化工原理范例

摘要：《化工原理》是化工技術專業人才培養的核心課程，涉及的操作技能和課程知識對培養應用型人才至關重要。本文主要探討了“互聯網+”背景下高?；ぴ碚n程設計教學的方法。從教學內容，教學模式，實踐能力等方面進行改革，培養更多適應社會需求的應用型人才。

關鍵詞：“互聯網+”；應用型；化工原理；教學改革

隨著我國經濟和科技的不斷發展，“互聯網+”背景下，應用技能型課程教學改革得到了社會各界的廣泛關注，對化工操作人才的數量和質量要求也在不斷的提高，為適應這一變化，培養較高知識水平和操作技能的高級化工人才是人才培養的重要目標。本文主要從高?；ぴ碚n程設計的教學方法著手，針對教學中的不足之處進行改進，從而培養出一批素質較高的化工專業人才。

1強化課程設計

化工人才的培養途徑主要包括基本理論知識和實踐能力的提高，合理設計具有動態性、實踐性、交互性和協作性的課程教學策略，使學生真正體驗解決工程問題的思路和方法，切實地感受理論知識與工程觀念的結合和應用。

2改革傳統的教學方式，提升教學效率

2.1提高學生的感性認知能力

摘要:化工原理實驗的流程設計是實驗教學的重要內容，有利于培養學生的工程能力與創新意識。根據教學實踐，武漢工程大學提出了參數歸類教學法指導化工原理實驗流程設計教學。該教學法的關鍵是根據實驗任務確定測量原理方程，然后對原理方程所涉及的參數按照物性參數、設備參數和操作參數進行分類。教學實踐表明，采用該法進行流程設計有利于學生掌握與理解化工原理實驗的共性，易于學習與實踐。

關鍵詞:化工原理;參數歸類;實驗課程;教學方法;流程設計

化工原理實驗是化工原理課程體系中重要的實踐環節，通過動手實驗，學生學會運用單元操作原理解決實際問題，培養工程實踐能力［1－3］。各高校都在積極探索實驗教學的改革。有的改進教學方法［4－6］，如采用比較教學法、五步教學法和翻轉課堂線上線下融合;有的改革教學內容［7－8］，如增設演示型、驗證型、研究開發型、綜合設計型實驗和開放型實驗項目;有的改革試驗教學過程［9－11］:對實驗的預習、實驗操作模式、考核體系進行改革;有的將理論與實驗同步進行、相互滲透［12］。而實驗流程設計是實驗課程中一項重要內容［13］，是實驗應該培養的學生核心能力，體現了學生綜合運用專業知識解決工程問題的能力。浙江大學、天津大學、大連理工大學、華南理工大學等院校的化工原理研究生入學考試中針對化工原理實驗內容，常常包括實驗流程設計，如天津大學研究生入學考試考研大綱中實驗考試的內容［14］為:實驗目的與內容，實驗原理，實驗流程及裝置，實驗方法，實驗數據處理方法和實驗結果分析等。然而關于化工原理實驗流程設計的教學研討少見發表，郭翠梨［13］從實驗設備、儀表的設計與選擇，實驗裝置的安裝，實驗裝置的調試三個方面對實驗流程設計進行了介紹。但主要內容是實驗流程設計的大原則，并未針對具體的實驗任務中主體設備、輔助設備、測量儀表的確定過程進行詳細介紹。武漢工程大學化學工程與工藝專業于2016年通過了教育部全國工程教育專業認證。該?；ぴ碚n程發展中心教師團隊根據多年的本科教學經驗提煉出化工原理實驗的共性，總結出參數歸類法指導實驗流程設計，與同行們交流。

1實驗流程設計問題的內容

問題舉例:試設計一個實驗流程，通過該裝置可以測定無縫鋼管的λ～Re關系曲線。(1)說明需測量哪些參數，畫出實驗流程示意圖，并標出測試儀表的名稱與測試點;(2)簡述實驗步驟;(3)說明λ～Re關系曲線需在何種坐標紙中標繪?？梢妼τ谔囟ǖ膶嶒炄蝿?，實驗流程設計包括的內容有:(1)實驗原理;(2)測量參數與儀表;(3)流程圖;(4)實驗步驟;(5)原始數據記錄表格;(6)數據處理。

2實驗流程設計參數歸類教學法介紹

從教學實踐看，實驗原理、實驗步驟與數據處理3項內容實驗教材介紹得較為詳細。學生在做實驗和流程設計中遇到的主要問題是:如何確定測量參數與儀表?如何自己繪制流程圖?如何確定原始數據記錄表格?筆者認為由于每一個化工原理實驗的任務都是通過物料在特定的單元設備內操作得以實現。雖然每個實驗所涉及的參數數目迥異，但是都可以分為三大類:設備(裝置)參數、操作參數和物性參數。為此筆者提出參數歸類教學法指導實驗流程設計。具體過程見下:第一步，根據實驗任務提煉出測量原理方程。該步驟是流程設計的關鍵步驟之一。通常每一個實驗的實驗原理都會有多個方程。在該步驟不是羅列實驗原理涉及的所有方程而是確定直接反映實驗任務的方程。第二步，將原理方程中的物理量按照設備(裝置)參數、操作參數、物性參數進行歸類，該步驟也是流程設計的關鍵步驟?？v觀各種版本的實驗教材，每個基本實驗的內容通常為:實驗目的、實驗原理、裝置圖、實驗步驟、原始數據記錄表、報告要求和思考題。并沒有對測量參數進行分析。這導致學生閱讀裝置圖時，對于為什么要設置測量儀表感到茫然?在現場實驗時學生經常直接看儀表盤有哪些測量儀表?而不是看裝置圖中儀表的測量位置。為解決學生的困惑，筆者在講授實驗課時不僅僅介紹測量的原理，還對測量原理方程所涉及的參數進行分析。并且不以參數的數目逐一分析，而是按照設備(裝置)參數、操作參數和物性參數進行分類。這種分類方法體現了化工原理實驗的工程特色。不論參數多寡都歸為三類，有如綱目，目之多寡皆入綱。可以藉此培養學生的洞察力和從看似毫無規律的現象中尋找規律、發現共性的意識。這一步其實是理論課的設計型計算在實驗中的應用。第三步，根據操作參數與物性參數確定需要配置的儀表，為繪制流程示意圖奠定基礎。第四步，確定工況變化時的調節參數與調節手段。由于化工原理實驗基本上都需要測量多個實驗點即對應多個工況，所以需要明確獲得不同數據點要調節的參數與調節手段。這樣分析有助于學生理解理論課的操作型計算問題。第五步，根據第三步與第四步確定的儀表添加主體設備、輔助設備、管件與閥件繪制流程示意圖。實驗裝置是由各種單元設備和測試儀表通過管路、管件和閥門等以系統的合理的方式組合而成的整體［13］。所以化工原理的每一個實驗的實驗裝置可以歸類為以下4類部件:(1)主體設備;(2)輔助設備;(3)測試儀表;(4)管道、閥門、管件。主體設備與測試儀表由第一步至第三步得到。下面就選擇輔助設備與閥門的依據進行分析:(1)輔助設備化工原理實驗中所用的輔助設備主要包括輸送機械和換熱設備。輸送設備:輸送液體時配備泵與貯液槽，液體也可以通過高位槽輸送;輸送空氣配風機或壓縮機。換熱設備:若流體在整個實驗流程中有換熱需求，按以下情況分別處理:①氣體為蒸汽，則配水槽和蒸汽發生器;②空氣作為加熱介質，則配電加熱器;③蒸汽需冷凝，配冷凝器(精餾單元);④液體需汽化，則配再沸器。(2)閥門閥門在配置時遵循以下原則:①離心式輸送機械在出口管路上配流量調節閥;②正位移式輸送機械配旁路調節閥;③轉子流量計的下方裝流量調節閥;④液體貯槽要配排液閥門。第六步，根據第二步與第四步的分析結果確定原始數據記錄表。在繪制原始數據記錄表時，設備參數通常為一次性數據。若實驗僅需一組數據，反映物性參數的儀表數據與操作參數數據全部列在原始數據表格內;若需測量多組數據，除傳熱實驗外反映物性數據的溫度記在表頭，操作參數列在原始數據記錄表內。上述的參數歸類法開展流程設計的過程可以簡要地用圖1表示。

一、理論教學環節

主要任務是使學生掌握化工生產過程中涉及的主要化工單元操作的基本概念、典型設備的構造、基本操作原理等知識并能夠進行單元操作過程的工藝計算。實驗教學環節的基本任務是使學生了解各化工單元操作原理、流程，使學生掌握典型化工設備的特點、性能和基本操作，加深對化工原理基本理論、基本知識的理解?；ぴ碚n程設計是繼化工原理理論教學和實驗教學之后安排的一個總結性、綜合性的實踐教學環節。通過該實踐環節的訓練使學生能綜合運用化工原理的基本理論知識以及先修的物理化學、機械制圖、化工制圖等課程理論在規定的時間內完成給定的化工設計任務，即設計出符合一定生產要求的化工單元操作工藝及設備。通過化工原理課程設計讓學生了解化工設計的基本內容，掌握化工設計的一般步驟和方法，重點培養學生的工程意識和分析、解決工程實際設計問題的能力。課程設計不同于一般的課程作業，需要學生根據設計任務，確定自己的設計方案，查取資料、搜集數據，進行工藝過程和設備的計算，并對自己的選擇和計算結果進行論證和核算。整個設計過程對提高學生工程意識及獨立工作能力有很大作用。然而筆者在自身教學實踐指導中發現，目前化工原理課程設計在教學設計中仍存在一些不足，這些不足在一定程度上影響了其教學質量。在此，筆者結合自身實踐分析一下化工原理課程設計在教學中存在的問題，并針對這些問題探討一下具體的改進方法。

二、課程開設時間不當導致學生對課程設計認識不足

化工原理理論課程是化學工程與工藝專業學生在大學期間主修的第一門化工專業基礎課，是工程性較強的一門課程。而化工原理課程設計隸屬于工程設計課程，很多學校通常在化工原理理論課程結束后開設，時間為兩周。雖然學生在學習了化工原理理論課程后基本掌握了常見的化工單元操作的基本原理和典型設備的結構和計算，但學生對工藝和設備的認識還是比較膚淺的，大多數學生仍停留在書本知識的理性認識上，對工程的內容了解甚少，不具備工程觀點。因此學生拿到設計任務后，認為課程設計跟平時的課程作業沒什么兩樣，直接按照《設計指導書》中的例題進行依葫蘆畫瓢，也不管是否適合自己的體系，設計出的設備不合理、不規范。為了讓學生對課程設計有一個充分的認識，筆者認為化工原理課程設計教學環節應安排在大三下學期期末，并與化工設備課程設計同步進行。因為在此之前，學生除修完化工原理理論課程外，還修完多門化工專業課程，如化工分離工程、化工設備機械基礎、化工工藝學等。經過多門專業課程的學習，學生對工藝和設備的認識已經比較深刻，對工程內容的了解也比較多，已具備基本的工程觀點，以至于拿到設計任務后不會像以前那樣盲目無措。

三、設計過程安排不合理，使學生在設計過程中收獲甚少

化工原理課程設計的主要內容包括：設計方案的選定；主要設備的工藝設計計算，繪制帶控制點的工藝流程圖；設備的結構尺寸和工藝尺寸的設計計算，繪制主體設備的設計條件圖；典型輔助設備的選型和工藝尺寸計算。整個過程設計內容多，任務重。若指導教師不能合理的安排設計任務，很難使學生在短時間內掌握化工設計的程序和方法，有效地提高學生分析和解決工程實際問題的能力。以往化工原理課程計過程主要包括設計準備階段、設計階段以及設計說明書的編寫和繪制階段。設計準備階段通常是布置設計任務，介紹課程設計的步驟、注意事項等，然后讓學生根據設計任務書提供的條件和要求，通過復習相關教科書、查閱有關資料進行分析、對比確定適宜的流程方案和設備類型，初步確定自己的設計方案。然而，很多學生通常不太重視這一階段，設計準備工作不充分導致后續設計過程問題多多，為了完成設計任務，不得不套用例題或套用網上類似的設計例子，因此對設計過程涉及的公式、設備的選型都不理解。介于上述問題，筆者在布置設計任務時強調在設計準備階段除初步確定自己的方案外，至少還要弄懂一份相關的設計事例，并在設計準備階段后期進行答辯。答辯的內容：設計任務、初定的方案、方案的確定依據、優秀設計案例講解。這樣做雖然指導老師的任務加重了，但是學生受益很多。首先學生會更認真的投入到設計當中去，答辯過程中指導老師提出的一些意見和建議也可以幫助他們完善設計方案。其次優秀設計案例講解的目的是讓他們在設計前對設計過程的程序和方法有一整體的了解，同時也有利于師生之間、學生之間相互交流，大大改善了學習氣氛。

作者：姚金環 李延偉 呂奕菊 單位：桂林理工大學化學與生物工程學院

摘要：“化工原理”是化工及相關專業的專業核心課程，但其傳統教學存在一系列弊端，如時空局限、新技術更新慢，僅靠線下教學難以滿足新技術和基礎知識融合的需求。為提高學習效果，提出基于慕課線上線下混合式智慧教學模式，分別在課前、課中、課后三個教學環節給出了具體的線上和線下教學設計方案，豐富了教學內容和教學手段，提高了課堂管理效率和教學效果。

關鍵詞：化工原理；慕課堂；混合式教學

“化工原理”是化工及相關專業的核心課程，具有較強的理論性和工程性。該課程目的在于培養學生的工程意識，培養學生分析和解決化工生產相關問題的能力。本課程知識點多，工程性強，計算量大，涉及的設備類型多，課程內容密切聯系生產實際。學生通過理論學習，熟練掌握各單元操作的基本原理、典型設備及其設計計算方法，通過一定數量習題、實驗、課程設計等訓練，培養工程觀點、定量計算、設計開發能力和創新理念，從而達到正確運用工程圖表、技術經濟觀點分析、解決工程實際問題的能力和科學思維方法［1-3］。但是，化工新材料和新技術在不斷革新，而教材更新跟不上新技術的發展，課本內容陳舊，信息量少，難以滿足現代化工發展的需求；另一方面，傳統教學考核方式單一，缺乏對學生認知過程和知識綜合應用能力的考查。隨著互聯網技術的發展，網上教學資源豐富，如“雨課堂”“慕課堂”和“愛課程”等網絡教學平臺和資源被廣泛應用到教學實踐中[1]。為此，我們提出在“化工原理”教學中，引入現代化教學手段，結合實體課堂和線上課堂，初步探索了一套線上線下集學生考勤、課堂互動、課后監測和全過程考核的混合式教學模式。

1“化工原理”線上線下混合式智慧教學的優勢

在傳統教學中，若教師指導每一個學生學習，教師必須兼顧所有學生的進度，這樣幾乎無法完成，且課本內容陳舊，信息量少，難以滿足現代化工發展的需求。而純粹的線上教學又無法兼顧學生的學習狀態和學情。所以，結合線上教學資源和教師線下的教學指導以及個別幫扶可以有效解決線下教師不能兼顧所有學生進度，線下學生學情不好掌控的難題。（1）面面俱到，解決學生差異性問題學生的差異是客觀存在的，也是每位老師在教學過程中遇到的。所以，因材施教是常常提及的話題。因為在線下教學過程中，教學內容和教學節奏對于每位學生都是一樣的，但是每位學生對于同樣知識點掌握的快慢卻存在差異。因此結合線上線下教學，學習能力稍差的學生可以通過課前網絡課堂的預習能夠很好地解決這種差異，使其在課中可以跟上教師的節奏和進度；另一方面，學習能力較強的學生也可以帶著問題在課中學習，提高學習效率。（2）時間上靈活，解決學生查漏補缺問題線上線下教學結合不僅可以讓教師在教學上表現出較好的靈活性，在學生學習方面也同樣具有較高的應變性。由于學生學情存在客觀差異，每個學生都可以根據自身的情況來安排自己的學習計劃，在課前預習，課后查漏補缺，提高了學生的自學能動性［4］。（3）提升教師教學質量傳統教學對于時間、地點的要求都是固定的，很多學校教學任務更是按計劃完成，教學內容一直不變。而網上教學卻更新換代非常快，包括工程實例的更新，知識點、新科技、新技術的融合。只要擁有服務器和移動終端，學生們可以不受時間和地點的局限，自由選擇教學資源，很好地解決了每個學校資源不均，教師水平不一的問題。學生在課堂前通過網絡課堂的學習進行預習，并且學習可以重復進行。課中，學生可以帶著問題進行線下學習，同時不明白的問題也可以通過網絡教學尋找答案，如此，學習的主動性就掌握在自己手中。學習能力較強的學生可以提前學習，學習能力一般的學生可以隨著教師的節奏學習，既有利于提高學生的學習效果，也能較大程度提高學生的自學能動性，學生才能夠在基礎知識上與老師達到共鳴。

2“化工原理”線上線下混合式教學總體設計及效果

圍繞解決“化工原理”傳統課程中信息量少，教學手段單一，教學過程難以監管和考核不全面等問題，初步探索了一套如圖1所示的線上線下混合式教學模式。課前預習由傳統的閱讀課本轉為線上學習。慕課堂是中國大學MOOC平臺在慕課及學校云平臺基礎上研發的線上教學管理工具。慕課即大規模開放在線課程，教學內容以模塊化的短視頻呈現給世界各地的學習者，提供了一種在線網絡化教育和學習模式[5-9]。將篩選的優質慕課課程推送給學生進行自習，然后通過慕課堂進行學習過程監管和考核，同時建立題庫，在每次上課前發送預習內容的題庫給學生，實時監控學生學習狀態和學習效果。課中的教學內容為教師精講部分，由于有了前期的課前慕課的預習和發送的預習題庫，學生可以帶著問題來聽教師的線下課程精講。課中課堂講授可在傳統實體課堂的基礎上結合慕課平臺豐富教學活動，記錄和監管教學過程，同時教師可以建立題庫，隨時在課中發送并隨堂測試，即時掌握學生的學習動態，促進學生對知識點的內化吸收。課后教師可以通過慕課堂發送章節測驗試題給學生，了解學生學習掌握的情況，及時查漏補缺；另一方面，可以給學生推送名師講解、實際生產流程和先進設備等拓展課堂教學內容。

摘要：

化工原理是化工類專業最重要的一門工程技術基礎課程之一，具有很強的實踐性和工程性。針對目前化工原理課程教學中存在的問題，結合自己多年的教學實踐經驗，提出了基于生活案例的化工原理課堂教學方法，突出教學的趣味性、思考性，激發學生學習的積極性、主動性，提高化工原理課程教學的效果和質量。

關鍵詞：

化工原理；生活案例；課堂教學

化工原理是化工類專業的一門核心主干課程，具有極強的實踐性和工程性，其主要內容是講述化工生產過程中各種單元操作的基本原理、典型設備的結構特點及設計操作的計算方法等［1，2］，具有公式多、概念多、計算量大、系統性差、知識面廣、應用性強、內容抽象等特點，加上學生缺乏對化工過程及設備的感性認識，學生普遍反映“學不懂”“記不住”“很枯燥”，從而失去了對化工原理學習的興趣，學習的困難很大［3，4］。面對這些問題，許多教師在化工原理教學過程中進行了積極的探索［5－7］，取得了良好的效果。本文基于對化工原理教學現狀的分析，發現其中存在的主要問題；闡述了生活案例在化工原理課堂教學中的重要性；在化工原理教學中適時地引入生活案例，可以激發學生的學習積極性和探索精神，培養學生的創新意識和實踐能力，提高化工原理課堂教學的效果和質量。

一、化工原理課程教學中存在的問題

近些年來，通過對本院相關專業化工原理課堂教學進行分析研究發現，目前化工原理教學中存在的問題主要有以下幾點。

一、大學化工原理課程設計教學現狀

1.設計題目陳舊，設計內容格式化

多年教學延用同樣的題目，分組進行設計，設計題目內容在化工原理課程設計指導書、網絡或往屆同學存檔贈送的資料中都有較完整的設計模版。因此學生在設計過程中只要按部就班地照葫蘆畫瓢，基本都能在規定時間內完成。由于題目陳舊和設計內容格式化導致設計效果變成紙上談兵，流于形式，大部分學生學習積極性不高，不夠重視，設計質量差，難以達到教學目標。

2.設計手段單一

設計的初衷是為了提高學生的制圖能力、計算能力及相關設備選型等綜合能力，所以要求學生手工繪圖、手工計算。但通過多年設計經驗發現，學生對基本的制圖規范如尺寸標注、比例選定、局部刨面圖及俯視圖相關規范性方面仍不能較好掌握。同時手工計算存在計算量大，計算結果準確度不高的問題，比如，塔板層數計算無論采用逐板計算法還是制圖法，其它如經驗公式、經驗參數選取和試差法的應用等都可能出現以上問題，其計算結果必將影響后續設計內容，嚴重者導致負荷性能圖檢驗不合格。這時按正常設計處理方法應該從尾到頭逆向再檢查一遍，從出現問題處再重新計算設計。但這時學生一般都身心疲憊，失去信心和毅力；另一方面設計時間也難以保證，結果必然導致一部分學生掩蓋問題、私自篡改數據，而不能面對問題靜心思考，實事求是地分析問題和解決問題，更不知小小數據的改動可能會給實際生產帶來非常嚴重的后果。

3.考核方式單一

以往教學中一般采取出勤、說明書和圖紙三部分相結合的評價體系。但在執行中發現存在以下問題：比如，圖紙方面，由于上交的是“無聲”的書面成果形式，致使懶惰或制圖技能差的同學有機可乘，私自找別的同學替畫，指導老師卻無法核實；說明書若是電子版，則可以套用本組其他同學的作品，進行簡單的數據、文字修改，這一點從部分說明書中出現錯誤的相同性得到驗證，這時問題雖然發現了，但指導教師仍很難判定是誰套用誰的，是誰替誰畫的，另外還可能是同組同學“分工合作”的結果，所有這些問題的出現，必將對最終成績的評定帶來困難，也易導致該考核方式不能全面公正、公平地對學生做出考核的問題，也難以檢驗設計的質量，同時助長了不良的學習風氣。

摘要:以新工科和工程教育專業認證為切入點，構建化工原理實驗教學體系，開展教學改革及人才培養模式的過程控制研究。通過管理制度、課程模塊、教學手段、考核評價及人才培養等方面的改革與實踐，以改善教學效果、提高教學質量，強化學生的工程觀點。以學生為主體，培養實驗技能與創新意識。該體系具有良好的適應性和可操作性，對提高學生分析解決問題的能力具有促進作用。

關鍵詞:化工原理實驗;新工科;專業認證

化工原理是工科大化工類專業的一門重要學科基礎課，在我校化學工程與工藝、輕化工程、制藥工程、生物工程、釀酒工程、高分子材料與工程、材料科學與工程、食品科學與工程等專業中普遍開設?；ぴ硎沁B接基礎課程到專業課程學習的橋梁，它既是學生工程觀念的啟蒙課，又為學生的專業課學習奠定基礎［1］。化工原理實驗是理論聯系實際的重要環節，培養學生應用理論知識、組織單元操作實驗及分析解決工程問題能力的重要途徑。各高校都十分重視實驗教學在培養人才過程中的特殊作用，當今包括我校在內的很多高等院校已經將化工原理實驗單獨設課。近年來，省內外相關高校對提高實驗教學質量做了一定的工作，不斷強化實驗教學環節，加大實驗室建設投入，增強對實驗教學內容和方法改革的研究與探討，提出多種改進方法，取得了一定的效果。為應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展等一系列國家戰略，教育部積極推進新工科建設［2］。開展工程教育專業認證是推進我國高校工程專業教育國際化、也是提高和保障工程教育質量的重要措施。有必要在新工科和專業認證背景下，探索和實施新化工原理實驗教學環節和評價體系，促進和提高實驗教學質量。

1實驗教學體系建設的意義

實驗教學是實施化工原理課程教學體系的三大組成部分之一?；ぴ韺嶒炇菍W生接觸的第一門工程類實驗課，應注重樹立學生工程觀念、提高學生動手操作能力、拓展學生創新品質［3］。優化實驗教學體系，發揮實驗教學對學生知識能力的培養，促進化工原理實驗教學質量的提高，更好地培養工科類人才。開展化工原理實驗教學內容和方法的改革，有利于提高學生實驗預習自覺性、激發學生實驗操作興趣、鍛煉學生解決實際問題的能力、促進團隊協作、提高學生工程實踐和創新能力。在硬件條件不斷優化升級的同時，構建具有特色的化工原理實驗教學模式、建立科學的實驗教學體系，達到改善課程教學效果和提高教學質量的目的。實驗教學中注重對學生知識面的拓寬和技能的培訓，滿足學生自主探索、自主實踐和自主創新的需求，在培養能夠適應可持續發展需要和有創新能力的復合型人才起到重要作用。此外，最大限度地發揮化工原理實驗平臺作為本科生研究創新性實驗教學基地，與當前具備“知識、能力、素質”三位一體的人才培養目標高度契合和一致［4］。

2實驗教學體系建設的實踐

2.1優化實驗配置，完善實驗室管理體系近兩年，我校經過分期投入、逐步完善，進行化工原理實驗設備更新。目前我校每種典型單元操作實驗裝置均為8套，確保每組學生3～4人，滿足了不同專業、不同單元操作對實驗教學的需求。實驗設備體現操作的多樣性和新的教學模式，實驗裝置手動狀態和自動狀態相結合，操作參數既可手動調節、亦可通過計算機輸入調控;數據記錄和分析處理既可學生自己完成，亦可通過實驗配套計算機自動完成。為充分發揮實驗室的作用，便于廣大師生高效、有序進行實驗，確保實驗教學質量，在實驗教學的各個環節加強管理。針對每個綜合性實驗項目，制定專門展板，包含實驗目的、實驗原理、實驗設計要求、實驗注意事項、裝置流程圖、操作規程、安全指南。只有嚴格、科學的實驗室管理制度才能保證學生在實驗中真正學會操作技能、掌握處理工程問題的實驗方法及手段，樹立工程觀念。另外，化工原理實驗教學中學生安全意識的培養必須放在第一位，學生在進入實驗室前應進行安全教育和培訓。制定實驗室安全守則和管理規定，并制作成展板上墻。學生動手操作時，教師在可控范圍內對出現的緊急狀況進行處理，之后將其作為案例，強調實驗操作中安全意識和規范操作的必要性和重要性［5］。教學中可結合新聞報道中的社會重大安全事故實例，對實驗室滅火方法、安全事故如觸電處理方法、易燃易爆有毒有害化學品泄漏處置方法、實驗室水電門窗關閉等知識進行延伸講解。

本文作者：陸偉東 鄒先強 張圣領 單位：韶關學院化學與環境工程學院

引入工程案例，培養學生工程意識

工程案例教學法是在具有較強工程背景的課程教學中，在學生掌握了有關基礎知識的基礎上，引入工程實際案例，供教師與學生進行分析和討論，旨在培養學生的工程觀念，提高學生解決實際工程問題的能力，激勵學生主動參與教學活動的一種教學方法[1-2]?；ぴ韺儆诠こ绦哉n程，涉及的工程計算多，設備結構大型化，操作原理復雜以及一些枯燥乏味的概念、理論、公式等，工程性課程教學的主要目的就是培養學生的工程意識，培養他們的工程實踐能力[3]。在環境工程專業化工原理理論課教學過程中引入相關環保工程案例和采用工程案例教學法，有助于學生對基本概念、基本理論和基本方法的理解以及工程思維能力和工程觀念的培養，提高學生學習積極性和應用單元操作基本理論解決實際工程問題的能力。例如，我們在課堂上利用多媒體技術的優勢，以彩色圖片或動畫的形式展示“三廢”處理過程和處理設施，如流體輸送設備中的離心泵的結構及工作原理、吸收操作中的填料吸收塔及其操作原理、非均相物系分離中的沉降與過濾設備及其分離原理等。圖片和動畫展示形象直觀，可以初步培養學生的工程意識。

除此之外，我們還積極在授課過程中引入環保工程案例和采用工程案例教學，例如在講授重力沉降中關于顆粒沉降速度的計算和應用時，先通過簡單的理論推導出顆粒的沉降速度公式(簡單的公式推導有助于學生理解和應用)，然后引申到將顆粒沉降速度公式應用于含塵氣體除塵的設備——降塵室參數的設計和對已有降塵室操作條件和除塵性能的確定，加深了學生對于重力沉降理論及其工程價值的認識，使學生能感覺到他們正在學習的知識實用性很強，有學習的價值。另外，我們在一些重要的單元操作理論講授完畢后，會布置一些工程設計問題作為課后作業。例如，在吸收單元講授完成后，學生掌握了吸收的基本理論和吸收設備的設計基礎，我們布置學生根據吸收的基礎理論設計一個處理含硫工業廢氣的填料吸收塔，同時給予學生一定的提示。學生利用約一周的時間收集和閱讀相關文獻資料，分析工程案例的主要內容，思考工程中的問題，然后用1～2個學時的時間進行以學生為主體的課堂討論。在工程案例課堂上，學生自愿上講臺發言，向大家介紹自己的設計思路、方法和結果，然后其余同學對設計的填料吸收塔的優點和不足進行討論，老師在恰當的時候對學生的討論方向進行積極引導。最后，對學生在設計工程過程中出現的問題進行逐一點評，歸納總結，肯定工程案例課堂討論中取得的成績，同時對學生設計的吸收塔的不足進行補充。通過在授課過程中引入環保工程案例和實施工程案例教學法，學生學習的主動性和工程意識大大增強。

分析單元操作費用，培養學生工程經濟觀點

“三廢”處理是我國環境保護的一項重要政策，同時也是構成工業企業運營成本的重要組成部分，因此“三廢”處理的經濟核算對工業企業的可持續發展是十分重要的，我們在教學中應注意學生經濟觀點的培養。下面我們以“吸收塔的設計”教學為例，談談培養學生工程經濟觀點的一些體會。我們知道，填料塔是吸收操作的重要設備，吸收塔的設計計算中需要確定的一個重要條件就是液氣比，液氣比的選擇是一個經濟上的優化問題。當吸收塔進出口氣體中溶質的含量和進口的吸收劑中溶質的含量已知時，液氣比增大，吸收塔出口的吸收劑中溶質的含量將減小，過程的平均推動力相應增大而傳質單元數相應減小，操作線遠離，吸收推動力增大，吸收速率加快，完成同等分離任務所需的氣液接觸面積減小，塔高降低，設備費用減少。但是，吸收劑消耗增加，輸送吸收劑所需功率增加，并且由于吸收液的數量大而含量低，必使吸收劑的再生費用增加，故操作費用上升。反之，若液氣比減小，吸收操作線靠衡線，吸收速率減慢，完成同等分離任務所需的氣液接觸面積增大，塔高增加，設備費用增加，但吸收劑消耗減少，輸送吸收劑所需功率及吸收液再生費用等操作費用下降。根據生產經驗，一般情況下取吸收劑用量為最小吸收劑用量的1.15~2.0倍較為適宜[4]。這里1.15~2.0倍最小吸收劑用量是以經濟效益來衡量的，即以吸收單位質量的尾氣所需的總費用，包括設備費用和操作費用來衡量。

結語