化工原理教学方法探讨

化工原理教学方法探讨

摘要：化工原理是化工及相关专业重要的专业基础课，有极强的工程背景，对缺少实践知识的本科学生来说，初学本课程时会遇到较多的困惑，学习难度较大。作者结合多年的教学实践，从学生学习兴趣的培养、教学内容的合理安排、多媒体辅助教学手段的应用以及实践环节的加强等方面进行了探索，并取得了较好的教学效果。

关键词：化工原理教学内容多媒体实践环节兴趣

化工原理是化工及相关专业学生必修的一门基础技术课程，它在数学、化学、物理化学等基础与专业课之间起着承前启后的作用，是自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程，它承担着工程科学与工程技术的双重教育任务，担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用，是化工类及许多工科专业的重要基础课程[1]。本课程的理论性和实践性均较强，注重工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练，加强理论与实际的结合，提高分析问题、解决问题的能力是提高化工原理教学水平的必由之路[2]。化工原理课程教学水平的高低，对化工及相近专业学生的专业素养和工程能力的培养起着至关重要的作用，本文根据作者自身的认识和教学实践谈一点教学体会。

1 注重学生学习兴趣的培养

化工原理的主要内容是围绕“流体流动（动量传递）”、“质量传

递”、“热量传递”，即“三传”展开，解决各单元操作中的共性问题，具有极强的工程背景，对缺少实践知识的本科学生来说，初学本课程时会遇到较多的困惑，学习难度较大。另外有些学生认为自己以后不一定会从事化工行业的工作，从而影响学习热情，在学时数较少的情况下，有效地引导学生的学习过程，提高学习积极性，解决学习中遇到的问题，提高他们解决实际工程问题的能力是在化工原理教学中必须解决的关键问题。兴趣是最好的老师，第一堂绪论课对培养学生的学习兴趣非常关键。笔者每次会拿出当年世界500强企业前20名的名单，对其中的石油化工企业做一个简单的介绍。告诉他们自己所学的专业是一个巨大而且财富集中的行业，他们在这个领域将大有可为。然后从化学工业的发展历程着手，介绍化工原理这门课程的诞生和发展历史，来说明化工原理是一门过程工程课程，处理的是一些有共性的物理过程，解决问题的方法在其它行业照样可以运用，并举出几个大家都熟悉的例子来佐证。告诉学生方法和思维方式比知识更重要，本课程主要任务是培养学生运用基本理论解决工程实际问题的能力，无论他们以后从事哪个行业的工作，在本课程中学到的知识都可以让他们受益终身。一般在绪论课结束之后，学生对化工原理就会有一个基本正确的认识，学习积极性得到了很大的提高。

兴趣是最好的老师，在教学过程中,涉及与课程有关的实际问题或学生已感觉到的事物，引出要讲授的新的知识点或单元操作时，往往会很快激起学生的兴趣，促使其主动去思考问题，这样也就突出了化工原理工程实践性的特点[3]。对缺乏实践知识的本科生来说，工

程的知识往往是枯燥的，再加上化工原理课程本身有一定的难度，有些学生会逐渐丧失对本课程的学习兴趣。在教学过程中我们注重知识点与生产、生活实际相结合，以实际例子或大自然中普遍存在的现象为出发点，引出要讲授的知识，来激发学生的兴趣，促使其积极思考问题。例如：在流体流动章节的讲述中，在静力学部分，我们会以U 型压差计、化工企业的气柜及常见设备的液封装置为切入点；讲述伯努利方程时，通常会让学生思考“水往低处流”什么条件下才成立，介绍自然界的泉水、隧道施工工程中的“突水”或“泄湖”现象、农业上的灌溉、石油及天然气的长距离输送等，并结合实际案例进行分析，让学生参与计算或模拟设计；流体阻力部分以动车组及小汽车的流线型设计为引子讲述边界层分离，让学生思考管子为什么通常是圆的等等；最后往往会以城市自来水系统为例对这一章的内容做一个总结。过滤部分可以自来水的净化生产过程、家用净水器和城市生活污水的沙滤处理为切入点。传热部分可以空调及暖气系统、烧开水、公共浴室的供水系统、灶具的选用、开水瓶的设计、泡脚时动与不动对水温的感觉不同、冬天保暖的衣服应该里穿还是外穿等生活中的例子来激发学生的学习兴趣，以反应釜、换热器、流体输送管道的保温为例说明传热在化工及相关行业中的重要性，并以实际案例来加深学生的印象。吸收部分可以以化工厂尾气的处理及环境保护为例说明其和我们的生活密切相关，以硫酸、硝酸、盐酸、氨水、碳酸氢铵等大家较为产品的制备等来学生充分认识到吸收单元操作的重要性。精馏部分可从中国酒文化开始，介绍蒸馏在酿酒工业中的应用等。空气的性质是

干燥部分的主要内容，学生刚开始接触时往往觉得较为枯燥，我们以武汉的夏天往往气温并不高但特别热、冬天气温往往并不低而感觉特别冷等为切入点来展开，以晾衣服和晒被子为例来阐述物料的干燥。教学过程中要随时与学生互动，让学生始终保持学习本课程的兴趣。

2 合理安排教学内容，注意各章节的联系

化工原理的主要内容是介绍以动量传递、质量传递及热量传递为核心的各种单元操作的典型设备、操作原理、工艺计算、设备选型及实验研究方法等，主要任务是培养学生运用基本理论解决工程实际问题[4]。我们选择了流体流动、流体输送机械、沉降与过滤、传热、萃取、吸收、精馏、塔设备、干燥作为课堂讲授内容，这几章已涵盖了动量、热量和质量传递的重要理论以及相应的设备。其中流体流动一章是本课程的基础，一是传质和传热过程中往往也伴随着传质；二是“三传”在本质上有共性；三是在流体流动过程中必须要培养学生的工程意识，使其掌握本课程的学习方法，具备解决实际问题的能力。流体流动及流体输送机械部分的教学应该占用较多的学时，为学生学习本课程打下坚实的基础，使学生具备自学本课程的能力。讲述过程中要注意“三传”基本理论的阐述和分析，与学生的专业方向相结合。

例题与习题是学生学习时理论联系实际的桥梁。通过例题和习题的演算，学生可加深对化工原理教材重点内容的理解，牢固掌握基本知识和基本原理，培养正确的思维方法，提高分析和解决工程实际问题的能力[5]。学生平时功课繁重，很难保证有足够时间来预习和复

习新学的知识点，提高课堂效率就显得尤为必要。我们增加互动环节，采用启发、讨论的方法，对每节课及每章的知识点进行一次归纳总结，促进学生分析解决问题能力的提高。教学过程中要注意各章节之间的联系，抓住各种机会将“三传”进行类比，注重对学生的工程意识、思维方式和解决问题能力的培养。

3 合理利用多媒体辅助教学

多媒体辅助教学具有形象性、直观性、生动性、交互性、集成性、可视听性、虚拟性、教学形式多样性等特点，通过图片、三维图片、动画和录像等将知识点转化为立体、形象、逼真的随堂演示，既直观鲜明、又便于讲解，使学生既掌握了理论知识、又增强了感性认识，可充分调动了学生的学习兴趣[6]。由于缺乏实践经验,学生对化工单元操作基本上没有感性的认识，合理地将多媒体技术运用到教学中来，可明显提高教学效果。对每一个单元操作甚至每一个流程，我们都找到了动画来演示，对主要的设备，我们会找到它的三维内部结构示意图、模拟运行的动画。对有些单元操作，我们还利用录像来展示实际生产中正在使用的设备以及设备内流动流动的状态。

仿真是指模拟真实物体和过程进行系统实验和系统研究的一门应用技术。化工仿真技术的依据是化工过程的规律，它通过数学建立模型，在仿真系统上通过计算机再现化工过程，对实际生活当中的控制系统环境和化工生产操作进行模仿，且以此作为前提条件实施事故处理、紧急停车、正常运行、正常停车和正常开车等过程，进而使学