时间:2022-12-05 09:35:42
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2构建完善的工程设计课程体系
以强化学生的工程设计能力、实践能力与创新能力为核心,重新修订教学大纲,整合相关课程,对应工程设计内容体系,构建完善的工程设计课程体系。大一为工程设计启蒙阶段,以激发兴趣为主,课程为生物工程(化学工程)概论;大二为单元设计和工程设计技能培训阶段,包含:化工原理、化工热力学、化工制图、化工仪表自动化;大三为产品设计、工艺设计和设备设计阶段,包含:生物工程(化学工程)设备、分离工程、化工设计与模拟、工艺学课程(化工工艺学、发酵工程、制药工艺学、酿酒工艺学等);大四为工厂设计和综合实训阶段,主要进行生物工程(化学工程)工厂设计和毕业设计。为适应行业的需求和时展,在各课程教学中突出工程思维和工程方法学的同时,着力介绍行业规范、标准以及新产品、新工艺、新技术、新设备,并将计算机辅助制图、计算机仿真模拟、计算机辅助设计作为主要技能进行培养。
3构建完整的工程设计实践环节
工程设计是面向对象的综合性实践活动,只有突出实践环节才能让学生锻炼能力、积累经验、有所感悟。整个工程实践环节包括化工AutoCAD制图、化工原理课程设计、化工设计Aspen仿真模拟、生物工程(制药工程)创新综合性大实验、湖北省化工设计大赛、全国“三井杯”化工设计大赛、全国大学生制药工程设计竞赛、生产实习、工厂设计项目、毕业设计。工程设计以校企组合的校内生产性实训基地(如尿素仿真实训平台、啤酒发酵实训基地、药物制剂实训平台)和校外企业实习基地(如安琪酵母生物工程专业国家级工程实践教育中心)为依托,注重选题的针对性(面向地方企业)、设计的规范性(符合行业标准)、操作的可行性(绿色、经济与安全),并将化工设计竞赛、制药工程设计竞赛融入人才培养的教学体系中,大力提高实践教学环节的实效性。
4构建合适的工程设计评价体系和管理模式
工程设计的系统性、协作性较强,因此在工厂设计和毕业设计中采用小组制、导师制、课题制进行管理、操作和评价,以培养学生的团队合作精神,即每小组5~7名学生和1~2名指导老师,每个学生完成每组设计项目下的一项子课题,最后采用学生答辩与互评、教师评价、企业专家点评等构成综合评价体系。另外,建立健全激励约束机制,考虑给予竞赛获奖和设计达优秀等级的学生相应的创新实践学分,代替相关选修课的学分,以此激发更多的学生参与工程设计的学习。
2改革教学方法,加强学生知识、素质和能力的培养
改变单一的教学模式,促进教学方法的更新,培养创新能力。有机化学教学,不是要学生死记硬背诸多有机物质的结构、性质、用途和制备方法,而是要让学生掌握研究问题的方法和思维规律,培养学生敏捷、灵活、准确、独创、严密的良好思维品质,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。改革纯课堂讲授的教学方法,培养基础扎实,知识面广,有创新能力的现代化社会急需的创造型人才。结合本专业的教学实际,更新教学方法,把教学分成4个主要环节,即:“读、讲、做、练”相结合的方式进行。
(1)“读”注重学生自主学习和综合能力的培养。本科生起点较高,自学能力较强,要指导学生阅读教材,预习和课后复习,逐步培养学生的自学习惯。
(2)“讲”注重学生好奇心和学习兴趣的培养。如果按传统的教学方法按部就班地讲授,学生会感到枯燥和乏味,久而久之学生的学习主动性会降低。教师应以启发、诱导、提问、释疑等方式进行教学,使学生尽快明白和掌握教材中的重点、难点和关键。或者将各种边缘学科的精彩内容适当引入教学中,提高学生的好奇心和学习兴趣。
(3)“做”注重学生创新能力和科研素质的培养。有机化学实验课教学对培养学生动手能力、周密思考、仔细观察、探索问题、学习兴趣和科研能力方面具有重要作用,同时也是提高学生综合素质、培养学生创新能力的重要途径。高度重视实验教学环节,增设综合性、研究性实验,选择与专业密切相关的基本操作进行强化训练,通过做实验激发学生的学习兴趣,培养和提高学生操作技能、动手能力、观察能力和思维能力,培养学生严谨、科学、实事求是的学习态度。
(4)“练”注重学生分析问题和解决问题能力的培养。通过多种练习方式,课堂的边讲边练,课后的作业练习等等。此外,开展讨论、撰写小论文、专题讲座以及举行知识竞赛活动,灵活运用各种方法,全面提高学生的综合素质。
3采取多种教学手段,激发学生兴趣
教师利用信息技术授课,可以让教学内容以各种形式呈现,激发学生学习的兴趣,建造学生可参与和自主学习的环境,从而发挥学生的主体性。多媒体教学手段拓展了课堂的时间和空间,可使复杂抽象的知识简单化、具体化。有机化学结构、反应机理、电子效应等教学,概念多且抽象、枯燥,因学生缺乏空间结构意识和空间想象力,黑板上的平面板书无论如何也难以唤起学生的共鸣,是教学的难点。采用多媒体教学可以插入图片和视频,动画或漫画,逼真的主体画面、清晰的比较鉴别、精练的规律归纳,牢牢地吸引住学生,激发他们的求知欲。另外,利用计算机多媒体技术可以做到高密度的知识传授,大信息量的优化处理,大大提高课堂效率,较好地解决当前有机化学课程(特别是非化学类的有机化学课程)学时数少和教学内容多的矛盾,因此在教学过程中适当地使用多媒体辅助教学,对提高教学质量具有重要的意义。但对于多媒体技术的运用要注意和课程内容的有效结合,做好相应的编排和合理使用,避免因为过分追求信息量而出现的内容混乱及繁杂。另外,当前学生的社交手段中,网络是重要的一种方式,QQ、BBS等使用较多,如何利用这些媒介拉近教师与学生之间的关系进而提高他们对有机化学的兴趣对于培养学生创新性思维有着重要的意义。针对有机化学内容分散,知识点多的这种情况,我们充分利用了网络媒介进行课下辅导,取得了良好的效果。利用FTP进行课件公开,方便学生查阅,创建QQ群进行讨论和答疑,并在QQ空间上将典型问题列出并加以解释,这种方法促进了学生的主动学习,并且可以及时获得疑难问题的针对性解答,拉近了师生距离,也有效提高了教学效果。
4深化实验教学改革
有机化学是我校的校级精品课,它是一门以实验为基础的学科,在大学二年级开设。此阶段的学生正处于实验技巧、独立实验能力提高的阶段,因此做好这一阶段的教学,对培养学生的实践能力与创新能力有着极其重要的意义。
4.1将单元实验整合成综合型实验
《有机化学实验》教材中化合物的制备,大多是单个有机化合物的制备,缺少综合型、设计型与创新型强的实验内容,不利于培养学生的动手能力、分析问题解决问题的能力,更不利于创新能力的培养。综合型实验是该实验课程知识的综合体现。所谓综合型实验既包括多步骤连续综合实验又包括合成、分离、提纯以及检验等实验。多步骤的综合实验不但可以提高学生的实验技能,缓解由于扩大招生,学生人数增多,实验药品消耗多的矛盾,节约经费开支。同时,多步骤综合实验,由于试剂的回收利用,减少了对环境的污染,有利于环境保护,体现了绿色化学的特点。
4.2增加绿色应用性综合型实验
随着绿色化学的提出,科学实验的环境保护问题越来越引发人们的关注。因此,我们增加了天然有机物提取等实验内容,如从茶叶中提取可作为中枢神经兴奋药的“咖啡因”和“茶多酚”,以取代原有机化学实验中毒性较大的“环己烯的制备”和“偶氮苯的制备、光异构化和薄层色谱实验”两个实验。既激发了学生学习有机化学的兴趣,又培养了学生将实验成果及时转化为经济效益的意识。
4.3开设开放实验
在本科生完成有机化学实验必修课的同时,适时增设开放型试验。开放实验首先要满足以下一些要求:①具有综合性;②实验的绿色化;③必须是学生爱做的实验;④能丰富学生的知识水平。另外,还要具有如下五个特点:一是实验时间和空间的开放;二是实验内容上的开放;三是指导方法上开放;四是教学手段和管理手段的开放;五是实验教学评价的开放。这种实验教学方式的根本目的就是克服传统实验教学中学生的角色比较被动的弊端,注重学生的主体作用,激发学生的创新积极性。
二、化学工程、工艺试验数据的科学搭配分析
传统形态的化工实验操作,内部数据排列机理相当复杂,整体活动延展下来,具体的人力、物力资源全面堆积。因为内部流程需要借助平行试验进行掌控,特定数据处理重复性特征广布。因此,必要时技术人员可依靠MATLAB软件进行流程过渡,将人工演算过程中的数据限制因素调节完毕。这部分实验流程是掌握化工研究方式的重要环节,整体流程较为漫长。所以,计算机信息技术便将这些复杂的演算流程进行智能模拟操作,并透过实验要求建立必要的模型基础,使得工艺技术管制范围下的各类可行条件全面延展。化工产业讲求专业实验的引导价值,具体行动标准动机也是围绕特地实验点进行参数定量关系探索,进而将化工所需遵循的客观规律罗列完整。MATLAB软件在整个研究过程中开辟引导先河,其将各类函数图形进行轻松规划,肃清细致符号演算和数值计算限制问题。这类软件应用范围较为广阔,包括数字通讯和财务建模等内容。目前这类程序已经成为国际控制终端的必要支撑媒介,现场操作人员基本只需编写某种数据处理程序,之后将原始数据输入,就能轻松提炼相关实验结果,将优质化数据和图示模型展出。另外,涉及这方面人员素质的强化工作也相当重要。随着技术创新和科技产业化的加快,环境保护意识的加强,必然会带来对分析检验专业人才需求的上升,且无论在数量和质量上,都提出了新的要求。
下面我们来具体的分析一下:第一,生产的效率低下。就我国来看,我国的工业生产存在一个盲区,重点就在于生产的效率较低。在化学工程的研究的过程中,生产技术首先没有达到预期的效果,环境污染的现象依旧没有被制止。举个例子来说,在进行的化学生产的实验的过程中,材料的运用做不到理想的反应,反应现象达不到预计的效果。在这一系列的生产实验的过程中,事实上,环境污染的现象已经在悄然的发生了,化学实验所产生的残留物、化学实验败北过程中所造成的化学污染。实验过程造成了资源浪费的现象十分的严重,经济浪费更是不在话下,极大的降低了生产的效率水平。另一方面,实验没有达到预期的效果,化学产品的使用效率低下,根本不能够满足人们的生活所需。第二,化学工程的生产过程,给环境造成了较大程度的影响。化学污染在当下我国的环境污染的比重中占了较大成分。重工业,尤其是金属工业所产生的污染现象尤为严重。在对水资源的检测的过程中发现,废弃水中的金属含量严格的超过了安全性能的指标。水资源的污染,也会对地下的土质产生影响,而土质又会影响农业的产值,这样看来,化学生产所造成的污染现象是严重的。另外,在工业生产的过程中,废弃水的直接排放,给自然环境同样造成了污染。第三,化学工程的不连贯性,很容易生产的间断性,从而影响生产的进度,尤其是当它发生了不合理的间断的时候,很快就会对整个生产的过程产生影响。由此看来,生产效率的低下、生产过程中产生的污染以及生产的不合理的间断等等这一系列的问题,都在阻碍着化学工程的发展和进步。
2我国化工生产工艺解析
从上文中,对于我国目前的化工生产过程中,存在着主要的问题就在于我国的化工生产工艺还不是非常完善。针对这些存在的问题,化学的生产工艺需要有哪些改进呢?在化工生产过程中,采取哪些最新的化学生产工艺能够降低化学生产所产生的污染呢?第一,化学生产过程中,提高反应条件以及反应环境。反应条件是化工生产中最为重要的环节,为了达到高效生产,提高生产效率,减少废料的产生,反应条件是最为关键的因素。因此,提高化工生产效率的最为关键的因素就在于加强化学生产过程中的反应条件。催化剂以及反应所需条件一定要达到所需标准,才能保证在化工生产过程中,高效生产,并减少废物的产生。保证废物不直接排放到自然环境中,就能保证化工生产的相对环保。第二,化工生产过程中,并非只是提高产品生产的环境,更应该能够提供废物处理的程序以及治理系统。包括我们经常看到的废气,都应该经过适当处理后才能进行排放。废水的排放要采用化学综合的化工工艺。其原理很简单,主要是化学反应中最基本的原理,将废水中的重金属通过沉淀,从而减轻其危害性。此外,废气的处理应该在排气的中部以及顶部,都设置一出废气处理系统,这些装置可以将废气中的有毒气体以及废气中的粉尘过滤,从而保证排放到空气中的气体符合国家要求的标准。第三,真正从化学工程中的化工生产工艺技术入手,工艺技术是指从不同的反应原理以及反应条件进行分析与探讨。制造氧气的方式有很多种,那么哪种方式才是最效率高并且更适合化工生产呢?在不同的环境下,对于生产的原料以及方式都是可以随机改变的,并能通过改变来进行适应性生产,从而提高化学生产的效率,并实现高效以及绿色生产。