林產(chǎn)化工專業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐

陳玉鳳，胡榕華

(梧州學(xué)院 化學(xué)工程與資源再利用學(xué)院，廣西 梧州 543000)

化工原理實(shí)驗(yàn)是一門以化工單元操作過程原理和設(shè)備為主要內(nèi)容、以處理工程問題的實(shí)驗(yàn)研究方法為特色的實(shí)踐性課程，在培養(yǎng)高校化工類專業(yè)學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新能力方面起著重要的作用[1]。化工原理實(shí)驗(yàn)課程的基本教學(xué)要求是使學(xué)生加深理解化工原理理論的知識(shí)，掌握較好的動(dòng)手能力、思考能力、數(shù)據(jù)處理能力、分析和解決工程問題的能力[2]。

我校的林產(chǎn)化工專業(yè)從2009級(jí)開設(shè)化工原理實(shí)驗(yàn)課程，目前已面向十屆本科生開展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。目前，林產(chǎn)化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)只有34學(xué)時(shí)，開設(shè)在大二學(xué)年。從筆者多年承擔(dān)的化工原理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)體會(huì)以及在教學(xué)過程中和課程結(jié)束后收集學(xué)生的反饋意見來看，化工原理實(shí)驗(yàn)課程主要存在以下的問題：部分學(xué)生化工原理的理論基礎(chǔ)知識(shí)比較差，難以運(yùn)用課堂所學(xué)的單元操作知識(shí)分析化工原理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；部分學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理計(jì)算和作圖分析能力不強(qiáng)；實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少，實(shí)驗(yàn)條件有限，無法開展綜合設(shè)計(jì)性和開放性實(shí)驗(yàn)。針對(duì)以上情況，我們?cè)诨ぴ韺?shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面進(jìn)行了改革。

1 教學(xué)目標(biāo)改革

2014年，我校的林產(chǎn)化工專業(yè)被列入廣西新建本科學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展首期試點(diǎn)專業(yè)群。林產(chǎn)化工專業(yè)人才培養(yǎng)是以應(yīng)用型人才為主，其主要目的是滿足周邊企業(yè)對(duì)應(yīng)用型化工人才的需求[3]。因此，化工原理的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)，分析和解決化工工程問題的綜合能力。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)操作的訓(xùn)練，學(xué)生應(yīng)能掌握化工實(shí)驗(yàn)的方法和技巧，掌握典型化工設(shè)備如換熱器、吸收塔、蒸餾塔等的性能和操作，熟悉化工上常用的機(jī)械、儀表如泵、風(fēng)機(jī)、各種流量計(jì)、壓差計(jì)等的使用，懂得分析、解決實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題。

2 教學(xué)內(nèi)容改革

化工原理實(shí)驗(yàn)開設(shè)的內(nèi)容一般要涵蓋化工原理理論課教學(xué)大綱所要求的單元操作。我校林產(chǎn)化工的學(xué)生主要就業(yè)于廣西梧松林化集團(tuán)有限公司、廣西三威林產(chǎn)工業(yè)有限公司、廣東天龍油墨集團(tuán)股份有限公司、廣西金桂漿紙業(yè)有限公司等周邊的林產(chǎn)化工企業(yè)。松香、松節(jié)油、紙張、人造板等林化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中常用的化工過程包括流體輸送、過濾、傳熱、蒸餾、干燥、吸收等單元操作。例如，傳熱過程廣泛應(yīng)用于各種林化品生產(chǎn)中的物料加熱與冷卻、熱量的回收利用、設(shè)備與管路的保溫，是重要的化工單元操作之一，學(xué)生很有必要通過傳熱實(shí)驗(yàn)掌握對(duì)流傳熱的特點(diǎn)、間壁式換熱器的結(jié)構(gòu)、解決傳熱過程的問題；又如α、β-蒎烯是廣西梧松林化集團(tuán)有限公司的主要產(chǎn)品之一。工業(yè)生產(chǎn)中通過連續(xù)精餾松節(jié)油分離得到α-蒎烯和β-蒎烯。因此，為了更好地讓學(xué)生了解蒸餾分離技術(shù)的特點(diǎn)，開設(shè)了連續(xù)精餾實(shí)驗(yàn)；干燥是造紙、木材加工行業(yè)中必不可少的單元操作，如在人造板的制造過程中，廣西三威林產(chǎn)工業(yè)有限公司采用煙氣熱源干燥纖維板。為了突出課程的專業(yè)特色，我們?cè)黾恿烁稍飳?shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)，讓林產(chǎn)化工的學(xué)生更好地了解木材等林化產(chǎn)品的干燥過程的特點(diǎn)。因此，根據(jù)林產(chǎn)化工的專業(yè)特點(diǎn)和企業(yè)的用人需求，對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，開設(shè)了流體阻力測定實(shí)驗(yàn)、離心泵性能測定實(shí)驗(yàn)、恒壓過濾實(shí)驗(yàn)(真空過濾)、綜合傳熱實(shí)驗(yàn)、吸收實(shí)驗(yàn)、連續(xù)蒸餾實(shí)驗(yàn)、流化床干燥實(shí)驗(yàn)和反滲透實(shí)驗(yàn)8個(gè)實(shí)驗(yàn)。另外，根據(jù)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)際情況自編講義，用于指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。在講義編寫過程中參考了天津大學(xué)、華東理工大學(xué)等院校的化工原理實(shí)驗(yàn)教材，補(bǔ)充了實(shí)驗(yàn)原理，修改了實(shí)驗(yàn)操作步驟及注意事項(xiàng)，增加了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的計(jì)算示例等內(nèi)容，符合本校學(xué)生特點(diǎn)和本實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況，取得了較好的教學(xué)效果。

3 教學(xué)方式改革

實(shí)驗(yàn)課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式是由教師先將學(xué)生分好組，學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，老師課堂講解實(shí)驗(yàn)裝置和操作步驟，學(xué)生按部就班做實(shí)驗(yàn)，最后上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。僅依賴傳統(tǒng)的教學(xué)方式，學(xué)生不能完全掌握化工原理的內(nèi)容。為了更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們讓學(xué)生以自愿的形式組成5～6人的小組。每個(gè)小組一名組長，實(shí)行組長負(fù)責(zé)制。由于學(xué)時(shí)的限制，我們借鑒其他高校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，采用了一種基于微課的化工原理翻轉(zhuǎn)式教學(xué)方式[4]。每個(gè)微課大概5～10 min，基于明確的教學(xué)目標(biāo)，集中說明一個(gè)教學(xué)問題。我們將實(shí)驗(yàn)設(shè)備、工藝流程介紹、操作步驟、思考題等內(nèi)容制成微課，教師課前上傳微課視頻、課件和電子教案，布置任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生觀看視頻，提前了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；課堂上，采取搶答式、提問式、探討式等方式，啟發(fā)學(xué)生多角度思考。比如，在吸收實(shí)驗(yàn)過程中加大吸收劑用量后，測得塔底排出液的二氧化碳含量不是降低反而升高，其原因是什么？干燥過程中，隨著物料水分的減小，物料的顏色怎樣變化？為什么？課堂上對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行專題式研究，大大的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。為方便檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，指導(dǎo)老師制作了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢查圖表，學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入檢查圖表，就能自動(dòng)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)結(jié)果并作出實(shí)驗(yàn)曲線，可很方便看出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)哪里有較大誤差。如恒壓過濾實(shí)驗(yàn)，將三組不同過濾壓力的過濾時(shí)間與濾液體積實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢查圖表中，便自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的反映τ/q～q關(guān)系的三條直線，指導(dǎo)老師通過對(duì)比三條直線的斜率和截距數(shù)據(jù)及各點(diǎn)分布位置，就能立即判斷學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程中數(shù)據(jù)采集正確與否，如濾布沖洗是否干凈、管路中積液是否排除、計(jì)時(shí)開始時(shí)間是早了還是晚了、過濾壓力控制是高了還是低了等等，確保了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的正確性，有效提高了實(shí)驗(yàn)的成功率。

4 考核方式改革

化工原理的實(shí)驗(yàn)套數(shù)較少，每組實(shí)驗(yàn)的人數(shù)較多，為了較為全面的定量考核學(xué)生的真實(shí)能力，我們采用"預(yù)習(xí)成績+操作成績+實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績+期末考試相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合評(píng)定學(xué)生的化工原理實(shí)驗(yàn)成績[5]。最終成績由以下四個(gè)部分組成：第一部分為預(yù)習(xí)報(bào)告、回答問題，占總成績的20%；第二部分為實(shí)驗(yàn)操作，占總成績的30%；第三部分為實(shí)驗(yàn)報(bào)告，占總成績的30%；第四部分為期末考試，占總成績的20%。全部實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)老師采取回答問題和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)操作的方式對(duì)每個(gè)小組進(jìn)行期末考核。老師準(zhǔn)備40道問題，每個(gè)小組隨機(jī)選5題，每個(gè)小組成員回答1題；每個(gè)小組派出2～3人作為代表，進(jìn)行化工原理實(shí)驗(yàn)操作；這樣的期末考試方式，大大的減少了化工原理實(shí)驗(yàn)存在的少操作，不思考，抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象，有效提高了學(xué)生動(dòng)手操作和思考問題的積極性，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)小組成員的交流與討論，達(dá)到了互相合作共同提高的學(xué)習(xí)效果。

5 總結(jié)

針對(duì)少學(xué)時(shí)化工原理實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，結(jié)合林產(chǎn)化工專業(yè)背景和人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我校林產(chǎn)化工原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及教學(xué)考核進(jìn)行了初步的改革與探索，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和團(tuán)隊(duì)合作精神、提升工程實(shí)踐能力，達(dá)到我校應(yīng)用型化工人才的培養(yǎng)目標(biāo)。