王遠強 劉錫建 楊夢茹

摘?要：《高等反應工程》以化學反應工程的基本原理為基礎，以化工生產(chǎn)為背景，是化學工程與技術碩士研究生修讀的一門重要學位課程。在建設高水平應用型大學一流研究生人才培養(yǎng)的新形勢下，通過分析了課程教學目前存在的問題，改革課程教學內容，針對研究生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)，提出了課程教學手段和方法的改革措施。最后對促進課程教學改革的研究生“學”與教師“教”提出了建議。

關鍵詞：高等反應工程;課程;教學改革;教學內容;教學方法與手段

教育部《學位與研究生教育“十三五”規(guī)劃》及上海市教委《上海高等學校創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制，發(fā)展一流研究生教育試行方案》對當前高等教育改革提出了迫切要求，即提高學生的分析和解決問題能力。作為化學工程與技術學科工程教育的核心專業(yè)課程，《高等反應工程》以化學反應工程的基本原理為基礎，以化工生產(chǎn)為背景，是研究生修讀的一門重要學位課程[1]，其內容重點是向學生介紹反應工程中的基本概念、理論和研究方法，應用遍及石油化工、精細化工、煤化工、生物化工、醫(yī)藥、冶金及輕工等許多領域，擔負著化工類創(chuàng)新研究型人才教育的任務。因此，在建設高水平應用型大學一流研究生人才培養(yǎng)的新形勢下，針對研究生工程教育改革[2]，如何結合《高等反應工程》課程的工程應用特點來創(chuàng)新和完善該課程的培養(yǎng)機制是十分有必要的。

一、《高等反應工程》課程教學存在的問題

研究生教育與本科生教育不同，其實質是培養(yǎng)研究生的自主學習能力、科研能力及工程實踐能力。因此，高等反應課程的學習不僅是要求其掌握基礎理論，還需要具有把理論知識轉化為實際操作的能力。傳統(tǒng)的課程教學模式較陳舊，課堂缺乏互動性。對于大多數(shù)高校而言，《高等反應工程》課程教學主要靠教師板書與課件展示相結合的方法進行講解，可以利用圖片與視頻來演示化學反應的過程及原理，一定程度上能吸引學生的注意力。但是本課程在理論知識方面具有較強的邏輯性和抽象性，學生對于化學反應過程中的理論掌握仍有很大的困難，可能會產(chǎn)生厭學情緒，導致教學質量降低。因此，必須增加新的課程元素來調動學生學習的積極性，即按照學科的特色和發(fā)展，改革《高等反應工程》課程內容，采用適應研究生培養(yǎng)質量要求的教學方法和手段具有重要的意義。

二、《高等反應工程》課程教學內容改革

《高等反應工程》課程旨在為化學工程與技術類研究生從事學術研究和解決化工實際問題打下基礎，本課程以產(chǎn)低能耗、低物耗、高產(chǎn)率的化工生產(chǎn)為目標，側重化學反應動力學基礎和反應器設計與分析兩個方面。然而，學生在本科階所學的反應工程內容偏重于理想均相反應過程和反應器設計，與真實過程相差較大，也有相當一部分學生在本科階段掌握的工程類知識較欠缺，因此，研究生階段的《高等反應工程》課程有必要拓展內容的廣度和深度。

（一）增加課程源頭性內容，完善課程體系

當前，在創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)目標導向基礎上，可以充分利用現(xiàn)有《高等反應工程》的知識體系[3]，增加重要背景和來源性內容，進一步完善課程架構，有利于提升學生對課程的感性認識，滿足學生追根溯源的好奇心，培養(yǎng)其興趣和創(chuàng)造力，而創(chuàng)造力往往是先通過感性認識引起的。例如，在課程教學過程中增加了反應工程發(fā)展史、學科中的地位以及“化工放大”中的應用等內容，使學生能感性地了解課程學習目標;在反應動力學內容的基礎上引用原文增加了熱力學知識，給出案例，讓學生充分理解熱力學和動力學等關系，并理解反應動力學在課程學習過程中的重要基礎作用;在均相反應器、氣固相反應器和氣液相反應器設計與分析基礎上，引用這最原始文獻以及這些反應器在科研和化工生產(chǎn)中的應用等重要文獻，比平鋪直敘更能加強學生的興趣，更能牢固掌握這些概念。

（二）融合交叉學科內容，加深課程學習深度

化工實際問題不僅僅是這一門課程所能解決的，因而在授課過程中融合交叉學科的內容，加強課程學習的深度。例如，在化工實際反應器選型上，不僅要用本課程的相關知識，還要考慮到工藝流程控制、設備要求、技術經(jīng)濟、工程管理等方面的知識，讓學生充分認識到學習是個系統(tǒng)的工程，不能孤立所學的課程，這一點對培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的研究生來說尤為必要。另外，要求學生結合自己研究課題，在查閱大量文獻的基礎上完成與反應器相關的課程匯報，并展開課堂討論，及時依據(jù)匯報內容拓展與課程相關的交叉學科內容，讓學生在匯報時能思考和聯(lián)系已學過的課程和已掌握的知識，從而能夠培養(yǎng)學生靈活運用專業(yè)知識的能力。例如在教材中并未涉及的生物膜反應器、微通道反應器和光催化反應器等，課程教師根據(jù)匯報內容進行點評并拓展，能有效增強課程的深度，促進研究生的科研興趣，能夠了解到學科領域的一些前沿知識[4]。

三、《高等反應工程》課程教學方法與手段改革

《高等反應工程》課程涉及的有限知識，能有效用于研究課題和工程實際，是優(yōu)秀研究生所具備的重要素養(yǎng)，因而對于授課教師來說，采用有力、有效、有利的教學方法和手段，能達到傳授知識、培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力和解決問題的能力顯得尤為重要。

（一）挖掘課程德育內涵和元素，開展課程思政改革

當前，“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人”是教育的根本問題，本課程緊跟新時代高等教育發(fā)展新要求，以“立德樹人”為課程教學與改革的根本標準，挖掘課程德育內涵和元素，開展課程思政改革，切實把思政內容貫穿教育教學過程中。依據(jù)現(xiàn)代化工行業(yè)發(fā)展特點，強調當代化工類研究生應有的價值觀與社會責任感。例如，在講授化學反應器的選型與設計時，注重強調設計過程中需考慮法律法規(guī)、工程倫理和道德、安全環(huán)保等因素，從而把看似和本課程毫無關聯(lián)的社會主義核心價值觀融入課程中，實現(xiàn)知識傳授與價值引領的有機統(tǒng)一。本課程以思政為載體，使學生深刻認識到化工與人們的“衣、食、住、行”密切相關，承載人類美好生活的重任，從而增強化工生產(chǎn)的愛好與興趣，立足課程，培養(yǎng)吃苦耐勞、踏實嚴謹、追求卓越、心系社會的優(yōu)秀品質，成為時代擔當?shù)母呒墤眯凸こ碳夹g人才。

（二）采用特色教材，提升教學效果

本課程研究分析了國內外同類教材，采用適合課程內容、教學方法與手段的特色教材，力求做到開闊研究生學習課程的思路，理論知識結合實際應用，有效提升課程教學效果。因此，結合《高等反應工程》的課程工程特點，配套使用國內知名化工類高校如天津大學、華東理工大學、浙江大學等院校編寫的教材作為參考書，完成了課程多媒體課件、課程前沿文獻、課程教學方案、課程典型案例等在內的課程線上資源，實行課程線上、線下混合討論的教學模式等課程輔助教學手段，為學生自主學習創(chuàng)造了條件。

（三）加強科研和化工生產(chǎn)案例分析在課程中的運用

高等反應工程課程教學團隊教師的研究主要側重在化工工藝、工業(yè)催化、化工設備等方向，教師們均具備化工企業(yè)工作的經(jīng)驗。因此，在課程教學過程中，可以將較枯燥的反應工程基本原理與科研內容進行結合，例如，在講授獨立反應數(shù)時候，可以結合課題組研究的乙醇水蒸氣重整反應，根據(jù)給定的反應物和多種產(chǎn)物分布，讓學生來確定其獨立反應式。另一方面，利用教師的工程背景，在講授化工過程和化學反應器知識點時，可以進行拓寬，直接引入化工生產(chǎn)案例。例如在講授氣固相反應過程和反應器內容時，可以舉例硫酸生產(chǎn)的二氧化硫氧化工段，其反應工藝參數(shù)的設定與課程中的最優(yōu)溫度實施和控制密切關聯(lián)。科研案例和化工生產(chǎn)案例運用到課程教學中，引導學生將課程理論知識應用于實踐中，達到良好的“教”和“學”互動。

（四）引入化工過程模擬手段，輔助課程教學

高等反應工程課程強調化學熱力學和動力學以及化工過程反應器的設計和操作穩(wěn)定性，課程內容傳授的基本原理，但無法讓學生有直觀的認識。利用化工過程模擬軟件是實現(xiàn)理論和化工實際過程的重要手段[5]，能夠獲得在特定條件下的熱力學數(shù)據(jù)、動力學模擬、化學反應器結構以及化工操作流程，尤其是考慮到“三傳”影響下接近于化工真實場景的模擬過程，能有效降低復雜的推導和計算過程，使反應器設計和反應過程更具體，避免理論知識傳授的抽象化，有利于加深學生對課程內容的理解和掌握，有效提升課程教學效果。此外，當今各行業(yè)越來越重視信息化和計算機技術，作為傳統(tǒng)制造業(yè)的化工更應進行升級改造，因而在課程教學中突出化工過程模擬手段的重要性顯得尤為重要，是化學工程與技術碩士研究生參與學科類競賽的必備技能，也是新一輪科學技術革命形勢下化工類人才對自身更高的專業(yè)素養(yǎng)要求。

（五）引入“互聯(lián)網(wǎng)+”反應工程課模大賽

“互聯(lián)網(wǎng)+”不但是一種全新的經(jīng)濟形態(tài)，更是一種新的發(fā)展模式。對于建設高水平應用型的地方高校，可以嘗試組織學生進行“互聯(lián)網(wǎng)+”反應工程課模大賽[6]，要求學生選擇高等反應工程課程相關內容如：催化反應過程及原理、反應器設計及工作原理等通過制作課件、教學動畫和動漫、工程案例3D等作品來動態(tài)講解和展示課程內容。

四、結語

在新時代高等教育改革背景下的課程教學實踐過程中，我們應始終以學生為中心開展工程教育改革，將思政元素融合在課程教學過程中，建立健全課程教學管理制度，嚴格按照規(guī)定開展課程教學。一方面，在課程教學內容上加強廣度和深度，促進學生學習興趣，使課程內容能夠有效服務于研究課題和工程實際;另一方面，進一步加強師德與師能建設，合作開發(fā)、跨學科合作，積極探索新問題與改革教學方法，在教學過程中勇于實踐?！敖獭迸c“學”的良性循環(huán)，能培養(yǎng)學生獲取課程知識的能力以及工程創(chuàng)新能力的提升，推動地方高校創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。

參考文獻：

[1]應衛(wèi)勇，江洪波，曹發(fā)海，等.化學工藝學科碩士研究生高等反應工程課程教學改革實踐[J].化工高等教育，2016，33：1114.

[2]龔慧林.新工科背景下研究生工程教育改革研究[J].教育界，2020，11：5658.

[3]金涌，程易，顏彬航.化學反應工程的前世、今生與未來[J].化工學報，2013，64：3443.

[4]羅國華，李建剛，靳海波，等.高等反應工程課程異構化反應工程案例教學課件的構建與實踐[J].化工高等教育，2020，37：7781.

[5]金兆榮，侯峰，徐宏.基于Aspen?Plus的熱等離子體氣化含油污泥的模擬研究[J].現(xiàn)代化工，2018，38（09）：230234.

[6]張麗麗.“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下化學反應工程混合式教學模式的設計與應用研究[D].西北民族大學，2020.

基金項目：2020年上海工程技術大學一流研究生培養(yǎng)項目——《高等反應工程》課程建設;2020年上海工程技術大學本科課程建設項目——基于新工科培養(yǎng)模式的化學反應工程課程建設;2020年度上海高校市級重點課程建設——《化學反應工程》

作者簡介：王遠強（1978—?），男，漢族，江蘇儀征人，博士，講師，系主任，研究方向：能源材料及化學工程。