化學與工藝課程創(chuàng)建及革新

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1背景及目標

1．1背景

武漢科技大學是由武漢鋼鐵學院等隸屬于原冶金工業(yè)部的三所在漢高校通過合并和改名而來。1998年，根據(jù)國家高等教育管理體制改革需要，學校成為第一批實行“中央與地方共建，以湖北省人民政府管理為主”的劃轉(zhuǎn)院校。劃歸湖北省管理后，學校立足于湖北建設、面向中南地區(qū)、輻射全國。武漢科技大學化學工程與工藝專業(yè)始建于1958年，原名為“煉焦化學專業(yè)”，1985年改為“煤化工專業(yè)”。1992年，按“煤化工”、“城市燃氣”和“炭素材料”三個專業(yè)分別招生。1996年，隨著教育部大學本科專業(yè)目錄的調(diào)整，“煤化工”、“城市燃氣”和“炭素材料”三個專業(yè)歸并為“化學工程與工藝”專業(yè)［1］?？傊瘜W工程與工藝專業(yè)以煤化工(焦化)為特色，是武漢科技大學的傳統(tǒng)特色專業(yè)。武漢科技大學是我國焦化專業(yè)人才的搖籃，所培養(yǎng)的焦化專業(yè)人才遍布全國各地，且大多成為企業(yè)的技術(shù)骨干或領(lǐng)導。為了適應市場經(jīng)濟形勢、進一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和擴大畢業(yè)生的就業(yè)面，需要不斷完善培養(yǎng)目標，加強基礎(chǔ)理論知識的教學和采用多學科復合型培養(yǎng)模式，對多學科交叉課程進行整合和調(diào)整;強化工程實踐能力、動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng);在采用寬口徑和重基礎(chǔ)培養(yǎng)模式的同時突顯專業(yè)特色。

1．2目標

所構(gòu)建的化學工程與工藝專業(yè)課程體系能適應社會發(fā)展的需要，培養(yǎng)出具有寬厚基礎(chǔ)理論、合理知識結(jié)構(gòu)、較強創(chuàng)新能力、較全實踐技能和明顯煤化工特色的復合型化工類高級工程技術(shù)人才。畢業(yè)生能在焦化、炭素材料、燃氣、石油化工、精細化工、環(huán)境保護等行業(yè)從事生產(chǎn)管理、工程設計、技術(shù)開發(fā)和科學研究等方面的工作。

2課程體系建設

2．1整合與優(yōu)化原有課程

2．1．1整合《工程力學》與《化工設備機械基礎(chǔ)》

武漢科技大學化學工程與工藝專業(yè)在課程整合之前，所開設的《工程力學》學時數(shù)為82?！豆こ塘W》是整個課程體系中學時數(shù)很大的課程之一，且有些內(nèi)容對化學工程與工藝專業(yè)并不是十分重要。為了增加學生社會的適應能力，加大學生的知識面和提高綜合素質(zhì)，經(jīng)過仔細研究和綜合權(quán)衡，決定壓縮一些已開設課程的學時和增加一些新的課程?！豆こ塘W》就是這次課程體系改革的壓縮對象。考慮到《工程力學》與《化工設備機械基礎(chǔ)》關(guān)系最密切，就將壓縮后的《工程力學》與《化工設備機械基礎(chǔ)》整合成一門課程，取名為《化工設備與材料》。整合的《化工設備與材料》定位為化學工程與工藝類專業(yè)一門綜合性的機械類技術(shù)基礎(chǔ)課，其內(nèi)容包括工程力學、化工設備材料與焊接和化工容器設計三大部分。其任務是使學生具備基本工程力學知識，了解化工設備的選材要求及常用材料的特性，了解和掌握化工設備的設計計算方法和過程及典型設備的結(jié)構(gòu)設計與計算，強化化工類專業(yè)本科生對化工設備的機械知識和設計能力。整合后的《化工設備與材料》總學時數(shù)為46，其中工程力學部分由原來的82學時壓縮到16學時，為其它課程騰出66學時［2］。

2．1．2整合《化工設計》與《化工技術(shù)經(jīng)濟》

很多學校將《化工設計》是列為化學工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)必修課。課程主要介紹化工工藝設計的基本知識和方法，包括原料路線、技術(shù)路線的選擇，工藝流程設計，物料衡算、能量計算，工藝設備的設計和選型，車間布置設計，化工管路設計，非工藝設計項目的考慮和設計文件的編制等內(nèi)容。學習該課程可提高綜合運用已學過的化工原理、物理化學、化工熱力學、反應工程、分離工程、化工工藝學和機械制圖等方面知識解決化工工程實踐問題的能力。武漢科技大學化學工程與工藝專業(yè)原來的課程體系中沒有設置這門課，主要是因為受總學分和總學時的限制，沒有富余學時來開設這門課，現(xiàn)在通過整合《工程力學》與《化工設備機械基礎(chǔ)》騰出66學時，學時的問題已得到解決。所騰出66學時不能全部用于開設《化工設計》，經(jīng)過仔細研究后決定將《化工設計》與已開設的《化工技術(shù)經(jīng)濟》進行整合，取名為《化工工程設計與技術(shù)經(jīng)濟分析》，定位為專業(yè)基礎(chǔ)課，學時數(shù)由原來的18調(diào)整為54。

2．1．3優(yōu)化《能源化學》

《能源化學》是化學工程與工藝專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其前身為《煤化學》，為了拓寬學生的就業(yè)面，重新整理了傳統(tǒng)課程的教學內(nèi)容，在煤化學課程的基礎(chǔ)上，將其它一些主要能源也引進來，從而形成了能源化學課程，總學時數(shù)為54，其中實驗學時數(shù)為8。經(jīng)過幾年的教學實踐后發(fā)現(xiàn)，由于教學內(nèi)容較多，該課程的教學時數(shù)過于緊張，尤其是實驗學時嚴重不足。在本次課程體系建設中，將該課程的理論教學內(nèi)容和實驗教學內(nèi)容進行分離和單獨設課。實驗教學內(nèi)容取名為《能源化學實驗》，學時數(shù)為18;理論教學內(nèi)容仍用原來的課程名稱，學時數(shù)為46。

2．1．4優(yōu)化《能源化學工學》

《能源化學工學》是化學工程與工藝專業(yè)模塊1(煤化工模塊)的主干專業(yè)課程，由《煉焦學》和《煉焦化學產(chǎn)品回收與加工》整合而成。以前的課程體系設置時為了強調(diào)重基礎(chǔ)，對該課程的學時進行了大幅壓縮，總學時數(shù)為54，其中實驗學時數(shù)為18。經(jīng)過幾年的教學實踐后發(fā)現(xiàn)，該課程的教學時數(shù)壓縮過大，對教學效果產(chǎn)生較大影響，用人單位的反饋意見也證實了這一點。在本次課程體系建設中，將該課程的理論教學內(nèi)容和實驗教學內(nèi)容進行分離和單獨設課。實驗教學內(nèi)容取名為《能源化學工學實驗》，學時數(shù)為18;理論教學內(nèi)容仍用原來的課程名稱，學時數(shù)為46。

2．1．5優(yōu)化《高炭化學與碳材料工程基礎(chǔ)》

如前所述，炭素材料曾是武漢科技大學化工類的招生專業(yè)之一。在化工專業(yè)課程體系中設置炭素材料類的課程也是一大特色，這種特色為化工類畢業(yè)生的就業(yè)提供了更多機會。每年都有化工類的畢業(yè)生在炭素材料行業(yè)中就業(yè)，在全國的主要炭素企業(yè)中都有武漢科技大學化學工程與技術(shù)學院畢業(yè)的校友。但有一段時間為了強調(diào)重基礎(chǔ)，弱化了炭素材料課程的教學，僅開設了《碳材料工程基礎(chǔ)》，而且還是任意選修課，教學時數(shù)只有28學時。根據(jù)畢業(yè)生和用人單位的反饋意見，在本次課程體系建設中，決定優(yōu)化該課程的教學設置，將該課程定位為指定選修專業(yè)課，教學時數(shù)增至44，課程名稱改為《高炭化學與碳材料工程基礎(chǔ)》。

2．2增設《化工CAD繪圖與識圖》

工程圖紙是工程技術(shù)上用來表達設計思想和進行技術(shù)交流的主要手段，任何工程技術(shù)方案的實施，都必須以其為依據(jù)，因而被喻為“工程界的技術(shù)語言”。很多學校的化工類專業(yè)都開設計《化工制圖》這門課程，主要內(nèi)容有化工工藝圖和化工設備圖兩大部分，用于培養(yǎng)學生閱讀和繪制化工專業(yè)圖樣的能力。同時，它也為學生完成畢業(yè)設計和適應今后工作需要提供了不可缺少的基本能力。武漢科技大學化學工程與工藝專業(yè)原課程體系中只設置了《機械制圖》，沒有開設《化工制圖》。根據(jù)畢業(yè)生和用人單位的反饋意見，在本次課程體系建設中，決定增設《化工CAD繪圖與識圖》這門課程。該課程由《化工制圖》和《Auto-CAD繪圖》整合而成，內(nèi)容包括:AutoCAD繪圖軟件及其應用、工藝流程圖、設備布置圖、管道布置圖和化工設備圖，教學時數(shù)為36，其中14學時為上機實踐學時。

3教學方式改革

3．1在實踐中培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力

依托湖北省煤轉(zhuǎn)化與新型炭材料重點實驗室，通過開設本科生創(chuàng)新性實驗與創(chuàng)新性研究等課外實踐活動，為培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力提供保障。鼓勵和扶持本科生進行實驗技能和化工設計競賽。本科生從三年級開始下到實驗室，參與到指導教師的實際科研項目中去，熟悉科研過程，鍛煉實踐技能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3．2組建和培養(yǎng)教學團隊

原來大多數(shù)專業(yè)課都只有一名任課教師，待其退修或調(diào)離工作崗位后再找教師接替?，F(xiàn)在每門課至少有兩門任課教師，一般采取以老帶新的模式，且任課教師都要有工程實踐經(jīng)驗。如《能源化學》教學團隊，由2名老教師、1名中年教師和2名年輕教師組成，其中3名教師具有博士學位，4名教師有正教授職稱，2名教授為博士生指導教師。已有8名沒有工程實踐經(jīng)驗的年輕教師被派到河南、云南等地焦化企業(yè)進行了3個月實踐鍛煉，回校后教學效果有了明顯提高。

3．3多種途徑組織實踐教學

近年來，化學工程與工藝專業(yè)建立了一批相對穩(wěn)定的教學實習基地。考慮到專業(yè)特色和培養(yǎng)方向的要求，實習基地以武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化有限公司為主體。該公司在國內(nèi)具有技術(shù)力量雄厚，生產(chǎn)工藝先進的特點，并具有較高的管理水平。同時，該公司可以說是焦化的一部“百科全書”，建有4．3m、6m、7．63m焦爐，所采用的配套工藝也有多種，是一個相當理想的焦化特色化工專業(yè)教學實習基地［3］。但是現(xiàn)在化學工程與工藝專業(yè)的招生人數(shù)越來越來多，一年的招生人數(shù)達280人之多。一個焦化公司能一次接納這么學生去實習已經(jīng)勉為其難，實習過程只能用走馬觀花來形容，很難深入下去。為了解決這一問題，采取了一系列措施，如下廠前先給學生分工段介紹現(xiàn)場工藝流程和主要設備，播放現(xiàn)場錄制的錄像，開發(fā)主要設備的三維數(shù)字模型供學生在電腦進行自主觀察、解剖和組裝，購置計算機仿真培訓軟件供學生在電腦上進行仿真操作。

4結(jié)語

本次課程體系建設以重基礎(chǔ)和顯特色為指導方針。但受總學分和總學時所限，要兼顧好重基礎(chǔ)和顯特色這兩個方面，關(guān)鍵在于對擬開設的每一門課程進行認真研究和篩選，對一些關(guān)聯(lián)性很強的課程盡可能整合成一門課程，以便優(yōu)化教學內(nèi)容和縮減教學時數(shù)。