应用化学专业《化学工程基础》课程的教学改革

摘要：《化学工程基础》课是我校应用化学专业唯一一门工程技术课，根据学生学习本课程的特点，从教学手段、教学形式、学生工程意识的培养等方面进行了改革，提高了课程的教学效果，学生解决实际问题的能力也得以大大提高。

关键词：化学工程基础；教学改革；工程意识

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）06-0036-02

随着理科类化学专业的学生就业压力的增加，相当数量应用化学专业学生毕业后转入工科类的研究生学习或进入化工企业工作，同时我国快速发展化学工业对各种化学专业人才的需求不断增加。培养基础扎实、适应性强、具有创新能力的化学化工人才，是理工类化学教学改革面临的一个重要课题[1]。化学工程基础是一门实践性很强的技术基础课，具有理论与实践并重的特点，是衔接基础化学知识和化工生产实践的知识桥梁，在培养学生的创造能力和实践能力中起着重要作用，是我校应用化学专业开设的主要专业基础课程之一。化学工程基础课程的学习对培养学生工程思维和解决工程实际问题的能力具有重要意义。

一、本门课的特点及学生学习现状

本课程是应化专业学生必修的一门重要的工程技术基础课程，是运用物理、物理化学的基本原理来研究和分析化工生产中的动量传递、热量传递及质量传递的原理，以及“三传”原理在各单元操作中的应用。课程的目的是培养学生学会运用工程观点和基本方法分析解决生产过程中单元操作的问题，如操作中的物料衡算、能量衡算、过程速率、平衡关系以及典型设备的设计及选型。内容涉及了流体的输送、传热、蒸馏、吸收、以及反应工程等方面。课程强调工程概念、定量计算、实验技能和设计能力的综合培养训练，强调理论与实践相结合，化学工程基础还为后续的专业课程打下基础。化学工程基础所学知识可直接应用于生产中，而且普遍应用。因此，学好本课程可为将来做工程技术工作打下良好的基础。《化学工程基础》是我校应用化学专业在大三下学期开设的一门专业基础课，共计32学时。学生在学习该课程前仅有的工程概念也是去岳阳化工厂短期实习参观，可以说几乎没有工厂的实际概念，同时该课程内容涉及多门学科，交叉性强，公式图表多，其内容多而杂，完全不同于学生以前所学课程。学生学习时普遍感到这门课程概念多、物理量多、公式多、方法多，而且计算繁杂，尤其是对课程中半理论半经验公式和准数、准数关联式感到头痛，特别是面对大量的工程概念和工程计算，往往会感到无从着手，不知用哪个公式去计算适宜。因此在学习过程中困难较大，不易学透。另外本课程还要紧密联系工程实际，教学难度很大。因此，《化学工程基础》课的教学改革显得尤为重要。

二、教学改革的措施

1.运用多媒体课件进行教学，加强课堂教学效果。由于《化学工程基础》课程内容多、原理复杂，不容易理解，公式多而繁杂，要在32个学时里将其讲透并且学生能理解，就必须在教学方法和教学手段上进行改革，运用现代化教学手段，利用多媒体课件进行教学，使得单位学时的信息量大大增加。利用多媒体可以对课程教学内容进行精炼和整合，同时也可以对教学中遇到的图表和图形、曲线等通过多媒体直接展示出来，特别是课程中涉及的化工设备的内部结构，各单元操作和生产过程等用多媒体课件将图象和声音于一体来展示，使原本枯燥的内容变的生动、有趣，使学生对单元操作、工艺过程的现象有更深入的了解，可激发学生的学习热情。例如，在讲述流体的流动时用Flash动态表示流体流动的两个流动形态：层流和湍流，引导学生观察液体流动时的层流和湍流现象，区分两种不同流态的特征，搞清两种流态产生的条件，再分析圆管流态转化的规律，然后引出表征流体流动参数——无量纲数雷诺数，加深了对雷诺数的理解。又例如传质与精馏的计算一直是学生学习的难点，学生不知如何根据已知参数去选定适宜的公式计算，同时对该工艺过程一无所知，因此，在这部分，我们以氨气的制备为例，用Flash动态表示氨气从吸收到解吸的过程，中间经历的设备及工艺过程，使学生既熟悉化工生产中重要的吸收—解吸的工艺流程，了解填料塔的结构，同时也掌握了吸收—解吸过程的操作和调节方法，对计算吸收和解吸时涉及的气相传质系数和液相传质系数（或单元操作高度）及其与液体喷淋密度的关系有更深入的了解，大大增强了学生的理解能力，取得了很好的教学效果。在运用多媒体教学的同时，还要不同的课程内容采取不同的教学模式。对那些必须掌握的内容，采用“板书+多媒体”教学方式，重点向学生讲解，使得课堂教学形象、直观、生动、活泼，激发学生学习的兴趣，提高课堂效率。

2.各种教学方法并重，增强学生的综合理解能力。由于课时少，学时集中，基本在10周内完成教学和考试任务，而教学内容多而杂，为使学生顺利地学好本课程，我们从以下几个方面对教学方法进行了改革：①采用启发式、互动式和对比式的教学方法。教师在每次上课前都要认真备课，确定每次课的重点，在上课前先给学生提出1～2个问题，让学生带着问题边听边思考，教师讲授时采用启发式、互动式、对比式等教学方法，充分调动学生的思维活动，激发学习的主动性。在下课前由老师或学生回答课前提出的问题，对有新意，有独特视角的回答，给予肯定和鼓励。采用回答问题的方法，不仅激发学生学习的积极性和主动性，而且使学生能有效的掌握课堂上所讲授的内容，提高学生的分析和解决问题的能力。②适宜的习题练习。教材在每章的后面都有对应的习题进行练习，这些习题都是著者精心选择的习题，具针对性，要求学生必须做完课后的习题。大量的习题练习也是学好本课程的重要部分，通过做练习题，不断的练习，加深记忆。教师认真批改每个学生的作业，并因此对学生作业中出现的共性问题进行总结，以习题课的形式进行讲解。③加强习题课的学习，增强学生的综合理解能力。教学中发现学生上课时听的明白，也能当场回答问题，但是，一旦课后遇到问题就无从下手，不知用什么理论或公式去解释和回答，所以，在教学中安排一定量的习题课是十分必要的，习题课也是理论教学的一个重要环节。在每章教学内容结束后，我们都通过习题课的形式使学生加深对基础知识和基本规律的理解，解题过程成为学生理论联系实际的一个重要途径。习题课由三部分构成：选择题、问答题、计算题。习题课的选题要有代表性、启发性，以使学生在解题过程中深刻理解基本概念、掌握方法、寻找所学知识应用的结合点。每章选有代表性的选择题5～10个、问答题2～4个，让学生现场回答，根据学生的回答情况进行讲解，让学生知道对和错的理由，再根据学生课外作业时出现的问题，有针对性地讲解1～2个计算题。通过习题课使学生加深对概念和公式的理解，更加踏实、牢固、全面地掌握所学基础知识。教学中发现学生特别喜欢上习题课，这样便于检验学生的学习状况，受到学生的好评。

三、培养学生的工程意识，掌握多种工程研究方法

化工工程基础作为综合性的工程技术课，是从自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程，对学生建立工程技术意识具有重要作用。但由于学时的限制，教学上还是存在着“重过程、轻设备”问题，为此，在教学中通过理论联系实际，逐步深入，有意识地培养学生的工程观念。

1.重视绪论教学。绪论教学对学生学习本门课的兴趣起到至关重要的作用。绪论教学中首先向学生展示大型化工厂宏伟风姿的图片，图片中密如蜘蛛网的管道线路、高大的填料塔、反应炉和存储罐、换热器等设备马上吸引了学生的注意力，教师简单介绍这些设备在生产中的作用，再通过典型的生产工艺流程阐述化工过程包括的单元操作，而这些单元操作即是本课程将要重点讲解的内容，再简单介绍课程的基本理论，说明课程的重要性。绪论教学中要让学生理解“三传”的基本概念、量纲一致性原则，掌握物料衡算、热量衡算、过程速率及单位换算的计算要点，为后续章节学习打下良好的基础[2]。

2.教学中应注重培养学生的工程观念。化工工程问题的特点是复杂多变，为了使学生有能力将本课程的理论应用于复杂多变的实际，必须培养他们树立工程观念。本课程教学中工程观念的培养主要有“过程速率”概念的培养、优化观念的培养以及工程研究方法论的培养。同时在教学中，根据不同的单元操作，系统地阐述解决化工工程实际问题的一些基本方法，如因次分析法、数学模型法、过程分解法等，熟悉这些工程问题的研究方法是培养学生分析问题、解决问题的能力，树立工程意识的主要途径。

《化学工程基础》作为应化学生的一门重要的专业基础课，培养学生对化学专业和化工生产过程的了解，扩大学生的化学工程技术知识视野，提高学生的联系实际分析问题和解决问题的能力，对学生今后的学习和工作具有重要的意义。实践表明，采用多种形式的教学方法和教学手段特别是多媒体教学手段的运用和实践教学环节的实施，对提高教学质量和教学效果起到了很好的促进作用，学生的学习积极主动性与学习效率也大大提高。

参考文献：

[1]罗运柏，于萍，黄驰，等.化学工程基础国家精品课程的建设与教学[J].化工高等教育，2012，125（3）：25-27.

[2]张铭，胡达，帅群，等.《化工原理》中工程观念与实践能力培养研究[J].长江大学学报（自然科学版），2010，7（3）：711-712.

作者简介：吉晓莉，武汉理工大学副教授。