《化工原理》課程的教學探索與體會

李 璐，王鶴文

(黃岡師范學院 化工學院，湖北 黃州 438000)

《化工原理》課程的教學探索與體會

李 璐，王鶴文

(黃岡師范學院 化工學院，湖北 黃州 438000)

本文從《化工原理》課程的理論課、實驗課和課程設計三個教學環(huán)節(jié)出發(fā)，結合教學探索與體會，探索了如何調動學生學習興趣、如何提高學生學習效果的方法，從而有利于學生更深入地掌握此門課程。

化工原理；教學探索；教學體會

化工原理課程是化學工程與工藝、制藥工程、應用化學等專業(yè)的一門主干課程，是基礎理論課向工程專業(yè)課過渡的橋梁，是解決生產問題的基石。也是一門綜合運用數(shù)學、物理、化學、計算技術等基礎知識，分析和解決化工類型生產過程中各種物理操作問題的技術基礎課[1]?；ぴ碚n程是化工、制藥、應用化學等專業(yè)的核心主干課程，是化工技術工作者的看家本領?；ぴ碇R掌握的好壞，對學生將來工作和后續(xù)學習起著關鍵的作用。在化工類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中，承擔著工程科學與工程技術的雙重教育任務。

化工原理課程體系包括理論課、實驗教學和課程設計三門相對獨立的課程。通過本課程的學習，應樹立起安全適用、經濟合理的工程觀點，掌握解決工程實際的方法，培養(yǎng)以工程技術觀點和經濟觀點來分析和處理實際問題的能力以及熟練進行化工基本運算的能力。為了提高《化工原理》課程在學生學習中的效果，本文作者從理論課、實驗課和課程設計的教學三方面進行了一系列的探索，取得了較好的效果。

1 理論課的教學

化工原理來源于實踐，面向實踐，又應用于實踐，是化工技術工作者的看家本領。化工原理的理論教學旨在夯實學生的理論知識，為后續(xù)的學習、科研和工作打下堅實的基礎。但是，化工原理課程涉及的單元操作多、內容繁雜、原理較難、公式多、計算繁瑣，采用傳統(tǒng)的教學方式，學生學習起來較為枯燥、學習興趣不高。針對這種情況，本文作者們進行了相應的探索。

1.1 引入多媒體、視頻等教學手段，與傳統(tǒng)的板書式教學有機結合起來

1.2 傳統(tǒng)教學法與對比教學法、案例教學法有機結合起來

1.2.1 對比教學法

對比教學法的運用，使得學生在學習新知識的同時，避免了陌生感，能夠輕松找到新知識入門的途徑，同時也有助于學生形成完整的知識體系[2]。如流體輸送機械中離心泵和離心機的比較，可以讓學生認識到原理相同的設備，輸送不同流體，設備的形式是有很大區(qū)別的。如沉降分離中重力沉降和離心沉降的對比教學法，使得學生明白了力場不同，分離的非均相物系混合物的粒度差別很大，應用的場合各不相同，粒徑≥75μm的氣態(tài)非均相混合物采用重力沉降進行分離，設備是降塵室，粒徑介于10μm和75μm的氣態(tài)非均相混合物采用離心沉降進行分離，設備是旋風分離器。在介紹塔器設備時，對比板式塔和填料塔的結構與特點，使學生明白板式塔內氣液是逐級接觸的，填料塔內氣液是連續(xù)接觸的，傳統(tǒng)的精餾操作采用的大多是板式塔，吸收操作采用的則大多是填料塔。另外，對于板式塔中的塔板的類型也采用對比教學法進行介紹，這樣學生可以很好、很完整的掌握不同塔板的特點?；ぴ砝碚摻虒W中，相關聯(lián)的知識點很多，采用對比教學法可以很好的提高教學質量，有利于學生系統(tǒng)地、深刻地掌握所學的知識點。

1.2.2 案例教學法

案例教學法的應用，則有利于調動學生學習的積極性，開闊學生的視野，提高學生學習的興趣[3]。案例教學法包括教學過程中的生活事例和工程案例。生活事例主要是為了提高學生對化工原理課程的學習興趣。如在講解傳熱時，提出“氣溫下降，添加衣服時，把保暖性好的衣服穿在里面好，還是穿在外面好？”，“火車車廂中的空調為什么裝在車廂的頂部，而加熱器則裝在車廂的底部？” 等一些生活中的問題；在講解干燥的時候，則問學生“冬天的時候，當室外溫度是2℃時，晾在室外的濕衣服卻結冰了的原因是什么？”的問題。類似的生活事例問題都會在相應的知識點講解前引入，吸引學生的注意力，從而提高學生學習的積極性。

工程案例的引入則是為了開拓學生的視野，使學生學以致用，清楚所學知識在將來的工作中如何進行應用，激發(fā)學生學習的熱情。如工程操作中，當離心泵出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象時，如何分析發(fā)生氣蝕的可能原因，如何對輸送系統(tǒng)進行技術改造；傳熱過程中，如何實現(xiàn)換熱器以小替大來改善換熱效果，考察換熱器的傳熱能力不能只考慮其傳熱面積，而應該考慮傳熱面積和總傳熱系數(shù)的乘積；合成氨生產中如何脫碳；SO2吸收塔如何設計才能高效進行；如何提高精餾塔的生產能力，如何降低精餾過程中的能耗，等等。

此外，通過積極建設校內相關精品課程，學生可以在課余時間進行學習和復習，為學生的課余學習提供了學習的平臺。

2 實驗課的教學

化工原理實驗是化工原理最重要的實踐環(huán)節(jié)，是工程性較強的實驗課程。該課程將課本中抽象的理論知識直觀化，有助于學生對化工單元操作過程及原理的深入理解，有助于培養(yǎng)學生的工程概念，提高學生綜合運用知識的能力。

1.4 統(tǒng)計學分析 研究數(shù)據(jù)采用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析，計量資料采用描述，組間比較實施獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料采用率(%)描述，χ2檢驗；Kaplan-Meier法建立生存模型，Log-rank檢驗分析生存率差異。此外，采用多因素Cox回歸分析EOC預后的獨立危險因素，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

在實驗教學過程中，學生能夠在教師的指導下完成實驗的基本操作和實驗數(shù)據(jù)的處理，但存在對老師的過分依賴、學習被動、實驗報告撰寫不認真，導致對實驗原理不了解，知其然不知其所以然，從而學習效果不夠理想。針對這種情況，本文作者們也進行了一些探索。

2.1 分類實驗教學

將實驗內容進行分類，把實驗分為驗證性實驗和綜合實驗，不同的實驗類型按照不同的教學方法進行教學。

驗證性實驗以學生動手為主體，教師指導為輔。實驗前學生做好預習，然后老師提出相關的問題，回答正確后，學生自己摸索進行實驗，實驗過程中遇到問題，再過來和老師討論，實驗結束后在撰寫的實驗報告中描述實驗驗證的理論知識是什么，實際的過程和理論有沒有區(qū)別，是什么原因導致的。

綜合實驗前，除了要先做好預習以外，還要先進行仿真練習，即在電腦上，每人一機單獨操作，熟悉每一個流程，了解每一個流程中閥門的作用，知道閥門改變后，實驗結果的變化規(guī)律。仿真練習結束后，提交仿真實驗結果，合格的同學再在設備上進行實驗操作。這樣一來，可以提高學生的學習積極性，變被動學習為主動學習，減少了學生對教師的依賴性，學習效果也得到了很大的提高。

2.2 嚴把實驗報告

化工原理實驗的操作相對比較簡單，但是采集數(shù)據(jù)較多，處理起來比較麻煩。因此，化工原理實驗的數(shù)據(jù)處理統(tǒng)一要求用Excel或Origin軟件來進行。為了避免同組同學抄襲實驗報告的現(xiàn)象，要求軟件處理數(shù)據(jù)的詳細過程和實驗報告一起上交。這樣可以提高學生的綜合應用能力和科學研究素養(yǎng)。

3 課程設計的教學

化工原理課程設計是化工原理教學中十分重要的教學環(huán)節(jié)，是綜合應用本門課程和有關選修課程所學知識，完成以單元操作為主的一次設計實踐。化工原理課程設計可以使學生找到理論與實踐的切合點，能有效地培養(yǎng)學生的綜合應用能力，是對學生學習化工原理知識的一次綜合考驗。

在教學過程中，注重對學生設計能力的培養(yǎng)，包括查閱資料、收集數(shù)據(jù)和選用公式的能力、正確選擇設計參數(shù)的能力、繪制工藝流程圖和設備選型的能力等等。在課程設計的過程中，本文嘗試性地進行了改革：

(1)在工藝計算過程中，以手工計算為主，這樣可以讓學生能夠很好的理解工藝計算過程的原理，手工計算完成后，配以Aspen Plus軟件進行模擬計算，用以驗證手工計算的準確性[4]。

(2)在繪制工藝流程圖和設備裝配圖的時候，要求學生部分圖紙采用手工繪制，部分圖紙采用AutoCAD軟件進行繪制。

這樣進行改革的目的則是讓學生的基本功更加扎實，提高學生的工程設計能力。通過這樣的教學改革，學生的設計能力確實得到了很大的提高，在全國化工設計大賽中也取得了較為優(yōu)異的成績。

化工原理課程承擔著從基本理論到實踐工程、從基礎理論到專業(yè)知識的紐帶作用。該課程教學效果的好壞直接影響學生的業(yè)務素質和工程能力。在教學過程當中，為了提高該課程的教學效果，在不同的教學環(huán)節(jié)里面采取了一些積極的措施，調動了學生的學習積極性，提高了學生的綜合應用能力。在以后的教學中，本課題組將繼續(xù)探索，盡可能的讓學生能夠更好地、更深入地掌握好這門課程，為將來的工作和后續(xù)學習打下堅實的基礎。

[1]夏青，賈紹義. 化工原理[M].天津：天津大學出版社，2012：上、下冊。

[2]黃莉，潘雪. 對比式教學法在化工原理教學中的應用[J]. 中國科教創(chuàng)新導刊，2012，16：96-97.

[3]賈紹義，夏清，吳松海，等. 工程案例教學法在化工原理課程教學中的應用[J]. 化工高等教育，2010，(3)：78-81.

[4]孫蘭義，張月明，李軍，等. Aspen Plus 在化工原理課程設計教學中的應用[J]. 廣東化工，2009，36(12)：173-175.

責任編輯 王菊平

2017-03-08 doi 10.3969/j.issn.1003-8078.2017.03.18

李璐，女，遼寧鞍山人，會計師，主要研究方向為檔案管理。

王鶴文，男，江西吉安人，副教授，博士，主要研究方向為化工原理、化學反應工程等課程的教學。

黃岡師范學院實驗教學示范中心大學生創(chuàng)新活動項目(zx1132)；黃岡師范學院實驗教學示范中心實驗教學研究項目(zj1114)。

G642.0

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1003-8078(2017)03-0079-03