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精细化工课程教学内容的优化与整合
编辑:admin   时间:2018-06-19 11:07

精细化工是化学工业中最具有活力的产业之一,世界上许多发达国家如美国、欧洲、日本等化学工业都十分重视发展精细化工,把它作为调整化工产业结构、提高产品附加值、增强国际竞争力的有效措施。发展精细化学品工业已成为世界各国化学工业发展的趋势。
精细化工产品是技术密集度和附加价值高的一类化工产品,其范围广、品种多、更新快、规模小、利润高,发展日新月异。国内很多大学应用化学、化学工程与工艺、精细化工专业开设了精细化工工艺学课程,由于培养目标不同,各学校教学各有千秋。目前,专家和学者多采用案例教学、问题导向教学、项目化教学、实验探索等教学方法[2-5]研究这门课程的教学内容,侧重培养应用型人才、卓越工程技术人才、职业化技术人才等,而有关精细化工课程整合和优化的研究和报道并不多见。报道了精细化工课程群的整合,强调精细化工类课程与前、后续课程的衔接及改革。杨春华等将精化工艺学和精细化工实验两门课程进行优化与整合。李靖靖等选择了与地方化工企业生产和教师的科研实际相联系的内容作为综合型实验,这样精细化工实验内容更具有探索性,启发性和研究性。闫芹芹对精细化工专业实验课程体系进行优化与整合,将新的精细化工实验课程体系划分为实验教学体系、综合能力训练体系、工程能力训练体系。结合自编教材《精细化工工艺学》、《精细化工实验》、《表面活性剂基础与应用》、《化学创新实验》以及10 余部教辅书籍,在精细化工课程教学内容上苦心专研,优化和整合,形成一整套以教材为主,教辅结合,重在培养学生的独立学习和创新能力,经过6 年多的实践,取得了较好的教学效果。
1 编写《精细化工工艺学》教材的初衷
2008 年,海南师范大学应用化学专业列为学校特色专业建设项目,组织几位教师参考国内外最新的文献资料和书籍,结合我校应用化学专业的特色,于2010 年编写并出版适合师范类的《精细化工实验》教材,此教材获得2011 年海南省高等学校科技成果三等奖,但是在实验教材的使用中,我们遇到一个棘手问题,就是无法找到与本实验相适应的本科课程教材。虽然国内已出版的《精细化工工艺学》的教材已有很多,关于精细有机合成方面的书籍也不少。然而,这些教材多数为理工科院校化学工程与工艺、应用化学、精细石油化工等专业编写。无论从教学内容还是教学课时数来看,都难以适应师范类院校的教学要求。基于此,在得到了中国石化出版社、国家自然科学基金项目、海南师范大学著作出版基金资助下,组织了湖北师范学院、上海工程技术大学、淮海工学院等众多院校,集中了多位从事精细化工领域的专家、教授的教学和科研成果,精心完成了《精细化工工艺学》编写工作。
《精细化工工艺学》教材按照师范类化学专业的教学大纲要求,结合精细化工发展的重点和有机化学学科的研究进展,在“少而精”的原则下,充分吸取各所院校的科研经验和教学成果。内容新颖,编写条理分明,着重介绍了精细化学品的基础理论、合成原理、工艺过程和性能用途,为学生从事精细化工产品的生产和新品种的开发奠定了必要的理论和技术基础。同时,各章内容均以文字叙述与图、表相结合,吸引了读者深入学习和研究的兴趣。
教材初稿完成时间在2010 年4 月,为了提高编写质量,我们在教学班试用一次,经过反复推敲和修改,于第2011 年7 月正式出版,总字数55 万。
2 《精细化工工艺学》内容的优化
经过四年的教学实践,慢慢积累知识节点,扩展化妆品工艺学以及农药生产工艺知识。在2015 年出版《精细化工工艺学》(第二版),除了介绍精细化工产品的基础理论、合成原理、工艺过程和性能用途,同时在每章参考《精细有机化工产品生产技术手册》、《表面活性剂处理剂及润滑剂制造技术》、《化妆品制造技术》、《涂料实用配方与生产工艺》、《胶粘剂实用配方与生产工艺》、《颜料生产技术》、《食品添加剂生产与应用技术》、《皮革造纸添加剂生产与应用技术》、《电子与信息化学品生产与应用技术》、《表面活性剂基础与应用》等教辅书籍,以精细化工的配方和生产技术为主线,为学生从事精细化工产品的生产和新品种的开发奠定了必要的理论和技术基础。
全书共分十三章。第1 章绪论,简单地介绍了精细化工的定义、分类、特点及精细化工在国际经济社会中的影响。第2 章精细化工工艺学基础,介绍了精细化工过程开发、放大以及工业反应器。第3 章表面活性剂,详细地介绍表面活性剂的结构、性质、制备方法和应用。第4 章香料香精,分别介绍了天然香料的提取、香料的合成和香精配制方法。第5 章日用化学品,主要介绍洗涤剂和化妆品的配方、生产、用途等。第6 章涂料,阐述涂料的基本作用原理、合成、配方设计、生产工艺和涂饰工艺。第七章胶粘剂,简述胶粘剂的组成、分类、基本原理和应用实例。第8 章农药分别介绍杀虫剂、杀菌剂和除草剂的合成反应和应用。第9 章染料介绍染料分类、基本属性以及酸性染料、分散染料、阳离子染料、活性染料合成方法和应用,并对偶氮染料的生产工艺和功能染料进行了介绍。第10 章合成材料助剂,介绍了增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、阻燃剂、发泡剂与偶联剂的性能、合成方法和应用。第11 章食品添加剂,介绍了防腐剂、增稠剂、着色剂、抗氧化剂、乳化剂、甜味剂、鲜味剂等的性能和生产方法。第12 章电子化学品,重点介绍超净高纯试剂、特种气体、液晶、光刻胶等电子化学品。第13 章皮革化学品,主要介绍了皮革鞣剂、皮革加脂剂和皮革涂饰剂。
《精细化工工艺学》(第二版)更注重实用性,内容更新颖,更加适合师范类和工科类精细化工课程的教学.
3 理论课与实验课的整合
2009 年开始对精细化工工艺学课程结构、教学内容及资源等进行融合和调整,构建了一个综合精细化工实验和理论的课程体系。精细化工实验在精细化工工艺学课程也占据着非常重要的地位,通过精细化工实验教学使学生掌握精细化工单元反应实验的基本操作和基本技能,加深理解精细化工产品的合成、应用,培养学生的创造力和创新能力;精细化工工艺学教材与工程实践联系紧密,内容上更多地体现了学科之间的交叉和前沿理论知识等,从内容上的编排也在不断往其它相近领域进行拓展和延伸,所设置课程内容中的基本知识点一切为从工程实际中的应用为出发点和落脚点。从内容上可以看出新增了精细化工与生活、生命、科技、与材料等具有实际意义的内容。
整合后精细化工课程54 学时,理论课程36 学时,实验课18 学时。理论课开设13 章,精细化工理论课程培养学生的目标是对基础理论的系统归纳、应用并产生专业创新思维的跨越。学生将所学基础知识融会贯通并加以升华,对于应用能力、创新能力的培养、提升具有重要的意义。专业理论课教学中如果单纯讲解相关的理论,难以激发学生的学习热情,教学效果也不好。
为此,专业理论课教学课堂上除了分析学生实验中出现了问题,还组织学生分组讨论课堂上安排同学分组进行讨论,6 人为1组,教学目的是让学生借助教科书、教辅书看书和网上资源进行自学涂料、助剂、染料、胶黏剂等内容,各小组以讨论形式制作课件,并课堂上讲解。学生讲解后,其他同学可以提出问题,大家共同讨论,课堂气氛非常好。
精细化工实验选用自编的《精细化工实验》教材,开设精细化工产品的配制实验、精细化工分析检测实验、精细化工(中间体)产品的合成实验,共7 个实验。具体安排如下:在讲授精细化工工艺学课程第4 章时,开展“酯化反应-香蕉油的合成”实验;讲授5 章时,开始安排学生进入为期四周的实验课学习,开设“洗发香波的配制”、“雪花膏的配制”以及精细化工分析检测试验-“ 油脂的氧化指标( 酸值、碘值、皂化值) 的测定” 和“Panacetin(片那西汀)成分的分离”;讲授第9 章染料和第11 章食品添加剂时,分别开设“偶氮染料对位红的制备”实验和“防腐剂山梨酸钾的合成”实验。教师在实验前讲授实验所涉及的基本原理和内容,加深学生对实验的理解,鼓励学生动脑筋思考问题,并解决问题。多数学生对《精细化工工艺学》和《精细化工实验》教材中香精香料以及日用化学品产生了浓厚的兴趣,大大提高了学习的主动性。
4 结合大学生创新研究实验和毕业设计实践取得的成果
为了解决理论课与专业实验、大学生创新训练、专业实习等实践环节的融合性不强问题。海南师范大学非常重视大学生创新实验.实训以及大学生创业的培训.由教师提出研究的题目和内容,由两到四位的三年级学生经过查阅文献、撰写设计实验方案、教师指导、完成申报课题的任务。项目获批后,教师每周到实验室观察和指导学生的实验过程。学生在大四毕业论文期间继续深入研究大学生创新实验的内容,教师引导学生查阅文献和综合文献设计实验工艺路线和实验方案。一个完整的产品合成实验由反应条件的确定、产品分离方法、产品检测、工艺优化、产品放大、应用生产等诸多环节紧紧相扣。教师在每一个环节都要相应的作为引导,最后由学生完成一篇创新性的研究论文,在公开期刊杂志上发表。
海口市热带药食资源研究与开发重点实验室为提高学生从实验室走向社会从事科研和生产的实际能力,指导10 项大学生创新实验项目,如“双子表面活性剂的合成及在Q235 钢防腐性能的应用”,“益智精油的环糊精包埋与分子设计”和“益智油雪花膏对小鼠皮肤光老化的保护作用”、“热带花卉的抗氧化性研究”、“诺丽美白产品的生产”、“神秘果种子叶的多酚提取与活性研究”、“海南柏木阴沉木挥发油的化学成分分析及耐腐性研究”、“三种果粉中矿物质和淀粉含量的测定及抗氧化性研究” 、“磁性阳离子吸附树脂在双水相体系中分离神秘果蛋白的研究”、“基于近红外光谱用于椰子油氧化指标的检测和青金桔中胡萝卜素的检测”等项目。课题组同学在大学四年级继续开展毕业论文阶段的实践活动,拓展研究大学生创新实验内容,例如“诺丽美白产品的生产”创业实训项目,学生通过查找大量的中外资料,运用新技术及手段改善配方和工艺,在毕业论文中进一步研究诺丽美白霜的配制、稳定性、使用效果。学生经过2 年时间的培养,不但学习了科研的分析方法,而且掌握了最新的技术。
至此,《精细化工工艺学》教材已经在我校和湖北师范学院也已选用5 届。学生普遍反映良好。基于此,书籍的出版和发行得到了同事专家和学生的认可,这非常令我们感到欣慰,也希望有志于从事教学工作的老师加入我们的行列,为我国的精细化工的发展尽一份微薄之力,希望在大家的共同努力下,开发国内的精细化工产品,使其提升到更高一个档次。


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