關于《化工原理》課程教學改革的思考

摘要：《化工原理》課程是一門很重要的專業基礎課，是從理論到工程、從基礎過渡到專業的橋梁。要提高學生的綜合素質與創新能力，就要在《化工原理》教學中，在教學過程中培養學生工程意識，突出工程觀點；在教學方法上強調工程；在教學評價體系中以工程為核心。

關鍵詞：化工原理；課程；教學改革；工程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）01-0098-02

《化工原理》課程是化工、制藥、生物、環境等類專業的一門主要課，是一門工程觀念很強的課程，該課程承擔著從基本理論到實踐工程、從基礎理論到專業知識的紐帶作用。該課程教學理念的先進與落后直接影響學生的業務素質和工程能力。

該課程在我國大學現行教學方法以講授為主，其主要特征是教師講授灌輸多，大學生獨立學習活動少。[1]這主要表現在：課程學時方面，用于上課的總學時多，大學生獨立學習時間少；知識獲取方面，學生是靠被動“聽”，而不是靠主動“理解”；教學方法方面，單一講授方法多，而多種有利于大學生能力提高的獨立學習方法少，如自學、獨立實驗方法、社會調查方法、討論方法和研究的方法較少；教學思想方面，“兩個忽視”集中體現，一是在知識與能力關系上，忽視大學生能力培養，二是在教與學關系上，忽視大學生學習獨立性的培養。同時，在新的該課程體系中，教學內容增加，而課時減少，要在有限課時內完成教學任務，保證教學質量不下降，就要對現行的課程教學進行改革。

要在有限課時內完成教學任務，保證教學質量不下降，就要在教學過程中強化學生工程觀點。[2]學生對工程特點及對工程實際問題處理方法等知識了解甚少，因此，在該課程教學中，需要培養學生工程意識，突出工程觀點；在教學方法上強調工程觀點；[3]在教學評價體系中以工程為核心。這樣可以加深學生對課堂內容的理解，鞏固課程理論知識，而且使學生把所學內容進行理論聯系實際、提高了學生的分析和解決問題能力，開拓了學生綜合素質與創新能力。

一、在教學過程中突出工程的觀點

《化工原理》這門課程要求學生在學習完后，具備單元操作和設備選擇的能力、工程設計能力、操作和調節生產過程的能力以及過程開發或科學研究能力。要使學生具備上述能力，這就要求教師在上課傳授知識時，在教學內容中突出工程的觀點。

在《化工原理》的教學內容中，每個單元操作都可分解為動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞這三種傳遞過程或者它們的結合。[4]傳遞的快慢直接影響生產效率的高低，也影響工程上的經濟性。這三種傳遞的快慢是用“速率”表示的，因此，“速率”的觀點在教學過程中應得到加強。

在應用《化工原理》課程解決工程問題時，不僅需要從理論上探討解決問題的可能性，還需要考慮技術上的可行性和經濟上的合理性，這就要求學生在設備選型、設計及操作時獲得更有利于生產實際的參數，如流體最佳流動速度的確定，合適管徑的選擇，其他最佳操作參數的確定等。要解決這類問題，就要用到“優化”的觀點，所以，“優化”的觀點在教學過程中也應得到重視。

在《化工原理》的教學內容中，除了上述工程觀點外，還有解決更復雜問題的因次分析法、數學模型法、參數綜合法和過程分解法等等，[5]這些工程觀點在解決實際生產問題時相當重要，也是學生在學習過程中最不容易理解掌握的內容，這部分內容在教學過程中應得到加強和重視。

二、在教學方法上強調工程

教學方法是不斷發展，更新的。教學方法的發展和更新是社會發展對人才質量要求的結果；是科學技術發展促進教學手段改進的結果；也是知識更新速度加快的結果。《化工原理》是工程性很強的一門課程，課程涉及的教學內容多、復雜而且抽象，學生不易理解，教學難度大。教師在有限的時間里傳授學生更多的教學內容，學生在有限的時間里掌握更豐富的內容，這就要求在教學方法上進行改進，在教學過程中結合工程實例，強化學生工程意識，讓學生感到學有所用，激發學生的學習興趣。

1.采用新的教學手段，培養學生工程意識。該課程實踐性強，其研究對象是單元操作。其理論內容包括設備中所發生的物理過程；所涉及機械的基本結構、工作原理；各種氣液、液液、氣固、液固間的傳熱、傳質過程和各種操作狀況。這些理論內容往往抽象難懂，為使學生掌握這些內容，就需要很強的直觀、具體、形象的教學要求。常用的傳統板書教學采用的是靜止、平面、抽象的教學方式，該方式無法形象、逼真地展現單元操作中的現象和設備內部結構與工作原理，學生難于理解并掌握上述教學內容，也就談不上對教學內容的靈活應用。現代科學技術為傳統教學方法缺陷的改進提供了技術手段。計算機輔助教學（CAI）是傳統教學方法缺陷改進的技術手段之一。在該課程教學中，把難于用板書表現的生產過程，設備結構和工作原理可以通過計算機多媒體技術視頻、動畫、圖像等手段進行表達，這樣使得教學內容在課堂有很強的實物感，既增加課堂的信息量，使課堂內容豐富生動，又使抽象的教學內容易于理解，對教學質量的提高有著極為重要的意義。尤其是某些花費較高和難于理解的實驗、如流體流動現象和不正常的操作現象都可以在計算機上多次再現，比如雷諾實驗、泵的氣蝕、氣縛現象、非牛頓流體特性及換熱器的傳熱過程等。

2.選擇新課型，增強學生工程意識。在教與學的關系上，既要肯定教師的主導作用，也要肯定學生既是受教育的對象，又是具有主觀能動性的認識的主體。教學的目標是使學生具有獨立獲得知識，分析和解決問題的能力。在傳統板書的教學過程中，只重視知識傳授，忽視學生學習能力培養，片面強調教師作用，忽視學生學習獨立性，必然阻礙學生能力的提高。因此，在教學實踐上，改革現行的教學模式便成為一項十分緊迫的任務。在教與學的課型體系中，有不同課型的基本理論和教學模式，如“參與型”、“研究型”、“辯論型”、“案例型”和“咨詢型”等。在實際教學過程中可依據教學內容進行選擇。

在“參與型”課型中，讓學生參與到教學活動中，使學生感到自己是學習的主人，在參與過程中掌握知識。在“研究型”課型中，注重學生依據所學知識對未知問題的探索能力，培養學生創新能力。在“案例型”課型中，通過工程實例，培養學生應用所學知識分析、解決問題的能力，在此過程中以掌握技能為中心。在“辯論型”課型中，允許學生對所學知識發表自己的觀點，學生在辯論中對模糊的知識點明確。在“咨詢型”課型中，以學生自學為主，教師起引導作用，提高學生的自學能力。學生在這些教學活動中學習積極性得到加強，也提高了學生的工程意識。

3.實驗教學過程中提升學生工程意識。化工原理課程實驗工程性較強，設備及工藝流程復雜。為激發學生學習興趣和提高學生工程實踐能力，就需改革和完善現行的實驗教學，提升學生工程意識。在實驗教學內容上，除了原理驗證性實驗外，應增加設計性實驗和綜合性實驗，把實驗內容和加工過程中的生產技術相結合，和科學研究內容相結合。在實驗教學手段上，運用現代教育技術把不易開設的實驗進行多媒體直觀演示。把學生參加的課外科研活動和實驗教學內容相結合，培養學生工程意識。

4.在課程設計中實踐工程觀點。課程設計是培養學生綜合運用課程基本理論和知識解決實際問題，按照科學的研究方法，建立正確設計思想，提高分析、解決問題能力的重要教學實踐活動。我們應該在在設計過程中采用“少講、多練和勤思考”的原則，讓學生自己動手，教師進行引導。加強學生工程基本技能的訓練，如繪圖、工藝流程的選擇、工程計算、設備選型和經濟評價等。這促進了學生的思維能力、分析判斷和設計能力的培養，為后續專業課課程設計及畢業設計奠定了良好基礎。

三、在教學評價體系中以工程為核心

化工原理課程是一門技術基礎課，其中很重要的作用，是培養學生樹立工程概念，具有綜合應用所學知識，解決實際問題的能力，而不是通過突擊復習應付考試。因此《化工原理》這門課程的教學評價體系應以工程為核心進行考核。

在評價學生對化工原理課程掌握程度時，我們之前采用的是傳統純知識記憶考試方式以及終結考評形式進行考查，這種考查形式會在一定程度上約束學生思維的模式，挫傷其學習的積極性。

該課程既包含了許多屬于知識記憶性的內容，如基本概念、基本理論，同時也包含了許多技能技巧性的應用內容。在閉卷試題類型上偏重于對知識的理解能力和工程應用能力。開卷試題圍繞解決某一個問題，培養學生綜合應用所學知識解決問題的能力，開卷試題也有可能是一個大作業。

對化工原理課程進行教學評價時，在最終成績評定過程中，把以前的終結考評變成為形成性考評，提高平時成績在總評成績中的比例。筆者嘗試了化工原理課程的教學評價，方法是評價時以工程為核心，在每章講授結束后，給學生布置一道綜合題或總結題，要求學生限時獨立完成，對上交的內容進行考查、評價，把成績計入總分。由于該方法加強了學生平時學習，利于基本知識的積累，學生不再進行臨時突擊，減輕期末考試的壓力，也改變了以前學生成績分布不均勻的狀況，起到了良好的效果。

參考文獻：

[1]金鳴林.化工原理課程的教學思考[J].華東冶金學院學報（社會科學版），2000，2（3）：72-74.

[2]段東紅，郝曉剛.《化工原理》教學實踐環節的改革[J].太原理工大學學報（社會科學版），2002，20（4）：80-82.

[3]李功樣.“化工原理”課程的教學改革實踐[J].廣東工業大學學報（社會科學版），2002，2（2）：48-50.

[4]劉偉民，趙杰文，馬海樂，等.源于《化工原理》的《食品工程原理》教材編寫創新研究[J].化工高等教育，2011，（6）：96-99.

[5]劉偉民，傅亮，柴春祥，等.單元操作類教材中一些疑難點的分析[J].化工高等教育，2010，（6）：95-98.