趙永華　　周艷軍　　齊平　　張啟儉　　陳國(guó)偉

（遼寧工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

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項(xiàng)目設(shè)計(jì)在化工原理教學(xué)中的應(yīng)用*

趙永華周艷軍齊平張啟儉陳國(guó)偉

（遼寧工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

摘要：將項(xiàng)目設(shè)計(jì)引入到化工原理課程教學(xué)中，使學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)和掌握該課程單元操作的基本原理、計(jì)算和典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)，更好的明確學(xué)習(xí)目的。同時(shí)有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神，有助于培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：化工原理；項(xiàng)目設(shè)計(jì)；工程意識(shí)；創(chuàng)新能力

化工原理課程作為化學(xué)工程與工藝及相關(guān)專業(yè)的一門主要工程技術(shù)基礎(chǔ)主干課，是化工學(xué)科由自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程向工程科學(xué)的專業(yè)課程過(guò)渡的橋梁。其主要內(nèi)容是研究化工生產(chǎn)中的物理加工過(guò)程中所涉及的若干單元操作的原理、基本計(jì)算和典型設(shè)備等［1，2］。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)能夠使學(xué)生樹立工程思維意識(shí)，培養(yǎng)其工程素質(zhì)，提高其工程能力及化工業(yè)務(wù)素質(zhì)。但是，傳統(tǒng)的化工原理課程教學(xué)大都采用老師主動(dòng)的教、學(xué)生被動(dòng)的學(xué)的填鴨式教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)老師的主體作用，只是講授書本知識(shí)，不能很好的培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而使學(xué)生感到課程枯燥無(wú)味，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率不高［3，4］。因此，針對(duì)化工原理這樣一門極為重要的課程，如何能使學(xué)生樂(lè)于感受其魅力并能深入進(jìn)去，從而培養(yǎng)起一定的工程素質(zhì)，是非常重要的。

項(xiàng)目化教學(xué)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一個(gè)以工學(xué)結(jié)合、行動(dòng)導(dǎo)向、項(xiàng)目載體、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、素質(zhì)滲透、學(xué)生主體、理論實(shí)踐一體化等為內(nèi)涵的課程教學(xué)法［5］。該方法主要是將相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)項(xiàng)目交給學(xué)生自己去完成，教師僅起到咨詢、指導(dǎo)與解答疑難的作用［6］。這完全和我們傳統(tǒng)的“填鴨式”的教學(xué)模式完全不同，真正體現(xiàn)了學(xué)生為主體，教師引導(dǎo)、點(diǎn)撥的新課程理念［7］。教師在學(xué)生完成項(xiàng)目后，及時(shí)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，進(jìn)一步強(qiáng)化了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，使學(xué)生更清晰的知道理論知識(shí)如何在實(shí)踐中應(yīng)用，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。

因此，借鑒項(xiàng)目化教學(xué)的手段，在化工原理課程教學(xué)過(guò)程中，如果通過(guò)工程項(xiàng)目來(lái)驅(qū)動(dòng)或鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展知識(shí)，而且還可以培養(yǎng)其工程意識(shí)和能力。因此，我們對(duì)化工原理課程的教學(xué)進(jìn)行了改革，增加了項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

一、項(xiàng)目設(shè)計(jì)在化工原理課程中的應(yīng)用

實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，在講授完每一單元操作后，都要求學(xué)生完成該單元的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，并依照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)分。項(xiàng)目設(shè)計(jì)在教學(xué)過(guò)程中主要包括以下幾點(diǎn)。

（一）項(xiàng)目制定

項(xiàng)目設(shè)計(jì)的題目來(lái)源于生產(chǎn)生活，模擬實(shí)際生產(chǎn)生活所進(jìn)行的活動(dòng)，使學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目沒(méi)有陌生感，從而增加其學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)該項(xiàng)目設(shè)計(jì)題目應(yīng)符合基本理論的教學(xué)進(jìn)度，不能制定超出學(xué)生能力的較難題目，使學(xué)生的自信心受到打擊。比如，在流體流動(dòng)這一單元操作中，我們的項(xiàng)目設(shè)計(jì)題目可以為“現(xiàn)將溫度為25℃質(zhì)量流量為16000 kg/h的乙醇和水（質(zhì)量50%）混合物從儲(chǔ)罐區(qū)儲(chǔ)罐（罐內(nèi)液面高度6 m，絕對(duì)壓力為1.1 bar）運(yùn)送至（60 m遠(yuǎn)）的精餾塔進(jìn)料口（入口絕對(duì)壓力為1.2 bar，距地面高度8 m）。設(shè)計(jì)輸送管路并選用輸送機(jī)械完成上述輸送任務(wù)：（1）管路布置設(shè)計(jì)（包括管件數(shù)量，管路鋪設(shè)長(zhǎng)度：水平長(zhǎng)度，垂直長(zhǎng)度）。（2）繪制流體輸送流程圖。（3）計(jì)算所需能量。（4）根據(jù)流體輸送條件及所需能量選擇流體輸送機(jī)械。（5）泵安裝高度校核?！贝送?，制定的項(xiàng)目要使學(xué)生能夠通過(guò)自身查閱資料順利完成，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

（二）項(xiàng)目實(shí)施

要求學(xué)生3人一組，每組完成一個(gè)總設(shè)計(jì)題目，組內(nèi)每個(gè)同學(xué)有不同的設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)查閱相關(guān)資料對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析，思考如何利用所學(xué)知識(shí)完成該項(xiàng)目。根據(jù)所確定的項(xiàng)目方案和各自的任務(wù)，小組成員以分工合作的形式完成該項(xiàng)目。項(xiàng)目的完成包括流程設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、設(shè)備選擇等，最終提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書和圖紙。教師在此過(guò)程中，不再以講授、灌輸知識(shí)為主，而是在學(xué)生完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)其進(jìn)行跟蹤，當(dāng)學(xué)生遇到問(wèn)題，感覺(jué)有困難的時(shí)候，才對(duì)其進(jìn)行個(gè)別的、啟發(fā)式指導(dǎo)，給學(xué)生足夠的空間，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)過(guò)程。

（三）項(xiàng)目評(píng)價(jià)

待項(xiàng)目完成后，及時(shí)對(duì)各小組項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，小組成員內(nèi)部進(jìn)行自評(píng)，然后教師對(duì)該項(xiàng)目組織答辯，通過(guò)答辯進(jìn)一步掌握學(xué)生對(duì)本知識(shí)的掌握情況。最后，教師根據(jù)個(gè)小組完成項(xiàng)目的實(shí)際情況（設(shè)計(jì)說(shuō)明書和圖紙）和答辯結(jié)果給出成績(jī)。并且該成績(jī)計(jì)入本課程期末考核最終成績(jī)。

二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)在化工原理課程中的作用

（一）提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)工程意識(shí)

在教學(xué)過(guò)程中將基本理論知識(shí)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)基本知識(shí)進(jìn)行了進(jìn)一步的學(xué)習(xí)鞏固以及應(yīng)用，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)使其認(rèn)識(shí)到了該門課程知識(shí)的重要性和實(shí)用性。比如，在進(jìn)行流體流動(dòng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生要利用能量衡算方程（伯努利方程）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行能量計(jì)算，要對(duì)流體輸送機(jī)械進(jìn)行選擇，并要確定泵的安裝高度，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中基本上把本章的主要知識(shí)點(diǎn)都得到了很好的運(yùn)用，用枯燥的理論知識(shí)解決貼近生活的生產(chǎn)實(shí)際，使學(xué)生增加了本門課程的學(xué)習(xí)興趣。此外，在流體流動(dòng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生能通過(guò)項(xiàng)目更好地了解所學(xué)知識(shí)的本質(zhì)以及所能應(yīng)用的環(huán)境。因此，真正做到了學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)處理工程問(wèn)題，從而使學(xué)生逐步樹立了工程意識(shí)。

（二）激發(fā)探索精神，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

在我們實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)給學(xué)生們?cè)O(shè)置相關(guān)新穎、前沿的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，促使學(xué)生在課下認(rèn)真思索和積極學(xué)習(xí)。比如，在流體流動(dòng)的項(xiàng)目中，管路布置及流體輸送流程的確定，并未在課堂上教授，而是要求學(xué)生自己課外查閱相關(guān)文獻(xiàn)，通過(guò)組內(nèi)成員間的論證來(lái)確定的。在完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過(guò)程中，激發(fā)了學(xué)生自主探索的興趣。此外，項(xiàng)目設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力以及工程技術(shù)研究開發(fā)能力等方面起著極其重要的作用。

三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)在化工原理教學(xué)中的效果

通過(guò)在本課程中引入項(xiàng)目設(shè)計(jì)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。通過(guò)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況反饋，項(xiàng)目設(shè)計(jì)的引入也取得了較好的教學(xué)效果。

（一）激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情

項(xiàng)目設(shè)計(jì)使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)入主動(dòng)學(xué)習(xí)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，學(xué)生可以盡情地展現(xiàn)其綜合能力，這充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

（二）明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)

通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，學(xué)生真正體驗(yàn)了理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。學(xué)生進(jìn)一步明確了學(xué)習(xí)每一單元操作的目的及用途。同時(shí)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)一步鞏固了知識(shí)點(diǎn)，加深了對(duì)課程的理解。

（三）提升了工程實(shí)踐能力

項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)生根據(jù)布置的項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)，自己查找資料、分析并用所學(xué)理論知識(shí)解決設(shè)計(jì)中遇到的實(shí)際問(wèn)題。學(xué)生們通過(guò)動(dòng)手操作，對(duì)化工生產(chǎn)中的單元操作有了更深一步的理解，提升了工程實(shí)踐能力。

（四）培養(yǎng)了相互協(xié)作能力

學(xué)生在項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要和同組其他成員間相互合作，共同完成。由此學(xué)生懂得了團(tuán)隊(duì)成員間協(xié)作的重要性，進(jìn)而逐步培養(yǎng)了學(xué)生的相互協(xié)作能力。

（五）提高了學(xué)習(xí)成績(jī)

將項(xiàng)目設(shè)計(jì)引入后，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)得到了顯著提高，期末考試的不及格率較往年得到明顯降低。

四、結(jié)束語(yǔ)

化工原理課程的教學(xué)中引入項(xiàng)目設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)化工單元操作、設(shè)備、計(jì)算以及知識(shí)點(diǎn)更加認(rèn)真學(xué)習(xí)和深入研究，并將所學(xué)知識(shí)得到實(shí)際運(yùn)用，同時(shí)拓展知識(shí)范圍，培養(yǎng)工程意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神，有助于提高學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦能力，提高創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，將“教我學(xué)”變成“我要學(xué)”，豐富了學(xué)生課外科技活動(dòng)內(nèi)容，極大提高了化工原理課程教學(xué)效果。

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中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-000X（2016）14-0055-02

*基金項(xiàng)目：遼寧省普通高等教育本科教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（編號(hào)：UPRP20140483）；遼寧工業(yè)大學(xué)2016年教改立項(xiàng)（編號(hào)：2016017，20 16021）。

作者簡(jiǎn)介：趙永華（1978-），男，漢，遼寧朝陽(yáng)人，博士，副教授，研究方向：多相催化及化學(xué)工程與工藝專業(yè)相關(guān)教學(xué)工作的研究。

Abstract:It is helpful for students to learn chemical unit operations rationale，calculation and structure of typical equipment and to confirm the learning goal when project design could be applied to chemical engineering principle.Meanwhile，the practice of project design also helps improve students'interest，innovative thinking and spirit，which contributed to cultivate students'engineering awareness and ability of practice and innovation.

Keywords:chemical engineering principle；project design；engineering awareness；ability of innovation