應用型人才為導向的化工原理實驗教學改革探究

化工原理是化學工程與工藝專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在培養(yǎng)學生對“單元操作”的認識，作為學生后續(xù)學習化學反應工程、化工熱力學、化工工藝學、分離工程等專業(yè)課程的基礎(chǔ)。化工原理實驗作為化工原理課程的重要組成部分，是促使學生理論聯(lián)系實際，深化理論知識理解和應用的一門重要實驗教學課程。化學工程與工藝專業(yè)作為典型的工科專業(yè)，所培養(yǎng)學生主要針對從事化學工業(yè)生產(chǎn)和開發(fā)的企業(yè)，如石油化工、煤化工、精細化工、制藥等領(lǐng)域內(nèi)的企業(yè)。而該類企業(yè)的加工生產(chǎn)過程都離不開“單元操作”。尤其是在服務地方經(jīng)濟方面，以礦石等資源加工利用為主的地方型企業(yè)通常需要大量的工科型人才促進自身發(fā)展，因此，化工原理實驗課程的教學質(zhì)量顯得愈發(fā)重要。目前各大院校開展的化工原理實驗教學內(nèi)容主要包括：“洞道干燥實驗”、“篩板精餾塔實驗”、“液-液轉(zhuǎn)盤萃取實驗”、“填料塔氣體吸收實驗”、“流體流動阻力的測定”、“離心泵特性曲線的測定”、“板框過濾機過濾常數(shù)的測定”、“套管換熱器中傳熱給熱系數(shù)的測定”等。這些基礎(chǔ)性實驗主要是常規(guī)的驗證性實驗，以幫助學生更好地理解化工原理課程中的部分原理和結(jié)論，同時掌握化工生產(chǎn)過程中“單元操作”的基本方法。因此，如何在校內(nèi)通過化工原理實驗教學過程促進學生的思考能力和動手能力，啟發(fā)學生工程概念，激發(fā)學生創(chuàng)新意識是需要在化工原理實驗教學中反復思考的問題，也是化工原理實驗教學改革的主要目標。
1、以解決問題的模式培養(yǎng)學生思考能力
化工原理實驗主要是常規(guī)的驗證性實驗，學生根據(jù)已有實驗方案進行實驗操作，一般實驗結(jié)果與預期基本相符。但在該過程中，學生只是依照實驗步驟進行操作，缺乏獨立思考能力。若以在實驗操作過程中出現(xiàn)的問題為引導，由學生對出現(xiàn)的問題進行解決，則能夠較好的培養(yǎng)學生的思考能力并能將學生所學知識真正做到學以致用。例如，在“篩板塔精餾實驗中”，指導教師可調(diào)節(jié)出精餾塔的“干板”、“淹塔”等情況，然后讓學生根據(jù)所學理論知識進行問題判斷并使操作恢復正常。在學生自己動手進行實驗裝置操作時，面對裝置在運行過程中出現(xiàn)的問題予以分析和解決，不僅能夠加深學生對相關(guān)問題的印象，而且能夠有效培養(yǎng)學生的思考問題和解決問題的能力，真正做到學以致用，學有所用。
2、在教學環(huán)節(jié)中建立工程概念
化工原理實驗是學生今后在企業(yè)生產(chǎn)實際中進行鍛煉的一個開端。實驗室的“單元操作”裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、易操作、反應靈敏的特點，雖然與實際“單元操作”裝置還有較大的距離，但已經(jīng)能夠幫助學生建立起實際“單元操作”裝置的概念進而建立工程概念。在此基礎(chǔ)上，指導教師可根據(jù)各單元操作的特點結(jié)合具體實驗裝置進行引導。例如，教師可結(jié)合當?shù)厣a(chǎn)企業(yè)特點，進行實地考察，采集必要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在進行化工原理實驗教學時，將實驗具體裝置與企業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，對比實驗裝置和實際生產(chǎn)裝置的物料處理量、產(chǎn)品生產(chǎn)量、流體輸送量等具體工藝參數(shù)，使學生對工程概念有初步的認識。
3、化工原理實驗與學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目相結(jié)合
近年來，各高校都在開展大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，旨在培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神和創(chuàng)業(yè)能力，促進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育相融合，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和就業(yè)質(zhì)量。由于化學工程與工藝專業(yè)是一門與工業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合、實驗課程與理論課程互為支撐的工科學科，因此，在大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目的開展中，該專業(yè)學生一般是以創(chuàng)新項目為主。因此，指導老師可結(jié)合實驗室化工原理實驗，組織學生根據(jù)自己感興趣的單元操作進行實驗的創(chuàng)新性設(shè)計，裝置的創(chuàng)新性改革等，充分啟發(fā)學生的創(chuàng)新性和積極性，有效培養(yǎng)學生的思考能力和動手能力。
4、利用現(xiàn)代化教學手段進一步增加學生認知
關(guān)于“單元操作”有較多的動畫解析及小視頻，其中包括“單元操作”工作原理演示，如精餾塔和吸收塔的內(nèi)部傳質(zhì)過程；相關(guān)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)演示，如換熱器的內(nèi)部構(gòu)造及冷熱流體的流動方式等。此外，在操作過程中的異常情況也可以動畫的形式直觀地展現(xiàn)出來。這些動畫及視頻能夠幫助學生更好的理解工藝過程，對“單元操作”有更加直觀的認識，再結(jié)合化工原理實驗中具體的實驗裝置和親手操作，學生的理解和認知也必將更為具體和深刻。
5、建立專業(yè)的實驗教師隊伍
目前的化工原理實驗課程，一般是將學生按“單元操作”裝置個數(shù)分成若干小組，由化工原理理論課程教師進行指導，實驗人員在設(shè)備具體操作中進行輔助。這種情況下，往往是一個教師負責多個單元操作，難以做到教學的針對性、有效性、深入性。可以建立一支專業(yè)的針對化工原理實驗“單元操作”的教師隊伍，每個教師負責一個“單元操作”，從實驗預習開始到后的數(shù)據(jù)處理過程都由該教師負責。教師可預先在團隊內(nèi)分享各自所負責實驗內(nèi)容的整體設(shè)計、思路和特點，以供大家相互借鑒和交流，互為促進，從而使化工原理實驗教學質(zhì)量切實得以提高。
6、結(jié)論
在化學工程教育專業(yè)的背景下，理論聯(lián)系實際顯得尤為重要。同時，這也對高校在學生的培養(yǎng)環(huán)節(jié)方面提出了更高的要求。在以應用型人才為導向的化工原理實驗教學改革探究中，需要通過相關(guān)指導教師的合理設(shè)計和有力引導來強化學生的思考能力、培養(yǎng)學生的動手能力、啟發(fā)學生工程概念。而以解決問題的模式培養(yǎng)學生思考能力，在教學環(huán)節(jié)中建立工程概念，與學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目相結(jié)合，增加教學手段多樣性，建立專業(yè)的實驗教師隊伍等措施可作為化工原理實驗教學改革中的內(nèi)容，從而切實有效地進一步提高化學工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。