王 凱，余 杰

（赤峰學院 化學化工學院，內蒙古 赤峰 024000）

應用型人才培養(yǎng)模式下的《化學反應工程》教學改革的探索

王 凱，余 杰

（赤峰學院 化學化工學院，內蒙古 赤峰 024000）

隨著我校應用型人才培養(yǎng)目標的確立，化工專業(yè)課程的教學也要符合應用型人才培養(yǎng)的要求.《化學反應工程》作為應用化學和化學工程與工藝專業(yè)學生的一門重要的專業(yè)基礎課,具有較強的工程性與實踐性的特點，在教學過程加強基礎理論教學的同時，也要充分發(fā)揮工廠企業(yè)等見習基地的重要作用，探索《化學反應工程》課程教學的新模式，從而提高化學反應工程課程的教學質量與教學效果.

人才培養(yǎng)；化學反應工程；教學改革

《化學反應工程》課程是化學工程與工藝專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課程.通常講的“三傳一反”中的“一反”，是主要指的化學反應工程上的內容.該課程具有很強的實踐性，其中的化工生產中的“反應器“是化工企業(yè)的核心，學生從化學和化工原理等理論學習通向反應器設計和開發(fā)過程不可缺少的重要課程，具有與化工實際生產聯(lián)系緊密的特點，所以對培養(yǎng)化工企業(yè)需要的應用型人才和促進科技成果產業(yè)化具有重要的意義，其在化學工程與工藝專業(yè)中的地位不言而喻的.

1 學生的學習現(xiàn)狀

《化學反應工程》課程內容涉及高等數學、物理化學、化學反應速率和數學建模等多門課程，綜合性強，數學模型的建立比較抽象，公式推導推導過程復雜，完全不同于學生以前所學課程.本課程與工程實際聯(lián)系比較緊密，許多反應器比如釜式反應器、固定床反應器和流化床反應器等等，都是生產中正在使用的反應器，而我校學生學習這門課之前，多數學生沒有去過化工企業(yè)，對其沒有感性的認識，對工程的概念沒有意識，因此，在反應器的選型與設計等實際問題上學生接受比較困難.根據我校學生的特點，緊緊抓住本課程教學內容的特色，改革傳統(tǒng)的理論教學與化工企業(yè)實際生產互相脫節(jié)的教學模式，把課堂教學與化工企業(yè)的實際生產進行有機結合，真正的將學生培養(yǎng)成應用型人才.

2 教學內容改革

當前國內的《化學反應工程》相關教材大致分為七個方面的內容：（1）均相反應動力學基礎；（2）理想反應器；（3）非理想流動反應器；（4）非均相反應動力學；（5）固定床反應器；（6）流化床反應器.在第一章的內容安排上，重點結合物理化學的化學動力學內容進行講解，讓學生練習盡可能多動力學方面的習題，大好基礎.在第二章理想反應器內容中，重點介紹間歇反應器、連續(xù)釜式反應器和管式反應器設計方程的推導過程，結合這些公式，講解反應器型式的評選，強調設計方程的應用.第四章內容強調停留時間分布的測定、介紹非理想流動模型，主要是給學生講解建立數學模型的思想，不要求計算.在第五章重點講解均勻表面的吸附動力學和氣固相催化反應的過程，重點要求學生掌握反應過程的控制步驟，減少講解本章過多的計算公式的來源及復雜計算，通過常見的氣固相催化生產工藝（比如合成氨、合成甲醇等）的分析，使學生真正能掌握分析氣固相催化反應實際過程的方法.

在教學過程中，將模擬軟件引入教學內容中.化工生產中工藝的計算是比較復雜的過程，尤其是化工中反應器的設計中多維反應器的設計計算，基本上都是通過電腦軟件設計完成的.為了讓學生感受反應器設計的過程，教師可以采用AspenPlus、ProII等成熟的化工流程模擬軟件，演示反應器的設計計算和優(yōu)化，從而讓學生了解反應器設計的整個過程.

另外教學過程注重數學模型建立的講解，這門課一個重要的特色，就是數學模型的建立，主要讓學生學習這種建模的思想，讓學生學習建立數學模型的所做的各種合理的假設，而不是注重對公式的記憶，也是培養(yǎng)學生對復雜問題進行合理簡單化并建立數學模型的能力的過程.

3 教學方法的改革

在教學方法上采取板書結合多媒體課件的方式.《化學反應工程》是一門理論性、實踐性和邏輯性比較強的課程.通過板書，詳細地講解數學模型的假設過程，建立合理且相關度較高的數學模型，演示公式的推導過程，著重讓學生掌握數學建模的的過程，以達到教學的主要目的.利用多媒體課件，采取諸如將抽象設備具體化（如利用圖片展示化工生產中的固定床和流動床），將微觀現(xiàn)象通過先進技術進行放大(如利用電鏡照片展示催化劑孔道結構)、將反應過程動畫化（通過動畫展示氣固相催化的吸脫附過程）等措施，以幫助學生理解.

在《化學反應工程》課程的課堂教學中，提高學生的學習的興趣，是教學過程需要解決的重要問題.在反應器的設計部分的教學中，讓學生帶著問題去學習，針對性地選取實際生產的案例，比如年產10萬噸甲醇固定床反應器的設計、年產5萬噸尼龍66間歇聚合釜的設計和年產10萬噸的合成氨反應器的設計等等.講課之前就將材料發(fā)給學生，讓學生熟悉材料，再進行理論講解，以所選取的案例為例，講解設計思路，例如如何確定反應器體積、操作條件、設備材質結構的確定等，課后由學生分組合作，自行完成設計任務，然后組織學生進行匯報答辯，針對自己完成的工作進行匯報，教師對所完成的設計進行評價.學生通過針對性的設計練習，激發(fā)出學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和工程意識，使學生把化學反應工程的基礎理論與企業(yè)實際結合起來，真正從工程角度分析生產工藝，成為一名高素質的應用型人才.

4 加強實驗教學

試驗教學可以啟發(fā)學生觀察實驗現(xiàn)象和過程、并與所學理論知識進行結合，得出科學的結論.針對每一個重要的知識點，針對性地設計實驗.為了掌握脈沖示蹤測定停留時間分布的方法，開設多釜串聯(lián)返混性能的實驗測定，讓學生真正的了解停留時間分布與多釜串聯(lián)模型的關系，不僅僅是停留在課本的理論公式上；動力學常數在物理化學中開始講，習題練習時，動力學常數也會給出，至于怎么得到的學生不甚了解，為了掌握用攪拌池測定企業(yè)反應動力學常數的原理和方法，測定亞硫酸鈉溶液在Co2+催化作用下，吸收氧氣的一級與二級動力學常數的測定；為了學會氣-固相催化反應本征動力學的研究方法，開設了一氧化碳與水蒸汽的變換反應實驗，測定低溫變換催化劑的動力學數據.通過《化學反應工程》的實驗教學，有利于學生對化學反應工程的理論知識的全面理解和掌握.

5 教學與實際化工生產相結合

為了讓學生對化學反應工程課程有感性的認識，開設該課程前增加認識實習，組織學生到我市的煤化工企業(yè)、制藥廠和有機化工廠等企業(yè)參觀實習，增強學生對合成塔、間歇反應器、固定床反應器和流化床反應器等主要化工反應設備的感性認識，這個實習可以與化工原理見習相結合同時進行.比如我們在赤峰瑞陽化工有限公司，學生可以在中控操作室觀察甲醛和乙醛合成塔中參數的變化和分布情況，了解反應器、操作和控制方法.利用其檢修期間，可以參觀甲醇合成塔等反應器的催化劑和催化劑裝填方式等等.

在認識實習中，企業(yè)為了安全和效益等因素，一般不允許學生親自動手操作，因而出現(xiàn)了很多學生“走過場“的現(xiàn)象.計算機仿真軟件將理論和實踐進行了有機結合，避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，并且現(xiàn)代化工企業(yè)中已采用了DCS控制系統(tǒng),一線工人主要在中控室通過電腦操作控制生產過程.因此在《化學反應工程》教學中，可以將工廠實習與仿真實訓進行結合.比如比較經典的甲醇合成工藝流程，我們可以通過對企業(yè)參觀，先讓學生了解其工藝流程，認識操作單元.然后通過仿真軟件，尤其是3D的仿真軟件，讓學生身臨其境對工藝流程進行操作，加強學生對化工單元操作和化學反應過程等理論知識的理解和掌握.

6 結束語

隨著我校應用型人才培養(yǎng)目標的確立，化工專業(yè)課程的教學也要符合應用型人才培養(yǎng)的要求.《化學反應工程》作為應用化學和化學工程與工藝專業(yè)學生的一門重要的專業(yè)基礎課,具有較強的工程性與實踐性的特點，在教學過程加強基礎理論教學的同時，也要充分發(fā)揮工廠企業(yè)等見習基地的重要作用，探索《化學反應工程》課程教學的新模式，從而提高化學反應工程課程的教學質量與教學效果.

〔1〕李望,朱曉波.《化學反應工程》課程教學方法初探.教育教學初探，2015（43）:156-157.

〔2〕黃燕.化學反應工程的應用及其課程教學改革[J].學園,2013（16）:56-57.

〔3〕李翔,王安杰,陳永英.化學反應工程教學難點和教學方法體會[J].廣州化工，2015,43(19):207-209.

〔4〕楊仁春,胡章文,任一鳴,李興揚.《化學反應工程》教學改革與實踐 [J].池州學院學報,2012（26）: 116-118.

〔5〕聶偉安,龍立平,熊文高,等.“實踐-認識-再實踐”教學方法在化學反應工程教學中的應用[J].化工高等教育,2007（5）:86-88.

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