化工原理課程教學(xué)改革*

■白術(shù)杰 張向宇 張義英 劉紅 （佳木斯大學(xué)藥學(xué)院）

化工原理課程教學(xué)改革*

■白術(shù)杰 張向宇 張義英 劉紅 （佳木斯大學(xué)藥學(xué)院）

通過對(duì)佳木斯大學(xué)藥學(xué)院化學(xué)系本科生3個(gè)年級(jí)化工原理課程中的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合化工原理課程的內(nèi)容與特點(diǎn)，從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行教學(xué)改革。

化工原理；教學(xué)改革；探討

化工原理課是化工專業(yè)的一門極為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要內(nèi)容是研究各單元操作的基本原理、基本計(jì)算和典型設(shè)備，化工原理教學(xué)的主要目的就是培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)理論，分析和解決化工單元操作中各種工程實(shí)際問題的能力，為專業(yè)課學(xué)習(xí)和今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。只有通過化工原理這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生的知識(shí)體系才能從理論基礎(chǔ)逐步過渡到工程實(shí)際，后續(xù)的專業(yè)課程才能得以順暢地開展。本文通過對(duì)佳木斯大學(xué)藥學(xué)院化學(xué)系2011級(jí)、2012級(jí)、2013級(jí)三個(gè)年級(jí)化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生化工原理課程的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)化工原理課程進(jìn)行了教學(xué)改革。

一 讓學(xué)生覺得化工原理有用

化工原理課程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是化學(xué)反應(yīng)工程、化學(xué)工藝學(xué)、化工過程分析與合成、化工設(shè)計(jì)等課程的先修基礎(chǔ)；也是大多數(shù)院校研究生入學(xué)考試必考的專業(yè)課程之一。整個(gè)化工基礎(chǔ)課程是以化工原理為核心，以化工熱力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)工程為基礎(chǔ)，以分離工程和傳遞工程作為化工原理的進(jìn)一步拓展為框架的體系。并且，化工原理和其他課程的教學(xué)中很多內(nèi)容可以相互滲透、相互融合。所以，在化工原理的第一堂課上，教師都要告訴學(xué)生這門課的重要性，讓學(xué)生覺得這門課程對(duì)他們有用，他們需要學(xué)。

二 案例教學(xué)

在課堂教學(xué)中經(jīng)常舉一些與實(shí)際生活相關(guān)的例子，讓學(xué)生不至于在化工原理課堂上只想到要與化工廠聯(lián)系到一起。例如：學(xué)習(xí)流體流動(dòng)與流體輸送機(jī)械時(shí)，舉水塔給居民樓供水的例子，就需要離心泵的安裝高度及離心泵的選用的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生覺得化工原理課程和我們的生活息息相關(guān)，從而增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

在教學(xué)中，將宏觀的工程問題通過微觀理論講解，培養(yǎng)學(xué)生從宏觀到微觀的想象能力。如通過對(duì)流動(dòng)的邊界層講解，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)對(duì)流傳熱中熱邊界層內(nèi)的傳導(dǎo)傳熱和熱邊界層外的對(duì)流傳熱的理解，以及吸收的“雙膜理論”，使學(xué)生對(duì)汽液間質(zhì)量傳遞更好地理解。最大限度地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)的積極性和主動(dòng)性，有效地鞏固所學(xué)到的知識(shí)。

在化工設(shè)備（如換熱器、板式塔、填料塔）的講授時(shí)，先讓學(xué)生觀看這些設(shè)備的動(dòng)態(tài)效果，能有效地幫助學(xué)生掌握化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)及各部件的作用，也能激發(fā)學(xué)生對(duì)化工原理的學(xué)習(xí)興趣，起到事半功倍的效果。采用多媒體、錄像、實(shí)體模型等現(xiàn)代化教學(xué)手段，能產(chǎn)生一點(diǎn)即通的教學(xué)效果。多媒體教學(xué)對(duì)教學(xué)改革起到了積極的推動(dòng)作用，利于學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)獲取更多的知識(shí)和技能。

三 開展多層次實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)和研究問題的重要環(huán)節(jié)，既是訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)技巧和動(dòng)手能力，也是培養(yǎng)其理論聯(lián)系實(shí)際的重要途徑。化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的另一個(gè)目的是培養(yǎng)學(xué)生的工程概念，進(jìn)行工程知識(shí)的熏陶，培養(yǎng)綜合能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力，讓學(xué)生不僅能在實(shí)驗(yàn)室工作，而且具有能夠走出實(shí)驗(yàn)室的工作能力。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和討論來培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題和解決問題的能力。我們按3個(gè)層次設(shè)置了化工原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：基本型實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)?；拘蛯?shí)驗(yàn)如管路流體阻力的測定、離心泵特性曲線的測定等；綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)如吸收實(shí)驗(yàn)、精餾實(shí)驗(yàn)等；研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)如超臨界流體萃取實(shí)驗(yàn)、反應(yīng)精餾實(shí)驗(yàn)等。教師有意識(shí)地訓(xùn)練學(xué)生的思維和操作技能，讓學(xué)生帶著問題去做實(shí)驗(yàn)，從而增強(qiáng)了學(xué)生的科研意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。由于受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，化工原理實(shí)驗(yàn)采取多人的實(shí)驗(yàn)小組方式進(jìn)行操作，還可以增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

四 到化工廠進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)

化工原理課程是密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的，它強(qiáng)化工程實(shí)踐訓(xùn)練，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力，使學(xué)生靈活運(yùn)用理論知識(shí)，合理解決實(shí)際工程問題，有利于扭轉(zhuǎn)重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象。通過化工原理課程的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，使學(xué)生了解化工生產(chǎn)的流程，把理論知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)、生活實(shí)踐相結(jié)合，如公用工程、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、投資效益、三廢治理和環(huán)境保護(hù)等，讓學(xué)生在頭腦中形成清晰的化工生產(chǎn)過程的概念，適時(shí)、適量的講述設(shè)備，使學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)有更深刻的了解，貫穿始終的直觀教學(xué)，深化了對(duì)化工生產(chǎn)的感性認(rèn)識(shí)．必要的化工實(shí)驗(yàn)和化工認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，把學(xué)生的化工知識(shí)推向新的高度。

五 改革考試制度

考試不僅具有測評(píng)教師教學(xué)水平和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的功能，更具有引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)的作用?？荚囍贫鹊母母锿瑫r(shí)有效促進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容、方法和手段的改革。在化工原理理論課的考試中，采用降低期末考試的成績比例，增加平時(shí)成績的辦法。平時(shí)成績包括出勤、課堂提問、隨堂測驗(yàn)、課后作業(yè)等。在化工原理實(shí)驗(yàn)課的考核中，除了預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，期末考核采用實(shí)驗(yàn)口試的形式，每名學(xué)生選擇一個(gè)實(shí)驗(yàn)題目，教師針對(duì)該實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行提問，保證選擇同一個(gè)實(shí)驗(yàn)題目的學(xué)生回答的問題不能雷同，學(xué)生還可以通過選做研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)來提高實(shí)驗(yàn)課成績。這樣不僅有效地引導(dǎo)學(xué)生掌握課程的全面知識(shí)，而且在課程教學(xué)中加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生操作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

六 把課程設(shè)計(jì)與化工設(shè)計(jì)競賽相聯(lián)系

化工原理課程設(shè)計(jì)是化工原理教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，化工原理課程設(shè)計(jì)的目的是使學(xué)生依據(jù)化工原理的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全可靠性及先進(jìn)性原則，綜合利用化工制圖、機(jī)械制圖、化工儀表及自動(dòng)化與控制等理論知識(shí)，進(jìn)行一次與生產(chǎn)實(shí)際緊密相連的某一化工單元操作的實(shí)踐性設(shè)計(jì)。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握化工設(shè)計(jì)的基本程序、要求與方法，培養(yǎng)學(xué)生查閱有關(guān)技術(shù)資料及物性參數(shù)等獲取信息的能力，增強(qiáng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，加深化工原理知識(shí)在專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)。將化工設(shè)計(jì)競賽與化工原理課程教學(xué)相結(jié)合，在競賽中培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化工原理知識(shí)應(yīng)用的能力，通過實(shí)踐加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，改善了課程的教學(xué)效果。

我院化學(xué)工程與工藝專業(yè)的培養(yǎng)方案中，設(shè)有3周的化學(xué)工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)和2周的化工原理課程設(shè)計(jì)，是培養(yǎng)學(xué)生工程能力的重要環(huán)節(jié)?？紤]到全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽的比賽時(shí)間，所以化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生在第六學(xué)期將有5周的課程設(shè)計(jì)。根據(jù)每年競賽的題目和要求，參賽的5名學(xué)生中3人一組設(shè)計(jì)精餾塔、2人一組設(shè)計(jì)換熱器。學(xué)生在完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，也完成競賽要求的部分任務(wù)。學(xué)生使用Aspen Plus軟件完成全流程模擬后，才能進(jìn)行化工原理的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。我們先對(duì)學(xué)生集中授課，給學(xué)生一定的模板和步驟進(jìn)行計(jì)算和校核，完成設(shè)備的設(shè)計(jì)說明書，使用Auto CAD繪制工藝流程圖、設(shè)備裝配圖。因?yàn)閷W(xué)生也是完成競賽內(nèi)容，所以各組模擬的流程均不相同，這樣學(xué)生在進(jìn)行化工原理課程設(shè)計(jì)時(shí)避免了抄襲現(xiàn)象。因涉及知識(shí)點(diǎn)繁多，學(xué)生自己針對(duì)問題，或請(qǐng)教老師，或有目的地進(jìn)行化工原理的學(xué)習(xí)，鍛煉了他們查閱資料的能力；而且通過小組成員間的交流，鍛煉了他們的表達(dá)能力和溝通能力。由于設(shè)計(jì)計(jì)算量大，僅靠原始的手工計(jì)算難以完成教學(xué)任務(wù)，因此需要學(xué)生利用計(jì)算機(jī)等資源進(jìn)行模擬、計(jì)算、繪圖，也促進(jìn)了學(xué)科間的融合。

七 積極輔導(dǎo)學(xué)生考研

化工原理不僅是化工類研究生入學(xué)考試的必考課，也是其它一些專業(yè)的必考課或選考課。

當(dāng)前出現(xiàn)在化工原理考研試卷中題型大致可分為：概念題、計(jì)算題。概念題又包括客觀概念題——填空、選擇、判斷、作圖，主觀概念題——簡答、論述。概念題和計(jì)算題的定義不是絕對(duì)的，可以簡單計(jì)算的結(jié)果來說明某一概念，也可在綜合型計(jì)算題中引用概念來判斷、推理。在課堂教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生這方面的練習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)各種題型的掌握能力。

總之，作為從事工程性課程教學(xué)的教師，應(yīng)該在教學(xué)中不斷完善自己，從嚴(yán)治學(xué)，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，注重學(xué)生能力和工程技術(shù)觀點(diǎn)的培養(yǎng)，提高教學(xué)質(zhì)量。

[1]朱銀惠.化工原理的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].廣東化工,2005(9).

[2]晏麗紅,楊宗政.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,活躍課堂教學(xué)氣氛——化工原理課堂教學(xué)方法的探索和實(shí)踐[J].化工高等教育,2014(1).

[3]尹志芳,鐘銅生,熊文高,等.化工原理課程教學(xué)改革芻議[J].廣東化工,2008,35(5).

[4]白術(shù)杰,張向宇,李秀玲.化工基礎(chǔ)教學(xué)中學(xué)生能力的培養(yǎng)[J].高師理科學(xué)刊,2007,27(1).

[5]韋巖松.“化學(xué)工程基礎(chǔ)”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].河池學(xué)院學(xué)報(bào),2007,27(增刊)(1).

[6]朱平華.化工原理課程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].高教論壇,2005(6).

[7]楊榮榛,段興潮,董文生,等.師范院?；ふn程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].化學(xué)教育,2007(8).

[8]黃婕,齊鳴齋,劉田.強(qiáng)化工程觀點(diǎn)培育卓越能力——以華東理工大學(xué)化工原理課程改革為例[J].化工高等教育,2012(2).

[9]曾文良,王劍秋,張復(fù)興.應(yīng)用化學(xué)專業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].化工高等教育,2007(2).

[10]劉佰猛.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].今日科苑,2007(16).

[11]田玉.高師化工課程教學(xué)與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[J].揚(yáng)州教育學(xué)院學(xué)報(bào),2000(3).

[12]段興潮,楊榮榛,張近.化工課程體系改革的實(shí)踐與探索[J].高等理科教育,2003(3).

[13]張向宇,白術(shù)杰,張杰.大四年級(jí)“化工原理”教學(xué)改革的研究[J].黑龍江科技信息,2010(18).

G642

A

1008-2549(2017)08-0092-02

佳木斯大學(xué)教育教學(xué)研究項(xiàng)目（2016JY1043）。