化工原理教学过程中注重化学工程师基本素质的培养

袁军+张建树

摘要：化工原理课程教学是化工专业学生联系理论与实践的一门桥梁课程，也是化学工程师应该牢固掌握的课程，但在学习过程中学生普遍认为化工原理难学，其原因是学生的学习观念和方法仍停留在理论学科上，缺乏利用工程的概念对待化工原理这门工程学科。本文围绕化学工程基本素质的培养，对化工原理教学进行了探讨和分析，从不同教学环节强化学生的工程观念与意识。

关键词：化工原理；工程意识；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）19-0198-02

化学工程专业应当培养学生综合地运用科学原理、方法和技术对已有技术进行消化吸收并具备一定的研究开发能力，解决化工生产过程中的复杂工程问题，同时能够在工程项目中完成工艺、设备和控制等方面的合理设计。中国的高等工程教育模式下的毕业生在进入企业后没有严格的工程师岗位培训系统，也很少有工程项目的集中实践经验。中国工程教育的培养和当前社会市场经济转型期对工程技术人才的需求已经不匹配。大批经由高等院校工程教育培养出来的工程技术人才往往较难适应生产企业、设计院等单位对人才的要求。

化工原理课程是一门以化工单元操作为主要内容，以“三传”研究方法论为主线的工程技术基础课，它不同于化学和物理化学等基础学科，因为基础课程以简单的、理想的模型做为研究对象，采用的是严密的数学分析法；而化学工程学科都要面向实际的繁杂的工程问题，加上生产过程中影响因素繁多、物系的巨大差异、操作条件各不相同，大多数问题需要依靠理论指导下的工程化手段来解决。因此在本科教学中应该尽早让学生建立技术经济思维能力，培养工程思维模式，树立工程观念、工程意识，进而让学生能用工程观念分析、解决工程实际问题。本文从研究方法的角度，并结合化工原理的理论教学、实验教学和课程设计等环节来探讨对化学工程师的培养问题。

一、理论教学实现工程意识培养和思维转变

在当前的化工教育中，前两年的学习课程基本没有重点培养工程的观念，学生基本上学习的就是工程基础、物理、高等数学、基础化学等理论性较强的课程。所以，学生对设计、工程没有明确的认识，不能把理论与实际相结合。化工原理是一门衔接基础化学课程、后续的化学反应工程、传递过程等专业课的一门主干课程。基础化学课程的知识不仅是分析化工过程问题的重要工具，还是化工过程的基础。如流体输送、换热、蒸发、精馏、萃取、吸收等单元过程教学中所涉及到的化学原理知识，都是学生在前期物理、化学学习过程中的重点内容。另外，目前出版的化工原理教材内容大都按设计计算—操作分析—单元设备设计的章节结构来编写，课堂教学中应对单元设备的作用、功能进行对比分析，使学生明白其相同点与差异，增强学生对单元设备的正确选型、设计的综合能力。虽然各种单元操作基本方程的推导很重要，但是还应该把应用作为重点，培养学生的工程观念，让学生能够理论与实际问题相结合。案例教学在过程分析中的出发点是单元操作的物理化学原理或者物理，终点是工程目的。在分析时，暂时摆脱繁多公式的约束，通过推理、逻辑思维，发现问题、提出问题、讨论和解决问题。以数学作为基本工具，对过程进行数学模型识别，建立模型，进行实际的案例分析。

因此，在化工原理课程的理论、实践教学过程中就应该在理论的基础上尽可能提高学生的工程意识。具体来说，首先让学生明白化工原理与前面所学的物理、化学是性质完全不同的课程。强调此课程如何把研究成果开发放大为中试，再开发为生产规模，是连接基础研究与工业生产的架桥。通过加强案例教学，使学生尽早树立工程观念[1]。虽然各单元操作的数学模型的推导重要，但更应该侧重实际工程应用，让学生能够将理论与实际工程相结合，培养学生的工程观念。

二、化工原理实验教学中强化理论知识消化吸收与工程应用概念

实验环节是研究问题和学习的重要环节，既是培养学生理论与实际相结合的重要方法，也能训练学生的动手能力和实验技能。化工原理实验是同理论课程教学一起开展的实践性教学环节，实验涉及到工程实际，实验设备和工艺流程相对复杂，部分实验装置甚至接近于中试。为激发学生的学习兴趣和增强工程实践能力，加强实验教学是化工原理教学改革的一个重要切入点。如在实验教学中，教师可以把科研中的单元过程，如分离工程案例分析引入到实验教学课堂，既可以丰富实验教学的内容，又能够提高学生对化工实践和解决实际问题的认识[5]。在化工原理实验中，学生能够接触到与实际生产设备结构性质相同的工程实验装置，能够提升学生的工程意识。对于每个实验，如果能够要求学生独立分析单元设备的结构、设备的布置、实验装置流程，再结合教师的详细讲解，这样就可以使学生在实验过程中初步形成工程化概念。

完善实验教学方法，提高实验技能，训练工程思维，是实验教学成功的关键所在。增强实验教学的每个环节监控，包括流程预习、实验装置、课堂理论讲解、实验操作技能培养、实验数据分析和综合成绩考评等。实验过程中及时发现实际工程问题、找出解决方案，也算是建立工程观念的一条有效途径。通过观察实验现象，来引发学生自己思考问题。化工原理实验教學的内容紧紧围绕实验研究方法设计，学生可以在实践中巩固理论课所学的方法论。

三、化工原理课程设计突出理论教学与工程设计的对接

化工原理课程设计是一个综合性的实践教学环节，可提升学生的综合应用能力，通过学生独立完成规定单元操作设计的训练，掌握相关工艺、机械设计的能力；课程设计环节以实际应用为目标，通过实践可提高工程意识和实际应用能力。而且通过该环节，可使学生综合运用相关课程理论知识，增强查阅文献数据的能力，并增强通过工程语言如图表、文字表达设计结果的能力，进而可以提升学生的工程制图的能力。这样，学生通过一次课程设计，可以掌握机械设计的训练、单元设备相关工艺，使工程的概念得以提升。

应当指出的是，课程设计的目的不单纯是为设计而设计，而是培养学生解决问题和分析问题的综合能力。在进行课程设计之前，学生基本没有参加过工程实践，所以指导教师有必要提醒学生，工程上的问题往往受到诸多因素影响，不像他们以前所学的自然科学范畴的数学、化学和物理等课程的答案是唯一的，工程问题的答案往往不止一个。所以需要将每种可行方案进行可靠性、先进性和经济性等方面的比较和选择，最终选择一个可靠的实施方案。经过这样的指导和亲自参加工程设计实践，学生的灵活性和工程应变能力都能够得到初步锻炼，进而为他们今后走上工程师岗位打下初步基础。课程设计主要是针对实际工程中的问题，让学生得到实际锻炼的机会，课程设计内容注重理论联系实际工程。请工程经验丰富的工程师现身讲解学生需要面对的专业热点问题或典型工程问题。让学生走进企业、工厂实践，了解和感受工业生产过程的实际状况。另外要培养学生的工程实践能力，强调工程软件（PRO II，Aspen，Auto CAD等）的上机操作与实际应用，加强学生的工程培训实践教学，让工科学生掌握这一进步的设计手段。

四、结语

要加强学生工程意识的培养，我们在搞好理论教学、实验教学和工程设计的同时，更多地要让学生走出课堂，深入生产和科研实际。使学生能够将所学的知识应用于研究和解决生产问题的工程实践中，让学生体会到解决实际工程问题的喜悦与自豪。要逐步培养学生重實践、重应用的热情，培养学生积累资料的习惯和兴趣，培养学生寻找课题、在生产实际中发现问题、掌握解决问题的步骤和方法，在教学过程中培养学生工程化的思维，培养他们热爱化学工程专业，使学生热爱所学专业。

参考文献：

[1]倪献智.化工原理课程教学中突出工程观点和方法教育[J].化工高等教育，2007，95（3）：79-82.

[2]李凝.从培养学生工程思想出发谈化工原理教学改革[J].广东化工，2009，36（8）：281-283.

[3]郭瑞丽，袁军，张建树.全国化工设计大赛对化学工程与工艺专业教学的启发[J].高教论坛，2013，169（11），59-60.

[4]刘作华，李泽全，谭世语等.论化工原理课程教学与学生工程意识的培养[J].广东化工，2008，35（9）：147-150.

Paying Attention to the Cultivation of Basic Qualities of Chemical Engineers in the Teaching Process of Chemical Engineering Principle

YUAN Jun，ZHANG Jian-shu

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Shihezi University，Shihezi，Xinjiang 832003，China）

Abstract：The course of principle of chemical engineering is an important bridge for students linking theory and practice in chemical engineering education. It is also the most important course for a chemical engineer. However，it is difficult to students to learn. To train students' the engineering awareness during the course teaching of principle of chemical engineering，the basic theories of physical chemistry and other related courses were integrated with. It was a pathway to cultivate the engineering awareness by theory and practice in course teaching.

Key words：Chemical engineering；engineering consciousness；experimental teaching