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摘要：《特殊蒸馏与液液萃取》课程课题体系内涵丰富，与多门学科互相交叉渗透，教学内容与本专业多数研究生未来所从事的科研和工作密切相关，是攻读化学工程方向研究生的一门核心课程。随着现代化工分离技术的不断发展，教学内容和教学方法必须与时俱进、及时最新，做出相应的调整。期望研究生通过本课程的学习在培养创新意识和创新能力、提高综合素质方面能够取得有益的收获。
关键词：特殊蒸馏；萃取；课程建设；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）27-0146-03
北京化工大学是一所以化工为主、工科实力雄厚、富有特色的多科性研究型大学。近期学校提出了建设世界一流大学和一流学科（“双一流”）的重大战略目标，核心任务是培养具有历史使命感和社会责任感、富有创新精神和实践能力的各类创新型、应用型、复合型优秀人才，人才培养质量已经成为评价“双一流”建设水平的重要指标。研究生是研究型大学科研的主要力量，人才培养同样也要强调研究生教育。研究生教材建设和教学方法改革的目标是要强化研究生创新意识和创新能力的提高，为其后续几年的实验室科研工作打下坚实基础。众所周知，化工是北京化工大学的重点学科和专业。单元操作是化学工程的基本要素，而在众多单元操作之中，特殊蒸馏与液液萃取是应用最广、能耗最高的单元操作，其一个微小的技术进步就有可能带来巨大的经济效益，因而在提高化工生产过程的经济效益和社会效益中起着举足轻重的作用。因此，作者从2007年起开始讲授的《特殊蒸馏与液液萃取》课程是攻读化学工程方向研究生的一门核心课程，且与多数研究生未来所从事的科研活动密切相关。选修该课程的研究生人数每年接近100人，一直是一门深受研究生欢迎的专业课程。
一、课程建设与改革的依据和主要思路
教学内容和教学方法直接反映教学目的和人才培养的目标。[1，2]《特殊蒸馏与液液萃取》课程具有内容丰富、理论深刻、实践性强、与多门学科互相交叉渗透的特点，必须结合专业特色认真挑选教材及授课内容。但是，作者在多年的教学实践中发现，现有的教材体系存在如下缺点。
第一，教材内容陈旧、重复，甚至有少量错误，部分内容不符合北京化工大学化工学科发展目标和现阶段国内外的研究特色。为实现北京化工大学成为国内高水平研究型大学的奋斗目标，现有的教材必须改革，以适应现代化工科技发展的要求。
第二，教材文字刻板、可读性差，缺少一些色彩鲜艳的图片以及介绍化工新技术与新理论产生的案例。需要通过生动的案例教学，激发研究生的创新意识。另一方面，教学方法也存在形式单一的缺点，主要是采用传统的“以教为主”的“灌输式”教学和卷面考试方法，难以体现本课程培养创新型、研究型人才的目标。
二、更新、充實课程内容，及时把最新的专业知识传达给学生
在特殊蒸馏与液液萃取领域，与本课程同类的国外经典教材是：Seader，J.D.；Henley，E.J.；Roper，D.K.Separation Process Principles （3rd）；Wiley：New York，2010. 但是这本教材的大部分内容依然陈旧、没有充分考虑本领域的国际学术前沿和当前的研究热点，例如离子液体分离过程及其预测型分子热力学理论等。在近10年化工主流国际期刊发表的学术论文中，与离子液体相关的论文占比最大。因此，在课堂教学过程中，作者还结合自己的科研实际情况，穿插介绍离子液体特殊蒸馏与特殊吸收新技术、用整体式结构化催化剂与反应器的反应/分离耦合新技术及其相应的预测型热力学新理论的研究进展。如此，学生在进入第二、第三学年的课题研究阶段对一些新的学术术语不至于感到很陌生。特别地，介绍在化学工程领域科学发现的故事和科学家（特别是中国本土科学家）的科研经历，使学生在学习理论知识的同时感受科学家追求真理的精神，感受化工改变人类生活的巨大力量，热爱自己所选择的化工事业——化育天工。
作者目前更新的该课程教学大纲框架如图1所示。
该课程体系涉及从微观尺度到系统尺度，顺应当今“分子化学工程与过程强化”的要求。与之相配套的教学参考书和重要论文见文献，[3-8]其中文献[4]是第1部中国学者在Elsevier B.V.出版的化工类英文专著。2007年，作者受邀参与编写了“欧洲过程强化路线图”（European Roadmap For Process Intensification）技术报告之中的“萃取蒸馏”和“吸附蒸馏”2个特殊蒸馏技术。10年之后（2017年），作者又对这些过程强化技术进行了更新（http：//www.rvo.nl/sites/default/files/bijlagen/European_Roadmap_Process_Intensification.pdf）。将这些最新、实用的化工技术及时传授给研究生，使其在以后的科研和工作中受益。
三、教学方法改革
第一，改变传统由教师讲述的满堂灌的教学方法。研究生自由提取课堂内容的一个片段（如一种新型分离技术或新理论）进行深入学习，并形成一份PPT形式的专题报告，自己上台讲解（5—10min），其他同学则提问互动，激发了学习的主动性和积极性，从“要我学”到“我要学”转变。
第二，充分利用现代信息技术，建立班级微信群，适应“互联网 ”时代，线上线下相互衔接。
第三，邀请校外专家讲课并介绍最新的学科发展动态和其自身的实践经历，丰富了教学内容。作者曾经邀请国际知名化工专家Prof.Andreas Klamt来北京化工大学面对面地向研究生讲授COSMO-RS预测型热力学模型的基础理论以及现场演示如何在COSMOtherm软件上实现COSMO-RS计算。研究生自带笔记本电脑、免费安装软件，Prof.Andreas Klamt则在现场手把手传授如何进行操作。随后的反馈意见表明：这堂课在研究生当中产生了强烈的共鸣，因为他们感受到了在学术大师亲自指点下在课堂上就学会了一门学习和工作技能。 第四，利用作者主持召开本领域国际、国内学术会议的机会，组织研究生参加或旁听这些会议，与专家面对面交流，激发研究生的学习热情。2016年5月，作者主持召开了第5届国际化工分离技术大会（ICSTC-5）。参加本次大会的代表有中国、美国、俄罗斯等国际高校、研究机构以及化工企业的70多名学者和技术人员，同时作者还要求选修《特殊蒸馏与液液萃取》课程的研究生也参与其中（免交会议注册费）。来自国际上的专家及学者针对科学技术的重大课题或前沿领域提出了最新的绿色分离技术，展示了当前国际及国内的分离技术发展最新研究成果。作者藉此机会开辟第二课堂，以最低成本实现了研究生参与国际学术交流，提升了研究生的综合素质和创新能力。
第五，不仅在课堂上讲解特殊蒸馏与液液萃取的基本原理与新技术，而且还带领研究生参观申请人团队的实验室，从抽象到具体，认识和使用相关的实验装置，使他们尽快地熟悉科研工作。2015年，作者研发了一种新型的、短平快的离子液体气体干燥实验装置（ZL 201510191695.0）。本学科的研究生和本科生均可自由安排时间来实验室操作，体验新型分离技术在实现过程强化和节能减排方面所发挥出的巨大作用。
四、考核评定方法改革
改变“一考定终身”的单一考评方式，加大平时成绩的权重，平时成绩根据课堂出勤率、在课堂上的表现情况（回答问题等）、平时作业完成情况、国际和国内学术会议的参与程度而定，最终考核成绩的评定是由平时成绩 课程报告 卷面理论考试三方面成绩的加权平均。在课程报告方面，不仅可选择追踪一种自己感兴趣的特殊蒸馏、液液萃取、超临界萃取或其他化工过程强化新理论、新技术和新装备，而且还可选择编写平衡分离过程的计算程序（计算机语言不限，但应包括题目、每行解释语句、每步计算结果和说明等），这样有助于研究生深刻地理解各类化工流程模拟软件的求解过程。在卷面理论考试方面，经常出现关于采用夹点技术计算换热网络的最小加热公用工程和最小冷却公用工程的计算题目。目的是使研究生通过本课程的学习至少掌握一种实用的化工节能减排技术，未来具有独立从事相关工作的能力。此外，还侧重考察研究生分析和解决实际工程问题的能力。例如，设计一个采用特殊蒸馏方法分离工业C4混合物（包括丁烷、丁烯和丁二烯等）的工艺流程。
五、结论
蒸馏、吸收和萃取依然是现代化学工程单元操作的主体。从平衡分离过程的本质来看，狭义的特殊蒸馏是指针对相对挥发度α<1.2的液体混合物需通过添加第三组分（溶剂或分离剂）以提高被分离组分相对挥发度的蒸馏过程（如萃取蒸馏、恒沸蒸馏等）；而广义的特殊蒸馏是指添加的第三组分不局限于液体溶剂，也可以是催化剂（如催化蒸馏）、吸附剂（如吸附蒸馏）或特殊装备（如分子蒸馏、热泵蒸馏）等。该课题体系内涵丰富，从如下几方面进行了课程建设和教学新模式的探索。
第一，更新、充实课程内容，把最新的专业知识及时传达给学生。
第二，教学方法多样化，即二个转变：“以教为主”向“以学为主”转变、“课堂为主”向“课内外结合”转变。
第三，考核评定方法多样化，即一个转变：“结果评价为主”向“结果和过程评价结合”转变，加大平时成绩的权重。
参考文献：
[1]赵云霞，白佳海，周燕.《材料科学基础》课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2017，（39）：112-113.
[2]刘丽来，丁慧贤，刘翀，宋微娜，董永利.化学与化工类专业仪器分析实验教学改革的探索[J].教育教学论坛，2016，（51）：95-96.
[3]雷志刚，代成娜.化工节能原理与技术（第一版）[M].北京：化学工业出版社，2012.
[4]Zhigang Lei，Biaohua Chen，Zhongwei Ding. Special Distillation Processes[M].First edition. Amsterdam：Elsevier B.V.，2005.
[5]Zhigang Lei，Chengyue Li，Biaohua Chen.Extractive distillation：a review[J].Separation and Purification Reviews，2003，32（2）：121-213.
[6]Zhigang Lei，Chengna Dai，Jiqin Zhu，et al.Extractive Distillation with Ionic Liquids：A Review[J].AIChE Journal，2014，60（9）：3312–3329.
[7]Zhigang Lei，Biaohua Chen，Yoon-Mo Koo，et al.Introduction：Ionic Liquids[J].Chemical Reviews，2017，117（10）：6633-6635.
[8]楊祖荣，刘丽英，刘伟.化工原理（第三版）[M].北京：化学工业出版社，2014.
关键词：特殊蒸馏；萃取；课程建设；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）27-0146-03
北京化工大学是一所以化工为主、工科实力雄厚、富有特色的多科性研究型大学。近期学校提出了建设世界一流大学和一流学科（“双一流”）的重大战略目标，核心任务是培养具有历史使命感和社会责任感、富有创新精神和实践能力的各类创新型、应用型、复合型优秀人才，人才培养质量已经成为评价“双一流”建设水平的重要指标。研究生是研究型大学科研的主要力量，人才培养同样也要强调研究生教育。研究生教材建设和教学方法改革的目标是要强化研究生创新意识和创新能力的提高，为其后续几年的实验室科研工作打下坚实基础。众所周知，化工是北京化工大学的重点学科和专业。单元操作是化学工程的基本要素，而在众多单元操作之中，特殊蒸馏与液液萃取是应用最广、能耗最高的单元操作，其一个微小的技术进步就有可能带来巨大的经济效益，因而在提高化工生产过程的经济效益和社会效益中起着举足轻重的作用。因此，作者从2007年起开始讲授的《特殊蒸馏与液液萃取》课程是攻读化学工程方向研究生的一门核心课程，且与多数研究生未来所从事的科研活动密切相关。选修该课程的研究生人数每年接近100人，一直是一门深受研究生欢迎的专业课程。
一、课程建设与改革的依据和主要思路
教学内容和教学方法直接反映教学目的和人才培养的目标。[1，2]《特殊蒸馏与液液萃取》课程具有内容丰富、理论深刻、实践性强、与多门学科互相交叉渗透的特点，必须结合专业特色认真挑选教材及授课内容。但是，作者在多年的教学实践中发现，现有的教材体系存在如下缺点。
第一，教材内容陈旧、重复，甚至有少量错误，部分内容不符合北京化工大学化工学科发展目标和现阶段国内外的研究特色。为实现北京化工大学成为国内高水平研究型大学的奋斗目标，现有的教材必须改革，以适应现代化工科技发展的要求。
第二，教材文字刻板、可读性差，缺少一些色彩鲜艳的图片以及介绍化工新技术与新理论产生的案例。需要通过生动的案例教学，激发研究生的创新意识。另一方面，教学方法也存在形式单一的缺点，主要是采用传统的“以教为主”的“灌输式”教学和卷面考试方法，难以体现本课程培养创新型、研究型人才的目标。
二、更新、充實课程内容，及时把最新的专业知识传达给学生
在特殊蒸馏与液液萃取领域，与本课程同类的国外经典教材是：Seader，J.D.；Henley，E.J.；Roper，D.K.Separation Process Principles （3rd）；Wiley：New York，2010. 但是这本教材的大部分内容依然陈旧、没有充分考虑本领域的国际学术前沿和当前的研究热点，例如离子液体分离过程及其预测型分子热力学理论等。在近10年化工主流国际期刊发表的学术论文中，与离子液体相关的论文占比最大。因此，在课堂教学过程中，作者还结合自己的科研实际情况，穿插介绍离子液体特殊蒸馏与特殊吸收新技术、用整体式结构化催化剂与反应器的反应/分离耦合新技术及其相应的预测型热力学新理论的研究进展。如此，学生在进入第二、第三学年的课题研究阶段对一些新的学术术语不至于感到很陌生。特别地，介绍在化学工程领域科学发现的故事和科学家（特别是中国本土科学家）的科研经历，使学生在学习理论知识的同时感受科学家追求真理的精神，感受化工改变人类生活的巨大力量，热爱自己所选择的化工事业——化育天工。
作者目前更新的该课程教学大纲框架如图1所示。
该课程体系涉及从微观尺度到系统尺度，顺应当今“分子化学工程与过程强化”的要求。与之相配套的教学参考书和重要论文见文献，[3-8]其中文献[4]是第1部中国学者在Elsevier B.V.出版的化工类英文专著。2007年，作者受邀参与编写了“欧洲过程强化路线图”（European Roadmap For Process Intensification）技术报告之中的“萃取蒸馏”和“吸附蒸馏”2个特殊蒸馏技术。10年之后（2017年），作者又对这些过程强化技术进行了更新（http：//www.rvo.nl/sites/default/files/bijlagen/European_Roadmap_Process_Intensification.pdf）。将这些最新、实用的化工技术及时传授给研究生，使其在以后的科研和工作中受益。
三、教学方法改革
第一，改变传统由教师讲述的满堂灌的教学方法。研究生自由提取课堂内容的一个片段（如一种新型分离技术或新理论）进行深入学习，并形成一份PPT形式的专题报告，自己上台讲解（5—10min），其他同学则提问互动，激发了学习的主动性和积极性，从“要我学”到“我要学”转变。
第二，充分利用现代信息技术，建立班级微信群，适应“互联网 ”时代，线上线下相互衔接。
第三，邀请校外专家讲课并介绍最新的学科发展动态和其自身的实践经历，丰富了教学内容。作者曾经邀请国际知名化工专家Prof.Andreas Klamt来北京化工大学面对面地向研究生讲授COSMO-RS预测型热力学模型的基础理论以及现场演示如何在COSMOtherm软件上实现COSMO-RS计算。研究生自带笔记本电脑、免费安装软件，Prof.Andreas Klamt则在现场手把手传授如何进行操作。随后的反馈意见表明：这堂课在研究生当中产生了强烈的共鸣，因为他们感受到了在学术大师亲自指点下在课堂上就学会了一门学习和工作技能。 第四，利用作者主持召开本领域国际、国内学术会议的机会，组织研究生参加或旁听这些会议，与专家面对面交流，激发研究生的学习热情。2016年5月，作者主持召开了第5届国际化工分离技术大会（ICSTC-5）。参加本次大会的代表有中国、美国、俄罗斯等国际高校、研究机构以及化工企业的70多名学者和技术人员，同时作者还要求选修《特殊蒸馏与液液萃取》课程的研究生也参与其中（免交会议注册费）。来自国际上的专家及学者针对科学技术的重大课题或前沿领域提出了最新的绿色分离技术，展示了当前国际及国内的分离技术发展最新研究成果。作者藉此机会开辟第二课堂，以最低成本实现了研究生参与国际学术交流，提升了研究生的综合素质和创新能力。
第五，不仅在课堂上讲解特殊蒸馏与液液萃取的基本原理与新技术，而且还带领研究生参观申请人团队的实验室，从抽象到具体，认识和使用相关的实验装置，使他们尽快地熟悉科研工作。2015年，作者研发了一种新型的、短平快的离子液体气体干燥实验装置（ZL 201510191695.0）。本学科的研究生和本科生均可自由安排时间来实验室操作，体验新型分离技术在实现过程强化和节能减排方面所发挥出的巨大作用。
四、考核评定方法改革
改变“一考定终身”的单一考评方式，加大平时成绩的权重，平时成绩根据课堂出勤率、在课堂上的表现情况（回答问题等）、平时作业完成情况、国际和国内学术会议的参与程度而定，最终考核成绩的评定是由平时成绩 课程报告 卷面理论考试三方面成绩的加权平均。在课程报告方面，不仅可选择追踪一种自己感兴趣的特殊蒸馏、液液萃取、超临界萃取或其他化工过程强化新理论、新技术和新装备，而且还可选择编写平衡分离过程的计算程序（计算机语言不限，但应包括题目、每行解释语句、每步计算结果和说明等），这样有助于研究生深刻地理解各类化工流程模拟软件的求解过程。在卷面理论考试方面，经常出现关于采用夹点技术计算换热网络的最小加热公用工程和最小冷却公用工程的计算题目。目的是使研究生通过本课程的学习至少掌握一种实用的化工节能减排技术，未来具有独立从事相关工作的能力。此外，还侧重考察研究生分析和解决实际工程问题的能力。例如，设计一个采用特殊蒸馏方法分离工业C4混合物（包括丁烷、丁烯和丁二烯等）的工艺流程。
五、结论
蒸馏、吸收和萃取依然是现代化学工程单元操作的主体。从平衡分离过程的本质来看，狭义的特殊蒸馏是指针对相对挥发度α<1.2的液体混合物需通过添加第三组分（溶剂或分离剂）以提高被分离组分相对挥发度的蒸馏过程（如萃取蒸馏、恒沸蒸馏等）；而广义的特殊蒸馏是指添加的第三组分不局限于液体溶剂，也可以是催化剂（如催化蒸馏）、吸附剂（如吸附蒸馏）或特殊装备（如分子蒸馏、热泵蒸馏）等。该课题体系内涵丰富，从如下几方面进行了课程建设和教学新模式的探索。
第一，更新、充实课程内容，把最新的专业知识及时传达给学生。
第二，教学方法多样化，即二个转变：“以教为主”向“以学为主”转变、“课堂为主”向“课内外结合”转变。
第三，考核评定方法多样化，即一个转变：“结果评价为主”向“结果和过程评价结合”转变，加大平时成绩的权重。
参考文献：
[1]赵云霞，白佳海，周燕.《材料科学基础》课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2017，（39）：112-113.
[2]刘丽来，丁慧贤，刘翀，宋微娜，董永利.化学与化工类专业仪器分析实验教学改革的探索[J].教育教学论坛，2016，（51）：95-96.
[3]雷志刚，代成娜.化工节能原理与技术（第一版）[M].北京：化学工业出版社，2012.
[4]Zhigang Lei，Biaohua Chen，Zhongwei Ding. Special Distillation Processes[M].First edition. Amsterdam：Elsevier B.V.，2005.
[5]Zhigang Lei，Chengyue Li，Biaohua Chen.Extractive distillation：a review[J].Separation and Purification Reviews，2003，32（2）：121-213.
[6]Zhigang Lei，Chengna Dai，Jiqin Zhu，et al.Extractive Distillation with Ionic Liquids：A Review[J].AIChE Journal，2014，60（9）：3312–3329.
[7]Zhigang Lei，Biaohua Chen，Yoon-Mo Koo，et al.Introduction：Ionic Liquids[J].Chemical Reviews，2017，117（10）：6633-6635.
[8]楊祖荣，刘丽英，刘伟.化工原理（第三版）[M].北京：化学工业出版社，2014.