论文部分内容阅读
摘 要： 化工原理是轻化工程专业的主干必修课。本文探讨了该课程教学内容、教学方法、教学手段和实践性教学环节等方面的改革问题。
关键词： 轻化工程 化工原理 教学改革
化工原理是轻化工程、生物工程、环境工程和化学工程等专业的一门主干课，也是一门实践性很强的技术基础课，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识分析和解决化工过程中各种单元操作问题的工程学科［１］，［２］。从基础理论、设备构造、设计方法工程操作等方面对学生进行全面训练。我校为轻化工程专业的学生开设化工原理课程，主要目的是通过该课程的学习，要求学生掌握轻化工程准确实施所涉及的基本原理及理论基础，培养学生在轻化工业实际生产操作过程中工艺设计、选型配套、参数优化的能力，这是轻化科技工作者和研究人员必备的基础知识之一。如何在教学过程中强化学习方法的传授、提高学生学习的主动性和重视实践能力的培养，与高素质、创新型轻化专业人才培养目标的要求相符合，已经成为该门课程教学改革的关键。下面我根据教授轻化工程专业化工原理的工作经验，谈谈自己的看法。
1.课程教学内容的改革
化工原理教材的内容一般包含了化工过程中所有的单元操作，如流体输送、流体输送设备、非均相物系的分离、蒸馏、吸收、干燥等。轻化工程是染整科学和工程学的交叉学科，轻化工业就是利用物理和化学方法将天然资源及产品作为原材料，加工成国民经济各相关部门不可缺少的物质材料和人们日常生活的必需品［３］，［４］。不同轻化产品的生产过程使用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等。
化工原理课程的改革必须紧紧围绕着轻化工程专业的培养目标和特点来进行，同时课程的设置必须满足社会需求。针对轻化工程专业，重新修订化工原理教学大纲，确定不同于化工、环境、制药等其他专业的学时、教学深度和进度，按考教分离的要求建立试题库，在教学的过程中及时更新教学内容，不断充实新知识、新技术。不结合轻化工程专业的特点和培养目标，在有限的时间内把所有的单元操作都讲授给学生是不现实的。因此，要结合轻化工程专业特点，将课程的内容大幅度精简，突出重点，增强课程教学的针对性。教学内容上可以增加在轻化工业中应用较多的蒸馏、传热等单元操作。因受学时、教材容量的限制，不可能要求教材或一门课都能及时反映学科最新成果和科技前沿知识。为了解决这个问题，可以通过开设选修课“新型单元操作选论”的形式，向学生介绍膜分离、吸附、超临界萃取、分子精馏等新兴单元操作的基础知识，以及化工领域一些新的单元操作过程开发、设备开发方面的科技成果，使学生了解本学科的发展及前景，开阔眼界，拓宽知识面。
2.改革传统的教学方法，提高学生的理解能力
化工原理是一门理论性、工程性、实用性都很强的课程，它是学生学完基础课后开设的一门专业基础课，对后续专业性课的学习和培养专业兴趣都具有举足轻重的作用。在化工原理教学过程中，仅用传统的教学模式——粉笔、黑板、语言来表达化工单元操作中大量的化工设备及各种化工机械的基本结构、工作原理，以及在设备中所发生的物理变化过程和各种操作状态太过抽象，比较困难，教学效果受到限制，对未接触过化工生产实际的学生来说，难以对设备及操作等现象有很好的感官认识，大多只能停留在对静态画面的粗略想象上，感觉枯燥乏味，教学效果不佳。为改变这一局面，我们采用了多媒体动态模拟教学，将课程涉及的所有章节从单元操作的工艺流程到典型设备的结构和操作全部实行多媒体动态模拟教学。以基于计算机的视、听媒体为特征的现代多媒体技术，能产生、集成、存储信息，运用多媒体灵活、方便，而且视听效果特别好，能把复杂、生硬的教学信息转化成对学生的感官最具有效刺激的、易于接受和形象生动的信号。这种多媒体集文字、图形图像、声音、动画、影视等各种信息传输手段为一体，具有很强的真实感和表现力，可以激发学生的学习兴趣，将原本枯燥的教学过程变成生动活泼的教学方式，使学生在轻松中和谐自然地进入积极的思维状态，从而达到提高教学质量的目的［５］，［６］。
3.引用生产应用实例，提高学生的学习兴趣
在化工原理学习过程中，除了培养抽象思维能力之外，我们更要注重学生理论联系实践和解决实际问题能力的培养。在课程讲解过程中，我们结合轻化企业实际生产过程大量穿插实例，将理论知识与实践生产结合在一起，让学生有一个清晰的认识。例如，一种印染助剂的生产过程，包括原料投料→搅拌反应→过滤→分离→提纯→产品。这些工序涵盖的单元操作和基本知识贯穿了化工原理的大部分内容，如流体的输送、过滤等单元操作涉及流体力学基础，浓缩、干燥、结晶等，单元操作中热量、水分的传递也都涉及课本中的传热、传质学基础等。在讲解干燥这一单元操作时，可以通过列举衣物固色工艺过程，加深学生对干燥概念、干燥原理的理解。因此，灵活结合生产应用实例极大地方便了学生对理论知识的理解和运用，提高了学习兴趣，强化了教学效果，更容易达到教学目标。
4.加强实践性教学环节，重视工程能力的培养
化工原理是一门工程性很强的学科，实习、实验是课程体系中非常重要的环节［７］，［８］。学生的认识实习是在学习化工原理课程之前进行的，以了解某个产品的生产工艺为主。此时学生对化工的认识几乎为零，实习回来后对单元操作及设备认识并不深。2011年学校采用重新修订的教学大纲和培养计划，轻化工程专业的认识实习安排在化工原理课结束后进行，在实习过程中学生能重点观察单元操作设备，以及它们在产品生产过程中的地位，使学生把所学的理论知识和工厂的实际装置有机结合起来，加深对理论知识的理解和吸收，为后续的化工原理课程设计打下良好的基础。化工原理实验属工程实验，直观展现了各单元操作，有助于提高学生的动手能力，加深对课堂教学内容的理解，进一步培养和形成工程观念。轻化工程专业的化工原理实验课单独设课、单独考核，改变了实验课的从属地位。在这实验过程中会遇到大量的工程实际问题，能更有效地学到更多工程实验方面的原理及测试手段，可以发现复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系。为保证实验教学的质量，我们改革了原有实验教学仅局限于验证原理、单纯掌握操作技术和依附于理论课的情况，开设了设计型、研究型和综合型实验，培养学生掌握实验研究方法，训练学生独立思考、综合分析问题和解决问题的能力。实验设备采用计算机在线数据采集与控制系统，引入先进的测试手段和数据处理技术；实验室开放，除完成实验教学基本内容外，还为对化工原理实验感兴趣的学生提供实验场所，培养学生的科研能力和创新精神。
参考文献：
［1］王晓婷.关于提高《化工原理》教学质量的研究［J］.高等教育在线，2011，（4）：145-147.
［2］陈丹云，何建英，刘勇，邹雪艳，李明静.化工原理理论教学体系的改革与探索［J］.四川化工，2011，14，（2）：48-50.
［3］胡芳，赵欣，祖彬，吴学栋，王忠良，孙聆芳.轻化工程人才培养模式改革的探索［J］.黑龙江纺织，2011，（3）：29-31.
［4］侯庚喜，姚丽华，李旭.轻化工程专业人才培养模式研究［J］.中国轻工教育，2009，（3）：43-45.
［5］李梅.化工原理课程教学方法的研究［J］.广州化工，2011，39，（7）：166-167.
［6］穆飞虎.化工原理课程教学中的教学方法研究［J］.广州化工，2010，37，（11）：196-198.
［7］胡秀英，郑纯智.开放式化工原理实验教学模式研究［J］.实验科学与技术，2011，9，（1）：111-113.
［8］袁志国，刘有智，李同川.化工原理实验开放式教学探索与实践［J］.广东化工，2011，38，（3）：207-208.
关键词： 轻化工程 化工原理 教学改革
化工原理是轻化工程、生物工程、环境工程和化学工程等专业的一门主干课，也是一门实践性很强的技术基础课，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识分析和解决化工过程中各种单元操作问题的工程学科［１］，［２］。从基础理论、设备构造、设计方法工程操作等方面对学生进行全面训练。我校为轻化工程专业的学生开设化工原理课程，主要目的是通过该课程的学习，要求学生掌握轻化工程准确实施所涉及的基本原理及理论基础，培养学生在轻化工业实际生产操作过程中工艺设计、选型配套、参数优化的能力，这是轻化科技工作者和研究人员必备的基础知识之一。如何在教学过程中强化学习方法的传授、提高学生学习的主动性和重视实践能力的培养，与高素质、创新型轻化专业人才培养目标的要求相符合，已经成为该门课程教学改革的关键。下面我根据教授轻化工程专业化工原理的工作经验，谈谈自己的看法。
1.课程教学内容的改革
化工原理教材的内容一般包含了化工过程中所有的单元操作，如流体输送、流体输送设备、非均相物系的分离、蒸馏、吸收、干燥等。轻化工程是染整科学和工程学的交叉学科，轻化工业就是利用物理和化学方法将天然资源及产品作为原材料，加工成国民经济各相关部门不可缺少的物质材料和人们日常生活的必需品［３］，［４］。不同轻化产品的生产过程使用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等。
化工原理课程的改革必须紧紧围绕着轻化工程专业的培养目标和特点来进行，同时课程的设置必须满足社会需求。针对轻化工程专业，重新修订化工原理教学大纲，确定不同于化工、环境、制药等其他专业的学时、教学深度和进度，按考教分离的要求建立试题库，在教学的过程中及时更新教学内容，不断充实新知识、新技术。不结合轻化工程专业的特点和培养目标，在有限的时间内把所有的单元操作都讲授给学生是不现实的。因此，要结合轻化工程专业特点，将课程的内容大幅度精简，突出重点，增强课程教学的针对性。教学内容上可以增加在轻化工业中应用较多的蒸馏、传热等单元操作。因受学时、教材容量的限制，不可能要求教材或一门课都能及时反映学科最新成果和科技前沿知识。为了解决这个问题，可以通过开设选修课“新型单元操作选论”的形式，向学生介绍膜分离、吸附、超临界萃取、分子精馏等新兴单元操作的基础知识，以及化工领域一些新的单元操作过程开发、设备开发方面的科技成果，使学生了解本学科的发展及前景，开阔眼界，拓宽知识面。
2.改革传统的教学方法，提高学生的理解能力
化工原理是一门理论性、工程性、实用性都很强的课程，它是学生学完基础课后开设的一门专业基础课，对后续专业性课的学习和培养专业兴趣都具有举足轻重的作用。在化工原理教学过程中，仅用传统的教学模式——粉笔、黑板、语言来表达化工单元操作中大量的化工设备及各种化工机械的基本结构、工作原理，以及在设备中所发生的物理变化过程和各种操作状态太过抽象，比较困难，教学效果受到限制，对未接触过化工生产实际的学生来说，难以对设备及操作等现象有很好的感官认识，大多只能停留在对静态画面的粗略想象上，感觉枯燥乏味，教学效果不佳。为改变这一局面，我们采用了多媒体动态模拟教学，将课程涉及的所有章节从单元操作的工艺流程到典型设备的结构和操作全部实行多媒体动态模拟教学。以基于计算机的视、听媒体为特征的现代多媒体技术，能产生、集成、存储信息，运用多媒体灵活、方便，而且视听效果特别好，能把复杂、生硬的教学信息转化成对学生的感官最具有效刺激的、易于接受和形象生动的信号。这种多媒体集文字、图形图像、声音、动画、影视等各种信息传输手段为一体，具有很强的真实感和表现力，可以激发学生的学习兴趣，将原本枯燥的教学过程变成生动活泼的教学方式，使学生在轻松中和谐自然地进入积极的思维状态，从而达到提高教学质量的目的［５］，［６］。
3.引用生产应用实例，提高学生的学习兴趣
在化工原理学习过程中，除了培养抽象思维能力之外，我们更要注重学生理论联系实践和解决实际问题能力的培养。在课程讲解过程中，我们结合轻化企业实际生产过程大量穿插实例，将理论知识与实践生产结合在一起，让学生有一个清晰的认识。例如，一种印染助剂的生产过程，包括原料投料→搅拌反应→过滤→分离→提纯→产品。这些工序涵盖的单元操作和基本知识贯穿了化工原理的大部分内容，如流体的输送、过滤等单元操作涉及流体力学基础，浓缩、干燥、结晶等，单元操作中热量、水分的传递也都涉及课本中的传热、传质学基础等。在讲解干燥这一单元操作时，可以通过列举衣物固色工艺过程，加深学生对干燥概念、干燥原理的理解。因此，灵活结合生产应用实例极大地方便了学生对理论知识的理解和运用，提高了学习兴趣，强化了教学效果，更容易达到教学目标。
4.加强实践性教学环节，重视工程能力的培养
化工原理是一门工程性很强的学科，实习、实验是课程体系中非常重要的环节［７］，［８］。学生的认识实习是在学习化工原理课程之前进行的，以了解某个产品的生产工艺为主。此时学生对化工的认识几乎为零，实习回来后对单元操作及设备认识并不深。2011年学校采用重新修订的教学大纲和培养计划，轻化工程专业的认识实习安排在化工原理课结束后进行，在实习过程中学生能重点观察单元操作设备，以及它们在产品生产过程中的地位，使学生把所学的理论知识和工厂的实际装置有机结合起来，加深对理论知识的理解和吸收，为后续的化工原理课程设计打下良好的基础。化工原理实验属工程实验，直观展现了各单元操作，有助于提高学生的动手能力，加深对课堂教学内容的理解，进一步培养和形成工程观念。轻化工程专业的化工原理实验课单独设课、单独考核，改变了实验课的从属地位。在这实验过程中会遇到大量的工程实际问题，能更有效地学到更多工程实验方面的原理及测试手段，可以发现复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系。为保证实验教学的质量，我们改革了原有实验教学仅局限于验证原理、单纯掌握操作技术和依附于理论课的情况，开设了设计型、研究型和综合型实验，培养学生掌握实验研究方法，训练学生独立思考、综合分析问题和解决问题的能力。实验设备采用计算机在线数据采集与控制系统，引入先进的测试手段和数据处理技术；实验室开放，除完成实验教学基本内容外，还为对化工原理实验感兴趣的学生提供实验场所，培养学生的科研能力和创新精神。
参考文献：
［1］王晓婷.关于提高《化工原理》教学质量的研究［J］.高等教育在线，2011，（4）：145-147.
［2］陈丹云，何建英，刘勇，邹雪艳，李明静.化工原理理论教学体系的改革与探索［J］.四川化工，2011，14，（2）：48-50.
［3］胡芳，赵欣，祖彬，吴学栋，王忠良，孙聆芳.轻化工程人才培养模式改革的探索［J］.黑龙江纺织，2011，（3）：29-31.
［4］侯庚喜，姚丽华，李旭.轻化工程专业人才培养模式研究［J］.中国轻工教育，2009，（3）：43-45.
［5］李梅.化工原理课程教学方法的研究［J］.广州化工，2011，39，（7）：166-167.
［6］穆飞虎.化工原理课程教学中的教学方法研究［J］.广州化工，2010，37，（11）：196-198.
［7］胡秀英，郑纯智.开放式化工原理实验教学模式研究［J］.实验科学与技术，2011，9，（1）：111-113.
［8］袁志国，刘有智，李同川.化工原理实验开放式教学探索与实践［J］.广东化工，2011，38，（3）：207-208.