少學時化工原理課程教學設計探討

陳軍偉

摘 要：少學時化工原理是化工相關專業開設的專業基礎課，針對教學過程中存在的學時少、內容多、綜合性強、難理解等問題，文章從教學內容、專業針對性、教學方法的選取、課程考核形式等方面進行初探，促進學生更好地掌握化工原理理論知識，提升教育教學質量，以滿足專業人才培養目標需求。

關鍵詞：少學時;化工原理;教學探討

中圖分類號：G4 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2022.18.106

化工原理是高等院校化學工程與工藝、輕化工程、石油、生物等相關專業所開設一門重要的技術基礎課程，是連接基礎課與專業課的橋梁，同時該課程又與工程實踐聯系密切，因此又是一門工程學科，具有很強的理論性和實踐性。非化工專業化工原理課時從72課時到36課時不等，而課程涉及“三傳一反”、涵蓋7-8個化工單元操作，工程實踐性強，知識面廣，內容多難度較大;又因學生對化工生產過程缺乏了解，在學習過程感到課程內容枯燥，晦澀難懂。如何在少學時、內容多的情況下完成該課程的教學任務、達到專業人才培養方案的要求是一個亟待解決的問題。本文基于應用型本科院校辦學理念，結合少學時化工原理課程中存在的問題，從課程的教學內容、教學方法、教師“教”與學生“學”進行初步的探討。

1 少學時化工原理教學挑戰

1.1 學生接受程度低，缺乏興趣

一方面少學時相關專業，學生相關的先修課程等知識儲備相對薄弱，又因涉及的數學、物理模型較多且抽象，導致學生學習理解起來困難，有畏難情緒，影響學生學習積極性。另一方面化工課程實踐性強，而授課教師在教學過程中偏于理論，在一些化工常用的單元操作的設備上很少提及。例如在吸收章節講授中，授課教師重于在吸收塔的理論計算，而填料塔的結構、填料的性能、工程生產中吸收塔出現的故障案例等忽略不講，學生不能直觀的感受，接受程度逐漸的降低，加之填鴨式的教學，又進一步挫敗了學生的興趣。

1.2 與專業所需存在差距

少課時的教材大多都是在長課時教材的基礎上進行主體內容的刪減，內容相對比較寬泛，沒有針對某一個專業進行設置。我校輕化工程專業偏向紡織，限于師資隊伍、教學資源的因素，授課教師在課程調整的針對性，構建合理的適合專業特色“精而簡”知識體系、兼顧教學內容的深度與廣度等方面缺乏經驗，以致課程與專業很難形成有效協同。授課教師能否精準的把控課堂、精簡課程內容，在短時期內完成教學目標，保證學生后續的專業課順利完成、達到人才培養目標要求等方面，是一個不容忽視的挑戰。

1.3 課程考核評價的手段單一

以往課程的評價側重期末考試，終結性考核結果一票否決，考核形式過于單一，學生的綜合素質不能全方位的反饋，亦不能充分調動學生在學習過程中的積極性、主動性和創造性，與踐行“以學生為中心”的教育教學理念、實現從注重知識傳授向重視學生能力和素質培養轉變有一定的偏差。同時授課教師在教學過程中缺少及時、動態的反饋，無法及時有效地調整課程教學內容和教學方法，以致教師“教”與學生“學”不同步。

2 少學時化工原理教學的初步探討

2.1 優化教學內容，提升教學效果

化工原理課程開設的目的是培養學生工程觀念，運用所學習的基礎理論知識分析和解決化工單元工程操作實際問題，具有較強的專業性。為保證教學質量、滿足教學目標，在有限的課時內讓學生掌握與之專業相關的要點，合理有效的進行優化精簡教學內容是十分必要的。我校輕化工程專業化工原理課程為36課時，考慮專業課程的銜接，我們對第一章中流速的測定、第三章中離心沉降臨界粒徑、第四章傳熱平均溫差公式推導等進行刪減;在物理化學中涉及的亨利定律、烏拉爾定律、熱輻射等進行了精簡。對相對簡單的章節如干燥過程，縮短學時至3學時，學生通過網絡慕課資源進行自學;對傳熱、吸收過程找出內在聯系進行類比分析，適當減少章節課時數。除此之外，為適應新技術的發展，課程中適當結合納濾膜技術、超臨界萃取等，拓寬學生的知識面。我們在教學內容上仔細推敲，注重學生在實際案例的分析以及工程原理的應用。

2.2 結合專業課知識，兼顧廣度和深度

少學時化工原理本來就面臨課時少、內容多的問題，若按照傳統的教學方式進行，則后面章節出現滿堂灌，學生將失去學習的興趣。在有限的課時內，結合專業培養目標以及專業方向，以需求為導向，凸顯課程的針對性，結合實際生產過程中的案例貫穿思政元素，更有利于學生掌握知識。以我校輕化工程專業為例，雖然干燥章節縮短至3課時，但是在專業的學習中也是至關重要的，課堂講授以印染布料烘干過程為例，講解物料衡算、能量衡算、布料含水率如何檢測，利用廢氣的余熱經換熱器對布料烘干，將干燥知識點與傳熱相結合融會貫通，同時挖掘思政元素，培養學生的節能減排意識。教學內容與專業相匹配，學生在課程中積極活躍、學習興趣提升，教學的成效明顯。

2.3 提升教學方法，提高課堂教學效率

我們依據不同知識點進行分類，針對性的選取灌輸式、啟發式、探索式中適宜的教學方法策略，提高課堂效率，讓學生學有所獲。

化工原理課程單元操作中設備多，“灌輸式”的課堂教學，內容枯燥且抽象，但是通過用現代化的教學手段，將設備的結構、設備的工作原理等以可視化的形式展現給學生，提高了學生的積極主動性、促進學生的學習效果。如在流體輸送設備中，將離心泵的結構以3D動畫展示給學生，學生對離心泵的泵殼匯集液體、能量轉換的作用的理解自然水到渠成;吸收、精餾等操作設備，采用動畫生動形象的演示，學生對設備、工藝流程的運行情況理解更深，學習興趣愈發濃厚。

以學生為主體，合理設置形成性評價考核機制，根據授課內容合理設置問題、案例，啟發學生以問題為導向自主思考，達到獲取知識，解決問題的能力。如在流體流動章節設置為什么火車站臺上設置安全白線、飛機為什么能在天上飛，以身邊的實際案例加深學生對伯努利方程的理解;在傳熱章節中，通過水壺的保溫原理把三種傳熱方式呈現出來，結合太空三人組，把我國自主研發的新一代“飛天”艙外航天服引出，航天服如何進行熱防護、溫度調節娓娓道來，這個具有中國特色、自主研制成功的艙外航天服創造了一個世界奇跡，彰顯我國綜合實力，大大增強學生的民族自豪感。

化工原理涉及的工程問題多，適合開展探究式教學。如在對流傳熱系數的經驗關聯式的學習中，拋出問題：“低粘度管內強制對流可不可以一味地增加流體的流速來提高對流傳熱系數ɑ”，通過分析我們知道流速增加，當流動進入阻力平方區，流體的阻力損失將大大增加，這時出于經濟性的考慮，勢必有一個適宜的流速，從而幫助學生樹立工程概念，增強工程意識。

2.4 改進課程考核體系，全方位考核評價

以往的課程考核方式中平時成績占40%（包括學生出勤率、平時作業筆記、期中測驗），期末考試占60%（閉卷考試），對學生的學習好壞的評價，很大程度上通過一紙考試而定性，然而學生是否真正掌握知識，學習的效果怎樣沒有很好的評判。為加強學生學習過程考核，從知識傳授逐漸向學生能力、素質培養方向轉變，依據學校下發的課程考核形成性評價實施指導意見，將課程的考核方式由“一票否決的期末考試”過渡調整至“過程性評價+終結性考核”，將考核關口前移，同時優化過程性、終結性占比，豐富考核內容。

過程性的考核調整至50%，注重課前、課中、課后的全方位考核。課前，利用雨課堂發布預習資料，通過網絡數據的調取反應學生的預習情況以及學生的反饋，掌握學情及時調整改進上課的方法與手段;課中，結合化工原理課程的特點，充分利用智慧教室等現代教學資源啟發式的案例討論，全員參與，采取小組自評、互評、老師點評的方式進行考核，加強師生之間的互動，提高學生學習主動性，達到激勵作用;課后，布置典型的工程案例的作業、學生畫章節知識點思維導圖，讓學生系統的掌握知識點的內在聯系。通過課前、課中、課后全方位的對學生的學情進行跟蹤評價，形成“反饋—分析整改—實施—再反饋”良性的循環，平衡教師教與學生學的關系，最終達到改進學生的學習的目的。

終結性考核占50%（閉卷考試），考試除了針對主要知識點的考核外，結合專業所需，從實際問題出發，以典型作業為案例，圍繞學生綜合能力提升，積極探索增加實踐能力考核和創新能力考核題型，建立適應“新工科”發展的化工原理課程考核體系。

3 總結

本文針對少學時化工原理在教學上存在的一些問題進行分析，從優化教學內容、凸顯課程的針對性、教學方法的選取、改進課程的考核方式等方面對我校輕化工程專業的課程改革進行了初步的探討，旨在平衡教師“教”與學生“學”的關系，重點突出以學生為根本教育理念，培養應用型本科院校學生工程思維能力。目前我們正在積極修訂新的人才培養方案，勢必對課程的設計及教學的方法提出新的要求，教學也要與之適應，因此少學時化工原理教學探索與實踐也是動態的，是一項長期的工作。

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