胡蓉蓉，杨荣榛

(陕西师范大学化学化工学院，陕西　西安　710119)



师范院校应化专业化学反应工程课程教学探索

胡蓉蓉，杨荣榛

(陕西师范大学化学化工学院，陕西西安710119)

化学反应工程是化学工业类专业的核心课程，是衔接基础化学知识和化工生产实践的知识桥梁，对于培养学生的工程思维能力和解决工程实际问题的能力都有着重要意义。本文从师范院校的实际出发，探讨了在当前形势下，利用实践先行、精选教材内容、改革教学模式等手段，对应用化学专业《化学反应工程》课程进行改革，以达到较好的教学效果，培养高水平的创新人才。

应用化学；化学反应工程；翻转课堂；教学改革

随着我国高等教育的发展，高等院校招生规模的扩大，无论是部属重点师范院校还是地方师范院校都形成了以师范专业为特色，增加非师范专业的办学格局。应用化学是介于化学和化工之间的一个应用型理科专业，该专业是以化学理论为基础、跨学科、跨领域的学科，在材料、能源、信息、环境等与国民经济密切相关的领域占有重要地位。目前全国有750余所高等本科学校中，有447所设置了应用化学本科专业[1]。大多数师范院校在开设师范类化学专业的同时，也会开设非师范类应用化学专业以适应社会发展的需求[2]。

《化学反应工程》是化学反应工程与工艺专业本科学生的一门必修课，也是大多数学校应用化学专业学生必修的一门重要的工程技术基础课程。该课程一般在学生学习过《化工原理》——即“三传”在各单元操作中的应用后开设，重点讲述“一反”——物理因素(工程因素)对化学反应的影响，并据此作为工业反应器设计和放大的基础。可以说，《化学反应工程》具有理论与实践并重的特点，是衔接基础化学知识和化工生产实践的知识桥梁，对于培养学生的工程思维能力和解决工程实际问题的能力都有着重要意义。该课程的开设也为应用化学专业学生毕业后顺利转入工科类的研究生学习或进入化工企业工作提供了重要的指导作用，得到了学生的普遍关注。然而，《化学反应工程》作为化工专业的核心课程，素有“大学里最难学的课程”之称[3]，工科的学生尚且觉得困难，对于以理科见长的应用化学专业的学生而言，更是难上加难。因此，本文将从师范院校的实际出发，根据本地区相关化工企业人才需求的目标和要求，结合应用化学专业学生的学科背景，浅谈当前形势下对《化学反应工程》课程的教学改革。

1　充分利用实习基地优势，实践先行

实践先行是指先带领学生进行工厂实习，实地考察化工企业，对于工艺流程、反应器有了简单清晰的具体认识之后，再进行课堂教学。以我校为例，应用化学专业的学生在第6学期的暑假进行生产实习，第7学期开设《化学反应工程》课程的学习，课堂教学总课时为45学时。我校应用化学专业的生产实习地点为中国石油总公司洛阳分公司。该公司是中国石油化工集团公司下属的一家集炼油、化工、化纤为一体的特大型石油化工企业。目前共有20多套大型石油化工生产装置及相应的辅助系统和配套设施，是化学化工相关专业学生理想的实习基地。我校2012级和2013级应用化学专业的学生经过严格的安全培训后，先后分别进入该公司的一联合、二联合、三联合、四联合、加氢及聚丙烯车间进行实习。实习期间，学生除了对实习车间的生产工艺流程、设备特点、车间的主要原料及产品、操作工艺条件的控制，产品的经济效益等有了较为全面的理解外，对各车间的核心反应器也有了直观的了解。如催化裂化的流化床反应器、催化重整中的移动床反应器、蜡油加氢的固定床反应器、聚丙烯的环管反应器等，以及填料塔、板式塔、喷雾塔等。另外，对于工业用催化剂如重整催化剂、催化裂化催化剂、加氢催化剂、脱硫催化剂等也有了基本的认识。在这些认知的基础上，再开展课堂教学，可以大大提高讲课的效率。此外，通过先去工厂进行实习，使得学生对化工厂有了切实的体验，了解到化学反应工程的理论知识在工业生产中的深刻实践，无疑会大大提高学生对该课程的学习兴趣，有利于教学活动地展开，充分发挥学生在学习过程中的主观能动性。

2　精选教材，有的放矢

目前市场上有《化学反应工程》的教材有几十余种，根据我院应用化学专业学生的实际情况，充分考虑人才供给与社会需求的关系，避免在教学过程中盲目追求高、精、深的误区，我们选用了难度深度适宜的由张濂等主编的《化学反应工程原理》。

在教学内容的选择和教学顺序上，我们注意由浅入深、循序渐进，注意突出重点、难点。整个教学内容大致分为三大部分。第一部分着眼于化学反应动力学。根据本校应化专业学生物理化学基础知识扎实的特点，引导学生推导出复杂化学反应动力学的表达式；从基本概念上深入理解基元反应和非基元反应动力学、本征反应动力学和宏观反应动力学的本质和区别。第二部分的核心内容讲述典型的理想反应器。从反应速率方程式的定义出发，联系化工原理课程中学过的物料衡算和能量衡算的基本概念，引导学生推导出理想反应器的基本设计方程，并结合典型的化学反应的特点，讨论浓度效应和温度效应等工程因素对各反应的影响。第三部分的主要内容为非理想反应器，注重讲解非理想产生的原因。精选混合与返混、复合反应的收率和选择性、反应过程热量和质量传递、反应器的热稳定性等内容，重点讲解混合、传质和传热等工程因素对反应结果的影响，引导学生思考在工业反应器的开发中抑制返混、强化传质传热的措施，为学生开发反应过程和反应器打下扎实的理论基础。教学过程中紧紧围绕“反应器的选型和操作方式”这一主线，明确课程内容的讲解思路，使学生较容易理解和掌握化学反应工程的基本分析方法。

3　利用网络辅助教学、翻转课堂和互动式教学相结合，改进教学手段

近年来，随着互联网和信息技术的高速发展，翻转课堂作为一种变革性的教学方式应运而生。翻转课堂提倡新知识的讲授和学习利用网络在线资源在课外完成，而新知识的内化则通过课堂中老师的帮助和同学的协助完成[4]。

利用网络辅助教学，将翻转课堂引入到《化学反应工程》课程中，一方面可实现优质教学资源共享并对传统课堂进行有益补充与延伸，便于开展个别化教学，实现因材施教。学生通过网络平台学习，按照课前任务单的要求，可对课程中的基本原理概念、难点和重点内容等对知识点进行梳理和理解，对于课程中的疑问，可通过网络平台得到老师的个别指导，给因材施教带来了便利。网络资料的丰富性和宽泛性也使学生的学习空间扩大，目前，仅教育部的爱课程网站上就分享了四种不同教材的《化学反应工程》精品课程，能满足不同层次不同个性的学生的需要。

另一方面，《化学反应工程》是一门综合性较强的课程。该课程的学习，不仅需要学生具备化工原理、物理化学及工业催化等专业基础，还需要具有较好的数学基础。而作为师范院校化学类应用化学专业的本科生，数学基础较为薄弱，《化学反应工程》课程中涉及到的二阶非线性常微分方程的求解、概率论和数理统计知识、离散数据的数值分析方法等对学生来说，都没有足够的知识储备。数学基础的欠缺阻碍了学生对《化学反应工程》课程重要知识点的理解，面对复杂繁多的公式，学生感到学习困难，自信心受挫，学习兴趣降低。利用网络辅助教学，可以帮助学生弥补基础知识的不足。随着大规模的开放在线课程，即网络公开课在全球迅速发展，学生能及时获得专业而详细的帮助，调动学生自主学习的兴趣，发挥主观能动性。

此外，通过网络辅助教学和翻转课堂等教学模式的改变，也大大提高了课堂互动式教学的教学效果，有助于在教学过程中充分发挥教师和学生的主观能动性，形成师生间的相互对话、相互讨论、相互交流和相互促进，从而提高教学质量，让学生能够满怀信心地及时进行课后复习、体验到利用知识、研究知识、拓展知识所带来的乐趣。

4　结　语

化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，是一门实践性很强的学科。《化学反应工程》课程的开设，对于提高应用化学专业学生的工程思维能力、满足本地区相关化工企业人才的需求具有重要的意义。本文从师范院校的实际出发，探讨了在当前形势下，利用实践先行、精选教材内容、改革教学模式等手段，对应用化学专业《化学反应工程》课程进行改革。这些措施能有助于发挥学生学习的主体地位和教师的引导作用，激发学生的学习积极性和主观能动性，提升课堂的效率和教学效果，使得学生的思维能力和科研素质得到增强，实现对化学化工行业应用型人才的培养。

[1]李群,吕洲.应用化学专业特色方向的确立与教学体系的构建[J].中国大学教学，2015(10):43-48.

[2]杨荣榛,段兴潮,董文生,等.师范院校化工课程教学的改革与实践[J].化学教育，2007(8):36-37．

[3]王莅,辛峰,徐艳.互动式教学在本科生反应工程教学中的实践[J].化工高等教育，2005(4): 64-66．

[4]张金磊.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012(4):46-51．

Exploration of Teaching Reform in Chemical Reaction Engineering for Applied Chemistry Major in Normal University

HURong-rong,YANGRong-zhen

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi Normal University, Shaanxi Xi’an 710119, China)

Chemical Reaction Engineering, a bridge connecting the basic chemical principle and the productive practice, is a core course for chemical engineering major, which plays an important role for cultivating students’ consciousness of engineering and the capability of solving the practical engineering problems. Based on the actual teaching situation of local normal university, the teaching explorations of chemical reaction engineering were carried out by developing the practical teaching, selecting teaching materials, designing teaching contents and reforming teaching mode. It not only improved the teaching quality of Chemical Reaction Engineering, but also met the purpose of training high level innovative talents.

Applied Chemistry; chemical reaction engineering; flipped classroom; teaching reform

胡蓉蓉 (1976-) ，女，副教授，博士，主要从事反应工程教学、多相催化和能源化工研究。

G642.4

A

1001-9677(2016)018-0243-02