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關鍵詞:精細合成實驗;教學改革;實驗技能
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)31-0044-02
應用化學是介于理學化學和工學化學工程與工藝本科專業之間的應用型工科學科,是以化學基本理論和方法,對化工、材料、醫藥、信息、生命、環境、能源、地球、空間和核科學等工業生產中與化學有關的問題進行應用基礎理論和方法及應用研究為使命的中心學科,是人類賴以生存和國民經濟發展的重要支撐。精細化學品生產是化學工業中最重要的組成部分,國際上精細化工在化工比重達85%以上,我國只有50%左右,而我們安徽省比重更低。通過改革開放三十多年的發展,我國在東部沿海地區已發展起相對集中的精細化工產業群,這也為安徽的精細化工發展提供了機遇。隨著化石資源的消耗,對利用生物質生產精細化學品的技術需求日益迫切。因此,開展精細有機合成及其工藝技術的研究,對提高我省乃至我國的高分子材料化學品生產技術水平,減少環境污染和有毒有害物質排放,提高生產中安全水平,降低生產成本,起著決定性作用。國家“十一五”和安徽“861”行動計劃都將高新技術產業作為優先發展的支撐產業;精細有機合成將為區域經濟發展和學科發展提供強有力的理論及技術支持。
一、已有的理論實驗基礎
《精細化工工藝學》是應用化學專業的核心課程,是承擔學生職業核心能力培養的一門課程。我們使用的教材是由天津大學唐培堃和馮亞青主編的《精細有機合成化學及工藝學》(第二版)。該課程涉及的教學內容比較多,主要有精細有機合成反應理論、精細有機合成的基元反應以及有機合成設計的主要原則和方法。本課程的教學內容主要是由十三個有機合成單元反應組成,各個單元反應之間既相互獨立又相互聯系。由于課程內容涉及的較多,其中不但有一定的基礎理論,而且也擁有一定的實踐知識,基本理論與生產實踐互相聯系,密不可分。在教學時如果僅僅一味地講授理論知識或講授實踐知識,將教材上反應的特點與規律一股腦兒地灌輸給學生,課堂教學就會變得死板,會使學生的學習積極性下降;另外,如果執行教學計劃時,理論課與實驗課間隔時間過長,課程教學無法實現對學生基本技能的訓練,學生對學習的興趣也會失去。與《精細化工工藝學》課程配套的實驗課程是精細有機合成化學實驗。該課程作為一門高年級的化學工藝專業和應用化學專業的專業實驗必修課,是有機化學實驗課程的實際應用的一個延伸。該課程希望通過具體的與生產實踐相關的實驗操作培訓,來強化并提高學生的有機合成實際能力,同時也能增強對精細化學品的掌握。同時,希望通過該實驗課程的訓練,使學生的分析問題、解決問題以及能力動手能力得到提高,為學生完成畢業論文、繼續深造和就業打下基礎。然而,目前就《精細化工工藝學》課程而言,除了天津大學和同濟大學,我們學校和有很多開設這門課程的高校,由于一些客觀條件限制,目前還沒有開設相應的實驗內容的課程;一些學校盡管開設了這類實驗課,然而與《精細化工工藝學》相配套的教學內容還是以傳統方式的綜合性、驗證性實驗為主,并且實驗項目及相關的實驗條件、實驗藥品、實驗儀器都是教材上規定死的,甚至一些實驗工藝相對陳舊落后,有時候常常是讓學生依照講義,按部就班地進行,不利于提高學生科研主觀能動性和創造力,作為高年級專業實驗訓練,還存在一定的不足。安徽省委文件《關于建設高等教育強省的若干意見》(皖發(2010)9號)曾指出:我們要建立“資源共享、合作共贏”的校企合作平臺和機制,并且廣泛吸納高校科研院所、相關企業作為產學研合作基地、本專科生實習實訓基地和研究生聯合培養單位,鼓勵高校和企業合作共同建設實驗室和研發中心,將高等教育不斷延伸到企業,并最終融入進社會。為了適應高等教育自身發展和時展的需要,全國各地很多的地方院校紛紛提出應用型和工程型的人才培養目標,黃山學院結合自身專業特色和學校發展前景,也將學校定位為地方型應用型本科院校。鑒于以上原因,結合我校建設地方性應用型本科高校的辦學宗旨及化學化工學院專業建設特色,面向我校化學工藝專業和應用化學專業開展精細有機合成實驗,提高學生對精細有機合成理論知識的掌握和運用,在人才培養、科學研究、服務經濟發展方面具有重要的理論意義。并且,黃山學院化學化工學院實驗室和黃山安徽永佳集團及其子公司(黃山永新股份有限公司、黃山市恒(新)遠化工有限公司、黃山市華惠精細化工有限公司、黃山市強力化工有限公司、黃山市華蘭化工有限公司、黃山市創聯洗滌科技有限公司、黃山新力油墨科技有限公司)等在內的一批當地龍頭企業研發實驗室已基本具備開展此類實驗的條件。
二、擬開展的實驗內容
實驗教學改革的起點是首先要建好相關的實驗平臺,并設置對應的實驗內容。我們擬開展的實驗教學改革就是以《精細化工工藝學》課程中的十多個有機合成單元反應理論知識為指導和當地精細化工企業的生產實際為依托,并結合學校專業特點,擬開設出具有實用性和前沿性的實驗:實驗一:陽離子型表面活性劑—十二醇硫酸鈉的制備。實驗二:增塑劑—鄰苯二甲酸二正辛酯的合成。實驗三:阻燃劑—四溴雙酚A的合成。實驗四:內酯類香料—香豆素的合成。通過開展這類實驗,可以使學生:(1)了解陽離子型表面活性劑的結構、性能和一般制法;(2)學習增塑劑的基本知識;掌握酯類增塑劑之一DnOP制備的實驗方法;(3)學習阻燃劑的基本知識;掌握直接溴代法制備四溴雙酚A阻燃劑的制備方法;(4)學習合成香料的基本知識和用Perkin反應制備香豆素的實驗方法,以激發學生的實驗熱情,普及學生對綠色化學含義的真正理解;彌補我院沒有開設精細有機合成實驗課程的不足;并能使學生學以致用,提高實踐思維及解決實際問題的能力;與企業合作,產學研相結合,促進地區經濟發展,實現校企共贏的目的。開展這類精細化學品的合成實驗,可以分別設置不同實驗條件,使學生形成科學的思維方法,培養他們為了解決實際問題而獲取知識的方法和途徑的能力。
《精細化工工藝學》實驗課程課題組的負責人及主要參與人員中碩士博士人數比例占全部成員的70%,既有多年從事大學有機化學實驗和精細化學品課程教學工作的教師,又有長期從事精細化學品產品開發工作的企業工程師,他們具有扎實的理論基礎和豐富的生產實踐經驗,多次承擔各類的課程教學改革研究項目和企業技術研發改造項目,積累了很多教學改革和生產實踐經驗,并且黃山學院和安徽恒遠化工有限公司對這項實驗教學改革工作也將給予大力支持,他們承諾給予一定的經費資助和提供到企業調研和測試等方面的便利,這些條件將能保證本實驗課程改革的順利完成。
參考文獻:
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主修課程:無機化學,物理化學,分析化學,化工原理,精化過程與設備,化工設備機械基礎,化工工藝設計基礎,精細化工工藝學,精細有機合成與單元反應,反應工程,精細化工學品分析,科技文獻檢索等。
計算機水平:熟悉Window,能夠熟練使用各種辦公、化工軟件;2008年通過國家計算機Visual Basic二級考試,并取得證書。
外語水平:具備基本的英語聽、說、讀、寫能力。
其他:韶關學院《心理學》、《教育學》課程修讀證書。
擔任職務:2006年 化學與環境工程學院宿保部干事;
2007年 化學與環境工程學院宿宿保部副部長;
2009年 班級體育委員。
化學工程與工藝專業的定位
1.化學工程與工藝專業的性質及培養模式
化學工程與工藝專業屬于工科專業,授予工學學士學位。由于化學工業的相關領域極為廣泛,化學工程與工藝專業涉及的專業方向也就非常多樣化,各高校的化學工程與工藝專業特點亦不盡相同。我校近年來根據社會經濟、工業發展的需求趨勢,兄弟院校化學工程與工藝專業方向的設置,以及我校原有的相近專業優勢,設置了能夠體現我校特色的化學工程與工藝專業方向,逐步建立了適合我校化學工程與工藝專業的教育培養模式。2008年,我校化學工程與工藝專業已有7屆本科畢業生,其學生就業形勢良好,社會反饋積極.在制定教學計劃的工作中加強教學內容和課程體系的改革,加強實踐教學環節,目的在于進一步提高教學質量,培養適應能力更強的化學工程與工藝人才。
2.化學工程與工藝專業的任務
根據化學工程與工藝專業的性質,化學工程與工藝專業的任務是培養學習化學工程學與化學工藝學等方面的基本理論和基本知識,受到化學與化工實驗技能、工程實踐、計算機應用、科學研究與工程設計方法的基本訓練.具有對現有企業的生產過程進行模擬優化、革新改造,對新過程進行開發設計和對新產品進行研制的基本能力。由于涉及化工的學科和領域很多,化學工程與工藝專業除了讓學生學習一般應用化工的基本知識和基本技能外,還應該結合本地區、本行業及本校的實際情況,重點學習化工在某個或某幾個領域中的具體應用,以便形成不同高校應用化工專業的特色專業方向.
3.化學工程與工藝專業的業務培養目標
本專業培養具備化學工程與化學工藝方面的知識,能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫藥、環保和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面工作的工程技術人才。
4.化學工程與工藝專業的課程設置
為了使不同高校既有統一的規范,又有不同的專業特色,根據應化學工程與工藝專業的任務和業務培養目標,化學工程與工藝專業的畢業生應該具有較扎實的化工理論基礎,較寬的化工應用知識以及一定的工程技術基礎,從而該專業的課程設置(公共課、基礎課除外)應由基礎化學課、工程基礎課和專業方向課3部分組成。基礎化學課包括:無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等。工程基礎課主要包括:化工儀表與自動化、化學工程基礎、電工電子學等。專業方向課:可根據具體方向選擇專業化學課,如電化學工程方向可選理論電化學、化學電源工藝學、電解工程和電鍍工程等。精細化工方向可選擇化工工藝學、化工分離工程、化學反應工程等。另外實踐性環節包括基礎實驗、綜合實驗、提高實驗、生產實習、畢業實習和畢業論文等。
我校化學工程與工藝專業方向
就專業方向而言,化學工程與工藝專業的性質是工科。化學工程與工藝專業應該是培養具有較扎實及寬廣的化學工程理論基礎知識,特別注意培養學生的動手能力及解決實際問題的能力。教學計劃的總體設計中要體現應用型人才所具備的工程技術基礎知識,重視實驗、實踐、實習、畢業論文等環節。設置專業發展方向,結合廣西經濟發展的需要,建立在合理利用廣西及學校的資源及適應科技發展、注重社會需求基礎上。據此,我校化學工程與工藝專業專業方向設定為:電化學工程與精細化工。