《化学反应工程》教学实践总结
摘要: 化学反应工程是化工类学生的专业基础课, 对于培养学生的化学反应工程基础、强化工程分析能力具有十分重要的作用。本文阐述了在化学反应工程课程教学过程中, 调整教材内容结构, 组织教学内容、改进教学方式等方面的实践探索与体会。 关键词: 化学反应工程; 教材改革; 教学方法; 实践教学
化学反应工程是化学工程与工艺专业的必修课程之一，它是一门涉及高等数学、物理化学、化工热力学、化工设备、化工仪表与自控等知识领域的综合学科, 化学反应的工业化实施、反应器的设计、生产控制的最佳化与安全操作等都离不开它的指导[1]。面对这样一门课程, 如何进行教学, 让学生真正学到专业知识而不仅仅是为了应付考试,很多高校的教育工作者做了大量的探索工作，总结提出了适合不同地域，不同层次学生的教学经验[2-5]。笔者作为这门专业课的任课老师，从自己做学生时学习这门课程，到现在教授这门课程，经过多年的学习和教学发现,要想让学生能够系统掌握本课程的内容, 必须化学反应工程基本观点与相关基础知识紧密联系起来，使学生形成完整的化学反应工程观点。 桂林理工大学地处中国西南部经济欠发达地区,为此教学中笔者紧密结合广西化工生产与发展实际, 以培养学生的工程观点和分析解决实际工程问题的能力为目标, 积极进行教学改革, 把课程的理论教学与实际化工生产相结合, 借内容讲生产, 借细节讲概念, 借问题讲方法。下面笔者把在教学实践中得到的一些体会，与大家交流分享。
1、教学与参观结合教学
化学反应工程在形成、发展过程中提出的各种概念和方法从根本上说是为了解决工业反应过程开发、设计、运行中可能遇到的种种实际问题。但学生缺乏必要的工程背景知识, 他们没有化工项目设计的经历和工厂实际操作的经验, 对所学知识的用途认识不明确, 理解不到位, 学习钻研的动力不足, 成为学习的障碍之一。为此讲课时紧密结合实际化工生产与发展实际, 在阐明原理的同时, 我们大量引用学生参观实习工厂的反应器,以及广西化学工业重点发展的制药, 石油化工,污水处理等生产过程中反应器的设计、放大和优化案例来说明反应工程理论运用于生产实践的方法, 让学生感到化学反应工程有实用价值, 从而提高了重视程度和学习的兴趣。针对广西化工科研成果转化为生产力低的主要原因之一是工程放大存在问题的现状, 尤其重视新产品从小试、中试到工业化的工程放大能力培养, 以便缩短开发周期,提升传统产业, 实现经济跨越式发展。学生对化工过程的认识从宏观提高到微观, 从深入地理解上升到工程经验。
2、教学中充分应用数学知识解决化学工程问题
化学反应工程是一门以大规模的工业化学反应过程为研究对象的学科。工业化学反应器内发生的过程涉及化学反应、质量传递、热量传递、动量传递, 控制与自动化等多种学科, 每一种学科又都比较复杂,它们相互影响, 参数之间形成强烈的非线性关系, 在其发展过程中形成了主流研究方法——数学模型方法。教学中涉及的数学问题多而复杂, 所建立的数学模型往往具有多变量、强交联、非线性的特点, 这些模型大多无法解析求解, 而必须通过迭代计算求取数值解。各种数值计算方法, 如求解常微分方程( 组) 初值问题等, 在化学反应工程研究和工业反应过程开发中都有广泛的应用。笔者认为, 工科学生的计算能力是其创新能力的重要组成部分, 而且数学分析方法的使用使教学中的疑难点变的简捷、明了, 帮助学生更加深刻地理解和掌握化学反应工程的基本理论, 有助于加深记忆, 同时还可以提高分析问题和解决问题的能力。因此, 我们在讲课中详细讲解了这些方法的数学原理和在反应工程中的典型应用。学生在开始接触数学模型计算时往往存在畏难情绪, 感到无从下手, 但经过自己的摸索和教师的指点, 许多学生不但认识到了数学模型计算对求解实际化工计算问题的重要作用, 也掌握了数模计算的一定技巧, 这对他们今后的毕业设计以及实际工作都非常有用。
3、课堂教学与实验教学结合
化学反应工程是人类从科学实验和生产实践中总结发展起来的, 它离不开科学实验和生产实践。对于这种实践性很强的工程学科来说, 实验是学生参加实践获取知识所必需的学习途径。而化学反应工程的主要研究方法也是应用理论推演和实验研究工业反应过程的规律而建立的数学模型方法。所以要教会学生如何建立各类实验反应器, 如何进行实验设计和数据处理, 以便指导学生今后进行毕业论文和科学研究。经过我们的努力2009年建成了化学反应工程实验室, 实验装置有: 多釜串联反应器及流动模型实验装置、均相反应过程多功能实验装置、无梯度反应器宏观动力学速率测定实验装置。实验室建成当年向学生开课, 课堂上学过的理论知识在实验中得到验证, 取得了良好的教学效果。我们不断改进实验教学内容, 逐年扩大综合型实验的比例, 适当增加较高层次的设计实验和兴趣选作实验。针对存在的学生多设备少的问题, 探讨新教学模式, 部分实验采取先做实验后讲理论的方法, 让学生从实验现象和结果中分析总结理论, 从而加深了对理论的理解, 加强了实验动手能力, 提高了设备利用率。
4、结束语
化学反应工程是一门工程类的学科，并具有抽象的理论，复杂的数学模型，实践性和应用性很强。作为化学工程与工艺专业的专业必修课课，教研室从教材的选择、教学方法、实践教学和考核方式等方面进行了探讨，目的在于培养学生用工程的观点来分析和解决工程问题的能力，使学生能应用所学的知识解决工程的实际问题，以适应新世纪化工类人才培养模式对人才素质的要求。多年来，为了上好这门课, 我们花了不少功夫,所做的努力也得到了学生的肯定。但我们清醒地认识到与国内一流高校的同类课程相比, 仍存在一定的差距。为了更好地教好一门课, 用好一本教材, 需要我们做一些对课程及教材内容本身的理论研究,这样才有助于教师本身的提高和充实, 把对课程及教材的理论研究与教学研究结合在一起, 才能把课程讲活, 教材用活, 提高教学质量就不会成为一句空话。
知识的学习是一个复杂的过程，涉及多方面的因素。尽管影响因素多，但主体仍然是学生和教师。针对目前的现状，笔者对这门课的教授提出如下建议：（1）在新学期开始上课前对学生进行基础测试，对学生的整体水平有一个定量的认识。（2）基于测试的结果、教学大纲和课时，调整教学的侧重点，强调讲解的精而深，同时兼顾内容的系统性和完整性。 参 考 文 献：
[1] 朱开宏, 袁渭康, 化工高等教育[J], 2004(3)：34-35。
[2] 朱炳辰,面向21世纪《化学反应工程》教材的框架设计和内容选择[J] , 2002(1): 84～86。 [3] 赵启文, 张兴儒, 董新艳, 石锐明，内蒙古石油化工[J], 2008(13):76-77。
[4] 周国权, 洪晓波, 邵丹凤, 王家荣，化学反应工程教学改革与实践[J].宁波工程学院学报，2009; 21(03): 100-103.[5] 范明霞，袁颂东，化学反应工程重点课程建设探索与实践[J].广东化工，2009，36(2)，111-113。
[6] 粟海锋.化学反应工程课程教学实践的一些体会[J].广西大学学报（自然科学版）.2003; 28(6): 99-100.[7] 邓桂花.高职化学反应工程教学实践探索[J].现代经济信息.2009; (03):54-55.
Some Experiences of Teaching Practice for Chemical Reaction Egineering
Wang Guixia Kong Xiangfei (Guilin University of technology, Guangxi Guilin 541004) Abstract: This paper explores the personnel training mode of chemical engineering specially, according to the characteristic of the core course for chemical reaction engineering.It also discues and explores the selectivity of teaching content, teaching method and multimedia applying in the teaching, and proposes training the ability of engineering analysis.Key words: Chemical reaction engineering; Taching reform; Mltimedia; Aplication
