论文《化工专业新型分离技术教学研究》-仁创编译转载

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　　摘要:新型分离技术是化工专业本科生的一门重要的课程，是培养学生化工生产过程中分析问题和解决问题的专业课程，对学生的发展和就业具有重要的作用。本文主要从课程内容的教学改革设想、设置教学内容和创新教学方法等方面对新型分离技术进行教学改革。通过教学改革，可以丰富教学内容，提高教学质量和教学效果;激发学生的学习兴趣，培养学生独立自主的学习意识和创新意识，增强学生的理论水平和实践能力。

　　关键词:新型分离技术;教学改革;创新;实践

　　《新型分离技术》课程是化工有关的院校化学工程与工艺、环境工程、林产化工、应用化学、精细化工、石油化工、农业化工等专业开设的一门专业基础课。是从事化工专业人员的实用部分，主要阐述包括特殊精馏、特殊萃取、吸附与离子交换、各种色谱技术膜分离等技术基本原理和主要应用。分离与传质过程是化工及其相关专业课程的重要组成部分，由于课程学时的限制，一般的化工原理教材只讲述传统的分离技术，包括蒸馏、萃取、干燥、吸收和结晶等的基本原理、操作流程和计算设计等。新型分离技术在现代化工生产和工艺的创新发展过程中占有极其重要的地位，无论从天然物料中提取和纯化产品，还是通过化学反应制备高品质的产品都离不开分离技术，而新型分离技术在产品纯度质量、过程操作、经济效益等方面都具有领先的优势，还可以实现传统分离技术无法分离和纯化的产品[1]，化工类专业的大学生均需掌握新型分离技术有关知识的基本知识和科学素养。《新型分离技术》课程的特点是:教学内容广泛、知识面比较宽、专业术语较多、概念抽象，理论性和实践性强，在日常的生产发展中需要不断充实创新新内容。根据本校的化工专业本科生培养大纲要求，学生需要学习的知识不断增多，《新型分离技术》课程的主要的参考教材是陈欢林主编的《新型分离技术》[2]，学习课程共2个学分，32学时，教材内容丰富，知识体系相对复杂，且学时较少、各种新型分离流程及相应的设备抽象，难以真正的理解和掌握，导致学生积极性不高，降低了学生的课堂学习效率。因此，如何在有限的上课课时让学生充分掌握《新型分离技术》课程的主要内容，保证学生取得较好的学习效果，传授新型分离技术的发展趋势、研究热点和工艺成果，是当前新型分离技术教学过程中值得深入研究和思考的问题。

　　1课程教学改革设想

　　现代企业单位和继续深造的过程不仅需要学生有扎实的专业知识，更要求学生除了具备基本的工作能力，还要有一定的创新能力、自主学习能力、动手能力和理论联系实际能力等[3]。《新型分离技术》课程教学过程中从过去的以教师为中心的传统讲述，转变为教师作为课堂教学的引导者和主持者，以学生为主体，让学生们通过教师课堂教授的基本知识、查阅应用新型分离技术的相关文献，请学生互相讨论、相互提问、互相授课，提高学生学习的主观能动性。学生通过这样的学习方式，掌握了相应的知识和技能，也了解了新型分离技术的发展创新过程，进而综合能力也得到了一定的提高。课程内容除包含《新型分离技术》基本讲授内容外，还覆盖到学生到实验室学习各种色谱仪器的组成机构和具体分析过程、接触各种吸附和离子交换技术的应用等，强化和提高学生的分离技术应用技能，加深对基本理论知识的理解和综合应用。《新型分离技术》课程的学习对学生基本科学素质形成和培养起到了关键作用:掌握新型分离技术的基本知识，对于他们踏上走工作岗位，尽快熟悉化工操作的分离单元、提高学生的分析问题、解决问题和理论联系实际的能力，为学生后续的就业和深造打下坚实的基础[4]。

　　2设置合理教学内容

　　《新型分离技术课程》较全面的介绍了各种新型分离技术的分离理论方法、具体分离过程、典型分离设备等知识。依据化工专业的培养目标，结合有化工原理中常见的分离技术，主要讲解重点介绍分离过程的分类、分离原理、技术进展的基础上，分章详细介绍了几类新型分离技术:包括纳滤、超滤、微滤，反渗透与正渗透、气体渗透、渗透汽化、透析与电渗析等;特殊精馏(恒沸精馏、萃取精馏、加盐精馏、水蒸气蒸馏和分子蒸馏等);吸附与离子交换，各种色谱分离和膜分离技术;其他分离技术(鼓泡与泡沫分离技术，溶液结晶分离，电泳分离和分子识别与印迹分离等)。其中，对于学生在以后的工作和深造可能会用的到各种色谱分离技术(气相色谱分离、高效液相色谱分离，凝胶色谱分离等)进行了详细的阐述，学生在这些方面的学习也显示了浓厚的兴趣。对其他新型分离技术的内容，由于教材中介绍内容比较多，分离过程相对复杂，需要进行一系列的归纳和简化。因此在讲课过程中，只是将把重要的知识点，比如基本分离原理和常见的分离实例等内容进行提炼归纳，并在课堂上进行重点阐述。此外，在讲授课程基本内容的同时，应更多的辅以教材中生产过程实例，结合行业领域内最新创新进展，使学生的学习深度进一步拓展，也为学生的理论联系实际提供一定的支撑。另外网上有很多教学视频，例如《色谱课堂》中详细的讲述了各种色谱技术的起源、发展、创新和应用的过程，也推荐给同学们观看，用于加深课上所学知识的理解和记忆。因此，要求任课教师在教学过程中，充分利用各种学习方式，把分离技术行业的最新研究成果成果和技术发展和新的知识概念充实到到教学过程当中去，丰富课程内容的同时提高学生的学习兴趣，让学生找到自己以后就业应用和所学基础知识的切合点。

　　3创新教学方法

　　3.1运用教学案例

　　运用教学案例是指围绕一定知识点或知识体系，把实际中真实的情景和例子加以典型化处理，引导学生积极思考典型例子中所运用的理论知识，同时指导学生运用抽象的理论知识解决实际的应用问题，可以提高学生的分析问题和解决问题的能力。新型分离技术是一门与实际生活联系紧密的课程，我们在日常生活接触和应用的很多产品在制备和生产过程都会运用到新型的分离技术，能让学生真实感受到新型分离技术的应用就在我们身边，不仅可以让课堂教学变得有趣生动，更使同学们在愉快轻松的氛围中学到分离知识。例如，超临界流体萃取和分子蒸馏这几部分内容，通过引入我们日常生活食用的保健品DHA和EPA提纯方法[5]，介绍分子蒸馏是指在高真空度下、将鱼油中组分分离的连续蒸馏过程，利用各组分分子平均自由程的差异，将鱼油中的DHA、EPA跟其他复杂的组分高效分离;超临界CO2萃取法是通过调节分离过程中压力、温度，使鱼油各组分在超临界流体中溶解度发生大幅度变化，达到DHA、EPA高纯度分离;当讲到反渗透这一部分内容时，通常运用的实例是海水淡化的过程，反渗透膜法是海水淡化处理过程中效果较好的技术措施，工艺过程也相对简单，可以提升海水淡化质量。这些生动真实的案例让学生深刻感受到新型分离技术的重要性，也意识到学习本门课程的重要性。

　　3.2引入课堂分组讨论

　　教学过程不能只是以教师讲授为主，否则会降低教学和课堂效率。适当的减少教师授课，引导学生主动参与到其中，让学生认真学习完基本知识点以后，指导学生查阅相关资料、了解新型分离技术的最新发展和新型分离技术的最新应用工艺，然后与大家一起分享学习成果和体会。这种方式不仅可以提高学生在查阅资料的过程中发现问题、解决问题的能力，而且能够激发学生的兴趣，增加学生的成就感。教师可以根据班级人数，将同学划分为若干个小组，设定几个不同讨论主题供大家选择，通过查阅资料、搜集素材、制作PPT，进行课堂演讲，同时积极鼓励其他组学生提问或就某个论点进行讨论以形成良性互动，进行深入的研究与探讨，汇报结束后，学生根据一定的评分规则相互评分，作为一部分平时成绩。然后，教师进行针对性的进行总结、归纳和点评。在本课程的教学安排中，笔者还采用另外一种讨论形式，是由学生自行查找其他新型分离技术，进行专题讨论，深入了解分离技术的基本原理，从操作条件和适应范围出发，学会正确、高效的使用新型分离技术得到高品质的产品。例如，对于吸附这一部分内容，很多同学都比较感兴趣，同学们在化工原理等其他课程中也有涉及这部分内容，通过查阅文献，发现现在新型的吸附材料和应用有很多，包括新型聚氨酯海绵基复合材料可以吸附水中重金属污染物，新型金属有机骨架材料可以吸附废水中的染料以及新型的活性炭吸附大气中的。

　　3.3加强实践能力

　　《新型分离技术》是一门实践性较强的课程，但是大部分在传授过程中注重各种新型分离技术的基本原理，而忽视了分离技术的实训教学，导致学生不能学以致用。设置实验实习课程的目的是加深学生对理论知识的理解，培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。因此，在讲完每一章节的理论知识后，课程教学中应根据学校和相关企业所有的分离技术，安排学生进行相关的教学实习和生产试验。教师可以带领学生参观学校相应的实验室，当场分析分离技术相对应的设备和分离机理，教学生操作相关的实验设备，达到巩固基础知识，提高动手实践能力，同时提高综合技能。企业实习环节，可定期组织学生到化工产参观实习和学习，使学生对具体产品的生产流程和分离提纯过程有详细的了解，对各种分离设备有更深入的认识[6]，加大程度的训练学生对基础知识的应用和对生产实践能力的锻炼。加强实践能力，使学生理论与实践紧密衔接，极大地激发了学生的学习热情，为学生将来走向工作岗位或继续深造提供了最初的锻炼[7]。

　　3.4利用网上工具辅助教学

　　随着现代信息技术的快速发展，QQ、微信和email等聊天工具逐渐普及。通过此类聊天工具可实现学生和老师的课外互动，加强师生的随时联系，延伸课堂的空间，突破时空的界限，拓宽学生的知识面。笔者在教学过程中，建立了一个课程群聊，学生遇到疑问随时向教师请教，老师根据学生反馈回来的信息灵活调整授课内容和方式。此外，还可以通过此类工具的群文件上传功能，布置作业，共同分享一些与课程相关的科普文章和视频，使资源共享最大化[8]。

　　3.5改革课程考核方式

　　课程考核是学生学习课程过程中的一个极其重要的环节，但不同的教学内容和教学手段应采取与之相适应的课程考核方式。以前只是以学生的期末考试成绩评定作为唯一的考核方式，比较固定、严格，造成学生负担过重，限制同学的发散思维，严重影响学生的学习兴趣和学习热情[9]。目前我们采用的是“平时成绩+讨论课堂成绩+实践成绩+期末成绩”的综合考核方式;平时成绩主要由学生课堂表现、作业、课程出勤等组成;讨论课程成绩主要是学生根据讲述PPT同学的表现所给出的平均分;实践成绩主要指学生实践学习过程中解决问题的能力和动手操作的能力;期末考核通过笔试闭卷进行，主要包括概念、基本原理、设备组成和工艺流程等，注重考核学生对基本理论知识的理解程度。

　　4结语

　　对于林产化学加工专业《新型分离技术》课程的教学应符合本专业的特征，根据学校专业培养目标，明确课程的教学内容。同时，《新型分离技术》是一门实践性很强的课程，通过对本课程改革的深入探讨，采取多种教学方法培养学生的兴趣，通过不断优化课程教学内容，改进教学方法，引导学生主动学习，提高学生发现问题、解决问题的能力，同时提高课堂效率和教学效果，培养学生的科学素养。但本课程教学改革还要经历漫长的路程，只有不断地优化教学内容和教学方法，提高学生综合能力，以培养出具有实践能力和创新能力的高素质人才。

　　参考文献

　　[1]蒋维均，余立新.新型传质分离技术.2版[M].北京:化学工业出版社，2011:34-39.

　　[2]陈欢林.新型分离技术.2版[M].北京:化学工业出版社，2013:5-7.

　　[3]宋应华，许惠，张杰，等.化工分离工程课程教学改革与实践[J].广州化工，2018，46(21):122-123.

　　[4]张栋强，张建强，王东亮，等.专业认证背景下化工分离工程教学改革实践探索[J].广东化工，2019，46(4):181-182

　　[5]董青，李敏，杨亦文，等.EPA和DHA的分离研究进展[J].中国油脂，2019(1):15-20.

　　[6]曾涛.《化工分离过程》教学中提高学生工程能力的探索研究[J].广州化工，2014，42(13):216-217.

　　[7]徐东彦，叶庆国，陶旭梅.化工专业多层次分离工程课程体系构建的研究与实践[J].广州化工，2015，43(7):168-169.

　　[8]王艳力，刘琦，宋莎，等.“化工原理”考核方式改革实践与效果[J].化学教育，2017，38(6):55-59.

　　[9]卫艳新，许俊翠.化工原理课程的教学改革与实践[J].广州化工，2019，47(10):180-181.

　　作者：冯君锋 潘晖 单位：南京林业大学化学工程学院

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