基于化工實驗大賽對化工原理實驗教學的思考

韋德舉

(貴州理工學院，貴州 貴陽 550003)

化工原理是化工、食品、釀酒、制藥等專業的專業基礎課程，課程具有很強的技術性和工程型。化工原理實驗作為化工原理課程體系中的重要實踐教學環節，其基本任務是使學生深入了解并鞏固化工原理課程的基本理論，掌握裝置的工藝流程、設備結構特點、了解各種儀表及測量原理、分析解決問題、數據采集及處理的能力。培養學生工程實踐、工程設計和創新能力。從2017年開始，為推動高等學校化工類“新工科”建設，教育部高等學校化工類專業教學指導委員會、中國化工教育協會每年舉辦化工實驗技能大賽，筆者有幸作為裁判員參加了兩次西南賽區的裁判工作。如何更好的提高學生的實踐能力，提高實驗教學的水平，需要不斷的探索和實踐。

1 化工原理實驗教學中存在的不足

我校化工原理實驗教學從2015年開始，經過近幾年的不斷改進，目前還存在一些問題。首先，2017年實驗室經過擴建，實驗設備臺套數基本在4臺左右，每組人數3～5，小組人數過多，實驗中部分學生得不到動手鍛煉的機會。部分設備精密性差，重復測試效果不好。部分實驗分析手段簡單，只能得到粗略的結果，比如精餾實驗。學生提前預習中存在應付現象，實驗預習報告照著實驗指導書抄寫，沒有認真思考、研究實驗目的、原理、實驗裝置、注意事項，造成實驗開始時一頭霧水，不知所措，或者按照老師的演示過程，按部就班的操作設備。對整個實驗裝置、工藝不熟悉。實驗技能大賽中最直觀的反應就是操作不規范，實驗中出現問題，不能正確解決，造成操作扣分。實驗報告存在抄襲現象，同組學生存在實驗報告雷同，說明部分學生沒有對實驗數據進行計算處理。在實驗技能大賽中的反應就是部分學生出現計算錯誤，結果不和理，編造數據的現象。學生對實驗操作考核準備不足，不太重視，造成達不到真正評價學生的目的。

2 以學生為主體強化實驗預習的重要性

化工原理實驗的預習主要是通過學生完成預習實驗報告的形式進行，其內容包括實驗項目的目的、實驗原理(基本理論、公式)、實驗裝置圖、實驗操作步驟、數據原始記錄表格等。為了更好的讓學生熟悉實驗裝置及實驗操作安全事項，我們在預習實驗報告中增加了實驗裝置的設備及功能，實驗注意事項及安全隱患等內容。最初由于學生沒有提前進入到實驗室了解實驗裝置，對于實驗裝置中設備型號、參數沒能了解，導致實驗預習實際效果不好。為提高實驗預習效果，實驗前提前1周開放化工原理實驗室，讓學生了解和熟悉第一個實驗裝置，隨后每次實驗課結束后，留在實驗室預習下一個實驗裝置。課前組織學生對預習內容進行分組測試，每組隨機抽選一名同學回答問題和操作，這名同學的測試成績為同組同學的測試成績，這樣有利于提高學生預習的積極性。測試內容一是提問相應實驗的實驗目的、原理、裝置結構(設備名稱、工藝)、儀表及控制、數據測試位置等[1]。二是考查實驗步驟及安全注意的熟知情況，在保證安全的前提下，實驗指導老師監督學生完成實驗裝置的開車等操作。多種措施提高學生實驗預習效果。

3 以學生為主體強化對實驗裝置工藝的了解

實驗技能大賽的實驗裝置雖然與我們學校的不一樣，原理是一樣的，決賽前還有一天的時間專門熟悉現場的實驗裝置，實驗操作應該沒有問題，但是還有不少學生，操作中出現問題，例如精餾實驗中出現液泛，干板等不正常現象，不能調整到正常狀態。分析原因如下：由于實驗裝置主要是由金屬管道、設備、儀表組成，生產流程與實際實驗中的中試規模相近，一個實驗需要學生配合操作，學生在實驗過程中并沒有能夠完全理解每一個儀表、管路、部件的作用以及相關設備之間的相互關系。還有由于設備的自動化程度變高，實驗過程中，學生照葫蘆畫瓢進行簡單的閥門開關、切換，點點鼠標，設置一下參數，進行簡單的數據記錄，不了解裝置并完成整個實驗。很難培養學生實驗的基本操作能力，分析、解決問題的能力，以及工程能力的培養。

化工原理實驗有不少是對教材中理論知識點進行的驗證實驗，但具有典型的設備裝置、較完整的工藝、自動化控制等優點，對學生全方位、立體化了解化工專業課程如：化工儀表及自動化、化工設備機械基礎、化工工藝設計及設計能力訓練等課程有很大的幫助[2]，所以在實驗課開設時，應對實驗裝置及部件結構、實驗裝置中設備搭建原理、工藝流程(路線)、檢測儀表及測量原理、實驗操作中的注意事項、運行中不正常現象及故障排除進行相應的專業培訓，有助于提高學生對裝置、工藝的了解與認識。

4 以學生為主體強化對實驗數據的處理能力

化工原理實驗基本對溫度(T)、壓力(P)、流量(Q)、濃度(C)四大參數進行測定，利用相關經驗公式、理論公式進行未知量計算。由于測量數據(組)比較多，計算公式多，計算量比較大，加之實驗一般采用3～5人一組，實驗報告交上來之后，同組學生實驗數據處理過程幾乎一樣，實驗數據處理存在抄襲的現象。還存在實驗數據表、實驗結果圖不規范的現象。并且實驗操作過程中不規范導致實驗數據沒有規律，實驗結果與理論不一致，給學生帶來困擾等的問題。如果在化工原理實驗過程中借助計算機軟件，比如excle、origin[3]。實驗時，學生將得到的實驗數據輸入到編制的軟件中，判斷計算實驗結果是否符合要求，需不需要進行重復試驗。也可以通過實時實驗數據處理，判斷實驗中裝置的穩定性，這樣會提高實驗質量。那就需要學生在實驗前結合理論知識，設計實驗，在軟件中編輯公式、數據表，提高預習效果。使用數據處理軟件在實驗時處理實驗數據，有利于提高學生對化工原理實驗課的興趣愛好，有助于培養學生實驗綜合設計能力，提高實驗整體教學質量。

5 以學生為主體強化考核模式

由于化工原理實驗具有較強的工程性和實踐性，所以考核時不能以實驗報告的成績作為唯一的、簡單的考核指標，并且這種考核方法片面、不重視操作過程，不能很好地評價學生的動手及分析解決問題的能力。目前我們實驗考核內容有實驗報告(50%)、考勤(10%)、實驗操作(20%)、實驗操作考試(20%)。實驗報告評分內容包括原始數據記錄、注意事項與安全預案、設備、儀表的作用與功能，表格規范、數據處理、實驗結果與討論、思考題等。實驗操作考試采用隨機抽取實驗項目，對實驗項目理論，操作步驟，注意事項進行考核，由于每人一組單獨考核，考核時間短，考查內容少，還有學生對操作考試重視程度不夠，考核整體表現效果不好。為提高學生對實驗的重視程度，建議今后實驗考核增加實驗理論內容考試，數據處理公式編程考核，仿真成績考核，通過對每一個環節的考核，引起學生的重視程度，不僅能提高化工原理實驗的教學水平，更重要的是能夠提高學生學習的積極性，有利于學生掌握化工原理課程的基本理論，培養學生的工程實踐能力。

6 結語

化工原理實驗課程是一門理論聯系實際的實踐課程，是培養學生實驗操作、分析問題、解決問題，提升學生工程意識、工程能力、創新等綜合素質的一門課程，是應用型人才培養的重要措施。建立“以學生為主體”的實驗教學改革模式，不斷改進實驗教學方法、考核方式，不斷進行實驗教學改革，激發學生學習的興趣，調動學生的積極性與主動參與性，在不斷實踐中，努力提高化工原理實驗教學效果。