化工原理实验课程的教学改革与探索*

鞠彩霞，李凤刚，肖瑞瑞，董　凯，戎欠欠

(枣庄学院化学化工与材料科学学院，山东　枣庄　277160)



化工原理实验课程的教学改革与探索*

鞠彩霞，李凤刚，肖瑞瑞，董凯，戎欠欠

(枣庄学院化学化工与材料科学学院，山东枣庄277160)

针对目前我校化工原理实验教学中存在的问题，对实验教学内容进行丰富和改进，增加了创造性、综合性实验项目，从而扩大筑固了学生的知识面，开拓了学生的思维。对教学方法的改革，使学生充分发挥主观能动性，认真负责的态度去做好每一个实验。新的实验考核方式让每一个学生都紧张起来，认真掌握好实验中的每个环节并复习相关知识。改革后的化工原理实验教学提高了化工原理实验教学水平和学生工程意识。

化工原理实验； 实验教学； 改革；探索

化工原理作为实践性很强的技术基础课，课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用，是化工类各专业一门主干课程，属于工程学科范围[1-2]。而化工原理实验是整个化工原理教学中的一个重要环节，在培养学生工程意识和工程实践能力方面起着举足轻重的作用[3-5]。由于化工原理实验理论性和实践性都很强，又是学生首次接触到的工程性实验，以往我校化工原理实验教学中，学生虽能在老师的指导下完成实验的基本操作和对实验数据的处理，但仍存在许多不足：(1)教师讲解得过多，学生对教师过分依赖，缺乏独立思考的能力。(2)实验预习和实验操作不重视、不认真，实验没激情。(3)实验内容单一，不同专业的实验项目基本没有区别，实验要求没有层次。为提高《化工原理实验》的教学质量，欲解决上述问题，有必要对化工原理实验教学内容、教学方法，实验考核方式的等方面进行了改革与实践。借签国内有关学校相关专业已有成效的改革[6-9]，对我们自己的化工原理实验作出新的探索。

1　改进和丰富实验内容，加强理论课和实验课教学的完整性和连贯性

化工原理实验目前主要是演示性和验证性实验，只有少量的综合性实验，设计性实验几乎没有。为进一步丰富实验内容，针对现有和将购设备引进了计算机仿真，但仿真并不是真正的实际操作，无法完全替代现场实验，实验教学始终是化工原理实践教学中不可替代的环节，在培养学生理论联系实际的工程方法，强化工程意识，提高学生思考、分析和解决实际问题的工程能力等方面起着重要作用。如：流体力学实验，为利于培养学生灵活运用所学知识解决实际问题的工程能力和创新能力，实验内容分为仿真实验、设计实验、(拆装)实训三个步骤，把单纯的验证性改进成具有一定的设计性和综合性。首先利用3D仿真这一现代化教学手段，让学生了解实验：对泵的结构和运行有初步的掌握；对管件(阀门、弯头、变径、管箍、法兰等)有一定了解；对测量元件(流量计、压力计和温度计等)的性能、工作原理有基本的认识。接着让学生进行仿真实验，熟悉操作步骤和运行注意事项等。完成仿真实验后，确定合理的实验方案，依据仿真数据来对这一实验装置作设计，即让学生完成了课程设计，又让学生进一步掌握实验。根据仿真把装置的PID流程图、离心泵的装配图和管道轴测图分别用AUTOCAD画出来，并用化工计算软件ASPEN计算泵的选型参数。然后让学生动手拆卸现有装置，告诉学生拆装注意事项，接着再把装置按自己的图纸安装起来(实验室已经备齐了泵、管件、测量元件及辅件等和有关工具)，进行调试、检查。再让学生把安装调试好的装置按照化工厂的“五字经(听、摸、查、看、闻)”设备巡检和“四懂三会”对整个装置进行操作运行。记录数据并通过计算来评估自己的设计。最后指导老师故意制造故障让装置不能正常工作，让学生分析原因并排除故障。增加了拆装实训这一实验内容，自己动手拆装，学会了使用管钳的同时认识装置上的所有部件(如对阀门和测量元件的认识)并了解它们的结构和工作原理。锻炼学生的动手能力，增加了实验趣味性；实验内容调整延伸后，是在教师指导下由学生自己来设计实验方案和确定操作步骤来完成整个实验。提高了学生设计、综合的创新能力，培养工程意识，取得了良好的教学效果。化工技术的突飞猛进，为适应社会和科技发展的需要，化工原理教学中适时增添了相关内容的新知识和新技术。例如开始普及的家用纯净水器，为此在化工原理实验中增添小型净水器的组装和性能测试，从而改进了相对滞后的实验课程内容，激发学生的专业兴趣，提高实验教学质量，从而了加强理论课和实验课教学的完整性和连贯性。

2　改革实验教学方法，加强预习环节和技能培养

实验教学以前主要是按课程表上课，老师上课先讲解半个小时左右，从原理到操作，包括数据处理等等，一一罗列讲解，然后学生开始到手实验，这种填鸭式教学使学生有依赖性，不动脑思考，不重视实验预习，失去了创造性的激情。所以对教学方法进行彻底改革，实行预约实验，先预习实验，然后仿真成绩合格后进行实验预约，提交实验方案等待指导教师的审批，再完成设计图纸和说明书，最后开放式进行实验。这样重视学生动手能力和创造能力的培养，本着最大限度地发挥实验教学能够培养学生掌握基本操作技能的作用，教师只作指导和注意事项的讲解(尤其是安全)。例如精馏实验:①学生查阅文献，根据老师的实验要求目的来设计实验参数等；②通过仿真实验来训练实验操作能力；③采用ASPEN软件对精馏塔作相关计算；④实验具体方案通过后，进入实验，记录数据，处理数据，并和模拟的数据相比较进行分析总结; ⑤实验过程中的物料采用现代分析手段自己去分析。如乙醇-水精馏实验：采用气相色谱、液相色谱和旋光仪等仪器分别对塔顶和塔底产品的定量分析，并对各种仪器分析结果数据后进行比较，从而对仪器的性能、精确度等进一步的掌握。而二氧化碳的吸收实验可让学生操作酸碱滴定和仪器分析相结合，然后进行数据比较，锻炼学生的仪器分析能力。

当然全面实施实验教学改革后，让学生综合设计性实验为主：先进行合成制备，接着分析表征，再作性能应用，最后设计出PID图。这样的主线构建实验教学新体系，把四大化学基础实验和化工实验相结合起来，让化工类学生全方面学习、全方位掌握，从理论到实践充分得到锻炼，创新能力和工程意识都能提高。对培养学生创新能力及科研能力，具有重要的理论和现实意义。

3　建立科学、系统的实验课程考试制度，完善考核制度的合理性

建立科学、系统的实验课程考试制度对学生的学习积极性有很大的帮助。目前主要是实验报告成绩和理论考试，不能真实地考核学生，为了完善考核制度，加强合理性，特增加了实验预习成绩，占15%，通过仿真测试来检查，仿真成绩反映了学生的实验预习情况，让学生对预习加以重视；实验操作成绩占15%，在实验过程中由指导老师和实验技术人员现场直接给分(包括设备的正常开停和维护、卫生清理)，杜绝了学生操作不认真，减少了仪器设备的故障率；实验报告主要有数据处理和设计文档(模拟计算和图纸等)，由指导老师评阅后给分，占30%；对实验考试采取笔试和现场答辩相结合的形式，各20%，期末所有实验结束后由三到五位指导老师对学生笔试和答辩。笔试主要是有关计算、操作步骤和故障原因分析等。而答辩主要是回答实验现象、各个仪表的用途、图纸中问题和实验用到的仪器设备性能等。如综合题：让学生自己设计一个精馏实验，包括装置图、操作关键点、注意事项等，并根据相关数据计算出全回流条件下的总板效率，并写出全部计算过程和画出全回流和部分回流条件下的塔顶温度随时间的变化曲线；然后根据设计情况来回答老师提出的问题：1.如何判定精馏塔的操作稳定？2.在实验中你是如何控制上升蒸汽量的？3.塔内压力过高的原因有哪些？可以通过哪些手段调节至正常等等系列问题。

4　结　论

对实验教学内容进行丰富和改进，让创造性、综合性实验项目的增加，扩大筑固了学生的知识面，开拓了学生的思维。教学方法的改革，让学生充分发挥主观能动性，认真负责的态度去做好每一个实验。实验考核方式让每一个学生都紧张起来，认真掌握好实验中的每个环节并复习相关知识。改革后的化工原理实验教学能满足在卓越工程师教育培养计划中提出的强化培养学生的工程能力和创新能力。

[1]程远贵,余徽,周勇.《化工原理》实验教学探索[J].实验科学与技术,12(2):66-68.

[2]徐伟,刘书银,鞠彩霞,等.化工原理实验[M].济南:山东大学出版社,2007.

[3]葛奉娟.化工原理课程的教学实践与探讨[J]. 广东化工, 2014,41(20):156.

[4]宋建争,张永强,王丽琴.化工原理实验教学改革[J]教学研究,2008,31(5):448-450.

[5]吴景雄,童汉清.培养科研与工程素质并重的化工原理实验教学模式[J].高校实验室工作研究,2011(1):26-27．

[6]施云芬，李强，张延林．提高化工原理实验教学质量的探索与实践[J]．东北电力大学学报，2009,29(3):40-43．

[7]梁忠城,童汉清.关于开放化工原理实验教学方法的探讨[J].广东化工,2013,40(21):184.

[8]吴景雄,童汉清.化工原理实验操作考核方式的实践和探讨[J].实验室科学,2010,13(2):186-188．

[9]王士财,刘赫扬,成忠.化工原理实验课程教学改革探索[J].浙江科技学院学报, 2013,25(5):400-404.

Teaching Reform and Exploration of Experimental Course of Chemical Engineering Principle*

JU Cai-xia, LI Feng-gang, XIAO Rui-rui, DONG Kai,RONG Qian-qian

(School of Chemical Engineering and Material Science, Zaozhuang University, Shandong Zaozhuang 277160, China)

Aiming at the problems existing in the experimental teaching of chemical engineering principle in our school, the experimental teaching contents were enriched and improved, to increase the creative and comprehensive experimental projects, and expand the knowledge of the students and develop their thinking. Students can give full play to the subjective initiative, serious and responsible attitude to do a good job in every experiment for the reform of teaching methods. Each student gets nervous, carefully grasps every link in the experiment and reviews the relevant knowledge for the new experimental examination method. So the teaching level of chemistry experiment and students’ engineering consciousness was improved after the reform of chemical engineering principle experiment.

chemical engineering principle experiment; experimental teaching; reform; exploration

2014年度枣庄学院校级实验教学、实验技术改革项目立项(项目编号:201418)。

鞠彩霞(1976-)，女，副教授，主要研究方向：煤炭资源化利用。

G642.0

T

1001-9677(2016)01-0169-02