应用型人才培养模式下的《化学反应工程》教学改革的探索

王 凯，余 杰

（赤峰学院 化学化工学院，内蒙古 赤峰 024000）

应用型人才培养模式下的《化学反应工程》教学改革的探索

王 凯，余 杰

（赤峰学院 化学化工学院，内蒙古 赤峰 024000）

随着我校应用型人才培养目标的确立，化工专业课程的教学也要符合应用型人才培养的要求.《化学反应工程》作为应用化学和化学工程与工艺专业学生的一门重要的专业基础课,具有较强的工程性与实践性的特点，在教学过程加强基础理论教学的同时，也要充分发挥工厂企业等见习基地的重要作用，探索《化学反应工程》课程教学的新模式，从而提高化学反应工程课程的教学质量与教学效果.

人才培养；化学反应工程；教学改革

《化学反应工程》课程是化学工程与工艺专业一门重要的专业必修课程.通常讲的“三传一反”中的“一反”，是主要指的化学反应工程上的内容.该课程具有很强的实践性，其中的化工生产中的“反应器“是化工企业的核心，学生从化学和化工原理等理论学习通向反应器设计和开发过程不可缺少的重要课程，具有与化工实际生产联系紧密的特点，所以对培养化工企业需要的应用型人才和促进科技成果产业化具有重要的意义，其在化学工程与工艺专业中的地位不言而喻的.

1 学生的学习现状

《化学反应工程》课程内容涉及高等数学、物理化学、化学反应速率和数学建模等多门课程，综合性强，数学模型的建立比较抽象，公式推导推导过程复杂，完全不同于学生以前所学课程.本课程与工程实际联系比较紧密，许多反应器比如釜式反应器、固定床反应器和流化床反应器等等，都是生产中正在使用的反应器，而我校学生学习这门课之前，多数学生没有去过化工企业，对其没有感性的认识，对工程的概念没有意识，因此，在反应器的选型与设计等实际问题上学生接受比较困难.根据我校学生的特点，紧紧抓住本课程教学内容的特色，改革传统的理论教学与化工企业实际生产互相脱节的教学模式，把课堂教学与化工企业的实际生产进行有机结合，真正的将学生培养成应用型人才.

2 教学内容改革

当前国内的《化学反应工程》相关教材大致分为七个方面的内容：（1）均相反应动力学基础；（2）理想反应器；（3）非理想流动反应器；（4）非均相反应动力学；（5）固定床反应器；（6）流化床反应器.在第一章的内容安排上，重点结合物理化学的化学动力学内容进行讲解，让学生练习尽可能多动力学方面的习题，大好基础.在第二章理想反应器内容中，重点介绍间歇反应器、连续釜式反应器和管式反应器设计方程的推导过程，结合这些公式，讲解反应器型式的评选，强调设计方程的应用.第四章内容强调停留时间分布的测定、介绍非理想流动模型，主要是给学生讲解建立数学模型的思想，不要求计算.在第五章重点讲解均匀表面的吸附动力学和气固相催化反应的过程，重点要求学生掌握反应过程的控制步骤，减少讲解本章过多的计算公式的来源及复杂计算，通过常见的气固相催化生产工艺（比如合成氨、合成甲醇等）的分析，使学生真正能掌握分析气固相催化反应实际过程的方法.

在教学过程中，将模拟软件引入教学内容中.化工生产中工艺的计算是比较复杂的过程，尤其是化工中反应器的设计中多维反应器的设计计算，基本上都是通过电脑软件设计完成的.为了让学生感受反应器设计的过程，教师可以采用AspenPlus、ProII等成熟的化工流程模拟软件，演示反应器的设计计算和优化，从而让学生了解反应器设计的整个过程.

另外教学过程注重数学模型建立的讲解，这门课一个重要的特色，就是数学模型的建立，主要让学生学习这种建模的思想，让学生学习建立数学模型的所做的各种合理的假设，而不是注重对公式的记忆，也是培养学生对复杂问题进行合理简单化并建立数学模型的能力的过程.

3 教学方法的改革

在教学方法上采取板书结合多媒体课件的方式.《化学反应工程》是一门理论性、实践性和逻辑性比较强的课程.通过板书，详细地讲解数学模型的假设过程，建立合理且相关度较高的数学模型，演示公式的推导过程，着重让学生掌握数学建模的的过程，以达到教学的主要目的.利用多媒体课件，采取诸如将抽象设备具体化（如利用图片展示化工生产中的固定床和流动床），将微观现象通过先进技术进行放大(如利用电镜照片展示催化剂孔道结构)、将反应过程动画化（通过动画展示气固相催化的吸脱附过程）等措施，以帮助学生理解.

在《化学反应工程》课程的课堂教学中，提高学生的学习的兴趣，是教学过程需要解决的重要问题.在反应器的设计部分的教学中，让学生带着问题去学习，针对性地选取实际生产的案例，比如年产10万吨甲醇固定床反应器的设计、年产5万吨尼龙66间歇聚合釜的设计和年产10万吨的合成氨反应器的设计等等.讲课之前就将材料发给学生，让学生熟悉材料，再进行理论讲解，以所选取的案例为例，讲解设计思路，例如如何确定反应器体积、操作条件、设备材质结构的确定等，课后由学生分组合作，自行完成设计任务，然后组织学生进行汇报答辩，针对自己完成的工作进行汇报，教师对所完成的设计进行评价.学生通过针对性的设计练习，激发出学生的学习热情，培养学生的创新意识和工程意识，使学生把化学反应工程的基础理论与企业实际结合起来，真正从工程角度分析生产工艺，成为一名高素质的应用型人才.

4 加强实验教学

试验教学可以启发学生观察实验现象和过程、并与所学理论知识进行结合，得出科学的结论.针对每一个重要的知识点，针对性地设计实验.为了掌握脉冲示踪测定停留时间分布的方法，开设多釜串联返混性能的实验测定，让学生真正的了解停留时间分布与多釜串联模型的关系，不仅仅是停留在课本的理论公式上；动力学常数在物理化学中开始讲，习题练习时，动力学常数也会给出，至于怎么得到的学生不甚了解，为了掌握用搅拌池测定企业反应动力学常数的原理和方法，测定亚硫酸钠溶液在Co2+催化作用下，吸收氧气的一级与二级动力学常数的测定；为了学会气-固相催化反应本征动力学的研究方法，开设了一氧化碳与水蒸汽的变换反应实验，测定低温变换催化剂的动力学数据.通过《化学反应工程》的实验教学，有利于学生对化学反应工程的理论知识的全面理解和掌握.

5 教学与实际化工生产相结合

为了让学生对化学反应工程课程有感性的认识，开设该课程前增加认识实习，组织学生到我市的煤化工企业、制药厂和有机化工厂等企业参观实习，增强学生对合成塔、间歇反应器、固定床反应器和流化床反应器等主要化工反应设备的感性认识，这个实习可以与化工原理见习相结合同时进行.比如我们在赤峰瑞阳化工有限公司，学生可以在中控操作室观察甲醛和乙醛合成塔中参数的变化和分布情况，了解反应器、操作和控制方法.利用其检修期间，可以参观甲醇合成塔等反应器的催化剂和催化剂装填方式等等.

在认识实习中，企业为了安全和效益等因素，一般不允许学生亲自动手操作，因而出现了很多学生“走过场“的现象.计算机仿真软件将理论和实践进行了有机结合，避免这种现象的发生，并且现代化工企业中已采用了DCS控制系统,一线工人主要在中控室通过电脑操作控制生产过程.因此在《化学反应工程》教学中，可以将工厂实习与仿真实训进行结合.比如比较经典的甲醇合成工艺流程，我们可以通过对企业参观，先让学生了解其工艺流程，认识操作单元.然后通过仿真软件，尤其是3D的仿真软件，让学生身临其境对工艺流程进行操作，加强学生对化工单元操作和化学反应过程等理论知识的理解和掌握.

6 结束语

随着我校应用型人才培养目标的确立，化工专业课程的教学也要符合应用型人才培养的要求.《化学反应工程》作为应用化学和化学工程与工艺专业学生的一门重要的专业基础课,具有较强的工程性与实践性的特点，在教学过程加强基础理论教学的同时，也要充分发挥工厂企业等见习基地的重要作用，探索《化学反应工程》课程教学的新模式，从而提高化学反应工程课程的教学质量与教学效果.

〔1〕李望,朱晓波.《化学反应工程》课程教学方法初探.教育教学初探，2015（43）:156-157.

〔2〕黄燕.化学反应工程的应用及其课程教学改革[J].学园,2013（16）:56-57.

〔3〕李翔,王安杰,陈永英.化学反应工程教学难点和教学方法体会[J].广州化工，2015,43(19):207-209.

〔4〕杨仁春,胡章文,任一鸣,李兴扬.《化学反应工程》教学改革与实践 [J].池州学院学报,2012（26）: 116-118.

〔5〕聂伟安,龙立平,熊文高,等.“实践-认识-再实践”教学方法在化学反应工程教学中的应用[J].化工高等教育,2007（5）:86-88.

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1673-260X（2015）12-0207-02