基于工程能力培养的化工原理实验教学思考

晁国库，宋小芳，熊 静

(温州大学，浙江 温州325035)

化工原理实验教学是化工原理课程教学的一个非常重要的环节。它与理论教学相辅相成，在教学中起着理论联系实践的作用，化工原理实验教学主要以提高学生的工程意识和实际操作能力为主要目的。通过实验教学加深学生对于化工原理课程基本原理的理解，强化学生的工程意识，培养他们分析问题和解决问题的能力［1］。传统的实验教学方法，多为老师讲解实验原理、步骤，然后学生根据步骤按部就班地操作，取下数据后回去做习题推算一遍，完成实验报告，实验结束。这种教学模式，没有为学生提供主动思考的空间，影响了工程教育必须有设计能力的培养。为了更好地培养学生的工程意识，训练他们的综合能力，除了要求学生每做一个实验，必须做到明确实验目的、实验原理、实验步骤、数据处理及进行讨论外，还要落实以下几点:

1 注重实验理论教学

化工生产是一个复杂的工程问题，其产品多种多样，千变万化，工艺流程也各不相同。但也都有共同之处，化工原理实验教学就是学习明确这些单元操作在化学工程中的应用，工程实验的复杂性在于变量多，涉及的物料也各不相同，设备各异。针对这些实验的特殊性，不能简单地同一般实验教学方法一样处理。化工实验问题的处理基本方法为因次分析法和数学模型法。依靠这些基本方法来解决实验中遇到的变量多，物料变化的问题，是解决工程问题的重要手段。化工原理实验教学就是要求学生掌握这些基本的方法，掌握典型的仪器、仪表的使用及测试技术，正确进行实验数据处理并学会分析误差产生的原因，改进实验方案，正确处理实验数据，从而得到科学的结论。要培养学生灵活运用这些基本知识，那么首先就要求学生要掌握基本的实验理论，因此在实验教学过程中对于实验理论的教学必不可少，要让学生学会正确地分析实验，掌握实验处理的基本方法［2］。只有掌握了正确的实验理论才是实验正常进行的基础和前提。

2 多元化预习体系

在传统的教学模式中，预习也是实验的一个重要环节，教师总是强调预习的重要性，但学生总是对实验的预习不够重视，而且大多数预习都过于依赖实验教材或者教师的指导，缺乏独立思考的能力。学生的积极主动性很难得到发挥，学生对于预习的内容也仅仅只是表面上的记忆，而达不到深层次的理解。因此不仅达不到预习的效果，还很有可能变成一种形式，或者纯粹就是一种应付式的预习。针对这种现象，我们采取多元化的预习体系，让学生在进入实验室之前进行充分的预习。首先，学生通过化工原理实验课件中的实验指导部分弄清实验原理，了解实验要解决的问题、实验所需测量的参数和方法，实验操作要点、注意事项及后期数据处理，并填写实验预习报告。其次，实验开始前还要在规定时间内熟悉仪器设备和工艺流程，再进行工艺流程图的绘制、操作规程的编写。操作规程写好之后，交给指导老师审阅认可后方可进行实验操作。由于事先进行了工艺流程图的绘制和操作规程的编写，学生对此印象很深，在实验过程中不用一边看操作步骤一边做实验，发挥了学生的主动性。由于化工过程涉及安全性问题，因此，在整个实验过程中教师应严格把关。通过这些训练，学生不仅完成了实验，而且还掌握了化工工艺流程图的绘制和操作规程的编写［3］。

3 改变教学内容模式

化工原理实验教学是以培养学生的实践能力、增强学生的工程意识为主的一门实践性极强的实践性课程，因此传统的以验证课堂教学内容为宗旨的实验教学方法，就必须得到改进，建立相对独立的实验教学模式，着重培养学生的工程意识和创新能力。因此，我们将实验内容分为基础实验、仿真实验、设计实验三个层次。这三个层次的实验有机结合、相辅相成，从而使学生的基础理论、实践能力和创新能力互相结合，发挥学生的主动性，变被动学习为主动学习，提高学习的积极性。基础实验教学是为了使学生掌握典型的单元操作，了解实验的过程与机理、学会实验数据处理和实验仪器的使用等基本的技能。化工原理仿真实验以真实实验为基础，采用现代化教学手段，使学生能够更立体直观地了解实验教学思想。仿真实验软件根据教学仪器编写，同时把以往教学工程中容易出现的操作错误等进行模拟。这样可以使得在实际操作中不可能出现的一些极限操作和失误操作等情况，让学生得到体验。同时我们的实验采用3D 立体化模拟真实仪器，这样更利于同学们对于仪器原理结构更深层次的掌握。一些在实验中容易出现事故的操作如精馏实验中的淹塔现象，都可以在软件中试做，以分析操作失误的后果。完成仿真实验后，同学们可以根据实验目的要求分析实验数据结果，判断实验方案的合理性，重新再设计实验参数，确定更加有效的实验参数，体验在实际操作中难以实现的大量运算和实验参数变化。仿真实验过程中，学生的动手能力不同，每人在各自的计算机上独自操作，采取的实验参数、实验方案不同，老师可以在计算机房的主机上，随时了解和掌握学生计算机上的实验情况，给予及时指导，实时检测和管理，提高了实验教学效果。设计综合性实验包括一些典型单元操作的深入研究和优化。我们可以对已有的实验进行改造、扩展，设计一些与实际生产相联系的实验任务，给学生提供一定的研究空间。第三层次的实验为实用性较强的专题研究实验，该类实验更能激发学生的研究兴趣和探索热情，教师也可以结合自己的科研或当地化工企业特色，将科研内容和成果等融入到化工原理实验教学中来，这样更易提高学生的积极性。

4 加强实验管理，改革考核模式

在大的教育环境还是以应试教育为主的前提下，实验成绩的考评作为实验教学一个重要的环节，其重要性也是不容小觑的，传统的考核模式大多以书面考核和实验报告成绩为主。这种考核模式受应试教育的束缚较大，对于学生的主动性和能力的考核较少，难以反映学生对实验技术的掌握程度和对知识的综合应用能力。而化工原理实验课程作为一门工程类实验课程，这种考评方式就更难适应学科发展的要求。为保证学生实验技能的培养，进而增强其工程素质，化工原理实验成绩的考核可以采取平时成绩与课程考试成绩相结合的办法，具体是平时成绩占课程总评成绩的60%，而期末考试成绩占总评成绩的40%，课程考试采用笔试和实验操作等多种考核方法，平时成绩则包括实验预习、实验操作和实验报告等多个方面。

实验预习前面已经讲过，要求要抓住重点，以多元化的方式进行预习，格式上可以精简，但必须要有自己的思考，自己的设计。由于化工原理实验设备的特殊性，一般4—5 人为一组进行实验，但每人单独完成实验报告。我们试验改变分组模式，减少每组人数，且由一组共同编写实验报告，但要分工合作。这种分组的细化与整合，给学生提供了主动发挥的空间，并要求同组互相探讨分工明确，这样学生的积极主动性就有了很大的提高，同时克服了由于实验仪器较少而出现个别同学无事可做的现象，且共同完成实验报告，可以使学生减轻许多机械的、重复性的工作，省出更多的时间去查阅文献资料，强化专业知识根基、深化对实验及相关过程的理解。同时，为了能够全面、准确地对学生作出评价，将原有的考评模式多元化，在成绩评定中增加了实验设计报告及大作业，还增加了对实验技能的考评，这样让学生充分体会到化工原理实验的重要性，还可以力求引导学生由单纯地追求高分，逐步向加强实践能力、培养创新意识过渡。

5 结语

随着我国经济的不断发展，高校教育改革的不断深化，主动适应新的教学要求和人才培养目标，适时改进教学方法，不断提高实验教学质量，这是当前高校教育发展的主要途径。通过实践教学，为学生提供多元化预习体系，加强预习效果，并利用计算机仿真辅助教学，培养学生对实验的兴趣，调动学生参加实验的积极性，提高学生的实验操作能力，加深理论课所学的知识。严格规范实验中的实验操作要求，培养学生良好的操作习惯，增强学生的工程意识。打破传统的实验教学模式，在实验教学内容和方法上进行改革和创新，注重技术应用能力和职业素质的培养，对推动高等院校的实验教学模式改革具有一定的现实意义。

［1］王洪林.化工原理实验教学方法探讨［J］.科技信息(学术研究)，2007，(5).

［2］秦伍根，丁英萍，姚彦红.高校化工原理实验教学方法的改革与实践［J］.江西化工，2004，(2):145.

［3］张正红.高职化工原理实验教学模式改革的研究［J］.化学工程与装备，2008，(12):146.