礦物加工工程專業化工原理教學方法探討

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重要的學科基礎課，主要任務是介紹流體流動、傳熱和傳質的基本原理及主要單元操作的典型設備構造、操作原理、過程計算、設備選型及實驗研究方法等。結合多年的教學實踐與工程實踐，探討了適合于礦物加工工程專業的化工原理教學內容與教學方法，從而使化工原理教學更加適合礦物加工工程專業特色，滿足專業發展需求。

關鍵詞：化工原理 礦物加工工程專業 教學內容 教學方法

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

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

礦物加工已成為我國專門技術人才培養和科研的重要基地，為我國地方經濟建設做出了較大貢獻。礦物加工工程是一門涉及礦業、化工、計算機、控制、力學和化學等多種學科交叉的應用型專業，旨在培養能從事選礦工藝設計、選礦過程裝備與藥劑開發的德、智、體全面發展的復合型高級工程技術人才和管理人才。該校礦物加工工程專業的學生在鋼鐵、有色金屬、化工、煤炭等行業就業的比例很大，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重要的學科基礎課，主要任務是介紹流體流動、傳熱和傳質的基本原理及主要單元操作的典型設備構造、操作原理、過程計算、設備選型及實驗研究方法等，主要目的是使學生建立工程意識，獲得工程實際知識、技巧和經驗，對典型化工過程有一個基本的觀念和認識。

礦物加工工程專業與化工類專業區別很大。因此，對礦物加工工程專業的學生進行《化工原理》教學時要注重自身的特點，結合化工和礦物加工企業中的工程實踐和《化工原理》實踐教學中經驗，對《化工原理》課程在礦物加工工程專業的教學方法上提出一些想法。

1 精講緒論課，誘發學生興趣

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

筆者每次都會安排3～4個學時來上緒論課，盡量從一些與生產、生活實際中的例子或大自然中普遍存在的現象出發，重點論述學習《化工原理》的必要性，引出要講授的知識點，來激發學生的興趣。《化工原理》所研究的對象是單元操作，礦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。礦物加工專業的本科畢業生大都在礦物處理生產一線，所涉及的設備和系統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，礦石粉料輸送進入處理系統，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》中相關泵和管道的相關內容；礦物采用柱式浮選時，需要控制能直接影響浮選結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科學的范疇，因此從緒論開始，就要有意識地培養學生的工程觀點，可以列舉幾個工程實例說明如何解決工程問題，要求學生不僅要能靈活地運用書本知識，還要從工程實際出發，學會從經濟學角度去考慮技術問題[3]。重點介紹《化工原理》課程的性質與任務、特點、研究方法，強調工程觀點、定量運算、實驗技能及設計能力、理論聯系實際在該課程及后續課程中的重要意義。一般在緒論課結束之后，學生對《化工原理》會有一個與之前完全不同的認識，學習積極性得到了很大的提高[4]。

2 精選教學內容，體現專業特色

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

3 優化實踐教學內容，加強工程意識培養

該校礦物加工工程專業的《化工原理》實踐教學包括實驗教學、仿真、課程設計和設備拆裝實訓三部分。《化工原理實驗》是學習、掌握和運用《化工原理》課程必不可少的重要教學環節。《化工原理》實驗教學的任務是驗證課堂教學的理論知識，使學生加深對化工過程的規律和原理的理解，學習和掌握《化工原理》的實驗及其研究方法，樹立學生的工程觀點，培養學生分析、解決工程實際問題以及開展科學研究的能力。該校針對礦物加工專業特點，為學生開設流體流動阻力的測定、離心泵特性曲線的測定、過濾、傳熱、萃取和干燥等實驗，每個實驗有8臺裝置，學生最多4人一組。在實驗教學的過程中，注重引導學生將課堂上所學知識點與實驗及實驗過程中會遇到的工程問題結合起來，這樣可以提高學生的學習興趣，增強學生的動手能力和解決實際問題的能力。

為提高學生的工程意識，除實驗教學外，還專門為學生安排了4個學時的仿真實驗，。仿真是指模擬真實物體和過程進行系統實驗和系統研究的一門應用技術。在仿真系統上通過計算機再現礦物加工過程，對實際生產過程中的控制系統環境和礦物加工操作過程進行模仿，讓學生自行在仿真系統中進行裝置的開停車、正常工藝操作、設備事故的處理和工藝指標的調整等練習，使他們直觀地從屏幕上感受到溫度、壓力、流量、液位等工藝參數的變化而所導致不同的工藝結果，增強他們的感性認識，調動他們的學習興趣。

《化工原理課程設計》是《化工原理》課程教學中的一個重要組成部分，是開發學生智力、培養工作能力、鍛煉工作作風、進行實際工程概念訓練的重要教學環節，是繼《化工原理》課程之后的一次綜合性能力訓練，是理論聯系實際的橋梁，是使學生體察工程實際問題復雜性的初次嘗試。其教學任務是讓學生掌握單元操作設計的基本要求、設計步驟和設計說明的撰寫，培養學生對工程設備進行選擇和設計的能力，訓練學生獨立查閱資料、撰寫設計說明書的能力，培養學生綜合運用所學的知識分析問題和解決問題的能力，領會《化工原理》的基本研究方法、原理在工程設計中的應用。該校《化工原理課程設計》時長為2周，學生兩人一組，老師全程輔導，通過工程設計數據處理和工程繪圖，最后進行答辯。很多學生都認為在此過程中學到了很多知識，為后續的畢業設計論文打下基礎。

該校為礦物加工工程專業的學生還開設了流體輸送機械的拆裝實訓。首先由拆裝實驗室老師現場講解各種離心泵、往復泵、計量泵、齒輪泵、螺桿泵、通風機、鼓風機、壓縮機和真空泵等流體輸送機械的內部結構和工作原理，然后讓學生每4人一組完成一臺設備的拆裝。在理論課上，學生只能憑借教材中的結構圖了解各種設備的結構部件，然而有些學生的空間想象力較差，難以理解。通過拆裝實訓，可以讓學生直觀地認識設備的總體結構，掌握其工作原理、拆裝順序以及在拆裝過程中的注意事項和要求，了解設備主要零部件的結構形式、作用和使用場合，彌補了《化工原理》教學環節的不足，可與理論課相互促進，加深學生對《化工原理》課程相關知識的理解，增強了學生的動手能力。

4 以身作則，做學生的表率

“身教重于言教”，任課教師是學生的榜樣。筆者在《化工原理》課程教學過程中時刻注意自身對學生的影響，十分注意自己的言行舉止，對學生嚴格要求，經常結合筆者在企業工作中實例和成功人士的成長經歷，給學生們講“自學和好學”“重基礎和寬專業”及有意識培養自身創新能力的好處，以樹立奮發向上的學風，使學生由“要我學”轉變為“我想學”“我要學”，充分調動學生的參與意識，有意識培養學生的自學能力、獨立思考能力和創新能力。

5 結語

在化工原理教學過程中應不斷進行教學方法的探索，結合《化工原理》課程和礦物加工工程的專業特點，以培養學生綜合素質為目標，培養學生創新能力為重點，優化教學內容，改進教學方法，調動學生學習的積極性，圍繞新的課程要求積極改進教學方法，提高教學質量，使《化工原理》教學更加適合礦物加工工程專業特色，滿足專業發展需求，符合該校礦物加工工程專業的培養目標，為學生今后從事相關領域的工作打下了良好的基礎。

參考文獻

[1] 鄒文生，邵群.非化工類專業“化工原理”課程案例教學法的探索[J].淮南師范學院學報，2013，15（2）：121-122.

[2] 廖益強，陳禮輝，黃彪，等.化工原理教學中學生學習興趣與創新能力的培養[J].廣東化工，2011（3）：211-212.

[3] 王百軍.化工原理理論課教學方法的探討[J].化工之友，2007（17）：65-66.

[4] 曹占芳.化工原理教學方法探討[J].廣東化工，2011（10）：152，162.

[5] 陸偉東.環境工程專業《化工原理》課的教學改革與實踐[J].韶關學院學報，2015（4）：92-95.

[6] 李金蓮，陳穎，張紅梅.非化工專業化工原理教學方法的思考[J].教育教學論壇，2011（9）：37.