化工原理教学研究——以凯里学院为例

苑 静, 蒋向辉

(凯里学院,贵州 凯里 556011)

《化工原理》课程是化工、制药、食品工程、环境等专业的一门重要的技术基础课，是综合运用数学、物理、化学等基础知识解决化工生产中各种物理过程的工程科学。主要研究各单元操作的基本原理、典型设备结构、工艺尺寸设计和设备选型的共性问题[1]，在完成由学生到技术人员转变的环节中起着重要的作用。化工原理实验是将化工原理理论与实践联系起来的重要环节,是理论课的重要辅助和补充,属于工程实验范畴,是化学工程相关学科的重要实验课[2]。

凯里学院学生大部分是贵州籍学生，以少数民族地区学生为主，生源单一。由于整体教育水平相对落后，化学基础知识薄弱，三个专业学生的化学知识入学水平相差不大，对于化工原理的学习难度很大。凯里学院材料和化学专业在大三、制药专业在大二开设了化工原理课程，都是48学时。由于没有化工原理实验室，2016年引进了化工原理实验仿真软件，使用计算机辅助教学，一人一台计算机，独立操作。其中化学专业2017年开设了16学时的仿真实验，制药专业2018年将开设16学时的仿真实验，材料专业没有开设仿真实验。仿真实验在高校中一般作为基础实验预习时使用，为的是让学生尽快融入工程训练中。由于没有条件开设化工原理基础实验，凯里学院将仿真实验做为一门独立的实验课单独考核计入学分。

面对这种现状，作为该课程的教师，有必要研究如何把握少学时，难度大工科课程的特点，使化学基础薄弱的学生在较短的时间内掌握大量的信息，尽快树立工程的观念，完成理论和实践的结合等问题。通过研究发现只有结合学生实际情况，对化工原理课程进行改革和完善,才能使化工原理课程达到较好的教学效果。

1 上好绪论，激发学生的学习兴趣

绪论是一门新课的第一节内容，学生对一门新课往往都充满着好奇和热情，化工原理绪论的目的只有一个，让学生明白此门课程与以前学过的有机化学、无机化学、分析化学、物理化学是性质完全不同的学科，是研究将化学家们的研究成果怎么开发成生产的规模，是直接将科学技术转化为生产力的一门工程学科。是科学实验和化工生产的桥梁，是直接为人类服务的创造价值的劳动[3]。前面学习的化学知识是培养化学家，化工原理学习的是化工生产知识，培养的是化工专家，此门课程在石油化工、氯碱工业、硫酸制造、制糖业、制漆业、水泥、玻璃制造业等化工领域都会用到。学习化工原理课程不仅在工业生产上有用，对日常生活中也有利。比如我们要学到传热，贵州的冬天没有取暖，随着生活水平的提高，大家在楼房中安装地热等取暖设备，怎么才能耗能少而最优化的取暖等实际问题，在学习化工原理时能懂得其理论依据，是一门应用性和实用性强的课程。对每一章中涉及到生活中的具体应用的例子都事先告诉学生，让他们对课程有所期待，最大限度地调动学生对此门课程的学习积极性。

2 完善考核体系从多方面考核评价学生的学习效果

明确学生期末成绩由三部分组成：期末卷面成绩60%，期中考试成绩20%，平时20%(包括作业10%，回答问题5%，出勤率5%)，使学生重视平时上课回答问题并提前预习做好答案；使学生的出勤率提高，没有无故缺课的学生；学生上交作业很积极，字迹工整并能根据作业内容积极提问题；通过期中考试使学生熟悉大学考试模式和题型、题量，增强了学生的信心，尤其是化学基础知识很弱，对学习化学已失去信心的学生，提高了学生的学习积极性和教学效果。

3 重视实验教学，增强感性认识

化工原理实验是与理论教学同步的实践教学环节，实验工程性强，设备和流程复杂，其基本任务是使学生加深理解和巩固化工原理课程中的理论,培养学生解决化学工程、生物工程等有关领域问题的能力并掌握一定的实验操作技能,要培养学生的工程基础离不开基础性的化工原理实验。凯里学院没有化工原理实验室，利用仿真软件增加学生对实验流程、设备的了解,掌握实验设备的使用方法、实验过程中实验参数的变化趋势,使学生基本了解实验操作过程及数据变化规律。因此教师在化工原理仿真实验课上主要采用启发式教学，引导学生运用学过的知识，自己探索，独立思考，独立解决问题。学生进入实验室后对照装置图，逐一查明实验装置的每一个部分，熟悉实验流程和步骤，对实验中的一些阀门的开关和注意事项要完全掌握[4]，并且要弄清楚实验要测哪些数据，不能心中没数而稀里糊涂地做实验。在实验中要放手不放眼，注意观察各组学生的实验操作效果，发现问题及时纠正,建立以学生自我训练为主、教师指导为辅的实验教学模式,以达到最优的教学效果。

4 注重教学方法和教材内容处理，发挥学生学习的主动性

由于课时少内容多，必须对教材内容进行适当取舍。面对化工原理庞杂的知识和较少的讲授学时,靠教师用有限的课时在课堂上面面俱到的讲授化工原理的知识是不可能的,这就需要教师在教学上进行教材内容处理以面对这种局面。对于不同的专业，授课内容有所侧重才能有针对性地教学。比如与制药专业有关的分离过程(沉降与过滤、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等)只重点讲解蒸馏、吸收、干燥。流体流动与流体输送机械及传热，两个专业都重点讲解。

授课教师主要讲授基本概念、基础原理和应用，减少公式推导过程，用有限的时间介绍更多的单元操作过程。可以先讲授经典的单元操作,教学生怎么去把握这些知识,然后教授学生怎么去分析单元操作的过程,建立三传(传质、传热、动量传递)模型。有些教学内容甚至可以安排在实验室结合设备进行讲解，比如板式精馏塔的操作及塔板效率的测定这个实验项目。首先针对板的开孔率、孔径、加热电流大小等方面提出问题,让学生围绕提高板效率的问题去查阅文献,获得由实验数据到生产实际数据的资料；然后让学生对材料进行归纳,找出规律性和特殊性的东西；最后上机进行仿真实验时心中才能有数。通过以上措施的实施,不仅加强了学生分析问题的能力,而且极大地激发了学生的学习兴趣。同时,通过查阅文献开阔了学生的视野,让学生了解了更多的化工新技术、新装备。教学实践证明,设置问题查阅资料是培养学生分析问题能力的一种好方法[5]。

教学过程中不能忽视与学生的互动。化工原理计算题公式多，比如一个传热计算题，可能涉及到总传热速率方程、热量衡算方程、总传热系数公式、平均温差公式、换热器面积计算公式等，在有限的时间内将大量的公式记忆下来并应用不是一件容易的事情。在背课前要充分了解学生前期课程的学习情况，因材施教，对学生多鼓励多肯定，最大限度地调动学生的积极性，发挥学生的潜力。

5 理论联系实际，培养工程观念

为使学生加强工程观念，在讲课时将大量的化工工程装置展示给学生，将原理与化工生产实际案例相结合，知识讲解更加生动，吸引学生。例如用钢管输送原油，为完成输油任务，根据油管最大承受压力，中途需设置几个加压站？换句话说怎么设置加油站合理？家里进行取暖，安装多少取暖设备可以满足家里的取暖?这些都要通过化工原理的学习才能会计算，才能使学生逐步树立工程观念，全面提高学生解决工程实际问题能力、创新能力和实践能力。

经过2017年一学期，化学专业、制药专业和材料专业三个专业48学时化工原理教学内容和方法的探索，化学专业本学期考试卷面成绩在60分以下的学生占6.5%；85分以上占56%。制药专业本学期考试卷面成绩在60分以下的学生占10.8%；85分以上的占21.6%。材料专业本学期考试卷面成绩在60分以下的学生占10%；85分以上的占35%。化学专业的学生成绩明显高于另两个专业，我认为16学时的仿真实验在教学中起到了极大的辅助作用，虽然学时少但是学生通过仿真实验加深了化工基础理论的理解，记忆深刻，因而成绩较高。制药专业和材料专业没有安排化工原理仿真实验，由同一名教师授课但材料专业学生成绩优秀率高于制药专业，这与两个专业课程的安排有一定的关系，针对凯里学院学生的化学知识底子薄现状，个人认为制药专业在大二就安排上化工原理课程有些早，大三安排化工原理课程比较合适。

化工原理是所有化工类和相关专业人才必须掌握的一门课程，建立合理的、完善的化工原理和化工原理实验教学体系和教学模式可以有效提高教学质量,可以培养学生的自学能力、思维能力、理解能力和创造能力，能够增强学生的工程意识。

[1] 王韵芳，李双志，攀彩梅，等.化工原理教学中的几点体会[J].化工高等教育，2012，29(1)：66-70．

[2] 赵清华，高焕方，许俊强，等.化工原理实验教学中工程观点的培养[J].化工高等教育，2010,27(1)：37-39．

[3] 李忠玉，徐 松，张玉华，等.化工原理课程设计教学改革与实践[J].化学工程与装备，2011,30(10)：216-217．

[4] 周爱东,王 庆,杨红晓.仿真技术应用于化工原理实验教学的创新实践[J].实验技术与管理,2007,24(03):84-86.

[5] 周艳军，张启俭，赵永华，等.强化化工原理教学改革 培养学生工程素质[J].中国现代教育装备，2014(23)：44-45．