袁軍+張建樹

摘要：化工原理課程教學(xué)是化工專業(yè)學(xué)生聯(lián)系理論與實(shí)踐的一門橋梁課程，也是化學(xué)工程師應(yīng)該牢固掌握的課程，但在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生普遍認(rèn)為化工原理難學(xué)，其原因是學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念和方法仍停留在理論學(xué)科上，缺乏利用工程的概念對(duì)待化工原理這門工程學(xué)科。本文圍繞化學(xué)工程基本素質(zhì)的培養(yǎng)，對(duì)化工原理教學(xué)進(jìn)行了探討和分析，從不同教學(xué)環(huán)節(jié)強(qiáng)化學(xué)生的工程觀念與意識(shí)。

關(guān)鍵詞：化工原理；工程意識(shí)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）19-0198-02

化學(xué)工程專業(yè)應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生綜合地運(yùn)用科學(xué)原理、方法和技術(shù)對(duì)已有技術(shù)進(jìn)行消化吸收并具備一定的研究開發(fā)能力，解決化工生產(chǎn)過程中的復(fù)雜工程問題，同時(shí)能夠在工程項(xiàng)目中完成工藝、設(shè)備和控制等方面的合理設(shè)計(jì)。中國的高等工程教育模式下的畢業(yè)生在進(jìn)入企業(yè)后沒有嚴(yán)格的工程師崗位培訓(xùn)系統(tǒng)，也很少有工程項(xiàng)目的集中實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。中國工程教育的培養(yǎng)和當(dāng)前社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期對(duì)工程技術(shù)人才的需求已經(jīng)不匹配。大批經(jīng)由高等院校工程教育培養(yǎng)出來的工程技術(shù)人才往往較難適應(yīng)生產(chǎn)企業(yè)、設(shè)計(jì)院等單位對(duì)人才的要求。

化工原理課程是一門以化工單元操作為主要內(nèi)容，以“三傳”研究方法論為主線的工程技術(shù)基礎(chǔ)課，它不同于化學(xué)和物理化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，因?yàn)榛A(chǔ)課程以簡單的、理想的模型做為研究對(duì)象，采用的是嚴(yán)密的數(shù)學(xué)分析法；而化學(xué)工程學(xué)科都要面向?qū)嶋H的繁雜的工程問題，加上生產(chǎn)過程中影響因素繁多、物系的巨大差異、操作條件各不相同，大多數(shù)問題需要依靠理論指導(dǎo)下的工程化手段來解決。因此在本科教學(xué)中應(yīng)該盡早讓學(xué)生建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)思維能力，培養(yǎng)工程思維模式，樹立工程觀念、工程意識(shí)，進(jìn)而讓學(xué)生能用工程觀念分析、解決工程實(shí)際問題。本文從研究方法的角度，并結(jié)合化工原理的理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)來探討對(duì)化學(xué)工程師的培養(yǎng)問題。

一、理論教學(xué)實(shí)現(xiàn)工程意識(shí)培養(yǎng)和思維轉(zhuǎn)變

在當(dāng)前的化工教育中，前兩年的學(xué)習(xí)課程基本沒有重點(diǎn)培養(yǎng)工程的觀念，學(xué)生基本上學(xué)習(xí)的就是工程基礎(chǔ)、物理、高等數(shù)學(xué)、基礎(chǔ)化學(xué)等理論性較強(qiáng)的課程。所以，學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)、工程沒有明確的認(rèn)識(shí)，不能把理論與實(shí)際相結(jié)合。化工原理是一門銜接基礎(chǔ)化學(xué)課程、后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)工程、傳遞過程等專業(yè)課的一門主干課程?；A(chǔ)化學(xué)課程的知識(shí)不僅是分析化工過程問題的重要工具，還是化工過程的基礎(chǔ)。如流體輸送、換熱、蒸發(fā)、精餾、萃取、吸收等單元過程教學(xué)中所涉及到的化學(xué)原理知識(shí)，都是學(xué)生在前期物理、化學(xué)學(xué)習(xí)過程中的重點(diǎn)內(nèi)容。另外，目前出版的化工原理教材內(nèi)容大都按設(shè)計(jì)計(jì)算—操作分析—單元設(shè)備設(shè)計(jì)的章節(jié)結(jié)構(gòu)來編寫，課堂教學(xué)中應(yīng)對(duì)單元設(shè)備的作用、功能進(jìn)行對(duì)比分析，使學(xué)生明白其相同點(diǎn)與差異，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)單元設(shè)備的正確選型、設(shè)計(jì)的綜合能力。雖然各種單元操作基本方程的推導(dǎo)很重要，但是還應(yīng)該把應(yīng)用作為重點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念，讓學(xué)生能夠理論與實(shí)際問題相結(jié)合。案例教學(xué)在過程分析中的出發(fā)點(diǎn)是單元操作的物理化學(xué)原理或者物理，終點(diǎn)是工程目的。在分析時(shí)，暫時(shí)擺脫繁多公式的約束，通過推理、邏輯思維，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、討論和解決問題。以數(shù)學(xué)作為基本工具，對(duì)過程進(jìn)行數(shù)學(xué)模型識(shí)別，建立模型，進(jìn)行實(shí)際的案例分析。

因此，在化工原理課程的理論、實(shí)踐教學(xué)過程中就應(yīng)該在理論的基礎(chǔ)上盡可能提高學(xué)生的工程意識(shí)。具體來說，首先讓學(xué)生明白化工原理與前面所學(xué)的物理、化學(xué)是性質(zhì)完全不同的課程。強(qiáng)調(diào)此課程如何把研究成果開發(fā)放大為中試，再開發(fā)為生產(chǎn)規(guī)模，是連接基礎(chǔ)研究與工業(yè)生產(chǎn)的架橋。通過加強(qiáng)案例教學(xué)，使學(xué)生盡早樹立工程觀念[1]。雖然各單元操作的數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)重要，但更應(yīng)該側(cè)重實(shí)際工程應(yīng)用，讓學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)際工程相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。

二、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中強(qiáng)化理論知識(shí)消化吸收與工程應(yīng)用概念

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是研究問題和學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，既是培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合的重要方法，也能訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能?；ぴ韺?shí)驗(yàn)是同理論課程教學(xué)一起開展的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)涉及到工程實(shí)際，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工藝流程相對(duì)復(fù)雜，部分實(shí)驗(yàn)裝置甚至接近于中試。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和增強(qiáng)工程實(shí)踐能力，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化工原理教學(xué)改革的一個(gè)重要切入點(diǎn)。如在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以把科研中的單元過程，如分離工程案例分析引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂，既可以豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，又能夠提高學(xué)生對(duì)化工實(shí)踐和解決實(shí)際問題的認(rèn)識(shí)[5]。在化工原理實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能夠接觸到與實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)性質(zhì)相同的工程實(shí)驗(yàn)裝置，能夠提升學(xué)生的工程意識(shí)。對(duì)于每個(gè)實(shí)驗(yàn)，如果能夠要求學(xué)生獨(dú)立分析單元設(shè)備的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的布置、實(shí)驗(yàn)裝置流程，再結(jié)合教師的詳細(xì)講解，這樣就可以使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中初步形成工程化概念。

完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，提高實(shí)驗(yàn)技能，訓(xùn)練工程思維，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)成功的關(guān)鍵所在。增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié)監(jiān)控，包括流程預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)裝置、課堂理論講解、實(shí)驗(yàn)操作技能培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和綜合成績考評(píng)等。實(shí)驗(yàn)過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)際工程問題、找出解決方案，也算是建立工程觀念的一條有效途徑。通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，來引發(fā)學(xué)生自己思考問題?；ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容緊緊圍繞實(shí)驗(yàn)研究方法設(shè)計(jì)，學(xué)生可以在實(shí)踐中鞏固理論課所學(xué)的方法論。

三、化工原理課程設(shè)計(jì)突出理論教學(xué)與工程設(shè)計(jì)的對(duì)接

化工原理課程設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，通過學(xué)生獨(dú)立完成規(guī)定單元操作設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，掌握相關(guān)工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)的能力；課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)以實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，通過實(shí)踐可提高工程意識(shí)和實(shí)際應(yīng)用能力。而且通過該環(huán)節(jié)，可使學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)課程理論知識(shí)，增強(qiáng)查閱文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的能力，并增強(qiáng)通過工程語言如圖表、文字表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果的能力，進(jìn)而可以提升學(xué)生的工程制圖的能力。這樣，學(xué)生通過一次課程設(shè)計(jì)，可以掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的訓(xùn)練、單元設(shè)備相關(guān)工藝，使工程的概念得以提升。

應(yīng)當(dāng)指出的是，課程設(shè)計(jì)的目的不單純是為設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)，而是培養(yǎng)學(xué)生解決問題和分析問題的綜合能力。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之前，學(xué)生基本沒有參加過工程實(shí)踐，所以指導(dǎo)教師有必要提醒學(xué)生，工程上的問題往往受到諸多因素影響，不像他們以前所學(xué)的自然科學(xué)范疇的數(shù)學(xué)、化學(xué)和物理等課程的答案是唯一的，工程問題的答案往往不止一個(gè)。所以需要將每種可行方案進(jìn)行可靠性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性等方面的比較和選擇，最終選擇一個(gè)可靠的實(shí)施方案。經(jīng)過這樣的指導(dǎo)和親自參加工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，學(xué)生的靈活性和工程應(yīng)變能力都能夠得到初步鍛煉，進(jìn)而為他們今后走上工程師崗位打下初步基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)主要是針對(duì)實(shí)際工程中的問題，讓學(xué)生得到實(shí)際鍛煉的機(jī)會(huì)，課程設(shè)計(jì)內(nèi)容注重理論聯(lián)系實(shí)際工程。請(qǐng)工程經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師現(xiàn)身講解學(xué)生需要面對(duì)的專業(yè)熱點(diǎn)問題或典型工程問題。讓學(xué)生走進(jìn)企業(yè)、工廠實(shí)踐，了解和感受工業(yè)生產(chǎn)過程的實(shí)際狀況。另外要培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，強(qiáng)調(diào)工程軟件（PRO II，Aspen，Auto CAD等）的上機(jī)操作與實(shí)際應(yīng)用，加強(qiáng)學(xué)生的工程培訓(xùn)實(shí)踐教學(xué)，讓工科學(xué)生掌握這一進(jìn)步的設(shè)計(jì)手段。

四、結(jié)語

要加強(qiáng)學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)，我們?cè)诟愫美碚摻虒W(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和工程設(shè)計(jì)的同時(shí)，更多地要讓學(xué)生走出課堂，深入生產(chǎn)和科研實(shí)際。使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)應(yīng)用于研究和解決生產(chǎn)問題的工程實(shí)踐中，讓學(xué)生體會(huì)到解決實(shí)際工程問題的喜悅與自豪。要逐步培養(yǎng)學(xué)生重實(shí)踐、重應(yīng)用的熱情，培養(yǎng)學(xué)生積累資料的習(xí)慣和興趣，培養(yǎng)學(xué)生尋找課題、在生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問題、掌握解決問題的步驟和方法，在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生工程化的思維，培養(yǎng)他們熱愛化學(xué)工程專業(yè)，使學(xué)生熱愛所學(xué)專業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

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Paying Attention to the Cultivation of Basic Qualities of Chemical Engineers in the Teaching Process of Chemical Engineering Principle

YUAN Jun，ZHANG Jian-shu

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Shihezi University，Shihezi，Xinjiang 832003，China）

Abstract：The course of principle of chemical engineering is an important bridge for students linking theory and practice in chemical engineering education. It is also the most important course for a chemical engineer. However，it is difficult to students to learn. To train students' the engineering awareness during the course teaching of principle of chemical engineering，the basic theories of physical chemistry and other related courses were integrated with. It was a pathway to cultivate the engineering awareness by theory and practice in course teaching.

Key words：Chemical engineering；engineering consciousness；experimental teaching