试仪、PH50系列数字显微成像系统、TU-1901双光束紫外可见分光光度计、PIP6.1颗粒图像分析仪、MT1000多功能粉体物性分析仪、多功能原油含水自动测量仪、DE-100L型实验室高剪切分散乳化机、QBZY-1型全自动表面界面张力仪等与非均相分离技术相关的测试仪器。
实验室拥有旋风分离器流场及性能测试实验装置、直流式低速风洞、旋液分离综合试验研究装置、旋液分离热态高温试验研究装置、气液旋流分离试验研究装置、重力聚结分离装置等多套实验装置。非均相分离技术及设备课程设有4学时的实践学时,学生通过参观实验室的仪器设备、观摩实验过程,可以加深对于所学非均相分离知识的理解。此外,实验室内部分实验仪器和实验装置向学生开放,学生可以参与到实验中来,锻炼了动手能力,切实做到学以致用,强化了学习效果。
篇8
1课程设计前的调查与辅导
在开始化工原理课程设计之前,充分了解学生对前修课程如物理化学、化工热力学、化工原理等课程理论知识的掌握程度,了解学生查阅文献获取物性参数和相关公式的能力,了解学生是否具有一定的工程、经济观念,了解学生对计算机CAD绘图能力的掌握情况。上述内容均是在化工原理课程设计过程中学生应具备的知识与能力,通过课前调查,掌握学生的基础,进行适当的辅导与指导,使学生在开始课程设计之前提前进入状况,让学生建立信心,激发学生积极主动的完成将要开始的课程设计。
2课程设计教学过程
课程设计的任务(或题目)是教学的核心,也是能否培养和锻炼学生工程实践能力的关键。在教学过程中,为了全面的地锻炼学生的查阅文献、设计计算、实际分析和CAD绘图能力,课程设计的选题在符合教学大纲要求的前提下结合工业实际,设计结果有较好的参比性。
2.1任务布置
在分配任务时根据学生的理论知识基础和储备进行合理的搭配与分组,做到每组成员具有较均衡的知识能力。设计题目做到每人一题,尽量避免抄袭现象发生,如进行精馏塔设计时,所有学生都有自己的产量、馏出液组成、釜液组成、原料状况与组成、回流比等;组内成员具有个别不同的数据,根据计算结果可以对比不同条件对设计结果的影响,如回流比的不同、原料状况不同、馏出液组成不同、釜液组成不同等。如此一来,组内成员在进行设计计算时,都能积极参与到整个过程中来,每个人计算设计结果都是对比分析与工程评价的一部分,能够较好的提高学生的参与性、积极性,同时激发学生主动思考和创造。另外在课程设计开始之前,指导教师应仔细地讲解设计内容所对应的工艺流程,并将整个设计计算过程进行具体的说明,就设计计算过程中容易出错的位置进行重点指出。
2.2答疑与引导
在进行课程设计的过程中,方案设计是设计计算的重点,如在进行换热器设计时,如何选择合理的工艺流程和换热器的类型,需要根据加热介质和冷却介质的状况、换热器在整个工艺流程中的地位等因素来综合考虑,如进行精馏塔设计时,是选用板式精馏塔还是选用填料精馏塔,都需要根据物料的物性参数和实际工艺条件来共同决定。设计过程中应及时引导学生改进方案,组织学生讨论分析,通过对比综合选用较合适的设计方案。在课程设计的进行过程中,要及时了解与掌握学生设计的进度与状况。由于学生的知识基础和能力的差异,在获取基础数据、物性数据、方案设计、公式选用等方面都会有或多或少的困难,对学生遇到的问题可以通过以下三种方式进行解决:(1)对于个别同学遇到的个别问题,教学过程中采取一对一的答疑方式进行,就学生的问题进行个别解答和指导。如在换热器的设计过程中,就管程和壳程走何种流体,主要从介质的安排能够达到提高传热效率和节省材料的方面来考虑,易产生污垢、腐蚀性强、高温高压的介质走管程,粘度较大的介质走壳程;(2)对于大部分学生在课程设计过程中遇到的共性问题,采取集中详细讲解的方式进行,并对该设计过程进行中所涉及的知识点在实际工程中的影响进行引导与分析。如板式精馏塔的设计计算中,对于塔板数的计算,可以通过图解法和逐板计算法来进行,根据查阅文献获得的基础数据做出物系的平衡曲线或计算出物系的平均相对挥发度,再根据原料、馏出液、釜液的浓度和选择的适宜回流比获得精馏段、提馏段的操作线方程,由原料状况获得进料线方程,根据上述内容可以选择图解法或逐板法来进行计算;(3)对于设计过程中学生遇到的不了解设备形状和结构等方面造成的困难,指导教师通过实物、多媒体图片及动画的方式向学生展示说明,让学生充分了解设计中所选用设备的结构和特点。
2.3课程考核
化工原理课程设计的主要目的是进一步加强学生对理论知识的理解与掌握,同时培养学生综合运用专业知识的能力和处理实际工程问题的能力。因此,在课程的考核方面也主要从这些方面着手,课程考核主要通过如下三个方面来综合评定学生完成课程设计的成绩:(1)遵守课程设计纪律的情况,对基础数据的获取方式或途径,重点考察学生对前修理论课程的掌握情况;(2)考察学生在设计计算过程中,针对实际问题是否能够结合理论知识、实际经验和工程经济方面进行全面分析与预判;(3)分组合作过程中考察学生团队合作意识,课程设计总结与答辩过程中考察学生的语言组织及表达能力。
3总结与展望
篇9
1理工科专业有机化学课程教学中存在的问题
有机化学作为一门基础学科,其涉及范围很广,存在内容多、知识点多、结构复杂、反应类型多样、理论知识抽象等特点,这就使学生容易产生畏难情绪,学习效率下降,从而影响教学效果。特别是对理工科专业学生而言,有相当多的学生对有机化学课程重视不够,学习兴趣不高,加上学生入校时化学基础知识差异大,学习起来较困难,也影响到课堂教学效果。此外,随着高校教学改革的逐步推进,有机化学理论课程学时有所压缩,导致理论课程课堂教学中每节课程教学信息量日益增加,但又不能增加学生的课外负担,教师的教学难度也在不断加大。因此,对理工科专业有机化学课程的课堂教学,应摒弃“填鸭式”教学讲授方法,要因材施教,强调基础知识的掌握,注重培养学生的学习兴趣。在整个教学过程中,应精心安排各个环节,精心设计教学内容和过程,灵活运用各种教学手段,以提高教学质量和学生的综合能力。
2理工科专业有机化学课程教学方法探讨
课程教学有法而无定法。在有机化学课程教学中,教师应在立足“学生主体,教师主导”的教学指导思想的基础上,根据教学内容灵活选择和变换各种教学方法。
2.1知识点设计法
各类有机化合物、基本概念、基本原理之间,既有共性又有个性,要通过课程教学设计提高教学效率,就必须对每个知识点进行巧妙设计,这样才能达到调动学生的学习积极性、让学生主动探究的目的。例如,在进行单烯烃、炔烃和二烯烃的教学中,正常情况下护理学、生物科学、生物教育和环境科学专业的学生这部分内容授课为4学时,化学教育、应用化学、化学工程与工艺专业的学生授课为6学时。对于前者学生会感觉到教学内容过多,时间紧张。为了避免这种情况,就可以通过对某些知识点的巧妙设计来达到调动学生的学习积极性、发挥学生分析问题、解决问题的能力。在讲烯烃、炔烃的命名这个知识点时,可以先让学生回顾烷烃命名的规则,之后简要说明烯烃、烷烃在命名规则上的相同点与不同点,然后通过练习题帮助学生学会利用系统命名法进行命名。做了这些知识铺垫之后,再设计提问:有顺反异构的不饱和烃如何命名?当双键两碳原子所连接的四个原子或基团不相同时又怎样命名?以此引出顺反命名法与Z/E命名法。这样,通过巧妙设计知识点,就会极大地调动起学生主动思维和学习的积极性,学生会很轻松地用较少的时间掌握较多的知识。
2.2归纳总结法
在学习有机化学课程中,由于化合物种类繁多,化学性质丰富,有机反应形式各异,变化万千,且与反应条件密切相关,所以很多学生耗费了大量的时间记忆,却事倍功半。这时,教师要随时引导学生运用归纳法,从个别反应中找它们的共同规律。例如贯穿有机化学课程教学始终的有机反应历程问题,是学生较难以理解和记忆的重点内容。在讲授过程中,我们可以将有机反应比喻为有机化学的“词汇”,而反应机理则类似于有机化学的“语法”。反应历程根据共价键的断裂方式可归纳为两大类:即自由基反应一由共价键均裂成带单电子基团引起;离子型反应一由共价键异裂成带正负电荷的基团引起。在此基础上再经过系统的归纳,又可细分为以下几类:自由基反应:(1)自由基取代反应,如烷烃的卤代反应;(2)自由基加成反应,如烯烃在有过氧化物存在下与溴化氢的自由基加成反应;离子型反应又分两类:一类是被亲电试剂进攻的亲电取代反应(如芳环上的硝化、卤代、磺化反应等)和亲电加成反应(如烯烃的亲电加成反应);另一类是被亲核试剂进攻的亲核取代反应(如卤代烃的亲核取代SN1、SN2)和亲核加成反应(如醛、酮的亲核加成反应),以及β-消除反应E1和E2(如卤代烃脱卤化氢反应和醇的分子内脱水)和α-消除反应(如卡宾的反应)等。这样,借助反应历程作为贯穿有机化学课程教学内容的主线索使知识系统化,避免死记硬背繁多的有机化学反应,帮助学生把许多表面上看来完全不同的反应通过反应历程相应地联系起来,进一步加深对有机化学反应本质的理解。
2.3多重导入法
课堂教学的导入是指课堂教学的开头,它起着酝酿情绪、提示内容、带入环境的作用。一个好的导入可以抓住学生的心弦,引起学生的求知欲望,调动学生的积极主动性,加强师生间的双边活动,从而为课堂教学的效果提供一个好的前提保证。有机化学是一门以描述性知识为主的学科,大量的基本资料可由结构、性质和合成三部分内容来概括。它们之间的关系是结构决定性质,性质反映结构,性质和合成则是一个问题的两个方面。课堂导入方式很多,如有通过演示实验、分子模型等直观导入;有通过化学史来导入,例如脂环烃环的张力学说、苯环的结构等。而提问式导入经常出现在章与章、节与节之间关系紧密、前后连贯处,归纳式导入则在总结前一节的教学内容或习题、实验后,针对学生存在的问题分析原因,从而导入新课。更能激起学生兴趣的是事例式导入。有机化学与日常生活密切相关,因此可运用日常生活中学生所熟悉的例子来引入。例如学习酯类化合物时,可以从水果蔬菜的风味品质来导入,如乙酸异戊酯是香蕉的香味,正戊酸异戊酯是苹果的味道,乙酸乙酯和乙酸异戊酯是梨子的香味,丁酸乙酯和丁酸异戊酯是草莓的味道等。类比导入法是充分发挥学生形象思维的好方法,分子是看不见、摸不着的,但对宏观物体学生比较熟悉,所以,可从宏观物体作类比引入微观世界。例如在讲授有机化合物分子具有对映异构现象时,可以从镜前的物与像,山水画中的倒影以及人体的左、右手等非常相似但不能重合来说明分子也有镜像关系的存在。在讲到外消旋体与内消旋体的区别时,展示一张非洲羚羊的照片,羚羊的两只角呈现出完美的内消旋体形状,一个物体,不可拆分。帮助同学们记住内消旋体纯物质不能拆分,外消旋体是混合物,可以拆分等知识点。
2.4问题探究法
问题探究教学法,就是通过创设活动情景,引导学生提出问题、分析问题和解决问题,最终获取知识。学生探究活动是以思维的激发、深化作为手段进行的。在有机化学课程教学中可以问题意识驱动学生思维,而问题是学生探究活动的诱因,人一旦对某些难以解决或疑惑的实际问题产生困惑、怀疑、焦虑的心理状态,问题意识就形成了。为了培养学生的问题意识,教师在教学时要营造民主、和谐的教学氛围,巧妙营造问题情境积极鼓励学生主动提问,敢于向权威挑战。例如在讲授卤代烃消除反应机理时,由于卤素原子的吸电子诱导效应造成β-H变得活跃,在这种情况下卤代烃易于脱去β-H而发生消除反应。如果有思维敏捷的学生就可能提出这样的问题:如果卤素原子的吸电子诱导效应使得α-H要比β-H更为活跃,那么为什么不脱去α-H呢?听到这样的问题,教师首先应该对学生提问给予肯定与鼓励,然后再引导学生共同进行深入讨论,进一步了解α-消除反应与β-消除反应的区别,从而达到教师引导学生思考的目的。又如当讲到卤代烃消除反应的主要产物取向遵循扎依采夫(Saytzeff)规则,即主要产物是双键碳原子上连接烃基较多的烯烃,也有学生可能会提问,在什么情况下主要产物可以是双键碳原子上连接烃基较少的烯烃呢?这就可以进一步引入对“扎依采夫烯烃”和“霍夫曼烯烃”的讨论。
3结论
篇10
关键词:印制电路 培养模式 卓越工程师培养计划
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)04(a)-0189-02
国家教育部推出卓越工程师教育培养计划(以下简称卓越计划)[1],旨在通过在试点高校及专业实施卓越计划,摸索建立具有中国特色工程教育模式。卓越计划强调要“重视国家产业结构调整和发展战略性新兴产业的人才需求,适度超前培养人才”。从当前卓越工程师人才培养目标的发展情况来看,随着电子化学科技发展的不断综合化及加速化,着力提高学生的工程实践能力和工程创新能力,提升学生的国际视野及参与国际竞争的能力,探索电子领域中化学工程教育规律,创建与电子科技大学办学定位和特色相适应的化学与电子的复合人才的印制电路专业人才培养模式势在必行。目前我国电子化学教育的体系还不够完善,特别是在电子化学“材料制备-印制电路设计与制作-器件应用”系统化的印制电路教学领域,教育教学水平相对落后于欧美先进国家,而随着电子化学品成分趋于复杂,技术密集程度越来越高,将化学知识与电子工艺结合在一起,着重培养在信息产业重要组成部分的电子工艺技术领域的高技术复合型人才,印制电路工艺是一门必不可少的课程[2]。我校应用化学专业是我国目前唯一培养电子技术与化学技术相结合的综合性印制电路高科技人才的专业,在应用化学教育专业人才培养体系中逐渐完善“化学”与“电子”相结合的人才培养在国内是首创,是应用化学专业人才培养模式的扩展[3]。2013年我国印制电路行业总产值到达236亿美元,占全球产值的43%,尽管我国是印制电路制造大国,但不是强国。高技术含量、高附加值的高端印制电路产品,国外从制造设备、材料、工艺技术等方面对我国实行技术封锁和产品垄断。要想改变我国高端印制电路落后于发达国家的现状,培养具有扎实的电子-化学理论基础,能将所学理论知识灵活应用到印制电路工艺、制造等相关工作中,创新意识和创新能力较强的具有卓越工程师潜质的毕业生是十分必要和紧迫的。
我校应用化学专业被教育部批准为卓越工程师教育培养计划实施专业。该文从分析卓越工程师培养计划的培养目标出发,探讨本科生印制电路工程专业工程师培养存在的问题,提出针对卓越计划修订印制电路教学大纲、编写实用教材、建立校外实习基地、校企联合培养等培养实用创新型印制电路工程人才的思路。
1 印制电路教学现状及存在问题
1.1 教学现状
近年来,我国印制电路(PCB)产业每年以25%以上的高速度发展,已跨入世界PCB大国之列,伴随着印制电路产品发展,要求有新的材料、新的工艺技术和新的设备。我国印制电器材料工业在扩大产量的同时,更要注重于提高性能和质量。我校应用化学专业是我国目前唯一培养电子技术与化学技术相结合的综合性高科技人才的基地,但目前对印制电路教学的重视度同市场需求相比存在一定差距,单从学时分配上就可见一斑。从我校情况看,应用化学系本科生印制电路教学分成《印制电路原理与工艺》(专业必修课,32学时)、《双面印制电路板制作》(专业实验选修课,8学时)二个教学环节进行,在第三学年第2学期内完成。《印制电路原理和工艺》课程组在教学中,按照PCB技术发展历史与基础、基本材料、线路设计、线路制作、三废处理、质量管理和发展趋势的顺序组织安排教学,内容包括印制电路基板材料、印制板设计与布线、照相制版和图形转移、刻蚀和焊接技术、化学镀与电镀技术、孔金属化技术、多层及HDI板的制作技术、特种印制板制作技术、印制板工业三废的控制、印制板质量与标准化、印制电路技术现状与发展趋势等部分内容。《双面印制电路板制作》实验训练项目包括:PCB布线贴图的设计与制作相关软件的学习、PCB照相底版的设计与制作、孔金属化工艺及技术、印制电路板图形转移技术与工艺、印制电路板线路制作及线路保护技术与工艺等几部份实验内容。
1.2 存在问题
印制电路课程知识点多,涉及知识面广,工艺制造问题及节点设计学习难度大,加之很多学生材料化学与工艺、应用电化学与电子化学品基础不扎实,虽然采用多媒体教学手段,尝试将互动讨论式教学、PCB工业制造案例教学、学生调研式教学、学生小组作报告等多种教学方法引入到教学中,因课时所限及学生工程实践能力要求高,授课时往往还是无奈停留在学生对PCB制造的基本原理的掌握及工艺能够正确了解的层次,很难引导帮助学生提升到对印制电路线、孔构件、电气信号稳定性及任意层Cu互连技术进行优化设计和合理构造处理,从而培养学生创新意识及工程创能能力。同时对国内外印制电路电气结构设计规范的比较介绍也难以进行,对印制电路结构新理论、新材料、新技术介绍也不足。所以依据“卓越计划”人才培养的要求,从印制电路原理与工艺的授课内容及授课效果分析,印制电路课程教学主要存在的问题有:
(1)印制电路课程的课程大纲面向卓越工程师计划的针对性不强;(2)教学内容对国内外最新印制电路制造的新理论、新材料、新结构、新技术吸收不及时;(3)印制电路课程设计和毕业设计的工程实际针对性不强;(4)学生学习兴趣及热情较低,整合高校、企业、科研资源配置的工程实践能力培养基地较少;(5)课时偏少,未做到因材施教;(6)很多学生侧重与理论知识的学习,动手能力较差,从而对印制电路板制作工艺产生畏难心理。
2 印制电路课程改革思路
应用创新人才培养应是以知识学习为载体,着力培养学生工程实践能力和工程创新能力。印制电路技术横跨信息电子与新材料两大国家战略性新兴产业,而长期以来传统的培养方式对于化学与电子融合领域复合人才能力培养的重要性认识不足,基于我国印制电路领域的高技术人才匮乏现状,通过分析印制电路教学存在的问题,从以下几个方面进行教改尝试。
2.1 课题教学及实验科目中注重创新能力培养
通过实施“卓越计划”,探索应用化学系印制电路特色专业教育部卓越工程师计划实施与实践教学的人才培养的新途径,结合现代印制电路材料、结构、体系及设计方面的最新发展,制定相应的教学计划和课程大纲,开发出基于“材料制备-印制电路设计与制作―器件应用”系统化的印制电路教学的课件。并科学划分及衔接本科与研究生的印制电路课程内容。针对印制电路学时少而内容多的矛盾,采取凝练授课内容、主讲精讲基本概念及基本原理、课后结合作业自学理解掌握相关知识的方式精炼教学内容;同时将实验模式从讲授式逐步转化为开放式,在优化理论点教学内容的基础上制定印制电路课程开放实验教学大纲,启动印制电路实验教学改革,引入实际工程设计讨论,启发学生深入思考及掌握印制电路理论知识及设计方法,构筑开放实验体系培养学生的创新思维能力。
2.2 加强实际工程训练
积极拓展校外资源,形成了一条走出去、请进来的办学模式,努力建立校企联合培养人才的新机制,为多样化拔尖人才培养创造“研发训练、工程实践、创业体验”的多样化拔尖人才培养环境,将先进工业化技术引进实验教学环节。毕业设计环节及假期让部分学生到校外实习基地、校企联合培养基地参与印制电路的设计及制造工艺,印制电路课程设计和毕业设计题目逐步改进为实际工程设计题目。通过校外实习基地、校企联合培养使印制电路实验学科更具有自己独特气质,实现从实验向设计研究阶段的转变,改变传统实验与设计研究脱节的现象,学习体验大生产线的工艺流程和管理方式,使我校应化系学生的综合实验能力和设计能力得到提高,为今后成长为技术或管理人员打下坚实的工程基础。
2.3 激发学习兴趣,力求因材施教
现代印制电路技术是许多学科与技术相互渗透、交叉的产物,是一个从事电子仪器与设备设计与开发技术领域合格的专业人员应具备的知识、技能等。以资深教师进行印制电路课程学习动员,绪论课主要介绍印制电路发展的最新特点、国内外应用及研究现状、印制电路面临的瓶颈技术课题、印制电路未来的光电路发展前景、印制电路行业状况及国内外重大印制电路技术革新等。通过印制电路学习动员开阔学生视野也有益于激发学生学习印制电路的兴趣。鼓励对设计感兴趣的学生利用课余时间学习LPKF ProtoMat H100数控钻机Board Master5.0、CR5000等印制电路工艺设计软件,为做毕业设计及适应毕业后从事印制电路设计工作做准备;鼓励对科研感兴趣的学生参与任课老师的科研课题,构建“基础性实验 专业实验?工程实训?创新实验”的递进式、工程化、创新型的实验体系,建立体现个性化教育和研究性学习的实验教学新模式;建立化学虚拟工程模拟与工程实训相结合的先进工程教学手段,培养学生自主学习兴趣、开拓学生个性潜力、以期达到开阔学生知识视野、陶冶学生情操、发展学生健全身心、培养学生学习热情的目的。
2.4 电子―化学相关知识的拓展
在电子科学技术日新月异的当今时代,各种新型材料、新型元器件以及各种新型整机的研制、生产与应用,都与化学及其工艺过程密切相关,印制电路课程是以化学与电子技术有机结合的电子化学学科方向为主线,整合电子科学与技术、有机合成与光电技术、能源化学科学与技术、应用化学等资源。这就要求学生在化学课学习阶段对印制电路所需的化学知识点扎实掌握,鼓励并指导学有余力的学生阅读印制电路课外书籍及科研文献、撰写读书报告等,从而改善学生因化学基础差而对印制电路学习产生畏难心理的状况,保证学生印制电路知识的系统性。
3 结语
我国要从印制电路制造大国转变为印制电路强国及至创新强国,培养出一大批高素质应用创新型印制电路专门人才是当务之急。以实施卓越计划为契机,修订印制电路系列课程教学大纲,编写侧重工程应用型现代印制电路制作实验教材,精炼实验教学内容,采用现代化教学手段及多种教学方法想方设法调动学生学习印制电路热情和创新意识,提高学生自主学习独立思考的能力,把化学知识与电子产品结合起来,利用校企联合培养方式即印制电路实习基地培养学生印制电路制造的工程实践能力,培养出卓越计划要求的未来卓越工程师的后备军。
参考文献
[1] 林文松,刘延辉,何亮.“卓越工程师培养计划”下的工程材料课程建设[J].大学教育,2013(6):139-140.