“化工原理”教学质量的改革探究

李雪萍

(广西民族大学 化学化工学院，广西 南宁 530006)

“化工原理”是高校化学工程与工艺、制药工程、应用化学等专业必修的课程，也是一门讲授化工等工业生产中各类单元操作的专业基础课程。“化工原理”课程的教学对学生工程实践能力的培养具有举足轻重的作用[1，2]。“化工原理”课的教学效果将影响到后续专业课程的教学，甚至影响到学生综合素质的培养。“化工原理”课程涉及的概念公式很多，实践性比较强，学生较难融会贯通，常常反映该课程难学，对课程涉及的化工单元操作过程理解不够清晰。另外，学生仅仅靠课堂理论知识的学习，很难掌握“化工原理”中较抽象的理论知识，从而无法真正体会到该课程在工程和科研中的应用价值，失去了学习的兴趣[3-5]。因此，针对教学中所存在的以上问题，结合多种形式的教学方法，开展 “化工原理”教学改革与探索，增加教学的趣味性、创新性，提高学生的学习兴趣和认知感，对增进教学效果、提高教学质量具有重要意义。

1 明确课程目的，建立工程概念

“化工原理”课程的教学不仅起着承上启下的作用，更是一门帮助学生建立工程概念的工程技术课程[6]。《化工原理》教材中不仅阐述了理论，探讨了过程的基本规律以及相关设备的结构、性能，更讲解了如何应用理论去分析和解决具体的工程实际问题。“化工原理”需要学生掌握的问题不外乎两大类：设计型问题和操作型问题。但不论是设计型问题还是操作型问题，都需要学生首先建立工程概念，也就是让学生有将课本上的理论知识运用到现实生产当中的想法和思考，这对一个工科学生来说是至关重要的。因此，在教学过程中应特别注意多结合工程实例，让学生感受知识的学以致用。工程实例的引入，一方面给学生一种成就感，认为自己是有能力解决工程实际问题的工程师，从而进一步调动其主观能动性；另一方面可使教学内容具体化，加深学生印象，切实提高学生分析问题、解决问题的能力。

2 引入新知识

“化工原理”主要以化工单元操作为研究对象，讲述各种单元操作的共性，可以说，它属于传统学科的范畴，但在现实生产中，各类单元操作又是具体的，并且与当今科技和生产的发展密切相关。因此在“化工原理”教学中，教师需要适时介绍一些最新的科技发展动向，有利于激发学生的学习兴趣和创新欲望。在课堂上介绍相关设备时，可以结合最新设备的实物图或构造图使学生对各种设备的研发进展有清晰的认识，明白随着社会的发展，对于不同的生产要求，相应设备的要求也在一同发展而不是一成不变的。如在精馏操作中通过优化回流比以降低成本，通常方法往往在操作费和设备费两者之间进行优化，以二者总费用最少来确定最优回流比。然而，当今的化工领域中，一场绿色革命正在进行，其强调的是采用无毒无害的原料和溶剂等，把污染消除在化工生产的源头，而对那些不能在源头消除的污染则应尽量减少其排放，因此现在的精馏操作就不仅仅是只需考虑操作成本还需要考虑环境成本。这些内容的拓展虽然会占用一些课时，但能够给“化工原理”课注入新的血液，给学生一种“老课不旧”的感觉，激发学生的求知欲[6]。

3 重点突出，融会贯通，让学生参与其中

在“化工原理”的课堂教学中，单元操作所涉及的情况比较复杂，而课时有限，讲解时不可能做到面面俱到，所以需要对单元操作的内容“削枝强干”，突出重点。此外，在“化工原理”教学过程中，还需要加强方法论教学，培养学生在学习这类技术基础课程的同时，形成发散性思维，找出单元操作的共性与不同，更好地形成工程概念。要求学生熟悉单元操作的研究方法，找出各个单元操作的重点，由点带面，实现知识的融会贯通。

在“化工原理”教学活动中学生是主体，教师是主导，教师的责任是激发学生的求知欲，启发学生的探索精神，使他们肯学、会学。要想达到这一目的，首先就是要充分调动学生的学习积极性；其次是使学生已有的知识得以强化，并在此基础上获取新知识；最后是使学生在解决具体问题的过程中，得到分析和解决问题的能力，以及培养和锻炼自我表达的能力。因此，在教学活动中，教师需要安排一定的专题讨论时间，并在教师引导下由浅入深，循序渐进，因势利导地进行。对于要讨论的题目，首先，让准备充分的学生各抒己见，然后由其他同学进行讨论总结。这种讨论交流，不仅能加强学生基础理论知识的掌握和应用，还可在与其他同学的信息交流过程中不断产生新的思想火花，激发创新思维，培养提高同学的创新能力以及自我表达的能力。

4 渗透科研思想，将研究课题融入教学中

“化工原理”所涉及的基本理论在实际的生产与生活中应用非常广泛，因此在具体的课堂教学过程中可以融入相关的科研精神及思想。比如:教师在讲解实际生产中所使用的换热器时，让学生根据传热过程的基本原理分析出各种类型换热器的优点及缺点，针对缺点提出相应的改进措施。例如在探讨沉浸式蛇管换热器时，学生针对该换热器的管内流体湍动程度小的缺点展开了积极的讨论，提出加装搅拌器、喷淋喷头等。通过这种研讨方式，提高了学生学习化工原理的积极性，同时有利于培养学生结合具体的生产实际分析问题并解决问题的能力。针对“化工原理”某些课程内容，要求学生自己查阅文献，结合教材的理论知识完成相关的设计性实验。比如让学生设计测出某种型号离心泵的性能曲线的实验等，并依据科技论文的格式完成实验报告。在讲解无相变对流传热的经验公式时，这些经验公式都是在一定的前提条件下适用，这是一种典型的科研建模的思想。也就是假设一系列的前提条件，再通过大量实验，结合具体的实验数据得出相关的经验公式，让学生很清楚地认识到科研建模的概念。我们通过这种基本理论教学和科研精神及思想的渗透结合，使得学生对科研产生了强烈的兴趣。

5 选择性讲解习题，一题多解的教学方法

教学实践证明，“化工原理”学习的难点之一就是公式的理解与应用。很多情况下学生对公式的应用环境和条件理解不清，容易混淆。比如对流就包括管内对流传热和管外对流传热，而这两种情况又有很多的应用环境，所以就需要针对遇到的情况分别对待。如何使学生在做题时能够更加清晰地掌握知识精髓、学会灵活应用，是教师授课时应该思考的问题。显然，习题的讲解可以说是至关重要的[7]。

“化工原理”的习题中有很多问题都可以采用“一题多解”的方式来解决，因此我们在“化工原理”习题课的教学过程中，可选择一些难度适中、题意明确、具有实用性和工程性的题目为例来讲解。如讲解习题：某吸收塔用瓷环(20 mm×20 mm)作填料，填料层的高度为3.0 m，先用清水做吸收剂，其通量为0.015 kmol·m -2·s -1，逆流吸收混合气体，其通量为 0.05 kmol·m-2·s-1，混合气体中易被吸收组分的摩尔分数为0.01，其他的操作条件为:压强101.3 kPa、温度25 ℃，亨利系数为65 kPa。气相总体积吸收系数为0.2 kmol·m-3·s-1。求出塔气、液两相中易吸收组分组成。此题可以采用吸收因数法、试差法、消元法及简捷法等4种方法来讲解。采用这种“一题多解”的教学方法既可以拓宽学生的思路，激发学生主动学习化工原理的兴趣，又可以引导学生在解题过程中多角度、全方位地思考问题，增强学生解决实际问题的能力。

6 结语

“化工原理”教学在工科学生的培养过程中起着十分重要的作用。更新“化工原理”教学内容，改进教学方法，其宗旨在于切实提高学生的工程能力和创新能力，使学生能够建立工程概念，并提高解决工程问题的综合能力，让学生能更好地应用自己所学习过的基础理论知识，为学生未来的职业发展做好充分的准备。