化工原理课程教学改革与探索*

牛凤兴，曹振恒

(延安大学化学与化工学院，陕西省化学反应工程重点实验室，陕西 延安 716000)

化工原理是化学工程与工艺、能源化学工程等化学工程类专业的专业基础课。其主要任务是着眼于动量、热量、质量传递过程的宏观应用，研究其相应化工单元操作过程的基本理论及主要设备的选型、设计和操作问题[1-3]。内容庞杂、过程分类多、与工业实际结合紧密，课堂信息量大[4-5]。目前，延安大学化学工程与工艺专业化工原理理论课程分两个学期，即第四学期和第五学期完成，总教学时数为126学时。化工原理课堂教学虽然不断有一些小的教学改革，但主要仍沿用传统的教师主讲，学生盲从的“满堂灌”形式，学生课堂参与度低，打瞌睡、玩手机等现象屡禁不止，从近年来的教学效果来看，化工原理课堂教学仍难以达到预期的教学效果，学生对工程学科知识的掌握仍有较大障碍。为了提升学生的自主学习能力和实践创新能力，使学生能较好的掌握工程学科知识，笔者与主讲化工原理的资深教师对化工原理课堂教学改革做了进一步的探索和实践。

1 精选和优化教学内容

延安大学化学工程与工艺专业采用陈敏恒等编的化工原理第四版教材，分上下两册，共14章内容，内容庞杂，教学任务量大。为了提高教学质量，按照新的化工专业培养方案，将精选和优化教学内容，尽量化繁为简，以帮助学生正确理解。首先按章节重要性将化工原理教学内容划分为A级重点、B级重点、C级重点和非重点。如流体流动、流体输送机械、传热、固体干燥等章节为A级重点，流体通过颗粒层的流动、气液传质设备、液液萃取等章节为B级重点；颗粒的沉降和流态化、蒸发等章节为C级重点；液体的搅拌、其他传质分离方法及热、质同时传递的过程为非重点。其中C级重点、非重点主要以老师简单介绍，给学生提供课件、文献等资料，并提出问题，以学生自学为主。每章节教学内容又分为重点讲解、一般讲解和自学。

另外，适当增加学科前沿领域介绍，补充学科较新研究成果等内容，拓宽学生的知识面。如讲流体流动和流体输送设备这两章节时，介绍我国第一条长距离输煤管道，也是目前世界最长的输煤管道——神渭输煤管道。讲填料塔时介绍新型填料等。

2 课堂采用“主题+案例”式教学

课堂是教学的主阵地，是师生共同成长的地方。学生是学习的主体，课堂是学生学习的主要场所，教师没有权利一言堂，要真正理解学习的科学过程，用讨论代替讲述，用互动改变被动，用争论取代提问，让学生在快乐中主动学习[6-7]。

课堂教学中采用板书+多媒体相结合，多媒体课件中增加图片和视频动画的比例，使教学内容更加形象逼真，激发学生的学习兴趣，加深学生的记忆。另外，重视学生的主观能动性，将30%的课堂时间用于学生质疑、讨论、思考等。如讲离心泵这节内容时，在课堂上演示离心泵的实物影像和动画视频，使学生对泵的结构掌握更加透彻。接着让学生分组讨论：为什么设计离心泵时泵壳的流道逐渐变大？能量是怎么转化的？若没有泵壳，流体怎么运转？轴密封的作用是什么？密封的方法有哪些？这些问题有很强的使用性，容易提高学生的学习兴趣。

另外，结合实际课程在教案及课堂教学中增加主题和案例，每一章节不少于一个主题，每节课至少一个案例，先引入身边熟悉的生活案例，激发学生学习兴趣，引入问题，引导学生思考，再深入到典型的工程案例，将内容讲清讲透。如讲气体吸收这章节，引入学生熟悉的喷泉实验，再引入陕北天然气脱酸脱水案例，提出天然气为什么要脱酸脱水？如何脱除？具体工艺等问题，将吸收的目的、吸收操作的依据，溶剂的选择，物理吸收、化学吸收、吸收操作的经济性，吸收操作气液接触方式等问题讲清楚。讲液体精馏这章，由日常生活中常见的白酒的生产出发，引入蒸馏的目的，依据，由典型的三段原油常减压蒸馏工艺流程，讲清楚蒸馏分离的依据，蒸馏操作费用、操作压强等。课堂引入案例，引导学生边思考边听课，激发学生学习兴趣，鼓励学生大胆发言，强化学生对理论知识的掌握。课后学生通过查阅文献资料，补充完善案例，树立学生工程观点，培养学生查阅文献的能力，分析、解决问题的能力。

3 建立网络交流平台，采用混合式教学模式提高教学质量

在延安大学在线教育综合平台里建设化工原理课程，该课程建设包括“基本信息”、“单元学习”、“教学资源”、“课程活动”、“习题库”、“参考资料”、“教学视频”这7个栏目。其中，基本信息中需包含“课程简介”、“教学大纲”、“教师信息”、“教学日历”四个文件；单元学习栏目包含整个课程以章节为单位的教学设计材料，课件和参考文献；教学资源汇总了各章的学习资源，包括视频动画(化工设备工作原理图)、课件、课外文献、章节练习题等资源；课程活动栏目包括课程作业、答疑讨论、在线测试等资源；习题库包含部分章节或单元的练习题目；参考资料包含了化工单元操作的一些文献；教学视频栏目引入与本课程相关视频数个。学生在网络教学平台中查看教学大纲、教学日历，了解课程讲授内容及课程进度；在课前查看章节课件、相关教学视频、文献等资料预习课程内容；每一章结束后通过习题库及自测题库等资料了解学生对知识点的掌握；通过问卷调查及学习讨论，与学生密切沟通，达到网络互动辅助教学。

网络教学平台建设以来，学生积极参与，以化工16班的化工原理(二)为例，该班级在网络教学平台中布置了3次作业，每个学生都能按时提交；3次在线测试，从测试成绩分析，大部分同学对各章节的基础知识掌握良好；部分同学也在答疑讨论中能积极回答并提出问题；同学们能在平台找到相关章节课件及参考文献，认真阅读，资源利用率高，平台使用评价良好。

4 模拟现场辅助教学

延安大学化工原理实验课是在上完化工原理理论课程后单独开设，单独考核。因此在讲授理论课时部分教学内容采用模拟现场辅助教学。如带领学生进入化工原理实验室及反应工程实验室、化学工艺实验室，实地认识操作筛板精馏实验装置、填料吸收塔等实验装置，使学生对筛板塔和填料塔的结构、以及气液两相在塔中的流动状况有深入的认知。另外，带领学生去陕西富县液化空气延安有限公司进行实地考察学习，激发学生学习工程技术的兴趣，培养学生的工程意识，提高学生的工程素质。

5 细化考核内容

化工原理课程考核突出过程管理，加大平时考核环节成绩所占比例。期末考试成绩占总评成绩的70%，平时成绩占总评成绩的30%，从课堂出勤、课堂表现、课后作业、笔记及案例拓展、网络教学平台学习及测试等方面进行多元评价，细化考核内容，并将考核贯穿整个学习过程中。以能力培养为目的，全面培养学生的综合能力。平时成绩所占明细如表1所示。

表1 课程平时成绩考核细化表

6 结 语

2018-2020学年化工原理课程教学改革实践结果表明：采用记录课堂笔记、小组讨论、问题互答等方法，使每个学生都参与到课堂教学活动中，模拟现场教学，激发了学生的学习兴趣，通过学生查阅文献、补充完善案例等方法，提高了学生的自主学习能力。学生成绩普遍提高，动手实践能力有一定的增强，化工原理课堂教学改革取得了卓有成效的效果。