陳艷紅，石會龍，姚媛媛

(中國石油大學(xué)勝利學(xué)院，山東 東營 257061)

《化學(xué)反應(yīng)工程》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門非常重要的基礎(chǔ)核心課程，同時也是其他相關(guān)專業(yè)的重要課程之一。該課程涉及到高等數(shù)學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)和優(yōu)化與控制、反應(yīng)動力學(xué)、傳遞過程等眾多學(xué)科領(lǐng)域的內(nèi)容。當(dāng)我們要把在實驗室中的研究成果進行放大生產(chǎn)實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用或者在如何優(yōu)化工業(yè)反應(yīng)器操作條件、設(shè)計改造工業(yè)反應(yīng)器時等等，這一系列重要的化學(xué)工程問題的處理解決，都離不開化學(xué)反應(yīng)工程課程的理論指導(dǎo)。然而，經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)工程是專業(yè)課程中最難學(xué)習(xí)的課程之一，很多學(xué)生提出在學(xué)習(xí)過程中時常感到理論抽象難理解、步驟繁瑣易忘記。針對這門難度很大卻又異常重要的基礎(chǔ)課程，如何改進教學(xué)方法，使學(xué)生學(xué)習(xí)過程中能夠輕松易懂，能夠與生產(chǎn)實際結(jié)合而不是以應(yīng)付考試為目的，具有尤為重要的理論與實踐意義。

1 應(yīng)用技術(shù)型高?；瘜W(xué)反應(yīng)工程課程教學(xué)中存在的問題

1.1 學(xué)生文化基礎(chǔ)知識比較差，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情較低

根據(jù)我國現(xiàn)在的高考招生政策，應(yīng)用技術(shù)型高校的學(xué)生在基礎(chǔ)知識上與重點高校的學(xué)生還是存在一定得差距，學(xué)生對知識的理解能力較差同時學(xué)習(xí)能力較弱。因此，在《化學(xué)反應(yīng)工程》這種非常抽象并且理論性強，需要用到數(shù)學(xué)思維和工程思維的課程中表現(xiàn)尤為明顯。另外，現(xiàn)在學(xué)生課堂積極性不高，很多學(xué)生處于被動式學(xué)習(xí)狀態(tài)，不愿積極思考問題，只是應(yīng)付考試，沒有學(xué)習(xí)主動性。

1.2 師資力量相對薄弱[1]

應(yīng)用技術(shù)型高校教師隊伍中年輕教師占的比重很大，這些新引進的年輕教師一般具有較高的學(xué)歷，但是存在教齡短和教學(xué)經(jīng)驗不足等問題。近幾年來，隨著高校擴招的原因，很多教師教學(xué)擔(dān)子愈加繁重，課程多、壓力大，從而造成了老師沒有太多精力用于精心備課和教學(xué)研究，教學(xué)水平難以提高。再就是，中青年教師大多是都是一畢業(yè)就進入高校工作，沒有經(jīng)歷在工廠一線的實踐工作過程，因此對實踐教學(xué)認(rèn)識不深入，課堂中關(guān)于實踐教學(xué)內(nèi)容不能很好的體現(xiàn)，實踐教學(xué)能力有待于提高。

1.3 教學(xué)方法亟待改革[2]

教學(xué)過程中，有的教師習(xí)慣采用傳統(tǒng)教學(xué)手段即原始的黑板粉筆教學(xué)方法。由于反應(yīng)工程公式推導(dǎo)較多，因此老師在黑板上進行公式推導(dǎo)，由于書寫速度較慢，學(xué)生通常有充分理解的時間，前后內(nèi)容銜接緊密，有利于學(xué)生對比和總結(jié)。但是，這種教學(xué)手段會花費較多的時間在書寫上，導(dǎo)致課容量較小，特別是在講授固定床反應(yīng)器等章節(jié)，由于公式多而復(fù)雜此現(xiàn)象尤為明顯。另一種老師常采用的教學(xué)方法為多媒體教學(xué)，該教學(xué)手段可以使課程內(nèi)容生動化、形象化，通過模擬的動畫、視頻等素材可以拓寬學(xué)生視野，讓學(xué)生更加清楚的了解反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理。然而，當(dāng)將該教學(xué)手段用于理論公式的推導(dǎo)時，單純通過多媒體教學(xué)，學(xué)生往往不能很好的掌握推理過程，對公式的理解也不夠深入，從而造成知識的掌握有一定的困難。因此，如何提高教學(xué)方法，也是該課程目前面臨的問題之一。

2 解決措施

2.1 強化課程重要地位，提高學(xué)生學(xué)習(xí)愛好

很多學(xué)生認(rèn)為《化學(xué)反應(yīng)工程》是大學(xué)專業(yè)課中里最難學(xué)的課程之一，這是因為它涉及到了物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工傳遞過程以及設(shè)備優(yōu)化及控制等多方面內(nèi)容。大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為該課程公式多、設(shè)備多、概念多，從一開始接觸就容易產(chǎn)生畏懼心理。因此，吸引學(xué)生對該課程產(chǎn)生濃厚的興趣是學(xué)好該課程的關(guān)鍵點。我們知道興趣是最好的老師，只有當(dāng)學(xué)生對課程產(chǎn)生了濃厚的興趣并意識到該課程的重要性，才能產(chǎn)生去積極學(xué)好這門課程的主觀能動性，這時候就自然而然地會積極主動地克服學(xué)習(xí)中遇見的困難。要達(dá)到這個預(yù)期的目標(biāo)，就要求教師把第一堂緒論課上的要精彩。通過緒論教學(xué)讓學(xué)生了解該課程的重要地位，激發(fā)他們的求知欲和學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)學(xué)生能認(rèn)識到該課程的重要性，他們就會自覺地在學(xué)習(xí)上花時間投入更多的熱情和時間，主動去克服學(xué)習(xí)中遇到的困難。對教師來說，就要求我們要把整個課程內(nèi)容“吃透”，并結(jié)合豐富的教學(xué)經(jīng)驗，能夠恰當(dāng)?shù)幕卮稹笆裁词欠磻?yīng)工程?它有什么樣的地位?為什么如此重要?”等基本問題。同時，教師最好能夠把該學(xué)科最前沿的科技動態(tài)和應(yīng)用現(xiàn)狀介紹給學(xué)生，讓學(xué)生一開始就能夠深刻感受到該課程在實際生產(chǎn)中的重要性，讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)是為了更好的應(yīng)用。要達(dá)到這一目標(biāo)，教授該課程的所有教師應(yīng)在每學(xué)期上課前進行一次集體備課討論，各位老師通過交流問題和經(jīng)驗，從而互相提高。另外，新老教師可以通過傳、幫、帶的做法，老教師將自己積累的一些教學(xué)經(jīng)驗傳授給青年教師，同時也可以從青年教師哪里學(xué)習(xí)一些本專業(yè)方面新的前沿性的知識動態(tài)以及一些好的建議方法。針對部分有相關(guān)科研課題的教師，可以根據(jù)自己的科研實踐經(jīng)驗，采用一些具體實際的實驗數(shù)據(jù)和工廠實踐中問題的解決途徑，解答理論課堂提出的諸多問題。例如教師在課堂讓可以提出實際問題:為什么在不同的化工工藝中反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和操作形式不同?我們?nèi)沼玫幕瘖y品等精細(xì)日用品合成是采用什么樣的反應(yīng)器，而煉油工藝中的反應(yīng)器又有什么特點?引導(dǎo)學(xué)生去思考，告訴同學(xué)們當(dāng)學(xué)習(xí)完化學(xué)反應(yīng)工程后就可以解答這些問題。

2.2 精心組織教案，精選課程主要內(nèi)容[3]

根據(jù)培養(yǎng)人才目標(biāo)的不同，選擇合適的教材是目前各高校對該門課程改革的方向之一。目前，化學(xué)反應(yīng)工程的教材有很多版本，其中中文版關(guān)于《化學(xué)反應(yīng)工程》的教材常見的就有十幾種，這些教材雖然在結(jié)構(gòu)編排上差別較大，但是所包含到的內(nèi)容都與教學(xué)大綱規(guī)定是已知的，因此合理選擇教材對于教學(xué)和學(xué)習(xí)非常重要。針對本專業(yè)特點，同時結(jié)合我們學(xué)生的實際情況和教育部本科院校評估的要求，目前我們使用的教材是由陳甘棠教授主編的“十一五”國家級規(guī)劃教材《化學(xué)反應(yīng)工程》第三版，該教材內(nèi)容較全面、豐富。另外選取很多高校使用的外文版教材O.Lev enspiel主編的“Chemical Reaction Engineering”(3rd，2002)作為部分優(yōu)秀學(xué)生的參考書，這樣，在學(xué)習(xí)反應(yīng)工程知識的同時又提高了學(xué)生的專業(yè)英語水平。另外，在教學(xué)內(nèi)容方面，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)力求能展現(xiàn)本學(xué)科的科學(xué)性、先進性和適用性。本科階段該課程講授的基本內(nèi)容主要包括兩部分:反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)器的設(shè)計與分析。其中動力學(xué)部分主要是通過反應(yīng)過程中的動量、熱量和質(zhì)量傳遞對反應(yīng)動力學(xué)的影響也就是常說的“三傳一反”，揭示了反應(yīng)動力學(xué)的基本知識、流體流動基本模型和非均相反應(yīng)過程的傳遞理論等;而反應(yīng)器的設(shè)計與分析部分，主要包含一些典型反應(yīng)器(如固定床反應(yīng)器)在宏觀反應(yīng)過程遵循的基本原則和計算方法，其中，數(shù)學(xué)模型是其主要的研究方法。學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生對數(shù)學(xué)模型是很少接觸的，而且學(xué)生的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)也參差不齊。許多學(xué)生對數(shù)學(xué)模型知之甚少，并且基礎(chǔ)數(shù)學(xué)水平也有高有低，因此教學(xué)過程中，應(yīng)本著由淺入深的方法進行教授。例如，在講授反應(yīng)器的性能方程之前，教師會首先給學(xué)生介紹衡算方程這個數(shù)學(xué)模型，這個時候授課教師就可以結(jié)合學(xué)生正在或已經(jīng)學(xué)過的化工原理、物理化學(xué)這些課程中已經(jīng)接觸過的質(zhì)量衡算、能量衡算等例子，讓學(xué)生對衡算方程能夠比較系統(tǒng)的認(rèn)識。而在隨后的章節(jié)例如釜式、管式反應(yīng)器的設(shè)計中，授課教師應(yīng)該先給學(xué)生歸納總結(jié)不同反應(yīng)器的特點，再根據(jù)這些反應(yīng)器本身的特點給學(xué)生展示如何來選列衡算體系和衡算方程，同時，一定要注明衡算方程中各項的物理意義，詳細(xì)地向?qū)W生教授清楚。而對于大多數(shù)學(xué)生普遍反映理解比較困難的章節(jié)，例如，非理想流動和停留時間分布這一章，教師在內(nèi)容組織上，盡量把握將抽象的內(nèi)容以通俗易懂化的原則講述給學(xué)生，讓學(xué)生首先明確停留時間分布研究的意義及用途，和我們工業(yè)反應(yīng)器的設(shè)計與開發(fā)有何關(guān)聯(lián)?而針對一些涉及到較為復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的教學(xué)內(nèi)容，例如固定床反應(yīng)器的設(shè)計和非均向反應(yīng)動力學(xué)等知識，學(xué)生通常難以完全理解這部分內(nèi)容，教師教學(xué)時可以重點突出，以講授思路和方法為主，論述最終結(jié)果為輔。

2.3 改革教學(xué)方法，采用多種教學(xué)手段[4]

傳統(tǒng)講授反應(yīng)工程的教學(xué)方法通常遵循以下步驟:教師首先提出動力學(xué)模型，然后給學(xué)生展示怎么推導(dǎo)得到該模型，最后讓學(xué)生明白該模型在實際的工藝中如何應(yīng)用來解決相關(guān)的問題。這樣傳統(tǒng)的教學(xué)方法不能體現(xiàn)現(xiàn)代教育的基本原則。現(xiàn)代教育的基本原則要求教師通過“啟發(fā)引導(dǎo)”和學(xué)生的“積極主動反應(yīng)”實現(xiàn)課堂的高效率。因此，如何培養(yǎng)學(xué)生積極思考問題和解決問題的能力，通過學(xué)生的主動思考提高課堂教學(xué)的效率，也是眾多高校在《化學(xué)反應(yīng)工程》教學(xué)改革中不斷探索的一個關(guān)鍵問題?！痘瘜W(xué)反應(yīng)工程》的一大特點是:公式多、難點多，公式推導(dǎo)復(fù)雜。為了確保學(xué)生對所學(xué)知識內(nèi)容能夠充分理解，基本方法能在學(xué)習(xí)實踐中學(xué)以致用，就需要對教學(xué)方法和教學(xué)手段進行改革。作為任課教師要認(rèn)真研究教學(xué)方法，教學(xué)中盡可能的采用多種教學(xué)手段相結(jié)合，保質(zhì)保量地完成教學(xué)任務(wù)，同時上課中注意突出各章節(jié)重點和難點，使學(xué)生有的放矢，利于學(xué)生對課堂知識的理解和掌握。首先，在講課方式上，要充分把握教師和學(xué)生之間的“啟發(fā)引導(dǎo)”和“積極主動”的現(xiàn)代教育基本原則。在教學(xué)過程中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠處于積極的思考問題、提出問題的狀態(tài)。在啟發(fā)式教學(xué)的基礎(chǔ)上，教師還可以針對不同章節(jié)采用對比、歸納、提問等方法來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。例如，可以應(yīng)用對比與歸納結(jié)合的方法對平推流和全混流兩種理想反應(yīng)器的型式和特點進行評選。而對于一些有難度同時又在幾種情況下反復(fù)出現(xiàn)的概念，教師在上課過程中可以采用課堂講解和學(xué)生探討相結(jié)合的形式，通過講解和學(xué)生的分組討論最終由學(xué)生自己總結(jié)結(jié)果。這樣即能夠活躍課堂教學(xué)氣氛，同時也提高了教學(xué)效果。再次，靈活地采用多種教學(xué)手段是教學(xué)方法改革的重要方面之一。教師根據(jù)每堂課內(nèi)容的特點，有選擇性地使用多媒體和板書結(jié)合可以達(dá)到事半功倍的效果。例如，在講解固定床反應(yīng)器的內(nèi)容時，單純采用板書不能形象的向?qū)W生展示反應(yīng)器的內(nèi)部構(gòu)造，這時候教師可以利用多媒體將工廠一些實際固定床反應(yīng)器的剖面圖和反應(yīng)器的實際操作工藝流程搬到課堂中，這樣就可以讓學(xué)生真實生動的看到反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，此時不在是頭腦里的想象而是真實實物的展現(xiàn)，這樣學(xué)生在理解反應(yīng)器內(nèi)部的傳質(zhì)與傳熱狀況就簡單的多了。對于一些復(fù)雜的公式推導(dǎo)，例如各種反應(yīng)器的操作方程，則可以使用板書的形式，保證學(xué)生跟上教學(xué)思路。多種教學(xué)手段相結(jié)合，可以提高教學(xué)效率。

2.4 做到理論實踐結(jié)合，培養(yǎng)工程分析能力[5]

化學(xué)反應(yīng)工程研究的對象是工程過程中的各類反應(yīng)器，學(xué)習(xí)的目的就是如何來操作反應(yīng)器、設(shè)計反應(yīng)器，因此在理論教學(xué)的同時，必須聯(lián)系實際工業(yè)生產(chǎn)過程，例如，上課時講到的工程概念“空時”、“空速”的概念就要向?qū)W生說明和我們通常提的反應(yīng)時間的區(qū)別，積極引導(dǎo)學(xué)生樹立宏觀工程觀念，加大理論和實踐相結(jié)合力度。只有當(dāng)學(xué)生把在課堂上所學(xué)知識應(yīng)用到實踐工程中時，才能讓學(xué)生真正感受到所謂學(xué)以致用，發(fā)揮學(xué)習(xí)知識的主動性和積極性。應(yīng)用技術(shù)型高校主要培養(yǎng)的是應(yīng)用性人才，因此，除了理論知識的學(xué)習(xí)，相應(yīng)的實驗內(nèi)容和實踐內(nèi)容顯得尤為重要。我校的化工過程實驗室主要包括以下實驗裝置:多釜串聯(lián)反應(yīng)器、多級混合流反應(yīng)裝置、管式流動反應(yīng)器等。這樣，課堂上講的一些理論知識就可以在學(xué)生做實驗和處理實驗數(shù)據(jù)的過程中獲得驗證。此外，針對化工專業(yè)的學(xué)生，我校在第四學(xué)期的暑假和第六學(xué)期的暑假都設(shè)有對應(yīng)的化工認(rèn)識實習(xí)和化工生產(chǎn)實習(xí)兩次實踐教學(xué)。當(dāng)學(xué)生進入生產(chǎn)一線時，學(xué)生通過自己的親身經(jīng)歷就能夠深刻體會到反應(yīng)工程學(xué)在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用和經(jīng)濟效益。通過課堂教學(xué)和生產(chǎn)實踐相結(jié)合的教學(xué)方式，可以從根本上消除對該課程的排斥感，加深對知識的理解。此外，我院還積極引導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新項目，授課教師通過引導(dǎo)學(xué)生，把科研項目中的實際問題與課程有關(guān)知識內(nèi)容緊密地結(jié)合起來，并將一些典型的案例引入到課堂教學(xué)中，讓學(xué)生真正領(lǐng)悟到反應(yīng)工程科研思路方法，部分同學(xué)還可以通過自己動手設(shè)計實驗，更深地體會本課程的精髓。讓學(xué)生參與到各種各樣的科研工作中，這些活動都會大大提高了學(xué)生的感性認(rèn)識和動手能力，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維的能力。

3 結(jié)語

化學(xué)反應(yīng)工程是化工專業(yè)的主干課程之一，在培養(yǎng)化工及相關(guān)行業(yè)的人才中具有重要的地位。結(jié)合應(yīng)用技術(shù)型高校學(xué)生的情況，采用科學(xué)思維的方法選擇教材、尋找教學(xué)方法，密切和實踐教學(xué)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，提高學(xué)生解決實際問題的能力。只有激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在教學(xué)內(nèi)容和手段上不斷改革，才能不斷地提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和處理實際問題的能力。