化工原理課程體系及分模塊課程教學(xué)內(nèi)容改革探索

張洋

摘 要：化工原理屬于技術(shù)基礎(chǔ)課，主要介紹了化工、醫(yī)藥、輕工、精細等工業(yè)中具有共同特點的單元操作的基本原理、計算方法及典型設(shè)備，為學(xué)生畢業(yè)后從事化工大類生產(chǎn)工作提供化工單元操作的專業(yè)基礎(chǔ)知識。它主要由理論、實驗和課程設(shè)計三個教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成?；ぴ碚n程設(shè)計是繼化工原理理論課程之后的一個綜合性設(shè)計課程，學(xué)生需綜合運用化工原理理論知識和相關(guān)先修課程所學(xué)知識，獨立完成以典型單元設(shè)備為主的一個實際裝置的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：化工原理;課程體系;課程教學(xué);內(nèi)容改革

引言

為了更好地適應(yīng)高校對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，提高化工原理課程設(shè)計的教學(xué)效果，本文以《化工單元操作課程設(shè)計》教材中的換熱器設(shè)計任務(wù)為例，針對以往化工原理課程設(shè)計中存在的一些問題，進行了相關(guān)的改革和實踐。本文教學(xué)實踐與改革經(jīng)驗也可為其他設(shè)計實踐課程提供參考和借鑒。

一、化工原理教學(xué)現(xiàn)狀

（1）高校教師不注重教學(xué)技能，不能科學(xué)合理的設(shè)計教學(xué)方案，課堂教學(xué)駕馭能力差，教學(xué)手段單一，學(xué)科的研究和發(fā)展動態(tài)不能及時傳達給學(xué)生。這些原因造成學(xué)生將書本理論視為真理，過于重視知識層面的獲得，而忽略了自身實踐能力的培養(yǎng)。久而久之，不僅缺失了發(fā)現(xiàn)問題、質(zhì)疑問題及解決問題的能力，更挫傷了自身的學(xué)習(xí)積極性，難以實現(xiàn)真正的提高;（2）化工原理課程未能做到工學(xué)結(jié)合，教師的專業(yè)知識不能及時的改革和創(chuàng)新，不能適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。因此，很多學(xué)生走向崗位時，往往感覺力不從心，工作能力不強，難以達到企業(yè)單位的設(shè)定標準，這使得教學(xué)失去了重要的現(xiàn)實意義，也直接或間接挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生開始質(zhì)疑化工原理教學(xué)的意義。（3）化工原理理論課時數(shù)目的壓縮，造成教學(xué)內(nèi)容的縮減，而不是高效率的完成教學(xué)任務(wù)。教師為了在有限的課時里，為了保證教學(xué)進度，不得不擯棄部分教學(xué)內(nèi)容。如果教師在講課之前，未深入分析教材，確定重難點，就很容易將部分重點內(nèi)容縮減，造成學(xué)生某個版塊上的理論知識缺失。

二、化工原理課程體系及分模塊課程教學(xué)內(nèi)容改革策略

（1）打造閉環(huán)型化工原理課程體系

化工原理課程體系中理論、實驗、課程設(shè)計的合理安排、并充分發(fā)揮線上虛擬仿真實驗的作用，有助于構(gòu)建體系完整、科學(xué)合理的化工原理課程新體系，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力以及工程實踐能力。以流體流動與輸送機械一章為例對該課程體系進行說明。課前，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布1～2條預(yù)習(xí)任務(wù)，可以是啟發(fā)性問題，也可以是本節(jié)內(nèi)容的簡短知識概要或是某一裝置的工作原理說明，可以根據(jù)課程內(nèi)容進行靈活調(diào)整。課中，根據(jù)知識的難以程度可以采取教師講授和小組討論的模式展開。教師講授完章節(jié)課程內(nèi)容后，在進行離心泵性能測定或是流體流動綜合實驗課程之前，教師可給學(xué)生布置相應(yīng)的虛擬仿真實驗，要求學(xué)生完成仿真實驗中的實驗原理、實驗流程圖、實驗步驟等相關(guān)實驗內(nèi)容，仿真測試合格后方可進入實驗室進行真實實驗操作。此時，教師不用再進行講解和演示操作，要求每組學(xué)生合作并各有分工的完成實驗。期間，教師可對實驗進行障礙設(shè)置或是讓學(xué)生自行設(shè)計操作參數(shù)進行實驗。

（2）注重工程思維的培養(yǎng)

化工原理課程設(shè)計過程中，用到的知識，主要還是化工原理的知識。但是在化工原理理論教學(xué)過程中，授課教師主要講解化工原理基本原理及計算等，缺乏實際應(yīng)用方面的教學(xué)內(nèi)容?；ぴ碚n程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)與理論教學(xué)脫節(jié)現(xiàn)象嚴重，導(dǎo)致許多學(xué)生對設(shè)計計算、公式適用范圍、設(shè)備標準等一知半解，甚至完全脫離國標規(guī)范。比如設(shè)計說明書中學(xué)生任意選擇換熱管長度、換熱器殼體內(nèi)徑、換熱管程數(shù)等，而完全不考慮國標規(guī)范。意識到上述問題，筆者著重引導(dǎo)學(xué)生參照國家標準，同時引發(fā)學(xué)生思考其內(nèi)涵，讓學(xué)生不僅知其然，并且知其所以然，有效培養(yǎng)了學(xué)生的工程思維。比如換熱器雖為非標設(shè)備，但是一般用在比較固定的工藝流程裝置中的換熱器可以按標準設(shè)備進行設(shè)計選型。標準設(shè)備的生產(chǎn)制造都是標準化的，生產(chǎn)成本也比較低，如果非要做成一個非標準化的設(shè)備，制造的時間長、工藝復(fù)雜、設(shè)備造價較高。所以在換熱器設(shè)備選型時，能做標準化的，盡量做標準化。為什么換熱器管長不能隨意選擇？因為市場上的管子是有規(guī)格的，隨意的長度帶來的是材料利用率的降低，導(dǎo)致成本的增加。因此目前換熱管常用長度尺寸有1500、2000、3000、6000mm等。根據(jù)管殼式換熱器殼體直徑大小的區(qū)別，殼體一般有卷制圓筒和鋼管制圓筒兩種形式。在表述管殼式換熱器殼體公稱直徑時，需要看其是卷制的還是鋼管制的，卷制圓筒的以圓筒內(nèi)直徑為換熱器公稱直徑，鋼管制圓筒以鋼管外徑為換熱器工程直徑。例如鋼管制系列直徑（外徑）有219、273、325、377、426、516mm等，卷制系列直徑（內(nèi)徑）有200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000mm等。在教師強化工程實際過程、國家標準，并引導(dǎo)學(xué)生探尋其內(nèi)涵之后，學(xué)生的設(shè)計說明書有了很大改善。

（3）注重習(xí)題與理論教學(xué)的結(jié)合

在講一些概念和公式的應(yīng)用時，如果只單單講解概念的含義或公式的意義時，學(xué)生會理解不透徹，課堂表現(xiàn)為注意力下降。如果配以相應(yīng)的例題，就會起到事半功倍的效果。比如在講氣體吸收的亨利定律時，文字表述內(nèi)容非常簡單，但是公式的表述形式較多，并且各個公式之間的系數(shù)存在著一定的聯(lián)系，學(xué)生學(xué)起來有點模糊。筆者首先選定一些簡單應(yīng)用型的習(xí)題。在講習(xí)題之前，先是和學(xué)生一起把相關(guān)的公式寫在黑板上，然后再仔細分析題目，選擇初始的公式，再根據(jù)題意找出以給出的公式中的參數(shù)數(shù)值，找出和未知量相關(guān)的公式，這樣層層推導(dǎo)，一直到解出參數(shù)值為止，然后書寫時按推導(dǎo)的過程倒著寫，這樣學(xué)生思路就比較清晰，也掌握了公式的內(nèi)在聯(lián)系。其次，為了提高學(xué)生的分析能力，引入工廠已解決案例，引導(dǎo)學(xué)生完成分析、推導(dǎo)過程，找出結(jié)論。加強了理論與實際的結(jié)合。

結(jié)束語

通過對化工原理課程設(shè)計的教學(xué)模式、設(shè)計選題、設(shè)計手段和課程思政等方面進行改革，學(xué)生能夠主動查閱相關(guān)資料和國家技術(shù)標準規(guī)范，掌握化工單元操作的基本設(shè)計流程，正確選用公式并運用模擬計算軟件。培養(yǎng)了學(xué)生將所學(xué)理論知識運用到解決實際工程問題中的實踐能力。同時在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生工程安全及經(jīng)濟意識，以及實事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度和認真嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

參考文獻

[1]胡榕華，陳玉鳳，賓月景.新工科背景下化工原理課程設(shè)計教學(xué)改革[J].化工時刊，2021，35（02）：50-53.

[2]牛鳳興，曹振恒.化工原理課程教學(xué)改革與探索[J].廣州化工，2021，49（03）：110-111+140.

[3]貢潔，童霏，胡秀英，文穎頻.微課在化工原理課程教學(xué)中的研究與實踐[J].化工時刊，2020，34（12）：55-56.