鄭紅娟，王仁杰，苗 蔚，尚蒙婭，程 博

(河南工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)[1]。截至2017年底，教育部高等教育教學(xué)評估中心和中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)共認(rèn)證了全國198所高校的846個(gè)工科專業(yè)。近年來，隨著專業(yè)認(rèn)證的數(shù)量越來越多，專業(yè)認(rèn)證也日趨重要。其中開展畢業(yè)要求達(dá)成度評價(jià)就是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，將畢業(yè)指標(biāo)點(diǎn)落實(shí)到每門課程的每個(gè)章節(jié)中，所以課程教學(xué)的實(shí)施活動(dòng)、考核方式、達(dá)成評價(jià)辦法和達(dá)成度密切相關(guān)。

《聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)》課程是高分子材料與工程專業(yè)的專業(yè)課程之一[2]。該課程的學(xué)習(xí)是建立在高分子物理和高分子化學(xué)專業(yè)課基礎(chǔ)上，是高分子合成材料工業(yè)化生產(chǎn)的必經(jīng)階段。由于課程知識(shí)點(diǎn)分散、涉及的公式和計(jì)算較多，學(xué)生們的學(xué)習(xí)有一定難度。本文從OBE的理念[3]出發(fā)，以學(xué)習(xí)形式自由、教學(xué)方法靈活、考核方式多樣等方面進(jìn)行課程改革。

1 學(xué)習(xí)形式自由

課程的第一部分是化學(xué)反應(yīng)工程基礎(chǔ)[4]，為未學(xué)過化學(xué)反應(yīng)工程的高分子類學(xué)生提供基礎(chǔ)知識(shí)，主要介紹聚合反應(yīng)相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生能夠牢固掌握聚合反應(yīng)工程的基本概念、基本原理和計(jì)算方法。這部分內(nèi)容采用以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式。關(guān)于理想反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、熱穩(wěn)定性、混合、流動(dòng)分布等內(nèi)容是該課程的重點(diǎn)，主要通過以講授為主的形式教學(xué)。

第二部分是聚合過程的工程分析，主要是聚合動(dòng)力學(xué)分析操作參數(shù)對聚合速率和聚合物質(zhì)量的影響。是一系工程化研究的內(nèi)容，需要較多的人員參與，考慮的方面更多。采用以團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠有機(jī)會(huì)在高分子材料與工程的學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體，團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。第三部分是聚合物流變與傳遞，聚合反應(yīng)器的放大，該部分內(nèi)容直接和應(yīng)用銜接。采用以項(xiàng)目為基礎(chǔ)形式的學(xué)習(xí)。理解并掌握與高分子科學(xué)技術(shù)相關(guān)工程項(xiàng)目的管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。

第三部分是以攪拌聚合釜為重點(diǎn)，討論聚合過程(流動(dòng)、混合、傳熱等物理過程及聚合反應(yīng)過程)對聚合反應(yīng)器設(shè)計(jì)和操作控制要求。了解聚合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、操作和控制的基本方法。能夠根據(jù)聚合物性能要求合理確定聚合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、操作和控制條件。適合以問題為基礎(chǔ)引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，采用查閱文獻(xiàn)、雨課堂等進(jìn)行課前預(yù)習(xí)的形式加速學(xué)習(xí)。能夠?qū)⒐こ袒A(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決高分子材料設(shè)計(jì)與開發(fā)、高分子材料工程等復(fù)雜工程問題。

最后部分是關(guān)于管式聚合反應(yīng)器、塔式聚合反應(yīng)器和特殊形式的聚合反應(yīng)器等不同類型反應(yīng)器，以及未來新類型的反應(yīng)器，聚合反應(yīng)工程的發(fā)展歷程等以匯報(bào)講解形式學(xué)習(xí)。鍛煉學(xué)生能夠在業(yè)界行業(yè)及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，通過撰寫報(bào)告、設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令方面的練習(xí)，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。

2 教學(xué)方法靈活

根據(jù)課程不同章節(jié)的要求，重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容詳講，次要內(nèi)容略講。同時(shí)結(jié)合所講內(nèi)容，多種教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，提高課堂教學(xué)效果。以攪拌聚合釜和聚合過程的動(dòng)力學(xué)分析為例，簡要說明教學(xué)方法。

攪拌聚合釜是工業(yè)上聚合反應(yīng)器中最常見和使用最多的反應(yīng)器[3]。其中反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)設(shè)置、攪拌器的選擇均與合成反應(yīng)類型密切相關(guān)，并且釜內(nèi)液體的流動(dòng)狀況，攪拌功率大小、攪拌器轉(zhuǎn)速的快慢、流體的分散情況及混合特性均需進(jìn)行考慮，各種技術(shù)參數(shù)是否相互影響，又如何變化？聚合釜的傳熱方式，傳熱量的計(jì)算以及釜內(nèi)傳質(zhì)情況是否都在變化？一般反應(yīng)放大過程都是經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)室小試、中試、工業(yè)化生產(chǎn)，可見聚合釜的放大是工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵階段。放大需要考慮哪些方面，放大的方法有哪些，放大成功的標(biāo)志是什么？等此類重點(diǎn)內(nèi)容較多，采用板書和PPT相結(jié)合的方法講解相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與討論。教師講授主要是幫助學(xué)生對信息進(jìn)行組織，構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)框架概念，對問題集中的難點(diǎn)重點(diǎn)進(jìn)行糾正性教學(xué)。

聚合過程的動(dòng)力學(xué)分析中的均相自由基共聚、縮聚反應(yīng)、非均相聚合反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)在高分子化學(xué)課程中已有詳細(xì)講解，同時(shí)引出流動(dòng)與混合對聚合度分布的影響、聚合過程的調(diào)節(jié)與控制的問題。非牛頓流體的流動(dòng)中的非牛頓流體的種類和流變性的測量已在高分子物理課程中涉及該部分內(nèi)容，在圓管中進(jìn)行聚合反應(yīng)主要是非牛頓流體，結(jié)合化工原理課程知識(shí)嘗試討論在在圓管中的層流流動(dòng)和湍流流動(dòng)情況。上述這類已學(xué)習(xí)知識(shí)內(nèi)容并不在課堂上進(jìn)行講授，而是通過布置閱讀任務(wù)，讓學(xué)生在課下提前閱讀大量的教材、參考書、論文等學(xué)習(xí)材料，通過教學(xué)視頻、網(wǎng)絡(luò)資源補(bǔ)充。學(xué)生分小組做PPT，課堂匯報(bào)講解、討論形式來加深相應(yīng)知識(shí)。

通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解聚合反應(yīng)過程的基本內(nèi)容和研究方法，聚合反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本原理和設(shè)計(jì)方法；能夠運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)對反應(yīng)過程中的某些現(xiàn)象進(jìn)行分析；能夠根據(jù)聚合物性能要求合理確定聚合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、操作和控制條件。

3 考核方式多樣

工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心就是確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評價(jià)。本課程采用討論、報(bào)告、大作業(yè)等多種方式進(jìn)行考核。

討論：以隨機(jī)的形式，在每章內(nèi)容進(jìn)行中或結(jié)束后，提出1～3個(gè)主題進(jìn)行課堂討論，或課后布置作業(yè)進(jìn)行討論分析，按20%計(jì)入總成績； 綜合匯報(bào)：由學(xué)生自己選擇感興趣的題目，進(jìn)行資料查找與總結(jié)，并在課堂上對所選題目進(jìn)行講解，同學(xué)之間互相討論學(xué)習(xí)，主要考核學(xué)生知識(shí)點(diǎn)理解和掌握程度，按30%計(jì)入總成績；大作業(yè):設(shè)置結(jié)合實(shí)際的復(fù)雜問題，通過學(xué)生的獨(dú)立完成，培養(yǎng)學(xué)生工程思維，提高分析聚合工程問題能力，按50%計(jì)入總成績。

4 結(jié)語

通過有目的課程教學(xué)，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程概念、工程分析能力和解決實(shí)際工程問題的能力。在教學(xué)實(shí)踐中，采用傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體動(dòng)畫教學(xué)相結(jié)合的方式，以及不斷嘗試和改進(jìn)新的教學(xué)方法，可以提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，使學(xué)生在理論學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐方面打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)，能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決聚合反應(yīng)工程及相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)際問題。希望有更好的教學(xué)改革方案，使實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與工業(yè)實(shí)際有效的結(jié)合起來。