基于教师与学生“双主体”化工原理案例教学法的运用

（辽宁工业大学化学与环境工程学院，辽宁锦州121001）

（辽宁工业大学化学与环境工程学院，辽宁锦州121001）

从学生关注案例和实际案例出发，实现了教师以启发、讲解为主；学生以分析、讨论为主“双主体”教学模式，大大激发了学生学习动力和兴趣，提高了学生分析和解决问题能力，以及工程意识。

化工原理；双主体；案例教学；教学模式

所谓案例式教学法，就是教师根据教学目的和教学内容的要求，精心选用能反映教学内容的典型性案例，组织学生运用已有的知识经验对其进行分析、思考、讨论、交流，师生互动式教学方法。此过程能促进学生进行知识迁移，教给学生分析和解决某一具体问题的方法和道理［1-3］。案例教学法与以教师单一讲授为主体的传统讲授教学法截然不同，其注重学生作为主体参与教学，注重教师和学生的双向作用，强调双向交流和联动机制。在案例教学过程中，教师与学生发挥各自主体作用，互相配合，学以致用，能极大地激发学生学习兴趣和主动性，适应当代大学生的学习特点［4-6］。

化工原理课程是化学工程与工艺及相关本科专业培养应用型工程技术人才的一门核心技术基础主干课程，是分析和解决化工类生产过程中各种物理过程问题的工程学科。对化工原理课程知识的掌握程度，对于学生后续专业课的学习，以及将来从事工程技术工作都非常重要［7］。作者通过多年教学发现，在教学过程中，将学生作为主体之一，与教师共同完成实际案例的讨论和分析过程中，有利于学生掌握基础理论知识，同时提高其运用理论知识解决实际问题的能力，并能增强学生学习的积极性和主动性。为此，在化工原理课程的教学过程中，从培养学生工程观念和提高学生分析问题和解决问题能力出发，通过案例教学法实现教师和学生“双主体”教学模式。

一、从学生关注案例出发，实现双主体教学

爱因斯坦曾说过：“兴趣是最好的老师”，所以案例的选择不但要围绕教学目标，还要能启迪学生思考和激发学生学习兴趣，学生有了学习兴趣，才能参与教学中。

在以往教学中，经常发现学生对自己了解和熟知的事物，比较关注和感兴趣，一旦讲到课本知识，马上没了兴趣，所以案例提出很重要，应遵循学生具备的知识、认知规律，以及关注点。因此在案例教学中，教师要从学生生活中接触、熟知、关注的事或物案例出发，通过案例充分起到引导学生学习的主体作用，激发学生学习兴趣、探索精神，从案例中导入知识点。例如，讲蒸馏单元操作时，教师从日常生活熟知的白酒开始，大部分学生知道大致的生产过程，以五粮液为例，告知学生五粮液是蒸馏酒，五种粮食原料经混合、进窖、封窖、发酵、入甑桶蒸馏（提香），得75度原浆五粮液酒，再经勾兑得不同度数五粮液。教师根据甑桶蒸馏讲解分离操作过程，启发学生运用所学知识分析为什么要有蒸馏操作，思考蒸馏的作用，酒的品质与蒸馏有关吗？蒸馏过程中随时间原浆酒度数有何变化，为什么？等一系列问题，激发学生兴趣和探究精神，再引导学生如何操作，由于酒是学生熟知的食品，关注酒的品质，所以学生就能主动运用常识和所学知识进行思考、分析、讨论和探究，参与到教学中。学生知道原料经发酵后，除含有一定量的酒精外，尚有其它一些挥发性与非挥发性的物质，如醇、醛、酸、酯、酮等，其组成相当复杂，如何除去有害物质甲醇、杂醇油等，酿酒过程解决方法是采用蒸馏除去有害成份，提取和浓缩乙醇（酒精）及香味等成份，将酒精和其它挥发性物质分离。所以蒸馏是白酒生产过程中重要操作之一。学生通过分析、讨论、思考，可知通过蒸馏能除去有害的物质，蒸馏也决定白酒品质，教师再引导学生为什么酒精和其它物质能分离，学生就会自主地通过已掌握基本知识和常识，完成蒸馏目的与意义的建构，以及蒸馏依据、原理、定义。同时通过固态法传统的甑桶蒸馏引申讲解工业生产中常见的蒸馏类型。学生对蒸馏操作有了兴趣，掌握了基本原理和概念，教师带学生从已获知识点引申到其它物系。同时告知学生，由于白酒蒸馏涉及组分多，影响因素复杂，我们从简单二元组分开始，然后才能解决多组分物系。这也教会学生从解决简单问题入手，再解决复杂问题的处理问题方法。

二、从实际案例出发，师生互动，实现双主体

由于化工原理课程工程性强，对于没有工程观念和经验的学生来说，如何运用掌握的知识来分析和解决实际问题，一直是学生学习的难点。化工原理来源生产，服务生产过程。为此，我们列举工厂生产中常出现的问题或技改项目，引导学生运用相关知识点分析问题产生的原因，讨论该问题解决方法，使学生深刻体会到掌握知识的重要性，从而提高其分析和解决问题的能力。例如，在讲授完离心泵后，教师给出工厂常见的操作问题泵不打液体的原因有哪些，如何处理？学生根据所学离心泵知识点，知道可能是启动前泵排气不彻底，发生气缚现象，解决方法停泵、重新排气再启动；而对于其他原因，由于学生的工程经验缺失，需在教师引导下完成。即要启发学生离心泵是自吸泵，什么原因不能自吸液进泵。学生经分析可知泵前设备液位过低，泵不能靠势能差自吸液体，解决方法是提高液位；此外再引导学生，入口过滤网堵，或泵本身机械故障，都会造成泵不打液体，并提出解决方法。最后学生自己总结泵不打液体原因及处理方法。此过程学生不但用所学知识解决了实际问题，又知道了泵操作，及对实际问题查找原因不能只从单一方面考虑，要多方面考虑问题的方法。

在讲塔设备时，引入某厂合成氨尾气氨回收装置技改项目，该厂原设计氨吸收塔为在泡罩塔内用稀氨水等压吸收合成氨尾气中氨，但处理后的驰放气工艺指标氨含量超标大于1000ppm，并且带水量大，氨回收系统不能正常运行。通过对氨回收系统运行工艺数据详细分析和计算，确定造成分离尾气不达标的原因是原设计塔板分离效率低，理论塔板数少，决定对氨吸收塔进行技术改造，采用具有分离效率高、阻力小、物料通量大的高效规整波纹孔板填料代替原设计泡罩塔盘，增加理论塔板数，解决了氨吸收塔出口驰放气带水和含氨超标问题。后来，由于工厂扩能负荷增加（超设计值）。造成合成回路的弛放气量超过原设计值5490Nm［3］hr，导致夏季氨吸收塔出口气体含氨量升高、严重带水。针对此工况，经过对合成氨装置负荷、排放尾气气量等因素进行分析和计算后，决定采用吸收效率高、高通量、节能的喷射型CTST立体传质塔板，解决因处理量增加带来的问题。改造后，塔出口气体氨含量和水夹带达标，而且接受弛放气量范围增大，提高了操作弹性，合成回路在高温季节提高2-3%负荷操作，每天增产氨25吨左右。该项技术改造每年创造经济效益约350万元，同时符合环保要求，取得了很好的经济和社会效益。

在上述工厂案例讲解过程中，教师不断引导学生运用所学知识分析、思考、探讨吸收塔氨含量超标和带水的原因，以及解决的方法和措施。此过程培养了学生工程观念和意识，提高了分析问题和解决问题的能力。由于通过技术改造，工厂收到了很好的社会和经济效益，大大提高了学生学习的动力和兴趣。

三、效果

1.通过运用生活案例，学生有兴趣利用所学知识分析、思考、探究、讨论去解决问题，上课主动与教师互动，活跃了课堂气氛，成为教学主体之一；同时学生感知所学知识的重要性，从要我学变成我要学，提高了学习能力，对各单元操作的基本知识掌握更深入。

2.通过解决实际问题案例教学，充分发挥了学生的主观能动性，学生认识到所学知识能解决实际问题，增强了学生学习的成就感，激发了学生积极参与课堂教学的动力；扎实了学生基本知识，学生运用所学知识分析和解决实际问题能力得到培养，拓展了学生工程知识。

3.案例教学，实现了教师为主启发、讲解、引申，学生为主、分析、思考、探究、讨论，共同总结的师生互动“双主体”教学模式，充分调动了学生学习的积极性、主动性，学生分析、解决问题能力、工程观念和设计能力得到提高，在辽宁省及全国化工设计大赛成绩逐年提高，在2015年全国化工设计大赛和辽宁省化工设计大赛均获一等奖。

［1］韩媛媛，翁连进.案例教学实例在化工原理教学中的应用［J］.化工高等教育，2010（6）：76-78.

［2］蔡永伟，许俊强，全学军，等.案例式教学法在化工安全概论课程中的实践［J］.化工高等教育，2014（2）：85-89.

［3］张丽梅.案例教学法的研究与教学实践［J］.黑龙江教育（高教研究与评估），2006（3）：51-52.

［4］吴安平，王明珠，王继忠.案例教学法研究与实践［J］.长春大学学报，2002，12（5）：22-23.

［5］牛汉钟.关于“双主体、互动式”教学模式的探讨［J］.吉林省教育学院学报，2014，30（2）：38-39.

［6］韩雪松.教学活动中“双主体”关系与学导互动［J］.现代教育科学，2006（7）：108-109.

［7］周艳军，张启俭，王欢，等.化工原理课程考核方法改革的探索与实践［J］.辽宁工业大学学报（社会科学版），2014，16（6）：129-131.

基于教师与学生“双主体”化工原理案例教学法的运用*

周艳军 赵永华 齐平 陈国伟 张启俭

From the real cases and the cases concerned by students，the teaching mode of"double subjects"，in which teachers enlighten and explain and students analyze and discuss，is realized.It greatly stimulates students' learning motivation and interest，and improves students'abilities of analyzing and solving problem and engineering consciousness.

chemical engineering principles；double subjects；case teaching；teaching mode

G642文献标志码：A文章编号：2096-000X（2016）18-0107-02

辽宁省普通高等教育本科教育教学改革研究项目（编号：UPRP20140483）；辽宁工业大学2016年教改立项（编号：2016017，20 16021）。

周艳军（1968-），女，辽宁锦州人，研究方向：化工工艺。