化工原理課程體系及分模塊課程教學內容改革探索

張洋

摘 要：化工原理屬于技術基礎課，主要介紹了化工、醫藥、輕工、精細等工業中具有共同特點的單元操作的基本原理、計算方法及典型設備，為學生畢業后從事化工大類生產工作提供化工單元操作的專業基礎知識。它主要由理論、實驗和課程設計三個教學環節構成。化工原理課程設計是繼化工原理理論課程之后的一個綜合性設計課程，學生需綜合運用化工原理理論知識和相關先修課程所學知識，獨立完成以典型單元設備為主的一個實際裝置的設計。

關鍵詞：化工原理;課程體系;課程教學;內容改革

引言

為了更好地適應高校對應用型人才的培養要求，提高化工原理課程設計的教學效果，本文以《化工單元操作課程設計》教材中的換熱器設計任務為例，針對以往化工原理課程設計中存在的一些問題，進行了相關的改革和實踐。本文教學實踐與改革經驗也可為其他設計實踐課程提供參考和借鑒。

一、化工原理教學現狀

（1）高校教師不注重教學技能，不能科學合理的設計教學方案，課堂教學駕馭能力差，教學手段單一，學科的研究和發展動態不能及時傳達給學生。這些原因造成學生將書本理論視為真理，過于重視知識層面的獲得，而忽略了自身實踐能力的培養。久而久之，不僅缺失了發現問題、質疑問題及解決問題的能力，更挫傷了自身的學習積極性，難以實現真正的提高;（2）化工原理課程未能做到工學結合，教師的專業知識不能及時的改革和創新，不能適應應用型人才的培養。因此，很多學生走向崗位時，往往感覺力不從心，工作能力不強，難以達到企業單位的設定標準，這使得教學失去了重要的現實意義，也直接或間接挫傷了學生的學習積極性，學生開始質疑化工原理教學的意義。（3）化工原理理論課時數目的壓縮，造成教學內容的縮減，而不是高效率的完成教學任務。教師為了在有限的課時里，為了保證教學進度，不得不擯棄部分教學內容。如果教師在講課之前，未深入分析教材，確定重難點，就很容易將部分重點內容縮減，造成學生某個版塊上的理論知識缺失。

二、化工原理課程體系及分模塊課程教學內容改革策略

（1）打造閉環型化工原理課程體系

化工原理課程體系中理論、實驗、課程設計的合理安排、并充分發揮線上虛擬仿真實驗的作用，有助于構建體系完整、科學合理的化工原理課程新體系，培養學生綜合運用知識的能力以及工程實踐能力。以流體流動與輸送機械一章為例對該課程體系進行說明。課前，教師可以通過網絡平臺發布1～2條預習任務，可以是啟發性問題，也可以是本節內容的簡短知識概要或是某一裝置的工作原理說明，可以根據課程內容進行靈活調整。課中，根據知識的難以程度可以采取教師講授和小組討論的模式展開。教師講授完章節課程內容后，在進行離心泵性能測定或是流體流動綜合實驗課程之前，教師可給學生布置相應的虛擬仿真實驗，要求學生完成仿真實驗中的實驗原理、實驗流程圖、實驗步驟等相關實驗內容，仿真測試合格后方可進入實驗室進行真實實驗操作。此時，教師不用再進行講解和演示操作，要求每組學生合作并各有分工的完成實驗。期間，教師可對實驗進行障礙設置或是讓學生自行設計操作參數進行實驗。

（2）注重工程思維的培養

化工原理課程設計過程中，用到的知識，主要還是化工原理的知識。但是在化工原理理論教學過程中，授課教師主要講解化工原理基本原理及計算等，缺乏實際應用方面的教學內容。化工原理課程設計實踐環節與理論教學脫節現象嚴重，導致許多學生對設計計算、公式適用范圍、設備標準等一知半解，甚至完全脫離國標規范。比如設計說明書中學生任意選擇換熱管長度、換熱器殼體內徑、換熱管程數等，而完全不考慮國標規范。意識到上述問題，筆者著重引導學生參照國家標準，同時引發學生思考其內涵，讓學生不僅知其然，并且知其所以然，有效培養了學生的工程思維。比如換熱器雖為非標設備，但是一般用在比較固定的工藝流程裝置中的換熱器可以按標準設備進行設計選型。標準設備的生產制造都是標準化的，生產成本也比較低，如果非要做成一個非標準化的設備，制造的時間長、工藝復雜、設備造價較高。所以在換熱器設備選型時，能做標準化的，盡量做標準化。為什么換熱器管長不能隨意選擇？因為市場上的管子是有規格的，隨意的長度帶來的是材料利用率的降低，導致成本的增加。因此目前換熱管常用長度尺寸有1500、2000、3000、6000mm等。根據管殼式換熱器殼體直徑大小的區別，殼體一般有卷制圓筒和鋼管制圓筒兩種形式。在表述管殼式換熱器殼體公稱直徑時，需要看其是卷制的還是鋼管制的，卷制圓筒的以圓筒內直徑為換熱器公稱直徑，鋼管制圓筒以鋼管外徑為換熱器工程直徑。例如鋼管制系列直徑（外徑）有219、273、325、377、426、516mm等，卷制系列直徑（內徑）有200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000mm等。在教師強化工程實際過程、國家標準，并引導學生探尋其內涵之后，學生的設計說明書有了很大改善。

（3）注重習題與理論教學的結合

在講一些概念和公式的應用時，如果只單單講解概念的含義或公式的意義時，學生會理解不透徹，課堂表現為注意力下降。如果配以相應的例題，就會起到事半功倍的效果。比如在講氣體吸收的亨利定律時，文字表述內容非常簡單，但是公式的表述形式較多，并且各個公式之間的系數存在著一定的聯系，學生學起來有點模糊。筆者首先選定一些簡單應用型的習題。在講習題之前，先是和學生一起把相關的公式寫在黑板上，然后再仔細分析題目，選擇初始的公式，再根據題意找出以給出的公式中的參數數值，找出和未知量相關的公式，這樣層層推導，一直到解出參數值為止，然后書寫時按推導的過程倒著寫，這樣學生思路就比較清晰，也掌握了公式的內在聯系。其次，為了提高學生的分析能力，引入工廠已解決案例，引導學生完成分析、推導過程，找出結論。加強了理論與實際的結合。

結束語

通過對化工原理課程設計的教學模式、設計選題、設計手段和課程思政等方面進行改革，學生能夠主動查閱相關資料和國家技術標準規范，掌握化工單元操作的基本設計流程，正確選用公式并運用模擬計算軟件。培養了學生將所學理論知識運用到解決實際工程問題中的實踐能力。同時在教學過程中注重培養學生工程安全及經濟意識，以及實事求是的學習態度和認真嚴謹的工作作風。

參考文獻

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