化工原理課程體系及分模塊課程教學(xué)內(nèi)容改革探索

張洋

摘 要：化工原理屬于技術(shù)基礎(chǔ)課，主要介紹了化工、醫(yī)藥、輕工、精細(xì)等工業(yè)中具有共同特點(diǎn)的單元操作的基本原理、計(jì)算方法及典型設(shè)備，為學(xué)生畢業(yè)后從事化工大類生產(chǎn)工作提供化工單元操作的專業(yè)基礎(chǔ)知識。它主要由理論、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)三個教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成。化工原理課程設(shè)計(jì)是繼化工原理理論課程之后的一個綜合性設(shè)計(jì)課程，學(xué)生需綜合運(yùn)用化工原理理論知識和相關(guān)先修課程所學(xué)知識，獨(dú)立完成以典型單元設(shè)備為主的一個實(shí)際裝置的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：化工原理;課程體系;課程教學(xué);內(nèi)容改革

引言

為了更好地適應(yīng)高校對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，提高化工原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，本文以《化工單元操作課程設(shè)計(jì)》教材中的換熱器設(shè)計(jì)任務(wù)為例，針對以往化工原理課程設(shè)計(jì)中存在的一些問題，進(jìn)行了相關(guān)的改革和實(shí)踐。本文教學(xué)實(shí)踐與改革經(jīng)驗(yàn)也可為其他設(shè)計(jì)實(shí)踐課程提供參考和借鑒。

一、化工原理教學(xué)現(xiàn)狀

（1）高校教師不注重教學(xué)技能，不能科學(xué)合理的設(shè)計(jì)教學(xué)方案，課堂教學(xué)駕馭能力差，教學(xué)手段單一，學(xué)科的研究和發(fā)展動態(tài)不能及時傳達(dá)給學(xué)生。這些原因造成學(xué)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(shí)踐能力的培養(yǎng)。久而久之，不僅缺失了發(fā)現(xiàn)問題、質(zhì)疑問題及解決問題的能力，更挫傷了自身的學(xué)習(xí)積極性，難以實(shí)現(xiàn)真正的提高;（2）化工原理課程未能做到工學(xué)結(jié)合，教師的專業(yè)知識不能及時的改革和創(chuàng)新，不能適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。因此，很多學(xué)生走向崗位時，往往感覺力不從心，工作能力不強(qiáng)，難以達(dá)到企業(yè)單位的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，這使得教學(xué)失去了重要的現(xiàn)實(shí)意義，也直接或間接挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生開始質(zhì)疑化工原理教學(xué)的意義。（3）化工原理理論課時數(shù)目的壓縮，造成教學(xué)內(nèi)容的縮減，而不是高效率的完成教學(xué)任務(wù)。教師為了在有限的課時里，為了保證教學(xué)進(jìn)度，不得不擯棄部分教學(xué)內(nèi)容。如果教師在講課之前，未深入分析教材，確定重難點(diǎn)，就很容易將部分重點(diǎn)內(nèi)容縮減，造成學(xué)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(xué)內(nèi)容改革策略

（1）打造閉環(huán)型化工原理課程體系

化工原理課程體系中理論、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)的合理安排、并充分發(fā)揮線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的作用，有助于構(gòu)建體系完整、科學(xué)合理的化工原理課程新體系，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力以及工程實(shí)踐能力。以流體流動與輸送機(jī)械一章為例對該課程體系進(jìn)行說明。課前，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布1～2條預(yù)習(xí)任務(wù)，可以是啟發(fā)性問題，也可以是本節(jié)內(nèi)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(jù)課程內(nèi)容進(jìn)行靈活調(diào)整。課中，根據(jù)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(jié)課程內(nèi)容后，在進(jìn)行離心泵性能測定或是流體流動綜合實(shí)驗(yàn)課程之前，教師可給學(xué)生布置相應(yīng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生完成仿真實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)流程圖、實(shí)驗(yàn)步驟等相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，仿真測試合格后方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作。此時，教師不用再進(jìn)行講解和演示操作，要求每組學(xué)生合作并各有分工的完成實(shí)驗(yàn)。期間，教師可對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行障礙設(shè)置或是讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)操作參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（2）注重工程思維的培養(yǎng)

化工原理課程設(shè)計(jì)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(xué)過程中，授課教師主要講解化工原理基本原理及計(jì)算等，缺乏實(shí)際應(yīng)用方面的教學(xué)內(nèi)容。化工原理課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)與理論教學(xué)脫節(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致許多學(xué)生對設(shè)計(jì)計(jì)算、公式適用范圍、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)等一知半解，甚至完全脫離國標(biāo)規(guī)范。比如設(shè)計(jì)說明書中學(xué)生任意選擇換熱管長度、換熱器殼體內(nèi)徑、換熱管程數(shù)等，而完全不考慮國標(biāo)規(guī)范。意識到上述問題，筆者著重引導(dǎo)學(xué)生參照國家標(biāo)準(zhǔn)，同時引發(fā)學(xué)生思考其內(nèi)涵，讓學(xué)生不僅知其然，并且知其所以然，有效培養(yǎng)了學(xué)生的工程思維。比如換熱器雖為非標(biāo)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的生產(chǎn)制造都是標(biāo)準(zhǔn)化的，生產(chǎn)成本也比較低，如果非要做成一個非標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備，制造的時間長、工藝復(fù)雜、設(shè)備造價較高。所以在換熱器設(shè)備選型時，能做標(biāo)準(zhǔn)化的，盡量做標(biāo)準(zhǔn)化。為什么換熱器管長不能隨意選擇？因?yàn)槭袌錾系墓茏邮怯幸?guī)格的，隨意的長度帶來的是材料利用率的降低，導(dǎo)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(jù)管殼式換熱器殼體直徑大小的區(qū)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(nèi)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(nèi)徑）有200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000mm等。在教師強(qiáng)化工程實(shí)際過程、國家標(biāo)準(zhǔn)，并引導(dǎo)學(xué)生探尋其內(nèi)涵之后，學(xué)生的設(shè)計(jì)說明書有了很大改善。

（3）注重習(xí)題與理論教學(xué)的結(jié)合

在講一些概念和公式的應(yīng)用時，如果只單單講解概念的含義或公式的意義時，學(xué)生會理解不透徹，課堂表現(xiàn)為注意力下降。如果配以相應(yīng)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(nèi)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(shù)存在著一定的聯(lián)系，學(xué)生學(xué)起來有點(diǎn)模糊。筆者首先選定一些簡單應(yīng)用型的習(xí)題。在講習(xí)題之前，先是和學(xué)生一起把相關(guān)的公式寫在黑板上，然后再仔細(xì)分析題目，選擇初始的公式，再根據(jù)題意找出以給出的公式中的參數(shù)數(shù)值，找出和未知量相關(guān)的公式，這樣層層推導(dǎo)，一直到解出參數(shù)值為止，然后書寫時按推導(dǎo)的過程倒著寫，這樣學(xué)生思路就比較清晰，也掌握了公式的內(nèi)在聯(lián)系。其次，為了提高學(xué)生的分析能力，引入工廠已解決案例，引導(dǎo)學(xué)生完成分析、推導(dǎo)過程，找出結(jié)論。加強(qiáng)了理論與實(shí)際的結(jié)合。

結(jié)束語

通過對化工原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式、設(shè)計(jì)選題、設(shè)計(jì)手段和課程思政等方面進(jìn)行改革，學(xué)生能夠主動查閱相關(guān)資料和國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，掌握化工單元操作的基本設(shè)計(jì)流程，正確選用公式并運(yùn)用模擬計(jì)算軟件。培養(yǎng)了學(xué)生將所學(xué)理論知識運(yùn)用到解決實(shí)際工程問題中的實(shí)踐能力。同時在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生工程安全及經(jīng)濟(jì)意識，以及實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度和認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

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