化工原理课程体系及分模块课程教学内容改革探索

张洋

摘 要：化工原理属于技术基础课，主要介绍了化工、医药、轻工、精细等工业中具有共同特点的单元操作的基本原理、计算方法及典型设备，为学生毕业后从事化工大类生产工作提供化工单元操作的专业基础知识。它主要由理论、实验和课程设计三个教学环节构成。化工原理课程设计是继化工原理理论课程之后的一个综合性设计课程，学生需综合运用化工原理理论知识和相关先修课程所学知识，独立完成以典型单元设备为主的一个实际装置的设计。

关键词：化工原理;课程体系;课程教学;内容改革

引言

为了更好地适应高校对应用型人才的培养要求，提高化工原理课程设计的教学效果，本文以《化工单元操作课程设计》教材中的换热器设计任务为例，针对以往化工原理课程设计中存在的一些问题，进行了相关的改革和实践。本文教学实践与改革经验也可为其他设计实践课程提供参考和借鉴。

一、化工原理教学现状

（1）高校教师不注重教学技能，不能科学合理的设计教学方案，课堂教学驾驭能力差，教学手段单一，学科的研究和发展动态不能及时传达给学生。这些原因造成学生将书本理论视为真理，过于重视知识层面的获得，而忽略了自身实践能力的培养。久而久之，不仅缺失了发现问题、质疑问题及解决问题的能力，更挫伤了自身的学习积极性，难以实现真正的提高;（2）化工原理课程未能做到工学结合，教师的专业知识不能及时的改革和创新，不能适应应用型人才的培养。因此，很多学生走向岗位时，往往感觉力不从心，工作能力不强，难以达到企业单位的设定标准，这使得教学失去了重要的现实意义，也直接或间接挫伤了学生的学习积极性，学生开始质疑化工原理教学的意义。（3）化工原理理论课时数目的压缩，造成教学内容的缩减，而不是高效率的完成教学任务。教师为了在有限的课时里，为了保证教学进度，不得不摈弃部分教学内容。如果教师在讲课之前，未深入分析教材，确定重难点，就很容易将部分重点内容缩减，造成学生某个版块上的理论知识缺失。

二、化工原理课程体系及分模块课程教学内容改革策略

（1）打造闭环型化工原理课程体系

化工原理课程体系中理论、实验、课程设计的合理安排、并充分发挥线上虚拟仿真实验的作用，有助于构建体系完整、科学合理的化工原理课程新体系，培养学生综合运用知识的能力以及工程实践能力。以流体流动与输送机械一章为例对该课程体系进行说明。课前，教师可以通过网络平台发布1～2条预习任务，可以是启发性问题，也可以是本节内容的简短知识概要或是某一装置的工作原理说明，可以根据课程内容进行灵活调整。课中，根据知识的难以程度可以采取教师讲授和小组讨论的模式展开。教师讲授完章节课程内容后，在进行离心泵性能测定或是流体流动综合实验课程之前，教师可给学生布置相应的虚拟仿真实验，要求学生完成仿真实验中的实验原理、实验流程图、实验步骤等相关实验内容，仿真测试合格后方可进入实验室进行真实实验操作。此时，教师不用再进行讲解和演示操作，要求每组学生合作并各有分工的完成实验。期间，教师可对实验进行障碍设置或是让学生自行设计操作参数进行实验。

（2）注重工程思维的培养

化工原理课程设计过程中，用到的知识，主要还是化工原理的知识。但是在化工原理理论教学过程中，授课教师主要讲解化工原理基本原理及计算等，缺乏实际应用方面的教学内容。化工原理课程设计实践环节与理论教学脱节现象严重，导致许多学生对设计计算、公式适用范围、设备标准等一知半解，甚至完全脫离国标规范。比如设计说明书中学生任意选择换热管长度、换热器壳体内径、换热管程数等，而完全不考虑国标规范。意识到上述问题，笔者着重引导学生参照国家标准，同时引发学生思考其内涵，让学生不仅知其然，并且知其所以然，有效培养了学生的工程思维。比如换热器虽为非标设备，但是一般用在比较固定的工艺流程装置中的换热器可以按标准设备进行设计选型。标准设备的生产制造都是标准化的，生产成本也比较低，如果非要做成一个非标准化的设备，制造的时间长、工艺复杂、设备造价较高。所以在换热器设备选型时，能做标准化的，尽量做标准化。为什么换热器管长不能随意选择？因为市场上的管子是有规格的，随意的长度带来的是材料利用率的降低，导致成本的增加。因此目前换热管常用长度尺寸有1500、2000、3000、6000mm等。根据管壳式换热器壳体直径大小的区别，壳体一般有卷制圆筒和钢管制圆筒两种形式。在表述管壳式换热器壳体公称直径时，需要看其是卷制的还是钢管制的，卷制圆筒的以圆筒内直径为换热器公称直径，钢管制圆筒以钢管外径为换热器工程直径。例如钢管制系列直径（外径）有219、273、325、377、426、516mm等，卷制系列直径（内径）有200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000mm等。在教师强化工程实际过程、国家标准，并引导学生探寻其内涵之后，学生的设计说明书有了很大改善。

（3）注重习题与理论教学的结合

在讲一些概念和公式的应用时，如果只单单讲解概念的含义或公式的意义时，学生会理解不透彻，课堂表现为注意力下降。如果配以相应的例题，就会起到事半功倍的效果。比如在讲气体吸收的亨利定律时，文字表述内容非常简单，但是公式的表述形式较多，并且各个公式之间的系数存在着一定的联系，学生学起来有点模糊。笔者首先选定一些简单应用型的习题。在讲习题之前，先是和学生一起把相关的公式写在黑板上，然后再仔细分析题目，选择初始的公式，再根据题意找出以给出的公式中的参数数值，找出和未知量相关的公式，这样层层推导，一直到解出参数值为止，然后书写时按推导的过程倒着写，这样学生思路就比较清晰，也掌握了公式的内在联系。其次，为了提高学生的分析能力，引入工厂已解决案例，引导学生完成分析、推导过程，找出结论。加强了理论与实际的结合。

结束语

通过对化工原理课程设计的教学模式、设计选题、设计手段和课程思政等方面进行改革，学生能够主动查阅相关资料和国家技术标准规范，掌握化工单元操作的基本设计流程，正确选用公式并运用模拟计算软件。培养了学生将所学理论知识运用到解决实际工程问题中的实践能力。同时在教学过程中注重培养学生工程安全及经济意识，以及实事求是的学习态度和认真严谨的工作作风。

参考文献

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