基于教師與學生“雙主體”化工原理案例教學法的運用

（遼寧工業大學化學與環境工程學院，遼寧錦州121001）

（遼寧工業大學化學與環境工程學院，遼寧錦州121001）

從學生關注案例和實際案例出發，實現了教師以啟發、講解為主；學生以分析、討論為主“雙主體”教學模式，大大激發了學生學習動力和興趣，提高了學生分析和解決問題能力，以及工程意識。

化工原理；雙主體；案例教學；教學模式

所謂案例式教學法，就是教師根據教學目的和教學內容的要求，精心選用能反映教學內容的典型性案例，組織學生運用已有的知識經驗對其進行分析、思考、討論、交流，師生互動式教學方法。此過程能促進學生進行知識遷移，教給學生分析和解決某一具體問題的方法和道理［1-3］。案例教學法與以教師單一講授為主體的傳統講授教學法截然不同，其注重學生作為主體參與教學，注重教師和學生的雙向作用，強調雙向交流和聯動機制。在案例教學過程中，教師與學生發揮各自主體作用，互相配合，學以致用，能極大地激發學生學習興趣和主動性，適應當代大學生的學習特點［4-6］。

化工原理課程是化學工程與工藝及相關本科專業培養應用型工程技術人才的一門核心技術基礎主干課程，是分析和解決化工類生產過程中各種物理過程問題的工程學科。對化工原理課程知識的掌握程度，對于學生后續專業課的學習，以及將來從事工程技術工作都非常重要［7］。作者通過多年教學發現，在教學過程中，將學生作為主體之一，與教師共同完成實際案例的討論和分析過程中，有利于學生掌握基礎理論知識，同時提高其運用理論知識解決實際問題的能力，并能增強學生學習的積極性和主動性。為此，在化工原理課程的教學過程中，從培養學生工程觀念和提高學生分析問題和解決問題能力出發，通過案例教學法實現教師和學生“雙主體”教學模式。

一、從學生關注案例出發，實現雙主體教學

愛因斯坦曾說過：“興趣是最好的老師”，所以案例的選擇不但要圍繞教學目標，還要能啟迪學生思考和激發學生學習興趣，學生有了學習興趣，才能參與教學中。

在以往教學中，經常發現學生對自己了解和熟知的事物，比較關注和感興趣，一旦講到課本知識，馬上沒了興趣，所以案例提出很重要，應遵循學生具備的知識、認知規律，以及關注點。因此在案例教學中，教師要從學生生活中接觸、熟知、關注的事或物案例出發，通過案例充分起到引導學生學習的主體作用，激發學生學習興趣、探索精神，從案例中導入知識點。例如，講蒸餾單元操作時，教師從日常生活熟知的白酒開始，大部分學生知道大致的生產過程，以五糧液為例，告知學生五糧液是蒸餾酒，五種糧食原料經混合、進窖、封窖、發酵、入甑桶蒸餾（提香），得75度原漿五糧液酒，再經勾兌得不同度數五糧液。教師根據甑桶蒸餾講解分離操作過程，啟發學生運用所學知識分析為什么要有蒸餾操作，思考蒸餾的作用，酒的品質與蒸餾有關嗎？蒸餾過程中隨時間原漿酒度數有何變化，為什么？等一系列問題，激發學生興趣和探究精神，再引導學生如何操作，由于酒是學生熟知的食品，關注酒的品質，所以學生就能主動運用常識和所學知識進行思考、分析、討論和探究，參與到教學中。學生知道原料經發酵后，除含有一定量的酒精外，尚有其它一些揮發性與非揮發性的物質，如醇、醛、酸、酯、酮等，其組成相當復雜，如何除去有害物質甲醇、雜醇油等，釀酒過程解決方法是采用蒸餾除去有害成份，提取和濃縮乙醇（酒精）及香味等成份，將酒精和其它揮發性物質分離。所以蒸餾是白酒生產過程中重要操作之一。學生通過分析、討論、思考，可知通過蒸餾能除去有害的物質，蒸餾也決定白酒品質，教師再引導學生為什么酒精和其它物質能分離，學生就會自主地通過已掌握基本知識和常識，完成蒸餾目的與意義的建構，以及蒸餾依據、原理、定義。同時通過固態法傳統的甑桶蒸餾引申講解工業生產中常見的蒸餾類型。學生對蒸餾操作有了興趣，掌握了基本原理和概念，教師帶學生從已獲知識點引申到其它物系。同時告知學生，由于白酒蒸餾涉及組分多，影響因素復雜，我們從簡單二元組分開始，然后才能解決多組分物系。這也教會學生從解決簡單問題入手，再解決復雜問題的處理問題方法。

二、從實際案例出發，師生互動，實現雙主體

由于化工原理課程工程性強，對于沒有工程觀念和經驗的學生來說，如何運用掌握的知識來分析和解決實際問題，一直是學生學習的難點。化工原理來源生產，服務生產過程。為此，我們列舉工廠生產中常出現的問題或技改項目，引導學生運用相關知識點分析問題產生的原因，討論該問題解決方法，使學生深刻體會到掌握知識的重要性，從而提高其分析和解決問題的能力。例如，在講授完離心泵后，教師給出工廠常見的操作問題泵不打液體的原因有哪些，如何處理？學生根據所學離心泵知識點，知道可能是啟動前泵排氣不徹底，發生氣縛現象，解決方法停泵、重新排氣再啟動；而對于其他原因，由于學生的工程經驗缺失，需在教師引導下完成。即要啟發學生離心泵是自吸泵，什么原因不能自吸液進泵。學生經分析可知泵前設備液位過低，泵不能靠勢能差自吸液體，解決方法是提高液位；此外再引導學生，入口過濾網堵，或泵本身機械故障，都會造成泵不打液體，并提出解決方法。最后學生自己總結泵不打液體原因及處理方法。此過程學生不但用所學知識解決了實際問題，又知道了泵操作，及對實際問題查找原因不能只從單一方面考慮，要多方面考慮問題的方法。

在講塔設備時，引入某廠合成氨尾氣氨回收裝置技改項目，該廠原設計氨吸收塔為在泡罩塔內用稀氨水等壓吸收合成氨尾氣中氨，但處理后的馳放氣工藝指標氨含量超標大于1000ppm，并且帶水量大，氨回收系統不能正常運行。通過對氨回收系統運行工藝數據詳細分析和計算，確定造成分離尾氣不達標的原因是原設計塔板分離效率低，理論塔板數少，決定對氨吸收塔進行技術改造，采用具有分離效率高、阻力小、物料通量大的高效規整波紋孔板填料代替原設計泡罩塔盤，增加理論塔板數，解決了氨吸收塔出口馳放氣帶水和含氨超標問題。后來，由于工廠擴能負荷增加（超設計值）。造成合成回路的弛放氣量超過原設計值5490Nm［3］hr，導致夏季氨吸收塔出口氣體含氨量升高、嚴重帶水。針對此工況，經過對合成氨裝置負荷、排放尾氣氣量等因素進行分析和計算后，決定采用吸收效率高、高通量、節能的噴射型CTST立體傳質塔板，解決因處理量增加帶來的問題。改造后，塔出口氣體氨含量和水夾帶達標，而且接受弛放氣量范圍增大，提高了操作彈性，合成回路在高溫季節提高2-3%負荷操作，每天增產氨25噸左右。該項技術改造每年創造經濟效益約350萬元，同時符合環保要求，取得了很好的經濟和社會效益。

在上述工廠案例講解過程中，教師不斷引導學生運用所學知識分析、思考、探討吸收塔氨含量超標和帶水的原因，以及解決的方法和措施。此過程培養了學生工程觀念和意識，提高了分析問題和解決問題的能力。由于通過技術改造，工廠收到了很好的社會和經濟效益，大大提高了學生學習的動力和興趣。

三、效果

1.通過運用生活案例，學生有興趣利用所學知識分析、思考、探究、討論去解決問題，上課主動與教師互動，活躍了課堂氣氛，成為教學主體之一；同時學生感知所學知識的重要性，從要我學變成我要學，提高了學習能力，對各單元操作的基本知識掌握更深入。

2.通過解決實際問題案例教學，充分發揮了學生的主觀能動性，學生認識到所學知識能解決實際問題，增強了學生學習的成就感，激發了學生積極參與課堂教學的動力；扎實了學生基本知識，學生運用所學知識分析和解決實際問題能力得到培養，拓展了學生工程知識。

3.案例教學，實現了教師為主啟發、講解、引申，學生為主、分析、思考、探究、討論，共同總結的師生互動“雙主體”教學模式，充分調動了學生學習的積極性、主動性，學生分析、解決問題能力、工程觀念和設計能力得到提高，在遼寧省及全國化工設計大賽成績逐年提高，在2015年全國化工設計大賽和遼寧省化工設計大賽均獲一等獎。

［1］韓媛媛，翁連進.案例教學實例在化工原理教學中的應用［J］.化工高等教育，2010（6）：76-78.

［2］蔡永偉，許俊強，全學軍，等.案例式教學法在化工安全概論課程中的實踐［J］.化工高等教育，2014（2）：85-89.

［3］張麗梅.案例教學法的研究與教學實踐［J］.黑龍江教育（高教研究與評估），2006（3）：51-52.

［4］吳安平，王明珠，王繼忠.案例教學法研究與實踐［J］.長春大學學報，2002，12（5）：22-23.

［5］牛漢鐘.關于“雙主體、互動式”教學模式的探討［J］.吉林省教育學院學報，2014，30（2）：38-39.

［6］韓雪松.教學活動中“雙主體”關系與學導互動［J］.現代教育科學，2006（7）：108-109.

［7］周艷軍，張啟儉，王歡，等.化工原理課程考核方法改革的探索與實踐［J］.遼寧工業大學學報（社會科學版），2014，16（6）：129-131.

基于教師與學生“雙主體”化工原理案例教學法的運用*

周艷軍 趙永華 齊平 陳國偉 張啟儉

From the real cases and the cases concerned by students，the teaching mode of"double subjects"，in which teachers enlighten and explain and students analyze and discuss，is realized.It greatly stimulates students' learning motivation and interest，and improves students'abilities of analyzing and solving problem and engineering consciousness.

chemical engineering principles；double subjects；case teaching；teaching mode

G642文獻標志碼：A文章編號：2096-000X（2016）18-0107-02

遼寧省普通高等教育本科教育教學改革研究項目（編號：UPRP20140483）；遼寧工業大學2016年教改立項（編號：2016017，20 16021）。

周艷軍（1968-），女，遼寧錦州人，研究方向：化工工藝。