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1、 农学院校优秀工程师培养体系中化工课程 教学改革 卓越工程师培养是促进高校培养适应社会和经济发展需要人才的一 项质量工程。化工原理是化类工科专业的一门主干专业基础课程， 是基础理论课程向工程专业课程过渡的桥梁。该课程重在于培养学 生运用基础理论分析和解决化工生产中有关实际问题的能力，突出 工程观点、定量运算、实验技能及设计能力的培养，强调理论联系 实际。如何调整化工原理教学内容、创新教学方法、强化实践教学 使其符合卓越工程师人才培养要求，是现阶段化工原理课程教学过 程中的重点。相对于传统工科高校，农业院校开设的化工原理课程在师资、实 验条件、实习场所等方面均存在明显不足。仲恺农业工程学院开设
2、化工原理课程的有化学工程与工艺、材料化学、应用化学、高分子 材料与工程、食品工程、生物工程、环境工程等专业，该课程教学 过程中存在教学深度不合理，实践能力训练不足、学生动手能力不 强，对实践过程缺乏兴趣和积极主动性，直接影响了实践教学的效 果。现有卓越工程人才培养方案中，理论教学学时数被大幅度压缩， 化工原理课程存在理论课教学学时偏少、教学内容多的矛盾，探讨 面向卓越工程人才培养的化工原理教学改革与实践，对培养具有实 践能力的高素质专门人才具有重要意义。笔者在化工原理教学实践 中以培养卓越工程技术人才为目标，从师资队伍建设、理论教学、 实验教学和课程设计等方面进行了一些的尝试与探索，以期提高化
3、 工原理教学质量。1 建设工程刑教师队伍，培养学生工程意识师资队伍建设是化工原理课程建设的核心，是确保工程刑人才培 养质量的关键因素。为培养卓越工程人才，化工原理课程的授课教 师要打破以理论讲解为主的教学模式，以工程实例为主线，结合互 联资源，理论结合实际，培养学生的工程思维，激发学生探究知识 和运用所学知识解决化工实际问题的积极性。这要求任课教师不仅 具备扎实的化工单儿操作和化工技术专业理论知识、逻辑分析能力， 还需具有丰富的化工生产实践经验。化工原理课程工程型师资建设有外部引进和内部培养两种途径。 外部引进侧重于引进重点高校、科研院所具有化工生产实践经验的 博士毕业生充实教学队伍。这些教师
4、在攻读博士学位前曾活跃于化 工生产一线，博士毕业进入高校后，具有专业基础扎实和工程实践技能强的优势，能有效拓展课堂教学内容;内部培养主要是任课教师 要结合自身课题，通过产学研，到化工生产企业、设计院所调研出 现的新技术、新工艺和新问题。对于从高校科研毕业直接进入高校 工作的青年教师，鼓励其参加科技特派员行动计划和开展产学研工 作，积极参加专业课外实践教学基地建设。学生在企业实习过程中， 邀请企业工程师从生产应用角度介绍单儿操作工艺和设备，同时由 仲恺农业工程学院派驻企业的科技特派员担任实习讲解教师。教师 在讲解生产工艺流程的同时，结合化工原理课程单元操作知识，讲 解化工生产工艺设计要点，以此加
5、强课堂理论知识和生产实践的紧 密衔接。2 改革理论教学方法，培养学生工程观念2.1 理论教学内容联系实际化工原理课程理论教学中应加强工程观点的介绍和实践能力的培 养，注重理论和实际相结合，切实提高学生分析问题、解决问题的 能力。工程实例的引入，一方面使教学内容具体化，加深学生印象， 另一方面，也给学生一种成就感，认为自己是有能力解决工程实际 问题的工程师，从而进一步调动其主观能动性。化工原理课程开设之前，学生尚未具备基本的工程观点，绪论部 分教学效果直接影响学生对化工原理课程工程特征的理解和对该课 程在专业课程模块重要性的认识。绪论教学可采用案例教学的方法， 引导学生思考实验室小试实验向工业化
6、实现所需解决的问题。借助 多媒体向学生展示该实例化工生产车间的图片，引入化工过程单元 操作的基本概念。然后概述化工过程单儿操作理论形成历史和分类， 在某一单儿操作的基础上，使学生进一步理解二传的基本概念、量 纲一致性原则，掌握物料衡算、热量衡算、过程速率及单位换算的 计算要点。进而讲述化工原理课程涉及内容，最后简单介绍课程的 基本理论在其他领域的应用，强调该课程的重要性。绪论教学中要 引导学生初步认识化工生产流程的特点，为后续章节学习奠定良好 的基础。讲解后续的单元操作基本理论应尽量结合生活和生产实践，适当 运用问题导入形式加深学生对基本理论的理解。例如，讲解喷气式 飞机的飞行原理加深学生对伯
7、努利方程、连续性方程的理解;讲解牛 顿粘性定律时，可结合小河河水流速分布的现象引出;结合污水净化 的原理、过程讲解连续沉降槽计算;结合絮凝沉降、沉砂池设计及空 气除尘讲解斯托克斯沉降和旋风分离;结合小氮肥碳酸氢铰的制备工艺来讲解化学吸收;讲授蒸馏章节前，可布置学生完成石油炼制、白 酒酿制工艺等一些小作业;讲授干燥的设备;结合保暖内衣的生活知识 讲授圆筒雌的热传导等等。单元操作基本理论的应用一般分设计刑问题和操作刑问题两类。 无论是例题讲解还是习题课，选题应与实际生产紧密联系，引导学 生运用所学的理论知识积极分析、讨论工程实际问题，提高学生解 决实际问题的综合能力。讲解时要避繁就简，突出工程设计
8、的意识 和思维过程，即强化设计刑问题。这既能使学生了解各单儿操作理 论的工程应用，培养了学生的工程设计能力，同时又锻炼了学生分 析、解决工程操作刑问题的能力。现代化工过程朝绿色、节能方向发展，新刑化工单元操作不断出 现，如液膜萃取、渗透汽化、单元祸合等。课堂上可适当安排新学 科进展的教学内容，讲解其与课本上基本原理的关系，使学生不局 限于课本知识，从宏观上审视理解所学的基本理论知识，有利于减 少单纯课本理论学习的枯燥程度，并能促进学生主动思考和探索科 学知识的积极性。2. 2 丰富理论教学手段化工原理课程工程实践性较强，涉及众多大刑化工设备结构、操 作原理与流程、大量的工程计算。如，流体流动现
9、象、相平衡理论、 二传理论，单元操作设备的结构、种类、选择与安装等都是复杂而 且抽象的。化工原理课程开课之前，学生头脑中没有实际的设备和 工程认识，原理与设备及工艺实践联系性差，难以将所学知识与具 体设备相联系。学习过程中易导致死记硬背，实际学习效果较差。 为此，灵活运用现代教辅工具，不断丰富理论教学手段显得尤为重 要。多媒体辅助教学以其强大的音像动画代替抽象的语言讲述，可方 便学生加深对相关理论知识的理解和记忆，优化了课堂教学效果。 课堂上应强化单儿操作与设备的动画资源及图片说明内容的教学， 如 Flash 动画、高清原理图及实物图片。对离心泵、压缩机、列管 式换热器等设备，使用动画教学更能
10、清晰地显示其工作原理，而这 类设备在认识实习中由于不能拆卸或保温等原因不利于学生观察学 习，动画教学很好地弥补了这一缺憾。目前，华东理工大学、北京 化工大学、中南大学等高校均系统开发了相应的 Flash 动画、高清 原理图。组织方式上，讲授每个单元操作理论之前，采用单元操作 设备及工艺的图片进行实例讲解，激发学生的学习兴趣。在感性认 识的基础上，教师提出一系列问题，如单元操作原理、设计、操作刑问题，让学生带着问题去学习。学习单元操作设备时，借助化工原理络课程对化工设备制造企业 站链接，了解相关设备的分类、刑号和应用实例等。如，大刑离心 泵厂家的站设有泵的工作原理、泵类刑以及泵操作注意事项等相关
11、 内容。在测量仪表站，学生除了可看到书本上介绍的皮托管、孔板 流量计、文丘里流量计和转子流量计丰富的实物图片一和动画，还 可学习到新刑的流量测量方法和设备，了解各种流量计的安装与使 用。有兴趣的学生还可进一步了解温度和压力等化工过程常用的控 制仪表和技术。通过浏览相关站，学生一方面复习巩固了书本知识， 扩展了知识面，增强理论联系实际的能力;另一方面，学生掌握了搜 索的基本技能，学生在专业课程设计和设备选刑时内容更加贴切实 际。任课教师应充分利用互联的优势，广泛收集各个单元操作典刑及 最新的生产设备制作电子教案，在课件中更新图片和二维动画。根 据各专业的特点与课时数，酌情增加该学科的新过程、新设
12、备，向 学生展示目前国内外一些典刑的单儿操作设备和技术特点。以专题 讲座的形式举办化工科技成果转化与化学工程学科前沿讲座，拓展 学生的视野，突出工程意识的培养。同时，在实验教学过程中，努 力渗透各种新技术、新概念、新思想，使学生及时跟上时代的步伐， 这对学生今后的工作有着积极的作用。3 改革实验教学，培养学生工程实践能力3.1 改革实验教学内容和方法以往由于实验设备台套数少、设备老化，化工原理实验课仅能开 出验证性实验和演示性实验。工程实践能力包括对事物敏锐的观察 能力、动手能力和分析问题、解决问题的能力，以及处理工程实践 问题时所需的协调性，化工原理实验己接触到实际的工程问题。借 助教育部本
13、科教学评估的契机，仲恺农业工程学院化学化工学院对 化工原理实验装置进行了全面更新，购进了程序控制的集成实验装 置和实验仿真软件，在此基础上开设了仿真实验和综合设计实验。演示实验采用将实验示范操作拍摄成录像，在讲解理论课相关章 节时播放，重在加深学生对相关知识点理解。验证性实验是巩固和 加深对理论教学内容的理解，同时训练化工实验的基本技能。验证 性实验预习采用计算机仿真、撰写预习报告和教师提问相结合的方 式，引导学生分析实验内容的重点、难点。现场提问是实验前教师 就单元操作工艺、工艺参数测量与控制、误差原因与控制、实验注意事项等问题提问，当场给定成绩并作为评定学生成绩的重要部分。 实践表明，该方
14、法能有效提高学生对实验过程的热情，学生的主动 性和积极性得到有效提升。综合设计性实验项目有流体流动过程综合实验、过滤综合实验、 传热综合实验、精馏综合实验、吸收综合实验和干燥综合实验等， 实验数据基本实现计算机采集。综合设计性实验通过利用实验室现 有装置，给定实验任务，培养学生综合应用理论知识、仪器设备和 操作技术解决实际问题的能力。如，板框过滤实验增设了正交试验法在过滤研究实验中的应用实 验，传热实验中增加了测定空气在不同内雌结构的圆形直管内强制 湍流的努塞尔准数与雷诺准数的关系实验，吸收实验增加填料高度 对操作条件和吸收率的影响，精馏实验增加进料状况与产品收率的 关系实验。综合设计性实验不
15、仅能激发了学生强烈的学习兴趣和创 造意识，还能有效地培养学生从事科学实践活动的能力。学生在讨 论中学会了与人的沟通，培养了学生团队协作能力。此外，利于产学研合作的机会，从工厂收集报废装置上拆卸下各 类管件、阀门、填料、典刑单元设备及其常用零部件，在实验室用 专门的展架展示。学生通过实物观察，加深了对化工单元操作设备 的结构特点及工作原理的理解。这些举措在很大程度上弥补了传统 教学方式的不足，有利于激发学生的学习兴趣和培养创新思维。3. 2 加大实验室开放力度仲恺农业工程学院化类工科专业开设晚，化工原理实验设备台套 数少，实验教学一般 7-8 人/组，1 人负责操作设备，1 人负责数据采 集，剩
16、余学生实验过程多为驻足旁观。化工原理实验装置结构复杂， 实验操作讲究。个别实操学生对实验步骤似懂非懂，虽然在教师指 导下完成实验，但是知识掌握得不够。同时，由于化工原理实验课 开设较为集中，一方面实验课开设期间设备不够用，另一方面每学 年有一半时间设备处于闲置状态，设备利用率低。使用率低也导致 设备受潮、积尘、老化，造成实验装置多次产生非人为因素设备故 障。为此，该校通过加大实验室开放力度来弥补实验设备台套数的 不足，以提高实验教学质量，培养学生工程实践能力。为配合化工原理实验室开放，将相关的实验讲义、实验设备、实 验模拟软件等上传到化工原理络课程的页上，学生可以不受时间和 空间限制预习到相关的实验内容。在学生预习的基础上，实验时教 师不需预演，实验应全部由学生动手完成，并允许出错重做。开放 实验室能极大地提高实验设备的使用率和为学生提供动手机会，利于学生对出错的实验结果有足够的实验验证，提高学生分析问题、 解决问题的能力，但同时也存在人为设备故障潜在发生率提升的问 题。为减少因学生对工艺不熟、操作错误而出现的人为设备故障问题， 应从以下方面着手:规定学生在实验前充分预习，车甫助实
