導(dǎo)語：化學(xué)工藝實驗教學(xué)改革與實踐一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]化學(xué)工藝實驗教學(xué)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。為了提高化學(xué)工藝實驗課的教學(xué)質(zhì)量，采用設(shè)計性工藝研究模式進(jìn)行實驗教學(xué)，對傳統(tǒng)的教學(xué)方法實施改革和創(chuàng)新。實施后得到學(xué)生和教師的普遍認(rèn)同，這種教學(xué)方法培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和團(tuán)隊精神，提高了學(xué)生綜合實驗技能、動手能力、創(chuàng)新精神以及分析問題和解決問題的能力。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)工藝實驗課；教學(xué)方法；改革與實踐

化學(xué)工藝實驗教學(xué)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)中重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響學(xué)生對專業(yè)知識的掌握程度，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力、分析問題和解決問題的能力都十分重要[1-2]。但傳統(tǒng)的化學(xué)工藝實驗是學(xué)生在實驗室按照教師的講解和教材所講述的內(nèi)容，一步一步進(jìn)行實驗操作，最后得到實驗結(jié)果。學(xué)生被束縛在既定的框架中，按照設(shè)計好的模式和步驟進(jìn)行實驗，被動地進(jìn)行驗證性實驗，所得的實驗結(jié)果基本相同，出來的實驗報告千篇一律，沒有學(xué)生自己的想法；學(xué)生做實驗只是為了完成任務(wù)，甚至有的同學(xué)站在一旁不動手，學(xué)生處于被動狀態(tài)。這種教學(xué)方式對學(xué)生積極性、主動性、創(chuàng)造性的發(fā)揮和理論與實踐相結(jié)合的思維方式的形成是非常不利的。如何通過實驗教學(xué)方法創(chuàng)新調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生綜合實驗?zāi)芰头治鼋鉀Q問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，是目前高等院校實驗教學(xué)所面臨的重要問題[3-4]。江南大學(xué)化學(xué)工藝實驗主要內(nèi)容是一系列表面活性劑及其原料的合成和洗滌用品的配制，從實驗內(nèi)容上充分體現(xiàn)了專業(yè)特色，但是除存在傳統(tǒng)化學(xué)工藝實驗的弊端外，還未反映化學(xué)工藝研究與開發(fā)的特點，往屆學(xué)生反饋與有機(jī)合成實驗區(qū)別不大。近年來江南大學(xué)對傳統(tǒng)的化學(xué)工藝實驗教學(xué)方法實施了改革，采用設(shè)計性工藝研究模式進(jìn)行實驗教學(xué)，取得了令人滿意的效果。在現(xiàn)有實驗室條件下，由學(xué)生按照產(chǎn)品工程學(xué)的研究方式，將原有的實驗內(nèi)容重新組合，分別以工藝路線論證、合成實驗工藝條件優(yōu)化、產(chǎn)品成型(配方)工藝優(yōu)化、工藝流程模擬和工藝驗證等主線串接，大多實驗由學(xué)生自行設(shè)計工藝實驗方案，讓學(xué)生在實驗教學(xué)活動中處于積極主動的學(xué)習(xí)狀態(tài)，主動思考、主動實踐，發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，在達(dá)到原實驗教學(xué)目標(biāo)的同時，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和今后獨立開展研究工作的能力。

1將簡單的合成實驗設(shè)計成綜合型工藝路線比較及論證實驗

在原教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，調(diào)整部分簡單的合成實驗為產(chǎn)品工藝路線的選擇和論證。例如，原來的椰子油酸甲酯的合成一貫采用椰子油酸與甲醇的酯化路線，現(xiàn)擴(kuò)展為三種路線：分別以椰子油酸、椰子油和酸化油為原料和甲醇反應(yīng)。學(xué)生通過查閱資料，全班學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇合成路線，分成三組，自己設(shè)計方案，整個實驗過程以他們?yōu)橹黧w，熱情很高，態(tài)度非常積極，實驗結(jié)果或產(chǎn)品的獲得使他們很有成就感，對實驗產(chǎn)生了濃厚的興趣。教師指導(dǎo)各組學(xué)生重點運用單因素試驗法得出各自合成路線的工藝參數(shù)。在實驗過程中，學(xué)生之間要學(xué)會合作，明確職責(zé)范圍，彼此之間互相幫助，工作中互相包容、互相理解、平等交流。通過在組內(nèi)協(xié)作來完成實驗，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神，學(xué)會了與他人合作溝通，增強(qiáng)了集體觀念和團(tuán)結(jié)精神，為今后走上工作崗位、處理好與同事的關(guān)系，奠定了一定的基礎(chǔ)。實驗結(jié)束后全班一起共同分析各組的合成路線的特點和優(yōu)劣，進(jìn)行不同路線的工藝條件比較及論證。這樣的組與組之間的橫向比較使得每位同學(xué)均掌握了化學(xué)工藝路線的選擇與論證。

2合成實驗工藝條件和產(chǎn)品成型(配方)的優(yōu)化

在學(xué)生初步掌握了單因素試驗法考察工藝路線和條件的基礎(chǔ)上，安排實驗學(xué)習(xí)化學(xué)工藝優(yōu)化方法。合成實驗工藝條件的優(yōu)化選擇了烷基醇酰胺的合成及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉的合成，指導(dǎo)學(xué)生運用正交試驗或均勻設(shè)計法完成。產(chǎn)品成型(配方)的優(yōu)化選擇了洗衣粉和液洗(包括香波、液體皂和餐洗，可任選)的配制，重點運用響應(yīng)面分析法和混料配比設(shè)計法。每一個班內(nèi)都能得出最優(yōu)工藝條件，同時開設(shè)的三個班又可得出平行結(jié)果。學(xué)生在選定要優(yōu)化的產(chǎn)品工藝后，查找相關(guān)文獻(xiàn)和書籍，在現(xiàn)有實驗室條件的基礎(chǔ)上，確定實驗材料、工藝、檢測方法等，按照教師指導(dǎo)的優(yōu)化方法獨立制定因素與水平，設(shè)計可行的實驗方案，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對實驗結(jié)果進(jìn)行評價，分析實驗中出現(xiàn)的問題，探討解決辦法，重復(fù)試驗得出最優(yōu)化結(jié)果，最后寫出實驗報告或小論文。由于學(xué)生之間的試驗條件不一樣，總方案需要全班或幾個班合作才能完成，得出優(yōu)化結(jié)果時能互相學(xué)習(xí)，擴(kuò)大知識面。在實驗教學(xué)過程中，學(xué)生始終是主體，教師輔助指導(dǎo)，糾正學(xué)生的方案和操作錯誤，解答實驗過程中的疑問等。進(jìn)行優(yōu)化性設(shè)計實驗，實驗工藝過程都是新的，或是在傳統(tǒng)工藝上有所改變，書上沒有現(xiàn)成的知識，實驗結(jié)果也是多種多樣，這就需要學(xué)生自己去探索、去實踐。學(xué)生要將理論知識與實驗操作聯(lián)系起來，對于出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象或問題，要分析找到理論支持和解釋，并尋找解決問題的措施。例如，影響合成工藝的諸多因素的水平怎樣選擇才合理；液洗的粘度與加鹽量是何種關(guān)系；配方中各原料加入次序?qū)ο匆路哿蠞{的溶解性能影響如何等等，這些問題要學(xué)生自己分析原因并想辦法解決。學(xué)生可以通過多種渠道來解決實驗中遇到的問題，這樣不僅使學(xué)生初步學(xué)會如何設(shè)計一個化學(xué)工藝的條件優(yōu)化方案，而且使學(xué)生動手操作、分析解決問題和創(chuàng)新能力得到提高，這是傳統(tǒng)化學(xué)工藝實驗方法無法比擬的。

3工藝流程模擬和工藝驗證

學(xué)生進(jìn)行大量工藝條件實驗，能較全面掌握實驗基本操作技能，掌握化學(xué)工藝研究的方法，也切身感受到了化學(xué)工藝實驗的特色，學(xué)會從物料衡算中找出工藝的不足，但畢竟實驗室的小試實驗所進(jìn)行的均是某步反應(yīng)過程或某些反應(yīng)、操作過程，不能全面反映工業(yè)化大批量生產(chǎn)的整個工藝流程。模擬實驗?zāi)茌^全面演示工廠化生產(chǎn)的工藝流程，使學(xué)生對工廠化生產(chǎn)有一定的了解。在椰子油酸甲酯的不同合成路線比較和論證實驗的基礎(chǔ)上，進(jìn)一(步安排學(xué)生運用Aspen、ProⅡ等軟件對生物柴油生產(chǎn)的工藝流程進(jìn)行模擬，不同工藝及其條件下形象地生產(chǎn)出不同規(guī)格產(chǎn)品。學(xué)生不但開闊了視野，學(xué)會了模擬軟件，而且還對化工熱力學(xué)、反應(yīng)工程、分離工程以及化工原理等理論課有了更深入的理解。但模擬實驗未能解決小試技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)所存在的放大效應(yīng)問題。因此，在小試實驗取得的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會確定設(shè)備的選型，在中試實驗中進(jìn)一步驗證各種最佳工藝參數(shù)。例如，在烷基苯磺酸鈉的小試合成工藝路線比較和論證的基礎(chǔ)上，利用江南大學(xué)中試級單管磺化裝置考察這一產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝條件；利用中試級100kg/h高塔噴粉裝置驗證洗衣粉料漿成型工藝條件；成型產(chǎn)品洗衣粉或液洗的最佳配方的雙盲剖析和驗證等，均強(qiáng)化了學(xué)生對化工企業(yè)新產(chǎn)品工藝開發(fā)過程的認(rèn)識，進(jìn)而提高其解決實際問題的能力。此外，我們還有選擇地開放部分教師的科研用噴射式環(huán)路工業(yè)模擬實驗室、高壓乙氧基化及酯化中試實驗室、化妝品配方試驗室等，讓有興趣的學(xué)生參加課題研究，彌補(bǔ)化學(xué)工藝實驗教學(xué)的不足。我們還始終保留開設(shè)出連串實驗即一個產(chǎn)品的合成產(chǎn)物是下一個產(chǎn)品的原料，最終產(chǎn)品要經(jīng)過幾步反應(yīng)來得到，而每一步反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率對下一步產(chǎn)物的得率都會帶來影響。成型(配方)產(chǎn)品的主要原料均來自學(xué)生自己合成的產(chǎn)物。通過這種連串實驗可以使學(xué)生真正了解化工工業(yè)產(chǎn)品的實際過程，培養(yǎng)了學(xué)生綜合應(yīng)用有機(jī)合成、界面化學(xué)及化學(xué)工程理論和技術(shù)，設(shè)計、研究和開發(fā)以表面活性劑及相關(guān)制品為特色的各類精細(xì)化學(xué)品的綜合能力，繼承和發(fā)揚了江南大學(xué)原有的辦學(xué)特色。

4結(jié)語

采用以上改革后的化學(xué)工藝實驗教學(xué)模式，在校畢業(yè)班的學(xué)生也反映工藝實驗課的教學(xué)，使理論學(xué)習(xí)真正轉(zhuǎn)化為形象的感性認(rèn)識，對化工產(chǎn)品生產(chǎn)和開發(fā)有了比較完整的概念，特別是為畢業(yè)論文和設(shè)計課題的研究、論文撰寫打下了良好的基礎(chǔ)。采用改革后的教學(xué)模式，指導(dǎo)教師對此也作了充分肯定，認(rèn)為這是化學(xué)工藝實驗課教學(xué)改革的很好探索，特別是對培養(yǎng)工科學(xué)生綜合思維、鍛煉學(xué)生動手能力、創(chuàng)新精神以及分析問題和解決問題的能力起到了積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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作者:劉學(xué)民 單位:江南大學(xué)