面向拔尖创新人才培养的化工原理课程教学改革

＊刘晨宇 郑育英 张山青 林展 李琼

（1.广东工业大学 广东 510006 2.华南理工大学 广东 510641）

教育家陶行知先生说过：“一所大学应该是一所大学校，不但有极丰富的物质文化，而且有极丰富的精神文化。这才是一所真正的好大学。” 中国科学院院士、清华大学原校长梅贻琦先生对学生的要求是：“第一，不以分数取人；第二，不以学术取人；第三，不以文凭取人。”这是一种很好的教育理念，也是中国教育的精髓所在。但是，在实际操作过程中，很多学校将其理解为分数至上，学生也将其作为唯一追求。但是这样做势必会导致对拔尖人才培养的忽视，造成拔尖人才匮乏。如果我们不能重新认识拔尖人才培养的意义和价值，就会陷入“千校一面”的困境中。 化工原理是一门化工、制药、食品等专业的重要专业基础课程，该课程承担着由基础到专业、从理论到工程的桥梁作用，是理论性、实践性、工程性并重的课程，在专业人才培养体系中起着“承上启下”和“培养学生工程实践能力”的作用。通过学习和运用该课程的化工单元操作的基本知识和计算原理，可使学生初步获得用工程的观点解决实际化工问题的能力。其中工程问题的分析和解决是该课程教学的核心，对培养学生解决复杂工程问题的能力起着重要作用。随着科技的发展和产业的转型升级，传统的化工原理课程教学已经不能满足社会发展的需求[1-2]。在化工原理课程的教学实践中发现，传统教学方法和手段已不能满足培养拔尖创新学生的需求，为此需要采用新的教学方法和手段进行化工原理教学改革[3-4]。因此，面向拔尖创新人才的化工原理课程教学改革是非常必要的。本文将分析化工原理课程传统教学模式存在的问题，从培养学生创新思维、激发学生学习主动性、创新性地引入科研实践等方面，提出面向拔尖创新人才的化工原理课程教学改革的措施。

1.培养创新思维与创新能力

创新思维与创新能力是拔尖人才的核心竞争力。一个人的创新能力往往决定着其未来的发展，所以拔尖人才培养需要更加重视对学生创新能力的培养。而创新能力则是需要有创新思维，二者之间是相辅相成、相互促进的关系。创新型人才的培养必须要注重对学生创新思维的培养，只有有了创新思维，才能让学生有更多的想象空间和选择余地，才能激发出学生的潜能。只有在这样一个自由的环境中，才能让学生真正地发挥自己的特长和优势。党的十九大报告指出：“创新是引领发展的第一动力”。高校肩负着人才培养、科学研究和社会服务的重要使命，必须高度重视培养学生的创新思维和创新能力，为国家发展、民族进步、社会进步提供不竭动力。

（1）培养探索精神。调动学生参与科研、参加创新训练和实践活动的积极性，为培养创新型人才奠定坚实的基础。创新教育应注重启发式、讨论式等教学方法，让学生在思考、讨论中得出结论。积极引导学生发现问题，提出自己的见解，鼓励学生发表不同看法、发表不同意见并加以说明。鼓励学生自由选择学习方式，如课堂讨论、调查研究、研究性学习等。组织学生参加科技活动和创新实践活动，在实践中得到锻炼，培养创新思维和探索精神。

（2）鼓励学生大胆质疑。“学起于思，思源于疑”，“疑”是创新的起点，“创”是创新的过程。因此，培养学生的创新思维和创新能力，要从“学起于思”入手，让学生在思考中提出问题、解决问题。要让学生敢于怀疑权威，敢于向传统挑战，敢于质疑书本，质疑老师和专家的观点；鼓励学生勇于质疑，在教学过程中不断质疑、探究，让学生在质疑中不断创新；鼓励学生善于提出问题、发现问题和解决问题。

（3）引导学生参与科研课题。要带领学生参与化工原理相关的科学研究，并创造宽松的科研环境，使学生能够放心大胆地从事科研活动。一是要营造宽松的学术氛围，鼓励创新、宽容失败；二是要给予学生更多的自由空间，支持学生从事探索性、创新性工作；三是要重视知识产权保护，营造创新氛围，使学生在学习过程中既能保持积极进取的心态，又能抵制学术上的浮躁风气。要进一步完善激励机制，对在科研工作中取得突出成绩的学生给予鼓励和平时成绩加分等奖励。

2.优化教学内容

化工原理课程内容涉及化学、化工、机械、物理等多学科领域[5]。按照专业培养目标，从教学的角度出发，结合我校化工、制药、食品、环境等专业特点，分别对教学内容进行优化和重组。对于化工原理的基础理论，按照“从基础到应用”的思路进行安排，首先从基本概念讲起，对化工原理中常用的传质单元、传热单元及分离单元进行了系统介绍。在此基础上，结合实际生产案例对化工原理的单元操作进行详细讲解。然后以基本理论为基础，对化工原理课程中的流体流动、传热、传质过程及操作方式等进行深入探讨。最后在基本概念和基础理论的基础上对流体流动过程中的传质机理及传热过程进行系统介绍。在教学内容上注重将理论与实践相结合，通过理论知识解决实际问题。同时在课程教学中加入与实际生产相联系的内容，使学生在学习过程中提高动手能力和解决实际问题的能力。将与化工原理理论课相对应的化工原理实验课程作为一种重要手段引入教学过程中，使学生对化工原理（理论+实验）课程有一个全面系统的了解和掌握[6-7]。

引入典型生产案例。传统的教学模式中，我们认为化工原理主要是介绍和讨论实际问题，而对生产过程中的典型案例和生产过程中的重要工艺参数却很少涉及。因此，将实际生产案例引入课堂教学过程中，并对其进行详细讲解，使学生在学习过程中能够掌握一些实际工程应用。例如将炼油厂的两段精馏、热电厂的循环水系统等实际应用案例引入到课堂教学过程中，让学生从生产的角度出发，通过对这些案例的分析，学生能够比较全面地了解化工原理课程教学内容。通过这种方式使学生能够从实际出发，对课程内容有一个比较全面的认识。在化工原理课程教学过程中引入典型生产案例可以使学生将理论知识与实际生产相结合。例如，在讲授精馏部分时我们将一个典型精馏案例引入课堂教学过程中进行详细讲解，使学生了解三段式精馏单元操作的操作原理、典型流程及塔内各部分操作参数。同时为便于学生理解和掌握，在课堂教学过程中为学生举例讲解相应单元操作在生产过程中的实际应用。例如，三段式精馏的典型流程就是将三个塔串联起来，使得产品能够进行多次利用。这样不仅使学生掌握了精馏操作的基本原理，同时也加深了他们对精馏单元操作的认识和理解，在今后的工作中能够学以致用，从而有助于拔尖人才的培养。

3.探索新的教学模式

化工原理教学过程中，教学内容设计成问题情景，通过学生的学习，引导学生进行讨论和探索。引导学生参与科研工作和课外活动，让他们了解化工原理学科发展的历史和现状，激发他们学习化工原理课程的兴趣，注意把教学内容与生产实际相联系。比如在化工原理教学中，可以将学习的重点放在基本概念、基本技能上，加强基本概念、基本方法的教学，同时适当增加与生产实践联系紧密的内容，使学生学习到新知识。化工原理是一门实践性很强的学科。在化工原理理论课和化工原理实验课的教学过程中要尽量使学生动手操作，加深理解和巩固所学知识。此外，教师还应引导学生参与科研工作和课外活动，了解化工原理学科发展的历史和现状，激发学习化工原理课程的兴趣。最后还应注意把教学内容与生产实际相联系。在课堂上尽可能多地列举与生产实践有关的工程案例，让学生带着问题去学习、去思考和解决实际问题，从而提高学生的学习兴趣和积极性，培养拔尖创新型人才。

（1）强化理论知识理解。化工原理是一门理论性和实践性都很强的课程，传统的教学方法偏重于理论知识的讲解，忽视了学生学习过程中主动探究的积极性。为培养学生较强的逻辑思维能力和自主学习能力，在教学过程中要采用启发式、讨论式和研究式教学方法，尽量将抽象理论形象化、具体化，将理论与实践相结合。比如在讲授化工单元操作时，可以引导学生通过阅读教材、查阅资料等方法来了解具体工艺过程。通过这种方式，既能加深学生对知识点的理解和掌握，也能提高学生分析问题、解决问题及团结协作等综合能力。此外，在讲解过程中要尽量减少知识体系的重复和堆砌，通过将相关知识串联起来进行讲解和应用来强化对知识点的理解，使学生更加清晰地理解和掌握所学知识并能将其应用于生产过程。

（2）培养学生解决实际问题的能力。化工原理涉及到的单元操作种类较多，学生难以掌握所有的单元操作并将其应用于实际生产过程，在讲解时应引导学生发现问题，将解决问题的思路和方法传授给学生。例如，在讲到精馏塔的填料时，由于学生对填料塔内部的传质过程不够了解，因此在讲解时要先对填料塔内物料与气体、液体与气体及液体之间的传质过程进行分析，讲述其传质原理。当学生对传质过程有了一定了解后，再引入填料塔的应用实例，介绍其内部传质情况及如何选择填料。另外，在讲解蒸馏操作时要让学生认识到蒸馏设备是一个典型的放大过程，由于蒸馏设备中各元件之间存在相互影响的关系。因此在讲解过程中要注意将这些相互影响关系进行分析，并提出解决方法。通过实践环节的训练，学生能将理论知识应用于实际生产过程中，灵活运用所学知识解决实际问题。

4.改革考核方式

从以往教学实践来看，化工原理课程考核主要是根据对知识点的记忆程度来判断学生对知识的掌握情况[8-9]。这种考核方式比较片面，学生缺乏对实际工程问题的综合分析和解决问题的能力，不利于拔尖人才的培养。因此，需要改革考试内容和形式，将创新能力作为考核的重点内容，关注学生在学习过程中学习能力的培养，注重对学生学习过程和方法的考查，经过教学改革后，结合学校教学大纲修改的制度文件精神，修改大纲中的相关内容，以此为基础制定科学合理的成绩评定标准，建立科学合理的课程考核体系，促使学生重视创新能力的形成，培养拔尖创新人才。

5.结束语

基于拔尖创新人才的教学目标，对化工原理课程进行教学改革具有重要的意义。本文以“创新能力培养为中心”的教学理念，建立“以学生为中心”的教学模式，开展基于“问题驱动”的教学实践。通过学生主动参与到课堂教学中，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力；通过教师开展课堂讲授、工程案例分析和教学设计等方式，培养学生自主学习能力，培养其工程意识、创新意识和创新能力；通过多元化考核方式，使学生形成自主学习、自我管理的习惯和能力；通过引入科研社会实践，培养拔尖创新人才。最终提升化工原理课程的教学质量；锻炼学生创新思维和实践能力，从而更好地适应国家经济发展和产业结构升级对拔尖人才的需求。