王远强 刘锡建 杨梦茹

摘 要：《高等反应工程》以化学反应工程的基本原理为基础，以化工生产为背景，是化学工程与技术硕士研究生修读的一门重要学位课程。在建设高水平应用型大学一流研究生人才培养的新形势下，通过分析了课程教学目前存在的问题，改革课程教学内容，针对研究生工程创新能力培养，提出了课程教学手段和方法的改革措施。最后对促进课程教学改革的研究生“学”与教师“教”提出了建议。

关键词：高等反应工程;课程;教学改革;教学内容;教学方法与手段

教育部《学位与研究生教育“十三五”规划》及上海市教委《上海高等学校创新人才培养机制，发展一流研究生教育试行方案》对当前高等教育改革提出了迫切要求，即提高学生的分析和解决问题能力。作为化学工程与技术学科工程教育的核心专业课程，《高等反应工程》以化学反应工程的基本原理为基础，以化工生产为背景，是研究生修读的一门重要学位课程[1]，其内容重点是向学生介绍反应工程中的基本概念、理论和研究方法，应用遍及石油化工、精细化工、煤化工、生物化工、医药、冶金及轻工等许多领域，担负着化工类创新研究型人才教育的任务。因此，在建设高水平应用型大学一流研究生人才培养的新形势下，针对研究生工程教育改革[2]，如何结合《高等反应工程》课程的工程应用特点来创新和完善该课程的培养机制是十分有必要的。

一、《高等反应工程》课程教学存在的问题

研究生教育与本科生教育不同，其实质是培养研究生的自主学习能力、科研能力及工程实践能力。因此，高等反应课程的学习不仅是要求其掌握基础理论，还需要具有把理论知识转化为实际操作的能力。传统的课程教学模式较陈旧，课堂缺乏互动性。对于大多数高校而言，《高等反应工程》课程教学主要靠教师板书与课件展示相结合的方法进行讲解，可以利用图片与视频来演示化学反应的过程及原理，一定程度上能吸引学生的注意力。但是本课程在理论知识方面具有较强的逻辑性和抽象性，学生对于化学反应过程中的理论掌握仍有很大的困难，可能会产生厌学情绪，导致教学质量降低。因此，必须增加新的课程元素来调动学生学习的积极性，即按照学科的特色和发展，改革《高等反应工程》课程内容，采用适应研究生培养质量要求的教学方法和手段具有重要的意义。

二、《高等反应工程》课程教学内容改革

《高等反应工程》课程旨在为化学工程与技术类研究生从事学术研究和解决化工实际问题打下基础，本课程以产低能耗、低物耗、高产率的化工生产为目标，侧重化学反应动力学基础和反应器设计与分析两个方面。然而，学生在本科阶所学的反应工程内容偏重于理想均相反应过程和反应器设计，与真实过程相差较大，也有相当一部分学生在本科阶段掌握的工程类知识较欠缺，因此，研究生阶段的《高等反应工程》课程有必要拓展内容的广度和深度。

（一）增加课程源头性内容，完善课程体系

当前，在创新应用型人才培养目标导向基础上，可以充分利用现有《高等反应工程》的知识体系[3]，增加重要背景和来源性内容，进一步完善课程架构，有利于提升学生对课程的感性认识，满足学生追根溯源的好奇心，培养其兴趣和创造力，而创造力往往是先通过感性认识引起的。例如，在课程教学过程中增加了反应工程发展史、学科中的地位以及“化工放大”中的应用等内容，使学生能感性地了解课程学习目标;在反应动力学内容的基础上引用原文增加了热力学知识，给出案例，让学生充分理解热力学和动力学等关系，并理解反应动力学在课程学习过程中的重要基础作用;在均相反应器、气固相反应器和气液相反应器设计与分析基础上，引用这最原始文献以及这些反应器在科研和化工生产中的应用等重要文献，比平铺直叙更能加强学生的兴趣，更能牢固掌握这些概念。

（二）融合交叉学科内容，加深课程学习深度

化工实际问题不仅仅是这一门课程所能解决的，因而在授课过程中融合交叉学科的内容，加强课程学习的深度。例如，在化工实际反应器选型上，不仅要用本课程的相关知识，还要考虑到工艺流程控制、设备要求、技术经济、工程管理等方面的知识，让学生充分认识到学习是个系统的工程，不能孤立所学的课程，这一点对培养具有创新能力的研究生来说尤为必要。另外，要求学生结合自己研究课题，在查阅大量文献的基础上完成与反应器相关的课程汇报，并展开课堂讨论，及时依据汇报内容拓展与课程相关的交叉学科内容，让学生在汇报时能思考和联系已学过的课程和已掌握的知识，从而能够培养学生灵活运用专业知识的能力。例如在教材中并未涉及的生物膜反应器、微通道反应器和光催化反应器等，课程教师根据汇报内容进行點评并拓展，能有效增强课程的深度，促进研究生的科研兴趣，能够了解到学科领域的一些前沿知识[4]。

三、《高等反应工程》课程教学方法与手段改革

《高等反应工程》课程涉及的有限知识，能有效用于研究课题和工程实际，是优秀研究生所具备的重要素养，因而对于授课教师来说，采用有力、有效、有利的教学方法和手段，能达到传授知识、培养研究生创新能力和解决问题的能力显得尤为重要。

（一）挖掘课程德育内涵和元素，开展课程思政改革

当前，“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”是教育的根本问题，本课程紧跟新时代高等教育发展新要求，以“立德树人”为课程教学与改革的根本标准，挖掘课程德育内涵和元素，开展课程思政改革，切实把思政内容贯穿教育教学过程中。依据现代化工行业发展特点，强调当代化工类研究生应有的价值观与社会责任感。例如，在讲授化学反应器的选型与设计时，注重强调设计过程中需考虑法律法规、工程伦理和道德、安全环保等因素，从而把看似和本课程毫无关联的社会主义核心价值观融入课程中，实现知识传授与价值引领的有机统一。本课程以思政为载体，使学生深刻认识到化工与人们的“衣、食、住、行”密切相关，承载人类美好生活的重任，从而增强化工生产的爱好与兴趣，立足课程，培养吃苦耐劳、踏实严谨、追求卓越、心系社会的优秀品质，成为时代担当的高级应用型工程技术人才。

（二）采用特色教材，提升教学效果

本课程研究分析了国内外同类教材，采用适合课程内容、教学方法与手段的特色教材，力求做到开阔研究生学习课程的思路，理论知识结合实际应用，有效提升课程教学效果。因此，结合《高等反应工程》的课程工程特点，配套使用国内知名化工类高校如天津大学、华东理工大学、浙江大学等院校编写的教材作为参考书，完成了课程多媒体课件、课程前沿文献、课程教学方案、课程典型案例等在内的课程线上资源，实行课程线上、线下混合讨论的教学模式等课程辅助教学手段，为学生自主学习创造了条件。

（三）加强科研和化工生产案例分析在课程中的运用

高等反应工程课程教学团队教师的研究主要侧重在化工工艺、工业催化、化工设备等方向，教师们均具备化工企业工作的经验。因此，在课程教学过程中，可以将较枯燥的反应工程基本原理与科研内容进行结合，例如，在讲授独立反应数时候，可以结合课题组研究的乙醇水蒸气重整反应，根据给定的反应物和多种产物分布，让学生来确定其独立反应式。另一方面，利用教师的工程背景，在讲授化工过程和化学反应器知识点时，可以进行拓宽，直接引入化工生产案例。例如在讲授气固相反应过程和反应器内容时，可以举例硫酸生产的二氧化硫氧化工段，其反应工艺参数的设定与课程中的最优温度实施和控制密切關联。科研案例和化工生产案例运用到课程教学中，引导学生将课程理论知识应用于实践中，达到良好的“教”和“学”互动。

（四）引入化工过程模拟手段，辅助课程教学

高等反应工程课程强调化学热力学和动力学以及化工过程反应器的设计和操作稳定性，课程内容传授的基本原理，但无法让学生有直观的认识。利用化工过程模拟软件是实现理论和化工实际过程的重要手段[5]，能够获得在特定条件下的热力学数据、动力学模拟、化学反应器结构以及化工操作流程，尤其是考虑到“三传”影响下接近于化工真实场景的模拟过程，能有效降低复杂的推导和计算过程，使反应器设计和反应过程更具体，避免理论知识传授的抽象化，有利于加深学生对课程内容的理解和掌握，有效提升课程教学效果。此外，当今各行业越来越重视信息化和计算机技术，作为传统制造业的化工更应进行升级改造，因而在课程教学中突出化工过程模拟手段的重要性显得尤为重要，是化学工程与技术硕士研究生参与学科类竞赛的必备技能，也是新一轮科学技术革命形势下化工类人才对自身更高的专业素养要求。

（五）引入“互联网+”反应工程课模大赛

“互联网+”不但是一种全新的经济形态，更是一种新的发展模式。对于建设高水平应用型的地方高校，可以尝试组织学生进行“互联网+”反应工程课模大赛[6]，要求学生选择高等反应工程课程相关内容如：催化反应过程及原理、反应器设计及工作原理等通过制作课件、教学动画和动漫、工程案例3D等作品来动态讲解和展示课程内容。

四、结语

在新时代高等教育改革背景下的课程教学实践过程中，我们应始终以学生为中心开展工程教育改革，将思政元素融合在课程教学过程中，建立健全课程教学管理制度，严格按照规定开展课程教学。一方面，在课程教学内容上加强广度和深度，促进学生学习兴趣，使课程内容能够有效服务于研究课题和工程实际;另一方面，进一步加强师德与师能建设，合作开发、跨学科合作，积极探索新问题与改革教学方法，在教学过程中勇于实践。“教”与“学”的良性循环，能培养学生获取课程知识的能力以及工程创新能力的提升，推动地方高校创新应用型人才培养目标的实现。

参考文献：

[1]应卫勇，江洪波，曹发海，等.化学工艺学科硕士研究生高等反应工程课程教学改革实践[J].化工高等教育，2016，33：1114.

[2]龚慧林.新工科背景下研究生工程教育改革研究[J].教育界，2020，11：5658.

[3]金涌，程易，颜彬航.化学反应工程的前世、今生与未来[J].化工学报，2013，64：3443.

[4]罗国华，李建刚，靳海波，等.高等反应工程课程异构化反应工程案例教学课件的构建与实践[J].化工高等教育，2020，37：7781.

[5]金兆荣，侯峰，徐宏.基于Aspen Plus的热等离子体气化含油污泥的模拟研究[J].现代化工，2018，38（09）：230234.

[6]张丽丽.“互联网+”环境下化学反应工程混合式教学模式的设计与应用研究[D].西北民族大学，2020.

基金项目：2020年上海工程技术大学一流研究生培养项目——《高等反应工程》课程建设;2020年上海工程技术大学本科课程建设项目——基于新工科培养模式的化学反应工程课程建设;2020年度上海高校市级重点课程建设——《化学反应工程》

作者简介：王远强（1978— ），男，汉族，江苏仪征人，博士，讲师，系主任，研究方向：能源材料及化学工程。