應(yīng)用型地方本科院?；ぴ韺?shí)驗(yàn)課程的教學(xué)探討

劉子杰，王曉麗，張瑞瑞，王偉建

(欽州學(xué)院石油與化工學(xué)院，廣西 欽州 535011)

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應(yīng)用型地方本科院?；ぴ韺?shí)驗(yàn)課程的教學(xué)探討

劉子杰，王曉麗，張瑞瑞，王偉建

(欽州學(xué)院石油與化工學(xué)院，廣西 欽州 535011)

化工原理實(shí)驗(yàn)是化工類專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，是引導(dǎo)學(xué)生由理論到實(shí)踐性、工程性轉(zhuǎn)變的重要環(huán)節(jié)。針對化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容層次的設(shè)置、課堂教學(xué)結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)、專業(yè)見習(xí)、加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)等方面對化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了探討。結(jié)合地方院校自身實(shí)際情況，對化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了改進(jìn)的方法，為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的化工原理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革提出了建議。

化工原理實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用型本科；教學(xué)改革

應(yīng)用型本科院校越來越重視學(xué)生的工程實(shí)踐能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也成為培養(yǎng)學(xué)生工程綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。《化工原理實(shí)驗(yàn)》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是化工專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)化工原理課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入了解和理解一些廣泛應(yīng)用及典型的化工過程和相關(guān)設(shè)備的原理、設(shè)計(jì)和操作的一門實(shí)踐性課程，培養(yǎng)學(xué)生的基本工程素養(yǎng)，是培養(yǎng)學(xué)生工程觀念和實(shí)踐能力的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)它又是化工、機(jī)械、自動(dòng)化等多學(xué)科交叉的載體課程[1]。

隨著現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的不斷發(fā)展，新的理論、新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，市場經(jīng)濟(jì)對工程技術(shù)人才需求也隨之變化，原有的“化工原理實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)方法、教學(xué)模式及教學(xué)內(nèi)容已不能滿足當(dāng)今化工發(fā)展對人才培養(yǎng)的需求。化工原理實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門重要的實(shí)踐性課程，其教學(xué)改革和研究也一直受到高度的重視[2]?；ぴ韺?shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)主要圍繞“三個(gè)”能力的培養(yǎng)，一是理論聯(lián)系實(shí)際，二是手動(dòng)與自動(dòng)操作相結(jié)合，三是計(jì)算、分析和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。圍繞以上三個(gè)能力的培養(yǎng)，對化工原理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

化工原理實(shí)驗(yàn)課程是一門工程性較強(qiáng)的課程，它強(qiáng)調(diào)工程觀點(diǎn)、定量計(jì)算、實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課中起著承上啟下的作用。化工原理實(shí)驗(yàn)是化工原理課程體系中必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過觀察基本工藝流程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如流態(tài)化、液泛等；測定四大基本工藝參數(shù)：流量、壓力、溫度、濃度；進(jìn)而探索工藝流程的規(guī)律，如流體在管道內(nèi)的流動(dòng)、氣體-固體顆粒的分離等；確定單元設(shè)備的性能，如離心泵的特性曲線、精餾塔全塔效率、板效率的測定，吸收塔全塔吸收系數(shù)的測定、換熱器總傳熱系數(shù)的測定等。因此，化工原理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生鞏固化工原理理論知識、學(xué)習(xí)新知識的重要途徑[3]。

1 化工原理課程的特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 重理論、輕實(shí)踐

大多數(shù)學(xué)生甚至老師對化工原理理論課程都很重視，作為化工專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，是大多數(shù)化工專業(yè)的研究生考試初試的必考課程，相對于理論課，實(shí)驗(yàn)課的重要性往往被忽視。部分學(xué)生在上課前都沒有進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)過程中只是盲目的按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作。在一些大型的化工設(shè)計(jì)大賽中也只是考察到了學(xué)生理論知識的掌握和一些化工軟件的應(yīng)用，而基本不涉及對化工生產(chǎn)及生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際操作。這也使一些學(xué)生產(chǎn)生錯(cuò)誤的理解，認(rèn)為在學(xué)校主要是學(xué)習(xí)理論知識，設(shè)備操作可以在工作中鍛煉[4]。

1.2 實(shí)驗(yàn)場所和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制

根據(jù)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的培養(yǎng)方案，每4個(gè)人操作一臺實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但是一般的本科院校受到實(shí)驗(yàn)場所和實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)費(fèi)的限制，往往達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)裝置配備，這就使一些同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中偷懶，甚至整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程都未參與實(shí)驗(yàn)操作，起不到理想的實(shí)踐鍛煉作用。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程不完整不規(guī)范

實(shí)驗(yàn)過程的不完整不規(guī)范主要體現(xiàn)在學(xué)生的課前預(yù)習(xí)不足、實(shí)驗(yàn)步驟操作的不準(zhǔn)確及報(bào)告撰寫不科學(xué)等方面。由于實(shí)驗(yàn)操作一般需要幾個(gè)同學(xué)分組協(xié)作，有的同學(xué)在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前抱著偷懶依賴的心理，未對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)過程中要注意的問題進(jìn)行充分思考，甚至實(shí)驗(yàn)過程中就是作為旁觀者。實(shí)驗(yàn)結(jié)束在處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)也是同樣采用參考的方式完成，這樣起不到理想的實(shí)驗(yàn)操作鍛煉效果。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫還是按照操作手冊抄寫，沒有自己的撰寫組織過程，未對實(shí)驗(yàn)提出自己的看法和設(shè)想[5]。

1.4 缺少專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教師

受到學(xué)校實(shí)驗(yàn)教師編織數(shù)的限制，專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師的數(shù)量不足。一些本科院校都是由任課教師同時(shí)擔(dān)任實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)。這在理論實(shí)驗(yàn)知識的銜接方面是有利的，但是專任的教師往往在授課的同時(shí)還擔(dān)任其他課程或是科研課題的研究，在精力和時(shí)間分配上難以做到專任實(shí)驗(yàn)教師的效果。

2 化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革探索

針對化工原理實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)及教學(xué)過程中的問題，對化工原理實(shí)驗(yàn)從提高學(xué)生的課程的重視度、重視實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、重視自己進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、重視實(shí)驗(yàn)操作步驟的準(zhǔn)確性等方面進(jìn)行改革探索。

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容層次合理化

受實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，大多數(shù)化工原理實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證型或綜合型。從培養(yǎng)學(xué)生綜合分析解決問題能力的角度講，增設(shè)和開發(fā)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是十分必要的。如何對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行改造，增加設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的開出就成為實(shí)驗(yàn)課教師要考慮的重要問題。如在精餾實(shí)驗(yàn)中，通過增設(shè)回流液的溫度測量裝置，根據(jù)測出的回流液溫度和回流比、進(jìn)料溫度及組成等，就可以進(jìn)行精餾塔的熱量衡算，確定出精餾塔的回流液量來計(jì)算出精餾段操作線方程，根據(jù)計(jì)算結(jié)果在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，也可以鼓勵(lì)學(xué)生自己根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，舉一反三。通過設(shè)計(jì)計(jì)算，使學(xué)生徹底掌握精餾過程各參數(shù)之間的聯(lián)系。也可以引導(dǎo)學(xué)生對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行合理改造，使之更符合本校學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。

2.2 注重實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的科研精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

化工原理實(shí)驗(yàn)使根據(jù)化工生產(chǎn)中的單元操作設(shè)計(jì)而成，在化工生產(chǎn)中的單元操作過程和設(shè)備都有所體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)的過程不僅要使學(xué)生熟練掌握工藝流程和設(shè)備操作，還要學(xué)會利用理論知識分析操作變量對過程的影響，通過調(diào)節(jié)操作參數(shù)滿足制定的工藝要求。在實(shí)驗(yàn)中啟發(fā)學(xué)生思考操作步驟中所蘊(yùn)含的科學(xué)依據(jù)。鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前后勤于思考、善于思考。如在精餾實(shí)驗(yàn)中，理解全回流對精餾操作的意義，當(dāng)增加回流比時(shí)，塔頂塔底產(chǎn)品會發(fā)生怎樣的變化，通過實(shí)際操作理解全塔物料平衡的意義。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)使學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)到的理論知識得到升華，建立起工程的概念。在柏努利實(shí)驗(yàn)中，理解流體靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的基本原理，理解能量守恒。在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

同時(shí)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫也參考科技論文的表達(dá)要求，實(shí)驗(yàn)的名稱對應(yīng)論文題目，實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?yīng)前言部分，實(shí)驗(yàn)流程對應(yīng)材料和試驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)思考對應(yīng)結(jié)論等，老師引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生以論文的形式撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的科技論文寫作能力。實(shí)驗(yàn)真實(shí)的記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，對偏差較大的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析，杜絕隨意篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度。在報(bào)告撰寫中可以應(yīng)用一些化工設(shè)計(jì)軟件，如一些流程模擬軟件畫出工藝流程圖，采用origin等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的科研工作能力。

在課堂實(shí)驗(yàn)以外，可以將化工原理實(shí)驗(yàn)室面向?qū)W生開放，將一些設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)作為開放實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)自己的情況，結(jié)合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文、化工設(shè)計(jì)大賽等情況，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)操作。在操作前要給出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)教師對實(shí)驗(yàn)的可行性進(jìn)行評估后方可進(jìn)行。

一般的化工原理實(shí)驗(yàn)都需要3～4人合作才能完成。如在流量計(jì)流量系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)中，要同時(shí)記錄壓差、體積以及計(jì)時(shí)時(shí)間等參數(shù)，要求計(jì)時(shí)學(xué)生和體積測定學(xué)生無縫配合，才能測出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.3 注重計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)軟件的應(yīng)用

受實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和實(shí)驗(yàn)場地的限制，一些大型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺套數(shù)較少，而上化工原理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)生數(shù)量卻一直在增加，要做到人人有操作時(shí)間較難實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備也會處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。一般在實(shí)際教學(xué)過程中都是采取5人以上一組同學(xué)來協(xié)同操作，一部分同學(xué)在現(xiàn)場幾乎不進(jìn)行操作，蒙混過關(guān)。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)是目前一項(xiàng)非常重要的輔助教學(xué)手段，仿真實(shí)驗(yàn)既涵蓋了實(shí)驗(yàn)大綱要求的基本實(shí)驗(yàn)，還有一些延伸實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)可以做到人手一臺電腦，每個(gè)學(xué)生獨(dú)立操作。從實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)到實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、提交報(bào)告，老師可以在電腦檢測并隨時(shí)收到學(xué)生完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。采用3D仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，更可以實(shí)驗(yàn)過程形象生動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀性。通過仿真實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生較快的掌握實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容、熟悉實(shí)驗(yàn)的操作流程，與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合更能加深學(xué)生的印象，提高實(shí)際操作的準(zhǔn)確性。

2.4 課堂教學(xué)與工廠見習(xí)相結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)際

化工原理課程是與化工煉油廠設(shè)備流程最為緊密的課程，因此踐教學(xué)環(huán)節(jié)即專業(yè)見習(xí)在教學(xué)過程中起著重要的作用。在專業(yè)見習(xí)課的教學(xué)計(jì)劃中，設(shè)置專門針對化工廠的典型設(shè)備及工作原理的考核內(nèi)容，請工廠的技術(shù)人員及操作人員介紹典型單元操作過程中的經(jīng)驗(yàn)和體會，使學(xué)生把課堂上的抽象知識和現(xiàn)實(shí)中具體的單元設(shè)備及操作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使見習(xí)過程真正起到構(gòu)建學(xué)生對化工單元操作感性認(rèn)識的作用，避免走馬觀花的放羊式見習(xí)。

2.5 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師師資隊(duì)伍建設(shè)

化工原理實(shí)驗(yàn)教師的師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)應(yīng)該合理，職稱分布合理。不管是設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的開出還是開放性試驗(yàn)的進(jìn)行，都需要學(xué)生有活躍的思維，這就對教師隊(duì)伍的整體素質(zhì)提出了要求。從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師應(yīng)該具備扎實(shí)的基礎(chǔ)學(xué)科知識，能引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行延伸，能回答學(xué)生提出的問題，熟悉設(shè)備儀表并具有一定的動(dòng)手操作能力。可以說既熟悉工藝流程，又懂得設(shè)備原理。發(fā)揮教師在課堂中的引導(dǎo)作用，以學(xué)生為主體，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開放放實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。

3 結(jié) 論

化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于工科學(xué)生特別是應(yīng)用型高校的工科學(xué)生工程能力和工程觀念的培養(yǎng)具有重要的作用，對學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、數(shù)據(jù)處理和報(bào)告撰寫等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有理論課所不能替代的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革也要與人才培養(yǎng)目標(biāo)和社會發(fā)展的要求相適應(yīng)，才能發(fā)揮其在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的重要作用。

[1] 王士材,劉赫揚(yáng),成忠.化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào),2013, 25(5):400-404.

[2] 戴益民,李洵,張躍飛,等.專業(yè)認(rèn)證背景下化工原理實(shí)驗(yàn)工程素質(zhì)的培養(yǎng)[J].化工高等教育,2013,30(4):39-41.

[3] 焦緯洲,劉有智,袁志國,等.基于工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2014,31(3):16-168.

[4] 宮顯云,姜艷麗,田玫,等.應(yīng)用型高?；ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)改革思考[J].廣州化工,2015,43(2): 163-167.

[5] 李華,王麗華.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足與改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2013,16(4):56-58.

Discussions on Teaching of Chemical Engineering Principles Experiment for Application-oriented Colleges

LIUZi-jie,WANGXiao-li,ZHANGRui-rui,WANGWei-jian

(School of petroleum and Chemical Engineering, Qinzhou University, Guangxi Qinzhou 535011, China)

Chemical Engineering Principles experiment is a major professional foundation course for Chemical Engineering. It is important to guide the students from the theory to practice and engineering. Based on the situation existing in the teaching process of this curriculum, the teaching innovation of the curriculum form aspects of improving the level setting of the teaching content, classroom instruction combined with simulation and professional trainee, strengthening the teaching staff were discussed. Combined with the actual situation of oriented colleges, the teaching methods of Chemical Engineering Principles experiment were proposed, the suggestion of the teaching reform of Chemical Engineering Principles experiment were posed.

Chemical Engineering experiment; application colleges; teaching reform

G712

A

1001-9677(2016)021-0213-03