矿物加工工程专业化工原理教学方法探讨

徐志高　吕仁亮　陈苏芳　杜志平　李萍

摘 要：《化工原理》是该校矿物加工专业重要的学科基础课，主要任务是介绍流体流动、传热和传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等。结合多年的教学实践与工程实践，探讨了适合于矿物加工工程专业的化工原理教学内容与教学方法，从而使化工原理教学更加适合矿物加工工程专业特色，满足专业发展需求。

关键词：化工原理 矿物加工工程专业 教学内容 教学方法

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（b）-0211-02

武汉工程大学矿物加工工程专业为教育部“卓越工程师计划”试点专业，是全国唯一以培养化工矿山矿物加工工程专门人才为主的专业，也是湖北省楚天学者设岗学科之一，1979年开始招生，1988年开始培养硕士研究生，1994年被确定为化工部高等学校首批重点学科，2001年确定为湖北省重点学科，2003年获得省免评硕士点授予权，2010年获批矿业工程一级学科硕士点。

矿物加工已成为我国专门技术人才培养和科研的重要基地，为我国地方经济建设做出了较大贡献。矿物加工工程是一门涉及矿业、化工、计算机、控制、力学和化学等多种学科交叉的应用型专业，旨在培养能从事选矿工艺设计、选矿过程装备与药剂开发的德、智、体全面发展的复合型高级工程技术人才和管理人才。该校矿物加工工程专业的学生在钢铁、有色金属、化工、煤炭等行业就业的比例很大，掌握一定的化工知识对他们来说是非常必要的。

《化工原理》是该校矿物加工工程专业重要的学科基础课，主要任务是介绍流体流动、传热和传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等，主要目的是使学生建立工程意识，获得工程实际知识、技巧和经验，对典型化工过程有一个基本的观念和认识。

矿物加工工程专业与化工类专业区别很大。因此，对矿物加工工程专业的学生进行《化工原理》教学时要注重自身的特点，结合化工和矿物加工企业中的工程实践和《化工原理》实践教学中经验，对《化工原理》课程在矿物加工工程专业的教学方法上提出一些想法。

1 精讲绪论课，诱发学生兴趣

矿物加工工程专业属于非化工类专业。非化工类专业学生刚接触课程时，往往会产生很多的疑问，为什么非化工专业的学生？为什么要学化工专业的课程？还有些学生认为自己的化学知识很薄弱，肯定学不好《化工原理》课程，还不如不学。如果不能让矿物加工工程专业的学生认识到学习《化工原理》课程的必要性，就很难提高他们学习《化工原理》的积极性，这是非化工专业《化工原理》教学中必须解决的关键问题[1]。对一门新课程而言，绪论课讲得好坏将直接影响到学生对这门课程的认识和渴望，进而影响到学生对该课程的学习兴趣[2]。

笔者每次都会安排3～4个学时来上绪论课，尽量从一些与生产、生活实际中的例子或大自然中普遍存在的现象出发，重点论述学习《化工原理》的必要性，引出要讲授的知识点，来激发学生的兴趣。《化工原理》所研究的对象是单元操作，矿物加工处理过程中按其操作目的的不同也可划分为若干操作单元，具有与《化工原理》相同的处理思路。矿物加工专业的本科毕业生大都在矿物处理生产一线，所涉及的设备和系统可以说完全就是一个特定的“化工厂”（专们处理矿物的化工厂）。比如，矿石粉料输送进入处理系统，除了输送带输送外，可以是采用矿浆泵送方式，这就需要有《化工原理》中相关泵和管道的相关内容；矿物采用柱式浮选时，需要控制能直接影响浮选结果的上升气泡大小和流速，而这也涉及到《化工原理》中塔的相关知识；还有些矿物处理过程本身就是一个化工过程，如萃取操作。

该课程属于工程技术科学的范畴，因此从绪论开始，就要有意识地培养学生的工程观点，可以列举几个工程实例说明如何解决工程问题，要求学生不仅要能灵活地运用书本知识，还要从工程实际出发，学会从经济学角度去考虑技术问题[3]。重点介绍《化工原理》课程的性质与任务、特点、研究方法，强调工程观点、定量运算、实验技能及设计能力、理论联系实际在该课程及后续课程中的重要意义。一般在绪论课结束之后，学生对《化工原理》会有一个与之前完全不同的认识，学习积极性得到了很大的提高[4]。

2 精选教学内容，体现专业特色

《化工原理》是以单元操作为主线来编排教学内容的，包括动量传递、热量传递和质量传递，每一种传递过程又包含若干单元操作。由于课程学时数有限，采用平均方式对所有单元操作进行讲解显然不太可能也不合理[5]。因此，要根据专业的特殊需要，坚持基本性、基础性，适当选择教学内容，考虑学生在今后工作实践中的需要，在教学内容上，进行了有针对性的取舍。针对矿物加工工程专业学时少的特点，选择了与矿物加工工程专业密切相关的流体流动、流体输送机械、传热、吸收、萃取和塔设备作为课堂讲授重点内容，这几章内容已涵盖了动量、热量和质量传递的重要理论以及相应的设备[6]。在课程讲述过程中，要注意“三传”基本理论的阐述和分析，重点讲述各单元操作常用设备的结构、原理、选型、安装、操作及设计过程中要注意的事项，并在课堂上经常给出一些小的矿山企业碰到的工程问题让学生解决，加深《化工原理》所学知识的印象。对于相关性不高的吸收和精馏等单元操作让学生自学。通过例题和习题练习，巩固学生所学知识。

3 优化实践教学内容，加强工程意识培养

该校矿物加工工程专业的《化工原理》实践教学包括实验教学、仿真、课程设计和设备拆装实训三部分。《化工原理实验》是学习、掌握和运用《化工原理》课程必不可少的重要教学环节。《化工原理》实验教学的任务是验证课堂教学的理论知识，使学生加深对化工过程的规律和原理的理解，学习和掌握《化工原理》的实验及其研究方法，树立学生的工程观点，培养学生分析、解决工程实际问题以及开展科学研究的能力。该校针对矿物加工专业特点，为学生开设流体流动阻力的测定、离心泵特性曲线的测定、过滤、传热、萃取和干燥等实验，每个实验有8台装置，学生最多4人一组。在实验教学的过程中，注重引导学生将课堂上所学知识点与实验及实验过程中会遇到的工程问题结合起来，这样可以提高学生的学习兴趣，增强学生的动手能力和解决实际问题的能力。

为提高学生的工程意识，除实验教学外，还专门为学生安排了4个学时的仿真实验，。仿真是指模拟真实物体和过程进行系统实验和系统研究的一门应用技术。在仿真系统上通过计算机再现矿物加工过程，对实际生产过程中的控制系统环境和矿物加工操作过程进行模仿，让学生自行在仿真系统中进行装置的开停车、正常工艺操作、设备事故的处理和工艺指标的调整等练习，使他们直观地从屏幕上感受到温度、压力、流量、液位等工艺参数的变化而所导致不同的工艺结果，增强他们的感性认识，调动他们的学习兴趣。

《化工原理课程设计》是《化工原理》课程教学中的一个重要组成部分，是开发学生智力、培养工作能力、锻炼工作作风、进行实际工程概念训练的重要教学环节，是继《化工原理》课程之后的一次综合性能力训练，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。其教学任务是让学生掌握单元操作设计的基本要求、设计步骤和设计说明的撰写，培养学生对工程设备进行选择和设计的能力，训练学生独立查阅资料、撰写设计说明书的能力，培养学生综合运用所学的知识分析问题和解决问题的能力，领会《化工原理》的基本研究方法、原理在工程设计中的应用。该校《化工原理课程设计》时长为2周，学生两人一组，老师全程辅导，通过工程设计数据处理和工程绘图，最后进行答辩。很多学生都认为在此过程中学到了很多知识，为后续的毕业设计论文打下基础。

该校为矿物加工工程专业的学生还开设了流体输送机械的拆装实训。首先由拆装实验室老师现场讲解各种离心泵、往复泵、计量泵、齿轮泵、螺杆泵、通风机、鼓风机、压缩机和真空泵等流体输送机械的内部结构和工作原理，然后让学生每4人一组完成一台设备的拆装。在理论课上，学生只能凭借教材中的结构图了解各种设备的结构部件，然而有些学生的空间想象力较差，难以理解。通过拆装实训，可以让学生直观地认识设备的总体结构，掌握其工作原理、拆装顺序以及在拆装过程中的注意事项和要求，了解设备主要零部件的结构形式、作用和使用场合，弥补了《化工原理》教学环节的不足，可与理论课相互促进，加深学生对《化工原理》课程相关知识的理解，增强了学生的动手能力。

4 以身作则，做学生的表率

“身教重于言教”，任课教师是学生的榜样。笔者在《化工原理》课程教学过程中时刻注意自身对学生的影响，十分注意自己的言行举止，对学生严格要求，经常结合笔者在企业工作中实例和成功人士的成长经历，给学生们讲“自学和好学”“重基础和宽专业”及有意识培养自身创新能力的好处，以树立奋发向上的学风，使学生由“要我学”转变为“我想学”“我要学”，充分调动学生的参与意识，有意识培养学生的自学能力、独立思考能力和创新能力。

5 结语

在化工原理教学过程中应不断进行教学方法的探索，结合《化工原理》课程和矿物加工工程的专业特点，以培养学生综合素质为目标，培养学生创新能力为重点，优化教学内容，改进教学方法，调动学生学习的积极性，围绕新的课程要求积极改进教学方法，提高教学质量，使《化工原理》教学更加适合矿物加工工程专业特色，满足专业发展需求，符合该校矿物加工工程专业的培养目标，为学生今后从事相关领域的工作打下了良好的基础。

参考文献

[1] 邹文生，邵群.非化工类专业“化工原理”课程案例教学法的探索[J].淮南师范学院学报，2013，15（2）：121-122.

[2] 廖益强，陈礼辉，黄彪，等.化工原理教学中学生学习兴趣与创新能力的培养[J].广东化工，2011（3）：211-212.

[3] 王百军.化工原理理论课教学方法的探讨[J].化工之友，2007（17）：65-66.

[4] 曹占芳.化工原理教学方法探讨[J].广东化工，2011（10）：152，162.

[5] 陆伟东.环境工程专业《化工原理》课的教学改革与实践[J].韶关学院学报，2015（4）：92-95.

[6] 李金莲，陈颖，张红梅.非化工专业化工原理教学方法的思考[J].教育教学论坛，2011（9）：37.