工程教育認(rèn)證背景下《化工分離工程》課程改革的探索與實踐

工程教育認(rèn)證背景下《化工分離工程》課程改革的探索與實踐

自2014年中國國際貿(mào)易計劃委員會通過《聯(lián)邦法案》以來，教育部致力于促進(jìn)工程專業(yè)人員的專業(yè)認(rèn)證?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)是我國最先開始工程認(rèn)證的專業(yè)，通過工程認(rèn)證專業(yè)的畢業(yè)生就擁有了進(jìn)入國際市場就業(yè)的通行證。作為認(rèn)證專業(yè)的專業(yè)任課教師，應(yīng)深刻理解工程教育認(rèn)證這項工作的重要意義，結(jié)合專業(yè)認(rèn)證培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求去調(diào)整和改進(jìn)所任專業(yè)課程的課堂教學(xué)內(nèi)容和方式，使學(xué)生能夠通過相關(guān)課程達(dá)成畢業(yè)要求。這需要每一位任課教師從自己的課程入手，首先從課堂教學(xué)進(jìn)行改革。1化工分離工藝的基礎(chǔ)化工分離工程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，本課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生掌握各種新型分離技術(shù)及操作過程的基礎(chǔ)知識、基本理論和基本應(yīng)用能力，掌握分離過程的本質(zhì)及其變化規(guī)律，能正確運用理論知識解決化工分離工程問題。培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識進(jìn)行新工藝、新過程、新技術(shù)開發(fā)的能力，為將來從事化工分離過程工作奠定基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下課程目標(biāo)。(1)了解分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性，了解化工分離過程的分類，了解一些新型分離技術(shù)的基本原理及適用范圍。(2)掌握恒沸精餾、萃取精餾、反應(yīng)精餾、分子蒸餾、超臨界流體萃取、雙水相萃取、反膠團(tuán)萃取、吸附、離子交換、反滲透、納濾及超濾等分離過程的基本理論、基本工藝、典型設(shè)備及應(yīng)用。(3)通過課堂講解、討論和學(xué)生課下閱讀、思考，通過掌握各種化工分離技術(shù)的原理及應(yīng)用，強化學(xué)生對化工分離工程的認(rèn)識，拓寬學(xué)生的知識面，增強學(xué)生獨立思考問題和解決問題的能力。(4)要求學(xué)生在學(xué)完本課程后，能運用各種分離技術(shù)的基本理論，獨立地完成分離順序和分離過程的設(shè)計?；し蛛x工程選用的教材為北京化學(xué)工業(yè)出版社2013出版的、陳歡林主編的新型分離技術(shù)2．以前進(jìn)學(xué)習(xí)intearst、前測和后測方法等形式來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)BOPPPS模型是北美高校推崇的一個教學(xué)模式，它是根據(jù)教育學(xué)和心理學(xué)的認(rèn)知理論提出的一種教學(xué)過程設(shè)計。該模型按照“起承轉(zhuǎn)合”把教學(xué)過程分為了六個模塊第一，導(dǎo)言(Bridge-in):這是一節(jié)課教學(xué)的第一個環(huán)節(jié)，教師應(yīng)該通過提問，或者通過案例的形式導(dǎo)入本次課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，這種方法能吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第二，學(xué)習(xí)目標(biāo)和結(jié)果(Objective/Outcome):教師應(yīng)闡明本次課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，通過問題的引入，讓學(xué)生明白所學(xué)知識點要達(dá)到的目標(biāo)。第三，前測(Pre-test):通過提問，了解學(xué)生課前預(yù)習(xí)達(dá)到的效果，了解學(xué)生的個體性、差異性，以便教師及時的調(diào)整相應(yīng)的教學(xué)方式方法。第四，參與式學(xué)習(xí)(ParticipatoryLearning):這是六大模塊的核心，要求教師靈活運用各種教學(xué)手段，讓學(xué)生參與互動，通過教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生之間的互動，提升學(xué)習(xí)效率，實現(xiàn)課堂教學(xué)目標(biāo)。第五，后測(Post-test):通過提問、隨堂作業(yè)等方式來檢驗教學(xué)效果，了解學(xué)生是否達(dá)成本次課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。第六，總結(jié)(Summary):通過本次課知識點的回顧，對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，同時預(yù)告下次課的預(yù)習(xí)內(nèi)容。3反滲透膜在化工專業(yè)認(rèn)證過程中的應(yīng)用反滲透是一類重要的化工分離方法，在化工生產(chǎn)和日常生活中都有廣泛的應(yīng)用，我們以此為例來闡述BOPPPS教學(xué)模式在本課程中的使用。(1)導(dǎo)言。以一個小故事作為開篇案例。1950年，美國科學(xué)家Sourirajan無意中發(fā)現(xiàn)海鷗在海面飛行時，從海面啜起一大口海水，隔了幾秒后，吐出一小口海水，他很疑惑，于是他抓了一只海鷗帶回實驗室研究，通過研究他發(fā)現(xiàn)在海鷗的嗉囊位置有一層薄膜，該薄膜構(gòu)造非常精密，能把海水中的雜志過濾掉，轉(zhuǎn)化為淡水。海鷗體內(nèi)的這層粘膜組織，就是反滲透膜的原型。(2)學(xué)習(xí)目標(biāo)。與其他章節(jié)的分離過程相似，對于反滲透膜，我們要理解它的機(jī)理，并熟悉常見的生產(chǎn)實例，然后自己能設(shè)計出個別產(chǎn)品的分離工藝。這樣才能完成化工專業(yè)認(rèn)證課程目標(biāo)中的(2)和(3)，同時對應(yīng)了畢業(yè)要求問題分析和設(shè)計開放解決方案。(3)前測。通過提問來發(fā)現(xiàn)學(xué)生預(yù)習(xí)時不明白的地方，或者通過學(xué)生主動提出疑問來發(fā)現(xiàn)問題。比如有同學(xué)問到:雞蛋殼里有薄膜，腌咸雞蛋時，鈉離子能進(jìn)入雞蛋內(nèi)部，但雞蛋內(nèi)的水分子不散失，這說明鈉離子小于水分子。而很多家里用的純水機(jī)里也有一個膜，這個膜可以通過水分子，但鈉、鉀、鈣等離子都被濾掉了，這又說明鈉離子大于了水分子。這到底是怎么回事?(4)參與式學(xué)習(xí)。教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容讓學(xué)生多方位參與教學(xué)討論，主動學(xué)習(xí)相關(guān)知識。在介紹反滲透機(jī)理時，將學(xué)生分成三個小組，分別根據(jù)優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流動機(jī)理、溶解-擴(kuò)散機(jī)理和Kedem-Katchalsky不可逆熱力學(xué)模型，分別討論這三種機(jī)理的理論解釋和優(yōu)缺點。并且針對前測環(huán)節(jié)中同學(xué)提出的疑問，通過討論和教師引導(dǎo)看是否能夠解決?；氐角皽y中同學(xué)提到的問題，雞蛋外頭的滲透壓高，鈉離子會從滲透壓高的那側(cè)滲透到低的那側(cè)，比如工業(yè)上腌鴨蛋還會向食鹽溶液充高壓空氣，食鹽溶液的滲透壓增加，滲透力增強，只要3個小時就能腌好鴨蛋。而純水機(jī)里的膜只透過水分子不透過鈉離子，是因為這里選用的膜會優(yōu)先吸附水分子，在膜附近就會是水分子層，所以水分子優(yōu)先透過膜，即優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流動機(jī)理來解釋這個現(xiàn)象。所以反滲透膜不能用篩分機(jī)理來解釋，如果因為鈉離子比水分子小就說優(yōu)先透過鈉離子，這種說法是錯誤的。(5)后測。設(shè)計一道分離過程的題目，比如利用所學(xué)的反滲透膜的知識，寫出海水淡化制備純水的方法，并說明原理。如果時間充裕，可以再寫出其他制備純水的方法，比如用離子交換的方法制備純水，并對這些制備純水的不同方法進(jìn)行比較。(6)總結(jié)。首先，總結(jié)反滲透膜的幾個機(jī)理。其次，總結(jié)常見的生產(chǎn)實例并會理論解釋，最后，自己能對個別產(chǎn)品設(shè)計出分離方案。這樣六個過程結(jié)束后一個完整的知識模塊就算完成了。4調(diào)整和改進(jìn)化工分離工程課程的課堂教學(xué)內(nèi)容和方式方法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合素質(zhì)BOPPPS教學(xué)法給化工分離工程的教學(xué)提供了一種行之有效的教學(xué)模式，解決了教學(xué)過程中學(xué)生積極性差、參與度較低等問題總之，在專業(yè)認(rèn)證的大背景下，結(jié)合化工專業(yè)認(rèn)證培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，我們?nèi)フ{(diào)整和改進(jìn)化工分