以成果导向驱动化工原理专业课程实践拓展的创新探索

以成果导向驱动化工原理专业课程实践拓展的创新探索

马志强  ,通讯作者:张晗

哈尔滨石油学院 黑龙江哈尔滨 150028

摘要：《化工原理》作为化学工程与工艺专业的必修课程，是化学基本理论与工程实践基础相结合的一门课程。《化工原理》课程工程性很强，各种单元操作原理复杂，内容较多且较难理解，学生学习的兴趣较低。为此我们探究了化工原理专业课改革相关问题，以供参阅与借鉴。

关键词：成果导向；换热器；设计类课程；教学探究；教学评价

前言：化工原理不仅是和生产实质紧密结合、运用最为广泛的一门课程，并且还具有非常强的实践性。因为中职学生未和化工生产过程有过实际接触，很难将一些理论和操作过程进行有效把握，所以在学习中会感到较为枯燥，进而失去对化工原理的学习兴趣。因此，为了提升化工原理课程的实际教学质量与学生的学习兴趣，必须将其教学内容与方法做出进一步改革。

1化工原理教学中存在的问题

长期以来，化工原理的教学强调原理讲解和模型推导，教学内容仅限于书本知识，和生产实践紧密联系度不高，学生学习提不起兴趣；授课内容大多以单元操作为主线，着重介绍各个单元操作的基本原理、过程及设备计算，常常忽略其内在联系，内容多且杂，学生常感学习难度大难掌握规律。化工原理的教学方式也主要是老师讲、学生听，课堂上学生的积极性没有得到激发，只是机械地去记忆知识点，不能上灵活地解决实际的工程问题，扼杀了其创造性。其次教师布置的课后作业形式单一、答案固定，导致部分学生抄袭作业应付了事，分析问题的能力、计算设计能力和灵活应用知识解决问题的能力没有得到提升。第三课程考核方式主要是期末考试，成绩所占比大，学生只需期末突击复习也能可过关，这样的授课与考核方式不利于学生对化工原理课程知识的逻辑性、系统性和整体性的把握，不利于知识的工程运用和设计能力的提升。针对目前化工原理课程所存在的问题，结合当前社会对化工类人才的要求，以培养学生的创新能力，提高学生的综合素质为目标，我们对教学内容、教学方式、考核方式方面进行教学改革。

2教学方法的创新

2.1探究式教学法

作为目前推崇比较广泛的一种教学方法，研究式教学法是指依据教学目的设计适当的教学情境，使学生能够在该情境中自主的学习获得知识的一种方法[3]。这种方法不仅使学生能有效的学习理论知识，而且还培养了学生独立思考，勇于探索的精神，充分发挥了学生的主观能动性。在化工原理的教学过程中，可以根据化工生产实际设计教学情境，因此也可以使用该教学方法，辅助学生学习。

如，在讲授沉降这一章节时，先根据日常实际设计问题“降雨为什么会使空气清新?”，然后让学生们自己讨论回答，最后通过对沉降过程的讲授得出答案:空气里充满了尘粒，因尘粒的密度较空气的密度大，因此尘粒将向下作沉降运动，在运动过程中，其一共受到三种力的作用，分别是重力、浮力和阻力，当下雨的时候，尘粒会粘连上雨滴或者聚集起来，其粒径就会增大，根据颗粒重力沉降时沉降速度的计算公式，颗粒的粒径与沉降速度成正比，粒径增大，沉降速度就会增大，尘粒就会较快地沉降到地面，整个过程相当于快速除尘的效果。

再如，在讲到离心泵这一章节时，先给学生们举一个例子，某化工厂发生了一例意外事故，一位新进职工在使用往复泵的时候，想要通过关小出口阀门的开度，减小流量，但是却使往复泵发生崩裂而遭到破坏，让学生们分组讨论事故发生的原因，最终得出原因为:往复泵这种正位移泵的流量由其活塞截面积、行程及往复频率等参数决定，而与管路特性曲线无关。调节阀起不到调节正位移泵流量的作用，其开启度减小反而造成压头增大，在调节阀完全关闭时，泵的压头剧增直至超过泵的抗压上限，导致往复泵受高压而损坏。

据以上探讨，能够使学生对于重力沉降还有往复泵的工作原理有更为深刻的印象，能更好的接受理解晦涩难懂的知识，并且充分调动了学生的主观能动性，使他们独立思考的能力得到了较好的提升。可以看出，与传统的教学方法相比，探究式教学法不再单纯的以教师为主体，学生们也是教学中的主角，学生们必须通过自己独立的分析与思考得出一定的结论，从而极大的提高了他们独立思考解决问题的能力。

2.2案例式教学法

化工原理课程当中，涉及的理论性的概念较多，如果只给学生单纯的讲理论，那么他们接受起来肯定相当困难，针对这种情况，案例式教学法就是一个很好的手段。例如，在讲授传热这一章节时，我们会讲到热量传递的三种基本方式:热传导、对流传热和热辐射，而这三种传热方式的具体含义，如果直接简单的描述，对于学生来说理解较为困难，这时候就可以举一个生活当中的案例，如我们在冬天的时候使用暖气片取暖，取暖的过程实际上就是一个热量传递的过程，首先，对于暖气片壳层而言，是属于由于物体内部之间存在温度差而发生的热量从高温部分传向低温部分的过程，依靠的是物质的分子、原子和自由电子的热运动产生的传热过程，这种过程就属于热传导过程。其次，发生的是暖气片向空气传热的过程，紧靠暖气片的空气受热发生膨胀而向上运动，于是周围的空气向暖气片流动，形成对流，从而将热量传到其余各处。这种存在于流体中的热量传递过程就将其称为对流传热过程，其传热过程是基于流体中冷热不同部位的流体质点的宏观运动从而将热量从高温处传向低温处。最后一个传热方式是热辐射，暖气片的传热过程也包含了这种方式，因为热辐射是物质因本身温度的原因激发产生电磁波从而实现热量传递的过程，任何物体只要温度大于热力学温度零度，都能够发生热辐射过程。通过暖气片这一实例，传热过程的三种方式就不再是抽象的几句理论了，同学们能更好的加以理解。

2.3对比式教学法

对比式教学法，就是指利用对比的方法将两个或多个相似的知识点一起讲解分析，利用该种方法能够更好的体现教学重点，精简知识体系，有利于学生更好的接受记忆知识。

如，在讲授蒸馏这一章中进料热状态参数的时候，我们采用对比式教学法，将五种进料热状态一并列出去对比，分别是冷液进料、饱和液体进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料，讲授的时候可以以饱和液体和饱和蒸汽进料为两个节点，温度低于饱和液体的就是冷液进料，在饱和液体和饱和蒸汽之间的就是汽液混合物进料，而温度高于饱和蒸汽的就是过热蒸汽进料。

另外，还是在蒸馏这一章中讲解回流比的时候，回流比有两种极端情况，分别是全回流和最小回流比，将这两种情况一同对比着去讲解，全回流是指塔顶上升蒸汽冷凝后全部回流至塔内，此时回流比可视为无穷大，而当取最小回流比时，精馏段和提馏段的操作线将相交在相平衡线上；全回流时所需的理论板数最少，而最小回流比时所需的理论板数为无穷多。通过以上的对比讲解，能够让学生快速接受不同的知识，便于对知识的整理和记忆，从而更一步提升学生的学习积极性。

结束语：

化工原理为化工及其相关专业的核心课程，也是学生们首次学习的工程性较强的一门课程。本人根据自己的切身教学经验与体会，从教学内容、教学方法、评价考核方式三个方面进行改革探索。尤其对于教学方法这一方面，化工原理作为一门理论性很强的学科，学生们在短时间内理解掌握非常困难，如果仅采用传统的教学方法，很难使学生们对化工原理晦涩难懂的知识产生兴趣，从而带来较低的教学效率，为了有效的解决这一问题，在教学过程中可应用多种不同的教学方法，通过有效的教学改革，激发学生的学习兴趣，提升教学效果，为学生后续专业课程的顺利学习以及从事工程实践提供必要的理论基础与条件。

参考文献：

[1]徐继红，陶俊，李忠，等.以科研促教学提高化工原理教学质量[J].教育教学论坛，2016(15):151-153.

[2]黄林，安旭光，辛成来，等.《材料成形原理》课程教学改革探索[J].广州化工，2020，48(10):167-168，190.

[3]陈怀春.探究式教学法在化工原理教学中的应用[J].考试周刊，2015(102):144-145.

[4]陆君，朱佳，陆鸿飞.案例互动教学在化工原理教学中的应用[J].科园月刊，2011(5):135-136.

[5]张启宝.浅析对比式教学法在化工原理教学中的应用[J].现代职业教育，2016(5):156.

[6]马丽，赵东欣，苑立博，等.《配位化学》课程教学改革初探[J].广州化工，2020，48(10):172-173.

黑龙江省高等教育教学改革研究一般研究项目：《基于OBE理念化工原理课程教学改革项目》，项目编号：SJGY20200398，项目负责人：张晗。