浅谈化工原理课程教学实践中理解思考与创新

杨福 李露露 王旭裕 商丹红 袁爱华

(江苏科技大学环境与化学工程学院，江苏 镇江 212003)

1 概述

化工原理是一门应用型的工学学科，是为解决化学工业生产过程中工程问题的一门技术基础课程[1]。因此，化工原理课程教学在整个化工工业中具有举足轻重的地位，化工原理课程的教、授也是在为培养下一代化工人做最坚实的铺垫。众所周知，化学工业是将原料通过物理化学的方法加工得到有用产品的工业，其涉及到的化工工程就是化学工业生产的过程，这其中需要解决的就是工程和工艺的问题。

化工原理作为研究化工生产中具有共同性工程问题的学科，因此这也决定了这门课程形式与内容。其培养目标是使学生在学习该课程后拥有工程定量计算的能力，并具备一定的工程观点，实验技能和设计能力。对比于其他的基础理论学习课程，化工原理课程所涉及的内容多，包含质量传递、动量传递、热量传递三块，并且其公式复杂、理解难，学习过程需要学生具备较强的理论推导和经验实践总结概括能力。该课程与本科阶段的基础化学化工课程相互渗透，综合性、实践性强，课程难度大。因此，探索高效的化工原理课程教学方式对于化工专业本科生教学具有重要的意义。

1.1 学生学习反馈与思考

化工原理的学习要求学生具备坚实的物理和化学的知识背景和框架，课程中涉及的公式原理复杂，但其构成知识点却是大家在之前的基础课程学习过程中应该掌握的内容。因此，课程初期学生在学习后普遍反映课程的理解难度大。基于课程学时的要求，化工原理课堂教学讲解知识点内容较大，并且无法对学生进行细致的分析，这也造成了学生仅仅通过课堂教学无法完全接受老师所讲授的全部知识内容。因此，化工原理课程学习除开要求学生完成课堂基本的学习时间还需要适当增加化工原理课后的学习，并且能够根据老师课堂内容加以梳理与进一步理解。此外，新时代网络高速的发展也给学生提供了在课堂之外寻找更多教学视频与学习资源的机会。例如，慕课的在线学习可以提供学生在无法完全理解课堂知识点的情况下利用课余时间进行复习和温课[2]。此外网络视屏bilibili网站也给学生提供了线上的免费视屏课程，其视屏课程包含了包括北京化工大学，南京工业大学等化工类名校化工原理教学名师的完整视屏课程。这可以为学生在课后内容温习提供很好的平台学习机会。也有助于学生在课后找到适合自身学习的网络资源。

于学生而言，化工原理课程的学习需要学生对化学工业过程有基本的认识，这就需要学生能够更多的关注工业案例，并能够结合工程案例理解化工单元操作过程的基本原理与原则。其次，学生在学习过程中要学会综合利用数学、物理等学科知识，分析并研究单元操作及其设备的计算、设计、操作、优化及过程强化，这也需要学生在课程设计及化工原理实验过程中进一步的理解和下功夫。此外，学生在学习化工原理专业课程中对所涉及的公式原理理解与运用还在于课后习题的联系。课后习题对于进一步理解化工原理中推导所得的公式具有重要的意义。尤其是在公式繁冗的情况下，通过习题的练习可以快速地让学生掌握公式的适用范围和真正理解推导所得公式的意义。

1.2 任课教师再学习

化工原理的课程知识点复杂，这本身也对任课教师产生了较大的压力，例如，相同时间下如何能够把课程内容清晰准确无误的传授给学生也考验了教师本身对化工原理的理解与课程整体的把控。随着整体化工行业的萧条，化工专业大学课程中对于化工类学生的培养也出现了新的模式，大多数化工类高校对硕士研究生和博士研究生的培养开始避开传统化工体系的培养模式，而把更多的精力投入到信息时代中涉及的新材料、新能源的产业工业。因此，即使化工专业学生在本科阶段接受了较为系统化工专业的培养，但在研究生甚至博士期间疏于对传统化工操作过程的学习而荒废更深层次的化工技术训练。目前，大多高校引进年轻教师对化工原理甚至是化工专业课的教学出现严重脱节[3]。笔者认为，化工原理课程教师应该能够重视起自身的再学习与实践，能够在教学与学习过程中深层次地向老一辈化工专业教师讨教经验，通过自身学习的新知识体系进一步理解和完善对课程的理解，并能够在教学和研究实践中推广工业过程研究与发现，把新技术和传统化工过程的创新结合作为目标。此外，高校教师应当能够利用好网络时代背景下学习与教学资源，通过先进的教学模式与技术，进一步推动学生学习的兴趣，帮助学生在学习过程克服课程学习的困难。结合疫情期间的线上教学模式与探索，总结线上教学的学生学习状况表现及得失，高校教师应当能够充分地把握先进的教学成果与模式，进一步探索更适合当代大学生的教学方式。

1.3 细化课本内容

化工原理课本内容所涉及的复杂公式推导与理论对学生的学习带来了较大困扰，尤其，在书本内容追求简洁的要求下，很多对于公式的推导和理论解析变得非常简单，因此学生单独只根据书本的自学几乎无法完成独立自主的学习过程。并且，自习过程中往往会被个别公式推导卡主而无法进行后续的理解，对大学生而言，大教室条件下课堂教学相对于高中的教学效率更低，学生无法近距离的和老师互动或探讨，但课堂遗留的问题也很难在课后通过自学完成，这也造成了化工原理课程教学存在的大的障碍。笔者认为，化工原理课程书本应当能细化公式理论的解析，通过相应的注解引导学生能够独立自主地完成课堂外的学习。此外，针对不同专业对化工原理课程要求的不同应当显著区分课程书籍，并根据专业特点安排学习章节。

1.4 实验与课程设计创新

化工原理是针对实际生产的学科，因此，本课程的实验教学与课程设计创新也应当紧随本科教学的脚步，尤其是针对化工原理实验，传统的实验与线上的虚拟仿真模拟技术应该在学生学习过程中加以推广，例如，传统的动手实验可以让学生体验真实的化工生产分离过程，但对于依托仪器进行的精馏或者吸收却很难让学生真正的了解整个过程的发生。虚拟仿真可以让学生进一步的理解和探索化工单元过程中所涉及的实验仪器及分离过程的发生。并且线上虚拟仿真可以让学生更准确地获得实验数据，并加以自由探索设置。另外，教学课程中的课程设计可以进一步引入创新课题调动学生在学习化工原理知识以后充分的理解与运用，适当地安排学生进入实验室参与一定的实验并创新，将会对化工原理本科教学产生积极的影响。

此外，化工原理课程设计应当充分引入新的化工技术，并能够通过开放的课题的设置引导学生进一步开阔自己的发散思维，通过小组成员间的讨论与合作促进学生在课程设计过程中对化工过程与工艺有深入的了解，并优选出最佳的工艺路线和进行工艺改进。此外，课程设计应当充分给予学生自主创新的空间，并通过课程设计与实际的工艺对比让学生发现课程设计过程中缺少的考虑因素等。

1.5 反馈评价与教学成效的综合提升

化工原理教学过程中应当实时的建立教师与学生的沟通机制，教师针对学生每节课的课堂表现和不足做出课堂反馈和评价，同时学生在课堂教学结束后也应当通过合理的表达机制向老师反馈课堂知识接受情况。学生会根据教师对自己或者他人的反馈做出不断调整自己、提升自己，同时教师的表达和展示也会无形之中影响着学生，发挥教师的言传身教的隐形功能。这种双向的反馈评价机制有助于学生和老师实时掌控自己的学习情况。但是这种反馈机制需要有合理的评价模式与平台，这仍然需要学校层面给予教师和学生最大的支持。此外，教学成效的体现也需要通过实时的监测和反馈，并不能完全按照期末的考试成果来评价教师和学生的学习与教学情况。

1.6 化工人使命感的培养

化工行业的发展历史悠久，从老一辈科学家对单元操作过程中基本理论的探索、化工单元操作体系的建立到今天化工行业的快速发展可以说与我们所学习的化工原理课程的专业基本知识是密不可分的。我们在学习化工原理过程也深感老一辈科学家在为基础知识领域铺垫做出的巨大努力与贡献。从静力学方程、伯努利方程、范宁公式等无不倾注的他们的心血，也为工业的实际设计与操作打开了前进的大门，这其中各种公式的演化与经验参数的设定可以说离不开科学家们不辞辛苦的大胆设想与小心求证。但是，化工行业在现今社会作为一种传统工业受到环境、社会等巨大的冲击和挑战，对化工行业的发展已经提出了更高的要求，这也要求我们在培育新的化工接班人是需要赋予他们新的使命感和责任。因此，在化工原理授课过程中教师们应当结合现如今的化工发展趋势，把新的理念与老一辈科学家对化工过程研究的深厚情愫慢慢地渗透到知识的传递中，让学生们在化工原理的学习过程中逐步培养出对化工的情感，并带着这份光荣的使命感继续前行把传统化工行业发展的更为出色。

2 结语

化工原理是本科教学中重要的专业性课程，具有显著工程性和应用性的特点。随着工业和学术的不断创新，对化工原理课程教学也提出了更高的要求，因此，课程创新与教学模式的探索刻不容缓，教学过程中更要注重理论教学与生产实践相结合。本文结合化工原理课程的教学特点，从各个方面浅谈了该课程的教学改革措施，并结合自身的科研学习感悟对其进行了初步地论述。