地方高?！痘ぴ怼氛n程教學(xué)中學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)

本文為寶雞文理學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目（編號(hào)：17JGYB01）

【摘 要】 《化工原理》是一門實(shí)踐性和工程性很強(qiáng)的應(yīng)用基礎(chǔ)課程，地方高校在課程教學(xué)中應(yīng)將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，將課程設(shè)計(jì)與工程實(shí)際相結(jié)合，注重對(duì)學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)，并將其貫徹在整個(gè)教學(xué)過程中。

【關(guān)鍵詞】 地方高校;《化工原理》課程;學(xué)生;工程意識(shí)培養(yǎng);途徑

《化工原理》是化工及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有從基礎(chǔ)課到專業(yè)課過渡的橋梁作用。《化工原理》課程探討化工生產(chǎn)過程中的動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的基本規(guī)律，研究基本規(guī)律所控制的主要單元操作的計(jì)算和優(yōu)化以及典型設(shè)備的選型和設(shè)計(jì)，目的是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決化工生產(chǎn)中實(shí)際問題的能力。地方高校由于地理位置和經(jīng)費(fèi)的原因，化工及相關(guān)專業(yè)學(xué)生進(jìn)入化工廠參觀和見習(xí)的機(jī)會(huì)比較少，工程意識(shí)相對(duì)比較薄弱。因此，在地方高校化工原理課程的教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，使學(xué)生提早建立工程思維的觀念，能夠用工程觀念分析和解決化工生產(chǎn)中的實(shí)際問題。

一、在理論教學(xué)中培養(yǎng)工程意識(shí)

在講解每一個(gè)化工單元操作時(shí)，一定要明確地告訴學(xué)生學(xué)習(xí)這個(gè)化工單元操作的目的，也就是要告訴學(xué)生學(xué)習(xí)這個(gè)單元操作能夠解決化工生產(chǎn)中什么樣的實(shí)際工程問題。學(xué)習(xí)流體的流動(dòng)和輸送這一單元操作時(shí)，一定要明確地告訴學(xué)生學(xué)習(xí)這一單元操作主要是為了確定化工生產(chǎn)中輸送一定量的流體所需要的能量和設(shè)備，流體流動(dòng)的管道管徑以及流量的控制。學(xué)習(xí)吸收這一單元操作是為了解決化工生產(chǎn)中氣體混合物的分離問題。學(xué)習(xí)精餾這一單元操作是為了解決化工生產(chǎn)中解決均相液體混合物的分離問題。

《化工原理》理論課程的教學(xué)應(yīng)當(dāng)對(duì)課程內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)，注重培養(yǎng)學(xué)生選擇單元操作和設(shè)備的能力、調(diào)節(jié)和控制生產(chǎn)過程的能力以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)的意識(shí)。例如將一定量的液體從某一位置輸送到另一位置可以采用液體輸送設(shè)備（如各種泵），也可以采用壓力或者真空輸送的方法，究竟采用哪一種輸送方法，要綜合考慮該液體的性質(zhì)、這幾種輸送方法對(duì)設(shè)備要求的復(fù)雜程度、液體輸送過程操作和調(diào)節(jié)的難易程度以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。均相液體混合物的分離可以采用精餾的方法，也可以采用萃取或者冷凍結(jié)晶的方法，實(shí)際采用哪一種分離方法，取決于該均相體系對(duì)這幾種單元操作和設(shè)備要求的復(fù)雜程度、生產(chǎn)過程操作和調(diào)節(jié)的難易程度以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。氣體混合物的分離可以采用吸收的方法，也可以采用吸附或者冷凍精餾的方法，最終采用哪一種分離方法，取決于該體系對(duì)這幾種單元操作和設(shè)備選型復(fù)雜程度、生產(chǎn)過程操作和調(diào)節(jié)的難易程度以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題的要求。

二、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)工程意識(shí)

《化工原理》是一門通過長期實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和工程實(shí)踐驗(yàn)證了的實(shí)驗(yàn)學(xué)科。在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，通常學(xué)生僅僅滿足于學(xué)習(xí)和掌握某一單元操作的理論、設(shè)備的操作方法以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行簡單的判定，而沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)以及對(duì)操作過程進(jìn)行優(yōu)化的觀念，更不可能考慮到實(shí)驗(yàn)是否可行、是否經(jīng)濟(jì)及環(huán)境保護(hù)等工程問題。因此，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解時(shí)，應(yīng)當(dāng)有目的性地引入相關(guān)的工程觀念。在進(jìn)行每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)盡可能地根據(jù)實(shí)驗(yàn)所用的主要設(shè)備，結(jié)合工程實(shí)例提出相關(guān)的工程概念。例如在進(jìn)行用填料精餾塔分離乙醇和正丁醇混合物的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師對(duì)學(xué)生可以提出以下問題：該混合物的分離為什么要采用精餾分離這一單元操作？萃取和膜分離等單元操作是否可以？為什么要采用填料精餾塔？ 板式塔行不行？然后對(duì)這些問題進(jìn)行講解。在精餾實(shí)驗(yàn)講解過程中，應(yīng)結(jié)合多媒體動(dòng)畫，講解精餾過程中怎樣通過回流比的調(diào)節(jié)來控制分離程度，什么是漏液和液泛，它們有什么危害，如果出現(xiàn)這些非正常現(xiàn)象如何進(jìn)行調(diào)整等工程實(shí)踐問題。離心泵若操作和安裝不當(dāng)，在運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生“氣縛”和“汽蝕”現(xiàn)象，理論課學(xué)習(xí)時(shí)學(xué)生已對(duì)此兩種現(xiàn)象有了大致的了解，但這兩種現(xiàn)象在具體的實(shí)踐過程中的本質(zhì)和危害，學(xué)生往往認(rèn)識(shí)不深刻。因此在離心泵性能曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)講解中，教師應(yīng)提供離心泵的模型、已經(jīng)汽蝕的離心泵腐蝕葉片，然后結(jié)合多媒體動(dòng)畫講解“氣縛”和“汽蝕”現(xiàn)象，這時(shí)學(xué)生就能在頭腦中形成初步的工程觀念。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師的實(shí)驗(yàn)講解可以使學(xué)生掌握相關(guān)單元操作的原理、設(shè)備和操作，更能使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到掌握工程科學(xué)的研究方法和工程經(jīng)驗(yàn)的意義。

三、在課程設(shè)計(jì)中培養(yǎng)工程意識(shí)

課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和技能分析和解決實(shí)際問題的重要環(huán)節(jié)，所以在課程設(shè)計(jì)中更應(yīng)該重視學(xué)生的工程意識(shí)，尤其是要有過程速率的觀念和優(yōu)化的觀念?；どa(chǎn)過程速率決定設(shè)備的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，實(shí)際的化工生產(chǎn)過程都要求有較高的過程速率。而過程速率與過程推動(dòng)力成正比，與過程阻力成反比，所以在進(jìn)行過程設(shè)計(jì)時(shí)要告訴學(xué)生，如果想要提高過程進(jìn)行的速率必須考慮加大過程的推動(dòng)力，減小過程進(jìn)行的阻力。優(yōu)化的觀念包括設(shè)計(jì)優(yōu)化和操作過程優(yōu)化。設(shè)計(jì)優(yōu)化是指在進(jìn)行單元操作設(shè)計(jì)或者設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)要考慮在經(jīng)濟(jì)上最合理，操作過程優(yōu)化是指對(duì)給定的設(shè)備怎樣調(diào)整操作參數(shù)使其性能達(dá)到最佳化。為了化工生產(chǎn)過程運(yùn)行時(shí)取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)當(dāng)告訴學(xué)生在進(jìn)行單元操作設(shè)計(jì)或者設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，必須要有優(yōu)化的觀念。

由于學(xué)生缺乏單元操作及其設(shè)備的感性知識(shí)，所以在化工原理課程設(shè)計(jì)中，在進(jìn)行單元操作設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生只能按照指導(dǎo)書和資料進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，很少或者不能結(jié)合工程實(shí)際綜合考慮來進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行單元操作設(shè)計(jì)時(shí)，最好帶領(lǐng)學(xué)生參觀一下化工廠實(shí)際的化工單元操作及其設(shè)備，增加他們的感性認(rèn)識(shí)。由于化工生產(chǎn)過程的制約因素較多，所以在課程設(shè)計(jì)中，在選擇具體單元操作時(shí)，要綜合考慮實(shí)際物料的特性、工廠的具體地理位置和水文條件、環(huán)境保護(hù)等多種因素，尤其要考慮到技術(shù)經(jīng)濟(jì)的因素。又由于化工生產(chǎn)過程的影響因素較多，所以在運(yùn)用所學(xué)過的基本原理和理論進(jìn)行具體單元操作設(shè)計(jì)時(shí)，還要告訴學(xué)生應(yīng)當(dāng)考慮到影響該單元操作的各種因素，但還要進(jìn)行合理的取舍，抓住主要矛盾。

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【作者簡介】

陳虎魁（1963—）男，陜西鳳翔人，教授，主要從事化學(xué)工程的教學(xué)和研究工作.