輕化工程專業化工原理課程教學改革的探討

丁建飛

摘要： 化工原理是輕化工程專業的主干必修課。本文探討了該課程教學內容、教學方法、教學手段和實踐性教學環節等方面的改革問題。

關鍵詞： 輕化工程化工原理教學改革

化工原理是輕化工程、生物工程、環境工程和化學工程等專業的一門主干課，也是一門實踐性很強的技術基礎課，它是綜合運用數學、物理、化學等基礎知識分析和解決化工過程中各種單元操作問題的工程學科［１］，［２］。從基礎理論、設備構造、設計方法工程操作等方面對學生進行全面訓練。我校為輕化工程專業的學生開設化工原理課程，主要目的是通過該課程的學習，要求學生掌握輕化工程準確實施所涉及的基本原理及理論基礎，培養學生在輕化工業實際生產操作過程中工藝設計、選型配套、參數優化的能力，這是輕化科技工作者和研究人員必備的基礎知識之一。如何在教學過程中強化學習方法的傳授、提高學生學習的主動性和重視實踐能力的培養，與高素質、創新型輕化專業人才培養目標的要求相符合，已經成為該門課程教學改革的關鍵。下面我根據教授輕化工程專業化工原理的工作經驗，談談自己的看法。

1.課程教學內容的改革

化工原理教材的內容一般包含了化工過程中所有的單元操作，如流體輸送、流體輸送設備、非均相物系的分離、蒸餾、吸收、干燥等。輕化工程是染整科學和工程學的交叉學科，輕化工業就是利用物理和化學方法將天然資源及產品作為原材料，加工成國民經濟各相關部門不可缺少的物質材料和人們日常生活的必需品［３］，［４］。不同輕化產品的生產過程使用各種物理加工過程，根據他們的操作原理，可以歸結為數個應用廣泛的基本操作過程，如流體輸送、攪拌、沉降、過濾、熱交換、制冷、蒸發、結晶、吸收、蒸餾、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等。

化工原理課程的改革必須緊緊圍繞著輕化工程專業的培養目標和特點來進行，同時課程的設置必須滿足社會需求。針對輕化工程專業，重新修訂化工原理教學大綱，確定不同于化工、環境、制藥等其他專業的學時、教學深度和進度，按考教分離的要求建立試題庫，在教學的過程中及時更新教學內容，不斷充實新知識、新技術。不結合輕化工程專業的特點和培養目標，在有限的時間內把所有的單元操作都講授給學生是不現實的。因此，要結合輕化工程專業特點，將課程的內容大幅度精簡，突出重點，增強課程教學的針對性。教學內容上可以增加在輕化工業中應用較多的蒸餾、傳熱等單元操作。因受學時、教材容量的限制，不可能要求教材或一門課都能及時反映學科最新成果和科技前沿知識。為了解決這個問題，可以通過開設選修課“新型單元操作選論”的形式，向學生介紹膜分離、吸附、超臨界萃取、分子精餾等新興單元操作的基礎知識，以及化工領域一些新的單元操作過程開發、設備開發方面的科技成果，使學生了解本學科的發展及前景，開闊眼界，拓寬知識面。

2.改革傳統的教學方法，提高學生的理解能力

化工原理是一門理論性、工程性、實用性都很強的課程，它是學生學完基礎課后開設的一門專業基礎課，對后續專業性課的學習和培養專業興趣都具有舉足輕重的作用。在化工原理教學過程中，僅用傳統的教學模式——粉筆、黑板、語言來表達化工單元操作中大量的化工設備及各種化工機械的基本結構、工作原理，以及在設備中所發生的物理變化過程和各種操作狀態太過抽象，比較困難，教學效果受到限制，對未接觸過化工生產實際的學生來說，難以對設備及操作等現象有很好的感官認識，大多只能停留在對靜態畫面的粗略想象上，感覺枯燥乏味，教學效果不佳。為改變這一局面，我們采用了多媒體動態模擬教學，將課程涉及的所有章節從單元操作的工藝流程到典型設備的結構和操作全部實行多媒體動態模擬教學。以基于計算機的視、聽媒體為特征的現代多媒體技術，能產生、集成、存儲信息，運用多媒體靈活、方便，而且視聽效果特別好，能把復雜、生硬的教學信息轉化成對學生的感官最具有效刺激的、易于接受和形象生動的信號。這種多媒體集文字、圖形圖像、聲音、動畫、影視等各種信息傳輸手段為一體，具有很強的真實感和表現力，可以激發學生的學習興趣，將原本枯燥的教學過程變成生動活潑的教學方式，使學生在輕松中和諧自然地進入積極的思維狀態，從而達到提高教學質量的目的［５］，［６］。

3.引用生產應用實例，提高學生的學習興趣

在化工原理學習過程中，除了培養抽象思維能力之外，我們更要注重學生理論聯系實踐和解決實際問題能力的培養。在課程講解過程中，我們結合輕化企業實際生產過程大量穿插實例，將理論知識與實踐生產結合在一起，讓學生有一個清晰的認識。例如，一種印染助劑的生產過程，包括原料投料→攪拌反應→過濾→分離→提純→產品。這些工序涵蓋的單元操作和基本知識貫穿了化工原理的大部分內容，如流體的輸送、過濾等單元操作涉及流體力學基礎，濃縮、干燥、結晶等，單元操作中熱量、水分的傳遞也都涉及課本中的傳熱、傳質學基礎等。在講解干燥這一單元操作時，可以通過列舉衣物固色工藝過程，加深學生對干燥概念、干燥原理的理解。因此，靈活結合生產應用實例極大地方便了學生對理論知識的理解和運用，提高了學習興趣，強化了教學效果，更容易達到教學目標。

4.加強實踐性教學環節，重視工程能力的培養

化工原理是一門工程性很強的學科，實習、實驗是課程體系中非常重要的環節［７］，［８］。學生的認識實習是在學習化工原理課程之前進行的，以了解某個產品的生產工藝為主。此時學生對化工的認識幾乎為零，實習回來后對單元操作及設備認識并不深。2011年學校采用重新修訂的教學大綱和培養計劃，輕化工程專業的認識實習安排在化工原理課結束后進行，在實習過程中學生能重點觀察單元操作設備，以及它們在產品生產過程中的地位，使學生把所學的理論知識和工廠的實際裝置有機結合起來，加深對理論知識的理解和吸收，為后續的化工原理課程設計打下良好的基礎。化工原理實驗屬工程實驗，直觀展現了各單元操作，有助于提高學生的動手能力，加深對課堂教學內容的理解，進一步培養和形成工程觀念。輕化工程專業的化工原理實驗課單獨設課、單獨考核，改變了實驗課的從屬地位。在這實驗過程中會遇到大量的工程實際問題，能更有效地學到更多工程實驗方面的原理及測試手段，可以發現復雜的真實設備與工藝過程同描述這一過程的數學模型之間的關系。為保證實驗教學的質量，我們改革了原有實驗教學僅局限于驗證原理、單純掌握操作技術和依附于理論課的情況，開設了設計型、研究型和綜合型實驗，培養學生掌握實驗研究方法，訓練學生獨立思考、綜合分析問題和解決問題的能力。實驗設備采用計算機在線數據采集與控制系統，引入先進的測試手段和數據處理技術；實驗室開放，除完成實驗教學基本內容外，還為對化工原理實驗感興趣的學生提供實驗場所，培養學生的科研能力和創新精神。

參考文獻：

［1］王曉婷.關于提高《化工原理》教學質量的研究［J］.高等教育在線，2011，（4）：145-147.

［2］陳丹云，何建英，劉勇，鄒雪艷，李明靜.化工原理理論教學體系的改革與探索［J］.四川化工，2011，14，（2）：48-50.

［3］胡芳，趙欣，祖彬，吳學棟，王忠良，孫聆芳.輕化工程人才培養模式改革的探索［J］.黑龍江紡織，2011，（3）：29-31.

［4］侯庚喜，姚麗華，李旭.輕化工程專業人才培養模式研究［J］.中國輕工教育，2009，（3）：43-45.

［5］李梅.化工原理課程教學方法的研究［J］.廣州化工，2011，39，（7）：166-167.

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［7］胡秀英，鄭純智.開放式化工原理實驗教學模式研究［J］.實驗科學與技術，2011，9，（1）：111-113.

［8］袁志國，劉有智，李同川.化工原理實驗開放式教學探索與實踐［J］.廣東化工，2011，38，（3）：207-208.