“化工原理”教学中学生工程观念的培养

摘要：“化工原理”课程是一门理论与实践并重的课程。笔者探讨了地方高校在“化工原理”课程的教学过程中，如何利用本地资源并通过哪些具体方式进行教学培养学生的工程观念，引导学生分析和解决化工生产中的实际工程问题，以提高学生学习本课程的积极性和提升教学效果。

关键词：化工原理；教学；工程观念；培养

中图分类号：TQ01（化学工业方面）；G420（教育教研方面）文献标识码：A

TheCultivationofStudents'EngineeringConceptintheTeachingof“ChemicalEngineeringPrinciple”

DuJuan*ZhangXingjingCuiKeyu

CollegeofChemistry，JilinNormalUniversityJilinSiping136000

Abstract：Thecourseof"chemicalengineeringprinciple"isacourseofboththeoryandpractice.Theauthordiscusseshowtouselocalresourcesandcultivatestudents'engineeringconceptsintheteachingprocessof"chemicalengineeringprinciple"course，andguidestudentstoanalyzeandsolvethepracticalengineeringproblemsinchemicalproduction，soastoimprovestudents'enthusiasminlearningthiscourseandimprovetheteachingeffect.

Keywords：chemicalengineeringprinciple；teaching；engineeringconcept；cultivation

“化工原理”在非工科地方高校化学学院应化专业课中，是一门十分重要的、不可替代的重要主干课程。它将书本理论与实际工业化生产有机结合起来，将低年级学习的基础课程内容与高年级学习的专业课知识有效桥联起来。这门课程先导课程包括高等数学、物理、物理化学等，学生在具备这些课程基础知识之后才能进修“化工原理”课程内容，从而完成从基础到应用的知识提升与转换。由于“化工原理”课程的特殊性及重要性，就应该在课程讲授过程中，使得本专业学生尽快尽早地能够建立工程意识。这就涉及在授课中的工程观念的培养，包括如何正确快速树立学生的工程观念，利用有限的授课时间以及课堂仅有的资源有效培养学生工程思维，使学生可能在课程学习后能够具备一定的解决实际工程中出现的问题［12］。能够为后面高阶专业课程以及专业见习及实习等实践环节做好准备，并为日后择业就业打下良好的基础。

一、培养工程观念对促进教学工作质量的作用和意义

（一）有利于专业培养目标的顺利实现

对于地方偏工程方向的应用化学专业，主要的培养目标就是在流体流动、传热过程以及各种传质过程相关的工程领域，为这些领域培养输出具有较好可以独立工作的、具备较高专业技能的和能够解决常规仪器设备问题的工程技术人员。所以，尽早在专业基础课程课堂上引导和培养学生的工程观念，必然有助于专业培养目标的达成［3］。

（二）有利于提高教学效果，达成教学目标

作为学生，可能在学习过程中尤其是高阶专业课程的学习，大概都会有“一学就懂、一放就忘”的感受。主要是基础知识体系与当前学习的专业提高课程从思维到实验再到实践，均有不同；缺少对实际工业生产的体会和感受，因此只能利用机械记忆来硬记知识点，缺少通过工程观念形象的理解式将知识点与实践结合在一起的过渡。因此可以看出，如果能在课堂上培养学生建立工程概念，并能够引导学生将此观念融汇到课程学习中，就能够在提高教学效果的同时更好地达成学习目标。

（三）有利于拓展毕业后学生的就业方向

一方面在近些年世界大形势影响下，我国毕业生的就业形势也开始变得十分严峻。另一方面也有相关方向公司以及单位想要招聘到专业性更强，能够快速适应工作的人才的因素。但是由于目前地方高校的偏工科专业的课程，几乎所有学生在课堂都只能机械性地接收烦琐的知识点，死记硬背相关的重要公式，相关的例题及习题题目也可能是陈旧内容，不是与时俱进的。而对于这些基础理论知识是如何被应用于实际的大工业生产中，并在生产中如何解决出现的实际问题等却毫无观念，由此，培养及强化学生的工程观念势在必行。

（四）有利于为企业推送更加合格和专业的栋梁之材

非工科地方高校的应用化学专业，虽然专业方向是偏工偏实践类，但由于学校本身的条件及相关配备，往往在课堂授课过程中依然是以传授书本上的基础理论与知识体系为主。如果可以在课堂上采取相应的适合的方法手段，培养出学生的工程观念，对真正大工业生产有一定的认知，并且具备一定的根据生产中出现的各种问题，包括解决设备常规故障以及调整生产过程主要参数偏差的能力，就可以在毕业后快速融入工作环境中，而不是企业再次花费大量经费及时间去再次培养。这对于化工企业人才招聘及录用是具有十分重要意义的。

二、目前培养工程观念相对被认可的方式方法

（一）根据知识点选择适合的例题和习题进行讲解和演示

就是说选择具有代表性的、一定程度上可以反映实际生产问题的例题与习题，尽量让例题能够反映大工业生产的工程实际问题。通过精选例题和习题的学习，训练学生从中体会工业化生产，能够一定程度培养工程观念。使学生在掌握基础知识后通过做题深化知识点的理解，培养工程观念及应用。让精选的例题与习题成为平时课堂上培养学生在校时期的工程观念的主要的方式方法，达到理论联系实际的目的。

（二）注重授课过程中的重点知识的课程设计

重要知识点是授课过程中的主要部分，也是在工业化生产中的基础理论与常见问题，因此注重重点知识的课程设计，可以通过精选贴切的例题、增加相关资料、细致拆解化工单元过程等方式来设计、讲解、演示及总结，极大可能使学生在有限的课堂上体会实际生产过程，培养学生解决工程问题的能力，学习基础理论知识与实际工程观念的碰撞及应用。

（三）摒弃陈旧的教学方式方法，改革教学模式，有效提升教学效果

传统的教学过程大都是以教师讲解为主，教师是课堂的主体与核心，并且知识点的讲解一般是机械性地按部就班地进行。如果能够有效改善教学方式方法，改革教学模式，转换学生为课堂中的核心与主体，以引导和提出问题为开端，辅助现代化多媒体教学以及增加辅助教学环节，例如小实验、小视频、小组研讨并总结，最后再由教师进行总结发散以及对学生探讨的结果进行评价，就可以让学生将自身作为课堂核心，体会及主动寻求工程中可能出现的问题的解决方法，可以更有效地提升教学效果，并培养学生工程观念。

三、针对本校教学特点及资源，在培养工程观念方面的特色及创新

（一）特色

本校属于地方省属院校，虽然资源不多，但本地也有比较合适的实习基地。可以联合我校实习基地的相关企业，采用录制真实的生产过程视频，加入多媒体课件中的方式来提升教学效果，可以在有限的课堂上让学生极大体会真实工业生产状况。早期模式的多媒体课件由于知识点相同，容易存在内容和过程的雷同以及讲解过程类似的问题，将本地工业化实际过程作为素材制作的多媒体课件，根据素材中的具体设备及问题进行讲解，就可以规避传统课件问题，极大提升教学效果，培养学生工程观念。另外，还可以结合后续见习实习过程，可以让学生反复深刻了解和掌握本地工业情况，并以此为契机探索我国整个工业发展状况。

（二）创新点

根据我们地方院校对于应化专业的高阶专业课程的设计和推广，“化工原理”这门课程作为为数不多的理论联系实践以及可以一定程度接触生产实践的课程，是本校本院最早开设的课程之一，属于我校化学学院的元老根基课程。但之前仍是以理论教学为主体，实验操作也均是在实验室中进行。今后，在此有利的基础之上，对于本专业学生的工程观念培养的创新就应该是在原有成熟的课程体系下，增设新颖有效的课程设计环节，例如，将本地优秀的工业企业生产过程优化案例引入课程中，并转换课堂以学生为主体进行引导和探讨式授课，以培养和强化学生的工程观念。

四、开展培养“化工原理”课程中学生的工程观念拟采取的措施

（1）预期进行贴合实际大工业生产的现代工业化新型多媒体课件的拍摄、剪辑、研发与试用，提升授课过程中学生对目前真实工业生产的感知与理解，对真正工业过程和设备运行真看实感，提升教学效果。

（2）在感知与理解基础上，进行对工程生产过程出现的各种问题归类、提炼、总结，研究研讨问题出现的关键所在。经历过多次观察、分析、总结与归纳，获得解决问题的方法论。

（3）最后进行基于地方特色的本地化工企业实际生产过程，以及主要化工设备运行的贴合实际的化工课程设计环节，可以全方位多层次多角度设计学生参与的可以自主思考解决的环节，并尽早实施。通过实施过程与最终结果反馈，不断调整，最后制订合理的课程设计方案。

五、实施过程中可能会出现的难点及解决办法

上述提出的理论及预期设计的课程过程性环节，在课程已经存在很多年形成的既定模式下，执行起来还是有一定难度的。因为长期的理论和生产实践的脱节，以及课程整体大纲内容的梳理都是按照传统的理论意义上的由简入繁以及按照“三传”的先后顺序进行的，给课程新模式及新的设计会带来不小的难度。因此，可以利用下面几种方式方法来进行推进。

（1）深入本地化工企业中，实地实景参观、学习、考察和实践，最后进行设备的实操及生产过程中与书本内容相关的过程的拍摄和剪辑。可以通过对地方化工产业的调研考察，确定可以作为应化方向见习或实习基地的企业和实际生产线，与企业协商过后进行实地考察和拍摄。通过这样的方式具体了解目前地方生产中正在运行的机械设备和生产线上的实际情况，在不泄密以及保证过程安全的前提下进行视频拍摄和剪辑，并应用于研发新模式课程的多媒体课件。

（2）在多年基础理论的理解和掌握，以及上述企业生产过程实地考察和拍摄的基础上，进行整体的分析总结，主要探讨如何将拍摄回来的本地主要的工业设备和过程与原有书本上的化工基础理论进行有效结合，进行总结升华。这是整个课程改革与设计的核心难点，如果能解决这个实际生产过程与基础理论脱节的问题，可以非常自然合理地进行结合，就可以达到有效在课堂上引导和培养学生的工程观念，并且引起学生探索实际生产过程中问题的好奇心，从而获得学习的自主能动性。

（3）最后就是如何在实施合理的课程设计环节之后，加强学生们的自主能动性，可以在学习之后具备一定程度的解决实际生产过程中出现的常规问题的能力。并在此基础上可以具备一定的学习研讨能力。即便日后遇到没有遇到过以及解决过的问题，也可以结合自身掌握的理论知识体系，加之自主学习研究，最终可以进行解决。这就需要在课程设计环节增加发散讨论内容，即在讲授过程中留下一些比较完整的小问题，比如引导出某个小现象，可以归纳到那个理论问题中，并进行分析、解释并解决。通过广泛地开展这样有趣又贴切的课程设计环节，逐步引导学生进入学习状态，激发学习兴趣，达到以工程观念的角度进行实际问题的解决的目的。

六、实施的具体方法与内容

（一）设计制作全新的多媒体课件

我们要在今后“化工原理”授课过程中，改变原有的教学要素，要极大利用本地拥有的特色工业，将课本中基础的化工单元操作过程，其中涉及的重要的工业设备，从类型、外形到各种各类工业机械的基本构造、重要零部件，再到这些机械设备运作过程中可能会出现的各种现象，通过现场录制、后期增加解说以及与其他媒体联动等形式制作成视频等，将其与基础理论中的设备工作原理结合起来进行深入细致的分析讲解。如果能做到将上述新要素和内容加入多媒体课件中，就达到了极大利用地方特点，将其与课堂基础知识教学有机结合，实现培养学生工程观念以及提升教学效果的目的。

（二）结合实践过程设计优化课程环节，并总结分析

“化工原理”这门课程的传统形式虽然是理论和实践的桥梁，与理科基础课程有所不同，但是仍存在机械性讲解、利用高数建立模型进行推导、在物理化学等学科基础理论上进行分析等［45］。为了达到真正培养学生工程观念的目的，打破原有课程设计环节，建立全新适配优化的课程环节是培养学生工程观念与能力的关键。目前该门课程还是以教师讲述为主，学生只有实验室的基础实验，几乎没有正规适配的课程设计环节。综上所述，我们在今后的教学过程中必须增加适合的、能够将本地工业工程资源融入进去的课程设计环节，包括小组讨论中内容及题目的选择、每个重要的单元操作过程考核时的答辩形式等，以达到既定目标。

（三）工程问题研究方法的总结和剖析

“化工原理”是一门工程学科课程，它和“大学物理”“线性代数”等课程不同，除了少数简单的问题可采用严格的公式推导外，大部分内容都要对问题进行简化处理，即忽略次要条件，只考虑主要因素，在此基础上建立数学模型，求解问题，从而实现准确性与经济性的有机统一［45］。但是简化的条件，一般都是理论讲述，如果能看到切实的例子，加以说明，再进行模型的建立和总结，会达到更好的效果。

结语

综上所述，可以看出培养应用化学专业的学生的工程观念，对于偏工科的学科是必要且势在必行的。对于地方高校要充分利用自身的特点及优势，通过教师实地考察并通过视频录制等手段，将本地“看得见，摸得到”的真正工业设备及生产过程融入理论课堂中，就可以打造具有本地特色的课堂，充分培养提升学生的工程观念。地方高校偏工科专业的学生具备了一定工程观念及解决实际生产过程问题的能力，不仅可以提高以后在工作中的实践和创新能力，增强其自身的就业竞争力，而且对于本专业课程建设的开展以及专业教学水平的提高也会有极大帮助。最终为“化工原理”这门理论与实际桥梁的高阶专业课程打造成精品示范课程奠定坚实的基础。

参考文献：

［1］郑炳云，傅明连，杨磊，等.新工科背景下地方高校“化工原理”教学中学生工程观念的培养［J］.化工时刊，2023，37（01）：8889+108.

［2］黄莉，张红刚.浅谈化工原理教学中工程观念的培养［J］.广东化工，2015，42（21）：182+201.

［3］袁军，张建树.化工原理教学过程中注重化学工程师基本素质的培养［J］.教育教学论坛，2017（19）：198199.

［4］贾绍义，柴诚敬.化工原理［M］.2版.北京：高等教育出版社，2013.

［5］柴诚敬.化工原理（上下册）［M］.2版.北京：高等教育出版社，2010.

*通讯作者：杜娟（1979—），女，汉族，吉林四平人，博士，副高级职称，研究方向：高校教学改革。