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(一)積極穩妥解決“老糧、老人、老賬”問題。為給國有糧食企業改革和更好地發揮主渠道作用創造條件,自治區政府在財力十分緊張的情況下,組織糧食、財政、審計、農發行等部門深入調查,精心測算,集中資金,捆綁使用。自治區政府自籌和從糧食風險基金中安排專項資金近4億元,對影響企業改革和發展的“三老”問題,合理界定,分清責任,有計劃、有步驟地進行解決。
一是徹底處理了“老糧”問題。根據2001年清倉查庫結果,自治區政府先后從糧食風險基金中安排9000多萬元資金,采取補貼價差的辦法,用兩年時間,分批處理了近10億斤超期儲存(高價位)糧食和陳化糧,甩掉了“老糧”包袱。全區國有糧食企業商品周轉糧庫存規模、品種和結構得到較好改善。
二是妥善解決了“老人”問題。2001年自治區政府出臺了《關于進一步加快全區國有糧食企業改革的指導意見》,明確以減員分流、減負增效為重點,以改革產權制度為主要目標對國有糧食購銷企業進行全面改革,采取內部退養、補償養老金、置換身份等辦法,分流安置企業富余人員。所需資金按照分級負擔的原則,由區、縣(市)兩級政府和糧食企業按照6:2:2的比例配套安排,自治區政府自籌安排專項資金5000萬元,保證了分流安置任務的順利完成。截止2004年底,全區國有糧食企業職工由1998年的1.2萬多人減少到1590人,減幅達88%。全區95戶糧食附營企業分別采取股份合作制、兼并、租賃、破產、出售等形式基本完成了改制工作,全面推向市場。在國有糧食企業改革過程中,堅持以人為本和“無情分流,有情安置,平穩過渡”原則,周密制定改革、改制和分流人員實施方案,利用企業閑置資產等積極創造再就業崗位,妥善安置下崗職工再就業。
三是基本解決了“老賬”問題。1992年3月底以前的糧食財務掛賬,在1998年前已全部消化完畢。對中央認定的1992年4月1日至1998年5月底的政策性財務掛賬1.48億元,按照國家有關政策規定繼續實行貼息掛賬,目前已按規定全部從國有糧食購銷企業剝離集中到市級糧食行政管理部門管理;未納入貼息的掛賬和不合理資金占用1.2億元,已消化4500萬元。對1998年6月以后國有糧食購銷企業發生的虧損,自治區政府嚴格執行中央有關規定,按照“分清責任、分類處理”的原則,委托社會中介組織進行清理審計,經財政、糧食、農發行等部門審核認定虧損總額為3.1億元,其中政策性虧損2.4億元。對這部分政策性虧損,自治區政府一次性安排資金予以基本解決。剩余的7000多萬元經營性虧損由企業自行消化。
在基本解決“三老”問題的基礎上,為防止產生新的政策性虧損,自治區政府決定從2004年起,區財政每年從糧食風險基金中安排1000萬元,由糧食部門使用,用于解決糧食宏觀調控中的有關開支,自治區政府不再受理糧食企業經營過程中新發生的虧損問題。還明確規定,如因國家出臺新的糧食改革政策,造成糧食購銷企業發生政策性虧損的,采取“一事一議、一年一清”的辦法:及時予以解決,不再掛賬,不準積累。對這一條,要求糧食部門立軍令狀,“鐵卷丹書”,不得自行更改。糧食部門狠抓扭虧增盈工作,制定切實可行的目標責任和管理措施。2003年以來,全區國有糧食購銷企業剔除“老賬”因素的影響,實現了盈利。
(二)建立和完善糧食行政管理、儲備調節、購銷市場三大體系。在糧食流通體制改革取得階段性成果的基礎上,自治區黨委、政府相繼出臺了一系列政策措施,進一步深化改革,著力構建新型糧食流通體制。
一是建立垂直管理的糧食行政管理體系。2005年11月,寧夏自治區黨委、政府辦公廳下發了《關于全區糧食流通體制改革的意見》,提出建立垂直管理的糧食行政管理體系。自治區糧食局由直屬事業單位調整為自治區人民政府直屬機構(目前正在落實),對銀川、石嘴山、吳忠、固原、中衛5個地級市糧食局實行垂直管理,目前已按新的管理體制運轉。在理順糧食流通行政管理體制的同時,自治區政府進一步強化糧食行政管理職能,明確糧食行政管理部門依法履行全社會糧食流通管理的職責,管理糧食儲備,加強糧食宏觀調控,負責全社會糧食流通統計、糧食市場監管和原糧質量監管等。對自治區糧食部門的編制、工作經費等,也作了明確的核定和落實,為其履行職責提供了保障。
二是完善集中管理的糧食儲備調節體系。2002年寧夏自治區成立了糧食儲備管理局,與自治區糧食局合署辦公,一套機構,兩塊牌子。對擁有13億斤倉容,功能齊全、設施完善、交通便利、吞吐靈活的8個自治區直屬庫和3個中央儲備糧代儲庫的人財物由自治醫糧食局統一管理根據國家有關規定,考慮寧夏糧食生產和消費的實際以及周邊均屬缺糧地區等情況,自治區政府按全區每人每年100斤的標準確定地方糧食儲備規模,并隨著人口的增長逐年增加。為提高儲備應急保障能力,近期自治區正在研究應急成品糧儲備方案。自治區政府頒布施行了儲備糧管理辦法和一系列制度,按照嚴格制度、嚴格管理、嚴格責任的要求,規范和完善儲備糧科學管理和運行機制,提高儲備糧管理水平。在完善儲備體系的基礎上,注重發揮儲備糧的調控作用,通過提高輪換的組織化程度,合理把握儲備糧吞吐、輪換的時機、力度和節奏,根據市場狀況,采取先購后銷、先銷后購或邊購邊銷,以及在糧食批發市場公開競價等靈活多樣的輪換辦法,有效調節糧食供求,穩定糧食市場價格。
三是構建多元化的糧食購銷市場體系。2004年以來,寧夏全面放開糧食購銷市場和價格,積極培育多元市場主體,審核批準一大批民營企業和個體工商戶從事糧食收購和經營活動。在解決國有糧食企業“三老”問題基礎上,加快企業產權制度改革,按照“培育骨干、因地制宜、加強重點”的思路,采取控股、參股等形式,對國有糧食購銷企業進行重組改制,因地制宜推進企業結構和布局調整。通過市場運作,組建產權多元化的寧夏糧食產業(集團)有限公司,扶持為核心骨干企業,并吸納若干市縣糧。食購銷公司和骨干糧庫,形成購銷網絡,自主經營,自負盈虧。這一糧食購銷體系與糧食儲備體系相互補充,繼續發揮糧食流通的主渠道作用。與此同時,選擇了一批糧食流通、加工企業,作為自治區農業產業化龍頭企業重點培育扶持,大力開展“糧食訂單”,全力推進糧食產業化經營,以強勢龍頭企業和品牌戰略引導農業種植結構的調整,促進農民增收。2005年,訂單收購糧食占總收購量的53%。加快糧食市場體系建設,按照“政府調控、市場運作、整合資源、產權多元、運轉靈活、發揮優勢”的思路,政府給予必要的支持,正在建設集物流配送、倉儲加工、散裝運輸、電子商務、信息和質量檢測為一體的糧食批發交易市場和物流網絡,吸引多元主體入市交易,搞活糧食流通。
(三)高度重視發展糧食生產。寧夏自治區政府從確保糧食安全出發,始終把發展糧食生產放在重要位置,采取措施切實保護和提高糧食綜合生產能力。自治區政府提出,堅決守住基本農田這條紅線,將糧食播種面積穩定在1150萬畝以上。按照“因地制宜,科學規劃,分步實施”的思路,2005年啟動了“581”工程,即:加大農業開發力度,2010年前規劃開發建設灌溉面積100萬畝,開工建設80萬畝,本屆政府任期內力爭完成50萬畝;同時在3年內改造中低產田100萬畝,建設山區高標準基本農100萬畝,確保全區人均1畝以上水澆地和南部山區人均3畝高標準旱作基本農田,力爭把寧夏建成西北地區重要的國家優質商品糧生產基地。與此同時,采用“一卡通”方式,兌現糧食直接補貼,制定實施化肥、良種、山區基本農田補貼和減免農業稅為主要內容的八項扶持糧食生產的政策措施。2006年,自治區政府決定提高糧食直接補貼標準,由原來的每畝10元提高到15元,用于糧食直接補貼的資金占糧食風險基金總規模的53.7%。2004年以來共發放糧食直接補貼資金1.72億元。2006年還對種糧農民柴油、化肥等農業生產資料實行綜合補貼,補貼資金8493萬元,補貼面積擴大到全區1658萬畝耕地。在各項支農惠農政策的作用下,促進了自治區糧食增產和農民增收,2004年糧食產量比上年增長7.5%,2005年又增產3.2%,糧食總產達到60億斤,創歷史新高。
二、寧夏自治區糧食流通體制改革的主要經驗和啟示
寧夏自治區糧食流通體制改革順利推進并取得明顯成效,最根本的是寧夏自治區黨委、政府堅持以科學發展觀統領經濟社會發展全局,認真全面貫徹落實中央關于糧食工作的方針政策,積極探索,開拓創新,扎實工作,用改革和發展的辦法不斷解決糧食生產和流通中的矛盾和問題。寧夏糧食總量不大,國有糧食企業“三老”歷史包袱雖不算很重,但確是一個經濟欠發達、財力比較薄弱的地區。在財力十分緊張的情況下,自治區政府確保糧食風險基金足額及時到位,在解決國有糧食企業“三老”問題方面不等不靠,積極籌措資金,主動消化政策性財務掛帳,充分體現了自治區黨委、政府對糧食安全和糧食流通體制改革工作的高度重視,體現了全面落實糧食省長負責制的高度責任感和積極主動性。寧夏自治區推進糧食流通體制改革的思路和作法,符合中央確定的改革方向和總體目標,適合寧夏的實際情況和特點,也為全國糧食流通體制改革提供了重要經驗和啟示。
(一)堅持糧食省長負責制,全面落實國務院關于糧食流通體制改革的各項政策。實行在國家宏觀調控下由省級人民政府對本地區糧食生產、流通和安全全面負責的體制,是做好糧食工作和推進糧食流通體制改革的重要保證。寧夏糧食流通體制改革取得明顯成效,最重要的在于自治區黨委、政府始終從保持經濟發展和社會穩定的大局出發,從解決“三農”問題的高度,將統籌糧食安全與農民增收、區域經濟協調發展結合起來,切實把搞好本地區糧食生產、流通和安全作為自己的責任,保證了糧食省長負責制的全面落實。一方面,加大對農業基礎設施的投入,建立對種糧農民直接補貼機制,通過穩定糧食播種面積、保證糧食產量、調整種植結構、推廣優良品種等多種措施提高糧食綜合生產能力,另一方面,積極推進國有糧食企業改革,加強和充實地方糧食儲備,搞好區域糧食總量平衡,確保糧食風險基金配套部分及時足額到位,保證市場糧食釣有效供應和市場糧價的基本穩定。
(二)注重發揮糧食風險基金保障糧食安全的作用,保證糧食風險基金足額到位。糧食風險基金是政府有效調控糧食市場、保護生產者和消費者利益、促進糧食生產和流通協調發展的重要保障手段。寧夏自治區糧食風險基金總規模為L54億元,其中由自治區財政配套的資金為8807萬元。自治區本級財政收2000年為5.06億元,2005年為13.1億元,自治區配套安排的糧食風險基金占本級財政收入的比例,2000年為17.4%,2005年為6.7%。多年來,自治區政府克服財力緊張的困難,保證了地方配套的糧食風險基金按時足額到位,為全面落實糧食省長負責制提供了有力保障。
(一)主要概念說明
1.小城鎮。本文所指的小城鎮主要是指建制鎮,包括縣城所在地的城關鎮,不包括非建制的場鎮或集鎮。
2.鄉鎮企業。這里是指鄉鎮集體、村和村民小組、鄉村聯戶和農戶個人投資興辦的各種經濟類型的生產經營活動單位,包括雖然領取的是農村個體工商營業執照,但雇工8人以上的企業。
3.農村剩余勞動力。這里指中國農村中不充分就業的勞動力。本文所指綿陽市農村剩余勞動力是用已經外顯的從事非農業生產、經營活動的從業人員來代替,沒有包括從事農業生產但利用不充分的隱性的農村剩余勞動力。
4.經濟勢差。這里是指居民現實或預期的收入差距。城鄉勢差是指城市居民與農村居民的收入差距;鎮鄉勢差是指小城鎮居民與農村居民的收入差距。
(二)理論假設
第一,城鄉勢差與鎮鄉勢差的大小決定農村勞動力的流向。第二,農村勞動力流動受制度條件的制約。第三,小城鎮吸納農村剩余勞動力的機制缺陷的修復必須借助于大中城市的輻射或外資的刺激。
二、西部內陸小城鎮吸納農村剩余勞動力的機制缺陷:
(一)理論分析
在西方的人口流動理論中,劉易斯和托達羅的人口流動模型揭示了發展中國家農村勞動力(人口)流動的機制:農村勞動力“近乎無限供給”,且收入水平低,從而對勞動力產生巨大的外推力;城市預期收入較高,對勞動力產生強大的吸拉力。這兩種力量形成的合力可產生出類似于河水流動所仰賴的“勢差”,且勢差越大,流速越快;沒有勢差或勢差太小,就不能或很難流動。
在農村的外推力一定的情況下,小城鎮要吸納大量的農村剩余勞動力,必須有比城市更大的吸拉力,形成比城鄉之間更大的鎮鄉勢差;如若不然,就只能通過行政的力量,在城鄉之間筑起一個制度屏障,人為地阻斷農村勞動力流向城市,而把他們圈囿在小城鎮。
勢差的大小取決于兩個因素,即勞動力流動的成本和預期收益。流動成本主要由兩部分構成:其一是直接成本,即遷徙費用;其二是機會成本,即勞動力流出所放棄的其它收益。預期收益由兩個因素決定:其一是就業概率,其二是預期工資水平。農村勞動力總是選擇成本低、預期收益高的地方作為流入地。
很顯然,農村勞動力流入當地小城鎮的成本是最低廉的,不僅遷徙費用很低,甚至可能是零成本,而且可以照顧家庭,不耽誤農活,機會成本也很低。所以,如果單純從流動成本方面來看,農村勞動力流向當地小城鎮是最經濟的。但是,從收益方面來看,由于西部內陸地區的小城鎮產業水平低,就業容量很有限,就業崗位遠遠不能滿足農村剩余勞動力的要求,就業概率很低,況且即使能夠就業,其工資水平也明顯低于大中城市。這樣,預期收益和預期成本的差值即勢差較小。另一方面,農村勞動力流入大中城市,不論是直接成本還是機會成本都可能較高,但大中城市的就業概率和工資水平高于小城鎮,城鄉勢差較大。所以,農村勞動力在選擇流入地時,較多地選擇大中城市,而不是小城鎮。
(二)綿陽市的實證分析
綿陽市位于四川省府成都市東北110公里,幅員面積20249平方公里。根據第一次農業普查資料(數據為1997年1月1日的時點數),綿陽市有建制鎮122個,農村住戶人口417.6萬人,除縣城所在地的建制鎮外,其余115個建制鎮,平均每鎮占地面積1.5平方公里,鎮區平均人口2997人,其中,非農業人口1677人。
綿陽市農村住戶的從業人員共有298.7萬人,他們的從業分布情況是:農業從業人員238.9萬人,非農業從業人員59.8萬人。在非農從業人員中,在城市從業的有31萬人,在農村從業的有28.8萬人。在農村的非農從業人員中,有15.3萬人被非農鄉鎮企業所吸納,其中,有6.8萬人分布在建制鎮的鄉鎮企業,有5.1萬人分布在自然村的鄉鎮企業,有3.4萬人分布在非建制的場鎮或工礦區等的鄉鎮企業。
1.小城鎮對農村剩余勞動力的吸納狀況。很多學者和決策者都認為,發展小城鎮有利于鄉鎮企業集中,而鄉鎮企業基本上是以農村勞動力為吸納對象的(米增渝、鄒范鳴,2002),所以,只要小城鎮發展起來了,農村剩余勞力就會被其吸納。但是,只要我們分析一下鄉鎮企業的分布狀況,就會發現,靠鄉鎮企業吸納農村剩余勞動力到小城鎮是不樂觀的。有關調查表明,目前全國鄉鎮企業僅有7%分布在建制鎮(米增渝、鄒范鳴,2002),其從業人員只占鄉鎮企業從業人員的20.8%(江濤,2001)。綿陽市的情況與全國其他省區不完全相同。綿陽市有鄉鎮企業3072個,其中,有1701個鄉鎮企業分布在自然村,占鄉鎮企業總數的55.4%;有1035個鄉鎮企業分布在小城鎮,占鄉鎮企業總數的33.7%;有36個鄉鎮企業分布在大中城市,占鄉鎮企業總數的1.2%;有300個鄉鎮企業分布在集鎮或工礦區,占鄉鎮企業總數的9.8%。從鄉鎮企業吸納的農村剩余勞動力來看,綿陽市本地的鄉鎮企業只吸納了15.3萬人,占當地農村剩余勞動力的25.5%。其中,小城鎮的鄉鎮企業僅吸納了6.8萬人,占農村剩余勞動力的11.3%(占農村全部從業人員的2.27%);自然村、集鎮和工礦區的鄉鎮企業吸納了8.5萬人,占當地農村剩余勞動力的14.2%;綿陽市的農村剩余勞動力的51.9%在大中城市就業。
小城鎮是否能夠通過集中分散于自然村落和小集鎮的鄉鎮企業而吸納更多的農村勞動力呢?筆者對綿陽市T鎮J村的一個磚廠的調查表明,該磚廠不愿建在更不愿搬遷到鎮區的原因主要是:第一,鎮區的土地占用費較高;第二,鎮區沒有可供掘取的荒地作原料;第三,鎮區對污染控制較嚴格;第四,鎮區的工資成本較高;第五,非正規制度的成本較高,人際關系復雜。筆者通過對綿陽市其它自然村的鄉鎮企業的調查還發現,它們不愿搬遷到小城鎮的原因還涉及產權分割和歸屬、搬遷費用等問題。事實上,西部內陸地區分布在自然村和小集鎮的鄉鎮企業,一般都有就地取材(自然資源、勞動力資源)、生產規模小、經營層次低、污染嚴重等特點,因而,這些鄉鎮企業最好的生存環境就是自然村和小集鎮。如果離開了特定的環境,它們的生存就會受到威脅。J村的磚廠老板就說到,如果該廠建在鎮區,僅土地占用費和治污費兩項就會置該廠于死地。所以,要把它們集中到小城鎮去,困難是非常大的。
2.鎮鄉勢差和城鄉勢差分析。如果能夠縮小城鄉勢差并擴大鎮鄉勢差,則不僅可以把“盲目”流入大中城市的農村剩余勞動力,而且可以把分散在自然村和小集鎮的剩余勞動力吸拉到小城鎮上來。然而,根據綿陽市城調隊提供的資料,從1980年至1998年,城鄉勢差不論從相對數還是絕對數看都在不斷擴大。盡管鎮鄉勢差也再擴大,但畢竟小于城鄉勢差,所以,農村剩余勞動力的主要流向仍然是大中城市。
如果以綿陽市1997年初小城鎮鄉鎮企業吸納的農村剩余勞動力占全部剩余勞動力的比重(11.3%)作為農村剩余勞動力在小城鎮的就業率,以在城市就業的農村剩余勞動力占全部農村剩余勞動力的比重(51.9%)作為農村剩余勞動力在城市的就業率,并以此分別近似地代表小城鎮和城市的就業概率,則會發現轉移到小城鎮的預期收益(就業概率×工資水平)僅為421.72元(以人均收入代替工資水平計算)。這不僅大大低于轉移到大中城市的預期收益2476.67元,而且低于農村的現實收入1824元。即使農村勞動力在小城鎮就業的機會成本為零,即每年仍然可以獲得農村人均純收入,1997年轉移到小城鎮的總預期收益也只有2245.72元;而轉移到城市的預期收益既高出農村現實收入652.7元,又高出零機會成本的轉移到小城鎮的預期收益230.95元。這也許能夠解釋為什么更多的農村剩余勞動力選擇城市作為流入地,而不選擇小城鎮作為流入地。
三、小城鎮的區位特征與吸納農村剩余勞動力的相關性分析
筆者按距離綿陽市城區距離的遠近,將小城鎮分為3組:第一組,20公里以內;第二組,20公里至70公里之間;第三組,70公里以外。然后,筆者分別在3組中隨機抽出3個小城鎮,采用農業普查資料并結合實地調查來分析其區位特征與吸納勞動力的相關性。
那么,是什么原因導致小城鎮吸納農村剩余勞動力的能力有如此之大的差異呢?
四、小城鎮吸納農村剩余勞動辦的機制缺陷的修復:大中城市的輻射或外資的刺激
從全國來看,蘇南、珠江三角洲等地區的小城鎮發展勢頭良好,不僅吸納了大量當地和外地的農村剩余勞動力,而且縮小了城鄉差別,加快了二元社會的一元化進程。分析其成功的原因,人們不難發現,除原有基礎較好、起步早、得到過政策扶持外,它們更得益于當地大中城市的輻射和外資的刺激。蘇南和蘇北小城鎮發展的歷程和現狀正好說明這一點。蘇南大中城市密集,大中城市通過對周邊地區的投資、技術擴張和企業聯營,發揮著巨大的輻射效應。蘇南不僅受區域內城市的發展帶動,而且受上海大工業的強勁輻射;而蘇北大城市稀疏,城市的實力薄弱,輻射效應差,這是導致蘇南和蘇北小城鎮發展差異的一個重要原因(劉葆金等,2001)。西部內陸地區小城鎮發展水平較低的原因,與蘇北的情況有很多相似之處。
從綿陽市的情況看,絕大多數小城鎮建設仍然是政府行為,而非農民自下而上的愿望和自覺的行動。通常的做法是,在政府和地方部門的資助下,先搞好基礎設施,再通過優惠的政策吸引農村人口到小城鎮居住。這種在政府主導下的小城鎮很難形成自己的特色,產業基礎十分薄弱,有鎮無市的空殼現象比較普遍。2002年初,筆者對綿陽市區附近的3個小城鎮進行了調查。W鎮是全國小城鎮建設示范鎮。從外觀上看,該鎮高樓林立,街道整潔,設施配套;但進一步調查發現,相當一部分樓房是人去樓空,鋪面關閉,商業蕭條。例如,鎮區紅極一時的鄉鎮企業——飼料廠和印刷廠正頻臨破產;原來有一定優勢的農產品集貿市場雖然被修葺一新,但攤位閑置,門可羅雀,全然沒有年關的繁華景象。據當地官員說,Y鎮是歷史悠久的牲畜交易地。據說該鎮每逢趕場時,人山人海,水泄不通,但筆者看到的牲畜交易地卻是在陳舊的木板房之間的一條狹窄的街道,除街道兩邊屈指可數的店面外,幾乎沒有象樣的鄉鎮企業。該鎮區人口除政府、醫院、學校的工作人員外,多為原來的場鎮居民。近幾年,該鎮鎮區幾乎沒有吸納農村人口和勞動力,以致于該鎮至今沒有一個居委會或街道辦事處。T鎮的農村剩余勞動力1999年前要么到綿陽市區打工,早出晚歸作鐘擺式流動,要么遠走他鄉常年在外務工,要么留在本村在城鄉之間搞販運,很少流向鎮區就業或定居。1999年以后,綿陽市區向外擴展,T鎮鎮區被劃為經濟試驗區,這使該鎮遇到了一次極好的發展機遇。筆者去該鎮調查時看到了對比鮮明的兩種景象:老場區冷冷清清,新場區一片繁忙。當該鎮官員向筆者介紹情況時,從他的言談話語中筆者可以感受到,他們對鎮區的前景充滿了信心。確實,我們沒有理由不贊同該鎮官員的憧憬,因為試驗區建成以后,T鎮鎮區將與綿陽市區聯為一片,屆時,T鎮將成為“城中鎮”。當然,它也就不再具有一般小城鎮的代表性了。
針對同樣在距離綿陽市區20公里范圍內的永興鎮和塘汛鎮在吸納農村剩余勞動力方面存在的較大差異,筆者于2002年6月對兩鎮進行了調查研究。筆者發現,城市工業的輻射效應是小城鎮發展和吸納勞動力的關鍵,城市的輻射效應在點上的表現比在面上的表現更明顯。也就是說,小城鎮單靠城市的面上的輻射,其發展速度通常較慢;相反,如果城市大工業的觸角直接伸向某一小城鎮,該鎮若能抓住機遇,則可能形成一個經濟的生長點,從而會得到快速發展。永興鎮就是這樣的例子。20世紀90年代初期,永興鎮的鄉鎮企業開始與市內幾家大型國有企業聯姻,生產配套產品。90年代中后期,該鎮抓住在綿陽建立國家級高新技術開發區和長虹集團新區建設的機遇,使鄉鎮企業上規模、上檔次,直接為高新區內的企業(包括長虹集團)提供配套生產和服務,鎮區的鄉鎮企業得到了快速發展,同時,也吸納了較多的農村剩余勞動力。1997年初,該鎮有鄉鎮企業70個。其中,59個鄉鎮工業企業吸納的從業人員占該鎮全部鄉鎮企業從業人員的88.58%;分布在鎮區的32個鄉鎮企業吸納的從業人員占該鎮這59個鄉鎮企業從業人員的65%。而塘訊鎮在1999年以前則沒有這樣的機遇。1997年初,該鎮有16個鄉鎮企業。其中,有鄉鎮工業企業14個,這14個企業吸納的從業人員僅占該鎮全部鄉鎮企業從業人員的38.4%;鎮區僅有3個鄉鎮企業,從業人員僅74人。該鎮有一個建筑類鄉鎮企業,從業人員達1.1萬人,占該鎮鄉鎮企業從業人員的60.44%,但該企業并沒有建在鎮區,而是在綿陽市區,所以,它對鎮區的發展和直接帶動的作用不明顯。
通過調查筆者還發現,很多學者所認可的小城鎮第二產業的發展會帶動第三產業的快速發展,從而吸納較多的農村剩余勞動力的觀點,在綿陽市小城鎮的現實中很難得到驗證。究其原因,主要是小城鎮的規模較小,常住人口少,多數鄉鎮企業的從業人員是“離土不離鄉”、早出晚歸的農民,第三產業缺乏服務的對象,故其從業人員的比重很低。像永興鎮這樣發展較好的小城鎮,其鄉鎮企業中第三產業的從業人員也僅有79人,占鄉鎮企業從業人員的1.59%。
從目前的情況看,由于西部內陸地區發展小城鎮的輻射源——城市工業相對落后,輻射力較弱,因此,多數小城鎮不能直接得到城市工業的帶動,外資刺激的可能性則更小。所以,要修復小城鎮吸納農村剩余勞動力的機制缺陷,尚需時日。
五、結論與思考
我們必須承認小城鎮建設在我國東部沿海地區、特別是在蘇南和珠江三角洲等基礎較好且有外力刺激的地區取得了巨大的成就。在那里,小城鎮不僅縮小了城鄉差別,加快了城市化進程,而且吸納了大量的農村剩余勞動力。但是,那里的成功經驗是否適應已經邊緣化了的西部內陸地區呢?對此筆者表示懷疑。
對于廣大的西部內陸地區而言,由于大中城市的密度較小,實力相對較弱,而小城鎮的數量多,并且很分散,能夠直接得到大中城市輻射的小城鎮畢竟是極少數,所以,絕大多數小城鎮的非農產業(特別是工業)基礎是非常薄弱的。正因為如此,缺乏產業支撐的小城鎮自然不能很好地吸納農村剩余勞動力就業,更難吸引農民去定居。
截至目前,南樂縣流轉土地總面積1.08萬hm2,占全縣家庭承包耕地面積的29.7%;發展土地托管4206.67hm2(全托900萬hm2)。其中2016年全縣新增流轉面積753.33hm2,托管1620hm2。培育農業新型經營主體1091家。
二、主要做法
(一)政策引導,順勢推進
2010年,南樂縣在濮陽市率先出臺了《關于加快推進農村土地承包經營權流轉的意見(試行)》(樂發〔2010〕5號)和《加快發展農村專業合作社的意見》,在稅收優惠、用地用電、金融信貸等方面對規模經營主體進行扶持,鼓勵土地向種糧大戶、農民合作社和家庭農場等規模經營主體集中。協調有關部門整合項目資金,將高標準糧田建設、農作物重大病蟲害防治、無公害農產品生產基地建設、設施農業園區提升等農業項目向規模經營主體傾斜,近兩年投入資金1000多萬元。
(二)完善機制,優化服務
在2011年,南樂縣就出臺了《關于加強農村土地承包經營權流轉服務體系和調解仲裁機構建設的意見》(樂辦〔2011〕25號),成立了南樂縣農村土地流轉工作領導小組;經編制部門批準,成立了南樂縣農村土地流轉服務中心,為全供事業單位,編制5人,設立了服務大廳;按照縣政府要求,各鄉鎮建立了土地流轉服務機構,落實了辦公場所,配齊了工作人員;村級明確了村會計為土地流轉信息員,健全了縣、鄉、村三級服務網絡。目前,全縣成立土地流轉服務組織13個。于2016年3月1日,縣農牧局召開全縣推進農業社會服務現場會,組織20多家合作社等規模經營主體進行對接。為加快推進規模經營,縣農牧局各業務股站積極提供市場信息、技術培訓、農產品質量認定等服務。農經站積極做好省級、市級、縣級優秀示范性合作社評選活動,從特色農業、品牌農業入手,選擇一批帶動能力較強、發展前景較好的合作社,樹立典型,增強影響力。科教股將合作社負責人培養納入基層農技推廣體系改革與項目,吸納他們為科技示范戶。農廣校以合作社的生產園區或基地為依托,以合作社社員、種養大戶為主要培訓對象,扎實開展新型職業農民培訓。
(三)培育主體,強力帶動
隨著農村土地流轉進程延伸,流轉已不僅僅限于在承包農戶之間,社會工商企業、農業產業化龍頭企業、農民專業合作社、家庭農場等也參與了農村土地流轉,使農村土地流轉主體呈現多元化趨勢。南樂縣因勢利導,順勢而為,加大了對農民合作社、家庭農場和專業大戶等新型經營主體的培育,直接帶動了農村土地流轉,促進了產業結構調整、農業適度規模經營和區域性特色產業的發展。
(四)創新形式,推動發展
隨著流轉進程的不斷加快和流轉主體的日趨多元化,農村土地流轉的形式由過去的轉包為主,逐步向轉包、出租、入股、互換等轉變,而且出租與入股占的比例也在逐步提高。目前以出租方式流轉的耕地占全縣流轉總面積的60%,轉包占33%,互換占5%,入股占2%。除上述幾種方式外,托管也正在興起,成為南樂縣規模經營中的一大亮點。土地托管大致可歸納為全程托管、勞務托管和訂單托管三種模式。一是全程托管。托管方收取一定托管費用后,為農戶提供耕、種、收、管、售等系列服務。張果屯鎮的建奎種植專業合作社和千口鎮的梅蘭香種植專業合作社,全程托管農戶土地171.33hm2,為農戶提供覆蓋糧食生產的“一條龍”式全程服務。二是勞務托管。農戶將農業生產過程中的全部勞務項目委托給托管方承擔,農戶負責種子、化肥、農藥、水電等全部農資投入。鑫農種植專業合作社采用該模式,托管土地1000hm2。三是訂單托管。農戶將農業生產過程中某個時段的勞務項目委托給托管方,托管方按勞務項目獲得報酬,如民豐農業種植專業合作社為農戶提供病蟲害防治、機收等環節的服務,服務面積666.67hm2;宏創農機專業合作社在全縣設立20家分社,為農戶提供機種、機收等服務,服務面積400hm2。
一、《決定》執行基本情況
自2013年8月29日市六屆人大常委會第二十一會議作出《決定》以來,全市各級各部門在市委的堅強領導下,上下一心,眾志成城,打響了一場全域治水的攻堅戰,水環境質量明顯改善,倒逼轉型升級成效初顯,治水長效機制逐步完善,XX江流域水環境綜合整治已取得階段性成效,《決定》得到了較好貫徹執行。
(一)流域水質改善明顯。
自2013年以來,全市42個地表水市控斷面中,5個劣Ⅴ類斷面全面消滅,Ⅴ類斷面從7個減少到1個;11個國家考核斷面、16個省控斷面、10個出境斷面、20個縣市交接斷面和8個飲用水水源地水質全部達標,流域水環境明顯改觀,《決定》提出的“2014年底基本消滅黑臭支流;2015年底流域水質基本消除劣Ⅴ類;2016年底流域交接斷面水質基本達到III類標準”的XX江流域水環境綜合整治近期目標基本實現。通過治水,水變清了,山變綠了,人們生活的環境變美了。治水促進了人們生活理念、生產方式、生活方式的轉變,“綠水青山就是金山銀山”的理念成為我市廣大干部群眾的共識。
(二)治水基礎設施建設取得長足進展。
一是城鎮污水處理設施建設力度加大。自2014年以來,全市共建成投運城鎮污水處理廠10座,完成一級A提標改造污水處理廠24座,新增城鎮污水處理能力29.8萬噸/日,累計完成城鎮污水管網1818.5公里,雨污分流改造管網609.1公里。二是農村生活污水治理有序實施。截至2016年10月,全市農村生活污水有效治理村覆蓋率78.2%,新增受益農戶62萬戶。三是河道清淤快速推進。迅速開展河湖庫塘淤積情況的調查摸排,制定工作計劃,選用生態環保方式大力開展清淤,到2016年9月底已完成清淤1615萬立方米。四是“清三河”活動大力開展。全面消滅垃圾河4500條,消滅黑臭河83條749公里,積極開展“清三河”達標創建工作。全面完成六大重污染行業整治,積極推進特定污染行業整治提升。實行畜禽養殖總量和污染排放總量“雙控”制度,關停養殖場戶15565家,減少生豬存欄167.1萬頭,完成溫室甲魚整治6.57萬平方米、拆除25.54萬平方米,農村生活垃圾分類減量做法在全國推廣。
(三)治水長效工作機制逐步建立完善。
一是“河長制”全面推行。按照分工負責、分級管理的原則,建立完善市、縣、鎮、村四級河長體系,公安部門配套設立“河道警長”,增配監督員和指導員。全市現有四級河長4250名、河道警長714名、監督員和指導員1024名。二是水質考核獎懲補償機制探索建立。研究制定流域水質考核獎懲辦法及實施細則,建立跨流域聯動治水、鄉鎮交接斷面水質考核通報、水質獎懲補償等機制,落實治水督查考核、責任追究制度。三是執法監管力度明顯加大。開展環保系列執法專項行動,建立環保公安環境執法聯動協作機制,三年來共立案查處環境違法案件4358件,處罰額2.08億元,行政、刑事拘留760人。
自《決定》作出以來,市人大常委會每年選準主題、突出重點推進《決定》的貫徹落實。2013年,舉辦了市、縣兩級企業界人大代表環境保護法律知識培訓會,組織代表視察了市區水環境綜合治理情況,開展了《浙江省飲用水水源保護條例》執法檢查和《八婺問水》大型新聞活動。2014年,對飲用水水源保護工作開展跟蹤督查并作了滿意度測評,對全市黑臭河治理工作進行現場督辦,開展了申報“可游泳河段”系列活動。2015年,組成兩個督查組,對全市58座鎮級污水處理設施運行情況和37個市控監測斷面水質情況進行督查;分成7個組,由常委會領導分別帶隊,對治水7個方面具體工作進行了專項視察和專題調研。
二、《決定》執行存在的主要問題和不足
對照省委提出的治水“十三五”戰略目標和與人民群眾的殷切期盼,各地在執行《決定》、推進治水工作中主要還存在以下問題和不足:
(一)污水處理設施運維水平參差不齊。
表現在:一是有的城市污水處理廠處理能力低,工藝簡單,執行標準不高,無法與日益繁重的污水處理任務和不斷提高的污水處理標準相適應。二是鎮級污水處理設施綜合利用率低,一些污水處理設施由于缺乏資金保障而間歇運行,個別污水處理設施處于無專人管理、無資金保障、無處理效果的“三無狀態”。三是農村污水處理設施管理能力低下,專業化運營水平不高,第三方運營還沒有全面推行;一些農村地形復雜或日益“空心化”,污水處理設施方式、選址和設計能力不盡合理。
(二)重點區域重點行業重點部位整治任務仍然艱巨。
老舊小區、城中村、城鄉結合部等區塊雨污不分,管網破損比較普遍,特別是一些集鎮污水直排,成為污水處理的盲區。“六小行業”、畜禽養殖行業、“低小散”特色區塊行業污染仍然較為突出,整治任務繁重。涉及部隊的雨污分流改造工程協調難度較大。據婺城區反映,在洪源溪治理工作中,該區已將污水管網接至73051部隊,但該部隊至今尚未啟動雨污分流改造工程,影響了治水工作的開展。
(三)“三河”整治面臨反彈壓力。
從XX江流域市控地表水近期水質狀況看,XX江部分監測斷面水質不降反升,重點支流水質提升情況不容樂觀。部分地方在重污染行業整治、地方特色行業污染整治等方面決心還不夠大,污染物排放總量削減不明顯。農村面源污染量大面廣,特別是受肉類價格回升影響,禁限養區關閉或整治提升的畜禽養殖場出現復養和污染反彈的跡象,生態化養殖推進緩慢。
(四)治水資金、技術保障壓力大。
一些地方反映,污水收集管網敷設、污水處理設施運營維護、淤(污)泥處置等需要大量的資金投入,鎮村污水處理站點運行、管理、維護也需要資金保障,地方財政壓力較大。各地普遍對治水人才“喊渴”,科技治水管理人才缺乏。
(五)治水方式還有待進一步探索完善。
在調研過程中,基層反映:在以往治水工作中,存在改變自然原貌、人工工程過多的問題;在農村污水收集管網敷設過程中,存在管網混接、錯接,施工不規范,甚至多次返工的問題,農村污水處理工程質量形勢不容樂觀;在治水考核中,存在一些地形復雜、住戶分散且人畜排泄物多作有機肥用的山區小村,也要鋪設污水管網的問題。
三、進一步執行好《決定》、推進治水工作的建議
治水是一項長期而又艱巨的任務。為更好推進治水工作,早日實現《決定》提出的遠期目標,提出如下建議:
(一)拉高標桿,進一步增強治水工作的責任感、使命感。
一是樹立長期作戰的思想。對于治水,我們既不能畏葸不前,也不能小進即安,更不能麻痹松懈、半途而廢。全市各級各部門要積極順應“后治水”時期形勢,時刻保持政治定力,充分認識治水的長期性、復雜性、艱巨性和反復性,緊緊圍繞鞏固治水成果、防止污染反彈,消滅存量、遏制增量,拉高標桿、提升標準三個重點不放松,一張藍圖繪到底,一以貫之抓下去,積極打造浙中生態廊道。二是堅持走科學治水之路。要以先進的治水理念為指導,用系統、科學、前瞻的治水總體規劃引領治水各項工作,堅持實事求是,尊重自然規律,防止急于求成,努力實現治水工作由運動式治水向長效化護水轉變,由工程治水向生態治水轉變,由運用行政手段治水向依靠法律手段治水轉變。三是實現治水與經濟社會發展的互促共贏。要把治水工作成績與人民群眾的切身感受聯系起來,充分發揮治水對轉型升級的倒逼作用,大力發展“美麗經濟”,增強人民群眾獲得感。
(二)補齊短板,著力破解治水工作的瓶頸問題。
一是加強城鎮污水處理設施運行維護管理。要科學布局城鎮污水處理設施,堅持縣(市)域一盤棋,該關停的關停,該擴建的擴建,該改造的改造,使污水處理設施真正符合實際需要;要加快推進城鎮污水處理廠提標改造,鼓勵出水深度處理,不斷提高中水回用率;要重視鎮級污水處理設施運行維護管理模式的探討,加大經費保障、監管和督查考核等力度。二是徹底打通截污納管最后“一米”。科學規劃布局城鎮污水管網,積極推進片區管網改造,特別是集鎮、老舊小區、城鄉結合部、城中村等區塊的污水截流、雨污分流。加強管網滲漏修復和日常養護,建立污水管網管理信息系統,推動“零直排”示范區建設。三是加大治水經費、技術、人員等方面的保障力度。明確治水資金在公共財政支出的比例,真正落實污水處理設施后續運行維護的資金來源。加大治水工作人才引進力度,加強相關工作人員的業務培訓。高度重視工程質量,加強治水項目的監督、指導和考核,確保一次建成,長期管用。大力引進、培養治水高科技人才,加大與高校以及科研機構的合作與交流力度,吸納他們先進的治水理念,吸收全國乃至國際上的先進治水經驗,實施岸上、水面和水體的立體防護工程,恢復和提高河流的自凈能力。
化工原理實驗是化工類專業必修實驗課程之一,它基于先修的《化工原理》理論課程的基礎知識,以化工單元操作過程的原理、設備、流程為主要內容,培養學生進行工程實驗的設計、組織實施、實踐操作以及數據處理等綜合運用知識的能力和工程實踐能力[1]。工程教育專業認證對專業建設提出了新標準和新要求,在此背景下,作為具有較強工程實踐特點的化工原理實驗課程需要根據認證要求,對傳統實驗教學模式進行必要的改革與探索,切實踐行“成果導向教育(OutcomeBasedEducation,簡稱OBE)”這一工程教育認證的基本理念[2]。筆者對近年來江漢大學化學工程與工藝專業在化工原理實驗課程教學改革與探索過程中的一些問題、方法、經驗進行了總結,旨在進一步改善實驗教學效果,鍛煉學生工程實踐能力,提升人才培養質量。
1化工原理實驗教學的現狀分析
化工原理實驗教學環節主要由實驗理論課、實驗預習、實驗操作、實驗報告與實驗考核這幾個教學環節組成,在傳統的化工原理實驗教學過程中,主要存在以下問題和不足:化工原理理論課與實驗課開設不同步,導致實驗開展時學生對實驗涉及的理論知識有所遺忘,直接影響實驗效果[3]。傳統實驗教學過程中實驗預習不充分,預習過程中大多數學生主要依賴教師集中講解實驗的原理、內容及主要要求,然后將相關實驗目的、原理、實驗裝置與流程、實驗步驟對照實驗講義抄寫一遍[4],學生對實驗的原理理解不透徹,對實驗涉及的流程、設備及實驗過程中應該記錄的數據不清晰,在整個預習過程中并沒有積極主動思考問題;由于預習不夠充分,直接導致實驗過程中對設備、流程梳理不到位,機械地按照教師的示范或講義的步驟進行實驗操作,一旦有問題出現就手忙腳亂,不知如何處理。此外,由于實驗設備臺套數有限,每組學生可能多至4~5人,有些學生在實驗過程中只是袖手旁觀,跟著吃大鍋飯,學生的動手能力沒有得到充分鍛煉,工程實踐能力也沒有得到應有的提升,最終導致實驗教學效果不佳。最后,傳統實驗教學過程中,學生缺乏工程意識和鍛煉;在實驗報告的撰寫環節有部分學生只是處理一下實驗數據,并未對實驗過程中遇到的問題進行深入分析和總結,有個別學生甚至抄襲實驗報告。傳統的化工原理實驗成績主要依據學生的實驗報告給出,但由于存在上述不良現象,實驗報告不能客觀、全面反應出學生對實驗的認識和掌握程度[5],無法考量學生的實際操作能力和發現、分析、解決工程問題的能力。
2化工原理實驗教學的改革與探索
鑒于化工原理實驗教學存在上述問題和不足,為了踐行工程教育認證的基本理念,對照認證的標準和本專業畢業要求,我們對化工原理實驗教學從教學軟硬件設施、教學模式及方法、工程意識培養及鍛煉、考核方式等方面進行了改革與探索。
2.1改善教學軟硬件設施
綜合考慮工程教育認證和化工專業對化工原理實驗的教學要求,有針對性地采購與化工原理實驗配套的仿真軟件、增加實驗設備的臺套數、升級部分陳舊設備。如采購了流體流動、精餾、萃取等經典化工原理實驗的仿真軟件,讓學生在預習實驗階段增加仿真實驗的學習和運行,有利于強化預習效果。為了保障生均設備臺套數滿足認證要求,增添了多套流體流動、換熱、精餾、吸收和過濾裝置,滿足每組學生2~3人一起開展實驗,同學之間分工協作,使得每一位學生充分參與到實驗過程中,極大調動了學生的積極性和團隊協作能力。除此之外,還升級了部分陳舊設備,例如,將原有的流量計校正、流動阻力測定、離心泵性能曲線測定三套獨立的舊實驗設備升級為一套流動過程綜合實驗裝置,不僅節約了實驗用地,而且學生通過綜合設計實驗加深對理論知識的理解與運用,循序漸進地提高其創新意識和工程實踐能力。
2.2優化教學模式及方法
工程教育專業認證強調“以學生為中心”,因此實驗教學的各個環節設置和安排均以學生為主體,調動學生學習的自主性[6]。為提高學生學習的主動性和創造性,將傳統以教師為主導的灌輸式教學模式改革為以學生為中心的引導式、互動式、開放式教學模式。實驗預習時做到理論預習、仿真預習和現場預習三者相結合。理論預習時,引導學生了解和熟悉實驗的目的、原理、涉及的主要設備,自主設計實驗的步驟和程序,手繪實驗的主要工藝流程圖,設計實驗數據記錄表格、明確實驗過程中應該關注的參數等。教師積極引導學生利用仿真實驗教學平臺資源,學生通過仿真軟件,結合理論預習對實驗進行預演,熟悉實驗操作,關注實驗過程中出現的新問題和注意事項,以此提高實驗的設計能力與分析、解決問題的能力。實驗設備提前對學生開放,讓學生實地熟悉實驗設備、閥門、儀表、實驗涉及的工藝流程及安全操作注意事項,為后期實驗開展做好準備工作。在預習這一環節的教學中,教師時刻注意以學生為中心,多采用問題教學模式,激發學生的學習實驗興趣,讓學生積極參與到實驗預習中來,發揮主觀能動性。學生預約進入實驗室后,進行實驗操作之前教師要檢查學生的預習報告是否完善,通過對學生提出問題,檢驗學生的預習效果;實驗前引導學生梳理實驗的工藝流程和注意事項,強調在操作中應該注意的安全問題;具體操作細節先不做講解和示范,讓學生自行探索,待他們自己發現問題后教師介入,引導學生分析、討論問題,最終找到解決問題的辦法。在這一過程中,學生能深刻理解和應用所學理論知識。如實驗過程中可能出現的一系列問題:(1)離心泵啟動后不出水的原因可能是什么,離心泵的實驗開始前為什么要灌泵?離心泵串聯實驗中,串聯泵出現嗡鳴、異響可能是什么問題?應該如何解決?2)流量計校正實驗中,文丘里流量計測量時實驗測量值偏小,可能是什么原因造成的?3)流動阻力測量時,在測量大流量時,測壓點壓差通過什么元件測量?此時U型管壓差的進入閥門應該處于什么狀態?(4)精餾實驗中,出現塔頂產品質量下降,應該如何調節精餾塔?學生通過對這一系列問題的思考、分析、討論到最終解決,不僅對實驗原理、單元操作的理論知識理解更深入,而且其工程意識和分析問題、解決問題的能力也得到了強化[7]。實驗報告撰寫中,每名學生選取一組實驗數據,寫出完整的數據處理過程,以此避免同學之間抄襲實驗報告的情況發生,同時鼓勵學生運用計算機相關軟件處理數據和繪圖。此外,增加結果分析和討論環節,以此培養學生歸納總結、撰寫科學實驗報告及就復雜工程問題與同行進行溝通交流的能力[8]。此外,通過組織學生參加化工原理實驗大賽促進實驗教學改革。鼓勵、引導學生參加全國大學生化工實驗大賽,并對參賽學生進行重點培訓,針對輔導,做到“以賽促教,以賽促學,賽學結合”,實現化工原理實驗教學內容的應用與拓展[3]。
2.3注重工程意識培養和鍛煉工程實踐能力
鑒于化工原理實驗的工程實踐特點,在每一個實驗環節中根據教學內容和特點滲透工程觀念,激發學生對工程問題的思考和探究興趣,引導學生用所學知識解決工程實際問題,做到學以致用,以此培養學生的工程意識和鍛煉學生的工程實踐能力。實驗預習階段,鼓勵學生根據理論所學自行設計實驗方案,引導學生討論、分析該方案在生產實踐中的可行性、經濟性、安全性及環境保護等實際工程問題。在實驗準備階段,讓學生梳理工藝流程、裝置中的開關和閥門所處狀態,類似化工廠開車前的準備工作。實驗操作中讓學生牢記“安全”二字,避免設備損壞和事故發生。同時,通過分組實驗有意識地培養學生在實驗過程中進行有效溝通的能力、組織協調能力和團隊精神。實驗報告環節,要求學生最后從工程實際角度對實驗結果做出評價,培養學生的分析和總結能力。此外,還以化工原理實驗大賽為契機,引導學生積極參賽挑戰和鍛煉,培養學生的工程能力[9]。
2.4完善考核方式
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2012)12-0117-03
Reform and Practice in Teaching Chemical Reaction Engineering Experiment//Yang Yaping1, Chen Ruijie1, Lu Chun’e2
Abstract By means of the course status analysis, this article describes specific practices of reform on equipment development and improvement, teaching content, teaching methods, assessment methods of Chemical Reaction Engineering experiment in Southeast University Chengxian College. Practice shows that the reform will help improve the skills in organic synthesis experiments and overall quality of students, ensure the improvement of teaching quality.
Key words chemical reaction engineering experiment; teaching reform; skills in experiment
Author’s address
1 Department of Chemical and Pharmaceutical Engineering of Southeast University, Chengxian College,
Nanjing, China 210088
2 School of Chemistry and Chemical Engineering of Southeast University, Nanjing, China 211189
化學反應工程是化學工程的一個分支,簡稱反應工程,于20世紀50年代才開始逐漸形成。化學反應工程課程是一門綜合性、工程性和理論性都很強的課程,既有工程問題的共性特點,又有工藝過程的個性特征。本課程要求學生有較為扎實的物理化學、化工原理、化工熱力學、工程數學和計算機基礎。化學反應工程課程教學內容覆蓋基本理論、實驗教學兩個教學環節,與化學反應工程理論課程相配套的實驗課程化工反應工程實驗,是一門化學工程與工藝專業高年級化工類專業實驗的必修課[1-3]。本實驗課程根據化學工業的生產特點,以動力學為基礎,通過定量計算、實驗技能和設計能力的訓練,培養學生牢固的工程觀點,使學生對化工生產中常用的反應器有一個深層次的了解。通過該課程的學習,培養了學生運用基礎理論分析解決各種實際工程問題的能力,為化工行業培養具有科研、設計和生產實踐等方面需要的專業人才。
1 化工反應工程實驗課程的現狀與分析
東南大學成賢學院是一所以培養應用型人才為目標的獨立學院,化工與制藥工程系自2007年建系以來,化工反應工程實驗一直作為化學工程與工藝專業高年級學生的必修課,是有機化學、無機化學、物理化學和化工原理四大化學課程的一個延伸與拓展。目前,化工與制藥工程系化工反應工程實驗引進6套實驗裝置,主要開設了與設備相對應的6個實驗,分別是乙苯脫氫制苯乙烯、甲苯氧化制苯甲酸、變壓吸附制富氧、非穩態導熱系數的測定、單多釜提留時間分布及萃取精餾實驗。所有的實驗設備和儀器全部采購于某高校,每臺實驗設備對應一個固定的實驗內容,受儀器設備臺數條件的限制,同時設備中存在部分設計的局限性,使得反應工程實驗始終停留在原有的實驗教學模式和教學內容上,在實驗大綱和內容上基本沿用了該高校的教學大綱和教學管理模式,沒有任何突破和改進。
考慮到學校人才培養模式和定位與該高校有較大的差異,化工與制藥工程系專業設置和學生生源質量等諸多方面與該高校也有相當大的差異,如果完全照搬該高校實驗課程的設備和教學內容,就會缺乏該系化學反應工程實驗自己的課程特色,缺乏實驗內容的創新性,在人才培養上就會顯得定位不明確,不能完全體現學院自己的辦學特色。
2 優化和擴展實驗內容
考慮到以上因素,結合目前化工反應工程在化工行業的發展要求,針對原有實驗教學內容上的缺點和不足,化工與制藥工程系先后進行一系列的教學改革和實踐,主要從以下幾個方面進行優化和擴展。
2.1 開發和改進實驗設備
目前,化工行業發展迅猛,尤其是新工藝新設備更新換代迅速,原有的很多化工操作單元已經不能完全適應化工行業的發展需求。例如,化工產品的分離提純是化工行業最普遍操作單元,主要包括減壓蒸餾、萃取精餾、加壓精餾和加鹽精餾等。而該系化學反應工程實驗中只有一套精餾萃取裝置,而在減壓精餾、加壓精餾、加鹽精餾等提純分離方面,學生只是停留在課堂理論的基礎上,缺乏對這些化工分離操作的實踐認知和操作過程訓練。
為了適應這一化工行業的發展需求,學院特別針對化工反應工程實驗進行了教學改革,方案中專門對化工反應工程實驗的裝置進行了設計和改造,在院大學生實踐創新活動中,組織專門的教師和學生進行實驗裝置的設計與改造。學生在此次創新活動中,對化工原理、化工熱力學、機械制圖等方面的知識進行了系統的鞏固和綜合提高。經過一年的努力,利用實驗室現有的場地,自行設計了精餾實驗裝置和氣液反應實驗裝置等兩套設備裝置,設計的裝置在材質和儀表控制上都做了改進,改變了以往玻璃材質耐壓和耐高溫性能差、儀表和輸液泵不夠精確的特點。新設計的精餾實驗裝置能夠實現萃取精餾、加壓精餾、加鹽精餾等多種分離提純操作,新設計的氣液反應實驗裝置能夠對很多典型的氣液反應實驗進行操作。
另外,還改進了化工反應工程實驗現有設備中的一些設計缺陷和不足。如在甲苯氧化實驗中冷凝效果不佳,于是增加二級空氣冷凝管使冷卻效果大大改善;在乙苯脫氫制苯乙烯實驗中,原料必須先校正流量配比后方可輸入反應釜中,但由于反應位置與校正位置高度相差較大,導致原料進料配比與校正進料配比相差,于是通過改變輸液泵類型、液位槽位置等手段,使得反應配比更加準確,使反應收到很好的效果。
2.2 豐富實驗教學大綱的內容
為了豐富和擴展化工反應過程實驗教學大綱的內容,提高教學質量,不僅利用現有的設備開發出了新的實驗內容,提高了現有設備的利用率,同時利用自行設計的實驗裝置,增加了新的實驗內容。如新增了化工產品分離提純實驗和氣液分離實驗的內容,主要包括減壓精餾、加壓精餾、加鹽精餾、氣液反應等實驗操作內容,如丙醛脫水實驗屬于加壓精餾實驗,對二異丙苯氧化反應實驗屬于氣液反應實驗。另外,利用現有的設備開發出更多的實驗內容。例如,利用乙苯脫氫的實驗裝置,增加了化工反應過程中典型的流化床反應器的操作內容。通過增設這些化工反應過程中典型的操作單元實驗內容,豐富了化工反應工程教學大綱[4],使化工反應工程實驗操作過程和方法緊跟化工行業發展的腳步,體現了學院對應用型人才培養的特點。
2.3 建立化工反應工程實驗工作站和仿真實驗平臺
為了模擬和優化化學反應工程實驗的實驗條件、工藝參數,同時克服現有實驗設備數量的局限性,對現有的幾個化工反應工程實驗建立了的工作站和仿真實驗平臺。通過工作站處理軟件對實驗數據的現場采集,可以快速地進行數據處理和分析,及時有效直觀地對實驗結果進行評價,同時減少人為因素處理數據的誤差和繁瑣,提高了實驗教學效率[5]。另外,通過建立仿真實驗平臺,可以模擬不同條件下化工反應的控制過程,特別是一些受設備條件限制(如高溫高壓條件)的實驗過程,對實驗操作過程具有一定的理論依據和指導意義。
2.4 實驗內容中增加產物表征操作
化學反應工程實驗中,在數據分析與處理中有的設備配備有專門的數據處理軟件,直接對實驗數據進行分析處理,學生實際動手操作的機會就相對較少。為了改變這種狀況,在實驗內容中加強實驗反應過程的監測、實驗結果表征方面的實驗內容。如利用氣相色譜儀監測反應過程中反應液的含量來判斷反應進程,通過熱導檢測器來分析精餾萃取液中水分的含量來確定最佳工藝條件,利用碘量法測定過氧化物的含量,等等。學生不僅在整個實驗過程中操作技能得到鍛煉和提高,同時對數據的處理分析、產物的表征、譜圖的解析等方面都得到了學習和提高。
3 加強過程管理,改進實驗教學方法
實驗過程管理是實驗教學內容的重要組成部分,是保障實驗教學質量的重要環節。化學反應工程實驗屬于大型設備實驗,是一門操作少而理論性相對較強的實驗教學,加強過程管理,形成化工反應工程實驗教學的學科特色,提高實驗教學質量和水平十分重要。
3.1 加強實驗過程控制
化工反應工程實驗學時數相對較長,學生等待和空閑的時間較多。為了充分利用實驗過程中的等待時間,使實驗學時數更加飽滿,實驗過程中加強巡視,強調實驗過程中實驗現象的觀察、數據的采集整理和分析。在整個實驗過程中,學生的實驗操作能力、數據分析、譜圖解析、結果的分析與討論等各方面的能力都得到全面的鍛煉和提高。
3.2 合理分配循環實驗時間
化學反應工程實驗由于受到實驗特點和臺件數的限制,目前大都采用循環方式安排實驗,這就存在多個學生操作同一臺儀器設備的情況,使得有些學生得不到操作和鍛煉的機會。為了改善這種狀況,采用分組細化的方法,即同一臺儀器操作過程中,按照實驗學生數量來改變工藝條件參數進行分組實驗,盡可能地讓每個學生都有動手操作的機會。同時,由于工藝條件參數的不一樣,使得學生實驗操作過程、實驗數據處理及結論也不完全一致。這樣既讓更多的學生得到了訓練和提高,也改善了大量實驗數據重復,同組間學生實驗報告抄襲雷同的現象。
3.3 樹立牢固工程觀念,培養工程分析能力
化工生產過程錯綜復雜,為了讓學生更好地掌握化工反應實驗過程理論知識和實踐水平,透過現象看本質。在實驗教學過程中,教師應從分析工程因素的本質及反應特征入手,突出強調過程速率及其變化規律、傳遞規律及其對化學反應的影響。如通過實驗中工藝條件及參數的變化來分析實驗結果的影響,讓學生通過實驗來分析化工反應過程的基本規律,引導學生掌握化工反應工程研究的基本方法,使學生樹立牢固的工程觀念,培養學生采用工程分析方法來分析和解決工程實際問題的能力。
4 改革實驗考核方法,綜合評定學生成績
綜合評定學生的實驗成績是考察實驗教學效果的一個重要途徑,化工反應工程實驗以往主要從預習報告和實驗報告等方面進行考評。由于化工反應工程實驗主要是以工業反應過程為主要研究對象,研究過程速率及其變化規律、傳遞規律及其對化學反應的影響,因此,考慮到化工反應工程實驗課程的特殊性,在學生成績評定中,應適當增加學生實驗操作技能、實驗數據處理、實驗結果分析與討論等方面的評分比例,同時對學生的出勤、預習報告、實驗報告完成情況、實驗態度及衛生等劃分不同的權重進行考評,多方面綜合評定學生的實驗成績,而不再把實驗結果的好壞作為衡量實驗成績的唯一標準。即便學生的實驗結果不理想,但在實驗報告中能做好實驗數據的處理、實驗結果的分析與討論,從而找到失敗的原因,就可以獲得較好的實驗成績。通過這些考核制度的改革,培養了學生實事求是的科學態度,同時,學生的實驗技能、數據處理和分析能力等綜合能力都得到很大的提高。
5 結束語
雖然實施化學反應工程實驗教學改革與實踐時間不長,但已經收到了較好的成效。例如,化工與制藥工程系在金陵石化、揚子石化認識實習和下場實習過程中,學生表現出比較強的動手操作能力和工程實踐能力;在畢業設計階段,學生表現出較強的操作技能、獨立工作能力和綜合實驗能力;另外,有相當一部分學生在揚子總控工和高級工的培訓中順利通過考試,取得了總控工和高級工的資格證書。然而也清醒地看到,實驗教學改革與實踐是一個持續的過程,
化工與制藥工程系應順應化工行業變化的形勢和發展要求,不斷深化教學改革,充分發揮學生的主體作用,不斷優化和完善教學模式和管理水平,突出專業內涵建設,不斷提高教學水平,加強實驗室建設,著力提高實驗教學水平。尤其在化學反應工程實驗中增設創新性、開放性實驗內容,還有待進一步的探索和研究。
參考文獻
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中圖分類號:G4 文獻標識碼:A doi:10.19311/ki.1672-3198.2016.33.151
化工原理課程是我校化工系化學工程與工藝,過程裝備與控制專業的一門主干課,它是綜合運用數學、物理、化學、計算技術等基礎知識,分析和解決化工類生產過程中各種物理操作問題的技術基礎課。為適應我校“應用型高校”的辦學定位,“高素質應用人才”培養目標,按照“保基礎(基礎知識,基本原理,基本技術或方法)、強實踐、重創新、分流培養”的人才培養思路,再考慮我校生源的實際情況,對化工原理這門課進行建設與改革,具有十分重大的意義。
對于化工原理這門課的優秀課程建設,我們主要做了以下方面工作。
1 教學環節安排及教學方法的改革
《化工原理》這門課在我校的教學安排包括上冊教學64學時,下冊教學56學時,化工原理課程設計一32學時,化工原理課程設計二48學時和化工原理實驗48學時,共計248學時。
《化工原理》課程強調工程觀點和創新能力、定量運算、實驗技能和工程設計能力的培養,要求學生掌握各單元操作的基本原理,了解各典型設備的結構特點、完成設備工藝尺寸的計算及設備的選型。教學中要理論聯系實際、把課堂講授與課堂討論相結合,采用啟發式教學,不斷改革教學內容、教學方法和教學手段,使教學質量不斷提高。
下面以《化工原理》下冊為例展開討論。下冊書主要介紹傳質分離過程,我校一共講授四個單元操作,分別是精餾,吸收,萃取和干燥。其特點是“共性多,個性少”。共性體現在各章均以各單元操作的基本原理為起點,依次討論平衡關系、物料衡算、設備主體尺寸計算、過程影響因素分析、操作參數的選擇與調節、過程強化等內容,這些共性體現了相同的規律和相似的研究方法。因此在講每一章時要先講簡化模型,精餾為例,其簡化模型中,物系的相對揮發度應為常數(理想物系),傳質過程為恒摩爾流,設備為理論板(精餾操作實現的場所)。而由理想模型到實際塔板是通過總板效率校正得到的。因此,在講傳質分離的每一個單元操作時,可以遵循的共性主線為分離原理平衡關系速率關系衡算設備主體尺寸。
“個性”體現在精餾和吸收的平衡關系看似都是氣液平衡,精餾的汽相為自身加熱產生的,而吸收則需要外界引入液相。精餾實則液氣平衡關系,而吸收則是氣液平衡。對于組成的表達方式也有不同,精餾采用x,y,為質量分數,而吸收采用X,Y,為質量比,這些都是服從于簡化模型的。
教學改革過程中要不斷吸納本課程領域的最新成果,更新教學大綱和教案,例如不斷地發展出新的單元操作或化工技術,如膜分離、參數泵分離、超臨界技術等。以節約能耗、提高效率或潔凈生產為特點的集成化工藝(如反應精餾、反應膜分離、多塔精餾系統的優化集成等)。
2 現場實踐與仿真練習的有機結合
化工仿真實習是高校化工類學生的實踐性教學環節。可以讓同學們最直觀地體會《化工原理》中各個單元操作的概念,對于加強學生理論聯系實際,培養學生分析問題和解決問題的能力以及動手能力起著重要的作用。然而,這種教學過程在實施中存在一些問題,如學生下廠實習,只能在現場摸摸流程,被動地看和聽,難以深入實際;不能在控制室長時間停留,不能分析和處理生產中出現的問題,學生的相應能力就得不到訓練;不允許學生動手操作,無法讓學生親身體驗工業裝置的開停車與事故處理,學生的動手能力得不到訓練等等。
我校利用先進的計算機仿真技術開發具有虛擬化工生產、仿真操作、典型化工生產工藝流程與設備介紹等功能的系列多媒體課件,以增強學生如下能力:(1)以具有代表性的真實生產工程流程的仿真。營造類似于工廠控制室的教學環境,訓練學生分析問題、解決問題和故障處理能力,訓練學生利用物料衡算、能量衡算的方法對工業過程進行評估與優化的能力,并了解過程監控的方法。(2)以典型工業實例,訓練學生開、停車的操作能力,包括簡單裝置的開、停車和復雜裝置開、停車。(3)通過工藝與設備介紹使學生建立典型工業過程的背景知識,包括工藝流程、設備、控制方案、操作參數等,透徹了解生產過程與設備工作原理。從而對化工原理課程的教學起到鞏固和促進的作用。
3 逐步建立和充實化工原理教學資源庫
教學資料的收集包括教材,試題庫以及課程設計優秀作品庫幾個方面。
目前我校使用的教材是天津大學出版的《化工原理》上下冊,除此之外,我們還收集了北京化工、大B理工、華東理工、華南理工、清華大學等國內各具特色的化工原理教材,以及Unit Operations of Chemical Engineering等國外著名教材。已經購買教學輔導資料三套,并計劃逐步添置國內知名教授編著的化工原理輔導書和習題集。課程設計指導書已有天津大學編著的兩套,Aspen Plus教程一套。試題庫包括天津大學歷年考研試卷,天津大學工程碩士考卷以及往年華北賽區化工原理競賽的試題。目前已分章節建立化工原理考試題庫,每章題目分別為填空、選擇和大題,每章題目數目在50~80題。已建立的化工原理課程設計優秀作品庫收集了2008級至2012級學生的優秀作品12件。
4 考核內容和方式的改革
以往的《化工原理》考核辦法采用卷面考試的形式,滿分100分,得分作為學生的期末成績。這種方式雖然能夠反映學生對知識的掌握情況,但也具有一定局限性。相當一部分同學抱有“突擊一下”就能考過的僥幸心理。因此我們對考核方法進行了改革,將成績分為三個部分:平時分30%,包括上課出勤,課堂表現,作業情況;口試分20%,口試采用教師學生一對一的形式,學生隨機抽取題目作答,由老師當場給出成績;卷面分50%。
改革后的考核辦法能夠反映出學生平時的學習狀態,特別是口試環節,教師可以與學生正面交流,對一些卷面無法考察的內容可以通過口試考察,例如干燥一章,濕焓圖的應用,口試時可將圖紙打印出來,標明狀態點,讓同學們讀取濕空氣的狀態參數。通過口試可以更為直觀地了解學生們對知識點的掌握情況,對今后的教學也是十分有幫助的。
同時,我們對化工原理實驗的考核也進行了改革,以往只憑實驗報告給成績,改革后預習報告10%,出勤不遲到10%,回答問題10%,實驗操作10%,實驗報告60%。這樣,從預習到操作再到最后實驗數據的處理,都能夠從這些環節的得分反映學生的完成情況。
5 學生對課程建設的評價
我們對2013級學生進行了課程問卷調查,本次調查問卷共發放152份,其中包括工藝學生77份,過控學生75份。問卷主要包括以下幾個方面:
5.1 對化工原理這門課現狀的認識
85%的同學認為化工原理這門課很重要,因為它是重要的專業基礎課,也是考研專業課。對化原期末考試,75%的同學認為需要平時努力學習,才能順利通過期末考試。假如考試不及格,認為自己學習方法不適當的學生占26%,平時不努力的占30%,對化工原理這門課不感興趣的占11%,認為缺少實踐機會的占6%,期末沒有好好復習的學生占24%。
分析:大部分同學認可化工原理課程在專業基礎課中的核心地位,成績不理想的同學也意識到跟自己平時不用功有關。也有同學提出化工原理課要結合工程實例才更吸引人的有效建議。
5.2 學生對于化工原理課程的學習積極性調查
對于上課睡覺或玩手機的現象,偶爾有的學生占60%,經常有的占29%。對于老師課后布置的作業,每次都認真獨立按時完成的占16%,經常借鑒他人成果的占50%,大多數時候都認真獨立按時完成的占33%。對于課后作業題的講解,認為錯的比較集中的題需要講評的占43%,每一道作業題都需要講評占48%,不需要講評的占9%。
分析:從調查數據看,學生們對學習化工原理課程的學習積極性有待進一步提高,而這部分工作要結合加強學風建設則更為有效,例如:每次課前把學生的手機統一收齊,做到課堂無手機。
5.3 學生對課程建設與教學改革的看法調查
對目前實施的化工原理優秀課程建設,50%的同學態度為積極參與,34%的同學認為無所謂。對于老師是否應該在課后布置一些延伸作業(如論文,學習報告等),38%的同學認為有必要,62%的同學認為無必要。對《化工原理》課程的考核方式結合口試會帶來的效果,64%的同學認為比單純筆試更難了,需要更加努力學習。
分析:可以看出,同學們對課程建設和教學改革有一定的配合意愿,對老師提出的教改方案能夠認可,對化工原理這門課的課程建設可以激發學生的學習興趣,端正學習態度,更努力地學習專業課。
6 結語
我們對化工原理這門課的課程建設思想是:堅持以學生為本,以加強基礎,提高學生工程能力、培養學生創新意識為宗旨,積極深入探索適應于應用型創新人才培養目標定位的課程體系,教學內容和教學方法。以改革創新培育特色,力求教學和質量達優秀,向獨立院校中優秀課程的目標而努力。
參考文獻
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《化工原理》課程揭示了化工生產過程中常見的單元操作規律,是從事化工行業人員的必修課,該課程屬于工程技術類,是一門實踐性很強的課程,因此,除了加強基礎理論課程知識教學外,還必須加強實踐性教學。另外,該課程涉及的知識面較廣,工程實踐性強,需要的設備復雜繁多,有關化工的操作抽象且需要大量經驗、公式,學生理解、記憶起來困難。根據中職院校學生的特點,中職化工原理課程必須在教學內容、實驗教學方法、教學手段等多方面進行創新改革,加大實習教學比例,突出實踐技能培訓。下面筆者就課程改革這一主體談談中職化工原理課程的改革創新。
一、教學內容的改革創新
開展以“降低、夠用”為主的課本內容調整,降低課本難度,增強課本實用性。《化工原理》課程經過了多年的完善發展,有了完善的理論體系,雖然給教學帶來了方便,但是對于培養實用型人才這一教學目標來說,并不太適合,所以對原有教學內容應做適當刪減。對于一些理論推導,教師應當適當減去,將教學重點放在讓學生掌握基本概念,強化實際應用方面。對于應用性不強的理論知識,教師可改為該理論的應用和延伸。如化工原理中溫度梯度這一節,溫度梯度的基本概念是必須了解的內容,在平壁的穩定熱傳導里各層的溫差的有關計算公式推導,只需要讓學生了解哪層熱阻大,哪層溫差大這一結論即可,可在實際應用中,讓學生通過實驗感受這一理論。此外,還有熱傳導中的輻射基本定律、因次分析法及傳至中向平衡和溶解度的基本關系等內容,對于精簡的內容來說,不能脫離大綱內容,精簡準確突出基本規律即可。另外,適當拓展課程內容、引入新知識是很有必要的。技術在不斷發展,在實際化工操作中,會有很多新的技術出現,教師適當引入現階段與課程有關的新技術,可培養學生的創新意識。總體來說,以應用為目的對課本內容進行精簡、拓展。
二、實驗教學方法的改革
化工原理課程的一個重要環節是實驗教學,實驗教學的目的是鞏固學生的課本理論內容,培養學生解決工程問題的能力和掌握一定的實驗操作技能。由于化工原理屬于技術類課程,因此必須加強實踐性教學,培養學生的工程意識、工程思想和工程方法。化工原理課程的實踐教學一般包括實驗、實訓和相關實習。筆者對實踐教學提出以下建議:
1.改革化工原理實驗模式、內容。在教學中引入計算機仿真實驗,提高學生實驗操作技能和工程應用能力。傳統化工原理實驗是教師布置實驗內容,學生寫實驗報告,然后做實驗,交報告,整個研究就結束了,整個過程實際上是在驗證課本上的理論、結論。這樣單調地做實驗對培養學生的工程應用能力并無大用,而計算機仿真實驗的引入,可以讓學生在做實驗之前模擬出整個實驗過程,首先激發了學生的興趣,其次,通過改變各種操作條件、參數,讓學生了解并思考參數和操作方式的變換對實驗的影響,對于理論知識的掌握和應用都有很大幫助。如化工中常見的“精餾”、“吸收”這兩種單元操作,其理論比較抽象,課堂上傳授理論知識,學生難以理解,而通過計算機仿真實驗,在學習了“精餾”、“吸收”兩章的理論知識后,到實驗室實際操作篩板精餾塔和填料吸收塔。實驗室內“精餾”、“吸收”流程小巧、簡潔,方便學生觀察物料的反應。學生在實訓時,邊操作、邊觀察、邊思索、邊討論,不但可以解決課堂遺留問題,還可以將課本上的理論知識應用于實際操作中。這樣一方面提高了學生的學習興趣,調動了他們的學習積極性,另一方面給教學工作增添了色彩。
2.設置研究性實訓課題。化工原理實踐教學就是充分發揮課本中實驗的實用性特點,在實驗內容選取時,盡可能接近生產實際。如化工原理流體力學的綜合實驗問題,眼球測定阻力系數與關系曲線,離心水泵的特性曲線,直管阻力與局部阻力產生的原因是什么,如何測定,如何確定離心泵的工作點。在實際實驗時,教師可以創造性地將這個實驗改為實際生產中的問題,如直管阻力的阻力產生和測定,阻力產生的原因和怎樣減少阻力等。讓學生查閱文獻,獲得實際生產數據資料,大膽質疑,找出規律性東西,最后制訂實驗方案。通過這幾項準備工作,不僅增強了學生解決問題的能力,還提高了學生的學習興趣,同時開闊了視野,了解了更多化工新技術、新設備。
3.注重與其他課程的共同發展,化工原理與化工儀表、化工機械等相關課程緊密聯系,在實驗教學中,注重實驗裝置之間的聯系,盡可能加大信息量。實驗中很多設備都是化工類相關課程中涉及的,將這些設備的選用和使用方法穿插到實驗中,使學生對整個實驗內容有整體認識。
三、教學手段改革
化工原理是一門實踐性很強的課程,教學中涉及很多大型的化工設備結構、復雜的操作原理和流程,以及大量的工程專業計算,而在傳統課程教學中,教師往往難以把全部內容展現出來,只能草草帶過,因此,教學手段的改革迫在眉睫。多媒體技術的快速發展對化工原理課程進行了補充。多媒體電子教案、圖像演示等能把抽象的概念和理論形象地展示出來,動態地展示設備結構、操作原理和工藝制作流程的具體情況,通過多媒體技術把難講的內容直觀生動地表現出來,降低教學難度。如講解化工原理流體輸送設備這一內容時,需要了解流體輸送機械的基本結構、工作原理及操作特性等多方面知識,一般的口述板書根本不能完全將內容展現出來,而利用多媒體分析,可以方便生動地多次再現整個機械分析過程,節約教師的板書時間,使教師將精力主要放在知識的講解和對學生的了解、交流上,有利于提高教學質量。
參考文獻:
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2改革實驗教學方法,培養學生分析問題及解決問題能力
實驗教學方法的優化
化工原理實驗是學生第一次接觸工程裝置,實驗課怎樣上好,實驗內容如何講解,這是實驗指導老師應認真思考的問題[6]。傳統的實驗教學方式中學生在學習過程中始終處于被動地位,不會主動思考問題,造成依賴思想,結果是學生實驗后對實驗及相關理論仍是一知半解。這種注入式教學方法,嚴重影響學生動手能力、創新能力及應急處理能力的培養,影響學生參與社會擇業競爭力。因此,我們改進了實驗教學的方法,采用了引導式實驗教學模式。在實驗前老師應注意研究每個實驗的關鍵問題是什么,難點是什么,學生操作時哪些方面易出錯等環節[7]。在實驗指導的過程中,我們主要講方法、思路,注意培養學生主動獲取知識的能力、分析問題和解決問題的能力,培養學生創造性學習及敢于創新的能力,鼓勵學生積極查閱文獻,組織討論、評述,讓學生提出自己的獨立見解,初步嘗試研究的樂趣。同時,還針對不同層次實驗項目采用不同的教學方法:(1)基礎層次的目標是培養學生扎實的基本實踐能力和良好的實驗習慣,此時學生的自主學習能力和自我約束力較弱,主要采用教師指導為主、學生充分預習的教學方法。(2)綜合層次的目標是培養學生綜合實踐能力和自主學習能力,采用教師引導為主、指導為輔的教學方法。(3)創新層次的目標是培養學生創新實踐能力和自我完善能力,主要采用教師指導、啟發和探討的教學方法。
實驗教學過程的優化
[中圖分類號]G642.4[文獻標識碼]A[文章編號]10054634(2016)060097040引言
隨著社會科技的飛速發展,化工行業對工程技術人才的要求越來越高。化學工程專業作為理工科專業之一,實施 CDIO 教育模式成為化工專業教學改革的重要方向之一[1]。化工實踐教學是化工專業課程體系中的重要組成部分,其內容包含化工實訓、化工仿真、化工認識實習、化工生產實習、本科生科研立項、專業課程設計、化學反應工程實驗、化工原理實驗及畢業設計等實踐環節。進行化工專業實踐教學的CDIO 模式改革,不僅可以提高教學質量,而且可以培養學生的工程素質、創新意識和團隊意識,提高就業競爭力。
1基于CDIO教育理念構建化工專業實踐教學體系按照 CDIO 工程教育模式要求,教學過程要以學生為主體,教學內容安排設計型及綜合型內容,引導學生主動學習,提供更多的實踐動手機會[2]。基于燕山大學省級化學實驗教學示范中心的化工實踐教學體系,是按照CDIO的工程理念對實踐教學內容重新整合設計,構建了課程教學演示、化工仿真操作、實訓綜合、化工設計、科研創新5個層次的化工實踐教學體系平臺,兼顧基礎性、綜合性、研究性,如圖1所示。1.1基礎型
基礎型包括教學演示和仿真操作。教學演示是使用化工設備多媒體素材庫及化工原理實驗仿真軟件, 以真實直觀的仿真界面和豐富的資料展示實際過程;仿真操作內容使用了“聚丙烯聚合工段仿真系統”和“苯胺生產3D虛擬仿真系統”等仿真系統[3],可以在計算機上真實地再現化工生產過程。仿真操作是學生在掌握化工產品的工藝流程及操作步驟的基礎上,用計算機模擬化工產品生產過程中的開車、停車、正常運行及事故處理,彌補了傳統實習學生無法親自動手操作的不足。通過局域網互聯的教師站,教師可以實時修改培訓內容,匯總并分析學生成績等。
1.2綜合型
綜合型內容由化工實訓基地的多套化工實驗裝置組成,如圖 1所示,這些實驗裝置的操作幫助學生樹立工程實踐概念,使其在完成化工產品的生產操作的同時在化工過程基本原理和化工實踐之間建立起緊密聯系。例如,在“化工生產工藝流程優化實驗裝置”的實訓過程中,要求學生通過仿真DCS控制系統進行生產操作,由原料乙烯、氧氣及冰醋酸經過換熱器預熱,在氣固相管式反應器中反應生成產品醋酸乙烯酯,粗產品經過水洗釜、氣液分離器分離后進入精餾塔進行精餾,得到的純醋酸乙烯酯在聚合反應釜中發生聚合反應得到聚醋酸乙烯酯。該項目要求學生在掌握“三傳一反”基本原理基礎上,學會熟練操作并完成各項工藝參數的控制。該項目的實訓操作不僅使學生理解了氣固相催化反應器、氣液分離器、醋酸乙烯酯精餾塔及聚合釜等化工單元設備的基本原理,而且可以培養學生的工程實踐能力,實現基本理論與工程實踐的結合。
科研創新型主要是在化工設計和科研方面。化工設計型按照CDIO的工程理念及教育模式要求,將本科生第6學期的化工原理課程設計、第7學期的專業課程設計及畢業設計環節整合到一起,由點到面,從局部到整體,對學生的分析和解決問題能力、創新意識和團隊意識進一步訓練。例如“丙烯腈合成工段設計”題目中,在化工原理課程設計中,要求學生在掌握化工過程基本原理后,根據老師給定的設計任務完成氨中和塔、空氣飽和塔或反應器等某一化工單元的設計計算,而在專業課程設計中,要求學生在完成某一化工單元的設計任務基礎上完成丙烯腈合成工段的初步設計與計算及工藝流程圖的繪制,在畢業設計時候,則要求學生在專業課程設計基礎上進行完整的工藝設計,包括主要設備的工藝計算、工藝設備、原料消耗、能耗表、排出物表及帶控制點的工藝流程圖等。
科研型是鼓勵學生自主創新,積極參加創新與設計競賽等。例如,學生在教師的指導與帶領下,完成了“基于Aspen plus的聚醋酸乙烯酯生產工藝流程仿真及優化”和“平推流與全混流反應器系統仿真”等創新項目,并在由中國化工學會、中國化工教育協會、教育部高等學校化工類專業教學指導委員會主辦的第九屆全國大學生化工設計競賽中榮獲全國二等獎、華北賽區一等獎的優異成績。
2基于CDIO模式的化工實踐教學體系改革與實踐2.1改革實訓內容,培養學生工程實踐能力
1)課堂教學引入討論環節,培養學生工程分析能力。 按照CDIO的教育理念,課程的教學過程應圍繞著設計項目展開。在化學反應工程教學實踐過程中,分別針對課程重點內容“均相反應過程”和“氣固催化反應工程”燒擄才帕肆醬翁致劭危由教師指定兩章的討論選題內容。例如,針對“氣固催化反應工程”中的難點“固定床反應器計算”,要求學生在擬均相模型求解算法和Aspen Plus反應器計算中選題,學生在討論課前需進行相關文獻資料的查閱整理,討論完后由小組派出代表進行主題發言,其他同學討論主題發言同學的意見,最后由教師進行總結。討論課使學生的綜合能力、創新能力及團結協作能力都得到了加強和鍛煉。
2)采用3D虛擬現實仿真,提高學生學習興趣。CDIO的教育理念倡導“做中學”的教學方法,讓學生在知識的學習和應用之間形成良性互動。3D虛擬現實仿真技術[4]營造了“自主學習”的環境,學習者可以通過自身與信息環境的相互作用獲得知識與技能。在化學反應工程教學實踐中[5],使用了“苯胺生產3D虛擬仿真軟件”等仿真系統。如圖2所示,學生在掌握了苯胺生產的工藝流程及流化床反應器的內部結構基礎上,在3D虛擬生產環境中貼近真實地體驗實際操作的感受,在激發了濃厚學習興趣的同時更深刻理解了所學的專業知識,提高了學生分析和解決生產操作中各種問題的能力。
2.2采用項目式教學,培養學生工程設計創新能力和團隊協作能力CDIO倡導“基于項目的教育與學習”。在化學反應工程教學實踐過程中引入了Aspen Plus工藝軟件進行三級項目設計[5]。項目要求學生結合實際問題從Aspen Plus反應器模塊中進行選題,學生要采用類似討論課的方式分組完成反應器的選型及計算模塊選擇、物性方法及參數的設定、計算過程和結果輸出、項目報告及答辯等工作,以答辯的形式進行驗收。
三級項目的實施為后續的專業課程設計和畢業設計等實踐環節打下了良好的基礎,學生通過對反應器模塊設計的熟練運用,掌握了分析和設計化工過程的基本技能,同時也加深了對反應器設計基礎知識的理解。例如,在“乙烯法生產聚醋酸乙烯酯工藝設計”畢業設計題目中,學生按設計任務對氣固相催化反應器、油水分離器、醋酸乙烯酯產品精餾塔、水洗釜及聚合釜等化工生產單元進行分析,在完成設計計算后通過操作“化工生產工藝流程優化實驗裝置”來驗證計算結果。此類項目設計與實施是對學生的工程設計能力和團隊協作能力的進一步提高。
2.3利用化工實踐教學平臺,培養學生工程實踐能力CDIO的含義為構思―設計―實現―運作[6]。將這一理論應用到化工實踐過程上,就是化工過程的合成、設計、分析、評估和實現。利用圖 1所示的綜合型化工實訓裝置,選擇具有實際應用背景的產品開發項目,企業工程技術人員和校內教師作為指導教師相互協作,指導學生組成團隊合作完成設計案例。例如,在“聚乙烯醇合成工段工藝”設計題目案例中,以“化工生產工藝流程優化實驗裝置”為基礎進行二次開發,利用Aspen Plus工藝軟件設計了以聚醋酸乙烯酯為原料合成聚乙烯醇的工藝方案,初步完成了聚乙烯醇合成工段工藝設計計算、主要設備計算選型及工藝流程優化等工作。
2.4成績評價體系的改革
在化學反應工程教學實踐中,按照CDIO的教育理念,建立了一套完整實踐考核體系[5],依據全程監控的理念從7個方面進行考核,見表 1。其中,討論課、仿真操作及項目設計是考核的主要內容,學生在鞏固反應器基本知識的基礎上,又熟悉了應用Aspen Plus軟件進行反應器設計的基本內容,并通過平推流和全混流反應器的實驗操作做到了理論和實踐的結合,真正實現了“做中學”。期末的閉卷考試只占總成績的50%,閉卷考試分值的弱化也避免了以往學生考試突擊及作弊的現象。
2.5加強校企合作,突出教師工程素質培養
校企合作及企業的參與是真正實現CDIO 工程教育模式的關鍵途徑。全方位的校企合作不僅可以實現化工專業實踐與科學研究、工程實際及社會應用的有機結合,而且對教師的工程素質的提高有很大幫助。學校和秦皇島華瀛磷酸有限公司及中國阿拉伯化肥有限公司建立了長期的合作關系,積極推進校企共建平臺建設,利用學校現有的科研平臺及信息資源等主動服務于企業,幫助企業解決實際問題,加大企業參c高校人才培養的步伐,并由企業工程技術人員和校內教師共同指導學生來完成項目案例,保障實踐教學的實施。
表1化學反應工程教學實踐成績評價
序號內容比例%考核方式1出勤5簽到2作業5作業內容及完成情況3討論10分組答辯、報告及PPT4仿真操作10仿真在線測試5項目設計10分組答辯、報告及PPT6實驗10分組操作表現及實驗報告7期末考試50閉卷考試3結束語
基于CDIO教育理念的化工實踐教學體系,在實踐教學的過程中效果明顯,提高了化工專業的教學質量,培養和鍛煉了學生的工程創新能力和團隊意識。結合學校的人才培養和教學理念,在化工實踐教學體系構建與實踐過程中,不斷深化CDIO工程教育改革,繼續構思與設計以構建實施新的人才培養方案。
參考文獻
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Construction and exploration of chemical engineering practice system
teaching based on the concept of CDIO education
Li Jianjun,Zhang Yongqiang