提高化工原理课程教学质量的研究与思考

范明霞 胡 兵 谭军军 熊 剑

(湖北工业大学 材料与化学工程学院，湖北 武汉 430068)

化工原理是化工类专业非常重要的一门专业基础课。该课程涉及化工单元操作原理及流程、工程计算、化工设备，综合运用高等数学、物理、四大化学、化工计算、计算机科学等知识，分析和解决化工生产中各种单元操作问题[1]，是学生专业知识构建中“由理到工”的重要课程，在教学体系中起着由基础课到专业课的桥梁作用。化工原理是我校精品课程，作为该课程的教师，在教学中如何把握课程特点，使学生尽快树立工程观念，较好地完成理论和实践的有机结合，是值得思考和研究的问题。笔者在教学实践中围绕优化教学内容、改进教学方法、更新教学手段等方面开展课程教学改革，对不断提高教学质量进行了探索与实践。

1 优化教学内容

1.1 精选课程内容

应根据需要来设计和调整教学内容，并经过不断实践逐步完善形成与人才培养模式相适应的教学内容。精简已修课程中学过的内容，可引导学生将已学过的知识很自然地融合到化工原理学习中，这样使学生的学习活动由被动接受知识变为积极主动的构建知识。再者，为响应“厚基础、宽口径”的指导思想，各高校都存在课时减少的现状，因此应遵循“少而精”和“实用性”原则对教材内容进行适当删减，对不常使用的内容可略去不讲。另外化工原理涉及的公式多且繁杂，针对“重应用”的人才培养目标，在课堂教学时我们不应过于注重繁重的公式推导和数学运算过程，而应重点讲解公式的物理意义、适用条件、应用及延伸等。对于经典公式，应该将公式的推导思路和技巧传授给学生，起到触类旁通的作用，这样类似公式的推导学生在课下就可以独立完成。

1.2 与专业有机结合

作为一所以工科为主的综合性院校，我校化学工程与工艺、轻化工程、环境工程、生物工程、制药工程及高分子材料等专业将化工原理设为必修的专业基础课之一。教师授课时，在保证教学内容基本相同的前提下，应该对不同的专业有所侧重。如环境工程专业重在流体力学等动量传递方面；高分子材料专业重在传热等热量传递方面；制药专业重在传质分离等质量传递方面[2]。如果在给学生讲授化工原理知识的同时，能与其专业紧密联系，则可加深学生对化工原理相关理论的理解，使他们深刻体会到所学知识的意义和价值，也使他们感受到化工原理的重要性，真正发挥该课程作为一门专业基础课的作用。

1.3 适当结合前沿科学

现代科学知识技术更新日益加快，只有熟悉、了解新技术的发展状况，才能具有创造性，因此结合前沿科学适当扩展课程内容是十分必要的。在讲授化工原理理论知识的同时，适当地介绍一些和教学内容有关的现代科技成果和前沿发展动态，以开阔学生视野，丰富教学内容，创造学术氛围，激发学生的求知欲，培养学生创新精神。例如，讲传质分离方法，吸附过程的应用日益普遍，同时吸附技术在气-固相、液-固相的传质过程中有广泛应用及典型意义；讲传热设备，许多新型传热管，其传热效率极佳，已广泛使用；讲新型分离方法，膜分离技术是近几十年发展起来的新型分离方法，使用范围相当广泛等。

2 改进教学方法

2.1 运用启发式教学，充分调动学生主动性

教育家第斯多惠说“教学成功的艺术就在于使学生对你所教的东西感到有趣”。所谓启发教学法，是通过启发和引导学生的思维，充分调动学生学习积极性的教学方法[3]。通过举例和提问，逐步启发，引导学生思考和探索，而不是单纯地让学生知道某个问题，记着某个结论。例如，在流体流动章节讲述分支管路时，通过分析城市供水供气的管路布置来理解分支管路中流量分配的特征。再如，在传热章节的教学过程中，引导学生从自然对流的角度分析，加热器和冷却器分别应置于房间的上部还是下部？课堂上采用启发式教学不仅可以激发学生学习本课程的浓厚兴趣，同时还促进相关知识的透彻理解，并做到学以致用。同时使师生在教与学的过程中，学生紧跟教师思路。此外，启发式教学还可以锻炼和培养学生发现问题、思考问题的能力。

2.2 重视教学互动，增强教学效果

互动式教学应为师生之间双边互动、是一种双向的行为，成功的课堂教学应把“单边”讲授“满堂灌”转变为“双边”互动教学[4]。学生是整个教学环节中的主角，在教学过程中除了“传道授业解惑”，更重要的是使学生掌握良好的学习方法、形成科学的思维和态度、培养创新精神和工程观念等。在授课过程中营造民主和谐的课堂，重视师生间教与学的双边互动，尽量做到“授之以渔”，激发学生学习的能动性和课堂参与意识。在课间或课后多与学生交谈沟通，了解学生的听课效果和学习难点，及时改进教学方式。通过注重教与学的互动，达到“教”与“学”的最佳结合，增强教学效果。

2.3 运用比较法，加强学生理解应用能力

所谓比较法就是通过对比研究对象之间的异同，了解事物之间的联系与区别的一种逻辑方法[5]。“三传一反”是化工原理课程的主线，在授课时可将动量传递、热量传递、质量传递原理和计算的相似性进行类比。例如，牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律在动量传递、热量传递和质量传递表达式的相似性及各自的物理意义。又如，动量传递中摩擦系数采用因次分析法得出是雷诺准数等函数关系式，在讲授传热系数和传质系数的准数关联函数关系式通过类比的方法很容易掌握和理解。在“化工原理”课程中，不少概念是很相近的。例如，压力与压头、热通量与热流密度等，授课过程中对这些概念在单独讲解后，进行对比，指明它们的异同点，加深理解并避免混淆。另外，每种化工单元操作均有其通用设备，但设备种类繁多，每章总结时可对本单元操作设备的工作原理、结构、性能、操作、适用范围等方面进行综合对比。比较法的合理运用，可以大大提高学生的理解能力和记忆能力。

2.4 联系实际，提高学生学习兴趣

化工原理是一门工程实践性很强的课程，学生初学化工原理时总会有一种不得要领的感觉，觉得这门课程很多知识点很难理解清楚。为了激发学生的学习兴趣，调动他们的学习积极性，在教学中应尽量避免照本宣科式教学，要适当联系生活实际进行教学，使学生在学习过程中真正体会到化工原理与生产生活的密切关系。笔者在上课过程中特别注重把生活事例和生产实际与书本知识联系起来。例如：讲到管路及管路计算可提出：我们生活中，水怎样到达我们的宿舍、我们怎样调节水的流量；讲到过滤，举生产纯净水的例子；由夏天人们为什么常穿浅色衣服引出热辐射；由泡方便面闻到诱人的香味引出扩散及传质概念；从低碳环保的角度引出吸收在工业废气排放达标中的重要作用。将晦涩难懂的理论知识与同学们熟知的生活生产事例结合，不仅增强了课堂的趣味性，同时增加了学生对这门课程的亲切感，提高学生的学习兴趣。

3 更新教学手段

3.1 多媒体辅助教学

教学过程中运用视频、动画等计算机多媒体技术，可形象生动地呈现工艺流程、设备操作现象和内部结构，增强了学生的感性认识，显示出传统教学手段无法比拟的优越性[6]。例如流体流动过程中的边界层分离是一个难点，通过制作的动画，可以很清楚地展示流体绕过物体流动和边界层分离的效果；在讲授流体输送机械时，把离心泵的结构和泵的运转、液体在泵内的流动通过图像和动画的形式展示给学生，有助于学生掌握离心泵的结构、气缚和汽蚀等知识点；在传热设备教学过程中，各种复杂的换热器，如列管式换热器、夹套式换热器等都可以通过录像和动画的形式向学生直观、有效地加以演示。在讲解湿空气的H-I图时，图中有等温线、等湿线、等焓线、等相对湿度线、水汽分压线等，利用多媒体将图线清晰地展现出来，教师可以清楚地讲解各条线的做法及如何利用H-I图查取不同状态下湿空气的状态参数。

虽然运用计算机多媒体技术在增强学生感性认识、扩宽知识面等方面发挥了重要作用，传统的教学手段黑板板书的形式运用到今天，仍然有它可取的一面。对于一些重点理论性内容以及公式推导、设计方法、计算思路等方面，必须结合板书进行讲解，使学生的思路更容易跟上教师授课的节奏。只有在教学过程中将传统授课形式与多媒体教学手段有机结合起来，从学生理解的角度加以融合、提炼，才能收到良好的教学效果。

3.2 采用现代网络技术

我们以精品课程为依托，建立化工原理精品课程网站，该网站内容涵盖了授课录像、电子教案、多媒体课件、动画库、图片库、思考题与习题、在线答疑等内容，以便学生随时在网上开展自学、练习和讨论等。另外，网络教学可以充分利用现代化通信手段构建师生交流平台，为加强教师和学生的交流沟通提供更多机会[7]。笔者作为管理员建立本校“化工原理”群，给师生提供学习探讨的平台。此外，通过网络教学提升了教学团队应用先进科技的能力，显示了利用现代教育技术和教学设施开展教学的优势和成果。

4 结束语

课程教学是一项综合性系统工程，提高化工原理课程教学质量我们还有很多工作要做。化工原理是化工类相关专业的必修课程，只有在实践中不断探索、钻研、总结和完善，才能使理论教学工作与时俱进。叶圣陶先生说过：教学有法、教无定法、贵在得法。我们将在今后的教学工作中围绕教学内容、教学方法、教学手段等方面不断总结经验，有效地提高教学质量和水平。