關于《化工原理》課程教學模式改革的探討

殷俞

【摘 要】《化工原理》是化工、材料、環(huán)境、醫(yī)藥和食品等專業(yè)的本科生必修的一門課程，是化學工程學的基礎組成部分。課程的主要意義是為理論知識到工業(yè)應用提供過渡的橋梁，介紹從化學過程放大到化工過程中的工程問題及其解決方法。為進一步培養(yǎng)學生的工程觀點，本文結合理論教學和實驗教學對《化工原理》的教學方法進行了介紹，目標是提高學生的學習效率。

【關鍵詞】《化工原理》；教學模式；改革

《化工原理》介紹的是在工業(yè)規(guī)模條件下的單元操作，主要包括：流體流動、過濾、傳熱、吸收、干燥和精餾等。我們知道，從實驗室的超小規(guī)模的化學過程，放大到工業(yè)生產規(guī)模的化工過程，中間需要經歷許多次逐級放大的嘗試，在放大過程中體系的傳熱和傳質等情況都將發(fā)生很大的變化。學生通過學習《化工原理》，了解和掌握工程的觀點，為今后進入化工類相關行業(yè)儲備知識技能。

《化工原理》是一門工程學課程，重點在于解決工程上的實際問題，與基礎理論性質的數學、物理和化學等課程有較大的差異[1]。結合了基礎理論與工程實踐的特征，《化工原理》的課程教學顯得更有難度，存在一套優(yōu)質的教學模式尤其關鍵。作者結合自身教學經驗，以及不同的專業(yè)特征，在分析和總結《化工原理》課程現有教學模式的基礎上，提出了一些改革方式，以便同行探討。

1 綜合傳統(tǒng)與現代化教學方式：注重板書與多媒體的有機結合

在信息化時代的今天，多媒體教學是許多教師的主要教學手段。運用多媒體的方式，可以在有限的時間內使學生接受到最大化的信息量。通過多媒體，學生的閱讀對象不再局限于文字和圖片，而且有大量的動畫和視頻資料。比如，《化工原理》中的精餾過程，精餾是一個經典的連續(xù)單元操作。以靜態(tài)的圖文方式總不能活靈活現的展示過程的連續(xù)性。多媒體中的動態(tài)圖片或者視頻就完美地克服了這種弊端，可以展示出物料精餾過程中的進料、出料和回流等動態(tài)流動過程，理解其過程和原理就變得十分簡單。多媒體教學以其鮮明的教學特點，多樣化的教學資源，形象生動的情境，充分調動起學生的學習積極性，使學生對學習賦予充分的樂趣。在教學資源豐富的今天，多媒體教學方式成為了教師的首選教學手段，甚至于唯一的教學手段。值得注意的是，《化工原理》是研究物質在單元操作中的動量傳遞、質量傳遞和熱量傳遞，涉及大量的公式推導和計算[2]。在推導公式或者是計算的時候，板書的書寫比多媒體教學顯得更為適宜。精湛的板書還是學生解題樣板，在教師逐步書寫計算步驟的過程中，學生潛移默化地學習了解題思路和方式。在運用先進的多媒體技術的同時，不能忽視板書這種傳統(tǒng)的教學手段。注重板書和多媒體教學的有機結合，一方面，可以加強學生對于流程和原理的理解；另一方面，加深學生對于公式和計算過程的印象。

2 理論聯系實際：理論與實驗教學同步進行

《化工原理》實驗不僅對理論知識進行驗證，也是培養(yǎng)學生工程觀點，鍛煉動手操作能力的一個重要環(huán)節(jié)。《化工原理》的實驗裝置是依據各個單元操作的原理，并模擬化工企業(yè)的流程設計的中小型化工設備，其管路流程、輔助儀表和工作模式都非常接近于實際的大型化工裝置[3]。實驗原理和操作方式的掌握對于實際應用具有重要的意義。在教學過程中，通常實驗教學設置在理論教學之后，作者覺得實驗教學和理論教學同步進行可能會是一種更好的教學模式。比如，干燥過程，是典型化工單元操作之一。理論教學中首先介紹，干燥過程主要分為恒速和降速兩個階段。憑借理論教學，局限于概念性地介紹恒速和降速兩種情況，無法切實體會到由恒速轉變?yōu)榻邓賹φ麄€干燥時間的影響。在實驗過程中，脫除一定量的溶劑，恒速階段如果只需要5分鐘，到了降速階段可能需要10分鐘，這種直觀的時間差異，使學生切實體會到了兩個階段干燥時間的區(qū)別。比如，單元操作之過濾，實驗教學可以提早讓學生觀察濾餅在濾布上的形成情況。比如，單元操作之吸收與精餾，通過觀摩實驗裝置可以直觀了解填料塔與板式塔內部結構的區(qū)別。在學習《化工原理》理論課程的過程中，了解并熟悉實驗裝置和流程對于學習理論知識具有一定的指導意義。在理論課程的學習過程中，分步開展實驗教學，可使學生更容易接受工程觀點。針對在每個單元操作，理論與實驗教學的安排進度可為：在理論教學初期，認識裝置、管路流程及輔助儀表；在理論教學中期，開動裝置、介紹工作流程及原理；在理論教學后期，指導操作、數據采集及分析處理。

3 由課堂到工廠：參觀學習完整的工藝路線

《化工原理》主要內容是單元操作，任何一條完整的工藝路線都是由若干個單元操作組合而成。在初步掌握單元操作原理的基礎上，認識并了解一條或幾條常見的工藝路線是學習的升華。安排學生走出課堂，進入工廠，近距離觀察工廠中的化工設備、單元操作及工藝路線，以切實體會書本上的理論知識在實際工業(yè)生產中的規(guī)模應用。有課堂到工廠，不僅可以了解到產品生產工藝流程。對于課本上沒有的知識，例如，職能部門的設置及任務，企業(yè)的內部管理機制都有學習的價值。進入工廠式的實地學習，加強學生的工程觀點，可以促進學生對于《化工原理》課程的理解和掌握。

4 培養(yǎng)創(chuàng)新思維：以研究性思維來組織和指導教學

《化工原理》理論課程主要以傳統(tǒng)的教學方式為主，是一種由教師單向傳授知識、把知識灌輸給學生方式。學生負責接受并消化來自于教師傳授的知識，學習的是已有的知識。實驗課程是由教師講授，然后學生能夠在教師的指導下完成操作并分析結果的過程，學生是按照固有的步驟模式按部就班地操作，無需主動的思考和探究[4]。可以發(fā)現，在傳統(tǒng)的教學模式中，學生只是被動的接受固有知識，缺乏自主思考和創(chuàng)新理念的培養(yǎng)。科技的進步和社會的發(fā)展越來越需要未來的人才具備創(chuàng)新的理念和思維，那么在《化工原理》的教學中添加創(chuàng)新的元素也變得很有必要。教師在理論和實驗的講解過程中，注重啟發(fā)式教學，在介紹單元操作之后，布置課后作業(yè)，要求學生到圖書館查閱資料和文獻，找出一些在現有創(chuàng)新型化工企業(yè)中的單元操作和工藝流程，課上學生互相分享和討論，并鼓勵運用學過的單元操作設計一些簡單的工藝流程。在這種模式下，培養(yǎng)學生自主學習的習慣，使他們認識一些化工企業(yè)中新穎的工藝流程。

5 結語

《化工原理》是一門工程性質的課程，作者介紹了幾種改革教學模式的方案。分別是綜合傳統(tǒng)與現代化教學方式、理論聯系實際、由課堂到工廠、培養(yǎng)創(chuàng)新思維。目標是有利于培養(yǎng)學生的工程性理念，提高其分析、解決工程實際問題的能力，激發(fā)其創(chuàng)新型、研究性思維。從而調動學生的學習積極性，提高其學習效率。

【參考文獻】

[1]李敏，陳火平，陳喜蓉，李立清，肖隆文.拋錨式教學在化工原理課程設計中的應用[J].江西理工大學學報，2016.

[2]孟桂花，吳建寧，劉志勇，郭瑞麗.材料科學與工程專業(yè)化工原理實驗的教學與思考[J].課程教育研究，2016（12）：170-172.

[3]劉建軍，徐向陽，馮慶華，常彥龍.化工原理實驗教學模式的改革與探索[J].大學化學，2016，31（5）：23-26.

[4]朱俊生，胡光洲，王月倫，張雙全.化工原理課程存在的問題及對策[J].廣州化工，2016，44（9）：165-166.

[責任編輯：朱麗娜]