舒世立，趙紅麗，黃艷娥，王麗紅，柳鑫華

(唐山師范學院化學系，河北 唐山 063000)

化工原理實驗是化工原理課程的重要組成部分，與化工原理課程中基本理論相結合。實驗是對基本理論的驗證，使學生熟悉各個單元操作設備的結構和基本操作以及調節(jié)方法，提高學生對設備的基本感知能力和調節(jié)能力。

與基礎實驗相比，化工原理實驗更偏向于工程實踐，主要是為了使學生對設備有一個直觀的認識。實驗教學的特點：(1)了解某些難計算數(shù)據(jù)的實驗測定方法，使學生直觀了解在工程中，對于某些影響因素較多的參數(shù)，可以將其作為測定結果，采用實驗的方法獲得。(2)分析設備結構和特性。在理論教學中，因為學生缺乏對設備的直觀感性認識，對設備結構理解較差，通過在實驗課加深學生對設備結構的認識和基本原理理解，掌握設備性能參數(shù)和操作過程。

1 現(xiàn)有化工原理實驗教學存在的問題

實驗開始前，要求同學根據(jù)實驗講義進行預習，了解塔設備基本結構，熟悉實驗步驟。進入實驗室后對照講義進一步熟悉設備，教師講解實驗過程，邊講解邊操作，在講解過程中結合提問和同學們互動，檢驗預習情況。這種教學模式往往造成只有少數(shù)學生預習。

實驗過程中，學生首次接觸大型設備，管路、閥門、儀表等較多，又因為設備多是不銹鋼材質，學生預習不充分，不熟悉設備結構，造成實驗過程中無從下手也不敢下手的畏懼心理，不能理解每一步操作的目的，當數(shù)據(jù)偏離正常范圍時不知道如何調節(jié)實驗參數(shù)，導致實驗課堂效果極差。

實驗報告是檢驗學生實驗課程的依據(jù)，是對實驗數(shù)據(jù)的整理、計算和分析[1]。但是學生的實驗報告僅僅是按指導教師的要求，根據(jù)實驗講義將所含的主要內容學生機械式抄到實驗報告上，根本不思考，因此經(jīng)常有學生將實驗報告弄混，比如精餾和吸收兩個實驗，因為都是塔設備，經(jīng)常有學生會將二者的實驗原理、實驗目的、實驗內容和最后的數(shù)據(jù)處理弄混。這樣進一步說明學生對實驗報告不夠重視，只是為了完成老師布置的任務，大多數(shù)學生根本不進行透徹分析，更缺乏思考。因此經(jīng)常是一組幾個同學的實驗報告完全一樣，甚至是全班同學對于同一個思考題的回答都是一樣的，這就失去了實驗報告存在的意義。

2 化工原理實驗教學改革與探索

2.1 分層次實驗教學

高等教育的核心是人才培養(yǎng)，人才培養(yǎng)要以學生的全面發(fā)展為目標，根據(jù)學生學習能力和學習效果的不同，將實驗分為三個不同層次，其中驗證性實驗室要求所有學生必須參加，氣體兩個層次學生自由選擇[2]。

實驗三個層次分別為：(1)驗證性實驗，這一層次與原有實驗過程一樣，主要包括學生根據(jù)講義進行預習、教師講解、教師演示、學生實驗和數(shù)據(jù)處理四個層級。這部分要求所有學生參與。(2)綜合性實驗，這一層次主要針對學有余力、對參加化工實驗大賽有興趣的和考研準備考化工原理的學生，充分發(fā)揮學生的主觀能動性和學習興趣，旨在加深和鞏固理論知識，提高實驗技術的綜合運用能力。(3)設計性實驗。這一層次也主要針對學有余力的學生，學生根據(jù)實驗室現(xiàn)有設備自主選題，查閱文獻制定實驗方案，確定實驗步驟，完成實驗數(shù)據(jù)的測量、數(shù)據(jù)處理，指導教師只是負責實驗室安全和解答問題、最終確定學生方案的可行性。

以填料塔吸收傳質系數(shù)的測定實驗這一簡單實驗來說，根據(jù)分層次實驗，由原來僅僅測量吸收傳質系數(shù)，擴展到如下幾個方面(1)測定填料塔吸收過程的流體力學特性與壓降之間的關系；(2)吸收劑用量對吸收傳質系數(shù)的影響；(3)吸收過程中根據(jù)不同的工況變化進行調節(jié)。

2.2 充分利用線上資源，進行實驗預習

預習是做好實驗的關鍵環(huán)節(jié)，要求學生通過對理論知識的復習弄清楚實驗原理，了解實驗要求和實驗設備，熟悉具體的實驗步驟。這幾部分，學生感覺最難得就是實驗設備，化工原理實驗室是學生第一次接觸大型實驗裝置，學生對實驗裝置很陌生，無從下手。通過QQ群等將實驗裝置的視頻資料給學生，學生可以根據(jù)自己的時間安排隨時學習，反復觀看，提高對設備的熟悉程度；通過實驗前的仿真實驗，熟悉實驗流程，體會誤操作給實驗帶來的問題。充分調動學生的積極性和主動性，提高預習效果[3-4]。

2.3 細化實驗過程

化工原理實驗裝置是化工廠單元操作裝置的縮小版，實驗測量的數(shù)據(jù)大部分也是工廠中需要工人不斷采樣分析的數(shù)據(jù)，因此實驗過程不僅需要理論知識，還需要考慮工業(yè)過程的可行性，特別是操作過程是否安全可靠，因此在實驗講解過程中要結合生產(chǎn)實際講解實驗內容，重點介紹實驗流程、實驗設備的正確使用方法、操作步驟、實驗中需要重點觀察的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)測量點，以及注意事項，特別是安全注意事項。比如填料塔吸收傳質系數(shù)的測定實驗，雖然吸收實驗相對其他化工原理實驗操作步驟簡單、需要測量數(shù)據(jù)少，但是由于塔設備比較高，而且我校的實驗裝置是吸收解吸在一臺設備上，對于有些閥門學生如果沒有仔細預習，可能會誤開或誤關，導致塔內壓力急劇上升或下降，因此在講解過程中，教師對實驗設備進行詳細解析，對于設備操作中的各個細節(jié)重點強調，使學生對設備有足夠的了解。

通過實驗前的預習和老師的講解，達到學生能完全明白實驗過程和實驗操作，并且知道每一步操作對應的目的。在實驗過程中，老師通過仔細觀察及時糾正學生不規(guī)范的操作，做出針對性的指導。

化工原理實驗主要是對工程問題的驗證，而工程問題的影響因素眾多，過程復雜，一些細微的操作不同或者參數(shù)變化都可能對產(chǎn)品性能和生產(chǎn)過程造成重大影響，根據(jù)學生的實際操作，針對個別學有余力的學生，可以當堂提出一些問題，訓練學生的思考和解決問題能力。在吸收實驗中，氣體溫度不斷上升，這是因為隨著實驗進行空氣壓縮機運轉產(chǎn)生大量的熱，導致氣體入口溫度不斷上升。通過讓學生解釋這一現(xiàn)象不僅可以用到理論知識，認識到理論與實際的差距，還可以使學生更直觀的了解工程問題的影響因素眾多，認識到從實驗室到工業(yè)化并不僅僅是設備的放大，需要綜合考慮傳質、傳熱等等因素。實驗過程中，吸收填料塔塔頂?shù)臏囟雀哂谒?，這一現(xiàn)象對吸收過程有何影響，如果消除，通過這些問題可以提高學生學習興趣和綜合、靈活運用所學知識的能力。

在實驗過程中鼓勵學生利用excel、origin軟件處理測量數(shù)據(jù)，確定是否需要進行重復實驗，提高學生處理實驗異常數(shù)據(jù)的能量，提高實驗教學質量[5]。

2.4 重視實驗報告，提高數(shù)據(jù)處理能力

為了打破傳統(tǒng)實驗報告的弊端，不再強制學生按實驗目的、實驗原理、實驗設備、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理、思考題等這幾部分進行撰寫，為學生留有更多的思考空間。驗證性實驗，在實驗報告中更注重誤差分析部分，盡可能減少抄襲現(xiàn)象；綜合性和設計性實驗沒有現(xiàn)成的實驗講義可用，學生既可以按照傳統(tǒng)實驗報告形式來寫，也可以寫成小論文的形式，學生通過處理實驗報告可以提高查閱文獻、撰寫論文的基本能力。

與基礎實驗相比，化工原理實驗數(shù)據(jù)多，計算量大。學生面對繁雜的數(shù)據(jù)感到無從下手，針對不同層次的實驗，對數(shù)據(jù)處理提出不同的要求。驗證性實驗，由教師提前設計好原始數(shù)據(jù)記錄表；綜合性和設計性實驗的原始數(shù)據(jù)記錄表由學生自己設計，教師負責檢查和指導。數(shù)據(jù)記錄表要寫明各個數(shù)據(jù)的單位，有效數(shù)字。實驗過程中學生及時填寫測量數(shù)據(jù)，實驗結束，教師認真檢查記錄的實驗數(shù)據(jù)，學生及時處理實驗數(shù)據(jù)，詳細描述數(shù)據(jù)處理過程。通過數(shù)據(jù)處理過程，學生可以更進一步理解實驗的目的和原理，提高綜合運用知識和創(chuàng)新的能力。鼓勵學生采用不同的方式進行數(shù)據(jù)處理，比如采用圖示法，列表法等，使學生的數(shù)據(jù)處理過程更接近工程實際。

2.5 實驗成績評定

實驗課程主要是培養(yǎng)學生的基本操作和獲取數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)準確度的能力，因此實驗考核通過實驗操作和數(shù)據(jù)處理兩部分組成。由于化工原理實驗時間較長，不可能每一個實驗都進行考核，因此采用現(xiàn)場抽簽方式確定考核實驗，考核過程中教師根據(jù)實驗設備、實驗原理或實驗操作進行提問，通過實驗操作、數(shù)據(jù)處理和回答問題三部分進行全面考核。這一考核方式既可以避免學生不重視實驗課，實驗過程中僅有少數(shù)人動手操作的現(xiàn)象，又能考核學生的應變能力和知識掌握程度及綜合運用能力。

整個實驗課程的分數(shù)由平時實驗課成績、實驗報告和考核成績按比例組成。

3 結 語

填料塔吸收傳質系數(shù)的測定實驗是工程實踐在實驗室的驗證性實驗，具有工程特色，通過改善預習過程、增加實驗層次、提高數(shù)據(jù)處理要求、改變考核過程等，建立起化工原理教學與實驗相互結合的整體實驗過程，提高實驗課課堂的教學質量，完成實驗課的人才培養(yǎng)目標，提升學有余力學生的綜合、設計能力，為學生后續(xù)參加實驗大賽和考研提供幫助。