化工類研究生“結(jié)晶過程原理”課程建設(shè)與實(shí)踐*

崔香梅，關(guān)云山，張志強(qiáng)

(青海大學(xué)化工學(xué)院，青海 西寧 810016)

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化工類研究生“結(jié)晶過程原理”課程建設(shè)與實(shí)踐*

崔香梅，關(guān)云山，張志強(qiáng)

(青海大學(xué)化工學(xué)院，青海 西寧 810016)

結(jié)晶過程原理作為化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課，在化工、結(jié)晶、材料等多學(xué)科領(lǐng)域具有重要的引導(dǎo)作用。以課堂教學(xué)與科研能力培養(yǎng)緊密結(jié)合的教學(xué)理念，引入學(xué)科前沿的新概念、新技術(shù)、新方法和科研案例，更新和完善課程內(nèi)容；采用講授+Seminar機(jī)制+案例分析的教學(xué)組織模式，形成化學(xué)化工類結(jié)晶領(lǐng)域研究生教學(xué)改革示范性課程體系，提升了研究生科研綜合能力，效果良好。

結(jié)晶過程原理；示范性課程；Seminar；案例教學(xué)；研究生培養(yǎng)

近年來，教育部多次發(fā)文明確指出研究生課程學(xué)習(xí)的重要性，要求各級各部門加強(qiáng)研究生課程全面建設(shè)，促進(jìn)研究生成長成才，推進(jìn)研究生培養(yǎng)目的實(shí)現(xiàn)和質(zhì)量保障[1]。這極大地推進(jìn)了我國研究生課程建設(shè)工作的發(fā)展。西部高?；瘜W(xué)工程與技術(shù)專業(yè)研究生教育在生源質(zhì)量、師資力量和軟硬件教學(xué)條件等方面與一流高校存在差距。因此，在研究生課程建設(shè)方面應(yīng)更加注重專業(yè)知識(shí)的縱深拓展和對當(dāng)前科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域前沿成果的緊密跟蹤，以縮短差距培養(yǎng)優(yōu)秀的高層次人才。當(dāng)前教育界Mooc、Seminar和案例等高效新穎的教學(xué)模式不斷被提出和實(shí)踐，其諸多教學(xué)成果是西部高校對現(xiàn)有教學(xué)模式重新審視、改革的優(yōu)秀范例。研究生課程建設(shè)應(yīng)兼顧內(nèi)容建設(shè)和教學(xué)方式方法改革，以提升課程效果?；诖?，充分考慮青海大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)位點(diǎn)研究生課程“結(jié)晶過程原理”的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和面向的群體需求，我們積極開展該課程建設(shè)，引入學(xué)科前沿成果，更新和完善課程內(nèi)容，采用Seminar和案例相結(jié)合的教學(xué)模式組織課堂，旨在建立化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)研究生適用的、有利于培養(yǎng)研究生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的“結(jié)晶過程原理”課程體系和教學(xué)組織模式，切實(shí)提高西部高校研究生專業(yè)水平和科研創(chuàng)新能力[2]。

1 青海大學(xué)結(jié)晶過程原理課程建設(shè)背景

結(jié)晶過程原理是青海大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科點(diǎn)化學(xué)工程、化學(xué)工藝及應(yīng)用化學(xué)各方向碩士研究生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程講授結(jié)晶過程原理、結(jié)晶設(shè)備及其操作和優(yōu)化，要求研究生深入理解結(jié)晶過程原理，掌握結(jié)晶過程相關(guān)問題的分析思路和解決方法。本學(xué)位點(diǎn)的眾位導(dǎo)師及研究生所從事的科研領(lǐng)域涵蓋：具有地域資源特色的鹽湖鹵水和一般化工產(chǎn)品自然結(jié)晶、有機(jī)、無機(jī)、天然植物產(chǎn)品的特效結(jié)晶及晶體產(chǎn)品的制備、表征、結(jié)構(gòu)與性能分析等。而本課程所涉及的結(jié)晶過程基礎(chǔ)理論和原理等主要知識(shí)點(diǎn)正好可以滿足研究生拓寬結(jié)晶學(xué)、晶體學(xué)和工業(yè)結(jié)晶等方面視野的需求，針對性和指導(dǎo)性強(qiáng)。另外，由于作為研究生課程的良好教學(xué)效果，本課程更名為“化工結(jié)晶過程原理及應(yīng)用”被推薦為青海大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生的限選課程，納入到青海大學(xué)2014、2016本科培養(yǎng)方案和2013年教育部化學(xué)工程與工藝專業(yè)“應(yīng)用型鹽化工卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃課程體系中，即本課程今后面向的學(xué)生群體會(huì)更寬。在此背景下，為建設(shè)高水平的課程體系，促進(jìn)拔尖創(chuàng)新研究型人才的培養(yǎng)而開展課程建設(shè)。我們在原有課程內(nèi)容和框架基礎(chǔ)上，采用結(jié)晶學(xué)、材料學(xué)、化學(xué)工程學(xué)等多學(xué)科交叉視角，精心挑選結(jié)晶領(lǐng)域典型或前沿的新穎案例進(jìn)行研討分析，希望通過課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、方法的改革探索，優(yōu)化課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)、教學(xué)組織模式，建成以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為基本目標(biāo)的“結(jié)晶過程原理”研究生示范性課程教學(xué)體系。

2 課程內(nèi)容更新和知識(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

從學(xué)術(shù)角度來看，結(jié)晶過程是化工及其它工業(yè)部門的重要操作單元，不僅在早期的鹽湖水結(jié)晶制鹽，還在近年發(fā)展迅速的有機(jī)、高分子、油脂、輕工、醫(yī)藥、水處理等前沿領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。20世紀(jì)50年代結(jié)晶過程的理論研究再次引起高度關(guān)注，進(jìn)而逐漸成為倍受關(guān)注的熱點(diǎn)技術(shù)，且在工業(yè)結(jié)晶理論、生產(chǎn)工藝及裝置研究方面都已取得長足發(fā)展。但隨著結(jié)晶新產(chǎn)品、新方法、新工藝的不斷涌現(xiàn)，結(jié)晶過程理論仍需繼續(xù)完善。

基于結(jié)晶領(lǐng)域?qū)W科發(fā)展現(xiàn)狀，我們在原有課程內(nèi)容和知識(shí)體系基礎(chǔ)上，充分考慮青海大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)位點(diǎn)研究生的知識(shí)需求，跟蹤結(jié)晶領(lǐng)域發(fā)展動(dòng)態(tài)，引進(jìn)前沿的新概念、新技術(shù)和新方法，縱深拓寬結(jié)晶過程，更新了課程內(nèi)容。并注重處理好結(jié)晶過程基本理論與新知識(shí)的關(guān)系，旨在以改革后課程教學(xué)內(nèi)容為依托，使研究生靈活掌握課程核心知識(shí)點(diǎn)并引導(dǎo)其運(yùn)用于科研實(shí)際，建立有利于引導(dǎo)和培養(yǎng)研究生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力、能夠在化學(xué)化工專業(yè)結(jié)晶領(lǐng)域教學(xué)改革中發(fā)揮示范作用的課程體系。

本課程采用葉鐵林主編的化工結(jié)晶過程原理及應(yīng)用(第二版)為主要參考教材[3]，選增課程內(nèi)容來源于結(jié)晶學(xué)方面國內(nèi)外權(quán)威著作和精品課程教案，并輔以期刊上的有益文獻(xiàn)。課程原有內(nèi)容僅涉及溶液結(jié)晶過程的基本理論，重點(diǎn)內(nèi)容有：結(jié)晶體系的形成；結(jié)晶熱力學(xué)；晶體在溶液體系中的結(jié)晶過程描述；結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)特征；結(jié)晶產(chǎn)物的特性、結(jié)晶分離原理及應(yīng)用；結(jié)晶過程普適設(shè)備的工作原理及過程放大等。通過建設(shè)后的課程內(nèi)容比較豐富、知識(shí)結(jié)構(gòu)更加全面合理(如表1所示)，包括更新后的結(jié)晶過程基礎(chǔ)理論(第一部分)和基礎(chǔ)理論在實(shí)際科研中應(yīng)用(第二部分)。

表1 改革后“結(jié)晶過程原理”課程教學(xué)大綱

緊密跟蹤世界信息高科技的發(fā)展，助力研究生以國際學(xué)術(shù)視野提升科研綜合素養(yǎng)，是開拓研究生課程內(nèi)容建設(shè)的新方向[4]。理論部分講授完畢后，采用Seminar模式師生共同了解和學(xué)習(xí)結(jié)晶領(lǐng)域新近科研成果和發(fā)展動(dòng)態(tài)，提高研究生的課堂參與度，激發(fā)研究生的學(xué)習(xí)興趣。更重要的是，引導(dǎo)研究生聯(lián)想和思考本課題組相關(guān)研究問題，以案例引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)嘗試分析和解決結(jié)晶理論在實(shí)際科研中的應(yīng)用問題。7個(gè)案例的研討學(xué)習(xí)過程，使得研究生對于第一部分的結(jié)晶熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等多方面知識(shí)點(diǎn)的理解更加深入和具體，促進(jìn)了研究生對基礎(chǔ)理論的理解和消化，同時(shí)也讓研究生了解這些基礎(chǔ)理論的應(yīng)用領(lǐng)域和解決問題的方法，基本達(dá)到引導(dǎo)工科研究生在理論聯(lián)系實(shí)際中提升綜合科研能力和實(shí)力的培養(yǎng)目的。

3 課程教學(xué)組織模式改革

有效的教學(xué)組織模式可調(diào)動(dòng)研究生主觀能動(dòng)性[5]，提升課程教學(xué)效果，如Seminar[6]和案例[7]教學(xué)。課程建設(shè)中我們不僅增加課堂討論學(xué)時(shí)權(quán)重，還積極推行啟發(fā)式教學(xué)方法，采用“教師講授+Seminar機(jī)制+案例分析”的課程教學(xué)組織模式，提高研究生參與度，進(jìn)而提升教學(xué)效果。充分利用案例教學(xué)和Seminar教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，在課程第二部分采用教師以案例為核心提出問題、研究生圍繞核心問題參與教師組織的Seminar研討、互動(dòng)交流中深化理論知識(shí)的理解、最后教師總結(jié)的課堂組織模式。研究生參加一次研討，需完成文獻(xiàn)調(diào)研、信息整合、制作PPT、觀點(diǎn)表述、提出質(zhì)疑和解答等多方面工作。以教學(xué)大綱的研討案例3為例[8]，教師給出案例討論要點(diǎn)：多溫溶解度及介穩(wěn)區(qū)寬度測定方法、均相成核和誘導(dǎo)期測定、雜質(zhì)對溶解度、介穩(wěn)區(qū)寬度和成核動(dòng)力學(xué)的影響以及結(jié)晶理論在鹽湖鹵水實(shí)際問題解決中的應(yīng)用。研究生查閱文獻(xiàn)，認(rèn)真精讀篩選到的符合討論要點(diǎn)的資料，制作PPT講稿，充分表達(dá)自己對知識(shí)點(diǎn)及其應(yīng)用的理解，提出該方向課題的研究意義、存在問題及獲得的啟示。最后，師生進(jìn)行多方位的綜合探討，深入剖析形成最后結(jié)論。本課程共設(shè)7個(gè)討論案例，基本涵蓋理論部分核心知識(shí)點(diǎn)。改革后的教學(xué)組織模式，不僅將結(jié)晶學(xué)科基礎(chǔ)理論傳授給研究生，還激發(fā)了研究生學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，訓(xùn)練和培養(yǎng)了研究生查閱文獻(xiàn)整合信息的能力和學(xué)術(shù)表達(dá)能力，助力研究生以國際學(xué)術(shù)前沿視角開展科學(xué)研究工作。

4 結(jié) 語

在近幾年的教學(xué)中，筆者采用研究生課堂教學(xué)與科研能力培養(yǎng)緊密結(jié)合的教學(xué)理念，由結(jié)晶過程原理課程的前沿性和多學(xué)科交叉性特點(diǎn)出發(fā)，引入學(xué)科領(lǐng)域經(jīng)典和前沿研究成果，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，增加實(shí)際科研案例，更新和完善了課程內(nèi)容。同時(shí)，采用“教師講授+Seminar機(jī)制+案例分析”的課程教學(xué)組織模式，注重啟發(fā)和引導(dǎo)研究生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)研究生的創(chuàng)新思維，引導(dǎo)化學(xué)化工類研究生在理論聯(lián)系實(shí)際中提升綜合科研能力和實(shí)力，實(shí)施效果良好。傳統(tǒng)的理論講授、案例教學(xué)和Seminar的教學(xué)方式各有利弊，只有根據(jù)課程內(nèi)容和授課對象的特點(diǎn)，促進(jìn)這些方法的有機(jī)融合，方能夠取得更好的教學(xué)效果。研究生課程建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，以提升研究生綜合能力為目的的課程全面建設(shè)將是今后持續(xù)努力的方向。

[1] 林露. 教育部：探索研究生綜合考核制度，切實(shí)加強(qiáng)課程建設(shè)工作[J]. 陜西教育(高教), 2015(3):30.

[2] 肖竹平，馮秋菊，歐陽玉祝. 提高欠發(fā)達(dá)地區(qū)理工類研究生培養(yǎng)質(zhì)量的途徑，廣州化工，2014,42(9)：205-207.

[3] 葉鐵林. 化工結(jié)晶過程原理及應(yīng)用.2版[M]. 北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社, 2012:1-369.

[4] 靳蕃. 緊密跟蹤世界信息高科技的發(fā)展開拓研究生課程建設(shè)新方向[J]. 學(xué)位與研究生教育, 1994(4):25-26.

[5] 鄧躍全,霍冀川,劉才林,等. “產(chǎn)、學(xué)、研”教學(xué)模式在《化學(xué)建材》課程建設(shè)中的應(yīng)用[J]. 廣州化工，2012,40(1):137-138.

[6] 葛伊莉,廖業(yè)可. 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的Seminar教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J]. 化工高等教育, 2014(4):5-8,43.

[7] 康曉紅,程志明,李智,等.案例教學(xué)模式在工科化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 化學(xué)教育, 2016,37(2):47-5.

[8] Jiaoyu Peng，Yaping Dong，Liping Wang，et al. Effect of impurities on the solubility, metastable zone width, and nucleation of kinetics of borax decahydrate [J]. Ind. Eng. Chem. Res., 2014(53):12170-12178.

Construction and Reformation of Graduate Demonstration Course of Crystallization Process Principle*

CUIXiang-mei,GUANYun-shan,ZHANGZhi-qiang

(College of Chemical Engineering, Qinghai University, Qinghai Xining 810016，China)

As a specialized curriculum for the graduate student majoring in Chemical Engineering and Technology, Crystallization Process Principle course plays an important guiding role in chemical industry, crystallization, materials and other multi-disciplinary fields. The curriculum content was updated and improved by taking the teaching concept of combining the classroom teaching model and scientific research ability promotion, introducing the new concepts, new technologies, new methods and research cases of the academic frontiers. The course organization model of “theory teaching+seminar+case analysis method” was adopted and a brand new demonstration course system for the graduate students in chemical crystallization field was formed. Practice proved that these aspects in teaching reform improved the graduate students’ comprehensive ability for scientific research.

Crystallization Process Principle; demonstration course; seminar; case teaching; graduate education

青海大學(xué)研究生課程建設(shè)項(xiàng)目(No:qdyk-160105)。

崔香梅(1980-)，女，博士，副教授，主要從事化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)研究生課程教學(xué)。

G643.0

A

1001-9677(2016)020-0151-03