關(guān)于《化工原理》課程教學(xué)模式改革的探討

殷俞

【摘 要】《化工原理》是化工、材料、環(huán)境、醫(yī)藥和食品等專業(yè)的本科生必修的一門課程，是化學(xué)工程學(xué)的基礎(chǔ)組成部分。課程的主要意義是為理論知識(shí)到工業(yè)應(yīng)用提供過渡的橋梁，介紹從化學(xué)過程放大到化工過程中的工程問題及其解決方法。為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)，本文結(jié)合理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)《化工原理》的教學(xué)方法進(jìn)行了介紹，目標(biāo)是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

【關(guān)鍵詞】《化工原理》；教學(xué)模式；改革

《化工原理》介紹的是在工業(yè)規(guī)模條件下的單元操作，主要包括：流體流動(dòng)、過濾、傳熱、吸收、干燥和精餾等。我們知道，從實(shí)驗(yàn)室的超小規(guī)模的化學(xué)過程，放大到工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的化工過程，中間需要經(jīng)歷許多次逐級(jí)放大的嘗試，在放大過程中體系的傳熱和傳質(zhì)等情況都將發(fā)生很大的變化。學(xué)生通過學(xué)習(xí)《化工原理》，了解和掌握工程的觀點(diǎn)，為今后進(jìn)入化工類相關(guān)行業(yè)儲(chǔ)備知識(shí)技能。

《化工原理》是一門工程學(xué)課程，重點(diǎn)在于解決工程上的實(shí)際問題，與基礎(chǔ)理論性質(zhì)的數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等課程有較大的差異[1]。結(jié)合了基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐的特征，《化工原理》的課程教學(xué)顯得更有難度，存在一套優(yōu)質(zhì)的教學(xué)模式尤其關(guān)鍵。作者結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以及不同的專業(yè)特征，在分析和總結(jié)《化工原理》課程現(xiàn)有教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，提出了一些改革方式，以便同行探討。

1 綜合傳統(tǒng)與現(xiàn)代化教學(xué)方式：注重板書與多媒體的有機(jī)結(jié)合

在信息化時(shí)代的今天，多媒體教學(xué)是許多教師的主要教學(xué)手段。運(yùn)用多媒體的方式，可以在有限的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生接受到最大化的信息量。通過多媒體，學(xué)生的閱讀對(duì)象不再局限于文字和圖片，而且有大量的動(dòng)畫和視頻資料。比如，《化工原理》中的精餾過程，精餾是一個(gè)經(jīng)典的連續(xù)單元操作。以靜態(tài)的圖文方式總不能活靈活現(xiàn)的展示過程的連續(xù)性。多媒體中的動(dòng)態(tài)圖片或者視頻就完美地克服了這種弊端，可以展示出物料精餾過程中的進(jìn)料、出料和回流等動(dòng)態(tài)流動(dòng)過程，理解其過程和原理就變得十分簡單。多媒體教學(xué)以其鮮明的教學(xué)特點(diǎn)，多樣化的教學(xué)資源，形象生動(dòng)的情境，充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)賦予充分的樂趣。在教學(xué)資源豐富的今天，多媒體教學(xué)方式成為了教師的首選教學(xué)手段，甚至于唯一的教學(xué)手段。值得注意的是，《化工原理》是研究物質(zhì)在單元操作中的動(dòng)量傳遞、質(zhì)量傳遞和熱量傳遞，涉及大量的公式推導(dǎo)和計(jì)算[2]。在推導(dǎo)公式或者是計(jì)算的時(shí)候，板書的書寫比多媒體教學(xué)顯得更為適宜。精湛的板書還是學(xué)生解題樣板，在教師逐步書寫計(jì)算步驟的過程中，學(xué)生潛移默化地學(xué)習(xí)了解題思路和方式。在運(yùn)用先進(jìn)的多媒體技術(shù)的同時(shí)，不能忽視板書這種傳統(tǒng)的教學(xué)手段。注重板書和多媒體教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，一方面，可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于流程和原理的理解；另一方面，加深學(xué)生對(duì)于公式和計(jì)算過程的印象。

2 理論聯(lián)系實(shí)際：理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)同步進(jìn)行

《化工原理》實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，也是培養(yǎng)學(xué)生工程觀點(diǎn)，鍛煉動(dòng)手操作能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?！痘ぴ怼返膶?shí)驗(yàn)裝置是依據(jù)各個(gè)單元操作的原理，并模擬化工企業(yè)的流程設(shè)計(jì)的中小型化工設(shè)備，其管路流程、輔助儀表和工作模式都非常接近于實(shí)際的大型化工裝置[3]。實(shí)驗(yàn)原理和操作方式的掌握對(duì)于實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義。在教學(xué)過程中，通常實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置在理論教學(xué)之后，作者覺得實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)同步進(jìn)行可能會(huì)是一種更好的教學(xué)模式。比如，干燥過程，是典型化工單元操作之一。理論教學(xué)中首先介紹，干燥過程主要分為恒速和降速兩個(gè)階段。憑借理論教學(xué)，局限于概念性地介紹恒速和降速兩種情況，無法切實(shí)體會(huì)到由恒速轉(zhuǎn)變?yōu)榻邓賹?duì)整個(gè)干燥時(shí)間的影響。在實(shí)驗(yàn)過程中，脫除一定量的溶劑，恒速階段如果只需要5分鐘，到了降速階段可能需要10分鐘，這種直觀的時(shí)間差異，使學(xué)生切實(shí)體會(huì)到了兩個(gè)階段干燥時(shí)間的區(qū)別。比如，單元操作之過濾，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以提早讓學(xué)生觀察濾餅在濾布上的形成情況。比如，單元操作之吸收與精餾，通過觀摩實(shí)驗(yàn)裝置可以直觀了解填料塔與板式塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)的區(qū)別。在學(xué)習(xí)《化工原理》理論課程的過程中，了解并熟悉實(shí)驗(yàn)裝置和流程對(duì)于學(xué)習(xí)理論知識(shí)具有一定的指導(dǎo)意義。在理論課程的學(xué)習(xí)過程中，分步開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可使學(xué)生更容易接受工程觀點(diǎn)。針對(duì)在每個(gè)單元操作，理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安排進(jìn)度可為：在理論教學(xué)初期，認(rèn)識(shí)裝置、管路流程及輔助儀表；在理論教學(xué)中期，開動(dòng)裝置、介紹工作流程及原理；在理論教學(xué)后期，指導(dǎo)操作、數(shù)據(jù)采集及分析處理。

3 由課堂到工廠：參觀學(xué)習(xí)完整的工藝路線

《化工原理》主要內(nèi)容是單元操作，任何一條完整的工藝路線都是由若干個(gè)單元操作組合而成。在初步掌握單元操作原理的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)并了解一條或幾條常見的工藝路線是學(xué)習(xí)的升華。安排學(xué)生走出課堂，進(jìn)入工廠，近距離觀察工廠中的化工設(shè)備、單元操作及工藝路線，以切實(shí)體會(huì)書本上的理論知識(shí)在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的規(guī)模應(yīng)用。有課堂到工廠，不僅可以了解到產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程。對(duì)于課本上沒有的知識(shí)，例如，職能部門的設(shè)置及任務(wù)，企業(yè)的內(nèi)部管理機(jī)制都有學(xué)習(xí)的價(jià)值。進(jìn)入工廠式的實(shí)地學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)于《化工原理》課程的理解和掌握。

4 培養(yǎng)創(chuàng)新思維：以研究性思維來組織和指導(dǎo)教學(xué)

《化工原理》理論課程主要以傳統(tǒng)的教學(xué)方式為主，是一種由教師單向傳授知識(shí)、把知識(shí)灌輸給學(xué)生方式。學(xué)生負(fù)責(zé)接受并消化來自于教師傳授的知識(shí)，學(xué)習(xí)的是已有的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)課程是由教師講授，然后學(xué)生能夠在教師的指導(dǎo)下完成操作并分析結(jié)果的過程，學(xué)生是按照固有的步驟模式按部就班地操作，無需主動(dòng)的思考和探究[4]?？梢园l(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，學(xué)生只是被動(dòng)的接受固有知識(shí)，缺乏自主思考和創(chuàng)新理念的培養(yǎng)。科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展越來越需要未來的人才具備創(chuàng)新的理念和思維，那么在《化工原理》的教學(xué)中添加創(chuàng)新的元素也變得很有必要。教師在理論和實(shí)驗(yàn)的講解過程中，注重啟發(fā)式教學(xué)，在介紹單元操作之后，布置課后作業(yè)，要求學(xué)生到圖書館查閱資料和文獻(xiàn)，找出一些在現(xiàn)有創(chuàng)新型化工企業(yè)中的單元操作和工藝流程，課上學(xué)生互相分享和討論，并鼓勵(lì)運(yùn)用學(xué)過的單元操作設(shè)計(jì)一些簡單的工藝流程。在這種模式下，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，使他們認(rèn)識(shí)一些化工企業(yè)中新穎的工藝流程。

5 結(jié)語

《化工原理》是一門工程性質(zhì)的課程，作者介紹了幾種改革教學(xué)模式的方案。分別是綜合傳統(tǒng)與現(xiàn)代化教學(xué)方式、理論聯(lián)系實(shí)際、由課堂到工廠、培養(yǎng)創(chuàng)新思維。目標(biāo)是有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程性理念，提高其分析、解決工程實(shí)際問題的能力，激發(fā)其創(chuàng)新型、研究性思維。從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高其學(xué)習(xí)效率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李敏，陳火平，陳喜蓉，李立清，肖隆文.拋錨式教學(xué)在化工原理課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].江西理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2016.

[2]孟桂花，吳建寧，劉志勇，郭瑞麗.材料科學(xué)與工程專業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)與思考[J].課程教育研究，2016（12）：170-172.

[3]劉建軍，徐向陽，馮慶華，常彥龍.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與探索[J].大學(xué)化學(xué)，2016，31（5）：23-26.

[4]朱俊生，胡光洲，王月倫，張雙全.化工原理課程存在的問題及對(duì)策[J].廣州化工，2016，44（9）：165-166.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]