獨立學院化工原理輔導課教學探究

王佳佳 沈麗 蔡琴

摘要：化工原理是連接基礎課與專業課的橋梁，是高等院校化工相關專業重要的專業核心課。本文針對獨立學院學生基礎薄弱、學習被動、團體意識薄弱和化工原理課程教學模式單一的特點以及當前“新工科”的背景條件，提出了化工原理輔導課開設的必然性，并敘述了化工原理輔導課具體的實施方式，以期對于化工原理課程的教學效果有一定的提高。

關鍵詞：化工原理輔導課;獨立學院;教學改革

一、引言

化工原理是制藥、化工及高材專業的一門專業基礎課，是連接四大化學等基礎課與專業課的橋梁，工程性質較強。此課程是由一系列的單元操作組成，包括吸收、流體輸送、精餾、傳熱、干燥及萃取等等，主要敘述各單元操作的原理、計算方法及具有代表性的設備種類，各單元操作之間銜接性不強。同時，化工原理課程涉及較多的計算，具有知識點較多、公式繁瑣、計算量大及工程應用性強的特點，對于沒有實踐經驗、須從理論思維轉變為工程思維思考問題的學生來說具有一定的難度。而在平時的上課過程中，教師側重于講解各個知識點，幾乎沒有時間講習題，沒有應用到具體的題目中，學生學得快，忘得也快，以至于到期末考試看到題目的時候，感覺平時講過，卻不知如何著手解題。

二、獨立學院開展化工原理輔導課的必要性

（一）獨立學院學生的特點

獨立學院的學生與普通高校本科生存在一定相似性的同時，又明顯區別于普通高校本科生。主要表現在以下幾個方面：基礎較弱，學習方法及學習態度存在一定的問題，部分學生對于自己的學習過程缺乏規劃，以至于常常出現考前突擊復習的情況;思維相對而言比較活躍，對未知事物具有較強的接受和理解能力，但學習卻很被動，喜歡社交活動，部分學生以為學習就是任務，缺乏主觀能動性;學習現實、積極，但以自身為核心，功利性較強，集體意識有待提高，少部分學生認為學習的目的就是獲得一份理想的工作，將學習當成是謀求生存的一種方式，其具有某種程度的功利色彩;重視技能和實踐，同時又輕理論，學生樂于參加社會活動，一方面說明學生意識到在現在的市場機制下，光學習書本知識是遠遠不夠的，還需要較強的操作和實踐能力，另一方面，學生認為一些理論性較強的學科和將來要從事的工作關系不大，學習興趣缺乏，學習成績不理想。獨立學院學生所表現出來的這些特征，經過大學四年后，使得有些學生自身變成了比上不足，比下也不足的情況。即掌握的理論知識比不過普通高校本科生，但是實踐動手能力則弱于大專生。

（二）化工原理教學模式單一

目前，對于化工原理的教學，我國大部分院校采取的都是“滿堂灌”的教學模式，該模式目標為培養學生的基本學習技能，系統地講授知識，重點則在于盡可能的開發學生的記憶力水平、邏輯推理能力及間接的經驗在了解掌握知識方面所起的作用，使得學生能夠比較快速并且有效地掌握自己所需的更多信息量。該模式對于教師的權威性及其看重，強調教師的領引作用，認為知識是教師單向傳遞到學生的過程，一個ppt課件即可上課。加上現在的教學課時減少了，教師只是為了趕進度，抓緊時間把課上完，唯恐出現課上不完的情況，根本考慮不到學生的具體情況，學生只是被動的學習，缺乏主觀能動性。雖也有部分老師采取了翻轉課堂的教學模式，可也只是極少的一部分課程，發揮不到根本性的效果。學生只能勉強把課學完，沒有與之相對應的題目來練習，學生不會應用，對于知識點的記憶不是很清晰，考試還是不會，以此這樣不能積極地推動學生的發展。

（三）“新工科”的需要

為了積極應對新一輪的產業變革及科技革命，“新工科”的概念隨之產生。2017年2月18日，教育部在復旦大學發布了“復旦共識”。次年的4月8日，教育部在天津大學發布了“天大行動”，探索工科可能發展的新模式，深化了高校工程教育“中國模式”的內涵。4月28日，CDIO聯盟年會在浙江大學城市學院正式啟動“千生計劃”。第四次工業革命的到來，我國新工科背景下的學生學習成果包括六個方面的內容[1]：智力與實踐技能;態度、倫理、價值及行為;綜合與應用學習;人類文化與物理自然世界的知識;職業能力;社區服務意識。其中，很重要的一點就是綜合與應用學習，使得學生通過綜合性學習和應用性學習能夠解決實際問題，即將理論應用于實踐，能夠解決實際工程問題。

針對獨立學院學生所表現出來的基礎薄弱、學習被動、功利性強等特點，化工原理課程教學模式單一及“新工科”建設對應用型人才的需求，對于少學時化工原理課程，可開展輔導課（習題課）[2-6]，以講解題目為主，以題帶知識點，學生能夠適時地將理論知識應用到具體的題目中，不僅使得學生不再畏懼做題、在期末取得好的成績，而且學生在平時就能夠將所學知識點牢牢地記住，增強了學生學好化工原理課程的信心。

三、獨立學院化工原理輔導課的實施

化工原理輔導課不同于平時正常的上課，此時，學生對此門課程已有一定的了解，只不過可能不太熟悉，具體的知識點不會應用，而輔導課則是將具體的知識點進行理解應用的過程。下面就以“吸收”這一章為例敘述一下化工原理輔導課的具體實施過程：

首先，對本章的知識點進行概括。本章的知識點主要包括氣液相平衡;擴散與單相傳質;低濃度氣體吸收;相際傳質;化學吸收及高濃度氣體吸收。然后，對本章的重難點進行解讀。本章的重點為擴散系數的影響因素有哪些;一維定態條件下，傳質通量及擴散通量的計算;雙膜理論是如何理解的;氣液相平衡;傳質單元數（NOG）的含義、傳質單元高度（HOG）的含義;NOG的計算方法;物料衡算及操作線的含義;吸收塔的操作型計算;吸收塔的設計型計算。難點則為吸收塔的定量計算，比如填料塔的高度計算（包括HOG、NOG及最小液氣比的計算）以及對任一指定的填料塔，改變其中某一操作參數，如操作溫度、吸收劑的用量或進口濃度，計算氣體出口濃度;吸收塔操作型問題和設計型問題的強化分析。

最后，針對具體的知識點設計相應的題目，比如說：（1）關于擴散與相際傳質的一道計算題：柏油馬路上積水3mm，水溫25℃。水面上方有一層0.3mm厚的靜止空氣層，水通過此氣層擴散進入大氣。大氣中的水汽分壓為1.5kPa。問路面上的積水多久后會被吹干？（2）什么是雙膜理論？（3）設計時，用純水逆流吸收有害氣體，平衡關系為y=2x，入塔y1=0.1，液氣比（L/G）=3則出塔氣體濃度最低可降至多少？若采用（L/G）=1.5，則出塔氣體濃度最低可降至多少？等等。一系列的題目之后，再解一些綜合性較強、囊括知識點較多的題，比如說以下這道題，即為吸收過程的設計型計算題：用純溶劑逆流吸收低含量混合氣，以回收其中的可溶組分，物系的相平衡關系服從亨利定律，吸收劑用量是最小用量的1.5倍，試求以下兩種情況下所需要的塔高，傳質單元高度為0.9m。（1）回收率為90%。（2）回收率為99%。（3）以上兩種情況下吸收劑用量有何區別？再如吸收過程的操作型問題：有一高為3.3m的填料吸收塔，常壓下清水逆流吸收混合氣中的氨。混合氣入塔的摩爾流率為0.02kmol/（m2·s）。清水的噴淋密度為0.019kmol/（m2·s）。進口氣體中氨的體積分數為3%，氣相總傳質系數為0.2kmol/（m3·s），亨利系數為57kPa。問排出氣體中氨的濃度為多少？

四、獨立學院化工原理輔導課的效果

通過化工原理輔導課，使得學生在平時學到的知識能夠得到應用，讓學生感覺到學習知識是有價值的。通過做題及講解，學生能夠更加透徹的理解平時學到的或許已經遺忘的知識，學生分析問題、解決問題的能力以及表達能力得到了較大地提升，增加了學生學習的自信心，學生更加喜歡學習，學習成績相應地得到提高。同時，教師也會感覺到學生學習的潛力和能力，教師感覺到成就感，更愿意、更有信心用心地去教好每一位學生，彌補了平時的課程存在少學時的問題，師生之間的默契度與配合度得到加強，學生的各方面能力得到提升，對于學生今后的發展起到了積極地推動作用。

五、結語

在獨立學院化工原理的教學過程中，針對化工原理這門課程獨有的特征、獨立學院學生的特點以及現在盛行的“新工科”的背景下，化工原理輔導課的開展存在一定的必然性。這樣，既可以引發學生對學習的興致，提高教師的教學效果，學生的學習成績由此得到提高，學生對某一問題的分析及解決也能夠得到增強，同時學生的工程素養得到相應地提高，這也為社會培養實用型人才作出了極大的貢獻。

參考文獻：

[1]KERRY S.Higher education for sustainability seeking affective learning outcomes[J].International journal of sustainability in higher education，2008，9 （1）：87-98.

[2]周艷軍，趙永華，劉彥琳，等.習題微課在《化工原理》教學中的應用[J].高教學刊，2018 （5）：112-114.

[3]史德青，王萬里.淺談開放式習題在化工原理教學中作用[J].化工高等教育，2015 （5）：92-95.

[4]秦正龍，黃芳敏，劉 颯.化工原理習題課的一種嘗試[J].化工時刊，2016，30 （6）：53-55.

[5]王曉君，齊世學，丁海燕.《化工原理》教學過程中的幾點探討與實踐[J].廣東化工，2017，44 （12）：307-308.

[6]李寧.革新《化工原理》習題教學，發揮學生的主觀能動性[J].廣州化工，2010，38 （3）：205-207.

項目基金：揚州大學廣陵學院2017年教學改革課題，項目編號：JGYB17015

作者簡介：王佳佳（1989.11-）女，江蘇揚州人，碩士，研究方向：化工與制藥相關專業課程的教育與研究。