“化工原理”教學(xué)質(zhì)量的改革探究

李雪萍

(廣西民族大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530006)

“化工原理”是高?；瘜W(xué)工程與工藝、制藥工程、應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)必修的課程，也是一門講授化工等工業(yè)生產(chǎn)中各類單元操作的專業(yè)基礎(chǔ)課程。“化工原理”課程的教學(xué)對學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)具有舉足輕重的作用[1，2]?！盎ぴ怼闭n的教學(xué)效果將影響到后續(xù)專業(yè)課程的教學(xué)，甚至影響到學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。“化工原理”課程涉及的概念公式很多，實踐性比較強，學(xué)生較難融會貫通，常常反映該課程難學(xué)，對課程涉及的化工單元操作過程理解不夠清晰。另外，學(xué)生僅僅靠課堂理論知識的學(xué)習(xí)，很難掌握“化工原理”中較抽象的理論知識，從而無法真正體會到該課程在工程和科研中的應(yīng)用價值，失去了學(xué)習(xí)的興趣[3-5]。因此，針對教學(xué)中所存在的以上問題，結(jié)合多種形式的教學(xué)方法，開展 “化工原理”教學(xué)改革與探索，增加教學(xué)的趣味性、創(chuàng)新性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和認(rèn)知感，對增進教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

1 明確課程目的，建立工程概念

“化工原理”課程的教學(xué)不僅起著承上啟下的作用，更是一門幫助學(xué)生建立工程概念的工程技術(shù)課程[6]?！痘ぴ怼方滩闹胁粌H闡述了理論，探討了過程的基本規(guī)律以及相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能，更講解了如何應(yīng)用理論去分析和解決具體的工程實際問題。“化工原理”需要學(xué)生掌握的問題不外乎兩大類：設(shè)計型問題和操作型問題。但不論是設(shè)計型問題還是操作型問題，都需要學(xué)生首先建立工程概念，也就是讓學(xué)生有將課本上的理論知識運用到現(xiàn)實生產(chǎn)當(dāng)中的想法和思考，這對一個工科學(xué)生來說是至關(guān)重要的。因此，在教學(xué)過程中應(yīng)特別注意多結(jié)合工程實例，讓學(xué)生感受知識的學(xué)以致用。工程實例的引入，一方面給學(xué)生一種成就感，認(rèn)為自己是有能力解決工程實際問題的工程師，從而進一步調(diào)動其主觀能動性；另一方面可使教學(xué)內(nèi)容具體化，加深學(xué)生印象，切實提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

2 引入新知識

“化工原理”主要以化工單元操作為研究對象，講述各種單元操作的共性，可以說，它屬于傳統(tǒng)學(xué)科的范疇，但在現(xiàn)實生產(chǎn)中，各類單元操作又是具體的，并且與當(dāng)今科技和生產(chǎn)的發(fā)展密切相關(guān)。因此在“化工原理”教學(xué)中，教師需要適時介紹一些最新的科技發(fā)展動向，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新欲望。在課堂上介紹相關(guān)設(shè)備時，可以結(jié)合最新設(shè)備的實物圖或構(gòu)造圖使學(xué)生對各種設(shè)備的研發(fā)進展有清晰的認(rèn)識，明白隨著社會的發(fā)展，對于不同的生產(chǎn)要求，相應(yīng)設(shè)備的要求也在一同發(fā)展而不是一成不變的。如在精餾操作中通過優(yōu)化回流比以降低成本，通常方法往往在操作費和設(shè)備費兩者之間進行優(yōu)化，以二者總費用最少來確定最優(yōu)回流比。然而，當(dāng)今的化工領(lǐng)域中，一場綠色革命正在進行，其強調(diào)的是采用無毒無害的原料和溶劑等，把污染消除在化工生產(chǎn)的源頭，而對那些不能在源頭消除的污染則應(yīng)盡量減少其排放，因此現(xiàn)在的精餾操作就不僅僅是只需考慮操作成本還需要考慮環(huán)境成本。這些內(nèi)容的拓展雖然會占用一些課時，但能夠給“化工原理”課注入新的血液，給學(xué)生一種“老課不舊”的感覺，激發(fā)學(xué)生的求知欲[6]。

3 重點突出，融會貫通，讓學(xué)生參與其中

在“化工原理”的課堂教學(xué)中，單元操作所涉及的情況比較復(fù)雜，而課時有限，講解時不可能做到面面俱到，所以需要對單元操作的內(nèi)容“削枝強干”，突出重點。此外，在“化工原理”教學(xué)過程中，還需要加強方法論教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)這類技術(shù)基礎(chǔ)課程的同時，形成發(fā)散性思維，找出單元操作的共性與不同，更好地形成工程概念。要求學(xué)生熟悉單元操作的研究方法，找出各個單元操作的重點，由點帶面，實現(xiàn)知識的融會貫通。

在“化工原理”教學(xué)活動中學(xué)生是主體，教師是主導(dǎo)，教師的責(zé)任是激發(fā)學(xué)生的求知欲，啟發(fā)學(xué)生的探索精神，使他們肯學(xué)、會學(xué)。要想達(dá)到這一目的，首先就是要充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；其次是使學(xué)生已有的知識得以強化，并在此基礎(chǔ)上獲取新知識；最后是使學(xué)生在解決具體問題的過程中，得到分析和解決問題的能力，以及培養(yǎng)和鍛煉自我表達(dá)的能力。因此，在教學(xué)活動中，教師需要安排一定的專題討論時間，并在教師引導(dǎo)下由淺入深，循序漸進，因勢利導(dǎo)地進行。對于要討論的題目，首先，讓準(zhǔn)備充分的學(xué)生各抒己見，然后由其他同學(xué)進行討論總結(jié)。這種討論交流，不僅能加強學(xué)生基礎(chǔ)理論知識的掌握和應(yīng)用，還可在與其他同學(xué)的信息交流過程中不斷產(chǎn)生新的思想火花，激發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)提高同學(xué)的創(chuàng)新能力以及自我表達(dá)的能力。

4 滲透科研思想，將研究課題融入教學(xué)中

“化工原理”所涉及的基本理論在實際的生產(chǎn)與生活中應(yīng)用非常廣泛，因此在具體的課堂教學(xué)過程中可以融入相關(guān)的科研精神及思想。比如:教師在講解實際生產(chǎn)中所使用的換熱器時，讓學(xué)生根據(jù)傳熱過程的基本原理分析出各種類型換熱器的優(yōu)點及缺點，針對缺點提出相應(yīng)的改進措施。例如在探討沉浸式蛇管換熱器時，學(xué)生針對該換熱器的管內(nèi)流體湍動程度小的缺點展開了積極的討論，提出加裝攪拌器、噴淋噴頭等。通過這種研討方式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理的積極性，同時有利于培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合具體的生產(chǎn)實際分析問題并解決問題的能力。針對“化工原理”某些課程內(nèi)容，要求學(xué)生自己查閱文獻，結(jié)合教材的理論知識完成相關(guān)的設(shè)計性實驗。比如讓學(xué)生設(shè)計測出某種型號離心泵的性能曲線的實驗等，并依據(jù)科技論文的格式完成實驗報告。在講解無相變對流傳熱的經(jīng)驗公式時，這些經(jīng)驗公式都是在一定的前提條件下適用，這是一種典型的科研建模的思想。也就是假設(shè)一系列的前提條件，再通過大量實驗，結(jié)合具體的實驗數(shù)據(jù)得出相關(guān)的經(jīng)驗公式，讓學(xué)生很清楚地認(rèn)識到科研建模的概念。我們通過這種基本理論教學(xué)和科研精神及思想的滲透結(jié)合，使得學(xué)生對科研產(chǎn)生了強烈的興趣。

5 選擇性講解習(xí)題，一題多解的教學(xué)方法

教學(xué)實踐證明，“化工原理”學(xué)習(xí)的難點之一就是公式的理解與應(yīng)用。很多情況下學(xué)生對公式的應(yīng)用環(huán)境和條件理解不清，容易混淆。比如對流就包括管內(nèi)對流傳熱和管外對流傳熱，而這兩種情況又有很多的應(yīng)用環(huán)境，所以就需要針對遇到的情況分別對待。如何使學(xué)生在做題時能夠更加清晰地掌握知識精髓、學(xué)會靈活應(yīng)用，是教師授課時應(yīng)該思考的問題。顯然，習(xí)題的講解可以說是至關(guān)重要的[7]。

“化工原理”的習(xí)題中有很多問題都可以采用“一題多解”的方式來解決，因此我們在“化工原理”習(xí)題課的教學(xué)過程中，可選擇一些難度適中、題意明確、具有實用性和工程性的題目為例來講解。如講解習(xí)題：某吸收塔用瓷環(huán)(20 mm×20 mm)作填料，填料層的高度為3.0 m，先用清水做吸收劑，其通量為0.015 kmol·m -2·s -1，逆流吸收混合氣體，其通量為 0.05 kmol·m-2·s-1，混合氣體中易被吸收組分的摩爾分?jǐn)?shù)為0.01，其他的操作條件為:壓強101.3 kPa、溫度25 ℃，亨利系數(shù)為65 kPa。氣相總體積吸收系數(shù)為0.2 kmol·m-3·s-1。求出塔氣、液兩相中易吸收組分組成。此題可以采用吸收因數(shù)法、試差法、消元法及簡捷法等4種方法來講解。采用這種“一題多解”的教學(xué)方法既可以拓寬學(xué)生的思路，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)化工原理的興趣，又可以引導(dǎo)學(xué)生在解題過程中多角度、全方位地思考問題，增強學(xué)生解決實際問題的能力。

6 結(jié)語

“化工原理”教學(xué)在工科學(xué)生的培養(yǎng)過程中起著十分重要的作用。更新“化工原理”教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法，其宗旨在于切實提高學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生能夠建立工程概念，并提高解決工程問題的綜合能力，讓學(xué)生能更好地應(yīng)用自己所學(xué)習(xí)過的基礎(chǔ)理論知識，為學(xué)生未來的職業(yè)發(fā)展做好充分的準(zhǔn)備。