于 湘 童漢清 李 燕

廣東石油化工學(xué)院化工與環(huán)境學(xué)院 廣東茂名 525000

為促進高等院校工程教育素質(zhì)的全面提升，教育部啟動了“卓越工程師培養(yǎng)計劃”高等工程教育改革。通過高校與企業(yè)合作，以實際工程為背景，進行工程技術(shù)教育，著力提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力[1]?；ぴ碚n程是化工、制藥、食品等專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在由“化學(xué)”到“化工”認知過程中起著承上啟下、由理及工的橋梁作用，同時承接后續(xù)的化工分離工程、化學(xué)反應(yīng)工程、化工工藝學(xué)等專業(yè)技術(shù)課，具有很強的工程性和實用性。因此在教學(xué)中，如何讓學(xué)生盡早建立工程意識、樹立工程觀念、培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力、用工程觀念分析、解決工程實際問題，是卓越計劃得以順利實施的重要保證。筆者通過授課方式，結(jié)合本?；ぴ碇械牟糠謱嵗接懥斯こ趟刭|(zhì)培養(yǎng)的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 工藝流程認識實習(xí)

化工原理課程不僅講解化工單元操作中的三傳理論，還包括單元操作的大量設(shè)備。學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程之前，幾乎沒有參加過工程實踐，因而也沒有工程概念。傳統(tǒng)的授課方式和簡單的教具，不能使學(xué)生對單元操作建立感性認識，對設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理也缺乏了解，這就很難讓學(xué)生將各單元操作及設(shè)備與生產(chǎn)實踐聯(lián)系在一起，或根本理解不了三傳理論(動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞)對實踐生產(chǎn)有何指導(dǎo)意義。在教學(xué)過程中，感性認識與理性認識脫節(jié)、理論與實踐脫節(jié)的現(xiàn)象越來越突出，不能令學(xué)生對課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣，通過死記硬背勉強通過考試的學(xué)生大有人在[2]。

通過認識實習(xí)，結(jié)合工藝流程介紹單元操作及典型設(shè)備使學(xué)生建立感性認識，是學(xué)習(xí)化工原理，向建立工程意識邁出的第一步。因此，教學(xué)計劃中加入見習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)是十分必要的。例如緒論章節(jié)可以將單元操作介紹移步化工智能工廠或有代表性的工藝模型現(xiàn)場。我校是以石油化工專業(yè)為特色的工科院校，在化學(xué)工程與工藝及高分子材料專業(yè)的化工原理課程教學(xué)中，緊緊圍繞原油煉制、乙烯裂解的工藝，通過微型智能工廠，結(jié)合實際生產(chǎn)流程介紹單元操作的簡單原理、典型設(shè)備、性能，使學(xué)生對單元操作建立充分的感性認識。在設(shè)備知識模塊上，要求學(xué)生利用認識實習(xí)機會，對設(shè)備結(jié)構(gòu)及其原理有初步的了解；條件允許時可以請相關(guān)企業(yè)的車間技術(shù)人員針對某一典型單元操作設(shè)備給學(xué)生授課，如塔設(shè)備、換熱器和離心泵等。通過典型產(chǎn)品工藝流程、實驗室中型實驗裝置或身邊可以理解的簡單生產(chǎn)工藝及設(shè)備，引出化工原理課程的各單元操作、三傳理論，讓學(xué)生認識到參加工作后能做到理論聯(lián)系實際，所學(xué)的知識具有很強的實用性，才會使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)動力，提升學(xué)習(xí)興趣，樹立工程觀念。

2 仿真實訓(xùn)/實驗操作

學(xué)生對單純的教學(xué)模型和圖片演示教學(xué)產(chǎn)生排斥，從而出現(xiàn)對單元操作原理理解不透，理論課興趣不高，實踐課不愿動手，難以激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情的現(xiàn)象?；し抡娌僮鹘o學(xué)生一個模擬操作環(huán)境，能解決化工專業(yè)學(xué)生下廠難、操作危險的難題。我校不但開設(shè)了單元操作的仿真實訓(xùn)，而且還開設(shè)了石油煉制主要裝置的工藝流程仿真模塊。通過仿真實訓(xùn)使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，大膽動手實踐，培養(yǎng)工程的實際操作技能。授課過程中根據(jù)理論講解的進度，由簡入繁地開設(shè)仿真實訓(xùn)。例如在流體輸送設(shè)備離心泵的仿真訓(xùn)練中，從開閥、灌泵、起泵等基本操作開始，讓學(xué)生認識什么是實際生產(chǎn)操作，學(xué)習(xí)實踐管路中的流量計、真空表、壓力表的使用，以及如何通過實驗獲取離心泵特性曲線的方法。在傳質(zhì)單元操作的仿真訓(xùn)練中，學(xué)生對于啟泵、流量器、壓力表的使用已經(jīng)不陌生，可以有針對性地設(shè)計實驗操作工藝參數(shù)。我校利用仿真系統(tǒng)，對流體輸送設(shè)備、精餾、干燥、過濾單元操作建立起虛擬環(huán)境，將單元操作的操作流程、操作點以及控制參數(shù)等信息逼真地呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，使學(xué)生在仿真操作中探求生產(chǎn)過程、思考工作原理，使理論知識的掌握由被動變?yōu)橹鲃覽3]。

為了強化學(xué)生分析問題、解決問題的能力及設(shè)計創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的實驗興趣，在驗證性實驗基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計創(chuàng)新性實驗內(nèi)容是十分必要的。例如我校在現(xiàn)有精餾驗證實驗裝置上進行設(shè)備改造，設(shè)計了“冷液回流操作條件下的精餾設(shè)計性實驗”項目。通過改變進料組成、進料流量、冷液回流溫度、回流比等操作參數(shù)，采用熱量衡算、物料衡算，確定精餾塔不同操作條件下的精餾段操作線方程、預(yù)測產(chǎn)品組成變化，然后依據(jù)設(shè)定的實驗條件進行精餾實驗，通過實驗操作和數(shù)據(jù)處理分析影響精餾操作的主要因素。實驗完成過程中，既督促學(xué)生主動學(xué)習(xí)傳熱、傳質(zhì)的基本原理，又有針對性地強化傳質(zhì)的操作性問題解決，使學(xué)生充分享受學(xué)以致用的樂趣[4,5]。

3 理論講解，從感性認識到理性認識

理論課程教學(xué)是化工原理課程教學(xué)的核心。上述認識實習(xí)、仿真實訓(xùn)，是學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣的催化劑。掌握課程知識質(zhì)量與效果還依賴于任課教師的基本素質(zhì)，教學(xué)過程的設(shè)計對教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果有著舉足輕重的影響。在化工原理教學(xué)體系中加入生產(chǎn)觀摩、仿真實訓(xùn)，在有限的學(xué)時下，使原來的理論講解時間變得不足。所以對理論內(nèi)容合理精簡，做到精、深、突出基本概念與共性規(guī)律，這些都需要授課教師的充分準備和課堂的生動講授。但是，化工原理課程中涉及許多在課堂上難以直觀表達的內(nèi)容，如流體在管路中流動的類型、離心泵的氣縛與氣蝕現(xiàn)象、各種換熱器的構(gòu)造及強化傳熱的形式、板式塔降液管液泛與淹塔等。如何利用有限的課堂授課時間，使學(xué)生更好地掌握單元操作原理，在授課中加入以下教學(xué)手段是很有必要的。

3.1 借助多媒體

采用Flash動畫與教學(xué)錄像講解，可以將離心泵、換熱器、塔設(shè)備、液液萃取等單元操作的原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作現(xiàn)象等內(nèi)容直觀地展現(xiàn)給學(xué)生。強化學(xué)生的感性認識，使學(xué)生能夠深入理解三傳理論以及理性認識與感性認識相結(jié)合。如在講授傳熱設(shè)備時，將換熱器冷、熱流體的流動路徑制作成Flash動畫在課堂上播放；在精餾塔操作線、干燥物料濕焓圖的確定上，也可以通過Flash動畫一步一步地清晰展現(xiàn)。

3.2 化工案例教學(xué)

化工案例教學(xué)的“教材”要具有真實性、工程典型性和教學(xué)實用性。案例的素材基于各個單元操作，收集已有的國內(nèi)外案例，教師引導(dǎo)學(xué)生分析解決案例的過程，是學(xué)生主動獲取最有效知識來靈活解決工程實際問題的思考探索過程，是對學(xué)生能力增長最有幫助、參與動力最大的學(xué)習(xí)過程。在這個理論知識與實踐問題相結(jié)合的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不僅深刻地理解了理論知識，更為重要的是掌握了將理論知識正確、靈活地運用于實踐中解決實際問題的方法，培養(yǎng)和提高了他們對化工單元操作方法和單元設(shè)備分析、比較、評價及選擇的能力[6]。

通過以上課堂的授課，可以有針對性地培養(yǎng)學(xué)生用工程觀念分析、解決工程實際問題的能力，樹立工程思維理念。

4 利用工廠實習(xí)，實踐工程思維分析，解決實際問題

教學(xué)內(nèi)容與工廠企業(yè)的設(shè)備流程密切相關(guān)，如何將理論切實聯(lián)系實際，教學(xué)過程中實習(xí)環(huán)節(jié)應(yīng)成為重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，而這個主要環(huán)節(jié)由于校企合作薄弱及石油化工企業(yè)安全等因素受到限制，往往被多數(shù)學(xué)校所忽視。

我校響應(yīng)教育部卓越計劃的號召，與珠三角、粵西地區(qū)多家化工、食品、燃氣企業(yè)建立了“互惠雙贏”的實習(xí)實訓(xùn)基地，實現(xiàn)資源共享，使學(xué)生在了解生產(chǎn)主要設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)特點、尺寸、材料的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)生產(chǎn)化工產(chǎn)品的原理、方法、工藝流程及成本核算概況。特別是根據(jù)培養(yǎng)計劃安排的畢業(yè)前進廠跟班實習(xí)，讓學(xué)生在工作中熟悉工藝參數(shù)、單元操作、設(shè)備操作與管理，真正體會如何處理現(xiàn)場突發(fā)情況及安全防范等；在工作中收集生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，作必要的物料、能量衡算，對生產(chǎn)狀況作一定探討，對所發(fā)現(xiàn)的生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)及存在的問題提出改進意見，使學(xué)生的工程素質(zhì)和工作競爭能力得以提高。通過畢業(yè)前的進廠實習(xí)，學(xué)生可以將所學(xué)的化工原理知識與專業(yè)知識連貫起來，加上教師的必要指導(dǎo)，最終使學(xué)生實現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合，交一份滿意的畢業(yè)設(shè)計。

5 結(jié)束語

通過教學(xué)體系改革，轉(zhuǎn)變化工原理傳統(tǒng)的授課方式，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)與踐行中感受化工原理理論指導(dǎo)實踐的重要地位。通過工藝流程認識實習(xí)給學(xué)生各單元操作的感性認識，建立工程意識，樹立工程觀念；通過精心組織理論教學(xué)內(nèi)容、引進先進教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，使學(xué)生在仿真實訓(xùn)與動手實驗過程中用工程觀念分析、解決工程實際問題，樹立工程思維理念；讓學(xué)生在工廠實習(xí)中真正感受理論與實踐的結(jié)合，培養(yǎng)勇于探索、積極進取的創(chuàng)新精神。

[1] 林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”通用標準研制[J].高等工程教育研究,2010(4):22-25.

[2] 倪獻智.化工原理課程教學(xué)中突出工程觀點和方法教育[J].化工高等教育,2007,95(3):79-82.

[3] 李江存,胡曉春,王連鴛,馬萌萌.動畫和仿真技術(shù)在化工原理教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010(4):251.

[4] 童漢清,于湘.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的化工原理課程立體化教學(xué)模式[J].價值工程,2012(7):213-214.

[5] 童漢清,吳景雄,梅樹蓮,鄭秋霞.冷液回流操作條件下的精餾設(shè)計性實驗[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2008(4):102-103.

[6] 賈紹義,夏清,吳松海,姜峰.工程案例教學(xué)法在化工原理課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].化工高等教育,2010,113(3):78-81.