卓越工程师教育培养理念下化工原理课程教学的思考

史洪伟，张 莉，王红艳，徐基贵，卓 馨，张孝杰，李沙沙

宿州学院化学与生命科学学院，安徽宿州，234000

1 问题的提出

2010年，教育部实施“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)；2012年，党的“十八大”报告中提出全面提高高等教育质量。这对新时期高等教育人才培养提出了更高的要求。在“卓越计划”人才培养中，主要是强调强化培养学生的工程能力和创新能力[1-2]。培养学生的工程实践能力，必须培养学生的工程意识，但是，由于工程问题具有复杂性和多变性，在化工原理课程教学中培养学生工程能力，就要求教师在理论教学、课程实验(实训)、课程设计、课程实习等教学环节中，做到各个环节相互交叉、渗透与融合，达到培养学生工程意识和创新能力的要求[3-4]。

2 改进理论教学方法，培养学生的工程实践意识和能力

在传统教育思想观念和教学模式的背景下，教师在教学中侧重于知识传授，而轻于实践意识和能力培养，对实践教学的重要性认识不足，不能很好地培养学生的工程实践能力及创新能力。学生被动、盲从学习，缺乏主动性、探索性与创新性。由于学生的工程能力是自主学习、操作、独立思考和工作能力的集中体现，所以在教学中，必须采取灵活多样的教学织形式，不断提高教学质量。开设化工原理课程的主要目的是培养学生将理论知识应用于解决复杂多变的化工生产的工程实际问题，培养工程观念。化工原理课程的主要内容是动量传递、质量传递和热量传递，即“三传”的基本规律，培养学生分析问题、解决问题的能力，并形成良好的工程意识。而贯穿整个教学体系的是化工“过程速率”、“优化观念”、“方法论”。在课程教学中，要让学生树立“过程速率”观念，就是要求教师要利用生产实例，将理论知识与生产实际问题相结合，将生产技术水平与企业经济效益相结合，使学生在学习过程中认识到“过程速率”概念在生产实际中的重要意义，从而加深理解生产能力、经济效益与“过程速率”的关系。“优化观念”是指在生产方案设计的时候，要考虑可行性和合理性，优化主要包含设计优化和操作优化。设计优化是指在生产工艺设计阶段对各类参数进行优化。它是以效益最大化进行的，同时还要兼顾市场需求变化对工艺设计条件改变的要求，提高生产设备的适应能力。操作优化则是指对生产设备操作获得最佳的经济效益。“方法论”是工程研究的基本方法，在化工原理课程中，主要由量纲分析法、数学建模法、当量法、过程分解法和参数综合法等方法构成。由于化工生产的复杂性，到目前为止，还有许多问题没有办法用准确的数学公式表达。但是，工业生产又需要解决这些问题，所以，充分利用上述方法解决工程问题显得尤其重要。而要达到上述目的，没有良好的工程意识就不可能有大的突破，更谈不上创新能力的培养。总之，化工原理课程教学中，必须坚持把速率、优化以及方法论作为化工原理课程教学工程能力培养的主线。

3 实验(实训)教学中强化学生工程能力的培养

实验(实训)教学的主要目的就是培养学生利用“方法论”的观点和方法，解决实际遇到的复杂问题，进而培养和强化工程实践意识。化工实验(实训)教学的主要方式就是通过学生对化工实验(实训)设备的操作练习，达到提高操作技能的目的。实验(实训)设备一般都是模拟生产工艺而建立，可供学生动手操作的教学仪器设备。目前的实验(实训)设备主要有典型的化工单元操作设备和简单生产工艺的生产模拟设备两种。目前实验(实训)教学采取的一般方法：一是结合理论教学内容开展化工单元操作练习。这类实验的目的主要是对基础理论课教学内容的补充和验证，通过实验(实训)操作的训练，让学生了解和掌握解决工程问题的一般实验研究的方法和步骤。二是模拟化工生产实际开展综合实验(实训)训练。在进行将若干个单元操作组合起来的简单化工生产，要培养学生学会运用实验“方法论”中的思想、观点合理简化复杂的实际工程问题，利用“矛盾论”，抓住主要矛盾，掌握生产过程中必须解决的核心关键问题，培养学生解决复杂多变的问题应用能力。在实验教学中，引导学生分析思考实验装置中所发生问题的解决方法，进一步提出如果发生在实际生产中有哪些应对方法以及各种方法的优缺点。例如，这些教学设备用于化工实践教学，加深学生对仪表、管道、阀门等组成的认识以及在实际生产中的主要作用，强化对工艺生产流程设计的认识，通过化工实验(实训)，培养学生现场控制与自动化控制的操作技能，帮助学生建立现代企业生产的规模化、集成化的工艺设计理念。另外，学生在做吸收实验时，吸收塔的塔底压力明显要高于塔顶的压力，气体在经过填料层时，要形成永久压降，引导学生思考如何减少能量损失以及可以采取哪些措施，通过不断训练和提高，让学生更好地理解工程问题的复杂性。

4 课程设计中注重学生工程思维能力的培养

设计性一般是以“问题”为中心，将基本理论、基本技能和研究能力等方面有机结合起来。化工原理课程教学是一个综合性和实践性的教学过程，课程设计就需要学生综合运用课程基本理论知识，以设计化工单元操作为对象的工程实践教学过程。教师对学生进行课程设计方面的实践锻炼，让学生充分利用形成的“速率”、“优化”、“方法”等过程意识和能力，模拟解决生产中的问题，缩短理论学习与生产实践应用之间的距离，强化学生的工程思维，培养学生的工程能力。因此，在课程设计教学中，必须选出既能培养学生解决实际工程问题，又能锻炼学生能力的题目；而且题目一定要适中，否则，容易引起学生的畏难情绪，结果适得其反。如果做得好，学生对工程设计工作就有一个较为全面的认识，更好地达到培养学生工程思维的教学目的。

化工原理课程设计实践环节的主要任务是培养学生将知识、技能、工程意识有机结合的能力，用于解决在生产实际中遇到的工程设计问题。教学中，在确定课程设计要解决的工程问题时，要遵循相关的基础理论，结合实际生产情况，从中寻找解决问题的方法，全面考虑各种因素给设备运行带来的各种影响。学生在工艺设计过程中，要从理论、技术、效益、安全生产、生产成本等多方面进行综合分析，最终形成较完备的设计方案。通过工程技能和素质培养，形成良好的工程思维能力，牢固树立工程观念。学生能够根据设计需要，正确选择经验公式和经验数据等，对自己的设计成果有良好的判断能力，会用准确的工程设计语言阐述设计思想，表达自己的设计成果等。只有这样，才有可能全面培养学生的工程观念，进而提高工程能力。

5 注意发挥化工仿真软件的作用

为强化学生的化工生产意识，对工艺生产有较全面的认识，许多高校利用化工仿真系统进行辅助教学，这是由于仿真教学具有其自身的优势和特点。一是具有形象性。仿真实习软件能够帮助学生创造一个与实际生产较相似的工艺流程。由于仿真实习软件一般都是根据比较成熟的工艺进行开发设计的，所以对实际生产中各种工艺参数的控制、生产过程的开停车、异常情况的诊断和处理等都有经典的处理方式，这对于初学者来说是不可多得的锻炼和学习提高的机会。二是具有安全性和方便性。实际生产中的安全问题是企业的头等大事，一般情况下，在企业中很难练习对事故的模拟处理，特别是模拟误操作等对实际生产的影响，而仿真学习就可以模拟操作失误、设备损坏、管道泄漏等极端情况对生产带来的不利后果，甚至是严重的安全事故。通过软件的学习，不但能使学生牢固树立安全意识，同时也在一定程度上培养了学生对突发事故的处理能力，为今后的工作奠定坚实的基础。另外，由于软件的学习使用受外界因素的影响很小，可以随时进行相关的教学实践学习。三是具有节约性和类似性。化工仿真系统是采取计算机模拟系统进行的操作练习，所以不像生产实际中需要消耗原料、能源等。正是因为如此，大多数高校建立了仿真实训室，并购买多种化工生产仿真软件，学生也普遍认为，原来对化工生产缺乏较全面的认识，但是通过生产模拟训练之后，自己对企业生产的方式、事故应急处理等方面有了比较全面的理解。

6 课程实习中强化学生工程实践能力的培养

课程实习是理论联系实际的重要教学环节。课程实习中，要尽可能地让学生参与到企业生产管理的实际中，让学生对现代化工生产企业的组织、管理和经营理念有一个比较全面的认识，加深对化工单元操作基础理论的理解以及掌握典型生产设备的结构和操作特点，学生通过实习，进一步增强在课程学习中树立工程观念，培养工程实践应用能力，为后续的专业课程学习、完成毕业实习以及形成良好的职业素养，增强就业竞争力都打下良好的基础。根据企业的生产实际，充分理解理论知识与生产具体工程装置之间的联系，学生到不同的企业学习不同的工艺流程，增强学生的工程实践能力。在实践教学环节，要有意识地强化学生的实践工程能力。可以采取邀请技术人员进行现场讲解、答疑，学生顶岗实习的方式，让学生深入学习，提高岗位操作能力。同时，将化工原理课堂教学与生产现场结合起来，将理论运用到具体生产设备中去，进而达到培养学生的工程实践能力的目的。

7 结 语

基于卓越工程师培养的化工原理课程教学改革，要以培养学生的工程应用实践能力和工作创新能力为目标，改革教学内容，提高学生的学习兴趣，创新教学方法，强化实践环节，切实提高教学质量，充分发挥企业在卓越工程师培养中的重要作用，大力培养行业需要的优秀应用型工程技术人才。

参考文献：

[1]教育部．关于实施“卓越工程师教育培养计划”的若干意[EB/OL]．[2012-10-12].http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3860/201102/115066.html

[2]龚克．关于卓越工程师培养的思考与探索[J]．中国大学教学，2010，34(8)：1-5

[3]张安富，刘兴凤．实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J]．高等工程教育研究，2010(4)：56-59

[4]钟理．化工原理课程深层次改革与实践[J]．化工高等教育，2009，54(4)：21-36