礦物加工工程專業(yè)化工原理教學(xué)方法探討

徐志高　呂仁亮　陳蘇芳　杜志平　李萍

摘 要：《化工原理》是該校礦物加工專業(yè)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，主要任務(wù)是介紹流體流動、傳熱和傳質(zhì)的基本原理及主要單元操作的典型設(shè)備構(gòu)造、操作原理、過程計算、設(shè)備選型及實(shí)驗(yàn)研究方法等。結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐與工程實(shí)踐，探討了適合于礦物加工工程專業(yè)的化工原理教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，從而使化工原理教學(xué)更加適合礦物加工工程專業(yè)特色，滿足專業(yè)發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：化工原理 礦物加工工程專業(yè) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0211-02

武漢工程大學(xué)礦物加工工程專業(yè)為教育部“卓越工程師計劃”試點(diǎn)專業(yè)，是全國唯一以培養(yǎng)化工礦山礦物加工工程專門人才為主的專業(yè)，也是湖北省楚天學(xué)者設(shè)崗學(xué)科之一，1979年開始招生，1988年開始培養(yǎng)碩士研究生，1994年被確定為化工部高等學(xué)校首批重點(diǎn)學(xué)科，2001年確定為湖北省重點(diǎn)學(xué)科，2003年獲得省免評碩士點(diǎn)授予權(quán)，2010年獲批礦業(yè)工程一級學(xué)科碩士點(diǎn)。

礦物加工已成為我國專門技術(shù)人才培養(yǎng)和科研的重要基地，為我國地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了較大貢獻(xiàn)。礦物加工工程是一門涉及礦業(yè)、化工、計算機(jī)、控制、力學(xué)和化學(xué)等多種學(xué)科交叉的應(yīng)用型專業(yè)，旨在培養(yǎng)能從事選礦工藝設(shè)計、選礦過程裝備與藥劑開發(fā)的德、智、體全面發(fā)展的復(fù)合型高級工程技術(shù)人才和管理人才。該校礦物加工工程專業(yè)的學(xué)生在鋼鐵、有色金屬、化工、煤炭等行業(yè)就業(yè)的比例很大，掌握一定的化工知識對他們來說是非常必要的。

《化工原理》是該校礦物加工工程專業(yè)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，主要任務(wù)是介紹流體流動、傳熱和傳質(zhì)的基本原理及主要單元操作的典型設(shè)備構(gòu)造、操作原理、過程計算、設(shè)備選型及實(shí)驗(yàn)研究方法等，主要目的是使學(xué)生建立工程意識，獲得工程實(shí)際知識、技巧和經(jīng)驗(yàn)，對典型化工過程有一個基本的觀念和認(rèn)識。

礦物加工工程專業(yè)與化工類專業(yè)區(qū)別很大。因此，對礦物加工工程專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行《化工原理》教學(xué)時要注重自身的特點(diǎn)，結(jié)合化工和礦物加工企業(yè)中的工程實(shí)踐和《化工原理》實(shí)踐教學(xué)中經(jīng)驗(yàn)，對《化工原理》課程在礦物加工工程專業(yè)的教學(xué)方法上提出一些想法。

1 精講緒論課，誘發(fā)學(xué)生興趣

礦物加工工程專業(yè)屬于非化工類專業(yè)。非化工類專業(yè)學(xué)生剛接觸課程時，往往會產(chǎn)生很多的疑問，為什么非化工專業(yè)的學(xué)生？為什么要學(xué)化工專業(yè)的課程？還有些學(xué)生認(rèn)為自己的化學(xué)知識很薄弱，肯定學(xué)不好《化工原理》課程，還不如不學(xué)。如果不能讓礦物加工工程專業(yè)的學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)《化工原理》課程的必要性，就很難提高他們學(xué)習(xí)《化工原理》的積極性，這是非化工專業(yè)《化工原理》教學(xué)中必須解決的關(guān)鍵問題[1]。對一門新課程而言，緒論課講得好壞將直接影響到學(xué)生對這門課程的認(rèn)識和渴望，進(jìn)而影響到學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣[2]。

筆者每次都會安排3～4個學(xué)時來上緒論課，盡量從一些與生產(chǎn)、生活實(shí)際中的例子或大自然中普遍存在的現(xiàn)象出發(fā)，重點(diǎn)論述學(xué)習(xí)《化工原理》的必要性，引出要講授的知識點(diǎn)，來激發(fā)學(xué)生的興趣?！痘ぴ怼匪芯康膶ο笫菃卧僮鳎V物加工處理過程中按其操作目的的不同也可劃分為若干操作單元，具有與《化工原理》相同的處理思路。礦物加工專業(yè)的本科畢業(yè)生大都在礦物處理生產(chǎn)一線，所涉及的設(shè)備和系統(tǒng)可以說完全就是一個特定的“化工廠”（專們處理礦物的化工廠）。比如，礦石粉料輸送進(jìn)入處理系統(tǒng)，除了輸送帶輸送外，可以是采用礦漿泵送方式，這就需要有《化工原理》中相關(guān)泵和管道的相關(guān)內(nèi)容；礦物采用柱式浮選時，需要控制能直接影響浮選結(jié)果的上升氣泡大小和流速，而這也涉及到《化工原理》中塔的相關(guān)知識；還有些礦物處理過程本身就是一個化工過程，如萃取操作。

該課程屬于工程技術(shù)科學(xué)的范疇，因此從緒論開始，就要有意識地培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)，可以列舉幾個工程實(shí)例說明如何解決工程問題，要求學(xué)生不僅要能靈活地運(yùn)用書本知識，還要從工程實(shí)際出發(fā)，學(xué)會從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度去考慮技術(shù)問題[3]。重點(diǎn)介紹《化工原理》課程的性質(zhì)與任務(wù)、特點(diǎn)、研究方法，強(qiáng)調(diào)工程觀點(diǎn)、定量運(yùn)算、實(shí)驗(yàn)技能及設(shè)計能力、理論聯(lián)系實(shí)際在該課程及后續(xù)課程中的重要意義。一般在緒論課結(jié)束之后，學(xué)生對《化工原理》會有一個與之前完全不同的認(rèn)識，學(xué)習(xí)積極性得到了很大的提高[4]。

2 精選教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)專業(yè)特色

《化工原理》是以單元操作為主線來編排教學(xué)內(nèi)容的，包括動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞，每一種傳遞過程又包含若干單元操作。由于課程學(xué)時數(shù)有限，采用平均方式對所有單元操作進(jìn)行講解顯然不太可能也不合理[5]。因此，要根據(jù)專業(yè)的特殊需要，堅持基本性、基礎(chǔ)性，適當(dāng)選擇教學(xué)內(nèi)容，考慮學(xué)生在今后工作實(shí)踐中的需要，在教學(xué)內(nèi)容上，進(jìn)行了有針對性的取舍。針對礦物加工工程專業(yè)學(xué)時少的特點(diǎn)，選擇了與礦物加工工程專業(yè)密切相關(guān)的流體流動、流體輸送機(jī)械、傳熱、吸收、萃取和塔設(shè)備作為課堂講授重點(diǎn)內(nèi)容，這幾章內(nèi)容已涵蓋了動量、熱量和質(zhì)量傳遞的重要理論以及相應(yīng)的設(shè)備[6]。在課程講述過程中，要注意“三傳”基本理論的闡述和分析，重點(diǎn)講述各單元操作常用設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、選型、安裝、操作及設(shè)計過程中要注意的事項(xiàng)，并在課堂上經(jīng)常給出一些小的礦山企業(yè)碰到的工程問題讓學(xué)生解決，加深《化工原理》所學(xué)知識的印象。對于相關(guān)性不高的吸收和精餾等單元操作讓學(xué)生自學(xué)。通過例題和習(xí)題練習(xí)，鞏固學(xué)生所學(xué)知識。

3 優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)工程意識培養(yǎng)

該校礦物加工工程專業(yè)的《化工原理》實(shí)踐教學(xué)包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)、仿真、課程設(shè)計和設(shè)備拆裝實(shí)訓(xùn)三部分。《化工原理實(shí)驗(yàn)》是學(xué)習(xí)、掌握和運(yùn)用《化工原理》課程必不可少的重要教學(xué)環(huán)節(jié)?！痘ぴ怼穼?shí)驗(yàn)教學(xué)的任務(wù)是驗(yàn)證課堂教學(xué)的理論知識，使學(xué)生加深對化工過程的規(guī)律和原理的理解，學(xué)習(xí)和掌握《化工原理》的實(shí)驗(yàn)及其研究方法，樹立學(xué)生的工程觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程實(shí)際問題以及開展科學(xué)研究的能力。該校針對礦物加工專業(yè)特點(diǎn)，為學(xué)生開設(shè)流體流動阻力的測定、離心泵特性曲線的測定、過濾、傳熱、萃取和干燥等實(shí)驗(yàn)，每個實(shí)驗(yàn)有8臺裝置，學(xué)生最多4人一組。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，注重引導(dǎo)學(xué)生將課堂上所學(xué)知識點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)過程中會遇到的工程問題結(jié)合起來，這樣可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力和解決實(shí)際問題的能力。

為提高學(xué)生的工程意識，除實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還專門為學(xué)生安排了4個學(xué)時的仿真實(shí)驗(yàn)，。仿真是指模擬真實(shí)物體和過程進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)研究的一門應(yīng)用技術(shù)。在仿真系統(tǒng)上通過計算機(jī)再現(xiàn)礦物加工過程，對實(shí)際生產(chǎn)過程中的控制系統(tǒng)環(huán)境和礦物加工操作過程進(jìn)行模仿，讓學(xué)生自行在仿真系統(tǒng)中進(jìn)行裝置的開停車、正常工藝操作、設(shè)備事故的處理和工藝指標(biāo)的調(diào)整等練習(xí)，使他們直觀地從屏幕上感受到溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的變化而所導(dǎo)致不同的工藝結(jié)果，增強(qiáng)他們的感性認(rèn)識，調(diào)動他們的學(xué)習(xí)興趣。

《化工原理課程設(shè)計》是《化工原理》課程教學(xué)中的一個重要組成部分，是開發(fā)學(xué)生智力、培養(yǎng)工作能力、鍛煉工作作風(fēng)、進(jìn)行實(shí)際工程概念訓(xùn)練的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是繼《化工原理》課程之后的一次綜合性能力訓(xùn)練，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的初次嘗試。其教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生掌握單元操作設(shè)計的基本要求、設(shè)計步驟和設(shè)計說明的撰寫，培養(yǎng)學(xué)生對工程設(shè)備進(jìn)行選擇和設(shè)計的能力，訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立查閱資料、撰寫設(shè)計說明書的能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識分析問題和解決問題的能力，領(lǐng)會《化工原理》的基本研究方法、原理在工程設(shè)計中的應(yīng)用。該?！痘ぴ碚n程設(shè)計》時長為2周，學(xué)生兩人一組，老師全程輔導(dǎo)，通過工程設(shè)計數(shù)據(jù)處理和工程繪圖，最后進(jìn)行答辯。很多學(xué)生都認(rèn)為在此過程中學(xué)到了很多知識，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計論文打下基礎(chǔ)。

該校為礦物加工工程專業(yè)的學(xué)生還開設(shè)了流體輸送機(jī)械的拆裝實(shí)訓(xùn)。首先由拆裝實(shí)驗(yàn)室老師現(xiàn)場講解各種離心泵、往復(fù)泵、計量泵、齒輪泵、螺桿泵、通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵等流體輸送機(jī)械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，然后讓學(xué)生每4人一組完成一臺設(shè)備的拆裝。在理論課上，學(xué)生只能憑借教材中的結(jié)構(gòu)圖了解各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)部件，然而有些學(xué)生的空間想象力較差，難以理解。通過拆裝實(shí)訓(xùn)，可以讓學(xué)生直觀地認(rèn)識設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)，掌握其工作原理、拆裝順序以及在拆裝過程中的注意事項(xiàng)和要求，了解設(shè)備主要零部件的結(jié)構(gòu)形式、作用和使用場合，彌補(bǔ)了《化工原理》教學(xué)環(huán)節(jié)的不足，可與理論課相互促進(jìn)，加深學(xué)生對《化工原理》課程相關(guān)知識的理解，增強(qiáng)了學(xué)生的動手能力。

4 以身作則，做學(xué)生的表率

“身教重于言教”，任課教師是學(xué)生的榜樣。筆者在《化工原理》課程教學(xué)過程中時刻注意自身對學(xué)生的影響，十分注意自己的言行舉止，對學(xué)生嚴(yán)格要求，經(jīng)常結(jié)合筆者在企業(yè)工作中實(shí)例和成功人士的成長經(jīng)歷，給學(xué)生們講“自學(xué)和好學(xué)”“重基礎(chǔ)和寬專業(yè)”及有意識培養(yǎng)自身創(chuàng)新能力的好處，以樹立奮發(fā)向上的學(xué)風(fēng)，使學(xué)生由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔蚁雽W(xué)”“我要學(xué)”，充分調(diào)動學(xué)生的參與意識，有意識培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力。

5 結(jié)語

在化工原理教學(xué)過程中應(yīng)不斷進(jìn)行教學(xué)方法的探索，結(jié)合《化工原理》課程和礦物加工工程的專業(yè)特點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為重點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，圍繞新的課程要求積極改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，使《化工原理》教學(xué)更加適合礦物加工工程專業(yè)特色，滿足專業(yè)發(fā)展需求，符合該校礦物加工工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，為學(xué)生今后從事相關(guān)領(lǐng)域的工作打下了良好的基礎(chǔ)。

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