蔡立芳 ， 何領(lǐng)好 ， 李 臻 ， 梁 新 ， 尹志剛

(鄭州輕工業(yè)學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院 ， 河南 鄭州 450002)

0 前言

工科院校作為高等院校的重要組成部分，主要擔(dān)負著為工業(yè)部門或其他產(chǎn)業(yè)部門培養(yǎng)和造就工程技術(shù)人才和經(jīng)營管理人才的重任。如何把學(xué)生培養(yǎng)為高質(zhì)量的各類型工程技術(shù)人才？也就是如何進一步增強學(xué)生的工程意識和實踐能力成了目前迫在眉睫的問題。

工程化教育是指在培養(yǎng)高級工程人才的全過程中，從培養(yǎng)目標、業(yè)務(wù)規(guī)格設(shè)計到教學(xué)環(huán)節(jié)安排、教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方法選用，從教育決策到教育實施、教育模式，充分考慮工程的本質(zhì)、工程工作的要求，體現(xiàn)工程教育的工程特色。核心是理論聯(lián)系實際、教學(xué)聯(lián)系工程實踐培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力，提高大學(xué)生工程素質(zhì)，提高畢業(yè)生工程工作的適應(yīng)能力。

化工原理是高等院校中化工類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有顯著的工程性。但是目前工科院校的學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)主要停留在課本上，只會就題論題，不能夠把理論與實踐相結(jié)合，離開了實踐，即使大腦里有再強的創(chuàng)新意識，有再多的疑惑問題，也不會形成現(xiàn)實的創(chuàng)新能力，更不可能具有工程意識。在校學(xué)生看不到該課程在實際生產(chǎn)中的作用，并且不同專業(yè)對該課程的重視程度大相徑庭，比如精細化工、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境工程、食品工程和煙草工程等專業(yè)的學(xué)生考研時，很多高校把化工原理作為專業(yè)課考試，而高分子和電化學(xué)等專業(yè)幾乎沒有考試，所以在學(xué)習(xí)的時候從思想上不夠重視。此外，化工類的設(shè)計軟件很多，但是我們的學(xué)生目前基本上是空白。因此，為了適應(yīng)“高層次、多樣化、創(chuàng)造性”的人才培養(yǎng)目標新要求、新標準，近幾年來，我們一直在深化教育教學(xué)改革，積極探索培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力的有效途徑。本文從理論教學(xué)與實踐教學(xué)、教學(xué)方法與教學(xué)手段、學(xué)科競賽及教學(xué)語言等六個方面闡述了如何學(xué)好《化工原理》課程， 從而滿足各相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)的需要。

1 化工原理教學(xué)中的應(yīng)用

教與學(xué)是相互促進的過程，為了使學(xué)生具備更好的自主學(xué)習(xí)的能力，在教學(xué)方法上把傳統(tǒng)的以授為主的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐越處熞龑?dǎo)為主的教學(xué)方式，在每個知識點學(xué)習(xí)之前，先提出與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的實際工程實例，使每個學(xué)生都能夠真正融入到課程當(dāng)中去，從而提高學(xué)習(xí)的興趣。比如在進行管路計算時，我們可以以城市供水、供暖、供氣等為例，怎么樣鋪設(shè)管路才能使每樓層之間以及每戶之間在使用過程中不相互影響呢？對于不同的傳熱機理，也可以提出很多日常生活中的例子，比如保溫杯或者暖水瓶里為什么要抽真空？暖水瓶里面為什么要鍍銀？化工企業(yè)的設(shè)備上為什么要用保溫層？保溫層的顏色如何選取呢？像以上的問題生活當(dāng)中應(yīng)有盡有，針對不同的教學(xué)意境，可以選用不同的相關(guān)問題進行討論[1]。

案例分析法在化工原理教學(xué)中能夠很好的幫助學(xué)生理解抽象的和難以理解的知識。比如，離心泵安裝高度為何要受限制呢？可以通過農(nóng)村的灌溉問題幫助理解；如何提高干燥速率？可以通過夏季和冬季晾曬衣服的例子來理解；對于離心機的學(xué)習(xí)，可以通過洗衣機的脫水過程來理解；傳熱器的強化傳熱措施，可以選擇不同的傳熱壁面，比如化學(xué)反應(yīng)的攪拌問題，蛇形冷凝管和直管的區(qū)別，通過恰當(dāng)合理的實際例子可以很好地提高課堂學(xué)習(xí)效果，能夠很好地把所學(xué)知識指導(dǎo)解決實際問題。

此外，利用不同單元操作之間的異同點進行對比。動量傳遞的牛頓黏性定律、熱量傳遞的傅立葉定量和質(zhì)量傳遞的費克定律，他們之間既有共同點又有不同之處；解決間壁式傳熱速率和相界面之間的傳質(zhì)速率時可以用串聯(lián)電阻、電壓和電流的關(guān)系幫助理解。不同的是質(zhì)量傳遞過程中質(zhì)點本身要占據(jù)一定的空間，而熱量傳遞只是能量的傳遞，但是能量本身不占據(jù)空間。

通過問題討論法、案例分析法和分析比較法三種教學(xué)方法在化工原理教學(xué)過程中的應(yīng)用，使課程更具生活化、興趣化、工程化的特征，在很大程度上增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2 實施分層次、工程化的實驗教學(xué)模式

培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強的學(xué)生就要對實驗內(nèi)容進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，實驗內(nèi)容的單一、枯燥不能滿足創(chuàng)造性人才培養(yǎng)的需要，應(yīng)改變以驗證課堂教學(xué)內(nèi)容為宗旨的教法，合理安排工程性實驗內(nèi)容[2]。根據(jù)人才培養(yǎng)的要求，將實驗劃分為三大類：

①基本教學(xué)型實驗。以傳統(tǒng)的驗證性實驗為主， 教學(xué)目標重在訓(xùn)練學(xué)生基本實驗方法、實驗技術(shù)和實驗技能， 掌握典型單元操作過程的機理和規(guī)律，使學(xué)生加深對理論的理解， 同時在教學(xué)中我們強調(diào)單元操作過程的機理和規(guī)律在工程實踐中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

②提高型實驗。包括綜合性、設(shè)計性、應(yīng)用性等實驗， 教學(xué)目標包括典型單元操作過程的深入研究及操作優(yōu)化。要求學(xué)生根據(jù)自己的興趣自行選擇工程實際問題，自擬實驗方案，優(yōu)化操作條件，對實驗結(jié)果進行技術(shù)經(jīng)濟評價等。注重培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、調(diào)查研究、設(shè)計實驗方案，對實驗過程及結(jié)果有自己的分析和結(jié)論。培養(yǎng)學(xué)生綜合學(xué)科知識，獨立自主工作的能力，加深學(xué)生對工程問題的認識。

③研究創(chuàng)新型實驗。以擴大知識面，啟發(fā)創(chuàng)新意識為目的，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力， 可供有科研興趣的同學(xué)選作。學(xué)生可盡早接觸工程或科研實際，參加實驗室建設(shè)，培養(yǎng)他們靈活運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。目前已經(jīng)由學(xué)生組裝改造的實驗裝置有2套阻力實驗裝置、2套吸收實驗裝置、8套雷諾實驗裝置。實踐表明，研究創(chuàng)新型實驗由于其鮮明的背景及實用性，特別能激發(fā)學(xué)生的研究興趣和探索熱情。

實驗教學(xué)內(nèi)容的分層次、工程化，既注重了基礎(chǔ)， 又強化了創(chuàng)新； 既保證了基本訓(xùn)練， 又注重獨立分析、解決工程實際問題；既考慮到循序漸進， 又激勵因材施教。

3 多媒體與板書相結(jié)合的課堂教學(xué)模式

化工原理課程涉及的單元操作較多、內(nèi)容龐雜、原理較難、公式繁瑣、課程任務(wù)重以及每個單元操作都有一定的典型設(shè)備等特點，在課堂教學(xué)中一直采用的是多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)模式，大量的設(shè)備制作成了FLASH動畫，公式均采用板書推導(dǎo)，受到了很好的教學(xué)效果。

4 課下學(xué)習(xí)

課下學(xué)習(xí)針對難點和重點，為了提高課堂的教學(xué)效果，采用制作微課和建設(shè)精品課網(wǎng)站等多方位的進行。

微課作為在線學(xué)習(xí)和移動學(xué)習(xí)的重要數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，因具有以下特征而備受關(guān)注：①短小精悍的微型教學(xué)視頻；②知識精細化，教學(xué)解析化；③教學(xué)設(shè)計完整性，內(nèi)容全面性。④形式靈活多樣，應(yīng)用廣泛[3]。

在新的培養(yǎng)方案下，學(xué)生的課程體系多樣化，學(xué)習(xí)任務(wù)繁重，并且目前的學(xué)生面對外界各種各樣的誘惑和吸引，學(xué)生心里呈現(xiàn)出浮躁，不善于思考等問題，加上大班上課，課堂效率低下，為了更好地配合課堂教學(xué)，微課的制作在化工原理教學(xué)中起到了舉足輕重的作用。針對難點和重點，每一個完整的知識點通過微視頻的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生可以隨時隨地進行自主學(xué)習(xí)。

同時化工原理是省級精品課程，網(wǎng)站的維護也是至關(guān)重要的。往年的期末卷子和每章節(jié)的習(xí)題需要及時更新，每年不同學(xué)校的考研情況等需要給學(xué)生及時反饋。

5 鼓勵學(xué)生參加全國化工設(shè)計大賽

為了提高學(xué)生的工程設(shè)計能力和軟件的應(yīng)用能力，鼓勵學(xué)生參加全國化工設(shè)計大賽進而實現(xiàn)了化工原理課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計題目的多樣化。“三井杯”全國化工設(shè)計大賽設(shè)計的內(nèi)容包括：項目可行性的論證、工藝流程的設(shè)計、設(shè)備選型及典型設(shè)備設(shè)計、車間設(shè)備布置設(shè)計、工廠總體布置設(shè)計和經(jīng)濟分析與評價六個方面，涉及到過程控制、設(shè)備設(shè)計、化工工藝、計算機、安全評價及環(huán)境評價等多個相關(guān)專業(yè)知識，尤其對軟件的應(yīng)用能力要求很高[4]。學(xué)生往往對實際的應(yīng)用要比對單純理論學(xué)習(xí)興趣大，積極性高漲，通過在不同專業(yè)之間的組隊參賽，學(xué)生相互取長補短，實現(xiàn)學(xué)科交叉，熟練應(yīng)用了多種軟件的操作，比如Aspen plus、AutoCAD、3D Max、SW6等多個化工設(shè)計軟件；通過對生產(chǎn)流程的設(shè)計及優(yōu)化，工藝過程的安全性及經(jīng)濟分析等實現(xiàn)了理論與實踐的完美結(jié)合，通過以課程教學(xué)為基礎(chǔ)，競賽項目為載體，技術(shù)訓(xùn)練為手段的“三位一體”的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，多方面培養(yǎng)了大學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程技能，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，增強大學(xué)生的工程設(shè)計與實踐能力，實踐“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”。

另外，通過大三期間對軟件的學(xué)習(xí)，把化工原理課程設(shè)計有過去單一的設(shè)計題目及手工制圖，轉(zhuǎn)變成了多樣化的設(shè)計題目，靈活地運用了計算機對工藝流程的設(shè)計和計算機繪圖的技能，從而使大四的本科畢業(yè)設(shè)計的題目也多樣化了。

6 教師語言

教學(xué)語言是教師傳授知識、啟迪智慧、塑造心靈的最基本工具，也是教師最基本的教學(xué)技能。在課堂上，教師主要通過自己的教學(xué)語言實現(xiàn)對學(xué)生的教育。英國教育家威廉亞瑟曾說過：“平庸的教師只是講述，較好的教師是講解，優(yōu)秀的教師是示范，偉大的教師是啟發(fā)?！彼?，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)科特點及教學(xué)階段，首先要做到教學(xué)語言的規(guī)范科學(xué)，力求做到精煉準確。其次，用生動幽默、激發(fā)思維的教學(xué)語言啟迪學(xué)生思維，促使學(xué)生產(chǎn)生聯(lián)想并有所感悟，促使學(xué)生深度思考、產(chǎn)生新的思維點，為他們的終身學(xué)習(xí)和未來發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

通過以上教學(xué)內(nèi)容的研究與實踐，目的在于教會學(xué)生做事情的方法和思想，激發(fā)學(xué)生上進的欲望，讓學(xué)生樹立自己的職業(yè)目標，并在團隊中成長、學(xué)習(xí)、發(fā)展的機遇，成就人生。

[1] 李 敏,凌長明,謝愛霞.三種教學(xué)法在“傳熱學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用和實踐[J].中國電力教育:2011(2):93-94.

[2] 孫 德,李 然,杜長海.工程化觀念在化工原理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力的研究與實踐[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2010,22(6):125-126.

[3] 何 博,蘭國帥,王祖源,等.基于混合學(xué)習(xí)的微課教學(xué)應(yīng)用研究[J].中國教育信息化,2014(20):15-17.

[4] 李國鋒,張世英,李 彬.論基于學(xué)科競賽的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式[J].實驗技術(shù)與管理,2013,30(3):24-26.