疫情防控背景下的“化工分离工程”课程教学改革与实践_高道伟.pdf

高道伟 等.疫情防控背景下的“化工分离工程”课程教学改革与实践2023,Vol.37,No.3收稿日期:20220609作者简介:高道伟(1987),男,博士,副教授,主要研究方向为多级孔分子筛加氢,E-mail:781686131 doi:10 16597/j cnki issn 1002154x 2023 03 024疫情防控背景下的“化工分离工程”课程教学改革与实践高道伟 陈国柱(济南大学 化学化工学院,山东 济南 250022)摘 要 为了应对新冠疫情,实现疫情防控下安全高效地教学,培养学生的工程意识和创新能力,作者以济南大学“化工分离工程”课程的网上授课为例,阐述在疫情防控期间的授课问题。在互联网快速发展的趋势下,作者运用在线平台教学,从教学内容、教学方法等方面介绍了课程教学实践,分享了如何在保证教学质量的前提下兼顾安全,有效提高学生对专业知识的掌握程度。关键词 化工分离工程 疫情 教学探索 实践 创新中图分类号:G642 文献标志码:A 20202022 年,保证新冠疫情防控期间教学质量,响应“停课不停教、停课不停学”的号召1是当时我国高校共同面临的新挑战。作为化学工程与工艺专业最重要的专业课之一的“化工分离工程”,在疫情防控期间如何保证安全高效授课引起我校相关师生的重视。“化工分离工程”是工业生产工程中用于分离和提纯混合物的工程学科,涉及“物理化学”“化工原理”“化工热力学”等课程2。在时代的发展中,科技的进步一直是社会发展的直接动力,知识产权、资本、高端产品的制造一直是竞争的焦点。作为人才培养的摇篮,大学的神圣使命一直是为国家的发展培育建设创新型人才3。工程教育专业认证不仅对学校的发展有着重要的意义,并且对学生未来的发展与就业也有着重要的意义。通过网页专栏、微信公众号、文化长廊、宣传横幅等的宣传教育,让学生了解专业认证对于学生以及学校的重要意义。将专业培养方案上传至学院官网,通过现场学习、讲座、校园招聘等活动,使学生重视工程教育专业认证工作。积极引导学生主动参与大学生知识竞赛,让各个年级的学生积极主动参与到竞赛中,自发组成团队进行参赛。通过主动参与知识竞赛,不仅可以让学生所学知识得到巩固,在书面知识得到实际运用的过程中,学生发现问题与解决问题的能力也会得到相应的锻炼,提高了学生的学习积极性,使学生的工程思维能力得到了锻炼,也可以使校园到企业的距离不断缩短,有效提高学生的素养。“互联网+”是当前时代背景下的互联网新形态,传统领域通过与“互联网+”的结合,实现了新形势下的快速发展与优化升级。在科技快速发展的时代背景下,课堂教学与互联网技术的相互结合,对传统的教学方法进行了优化升级,传统的教学方式也受到了新的挑战。化工分离工程在现代工业及相关领域的应用十分广泛,并随着化学工业的不断发展,化工实际生产中复杂物料的分离提纯技术也越来越得到重视。因此,“化工分离工程”也成为高等院校化工专业的主干课程4。在复杂的疫情形势下,响应国家号召,安全高效地培养熟练掌握化工分离专业技能,具有分析设计能力,有自主探索、求知解惑的良好习惯,能够适应当代化工分离技术发展需求的大学生是课程的培养目标。根据化工分离课程的特点,作者介绍了新冠肺炎疫情防控形势下互联网与教育相结合的现代教学新模式。在线下教学难以实现的情况下,运用新型的慕课、雨课堂等多种在线教学方式,不仅能实现疫情形势下的授课,还可以激发学生的学习积极性,挖掘学生的潜能,让学生能积极主动地进行自主学习。这不79第 37 卷第 3 期Vol 37,No 3化工时刊Chemical Industry Times2023 年 6 月Jun.2023 2023,Vol.37,No.3教改论坛仅仅是当前教学的新模式,还会成为未来网上授课的主要形式,带动新时代教学改革。1“化工分离工程”课程当前存在的问题“化工分离工程”是我校化学工程与工艺专业学生的专业基础课。该课程主要内容为恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏、分子蒸馏、双水相萃取、吸附、离子交换膜等分离技术,采用 32 学时的授课时长进行理论教学5。该课程长期以来使用课堂授课方式进行教学,目标是使学生掌握分离技术的基本原理、传质机理等基础知识;熟悉分离技术的特点、分离设备的工作原理、基本构成及应用;了解国内外分离技术发展新动态3;了解化工分离技术在实际化工生产中的应用;能够对实际分离问题进行分析、识别;能够熟练运用化工模拟软件对实际生产中混合物的分离进行模拟、优化。然而在疫情形势下,如何充分运用线上教学优势,响应国家号召并保证教学质量,完成教学任务成为教学的新挑战。疫情形势下的“化工分离工程”课程的教学问题如下。1.1 教学方法陈旧单一且难以保证听课效率“化工分离工程”教师授课更加侧重课本知识,所涉及的公式不仅复杂,而且繁多,学生在学习时比较吃力,需要长时间集中精力学习。教学内容多着重采用课本重点内容6,在网课教学中与传统板书教学类似,没有新意,难以激发学生学习兴趣。经常发生老师长篇大论而学生不认真听讲的情况,使教学效果不佳。1.2 课程计算复杂且学生注意力不集中“化工分离工程”课程在授课过程中有知识体系复杂、计算公式多而散、教学过程多以公式推导为主等特点。课件难以引起学生学习兴趣,且课本知识点如精馏、萃取等分离方法,基本原理与计算过程都比较繁冗复杂,学生在上网课过程中容易失去兴趣,没有积极主动用公式解决实际问题的动力,更多在期末考核前进行突击记忆以应对期末考试。1.3 学生缺乏自主探索、求知解惑的能力学生经过长期固定学习后,在学习过程中更习惯于听从老师讲授课本内容,而不是自主对课本知识进行探索。在长期枯燥的学习氛围下,求知欲不断下降,学习的积极主动性与创新能力不再像最初接触时浓厚。学生是学习的主人,是学习的主体。如何让学生最大程度提升学习兴趣,在课堂中加入到与教师、与同学的互动中来,充分挖掘自己的学习潜能,是每一位教师需要孜孜不倦进行思考、探索与总结的。如今社会的发展日新月异,互联网信息更迭也十分迅速。互联网信息总量大、更新快,在线上教学的过程中学生容易受到影响。线上教学时,学生活动相对自由,更容易受到游戏、短视频等娱乐项目的诱惑。如何让学生拒绝诱惑,自主学习成为目前教学的新问题。1.4 网络授课缺乏课程知识与工程实际的联系网络授课时使用课堂 PPT 授课,课后学生完成习题的授课模式。学生在学习过程中没有实际案例将所学知识进行施展,且在疫情形势严峻复杂的情况下也难以带领学生进行正常的工厂实习,以了解实际化工生产过程中如何使用分离知识进行实际混合物的分离。在学习的过程中学生难免会感觉所学知识更加抽象,学习兴趣也随之下降。因此如何改变网络授课仍按照传统授课方式进行、改善“化工分离工程”授课过程中存在的问题是亟待解决的问题。作者结合济南大学“化工分离工程”课程在实际授课过程中的问题,提出以下几点建议以完成“化工分离工程”授课目标,响应国家号召,在完成授课目标的前提下保证学生安全与素养提升。2“化工分离工程”教学改革与实践在“化工分离工程”这门涉及大量公式推导、知识点等内容的课程中,课堂教学是完成教学任务的关键环节。在线上教学过程中,学生进入相应的课堂中进行学习,教师开启相应课堂进行授课,学生与老师同步进行一门课程的学习与授课,老师可及时调节课堂气氛,通过设置随堂习题、邀请学生发送弹幕提出问题、对表现好的同学发放红包等小技巧缓解学生的学习压力7。“化工分离工程”授课时,计算量大,教学内容晦涩难懂,学生难以对抽象的知识进行形象的理解,教师可在授课过程中穿插科研实例,提高学生的学习兴趣。在教学方式不断改革发展的今天,学生才是学习的主体,老师应该成为学生前进道路上的引路人、协助者,教师要从根本上实现自己身份的改变,根据学习内容的难易程度进行教学内容的调节,实现发展与超越。2.1 优化教学内容,运用新兴教学模式目前网上教学多采用 PPT 播放形式,主要以课89高道伟 等.疫情防控背景下的“化工分离工程”课程教学改革与实践2023,Vol.37,No.3本内容为主,无法充分发挥多媒体授课的优势。可在课本内容的基础上多穿插音像视频,以图片及动画的形式向学生展示更加生动形象的知识点8,以生动有趣的形式展示晦涩抽象的知识,激发学生对“化工分离工程”的学习兴趣。在教学内容上可以将与交叉学科(如化工热力学等)课程相重复的知识点进行删减,增加实际生产中碰到的分离设备故障实例、化工分离实际案例等相关知识点,增强课程理论与实际工作的联系,使学生将学到的知识充分运用,提高学生理论联系实际的能力。2.2 熟练使用网络工具进行高效授课在网课期间,由于“化工分离工程”课程的知识点相对复杂,公式的运用需灵活熟练掌握方能解决实际应用问题,但由于无法像课堂授课一样可以实时看到学生的状态,学习与否全靠学生自觉。因此在授课前可以录制与课程相关的教学视频方便学生课前预习,以便其对课程内容有所了解。授课过程中穿插简单的问题提问与实际案例解答,既便于学生及时掌握知识,也可以提高学生的学习注意力。利用多种实时会议软件(如腾讯会议、QQ 课堂、雨课堂等)进行直播授课,在上网课的过程中,学生也能像教室授课一样及时反映问题,提高授课效率。老师也可将上课内容以录屏方式保存以便学生反复观看,更有利于学生课后复习所学知识。课后学生以网上录屏方式提交报告,并建立一个问题讨论平台方便同学之间互相讨论问题,及时交流收获。在线上教学中,QQ 群课堂等教学软件可以全程录屏,回放功能可以无限使用。学生在学习过程中如果有疑问可以进行反复观看从而解惑。群课堂授课时也可以在群内发布问题,让学生以投票以及课堂作业的形式对所学知识进行反馈,可以得到学生的预习以及知识的掌握情况,使教师能及时掌握学生的学习状况,调整自己的教学内容。学生在听课过程中可以发送弹幕,让老师即时看到自己想问的问题,减少了面对面交流时,学生不好意思提问情况的发生。线上教学时,教学资料的分享与教学视频的可回放功能使得学生有更充足的时间进行所学知识的复习,提高了学生学习的积极主动性,实现了以学生学习为主,老师引导学生学习的教学模式。2.3 提高学生求知欲首先是通过适当的提问来激发学生求知欲。通过提问,学生能主动构建已有认知,从经验提炼出理论,主动发现事物间关联,通过已有知识探索新的可能性。提问不应仅仅只是应付于形式化的“是么”“是吧”“是”,而需要真正引发学生思考,特别是发散性、多元化思考。其次是采用任务和活动形式的教学方法。在学习完基础知识,学生对一部分内容已有一些基础认知时,采用任务形式的教学方法能较快提升学生归纳总结知识、融会贯通理论与实践的能力。好的任务模式能充分提升学生的积极性与参与感,使得课堂生动有趣,不再是枯燥无味与陌生的知识,而是可以亲眼看到、自己参与的学习过程。这能使理论知识更快落地,也是检验学生学习效果的最佳途径之一。任务与活动过程中也能充分发展学生互帮互助、相互分享与交流的能力,提高学生的领导能力与人际协调沟通能力,提升学生的表达能力与语言总结沟通能力。2.4 提高学生理论联系实际的能力疫情防控期间,学生的社会实践会受到一定的影响,无法到化工厂进行实地调研,理论知识只能停留在书本上。因此在授课过程中,可以在知识点中穿插实际化工生产车间及设备的图片,锻炼学生理论联系实际的能力。在公式讲解过程中,使用实际化工生产中分离混合物的相应案例,让学生在解决实际问题的过程中充分掌握知识点,使理论知识不仅仅停留在书本上,更能体现在社会生活中。收集工厂现场分离设备存在的问题,提取工厂数据,让学生自己设计程序进行计算,培养学生解决工厂中实际的分离问题的能力。在目前的教学中,仍然有一些问题需要教师关注:一是线上教学过程中,老师无法看到学生是否在认真听课,学生可能将教学软件挂后台而去干别的事情。二是长期使用电子产品引起学生身体问题,如视力下降、长期低头听课使颈肩负担过重引起颈肩酸痛等问题。这些问题也是老师需要注意的问题。3 结语与展望事实证明,在疫情防控期间采用线上授课的方式是完全可行的,以直播授课的方式替代传统的教学方式也可以充分实现“化工分离工程”的教学目标。针对疫情防控期间“化工分离工程”课程授课存在的问992023,Vol.37,No.3教改论坛题,教师通过在线教学的实际应用,积累了疫情防控下教学的丰富经验,掌握了网络教学工具的熟练运用,为当前形势下教学改革提供了经验。化工分离教研组进行了相关讨论与研究,结合本校教学实例,提出优化教学内容,利用新兴教学模式,使用网络工具进行高效授课,将实际案例与理论知识相结合从而完成教学任务,提高学生学习兴趣,提高网络授课效率,完成国家号召,让学生不仅能保证身体健康,还能高效完成学业。参考文献 1 教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室.教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见EB/OL.20200204.http:/ 刁显珍.提高“化工分离工程”课教学质量的探索J.重庆科技学院学报(社会科学版),2014(4):163164.3 周彩荣,詹自力.化工类研究生高等分离工程课程的教学改革与实践J.化工高等教育,2013,30(2):2125.4 代立波,冯韧,史荣会.“互联网+”背景下化工分离工程在线教学模式探讨与研究J.山东化工,2020,49(13):163163,165 5 姜娜,李平,彭翠娜,等.工程教育认证下化工分离工程教学改革J.广州化工,2019,47(18):157158.6 谢军,熊碧权.提升化工分离工程课程教学质量的探讨J.广东化工,2020,47(14):203203,187.7 毕秋艳.基于雨课堂的化工分离工程混合式教学探索与应用实践J.广州化工,2022,50(1):106108.8 朱桂丹,尹绚,赵秀峰,等.化工分离工程课程线上教学的探讨与实践J.山东化工,2020,49(11):223224,226.(上接第 28 页)表 6 多乙苯缩聚磺酸钠 Zeta 电位测试Tab.6 Zeta potential test of sodium polyethylbenzenecondensate sulfonate缩合助剂缩合剂Zeta 电位(eV)草酸37%甲醛-27.9340%乙二醛-27.173 结论(1)优选甲醛为缩合剂,草酸为缩合助剂,以自制的多乙苯塔底高沸磺化物为原料,成功制备了多乙苯缩聚磺酸钠,正交试验结果表明最佳缩合条件为:多乙苯塔底高沸磺化物、甲醛、草酸的质量比为1 1.2 0.2,反应温度为 100,反应时间为 4 h。(2)最佳工艺条件下多乙苯缩聚磺酸盐的平均相对分子质量为 3 018、缩合度为 10 左右,其水泥胶砂减水率达到 12%,有望用于制备高效水泥减水剂。参考文献 1 孙欲晓,石宝珠,杨静.2020 年苯乙烯市场分析J.化学工业,2021,39(2):4047.2 王飞,蔡永奇,王瑾,等.650kt/a 乙苯成套技术的工业应用J.石油炼制与化工,2013,44(7):7377.3 孟庆宁,许军,李林.苯乙烯焦油综合利用的研究进展J.炼油与化工,2022,33(1):48.4 马献波.苯乙烯焦油资源化利用途径分析及建议J.炼油技术与工程,2021,51(5):6063.5 石李明,邱磊,石旵东.多乙苯塔底高沸物的磺化研究J.化工时刊,2022,36(7):1214.化工信息总投资约 521 亿元,中海壳牌惠州三期乙烯项目开工2023 年 5 月 19 日上午,中海壳牌惠州三期乙烯项目开工仪式在惠州大亚湾举行。中海壳牌三期项目由中国海油和壳牌集团合资建设,总投资额约 521 亿元,以 1 600 kta-1乙烯裂解装置为核心,包括 645 kta-1环氧乙烷/乙二醇、875/400 kta-1苯乙烯/环氧丙烷、450 kta-1聚醚多元醇、400 kta-1-烯烃、50 kta-1聚 -烯烃、600 kta-1茂金属聚乙烯、450 kta-1共聚聚丙烯等 18 套化工生产装置。项目采用壳牌专有的 烯烃技术,这也是该技术首次在亚太地区的运用。项目建成投产后,中海壳牌乙烯总产能将达到 3 800 kta-1,每年可向市场提供11 000 kt 以上石化产品,满足国内紧俏石化产品的需求,在产能提高的基础上推动石化区内的生态可持续性,提高能效、降低碳排放。(信息来源:流程工业公众号)001