高职院校《化工原理》课程改革实践
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作者: 吴 卫 石绍军
摘要：本文分析了高职院校化工类专业《化工原理》课程的教学特点，从教学的内容和教学手段两大方面对化工原理课程如何进行高职特色的课程教学改革作了分析，以提高高职院校化工类专业学生的职业素质和职业能力。
关键词：高职院校 《化工原理》课程 课程改革
现代企业对人才的标准赋予了新的内涵，一是知识，二是能力，也就是我们所说的技能型人才。技能型人才不但具有理论和一定的专业知识，而且具有一定的实际操作技能，在实际生产中，他们不仅是关键生产环节的操作者，还是整个生产环节的组织者。《化工原理》课程是化工类专业的一门极为重要的专业基础课，其以化工生产中的物理加工过程为背景，依据操作原理的共性，分成若干单元操作过程，研究各单元操作的基本原理、基本计算和典型设备，它涉及化工生产中众多的操作和设备，要求综合运用数学、物理、化学等基础知识分析和解决化工生产过程中的工程问题，在培养化工生产技术人才中担负着由理及工、由基础到专业的过渡，在培养学生运用工程观点分析解决化工实际问题方面起着重要的作用。
2007年我院化工系组成毕业生调查小组，重点走访调查了湖南的数十家化工企业。他们对毕业生提出的要求是:具有熟练的操作技能，能运用专业理论分析、解决生产中的实际问题。面对企业需求，我院在教学课程、理论知识与化工企业生产知识衔接、实践技能教学等方面都作了大的改革，使培养的毕业生更符合企业技能型人才的要求。
1.《化工原理》课程的教学特点［１］
1.1涉及的知识面广泛。
学生需具有高等数学、制图、物理、化学及计算技术等必修课程的基础知识。
1.2工程实践性强。
要求学生对化工生产过程及设备有感性认识与了解。
1.3各单元操作过程相互独立。
遵循的原理和法则各不相同，每一单元操作均可独立讲授、单独使用。
1.4设备类型多种多样，且结构复杂。
为了便于学生理解和掌握，需配以大量的挂图或设备模型。
1.5各种操作现象抽象，学生难以理解。
教师授课时为解释清楚，需花费大量时间。
1.6大量利用公式、半经验公式或关联式进行计算，学生记忆困难。
2.化工原理课程教学模式的改革［１］［２］
《化工原理》课程经过近百年的发展完善，形成了一套完整严密的理论体系，这给注重知识系统性和全面性的普通高等教育的教学带来了很大的方便，但这种完整的理论体系却不适合高职教育的培养目标要求。本着“以应用为目的，必需够用为度，加强针对性实用性”的教学理念，我们必须对该课程的传统内容实行必要的整合。根据高职高专的教学特点，我们将教学内容分为两个大模块，即基本理论知识模块及实践教学模块。
2.1实用的基本理论知识模块。
我们把《化工原理》课程的各个单元操作分解为一个模块，主要的单元操作如流体流动、流体输送、传热、蒸馏等都改为模块式教学，内容包括各单元操作的基本概念、定律、原理阐述、过程设备的基本计算。由于高职教学理论学时少，学生基础较薄，本模块对原来的理论内容进行了合理的精简，例如删除应用性不强的内容：传热中的热辐射、吸收中传质机理等；精简公式的理论推导，甚至直接写出公式，如简化伯努利方程推导，重点讲解该方程的应用和延伸。精简后的基本内容不脱离大纲要求，能够突出基本概念与共性规律。通过基本内容学习，要求学生掌握化工单元操作中最基本的共性规律知识。同时为了突出该课程的工程实践性，使学生学会用基础理论知识解决实际工程问题，拓宽知识面，可将与生产实际密切联系的内容适当补充进去，例如在传热中对换热器的类型和特点作主要分析，提出套管式换热器与列管式换热器的相同点与不同点，各有何主要特点，适合于哪种场合，在列管式换热器中还分哪几种，现在还有哪些新型换热器等问题。通过教师的讲授，使学生掌握换热器的种类、材质、价格、传热效率以及耗能等。在离心泵一节中，分析讨论：如何判断汽蚀的产生？离心泵打不上液体的原因有哪些？在传热一节中讨论：什么是换热器的“水锤”现象？生产中为什么不采用过热蒸汽加热？在精馏、吸收一节中分析讨论：进料量的大小对精馏塔操作有什么影响？温度或压力变化对塔的产品质量有什么影响？等等。这些内容既将理论联系实际，又是学生工作后要面对的操作问题，有很强的针对性和实用性，容易激发学生的学习兴趣。
2.2突出的实践教学模块。
高职教学实践课时多，理论教学与实践教学相互交叉且反复循环。这给学生提供了理论联系实际的极好机会：一方面实践可以加深对该课程理论内容的理解，另一方面可经常用所学理论知识认识实际，提高解决实际问题的能力。反复的实践活动能锻炼学生理论知识的纵向连贯性思考和横向分类思考，有利于培养学生良好的思维方式，使相关的理论知识转化为个体经验。为了强化学生实际操作的能力，我院《化工原理》课程的实践教学由三部分组成：化工单元操作仿真实训、化工单元操作实训、化工原理课程设计。
2.2.1化工单元操作仿真实训
我院采用北京东方仿真控制技术有限公司的TDC-3000培训系统，利用计算机真实地再现生产中的基本单元过程，使学生在一个与化工生产控制室一样的操作环境中，即在虚拟化工装置的环境下，通过键盘鼠标的操作，进行化工原理各单元过程的“仿真”操作。实践证明，化工单元仿真实训解决了学生到现场实习只能看不能动手，无法达到实习目的的问题。学生通过亲自动手，反复操作，将所学的理论知识与实际生产紧密地结合在一起，加深了对化工单元过程及设备的基本原理的理解，熟练掌握了各个单元过程的实际操作技能，提高了分析和解决生产操作中各种问题的能力，提高了学习兴趣和能动性，为毕业后能迅速上岗操作奠定了良好基础。
2.2.2化工单元操作实训
该过程在化工原理实验室内完成，我们在每个实验室都配备了先进的电脑系统，利用多媒体课件进行计算机辅助实验教学。课件详细介绍了与实验目的、原理、设备、操作步骤及与实验技能操作相关的思考题，逼真地再现了实验过程。化工单元操作实训的目的主要是使学生掌握化工单元过程设备的结构、原理，以及各种性能数据的测定方法和整理的方法，以便学生日后能根据不同的生产任务进行过程和设备的选择、调节，进而实现过程和设备的最优化操作，提高经济效益。学生进入实验室一般先通过多媒体课件，对照真实的实验设备，熟悉实验流程和学习操作方法，模拟进行实验操作。预习完毕就可以动手进行实验。在“技能实训”过程中，学生通过实际操作实验设备，将多次模拟过的操作技能发挥出来，从而更深刻地理解实验原理。
2.2.3化工原理课程设计
化工原理课程设计是综合应用化工原理和有关必修课程所学知识，以单元操作为主进行设计的实践环节。通过这一环节，学生可以掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和计算方法，用简洁文字、图表表示设计结果及化工制图等能力方面，得到一次基本的工程实践训练。在课程设计中，教师要把一些科研或生产中的实际问题作为题目，使学生有真实的感觉，而且许多生产实际的要求和书本理论有时并不完全相同，有很多实践经验的因素，这更能体现工程实际问题的特点。从工程实际出发，让学生学会分析解决工程技术问题，是《化工原理》课程教学的一项重要任务。
3.化工原理理论教学方法和手段的改革［１］［３］
3.1引进课堂讨论。
传统的“填鸭式”教学方法往往把学生置于被动地位，阻碍了学生主观能动性及思维的发展。教学改革的主要目标之一是改变以教师为中心的教学模式，建构一种既能发挥教师的主导作用又能体现学生认知主体作用的新型教学模式，课堂讨论就是一种较好的模式。课堂讨论是指教师指导学生就某一专题内容进行学习、研讨、交流，让学生发现问题、讨论问题、解决问题，培养学生的自学能力。讨论课的教学一般应分四步:第一步，设问，设置一个讨论专题。第二步，讲解，学生上台阐述其对某问题的理解和看法。第三步，讨论，组织学生进行讨论，对解决问题的思路和方法等进行评议，发表新颖独创的观点。第四步，总结，依据讨论的结果，教师进行归纳总结。课堂讨论能使学生的注意力高度集中，激发学生的思维，活跃课堂的气氛，加强师生的联系，挖掘师生的内在潜力，提高教学效率。这种讨论可以在课堂上进行，也可以在虚拟世界中进行。
3.2理论联系实际。
作为化工专业最重要的基础课程，《化工原理》理论教学必须联系实际，引导学生结合实际准确理解和掌握理论知识，强调应用，培养学生综合分析和解决实际问题的能力。教师可通过以下几种途径加强实践教学:紧密联系化工生产实际，到现代化工厂进行见习是理论联系实际最重要的环节;充分利用图表、模型、实物、录像和幻灯片等为教学联系实际创造条件;加强实验，帮助学生正确掌握化工概念，巩固和深化理论，提高实验技能;密切联系前续课的实验操作和仪器设备。
3.3使用数字化教学。
数字与化工整合的教学使用文字、图片、动画、视频、音频等多媒体课件，内容丰富，容易激发学生学习的兴趣，而兴趣始终是人们认识世界、激发创造力的源泉。数字化教学打破了传统课堂教学集体听课的局面，实现了个别化，强调教师教的界限，以学生为中心，强调学生的学。主要的措施有:在教学中推广多媒体CAI，运用现代教学手段，利用计算机多媒体技术的活动视频、动画、图像等进行教学，形象逼真地重现设备操作现象和设备内部结构，使得复杂结构直观化，抽象概念简单化，给学生一种很强的实物感，使课堂内容既生动又丰富。同时通过采用多媒体技术辅助教学，增大课堂信息量，促进教学内容的更新和发展，使学生有机会接触更多技术发展的新成果，扩大学生的知识面。与传统的教学模式相比，多媒体CAI教学学时可比原来缩减大约1/3，而学习效率可得到明显的提高。
4.结语
《化工原理》课程所研究的理论是学生进入化工生产实际必须掌握的基本知识，所应用的设备是生产中最基本的过程设备，它要求学生具备的能力是作为化工职业人员必须具备的基本技能。因此作为化工类专业一门极其重要的专业基础课程，《化工原理》课程改革的实效直接影响毕业生的职业素质和职业能力。我院《化工原理》课程进行了高职特色的教学改革，通过课程改革提高了学生的职业素质和职业能力。
参考文献：
［1］张晓冬等.建设校内化工认识实习基地，增强实践教学效果.化工高等教育，2004，（1）.
［2］王明辉.化工单元过程课程设计.北京:化学工业出版社，2006.7.
［3］李居参等.构建完整石油化工类高职实践教学体系的设想.辽宁高职学报，2001，（6）.
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