针对化学工程与工艺英才班化工原理课教学改革的探讨

张伟光 李金龙 李书鹏 邸 凯 邢 进 辛 杨

(齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

化工原理属于化学工程与工艺、能源化工、生物工程、制药工程、资源循环科学与工程、过程装备与控制工程类及相近工科专业的一门主干课，是在学生具备了必要的高等数学、物理、物理化学、计算机技术等基础知识之后必修的专业技术基础课程。其主要任务是研究各单元操作的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算或选型，及单元过程的操作分析及强化。培养学生具备根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进行“单元过程和设备”选择的能力、过程的计算和设备设计的能力；具备综合运用所学的基本理论和知识解决工程实际问题的能力。该课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用，是化学工程与工艺及相近工科专业的重要基础课程[1]。

化学工程与工艺专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识，能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。该专业具有两大特色，一是工程特色显著，对化学反应、化工单元操作、化工过程与设备、工艺过程系统模拟优化等知识贯穿结合，使学生具有设计、优化与管理能力；二是专业口径宽、覆盖面广，使学生具有从事科学研究、产品开发的能力，在精细化学品、涂料及应用、高分子化工与工艺等方面更有研发和应用能力。化学工业是一个极富创造性、挑战性的重要工业领域，它具有技术密集、人才密集、资本密集的特征，特别是二十一世纪的化学工业在向"绿色化工"方向发展的同时，对知识的交叉渗透、产业的相互交融提出了更宽更深的要求，本专业就是为了适应面向二十一世纪化学工业发展而设置的一个厚基础、宽口径、适应性强的大专业。所以化工原理是化学工程与工艺专业一门重要的课程。

化学工程与工艺专业英才班是齐齐哈尔大学在新生入学时从全校理工科专业范围内通过考试选拔出来的，英才班学生人数每届30人，每学期补考科目超过2门时就实际严格的淘汰制。如何在英才班化工原理教学过程中强化学习方法的传授、提高学生学习的主动性和重视实践能力的培养，与高素质、创新型化学工程与工艺人才培养目标的要求相符合，已经成为该门课程教学改革的重点[2]。根据多年来教授化学工程与工艺专业英才班化工原理的教学工作，谈谈自己的一些观点。

1把学科前沿和生产实际知识引入课程，整合课堂教学内容

化工原理课堂教学内容主要以经典的单元操作为主，随着新型工程技术的快速发展，新的科技成果不断出现，因此要用现代观点安排教学内容，既要有经典单元操作，又要增加本学科的新型技术、新理论，反映现在化学工程学科发展的新动向，体现经典与现代技术的有机结合。近几年，随着课程改革工作的不断进行，我校选用天津大学教师编写，高等教育出版社新版的化工原理规化教材，教材中引入了已经在工业中成功应用逐步发展的新技术，如传热中的的热管换热器、膜分离、吸附、超临界萃取、分子精馏等化工领域一些新的单元操作过程开发的科技成果，使学生更好地了解本学科的发展趋势，较大地拓宽了学生的知识面。

为更好地提高英才班化工原理课堂效果，将与生产实际密切联系的教学内容适当补充进去,加强针对性和实用性,更大地激发学生的学习兴趣[3]。例如在离心泵一节中分析讨论: 如何判断泵气缚现象的产生? 离心泵吸不上液体的原因有哪些? 随着磁应用技术的发展，加在泵壳内的磁性液体为什么可起到润湿和密封作用？在过滤设备中分析讨论: 预挂涂层真空过滤机、水平带式真空过滤机、采用动态过滤技术的叶滤机为什么能提高过滤速率，降低滤饼含水率？ 在精馏、吸收单元分析讨论: 进料量的大小、组成对精馏塔操作有什么影响? 生产上为什么常用测量和控制灵敏板的温度来保证产品的质量等等。这些问题有很强的和实用性,容易提高学生的学习兴趣。

2充分利用网络课程平台，采用混合教学模式提高教学质量

在化工原理课堂教学过程中要注意采用灵活多样的教学方法，理论教学紧密联系工程实际，这样既可以提高学生分析问题和解决问题的能力，又有利于学生工程素质的培养和课堂教学质量的提高。针对不同教学内容采用相对应的教学方式，如互动式、自主式、启发式和开放式等。比如，在模块化教学中，也可以采用少讲、精讲，用工作任务来驱动教学，以最大限度调动学生学习积极性和主动性，反转学生被动参与学习的局面[4]。化工原理课程的教学过程中引入案例式教学法,对提高学生解决实际问题的能力具有十分重要的作用。案例导向式教学是一种通过模拟或者重现现实生活中的一些场景，让学生把自己纳入案例场景，通过讨论或者研讨来进行学习的一种教学方法。使用文字、图片、动画、视频、音频等多媒体课件,内容丰富,容易激发学生学习的兴趣,可形象逼真地重现设备操作现象和设备内部结构, 使得复杂结构直观化, 抽象概念简单化, 在课堂上就可以给学生一种很强的实物感, 课堂内容既生动又丰富。同时通过采用多媒体技术辅助教学, 增大了课堂信息量, 促进了教学内容的更新和发展。

翻转课堂是知识传授与知识内化的颠倒，翻转了传统课堂的教学结构，即学生课前在线下通过学校的网络课程平台，来观看教学视频学习新知识，并结合课前任务单完成网络平台上的课前测试，在课堂上做作业、交流、讨论的一种教学形态。每个学生课前可以根据个人需要自定时间与进度学习，在课堂上，教师从传统内容的呈现者转变为学生的教练，与学生进行一对一交流，参与学生研讨小组，回答学生问题并进行个别指导，全面提升课堂互动机会，形成“以学生为中心”的个性化课堂。翻转课堂实施效果主要取决于两个环节：一是学生课前通过教师事先提供的视频学习新知识。通过视频制作是来吸引学生，方便学生观看，知识体系的设置规范合理，知识点的讲解更加透彻，知识点训练的交互功能是否较强等都直接影响学生对新知识的掌握，从而对教师在知识体系的把握、视频制作技术等方面提出了更高的要求。二是通过组织课堂活动实现知识内化。丰富多彩的课堂活动如案例、项目的挑选、研讨问题的设计、课堂活动组织过程与形式等直接影响学生能力的提升及对知识的理解与内化。英才班的化工原理课程考试采用平时成绩30分，包括网络课程平台的课前测试、网上作业、网上辅导答疑、单元测试等内容；期中考试占20分，期末考试成绩占50分，注重平时的学习过程考核，更有利于学生对知识的理解和掌握。

3加强实验、课程设计教学环节，重视工程素质及创新能力的培养

化工原理是一门工程性很强的学科，实验、课程设计是课程体系中非常重要的环节。化工原理实验属工程实验，直观展示了各单元操作，有助于提高学生的实践能力， 加深对理论教学内容的理解，进一步培养和形成工程观念。化学工程与工艺专业的化工原理实验课单独设课、单独考核，改变了实验课的从属地位[5]。化工原理实验指导教师对实验考核方法进行了改革，方法是从预习、现场实验考核、实验报告考核、操作考核和笔试考核等方面进行，细化了实验考核内容，将化工原理实验教学与考核方法有机结合，第一次讲实验基础时就明确告知学生实验考核内容和方法，将实验考核内容制成实验考核记录表，可以全面、合理地给出学生实验考核成绩[6]。为保证实验教学的质量，我们改革了原有实验教学仅局限于验证原理、单纯掌握操作技术和依附于理论课的情况，开设有设计型、研究型和综合型实验，培养学生掌握实验研究方法，训练学生独立思考、综合分析问题和解决问题的能力。在现有实验设备的基础上，引进了膜分离实验装置、连续精馏实验装置、合成氨生产模型装置，进行开放实验项目，从而进一步提高学生的实际工程素质。

化工原理课程设计也是化工原理教学的另一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练。理论课教学和实验课环节完成以后, 按照教学计划专门安排两周的时间进行化工原理课程设计。为充分调动英才班学生的积极性和更好地激发学生对化工原理的学习兴趣,充分发挥课程设计对学生的综合训练，每个学生都有自己单独的设计题目，精心选择了一些综合性强、典型合理、具有实际意义的设计题目, 包括换热器、板式塔、填料塔、干燥器、蒸发器等。在课程设计过程中让学生必须接受作为工程技术人员所必须具备的基本技能和工程素质等方面的训练，包括工具书、国家标淮和规范的使用，经验公式和经验数据的选择，其他文献资料的查阅、设计成果的分析判断等。因此在课程设计中教师必须注意培养学生综合运用所学知识解决工程实际问题的能力。通过课程设计使学生得到化工设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。

[1] 陈蔚萍，陈丹云，毛立群.《化工原理》教学的探讨与实践[J].广东化工,2009,36(5):209～210.

[2] 任迪峰，鲁军，王建中.“食品工程原理”课程教学改革的理论与实践[J]. 中国林业教育,2006,(6):48～51.

[3] 李卫星.《化工原理》课程改革的探讨[J]. 内蒙古石油化工, 2012, (2):77～78.

[4] 黄晓慧,张宏,张恒文.化工原理课程改革中理论与实验教学的融合途径[J].价值工程,2016,(15):181～183.

[5] 张咏,熊洁羽,文颖频.化工原理课程教学改革浅探[J]. 江苏技术师范学院学报(自然科学版),2002,8(4):108～110.

[6] 陈丹云，周慧，邹雪艳.化工原理实验考核方法的改革与实践[J].河北化工,2010, 33(3):76～77.