“化工原理实验”教学改革的几点思考

刘军海，李志洲，季晓晖，王俊宏，郑 楠，王 伟，邵先钊

（陕西理工大学化学与环境科学学院，陕西汉中723000）

“化工原理实验”是化工及制药类专业的专业基础实验课程之一，是在学生前期学习了化工原理的基础上进行的，是培养学生实验科研和实践动手等综合能力的重要环节之一。

化学工程与工艺专业围绕现代化学工业的发展和人才需求，培养具备化学工程与工艺知识，具有良好的理论基础、扎实的专业知识和实验技能，具有创新意识和较强动手实践能力的创新型、应用型高级工程技术人才[1-2]。因此，化学工程与工艺本科专业认证标准的工程要求中，学生应接受化学与化工实验技能等方面的基本训练与综合实践,能够运用所学基础理论、基本方法和专业知识，对具体化工生产中的工艺与工程技术、产品开发等问题开展实验设计，并进行有效的实验探索研究，具备准确获取实验数据并解析，关联实验结果以获得有效结论的能力[3]。

笔者结合多年来对化学工程与工艺专业的“化工原理实验”教学过程的一些问题、方法、经验进行总结，旨在提高“化工原理实验”教学质量，以利于学生更好地学习本课程。

1 把握“化工原理实验”课程特点

“化工原理实验”以化工单元操作原理为切入点，以单元操作设备为主要内容，是化工及相近专业实践教学的主要环节，包括流体力学、传热、气体吸收、精馏、吸附、干燥等单元设备实验以及简单的化工流程实验。“化工原理实验”是学生学完化工原理的理论知识之后的实际应用，要求学生在实验过程中具备较强的动手能力、分析判断能力以及解决问题能力。“化工原理实验”近年来的发展趋势是综合性、设计性实验项目开设增多，装置一般也趋于大型化，实验过程中，数据波动较大，机械零部件及控制仪器较多，结构复杂，大多接近实际化工生产装置，实践性、操作性和工程性是其最突出的特点。

因此，在实验教学中，要注重对学生实验操作技能的训练，在强调独立完成的同时，也要注重团队协作能力的培养。比如在精馏实验过程中，对于全回流实验，可针对学生操作提出问题，如判断是否达到全回流，操作是否达到稳态，何时较适宜取样等，引导学生解决实验过程出现的问题，并由学生自行操作，提高了学生分析判断能力和操作动手能力。

2 充分利用现代教育技术

随着信息时代的到来，现代教育技术不再局限于电化教育、网络教育等多媒体技术，同时也可通过微信、微博、QQ、电视、手机以及虚拟仿真实验等多种技术手段，集声、文、图、像等多种内容于一体。化工原理的实验原理生涩且难理解，实验装置复杂且难操作，实验数据多且难处理，通过利用现代教育技术，可以多层次、多方位的提供学习平台，实现学生随时随地学习，并与实验指导老师随时互动，激发学生学习的兴趣。

目前智能手机已经十分普及，几乎人人都有微信、微博或者QQ，这些社交媒体和平台可以为“化工原理实验”提供更为广泛的语音短信、视频、图片和文字等信息来源，实现与知识的即时分享和共享，与指导老师的互动交流，有效提高学生化工原理实验的兴趣，如可以在实验装置上设置二维码，学生通过扫一扫，了解实验的原理、目的、装置流程、数据处理等，也可设置“化工原理实验”的微信公众平台，实现“化工原理实验”相关知识的推送，展示实验相关的微知识、微推送、微活动、微报名、微分享、微名片等。

另外，在实验装置上或附近设置电视机，将指导老师对实验的讲解录制下来，重复播放，便于学生预习时或者实验过程中继续学习，避免了指导老师在讲解过程中，学生由于没理解，影响实验操作或者数据处理。学生可通过视频的方式再次学习，提高了学习效果，也减少了老师的重复讲解。

随着3D、VR、AR 等技术的快速发展，“化工原理实验”的虚拟仿真也得到了快速发展。虚拟仿真的特点是沉浸性、交互性和开放性，最大的优点是实验运行成本的降低，无需担心实验安全性，以及学生可以利用计算机和手机，随时进行学习，可大大提高“化工原理实验”的教学质量[4]。

3 提高实验指导老师的实践能力

“化工原理实验”的实践性、操作性和工程性特点，要求实验指导老师不仅要有丰富的理论知识，还要具有工程及项目科研背景，并承担过化工相关的工程性项目或在化工企业有一定的工作经历。“化工原理实验”教学过程中，设备运行难免出现故障，如跑冒滴漏、仪表失灵、电路故障等，需要实验指导老师具备一定的维修能力，减少实验设备的故障率，提高实验装置的运行效率。

化学工程与工艺本科专业认证标准中对教师的工程背景要求从事本专业教学（含实验教学）工作的80%以上的教师应有3 个月以上的工程实践（包括指导实习、与企业合作项目、企业工作等）经历。目前很多学校引进教师，更多地关注其科研能力，对于工程实践能力不够重视，而且在引进教师以后的继续培养中，忽视对工程实践能力的培养，影响了“化工原理实验”教学质量。

目前来看，很多学校尝试多种做法，提高实验指导老师的实践能力，如将没有工程背景的化工原理实验指导老师，安排到化工生产企业挂职，深入生产一线，提高教师学科专业知识的应用能力，培养创新创业教育的意识和能力，增强实验指导教师的工程背景。也可采用聘用化工企业技术人才担任“化工原理实验”课程的指导教师，或者辅导学生的“化工原理实验”以及老师的实验指导能力，还可以定期组织集中备课、教学方法研讨和教学观摩，共同评课，相互交流，积累经验，通过随堂听课、实验课辅导和开课试讲等环节，强化实验指导老师的教学基本功。

4 构建化工实验实践教学体系

专业认证是国家“五位一体”的重要环节，目前我国工程教育专业认证正在逐步展开，在此背景下，高等学校工程教育类专业总体发展趋势是：压缩理论课程学时数，强化实践性，突出实践性、应用性教学环节，形成创新人才培养体系[5]。因此，建设化工实验实践教学体系，创新教育理念，加快实践平台建设，对培养学生创新创业能力、提高工程素养尤其必要。

全国工程教育专业认证标准要求化学工程与工艺专业应具有满足教学需要的完备的实践教学体系，主要包括化工设计、实验、实习、科技创新、社会实践等多种形式。从专业知识体系看，分为基础化学实验教学、化工实验教学、综合实践教学和特色实践教学。化工实验教学是实验实践教学体系的重要环节，包括化工基础实验和化工专业实验两部分，化工基础实验是以单元操作为主的化工原理实验以及化工流程实验，化工专业实验则涵盖了化学反应工程实验、化学分离实验和化工工艺实验。

化工实验课程实践教学体系由化工原理实验、化学反应工程实验和化学工艺实验以及相关的课程组成，以创新教育理念为切入点，以实践教学为平台，以培养实验研究和工程实践为目的，构成有机整体，提高教学质量。但目前工程认证工作仍处于起步阶段，《普通高等学校本科专业类教学质量标准》刚刚颁布，还需要对这些方面的教学进行研究，化工实验课程实践教学体系的构成体系、建设方案、考评体系等仍需要进一步的探索。

5 思考与探索

“化工原理实验”课程教学过程中要突出实践性、操作性和工程性，强调实践能力和创新能力的培养。在教学过程中，以提高实验指导老师实践能力为抓手，以现代教育技术为手段，调动学生学习的兴趣，提高实验教学质量。以工程教育专业认证为目标，以《普通高等学校本科专业类教学质量标准》为依据，制订专业人才培养方案，构建化工实验实践教学体系，提高人才培养质量。

“化工原理实验”过程中，要求老师具有较强的实践能力，学生具有较强的操作能力。老师在教的同时要不断学习，更新教学理念和教学内容，改进教学方式和教学方法，以提高教学水平，培养具有创新意识和创新能力的应用性人才。