“化工原理”教學中學生工程觀念的培養

摘要：“化工原理”課程是一門理論與實踐并重的課程。筆者探討了地方高校在“化工原理”課程的教學過程中，如何利用本地資源并通過哪些具體方式進行教學培養學生的工程觀念，引導學生分析和解決化工生產中的實際工程問題，以提高學生學習本課程的積極性和提升教學效果。

關鍵詞：化工原理；教學；工程觀念；培養

中圖分類號：TQ01（化學工業方面）；G420（教育教研方面）文獻標識碼：A

TheCultivationofStudents'EngineeringConceptintheTeachingof“ChemicalEngineeringPrinciple”

DuJuan*ZhangXingjingCuiKeyu

CollegeofChemistry，JilinNormalUniversityJilinSiping136000

Abstract：Thecourseof"chemicalengineeringprinciple"isacourseofboththeoryandpractice.Theauthordiscusseshowtouselocalresourcesandcultivatestudents'engineeringconceptsintheteachingprocessof"chemicalengineeringprinciple"course，andguidestudentstoanalyzeandsolvethepracticalengineeringproblemsinchemicalproduction，soastoimprovestudents'enthusiasminlearningthiscourseandimprovetheteachingeffect.

Keywords：chemicalengineeringprinciple；teaching；engineeringconcept；cultivation

“化工原理”在非工科地方高校化學學院應化專業課中，是一門十分重要的、不可替代的重要主干課程。它將書本理論與實際工業化生產有機結合起來，將低年級學習的基礎課程內容與高年級學習的專業課知識有效橋聯起來。這門課程先導課程包括高等數學、物理、物理化學等，學生在具備這些課程基礎知識之后才能進修“化工原理”課程內容，從而完成從基礎到應用的知識提升與轉換。由于“化工原理”課程的特殊性及重要性，就應該在課程講授過程中，使得本專業學生盡快盡早地能夠建立工程意識。這就涉及在授課中的工程觀念的培養，包括如何正確快速樹立學生的工程觀念，利用有限的授課時間以及課堂僅有的資源有效培養學生工程思維，使學生可能在課程學習后能夠具備一定的解決實際工程中出現的問題［12］。能夠為后面高階專業課程以及專業見習及實習等實踐環節做好準備，并為日后擇業就業打下良好的基礎。

一、培養工程觀念對促進教學工作質量的作用和意義

（一）有利于專業培養目標的順利實現

對于地方偏工程方向的應用化學專業，主要的培養目標就是在流體流動、傳熱過程以及各種傳質過程相關的工程領域，為這些領域培養輸出具有較好可以獨立工作的、具備較高專業技能的和能夠解決常規儀器設備問題的工程技術人員。所以，盡早在專業基礎課程課堂上引導和培養學生的工程觀念，必然有助于專業培養目標的達成［3］。

（二）有利于提高教學效果，達成教學目標

作為學生，可能在學習過程中尤其是高階專業課程的學習，大概都會有“一學就懂、一放就忘”的感受。主要是基礎知識體系與當前學習的專業提高課程從思維到實驗再到實踐，均有不同；缺少對實際工業生產的體會和感受，因此只能利用機械記憶來硬記知識點，缺少通過工程觀念形象的理解式將知識點與實踐結合在一起的過渡。因此可以看出，如果能在課堂上培養學生建立工程概念，并能夠引導學生將此觀念融匯到課程學習中，就能夠在提高教學效果的同時更好地達成學習目標。

（三）有利于拓展畢業后學生的就業方向

一方面在近些年世界大形勢影響下，我國畢業生的就業形勢也開始變得十分嚴峻。另一方面也有相關方向公司以及單位想要招聘到專業性更強，能夠快速適應工作的人才的因素。但是由于目前地方高校的偏工科專業的課程，幾乎所有學生在課堂都只能機械性地接收煩瑣的知識點，死記硬背相關的重要公式，相關的例題及習題題目也可能是陳舊內容，不是與時俱進的。而對于這些基礎理論知識是如何被應用于實際的大工業生產中，并在生產中如何解決出現的實際問題等卻毫無觀念，由此，培養及強化學生的工程觀念勢在必行。

（四）有利于為企業推送更加合格和專業的棟梁之材

非工科地方高校的應用化學專業，雖然專業方向是偏工偏實踐類，但由于學校本身的條件及相關配備，往往在課堂授課過程中依然是以傳授書本上的基礎理論與知識體系為主。如果可以在課堂上采取相應的適合的方法手段，培養出學生的工程觀念，對真正大工業生產有一定的認知，并且具備一定的根據生產中出現的各種問題，包括解決設備常規故障以及調整生產過程主要參數偏差的能力，就可以在畢業后快速融入工作環境中，而不是企業再次花費大量經費及時間去再次培養。這對于化工企業人才招聘及錄用是具有十分重要意義的。

二、目前培養工程觀念相對被認可的方式方法

（一）根據知識點選擇適合的例題和習題進行講解和演示

就是說選擇具有代表性的、一定程度上可以反映實際生產問題的例題與習題，盡量讓例題能夠反映大工業生產的工程實際問題。通過精選例題和習題的學習，訓練學生從中體會工業化生產，能夠一定程度培養工程觀念。使學生在掌握基礎知識后通過做題深化知識點的理解，培養工程觀念及應用。讓精選的例題與習題成為平時課堂上培養學生在校時期的工程觀念的主要的方式方法，達到理論聯系實際的目的。

（二）注重授課過程中的重點知識的課程設計

重要知識點是授課過程中的主要部分，也是在工業化生產中的基礎理論與常見問題，因此注重重點知識的課程設計，可以通過精選貼切的例題、增加相關資料、細致拆解化工單元過程等方式來設計、講解、演示及總結，極大可能使學生在有限的課堂上體會實際生產過程，培養學生解決工程問題的能力，學習基礎理論知識與實際工程觀念的碰撞及應用。

（三）摒棄陳舊的教學方式方法，改革教學模式，有效提升教學效果

傳統的教學過程大都是以教師講解為主，教師是課堂的主體與核心，并且知識點的講解一般是機械性地按部就班地進行。如果能夠有效改善教學方式方法，改革教學模式，轉換學生為課堂中的核心與主體，以引導和提出問題為開端，輔助現代化多媒體教學以及增加輔助教學環節，例如小實驗、小視頻、小組研討并總結，最后再由教師進行總結發散以及對學生探討的結果進行評價，就可以讓學生將自身作為課堂核心，體會及主動尋求工程中可能出現的問題的解決方法，可以更有效地提升教學效果，并培養學生工程觀念。

三、針對本校教學特點及資源，在培養工程觀念方面的特色及創新

（一）特色

本校屬于地方省屬院校，雖然資源不多，但本地也有比較合適的實習基地。可以聯合我校實習基地的相關企業，采用錄制真實的生產過程視頻，加入多媒體課件中的方式來提升教學效果，可以在有限的課堂上讓學生極大體會真實工業生產狀況。早期模式的多媒體課件由于知識點相同，容易存在內容和過程的雷同以及講解過程類似的問題，將本地工業化實際過程作為素材制作的多媒體課件，根據素材中的具體設備及問題進行講解，就可以規避傳統課件問題，極大提升教學效果，培養學生工程觀念。另外，還可以結合后續見習實習過程，可以讓學生反復深刻了解和掌握本地工業情況，并以此為契機探索我國整個工業發展狀況。

（二）創新點

根據我們地方院校對于應化專業的高階專業課程的設計和推廣，“化工原理”這門課程作為為數不多的理論聯系實踐以及可以一定程度接觸生產實踐的課程，是本校本院最早開設的課程之一，屬于我校化學學院的元老根基課程。但之前仍是以理論教學為主體，實驗操作也均是在實驗室中進行。今后，在此有利的基礎之上，對于本專業學生的工程觀念培養的創新就應該是在原有成熟的課程體系下，增設新穎有效的課程設計環節，例如，將本地優秀的工業企業生產過程優化案例引入課程中，并轉換課堂以學生為主體進行引導和探討式授課，以培養和強化學生的工程觀念。

四、開展培養“化工原理”課程中學生的工程觀念擬采取的措施

（1）預期進行貼合實際大工業生產的現代工業化新型多媒體課件的拍攝、剪輯、研發與試用，提升授課過程中學生對目前真實工業生產的感知與理解，對真正工業過程和設備運行真看實感，提升教學效果。

（2）在感知與理解基礎上，進行對工程生產過程出現的各種問題歸類、提煉、總結，研究研討問題出現的關鍵所在。經歷過多次觀察、分析、總結與歸納，獲得解決問題的方法論。

（3）最后進行基于地方特色的本地化工企業實際生產過程，以及主要化工設備運行的貼合實際的化工課程設計環節，可以全方位多層次多角度設計學生參與的可以自主思考解決的環節，并盡早實施。通過實施過程與最終結果反饋，不斷調整，最后制訂合理的課程設計方案。

五、實施過程中可能會出現的難點及解決辦法

上述提出的理論及預期設計的課程過程性環節，在課程已經存在很多年形成的既定模式下，執行起來還是有一定難度的。因為長期的理論和生產實踐的脫節，以及課程整體大綱內容的梳理都是按照傳統的理論意義上的由簡入繁以及按照“三傳”的先后順序進行的，給課程新模式及新的設計會帶來不小的難度。因此，可以利用下面幾種方式方法來進行推進。

（1）深入本地化工企業中，實地實景參觀、學習、考察和實踐，最后進行設備的實操及生產過程中與書本內容相關的過程的拍攝和剪輯。可以通過對地方化工產業的調研考察，確定可以作為應化方向見習或實習基地的企業和實際生產線，與企業協商過后進行實地考察和拍攝。通過這樣的方式具體了解目前地方生產中正在運行的機械設備和生產線上的實際情況，在不泄密以及保證過程安全的前提下進行視頻拍攝和剪輯，并應用于研發新模式課程的多媒體課件。

（2）在多年基礎理論的理解和掌握，以及上述企業生產過程實地考察和拍攝的基礎上，進行整體的分析總結，主要探討如何將拍攝回來的本地主要的工業設備和過程與原有書本上的化工基礎理論進行有效結合，進行總結升華。這是整個課程改革與設計的核心難點，如果能解決這個實際生產過程與基礎理論脫節的問題，可以非常自然合理地進行結合，就可以達到有效在課堂上引導和培養學生的工程觀念，并且引起學生探索實際生產過程中問題的好奇心，從而獲得學習的自主能動性。

（3）最后就是如何在實施合理的課程設計環節之后，加強學生們的自主能動性，可以在學習之后具備一定程度的解決實際生產過程中出現的常規問題的能力。并在此基礎上可以具備一定的學習研討能力。即便日后遇到沒有遇到過以及解決過的問題，也可以結合自身掌握的理論知識體系，加之自主學習研究，最終可以進行解決。這就需要在課程設計環節增加發散討論內容，即在講授過程中留下一些比較完整的小問題，比如引導出某個小現象，可以歸納到那個理論問題中，并進行分析、解釋并解決。通過廣泛地開展這樣有趣又貼切的課程設計環節，逐步引導學生進入學習狀態，激發學習興趣，達到以工程觀念的角度進行實際問題的解決的目的。

六、實施的具體方法與內容

（一）設計制作全新的多媒體課件

我們要在今后“化工原理”授課過程中，改變原有的教學要素，要極大利用本地擁有的特色工業，將課本中基礎的化工單元操作過程，其中涉及的重要的工業設備，從類型、外形到各種各類工業機械的基本構造、重要零部件，再到這些機械設備運作過程中可能會出現的各種現象，通過現場錄制、后期增加解說以及與其他媒體聯動等形式制作成視頻等，將其與基礎理論中的設備工作原理結合起來進行深入細致的分析講解。如果能做到將上述新要素和內容加入多媒體課件中，就達到了極大利用地方特點，將其與課堂基礎知識教學有機結合，實現培養學生工程觀念以及提升教學效果的目的。

（二）結合實踐過程設計優化課程環節，并總結分析

“化工原理”這門課程的傳統形式雖然是理論和實踐的橋梁，與理科基礎課程有所不同，但是仍存在機械性講解、利用高數建立模型進行推導、在物理化學等學科基礎理論上進行分析等［45］。為了達到真正培養學生工程觀念的目的，打破原有課程設計環節，建立全新適配優化的課程環節是培養學生工程觀念與能力的關鍵。目前該門課程還是以教師講述為主，學生只有實驗室的基礎實驗，幾乎沒有正規適配的課程設計環節。綜上所述，我們在今后的教學過程中必須增加適合的、能夠將本地工業工程資源融入進去的課程設計環節，包括小組討論中內容及題目的選擇、每個重要的單元操作過程考核時的答辯形式等，以達到既定目標。

（三）工程問題研究方法的總結和剖析

“化工原理”是一門工程學科課程，它和“大學物理”“線性代數”等課程不同，除了少數簡單的問題可采用嚴格的公式推導外，大部分內容都要對問題進行簡化處理，即忽略次要條件，只考慮主要因素，在此基礎上建立數學模型，求解問題，從而實現準確性與經濟性的有機統一［45］。但是簡化的條件，一般都是理論講述，如果能看到切實的例子，加以說明，再進行模型的建立和總結，會達到更好的效果。

結語

綜上所述，可以看出培養應用化學專業的學生的工程觀念，對于偏工科的學科是必要且勢在必行的。對于地方高校要充分利用自身的特點及優勢，通過教師實地考察并通過視頻錄制等手段，將本地“看得見，摸得到”的真正工業設備及生產過程融入理論課堂中，就可以打造具有本地特色的課堂，充分培養提升學生的工程觀念。地方高校偏工科專業的學生具備了一定工程觀念及解決實際生產過程問題的能力，不僅可以提高以后在工作中的實踐和創新能力，增強其自身的就業競爭力，而且對于本專業課程建設的開展以及專業教學水平的提高也會有極大幫助。最終為“化工原理”這門理論與實際橋梁的高階專業課程打造成精品示范課程奠定堅實的基礎。

參考文獻：

［1］鄭炳云，傅明連，楊磊，等.新工科背景下地方高校“化工原理”教學中學生工程觀念的培養［J］.化工時刊，2023，37（01）：8889+108.

［2］黃莉，張紅剛.淺談化工原理教學中工程觀念的培養［J］.廣東化工，2015，42（21）：182+201.

［3］袁軍，張建樹.化工原理教學過程中注重化學工程師基本素質的培養［J］.教育教學論壇，2017（19）：198199.

［4］賈紹義，柴誠敬.化工原理［M］.2版.北京：高等教育出版社，2013.

［5］柴誠敬.化工原理（上下冊）［M］.2版.北京：高等教育出版社，2010.

*通訊作者：杜娟（1979—），女，漢族，吉林四平人，博士，副高級職稱，研究方向：高校教學改革。