提高化工原理课程教学质量的思考

　　 论文关键词：化工原理教学质量实习实验课程设计
　　论文摘要：文章结合化工原理课程的特点，通过合理安排认识实习、实验、课程设计等实训环节，促进理论教学。采用类比法、多媒体辅助等多种灵活多样的教学方法和手段，以提高课堂教学效果，使化工原理教学质量整体得以提高。
　　化工原理是化学工程与工艺及相关专业开设的一门专业基础课，主要讲授化工单元操作的过程和设备[f})，是学习后续专业课程的基础。课程内容既包含了较深的基础理论，又有很强的实践性，历来被认为是一门难学又难教的课程。笔者根据多年来的教学实践，现就提高化工原理课程教学质量的方法浅谈如下。
　　1.合理安排认识实习，提高学生对设备的感性认识
　　化工原理包括许多单元操作过程，但就其内容来讲，可将它分为两部分:操作原理和设备介绍。对设备的类型、结构、特点，通过实物了解既直观，效果又好。因此笔者对培养方案进行了修订，在开课前和课程设计前分别进行一次认识实习。经验是必须抓好开课后的第一次认识实习，利用这次机会，使学生获取了解设备的第一手资料。此次认识实习应做到以下两点:第一，由化工原理主讲教师制订实习计划。使学生了解化工产品的生产过程，以及此次实习对化工原理及其后续课程学习的作用，对化工原理中所涉及的重要设备，如塔、换热器、泵等，对其结构要做详细介绍，使学生对常见设备有一个初步了解。第二，实习期间，要求学生结合教材对重要设备，结合实物图认真分析，熟悉结构，为以后的学习打下基础。实践证明，在了解设备的基础上讲授操作原理，有助于理论知识的学习和掌握。
　　2精心设计实验教学，加深对理论知识的理解和掌握
化工原理实验教学不同于其他课程实验，它是针对每个单元操作过程开设的，主要是帮助学生理解和验证所学的定理、公式。每个实验都是对某一个知识点的综合应用。如圆形直管气体传热膜系数的测定。主要测定空气在圆形直管内强制湍流的传热膜系数，并用准数方程整理经验公式。学生在学习对流传热系数这一节时，由于公式特别多，学生往往不知从何下手，但实际生产中常遇到的是圆形直管内强制湍流，因此在众多的公式中，学生重点掌握的也是圆形直管内强制湍流给热系数的计算，而传热实验恰恰强化的就是这个知识点。学生处理完实验数据后，可以熟练掌握相关的公式和使用条件。再如离心泵性能测定、填料塔中液相传质系数的测定等都是为某个单元操作和某个知识点的综合应用。如何通过化工原理实验教学来促进理论教学的学习，笔者认为在学习每章理论课的同时，把实验课程穿插进去，并要求学生做好实验前的预习和准备工作。高质量的完成化原理实验不仅能够加深所学的理论知识，同时也培养了学生在实验技能和综用知识方面解决间题的能力。
　　3通过课程设计综合训练，增强学生工程意识
综合考虑操作费和设备费是贯穿于化工原理每个章节中的一个重要内容，不断增强学生工程意识，为解决实际问题打下基础。化工原理课程设计是为培养学生工程设计能力而设置的一个教学实践环节，也是学生完成从理论到实践过渡的重要一环。通过课程设计的综合训练强化学生工程观念，从而提高化工原理教学质量。在精馏塔设计中，回流比R的确定是设计中很关键的一步，应引导学生从技术、经济、安全操作方面考虑，把课堂上反复强调回流比R对操作费和设备费的影响应用到实际设计中，实现精馏过程的优化设计。在塔顶冷凝器设计中，若以水为冷却介质，提示学生尽管出口温度升高可以减少用水量，降低操作费，但出口温度过高管子容易结垢导致传热效率降低，甚至堵塞管路无法使用。在泵设计中，有的学生喜欢选用型号大一些的泵，总认为这样做保险，很少注意从技术、经济、生产周期等方面进行综合考虑。因此要想提高设计质量，必须从课堂教学抓起，同时通过课程设计促进课堂教学，提高化工原理教学质量。

　　4采用灵活多样的教学方法和手段，提高课堂教学质量
　　4.1引入类比教学法，使复杂问题简单化
类比法是寻找研究对象的貌异质同的思维方式，它是一种比较重要的逻辑推理方法，由于化工原理中的动量传递、质量传递、热量传递三种过程中存在着类似的规律和内在的联系，可将相对简单且较成熟的热量传递的研究成果，推广到较复杂的质量传递过程中去。在讲授传质过程中，将传质与传热进行对照讲解，可使复杂问题简单化，帮助学生理解记忆。如传质中的分子扩散、对流扩散与传热中的传导、对流传热类似。在讲解对流扩散的传质机理和传质速率时，可以仿照对流传热，引入虚拟传热膜厚，流体侧的温差、热阻都完全集中于此，而传热方式主要是分子热传导，传热速率仿照傅立叶定律计算，从而引出牛顿冷却定律。传质中引出虚拟传质膜厚，流体侧的浓度差和阻力全部集于此，而传质方式主要是分子扩散，传质速率可仿照菲克定律求出。很难理解的对流传质过程，利用类比法，用较短时间就能被学生所接受，加深了学生对传质过程的理解。吸收中的最小液气比与精馏中的最小回流比，传热中的对数平均温差与吸收中的对数平均推动力，牛顿粘性定律、傅里叶定律、菲克定律等，在讲授过程中都可以通过类比的方法进行讲解，通过类比把复杂问题简单化。
　　4.2采用多媒体等辅助手段，提高课堂教学效果
化工原理是一门实践性很强的工程学科，单元操作的研究内容包括“过程”和“设备“两个方面[[3]。而学生没有工程概念和感性认识，如果单纯的用“黑板加粉笔”的教学模式，一些操作过程很难表达清楚，学生会感到枯燥乏味，无法满足现代教学要求。为此，在教学过程中需通过合理安排实习、实验来增加学生感性认识，同时还需要借助多媒体教学、设备模型等手段，把教学信息转化为可视信号，从而提高教学效果。如列管换热器的结构表述，什么是多管程、多壳程，热、冷流体如何进行换热，如果只在黑板上用画图来表示，很难把这一个动态过程表达清楚。
　　现在借助多媒体教学，通过三维动画，很容易的把这一过程清晰生动地显示出来，使学生更易理解。在讲解浮阀塔的操作性能时，用透明有机玻璃模型，形象清晰地展示了塔设备的内部结构和整体特征，加深了学生对设备的基本结构和工作原理的理解。化工原理的另一特点是计算性强，计算内容从基本概念到实际问题，内涵非常丰富，特别是那些在分析过程机理的基础上建立的数学模型，往往是非线性的、多变量的，计算过程絮杂。如确定板式塔塔板需要逐板计算，重复利用操作线和平衡线方程。如果笔算工作量大，耗时较多。若采用计算机辅助教学，进行简单编程，这些问题便能很容易解决，在编程过程中还能巩固和深化教学内容。通过这些辅助的教学方式，帮助学生深人理解单元操作过程的原理、形象直观地了解和掌握设备原理与结构，既培养了学生的学习兴趣，又加深了学生的理解和记忆。
　　4.3通过课堂讨论的形式组织教学，加深学生对概念的理解和记忆
通过课堂讨论形式来理解某个概念、公式，比单纯的讲解效果要好得多。这种教学方法，一般多用于传热、传质过程，由于公式多，难记忆，易于混淆。教师可以针对某些内容首先让学生在课下准备，然后组织一堂讨论课。如传热过程中，傅里叶定律、牛顿冷却定律、斯蒂芬一波尔滋曼定律、传热基本方程，这几个方程表示不同币毫热方式的传热速率，都与温差成正比，但温差不同，可以通过讨论形式帮助学生加深概念的理解和记忆。
　　5结语
在化工原理教学中，应针对课程的的特点，切实抓好实习、实验、课程设计等实训环节促进理论教学，采取灵活多样的教学方法和手段，不断提高课堂教学效果，提高学生的分析和解决问题的能力，使化工原理教学质量整体得以提高，2007年《化工原理》课程被评为该院精品课程。