化工原理课程教学改革*

2017-02-18白术杰张向宇张义英刘红佳木斯大学药学院

教书育人 2017年24期

关键词：课程设计原理化工

■白术杰张向宇张义英刘红（佳木斯大学药学院）

化工原理课程教学改革*

■白术杰张向宇张义英刘红（佳木斯大学药学院）

通过对佳木斯大学药学院化学系本科生3个年级化工原理课程中的教学实践，结合化工原理课程的内容与特点，从理论教学、实验教学、实习、课程设计等方面进行教学改革。

化工原理；教学改革；探讨

化工原理课是化工专业的一门极为重要的专业基础课，其主要内容是研究各单元操作的基本原理、基本计算和典型设备，化工原理教学的主要目的就是培养学生灵活运用基础理论，分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力，为专业课学习和今后的工作打下坚实的基础。只有通过化工原理这门课程的学习，学生的知识体系才能从理论基础逐步过渡到工程实际，后续的专业课程才能得以顺畅地开展。本文通过对佳木斯大学药学院化学系2011级、2012级、2013级三个年级化学工程与工艺专业学生化工原理课程的教学实践，对化工原理课程进行了教学改革。

一让学生觉得化工原理有用

化工原理课程是化学工程与工艺专业必修的一门专业基础课，是化学反应工程、化学工艺学、化工过程分析与合成、化工设计等课程的先修基础；也是大多数院校研究生入学考试必考的专业课程之一。整个化工基础课程是以化工原理为核心，以化工热力学和化学反应工程为基础，以分离工程和传递工程作为化工原理的进一步拓展为框架的体系。并且，化工原理和其他课程的教学中很多内容可以相互渗透、相互融合。所以，在化工原理的第一堂课上，教师都要告诉学生这门课的重要性，让学生觉得这门课程对他们有用，他们需要学。

二案例教学

在课堂教学中经常举一些与实际生活相关的例子，让学生不至于在化工原理课堂上只想到要与化工厂联系到一起。例如：学习流体流动与流体输送机械时，举水塔给居民楼供水的例子，就需要离心泵的安装高度及离心泵的选用的知识点，让学生觉得化工原理课程和我们的生活息息相关，从而增强了学生学习的兴趣。

在教学中，将宏观的工程问题通过微观理论讲解，培养学生从宏观到微观的想象能力。如通过对流动的边界层讲解，加强学生对对流传热中热边界层内的传导传热和热边界层外的对流传热的理解，以及吸收的“双膜理论”，使学生对汽液间质量传递更好地理解。最大限度地提高学生的学习兴趣，调动学生参与教学的积极性和主动性，有效地巩固所学到的知识。

在化工设备（如换热器、板式塔、填料塔）的讲授时，先让学生观看这些设备的动态效果，能有效地帮助学生掌握化工设备的结构及各部件的作用，也能激发学生对化工原理的学习兴趣，起到事半功倍的效果。采用多媒体、录像、实体模型等现代化教学手段，能产生一点即通的教学效果。多媒体教学对教学改革起到了积极的推动作用，利于学生在有限的时间内获取更多的知识和技能。

三开展多层次实验

实验是学习和研究问题的重要环节，既是训练学生实验技巧和动手能力，也是培养其理论联系实际的重要途径。化工原理实验教学的另一个目的是培养学生的工程概念，进行工程知识的熏陶，培养综合能力和创新实践能力，让学生不仅能在实验室工作，而且具有能够走出实验室的工作能力。通过对实验现象的观察、分析和讨论来培养学生独立思考问题和解决问题的能力。我们按3个层次设置了化工原理实验内容：基本型实验、综合设计型实验和研究创新型实验。基本型实验如管路流体阻力的测定、离心泵特性曲线的测定等；综合设计型实验如吸收实验、精馏实验等；研究创新型实验如超临界流体萃取实验、反应精馏实验等。教师有意识地训练学生的思维和操作技能，让学生带着问题去做实验，从而增强了学生的科研意识和严谨的科学态度。由于受到实验条件的限制，化工原理实验采取多人的实验小组方式进行操作，还可以增强学生的团队合作意识。

四到化工厂进行认识实习

化工原理课程是密切联系生产实际的，它强化工程实践训练，培养工程实践能力，使学生灵活运用理论知识，合理解决实际工程问题，有利于扭转重理论轻实践的现象。通过化工原理课程的认识实习，使学生了解化工生产的流程，把理论知识和实际生产、生活实践相结合，如公用工程、技术经济、投资效益、三废治理和环境保护等，让学生在头脑中形成清晰的化工生产过程的概念，适时、适量的讲述设备，使学生对化工生产有更深刻的了解，贯穿始终的直观教学，深化了对化工生产的感性认识．必要的化工实验和化工认识实习，把学生的化工知识推向新的高度。

五改革考试制度

考试不仅具有测评教师教学水平和学生学习效果的功能，更具有引导学生积极学习的作用。考试制度的改革同时有效促进了教学内容、方法和手段的改革。在化工原理理论课的考试中，采用降低期末考试的成绩比例，增加平时成绩的办法。平时成绩包括出勤、课堂提问、随堂测验、课后作业等。在化工原理实验课的考核中，除了预习、实验操作、撰写实验报告外，期末考核采用实验口试的形式，每名学生选择一个实验题目，教师针对该实验题目进行提问，保证选择同一个实验题目的学生回答的问题不能雷同，学生还可以通过选做研究创新型实验来提高实验课成绩。这样不仅有效地引导学生掌握课程的全面知识，而且在课程教学中加强了对学生操作能力和创新能力的培养。

六把课程设计与化工设计竞赛相联系

化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要组成部分，化工原理课程设计的目的是使学生依据化工原理的经济性、实用性、安全可靠性及先进性原则，综合利用化工制图、机械制图、化工仪表及自动化与控制等理论知识，进行一次与生产实际紧密相连的某一化工单元操作的实践性设计。通过课程设计，使学生掌握化工设计的基本程序、要求与方法，培养学生查阅有关技术资料及物性参数等获取信息的能力，增强学生分析问题、解决问题的能力，加深化工原理知识在专业领域中的应用和经验。将化工设计竞赛与化工原理课程教学相结合，在竞赛中培养学生对化工原理知识应用的能力，通过实践加深学生对知识的理解，改善了课程的教学效果。

我院化学工程与工艺专业的培养方案中，设有3周的化学工艺学课程设计和2周的化工原理课程设计，是培养学生工程能力的重要环节。考虑到全国大学生化工设计竞赛的比赛时间，所以化学工程与工艺专业的学生在第六学期将有5周的课程设计。根据每年竞赛的题目和要求，参赛的5名学生中3人一组设计精馏塔、2人一组设计换热器。学生在完成课程设计任务的同时，也完成竞赛要求的部分任务。学生使用Aspen Plus软件完成全流程模拟后，才能进行化工原理的课程设计内容。我们先对学生集中授课，给学生一定的模板和步骤进行计算和校核，完成设备的设计说明书，使用Auto CAD绘制工艺流程图、设备装配图。因为学生也是完成竞赛内容，所以各组模拟的流程均不相同，这样学生在进行化工原理课程设计时避免了抄袭现象。因涉及知识点繁多，学生自己针对问题，或请教老师，或有目的地进行化工原理的学习，锻炼了他们查阅资料的能力；而且通过小组成员间的交流，锻炼了他们的表达能力和沟通能力。由于设计计算量大，仅靠原始的手工计算难以完成教学任务，因此需要学生利用计算机等资源进行模拟、计算、绘图，也促进了学科间的融合。

七积极辅导学生考研

化工原理不仅是化工类研究生入学考试的必考课，也是其它一些专业的必考课或选考课。

当前出现在化工原理考研试卷中题型大致可分为：概念题、计算题。概念题又包括客观概念题——填空、选择、判断、作图，主观概念题——简答、论述。概念题和计算题的定义不是绝对的，可以简单计算的结果来说明某一概念，也可在综合型计算题中引用概念来判断、推理。在课堂教学中应加强学生这方面的练习，增强学生对各种题型的掌握能力。

总之，作为从事工程性课程教学的教师，应该在教学中不断完善自己，从严治学，加强基础理论，加强实践教学，注重学生能力和工程技术观点的培养，提高教学质量。

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