基于工程观念培养的化工原理实验课程教学探讨

赵 帅，杨俊松，叶栩文，王 珊，陈明功

(1.蚌埠医学院公共基础学院，安徽蚌埠 233000；2.安徽理工大学化学化工学院，安徽淮南232000)

化工原理实验属于工程实验范畴，是化工制药类及其相关专业的专业基础课程，是培养学生的工程观念和工程实践能力的主要实践课程[1]。学生可通过工程实验更有效、更直观地掌握工程应用方面的原理及操作，提高分析和解决工程实际问题的能力。化工原理实验课程让学生加深对理论教学内容的理解，熟练掌握常用的工程实验方法和实验基本操作，分析并解决实际工程问题。同时，该课程有助于学生完成简单工艺流程设计，为提高毕业生综合素质、拓宽就业打下坚实基础[2-3]。

1 实验内容选定及预习

1.1 实验内容选定

根据学科专业的特点和化工原理课程教学的要求，使学生在校能够基本掌握各单元操作的原理、过程和注意事项等内容，可选定部分典型实验，如流体流动阻力测定实验、离心泵特性曲线测定实验、恒压过滤常数测定实验、传热综合实验、吸收与解吸实验、精馏实验及干燥速率曲线测定实验等作为实验课程的主要内容。另外，可以针对不同专业、不同层次的教学对象，对实验内容加以调整[4]。开设的实验多为基础验证型实验，综合设计型实验不多，自主研究型实验尤其缺乏，很难达到培养学生的工程观念、分析和解决实际工程问题的目的[5]。

1.2 实验预习

实验预习的过程至关重要，应尽量杜绝学生把实验教材的相关内容照搬到预习报告中的现象。教师可提前引导学生思考下一次的实验内容，提出实验中涉及的关键问题。教师可在课前开放实验设备，让学生初步熟悉实验设备的操作方法及注意事项等环节，为后续实验做好铺垫。也可采用模拟仿真实验预习，让学生在计算机上进行动态模拟仿真实验。

2 教学模式的改进

2.1 强化实验基础知识

实验基础知识包括教学环节及要求、各类安全知识、实验研究方法、设计方法、实验流程设计、误差的估算与分析、实验数据处理方法和常见测量仪表的使用等。这些基础知识是顺利完成实验课程的根本保障。在实验课程开始前讲述正交实验设计法、误差分析等常用实验技巧。

2.2 分阶段教学

传统实验教学过程中，教师在讲述实验内容后演示实验操作，学生真正掌握的内容不多，达不到培养学生动手能力和工程意识的效果。在学生充分预习的基础上，可将每个实验教学分为五个阶段[6]：第一阶段,教师详细讲解实验目的与原理，让学生听得明白，这是顺利完成整个实验的基础。第二阶段,教师引导学生熟悉实验的具体流程、操作方法及注意事项，要求学生认真听讲、记录并随机抽取学生复述或提问。第三阶段,学生根据前述内容进一步熟悉实验的装置流程，按要求画出实验装置流程的示意图。第四阶段,学生通过实验获得实验数据，过程中如遇到问题，由教师现场分析解答，同时要及时发现并纠正学生的错误或不当操作，避免发生危险。另外，教师可以创设问题情境，让学生在实验过程中发现问题，并运用基本原理分析问题、解决问题，以增强学生解决工程实际问题的能力，强化基本原理和工程观念[7]。第五阶段,完成实验报告时，在达到基本要求的基础上，学生用AutoCAD、origin等绘图工具绘制实验装置PID图和所测曲线图。

2.3 教学时间的调整

化工原理理论课程学时较长，导致理论课和实验课不同步，造成实验课时学生对单元操作的原理记忆淡薄，直接影响实验课程效果[8]。实验课时间不宜过长，这样能充分发挥理论指导实践的作用，发挥学生的主观能动性，进而培养学生的工程观念。

2.4 开设模拟仿真实验

在实验教学过程中，模拟仿真实验比真实实验有诸多独特的优势，可以激发学生的学习兴趣,提高学生对实验原理和操作流程的掌握程度。在真实实验前进行仿真实验可以最大程度地熟悉实验内容，避免损坏实验装置。模拟仿真实验对学生熟悉DCS自动控制系统有重要的启发作用。模拟仿真实验对提高整体的教学效果非常明显，但不能完全替代真实实验，只有将这两类实验有机结合才能达到最佳的教学效果。另外，模拟仿真实验有助于学生掌握控制系统的投运技术，提高对复杂控制过程的分析和决策能力，对培养学生工程观念有积极作用[9]。

2.5 课堂的延伸

为培养学生的工程意识，可积极组织和学生参加课内外实验研究，鼓励学生发表学术论文、申请专利等。引导学生参加大学生制药工程设计大赛、大学生化工设计大赛和化学化工创新作品竞赛等活动，以赛促教、以赛促学，实现实验课程教学内容的应用和延伸[10]。

3 考核方式的改革

化工原理实验考核方式的改革应在适应学校学科特点的同时做到科学公正。因此，考核改革的内容应将学生的实验预习、操作过程、实验态度和实验报告质量等结合起来[11]，或将实验报告改成小论文的形式，提升论文写作能力。新的考核方式主要包括学生的主动学习能力、实验操作能力和实验报告或小论文的撰写等方面，使考核成绩能最大程度地反映出学生的实际实验能力和综合运用知识的能力[12-13]。改革后的考核方法强化了学生对实验操作方法和技能的掌握以及发现、分析和解决实际工程问题的能力[14]。

4 结语

改革后的课程模式能够充分发挥学生学习的主观能动性，学生在实验前能认真查阅相关文献，熟悉实验内容、操作步骤及其注意事项；实验过程中，能认真进行实验操作，对过程中出现的部分现象和问题也能加以分析和解决。另外，建立了全面有效的实验课程考核体系，使实验效果得到明显改善。对工科学生来讲，在接受课程理论知识传授的同时更应该注重工程观念和实践能力的培养，使学生综合素质及能力得到全面提高，为其深造学习或者就业打下良好的基础。