化工原理課程教學改革

白術杰+張向宇+張義英+劉紅

[摘 要] 通過對佳木斯大學藥學院化學系本科生3個年級化工原理課程中的教學實踐，結合化工原理課程的內容與特點，從理論教學、實驗教學、實習、課程設計等方面進行教學改革。

[關鍵詞] 化工原理；教學改革；探討

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2017） 08-0092-02

化工原理課是化工專業的一門極為重要的專業基礎課，其主要內容是研究各單元操作的基本原理、基本計算和典型設備，化工原理教學的主要目的就是培養學生靈活運用基礎理論，分析和解決化工單元操作中各種工程實際問題的能力，為專業課學習和今后的工作打下堅實的基礎。只有通過化工原理這門課程的學習，學生的知識體系才能從理論基礎逐步過渡到工程實際，后續的專業課程才能得以順暢地開展。本文通過對佳木斯大學藥學院化學系2011級、2012級、2013 級三個年級化學工程與工藝專業學生化工原理課程的教學實踐，對化工原理課程進行了教學改革。

一 讓學生覺得化工原理有用

化工原理課程是化學工程與工藝專業必修的一門專業基礎課，是化學反應工程、化學工藝學、化工過程分析與合成、化工設計等課程的先修基礎；也是大多數院校研究生入學考試必考的專業課程之一。整個化工基礎課程是以化工原理為核心，以化工熱力學和化學反應工程為基礎，以分離工程和傳遞工程作為化工原理的進一步拓展為框架的體系。并且，化工原理和其他課程的教學中很多內容可以相互滲透、相互融合。所以，在化工原理的第一堂課上，教師都要告訴學生這門課的重要性，讓學生覺得這門課程對他們有用，他們需要學。

二 案例教學

在課堂教學中經常舉一些與實際生活相關的例子，讓學生不至于在化工原理課堂上只想到要與化工廠聯系到一起。例如：學習流體流動與流體輸送機械時，舉水塔給居民樓供水的例子，就需要離心泵的安裝高度及離心泵的選用的知識點，讓學生覺得化工原理課程和我們的生活息息相關，從而增強了學生學習的興趣。

在教學中，將宏觀的工程問題通過微觀理論講解，培養學生從宏觀到微觀的想象能力。如通過對流動的邊界層講解，加強學生對對流傳熱中熱邊界層內的傳導傳熱和熱邊界層外的對流傳熱的理解，以及吸收的“雙膜理論”，使學生對汽液間質量傳遞更好地理解。最大限度地提高學生的學習興趣，調動學生參與教學的積極性和主動性，有效地鞏固所學到的知識。

在化工設備（如換熱器、板式塔、填料塔）的講授時，先讓學生觀看這些設備的動態效果，能有效地幫助學生掌握化工設備的結構及各部件的作用，也能激發學生對化工原理的學習興趣，起到事半功倍的效果。采用多媒體、錄像、實體模型等現代化教學手段，能產生一點即通的教學效果。多媒體教學對教學改革起到了積極的推動作用，利于學生在有限的時間內獲取更多的知識和技能。

三 開展多層次實驗

實驗是學習和研究問題的重要環節，既是訓練學生實驗技巧和動手能力，也是培養其理論聯系實際的重要途徑。化工原理實驗教學的另一個目的是培養學生的工程概念，進行工程知識的熏陶，培養綜合能力和創新實踐能力，讓學生不僅能在實驗室工作，而且具有能夠走出實驗室的工作能力。通過對實驗現象的觀察、分析和討論來培養學生獨立思考問題和解決問題的能力。我們按3個層次設置了化工原理實驗內容：基本型實驗、綜合設計型實驗和研究創新型實驗。基本型實驗如管路流體阻力的測定、離心泵特性曲線的測定等；綜合設計型實驗如吸收實驗、精餾實驗等；研究創新型實驗如超臨界流體萃取實驗、反應精餾實驗等。教師有意識地訓練學生的思維和操作技能，讓學生帶著問題去做實驗，從而增強了學生的科研意識和嚴謹的科學態度。由于受到實驗條件的限制，化工原理實驗采取多人的實驗小組方式進行操作，還可以增強學生的團隊合作意識。

四 到化工廠進行認識實習

化工原理課程是密切聯系生產實際的，它強化工程實踐訓練，培養工程實踐能力，使學生靈活運用理論知識，合理解決實際工程問題，有利于扭轉重理論輕實踐的現象。通過化工原理課程的認識實習，使學生了解化工生產的流程，把理論知識和實際生產、生活實踐相結合，如公用工程、技術經濟、投資效益、三廢治理和環境保護等，讓學生在頭腦中形成清晰的化工生產過程的概念，適時、適量的講述設備，使學生對化工生產有更深刻的了解，貫穿始終的直觀教學，深化了對化工生產的感性認識.必要的化工實驗和化工認識實習，把學生的化工知識推向新的高度。

五 改革考試制度

考試不僅具有測評教師教學水平和學生學習效果的功能，更具有引導學生積極學習的作用。考試制度的改革同時有效促進了教學內容、方法和手段的改革。在化工原理理論課的考試中，采用降低期末考試的成績比例，增加平時成績的辦法。平時成績包括出勤、課堂提問、隨堂測驗、課后作業等。在化工原理實驗課的考核中，除了預習、實驗操作、撰寫實驗報告外，期末考核采用實驗口試的形式，每名學生選擇一個實驗題目，教師針對該實驗題目進行提問，保證選擇同一個實驗題目的學生回答的問題不能雷同，學生還可以通過選做研究創新型實驗來提高實驗課成績。這樣不僅有效地引導學生掌握課程的全面知識，而且在課程教學中加強了對學生操作能力和創新能力的培養。

六 把課程設計與化工設計競賽相聯系

化工原理課程設計是化工原理教學的一個重要組成部分，化工原理課程設計的目的是使學生依據化工原理的經濟性、實用性、安全可靠性及先進性原則，綜合利用化工制圖、機械制圖、化工儀表及自動化與控制等理論知識，進行一次與生產實際緊密相連的某一化工單元操作的實踐性設計。通過課程設計，使學生掌握化工設計的基本程序、要求與方法，培養學生查閱有關技術資料及物性參數等獲取信息的能力，增強學生分析問題、解決問題的能力，加深化工原理知識在專業領域中的應用和經驗。將化工設計競賽與化工原理課程教學相結合，在競賽中培養學生對化工原理知識應用的能力，通過實踐加深學生對知識的理解，改善了課程的教學效果。

我院化學工程與工藝專業的培養方案中，設有3周的化學工藝學課程設計和2周的化工原理課程設計，是培養學生工程能力的重要環節。考慮到全國大學生化工設計競賽的比賽時間，所以化學工程與工藝專業的學生在第六學期將有5周的課程設計。根據每年競賽的題目和要求，參賽的5名學生中3人一組設計精餾塔、2人一組設計換熱器。學生在完成課程設計任務的同時，也完成競賽要求的部分任務。學生使用Aspen Plus軟件完成全流程模擬后，才能進行化工原理的課程設計內容。我們先對學生集中授課，給學生一定的模板和步驟進行計算和校核，完成設備的設計說明書，使用Auto CAD繪制工藝流程圖、設備裝配圖。因為學生也是完成競賽內容，所以各組模擬的流程均不相同，這樣學生在進行化工原理課程設計時避免了抄襲現象。因涉及知識點繁多，學生自己針對問題，或請教老師，或有目的地進行化工原理的學習，鍛煉了他們查閱資料的能力；而且通過小組成員間的交流，鍛煉了他們的表達能力和溝通能力。由于設計計算量大，僅靠原始的手工計算難以完成教學任務，因此需要學生利用計算機等資源進行模擬、計算、繪圖，也促進了學科間的融合。

七 積極輔導學生考研

化工原理不僅是化工類研究生入學考試的必考課，也是其它一些專業的必考課或選考課。

當前出現在化工原理考研試卷中題型大致可分為：概念題、計算題。概念題又包括客觀概念題——填空、選擇、判斷、作圖，主觀概念題——簡答、論述。概念題和計算題的定義不是絕對的，可以簡單計算的結果來說明某一概念，也可在綜合型計算題中引用概念來判斷、推理。在課堂教學中應加強學生這方面的練習，增強學生對各種題型的掌握能力。

總之，作為從事工程性課程教學的教師，應該在教學中不斷完善自己，從嚴治學，加強基礎理論，加強實踐教學，注重學生能力和工程技術觀點的培養，提高教學質量。

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