“化工原理”教學質量的改革探究

李雪萍

(廣西民族大學 化學化工學院，廣西 南寧 530006)

“化工原理”是高校化學工程與工藝、制藥工程、應用化學等專業必修的課程，也是一門講授化工等工業生產中各類單元操作的專業基礎課程。“化工原理”課程的教學對學生工程實踐能力的培養具有舉足輕重的作用[1，2]。“化工原理”課的教學效果將影響到后續專業課程的教學，甚至影響到學生綜合素質的培養。“化工原理”課程涉及的概念公式很多，實踐性比較強，學生較難融會貫通，常常反映該課程難學，對課程涉及的化工單元操作過程理解不夠清晰。另外，學生僅僅靠課堂理論知識的學習，很難掌握“化工原理”中較抽象的理論知識，從而無法真正體會到該課程在工程和科研中的應用價值，失去了學習的興趣[3-5]。因此，針對教學中所存在的以上問題，結合多種形式的教學方法，開展 “化工原理”教學改革與探索，增加教學的趣味性、創新性，提高學生的學習興趣和認知感，對增進教學效果、提高教學質量具有重要意義。

1 明確課程目的，建立工程概念

“化工原理”課程的教學不僅起著承上啟下的作用，更是一門幫助學生建立工程概念的工程技術課程[6]。《化工原理》教材中不僅闡述了理論，探討了過程的基本規律以及相關設備的結構、性能，更講解了如何應用理論去分析和解決具體的工程實際問題。“化工原理”需要學生掌握的問題不外乎兩大類：設計型問題和操作型問題。但不論是設計型問題還是操作型問題，都需要學生首先建立工程概念，也就是讓學生有將課本上的理論知識運用到現實生產當中的想法和思考，這對一個工科學生來說是至關重要的。因此，在教學過程中應特別注意多結合工程實例，讓學生感受知識的學以致用。工程實例的引入，一方面給學生一種成就感，認為自己是有能力解決工程實際問題的工程師，從而進一步調動其主觀能動性；另一方面可使教學內容具體化，加深學生印象，切實提高學生分析問題、解決問題的能力。

2 引入新知識

“化工原理”主要以化工單元操作為研究對象，講述各種單元操作的共性，可以說，它屬于傳統學科的范疇，但在現實生產中，各類單元操作又是具體的，并且與當今科技和生產的發展密切相關。因此在“化工原理”教學中，教師需要適時介紹一些最新的科技發展動向，有利于激發學生的學習興趣和創新欲望。在課堂上介紹相關設備時，可以結合最新設備的實物圖或構造圖使學生對各種設備的研發進展有清晰的認識，明白隨著社會的發展，對于不同的生產要求，相應設備的要求也在一同發展而不是一成不變的。如在精餾操作中通過優化回流比以降低成本，通常方法往往在操作費和設備費兩者之間進行優化，以二者總費用最少來確定最優回流比。然而，當今的化工領域中，一場綠色革命正在進行，其強調的是采用無毒無害的原料和溶劑等，把污染消除在化工生產的源頭，而對那些不能在源頭消除的污染則應盡量減少其排放，因此現在的精餾操作就不僅僅是只需考慮操作成本還需要考慮環境成本。這些內容的拓展雖然會占用一些課時，但能夠給“化工原理”課注入新的血液，給學生一種“老課不舊”的感覺，激發學生的求知欲[6]。

3 重點突出，融會貫通，讓學生參與其中

在“化工原理”的課堂教學中，單元操作所涉及的情況比較復雜，而課時有限，講解時不可能做到面面俱到，所以需要對單元操作的內容“削枝強干”，突出重點。此外，在“化工原理”教學過程中，還需要加強方法論教學，培養學生在學習這類技術基礎課程的同時，形成發散性思維，找出單元操作的共性與不同，更好地形成工程概念。要求學生熟悉單元操作的研究方法，找出各個單元操作的重點，由點帶面，實現知識的融會貫通。

在“化工原理”教學活動中學生是主體，教師是主導，教師的責任是激發學生的求知欲，啟發學生的探索精神，使他們肯學、會學。要想達到這一目的，首先就是要充分調動學生的學習積極性；其次是使學生已有的知識得以強化，并在此基礎上獲取新知識；最后是使學生在解決具體問題的過程中，得到分析和解決問題的能力，以及培養和鍛煉自我表達的能力。因此，在教學活動中，教師需要安排一定的專題討論時間，并在教師引導下由淺入深，循序漸進，因勢利導地進行。對于要討論的題目，首先，讓準備充分的學生各抒己見，然后由其他同學進行討論總結。這種討論交流，不僅能加強學生基礎理論知識的掌握和應用，還可在與其他同學的信息交流過程中不斷產生新的思想火花，激發創新思維，培養提高同學的創新能力以及自我表達的能力。

4 滲透科研思想，將研究課題融入教學中

“化工原理”所涉及的基本理論在實際的生產與生活中應用非常廣泛，因此在具體的課堂教學過程中可以融入相關的科研精神及思想。比如:教師在講解實際生產中所使用的換熱器時，讓學生根據傳熱過程的基本原理分析出各種類型換熱器的優點及缺點，針對缺點提出相應的改進措施。例如在探討沉浸式蛇管換熱器時，學生針對該換熱器的管內流體湍動程度小的缺點展開了積極的討論，提出加裝攪拌器、噴淋噴頭等。通過這種研討方式，提高了學生學習化工原理的積極性，同時有利于培養學生結合具體的生產實際分析問題并解決問題的能力。針對“化工原理”某些課程內容，要求學生自己查閱文獻，結合教材的理論知識完成相關的設計性實驗。比如讓學生設計測出某種型號離心泵的性能曲線的實驗等，并依據科技論文的格式完成實驗報告。在講解無相變對流傳熱的經驗公式時，這些經驗公式都是在一定的前提條件下適用，這是一種典型的科研建模的思想。也就是假設一系列的前提條件，再通過大量實驗，結合具體的實驗數據得出相關的經驗公式，讓學生很清楚地認識到科研建模的概念。我們通過這種基本理論教學和科研精神及思想的滲透結合，使得學生對科研產生了強烈的興趣。

5 選擇性講解習題，一題多解的教學方法

教學實踐證明，“化工原理”學習的難點之一就是公式的理解與應用。很多情況下學生對公式的應用環境和條件理解不清，容易混淆。比如對流就包括管內對流傳熱和管外對流傳熱，而這兩種情況又有很多的應用環境，所以就需要針對遇到的情況分別對待。如何使學生在做題時能夠更加清晰地掌握知識精髓、學會靈活應用，是教師授課時應該思考的問題。顯然，習題的講解可以說是至關重要的[7]。

“化工原理”的習題中有很多問題都可以采用“一題多解”的方式來解決，因此我們在“化工原理”習題課的教學過程中，可選擇一些難度適中、題意明確、具有實用性和工程性的題目為例來講解。如講解習題：某吸收塔用瓷環(20 mm×20 mm)作填料，填料層的高度為3.0 m，先用清水做吸收劑，其通量為0.015 kmol·m -2·s -1，逆流吸收混合氣體，其通量為 0.05 kmol·m-2·s-1，混合氣體中易被吸收組分的摩爾分數為0.01，其他的操作條件為:壓強101.3 kPa、溫度25 ℃，亨利系數為65 kPa。氣相總體積吸收系數為0.2 kmol·m-3·s-1。求出塔氣、液兩相中易吸收組分組成。此題可以采用吸收因數法、試差法、消元法及簡捷法等4種方法來講解。采用這種“一題多解”的教學方法既可以拓寬學生的思路，激發學生主動學習化工原理的興趣，又可以引導學生在解題過程中多角度、全方位地思考問題，增強學生解決實際問題的能力。

6 結語

“化工原理”教學在工科學生的培養過程中起著十分重要的作用。更新“化工原理”教學內容，改進教學方法，其宗旨在于切實提高學生的工程能力和創新能力，使學生能夠建立工程概念，并提高解決工程問題的綜合能力，讓學生能更好地應用自己所學習過的基礎理論知識，為學生未來的職業發展做好充分的準備。