焦緯洲，劉有智，袁志國，祁貴生，高 璟

(中北大學(xué) 化工與環(huán)境學(xué)院，山西 太原 030051)

化工原理課程是為培養(yǎng)面向21世紀(jì)高等化工創(chuàng)新人才的學(xué)科基礎(chǔ)教育課程，是化學(xué)工程與工藝、制藥工程、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境工程、生物工程等專業(yè)及其相近專業(yè)的一門主干課程，是學(xué)生在具備了必要的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)、計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)之后必修的專業(yè)基礎(chǔ)課?；ぴ淼闹饕芯?jī)?nèi)容是以化工生產(chǎn)中的物理加工過程為背景，以“三傳”為主線，分成若干單元操作。研究不同典型單元操作過程的基本原理和常用設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)、選型及工藝尺寸的計(jì)算?；ぴ碚n程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程[1-3]，通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)使學(xué)生牢固建立起“單元操作”的概念，樹立起“工程化”思想，培養(yǎng)學(xué)生工程分析方法及獨(dú)立分析問題和解決問題的能力[4-7]。通過系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐，使學(xué)生具有一定的工程設(shè)計(jì)能力，為未來的工作和后繼課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

化工原理實(shí)驗(yàn)屬于工程實(shí)驗(yàn)范疇，不同于前置課程實(shí)驗(yàn)的是它具有工程的特點(diǎn)，每個(gè)單元操作實(shí)驗(yàn)就相當(dāng)于化工生產(chǎn)中的一個(gè)基本過程，通過它能建立起一定的工程概念。同時(shí)，隨著實(shí)驗(yàn)課的進(jìn)行，會(huì)遇到大量的工程實(shí)際問題，對(duì)理工科學(xué)生來說可以從做實(shí)驗(yàn)過程中更實(shí)際、更有效地學(xué)到更多工程實(shí)驗(yàn)方面的原理及測(cè)試手段，可以發(fā)現(xiàn)復(fù)雜的真實(shí)設(shè)備與工藝過程同描述這一個(gè)過程的數(shù)學(xué)模型之間的關(guān)系，也可以認(rèn)識(shí)到對(duì)于一個(gè)看似復(fù)雜的過程，一經(jīng)了解，可以只用最基本的原理來解釋和描述。因此，化工原理實(shí)驗(yàn)不僅是驗(yàn)證化工原理的基本理論，加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，更為重要的還在于對(duì)未來的科技工作者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)獨(dú)立組織和完成實(shí)驗(yàn)的能力及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，為將來從事科學(xué)研究和解決工程實(shí)際問題打基礎(chǔ)[8-11]。

1 化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的存在問題

目前，我?；ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足有：

(1) 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生大多把化工原理實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容復(fù)制到預(yù)習(xí)報(bào)告中，主動(dòng)學(xué)習(xí)的主體地位體現(xiàn)不明顯；

(2) 實(shí)驗(yàn)過程中，教師講，學(xué)生照方抓藥，教會(huì)學(xué)生的是模仿，養(yǎng)成學(xué)生的是惰性，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、觀察發(fā)現(xiàn)能力、思維創(chuàng)造能力的效果；

(3) 化工原理實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性課程，學(xué)生的工程化思想淡薄，不能很好地用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際問題，達(dá)不到理論指導(dǎo)實(shí)踐，有待進(jìn)一步強(qiáng)化；

(4) 學(xué)生對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)缺乏興趣，對(duì)身邊的化工知識(shí)了解甚少。

2 化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索

2.1 轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，突出學(xué)生的主體地位

傳統(tǒng)中國式的教育方式是教師的嚴(yán)肅之態(tài)和填鴨式的教學(xué)。教師在講臺(tái)進(jìn)行授課，學(xué)生在下面被動(dòng)接受知識(shí)，缺乏師生間的互動(dòng)和討論，注重了學(xué)生“學(xué)什么”，而忽視了學(xué)生“如何學(xué)”的重要性，這樣使得學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性不高。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，很多學(xué)生感到就是按照書上的順序去操作了一下閥門，讀了幾個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)所做的內(nèi)容，為何如此操作及所操作的設(shè)備并不了解。因此，激發(fā)學(xué)生的主體地位，必須轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)觀念，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，真正做到以學(xué)生為主體。

在教師的指導(dǎo)下，要求學(xué)生主動(dòng)參與，自由思考，解決問題，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率作為教改的主要問題，向?qū)嶒?yàn)教學(xué)要質(zhì)量，向?qū)嶒?yàn)教學(xué)要效率。要轉(zhuǎn)變觀念，不要認(rèn)為提出不同意見是對(duì)教師不敬，要多對(duì)學(xué)生的提問持肯定、鼓勵(lì)和表揚(yáng)態(tài)度，做到即時(shí)反饋；同時(shí)注重師生間的互動(dòng)，教師和學(xué)生共同討論、互相學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率高。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中采用啟發(fā)式、討論式、探索式等方式，在實(shí)現(xiàn)“授”與“受”統(tǒng)一的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和學(xué)習(xí)能力?；ぴ響?yīng)是化工類本科生所需要的基本知識(shí)、基本技能、基本工具。在教學(xué)過程中應(yīng)該突出“一突三變”：突出學(xué)生的主體地位；由單純接受知識(shí)轉(zhuǎn)向接受與探索相結(jié)合；由培養(yǎng)知識(shí)型人才轉(zhuǎn)向培養(yǎng)智能型人才；由“要我學(xué)”為主轉(zhuǎn)向“我要學(xué)”為主。

2.2 創(chuàng)設(shè)問題情境，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和觀察能力以及分析和解決問題的能力

在實(shí)驗(yàn)前教師的準(zhǔn)備工作要“精心”，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有意識(shí)地選留一些實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)生的問題或?qū)W生通常會(huì)犯的錯(cuò)誤(要注意這些問題不能影響到實(shí)驗(yàn)室的安全性或損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中去發(fā)現(xiàn)、去思考。同時(shí)實(shí)驗(yàn)教師不必先進(jìn)行“預(yù)演”。事實(shí)證明，教師的演示教會(huì)學(xué)生的是模仿，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、觀察發(fā)現(xiàn)能力、思維創(chuàng)造能力的效果。教師應(yīng)在學(xué)生預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，抓住關(guān)鍵問題進(jìn)行總結(jié)性講解，同時(shí)提醒學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)安全事項(xiàng)，然后要放手讓學(xué)生去動(dòng)手、去思考、去摸索，要允許學(xué)生犯錯(cuò)誤。

如在化工原理中的離心泵實(shí)驗(yàn)，學(xué)生往往會(huì)忘了“灌泵”，當(dāng)啟動(dòng)泵后，水就出不了。造成這一現(xiàn)象的原因是多方面的，譬如“氣縛”、管道堵塞、閥門未開等，要讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)分析并進(jìn)行仔細(xì)的檢查，自己找到答案,這時(shí)學(xué)生對(duì)泵的“氣縛”現(xiàn)象會(huì)有更深的理解和記憶[12]。再如化工原理中的過濾實(shí)驗(yàn)(正壓操作)，學(xué)生往往在裝配過濾裝置時(shí)，將濾布、板框等安裝好后進(jìn)行固定，實(shí)驗(yàn)裝置往往沒有擰緊，致使實(shí)驗(yàn)一開始料漿便噴射出來。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生意識(shí)到設(shè)備緊固的重要性，若固定時(shí)4個(gè)角的螺絲不注意對(duì)角擰緊，可能造成板框變形和密封圈擰爛等，這在工業(yè)上大型法蘭的緊固時(shí)特別重要，因此要給學(xué)生講解緊固時(shí)的注意事項(xiàng)：

(1) 要對(duì)角擰，保持受力均衡；

(2) 緊固時(shí)，一下子擰緊容易造成設(shè)備變形，更起不到密封的作用，因此每個(gè)螺絲要分別擰幾扣，然后依次對(duì)角再擰緊，這樣不僅保持整個(gè)平面受力均衡，同時(shí)不容易變形，也起到了密封的作用。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，貫穿“化工在我身邊”的教學(xué)理念

“化工原理”課程具有概念多、知識(shí)點(diǎn)分布廣、公式繁多、實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，由于學(xué)生對(duì)身邊的化工知識(shí)和工程實(shí)踐了解甚少，所學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系不起來，致使學(xué)生對(duì)課程沒有興趣，也將會(huì)直接影響學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)效果。因此，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，是提高化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要手段。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將身邊的化工原理知識(shí)給學(xué)生進(jìn)行講解，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的化工知識(shí)，貫穿“化工在我身邊”的教學(xué)理念，設(shè)置或引用一些問題，特別是與實(shí)際生活相關(guān)的問題，讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)化工原理很重要，很有用。通過學(xué)習(xí)化工原理，使學(xué)生可以利用所學(xué)的新知識(shí)來解決這些問題，達(dá)到提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。比如在流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)問為什么“西氣東送”過程中，每隔一段距離之后，就需要建一個(gè)加壓站？加壓站的作用是什么？在傳熱系數(shù)測(cè)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)問“今冬麥蓋三層被，來年枕著饅頭睡”的本質(zhì)含義是什么？在講解對(duì)流傳熱時(shí)，設(shè)問為什么夏天打開空調(diào)會(huì)感覺比較涼爽[13]？在吸收實(shí)驗(yàn)過程中，設(shè)問為什么打開汽水或可樂的瓶蓋，會(huì)有氣泡冒出？

隨著全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高，教學(xué)也強(qiáng)調(diào)綠色化學(xué)化工的要求，實(shí)驗(yàn)過程中避免或減少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，將綠色環(huán)保意識(shí)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如化工原理的“填料塔吸收實(shí)驗(yàn)”，是用水吸收氨進(jìn)行填料塔吸收實(shí)驗(yàn)的，由于出塔尾氣和塔底吸收液中均含有一定濃度的氨氣，不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境造成較大危害，也對(duì)周邊的教學(xué)環(huán)境有較大影響?，F(xiàn)在通過適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)研究和改進(jìn)，將塔底吸收液收集起來，并將塔頂尾氣通入吸收液中，將吸收液作為校園花草樹木的氮肥，既解決了環(huán)境污染問題，達(dá)到了綠色環(huán)保作用，又提高了學(xué)生“能用自己所學(xué)知識(shí)做有益于社會(huì)、能解決具體實(shí)際問題”的自豪感和成就感。學(xué)生通過這一改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，既增強(qiáng)了環(huán)保意識(shí)，又提高了學(xué)習(xí)興趣。

通過系列課堂教學(xué)與日常生活結(jié)合起來，讓學(xué)生感受到化工就在身邊，用所學(xué)知識(shí)可以解決很多問題，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，強(qiáng)化樹立學(xué)生的工程化思想，將身邊的化工原理知識(shí)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合起來給學(xué)生進(jìn)行講解，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的化工知識(shí)，貫穿“化工在我身邊”的教學(xué)理念。

2.4 實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)室開放是實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)和必要條件，有著豐富的內(nèi)涵和多元化的形式，一方面是實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開放；另一方面是實(shí)驗(yàn)室時(shí)間和空間的開放。更深層次的開放還在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)形式和教學(xué)理念的開放，讓學(xué)生能夠真正做到自主學(xué)習(xí)[14]。

良好的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境和條件，有利于將實(shí)驗(yàn)室有限的實(shí)驗(yàn)資源、教學(xué)空間以及有限的內(nèi)容、時(shí)間進(jìn)行拓展和延伸；有利于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和潛能的充分發(fā)揮；有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化發(fā)展。為此，我校以具體實(shí)驗(yàn)類別為基礎(chǔ)，以知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系為出發(fā)點(diǎn)，將原高分子化學(xué)、高分子物理、化工原理、分析測(cè)試、化工儀表和計(jì)算機(jī)仿真等實(shí)驗(yàn)室整合成了化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，促進(jìn)了開放式管理和實(shí)驗(yàn)資源優(yōu)化配置，為良好的開放式實(shí)驗(yàn)環(huán)境創(chuàng)造了條件，也為每年舉辦的?；ぜ寄艽筚惖於宋镔|(zhì)基礎(chǔ)。

在實(shí)驗(yàn)時(shí)間上，實(shí)驗(yàn)中心將每學(xué)期的后10周全部開放，前半學(xué)期根據(jù)學(xué)生需要靈活開放。對(duì)于基礎(chǔ)和綜合性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過網(wǎng)上提前1周預(yù)約；對(duì)于設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需提前2周預(yù)約，以便于準(zhǔn)備相關(guān)設(shè)備、材料和安排指導(dǎo)。同時(shí)將化工原理實(shí)驗(yàn)由原來的12個(gè)擴(kuò)展至18個(gè)，學(xué)生可根據(jù)興趣愛好進(jìn)行選做，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

2.5 實(shí)驗(yàn)考核的改革

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核多以學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告為依據(jù)，這種考評(píng)方法容易忽略學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合能力，不利于評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合素質(zhì)。基于此，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)考核力度，實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)考核包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整個(gè)過程，包括實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備(預(yù)習(xí))、實(shí)驗(yàn)中的操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告3個(gè)環(huán)節(jié)。首先，在實(shí)驗(yàn)開始前對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、回答實(shí)驗(yàn)問題的準(zhǔn)確性等環(huán)節(jié)進(jìn)行考核；其次，是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力等的考核；最后，是對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)成敗的分析、對(duì)所用實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)改進(jìn)措施等進(jìn)行考核。根據(jù)學(xué)生在各個(gè)環(huán)節(jié)中的實(shí)際表現(xiàn)與能力水平客觀真實(shí)地給出預(yù)習(xí)分、操作分和實(shí)驗(yàn)報(bào)告分，總成績(jī)由這3個(gè)方面按一定比例計(jì)算。3項(xiàng)成績(jī)分別占總成績(jī)的30%、30%、40%。這種考評(píng)方法不僅能較好地反映學(xué)生的綜合素質(zhì)，也能使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)并養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

3 結(jié)束語

化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于工科學(xué)生工程素養(yǎng)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要作用，對(duì)學(xué)生工程意識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能、科研能力和綜合素質(zhì)能力的提高是理論教學(xué)無法代替的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為教學(xué)改革的一個(gè)重要組成部分也在不斷創(chuàng)新與完善，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)能夠適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展需要和有創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才中將發(fā)揮越來越重要的作用。

[1] 韋萍,倪芳,周華,等.改革實(shí)踐教學(xué)：培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)應(yīng)用型人才[J].化工高等教育,2007 (5):47-49.

[2] 曾明榮, 曾慶友, 趙鵬.化工原理實(shí)驗(yàn)開放教學(xué)的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2008,25(10):128-130.

[3] 徐寧, 牟建明.化工原理實(shí)驗(yàn)中的低碳經(jīng)濟(jì)理念[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2011,28(2):18-20.

[4] 徐溢 ,張玉志 ,周曉梅.通過本科創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)提高學(xué)生綜合素質(zhì)和能力[J].化工高等教育,2007(4):31-34.

[5] 俞路.化工原理綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].化工高等教育,2005(4):106-108.

[6] 胡兵,范明霞,龍毅,等.地方高?；ぴ韺?shí)驗(yàn)室建設(shè)的思考與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2011,28(9):189-191.

[7] 趙清華,高煥方,許俊強(qiáng),等.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中工程觀點(diǎn)的培養(yǎng)[J].化工高等教育, 2010(1):27-39.

[8] 李微,施小芳,林述英.關(guān)于化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、內(nèi)容改革的若干實(shí)踐[ J].化工高等教育, 2006 ( 6 ) : 60-62.

[9] 胡章文,張翠歌,李芳.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009(15):67-69.

[10] 呂敬堂.建設(shè)開放實(shí)驗(yàn)室,適應(yīng)21世紀(jì)人才培養(yǎng)需要[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2005,22(1):132-136.

[11] 郭慶豐,彭勇,余立新,等.在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力[J].化工高等教育, 2004(1):45-47.

[12] 張亞靜,朱潤芬,周國權(quán).化工原理實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2007(2):15-17.

[13] 焦緯洲,劉有智,袁志國,等.《化工原理》課程理論教學(xué)的改革與探索[J].廣州化工,2011,39(4):140-142.

[14] 袁志國,劉有智,李同川.化工原理實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)探索與實(shí)踐[J].廣東化工,2010,38(3):207-208.