关于《化工原理》课程教学模式改革的探讨

殷俞

【摘 要】《化工原理》是化工、材料、环境、医药和食品等专业的本科生必修的一门课程，是化学工程学的基础组成部分。课程的主要意义是为理论知识到工业应用提供过渡的桥梁，介绍从化学过程放大到化工过程中的工程问题及其解决方法。为进一步培养学生的工程观点，本文结合理论教学和实验教学对《化工原理》的教学方法进行了介绍，目标是提高学生的学习效率。

【关键词】《化工原理》；教学模式；改革

《化工原理》介绍的是在工业规模条件下的单元操作，主要包括：流体流动、过滤、传热、吸收、干燥和精馏等。我们知道，从实验室的超小规模的化学过程，放大到工业生产规模的化工过程，中间需要经历许多次逐级放大的尝试，在放大过程中体系的传热和传质等情况都将发生很大的变化。学生通过学习《化工原理》，了解和掌握工程的观点，为今后进入化工类相关行业储备知识技能。

《化工原理》是一门工程学课程，重点在于解决工程上的实际问题，与基础理论性质的数学、物理和化学等课程有较大的差异[1]。结合了基础理论与工程实践的特征，《化工原理》的课程教学显得更有难度，存在一套优质的教学模式尤其关键。作者结合自身教学经验，以及不同的专业特征，在分析和总结《化工原理》课程现有教学模式的基础上，提出了一些改革方式，以便同行探讨。

1 综合传统与现代化教学方式：注重板书与多媒体的有机结合

在信息化时代的今天，多媒体教学是许多教师的主要教学手段。运用多媒体的方式，可以在有限的时间内使学生接受到最大化的信息量。通过多媒体，学生的阅读对象不再局限于文字和图片，而且有大量的动画和视频资料。比如，《化工原理》中的精馏过程，精馏是一个经典的连续单元操作。以静态的图文方式总不能活灵活现的展示过程的连续性。多媒体中的动态图片或者视频就完美地克服了这种弊端，可以展示出物料精馏过程中的进料、出料和回流等动态流动过程，理解其过程和原理就变得十分简单。多媒体教学以其鲜明的教学特点，多样化的教学资源，形象生动的情境，充分调动起学生的学习积极性，使学生对学习赋予充分的乐趣。在教学资源丰富的今天，多媒体教学方式成为了教师的首选教学手段，甚至于唯一的教学手段。值得注意的是，《化工原理》是研究物质在单元操作中的动量传递、质量传递和热量传递，涉及大量的公式推导和计算[2]。在推导公式或者是计算的时候，板书的书写比多媒体教学显得更为适宜。精湛的板书还是学生解题样板，在教师逐步书写计算步骤的过程中，学生潜移默化地学习了解题思路和方式。在运用先进的多媒体技术的同时，不能忽视板书这种传统的教学手段。注重板书和多媒体教学的有机结合，一方面，可以加强学生对于流程和原理的理解；另一方面，加深学生对于公式和计算过程的印象。

2 理论联系实际：理论与实验教学同步进行

《化工原理》实验不仅对理论知识进行验证，也是培养学生工程观点，锻炼动手操作能力的一个重要环节。《化工原理》的实验装置是依据各个单元操作的原理，并模拟化工企业的流程设计的中小型化工设备，其管路流程、辅助仪表和工作模式都非常接近于实际的大型化工装置[3]。实验原理和操作方式的掌握对于实际应用具有重要的意义。在教学过程中，通常实验教学设置在理论教学之后，作者觉得实验教学和理论教学同步进行可能会是一种更好的教学模式。比如，干燥过程，是典型化工单元操作之一。理论教学中首先介绍，干燥过程主要分为恒速和降速两个阶段。凭借理论教学，局限于概念性地介绍恒速和降速两种情况，无法切实体会到由恒速转变为降速对整个干燥时间的影响。在实验过程中，脱除一定量的溶剂，恒速阶段如果只需要5分钟，到了降速阶段可能需要10分钟，这种直观的时间差异，使学生切实体会到了两个阶段干燥时间的区别。比如，单元操作之过滤，实验教学可以提早让学生观察滤饼在滤布上的形成情况。比如，单元操作之吸收与精馏，通过观摩实验装置可以直观了解填料塔与板式塔内部结构的区别。在学习《化工原理》理论课程的过程中，了解并熟悉实验装置和流程对于学习理论知识具有一定的指导意义。在理论课程的学习过程中，分步开展实验教学，可使学生更容易接受工程观点。针对在每个单元操作，理论与实验教学的安排进度可为：在理论教学初期，认识装置、管路流程及辅助仪表；在理论教学中期，开动装置、介绍工作流程及原理；在理论教学后期，指导操作、数据采集及分析处理。

3 由课堂到工厂：参观学习完整的工艺路线

《化工原理》主要内容是单元操作，任何一条完整的工艺路线都是由若干个单元操作组合而成。在初步掌握单元操作原理的基础上，认识并了解一条或几条常见的工艺路线是学习的升华。安排学生走出课堂，进入工厂，近距离观察工厂中的化工设备、单元操作及工艺路线，以切实体会书本上的理论知识在实际工业生产中的规模应用。有课堂到工厂，不仅可以了解到产品生产工艺流程。对于课本上没有的知识，例如，职能部门的设置及任务，企业的内部管理机制都有学习的价值。进入工厂式的实地学习，加强学生的工程观点，可以促进学生对于《化工原理》课程的理解和掌握。

4 培养创新思维：以研究性思维来组织和指导教学

《化工原理》理论课程主要以传统的教学方式为主，是一种由教师单向传授知识、把知识灌输给学生方式。学生负责接受并消化来自于教师传授的知识，学习的是已有的知识。实验课程是由教师讲授，然后学生能够在教师的指导下完成操作并分析结果的过程，学生是按照固有的步骤模式按部就班地操作，无需主动的思考和探究[4]。可以发现，在传统的教学模式中，学生只是被动的接受固有知识，缺乏自主思考和创新理念的培养。科技的进步和社会的发展越来越需要未来的人才具备创新的理念和思维，那么在《化工原理》的教学中添加创新的元素也变得很有必要。教师在理论和实验的讲解过程中，注重启发式教学，在介绍单元操作之后，布置课后作业，要求学生到图书馆查阅资料和文献，找出一些在现有创新型化工企业中的单元操作和工艺流程，课上学生互相分享和讨论，并鼓励运用学过的单元操作设计一些简单的工艺流程。在这种模式下，培养学生自主学习的习惯，使他们认识一些化工企业中新颖的工艺流程。

5 结语

《化工原理》是一门工程性质的课程，作者介绍了几种改革教学模式的方案。分别是综合传统与现代化教学方式、理论联系实际、由课堂到工厂、培养创新思维。目标是有利于培养学生的工程性理念，提高其分析、解决工程实际问题的能力，激发其创新型、研究性思维。从而调动学生的学习积极性，提高其学习效率。

【参考文献】

[1]李敏，陈火平，陈喜蓉，李立清，肖隆文.抛锚式教学在化工原理课程设计中的应用[J].江西理工大学学报，2016.

[2]孟桂花，吴建宁，刘志勇，郭瑞丽.材料科学与工程专业化工原理实验的教学与思考[J].课程教育研究，2016（12）：170-172.

[3]刘建军，徐向阳，冯庆华，常彦龙.化工原理实验教学模式的改革与探索[J].大学化学，2016，31（5）：23-26.

[4]朱俊生，胡光洲，王月伦，张双全.化工原理课程存在的问题及对策[J].广州化工，2016，44（9）：165-166.

[责任编辑：朱丽娜]