鞠彩霞，李鳳剛，肖瑞瑞，董　凱，戎欠欠

(棗莊學(xué)院化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院，山東　棗莊　277160)

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化工原理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革與探索*

鞠彩霞，李鳳剛，肖瑞瑞，董凱，戎欠欠

(棗莊學(xué)院化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院，山東棗莊277160)

針對(duì)目前我?；ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行豐富和改進(jìn)，增加了創(chuàng)造性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而擴(kuò)大筑固了學(xué)生的知識(shí)面，開拓了學(xué)生的思維。對(duì)教學(xué)方法的改革，使學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度去做好每一個(gè)實(shí)驗(yàn)。新的實(shí)驗(yàn)考核方式讓每一個(gè)學(xué)生都緊張起來，認(rèn)真掌握好實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)環(huán)節(jié)并復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)。改革后的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高了化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和學(xué)生工程意識(shí)。

化工原理實(shí)驗(yàn)； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 改革；探索

化工原理作為實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，課程擔(dān)負(fù)著由理論到工程、由基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁作用，是化工類各專業(yè)一門主干課程，屬于工程學(xué)科范圍[1-2]。而化工原理實(shí)驗(yàn)是整個(gè)化工原理教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和工程實(shí)踐能力方面起著舉足輕重的作用[3-5]。由于化工原理實(shí)驗(yàn)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，又是學(xué)生首次接觸到的工程性實(shí)驗(yàn)，以往我校化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生雖能在老師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)的基本操作和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，但仍存在許多不足：(1)教師講解得過多，學(xué)生對(duì)教師過分依賴，缺乏獨(dú)立思考的能力。(2)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)操作不重視、不認(rèn)真，實(shí)驗(yàn)沒激情。(3)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，不同專業(yè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本沒有區(qū)別，實(shí)驗(yàn)要求沒有層次。為提高《化工原理實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)質(zhì)量，欲解決上述問題，有必要對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)考核方式的等方面進(jìn)行了改革與實(shí)踐。借簽國內(nèi)有關(guān)學(xué)校相關(guān)專業(yè)已有成效的改革[6-9]，對(duì)我們自己的化工原理實(shí)驗(yàn)作出新的探索。

1　改進(jìn)和豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加強(qiáng)理論課和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的完整性和連貫性

化工原理實(shí)驗(yàn)?zāi)壳爸饕茄菔拘院万?yàn)證性實(shí)驗(yàn)，只有少量的綜合性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)幾乎沒有。為進(jìn)一步豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，針對(duì)現(xiàn)有和將購設(shè)備引進(jìn)了計(jì)算機(jī)仿真，但仿真并不是真正的實(shí)際操作，無法完全替代現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終是化工原理實(shí)踐教學(xué)中不可替代的環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的工程方法，強(qiáng)化工程意識(shí)，提高學(xué)生思考、分析和解決實(shí)際問題的工程能力等方面起著重要作用。如：流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，為利于培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的工程能力和創(chuàng)新能力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為仿真實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、(拆裝)實(shí)訓(xùn)三個(gè)步驟，把單純的驗(yàn)證性改進(jìn)成具有一定的設(shè)計(jì)性和綜合性。首先利用3D仿真這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)：對(duì)泵的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行有初步的掌握；對(duì)管件(閥門、彎頭、變徑、管箍、法蘭等)有一定了解；對(duì)測量元件(流量計(jì)、壓力計(jì)和溫度計(jì)等)的性能、工作原理有基本的認(rèn)識(shí)。接著讓學(xué)生進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，熟悉操作步驟和運(yùn)行注意事項(xiàng)等。完成仿真實(shí)驗(yàn)后，確定合理的實(shí)驗(yàn)方案，依據(jù)仿真數(shù)據(jù)來對(duì)這一實(shí)驗(yàn)裝置作設(shè)計(jì)，即讓學(xué)生完成了課程設(shè)計(jì)，又讓學(xué)生進(jìn)一步掌握實(shí)驗(yàn)。根據(jù)仿真把裝置的PID流程圖、離心泵的裝配圖和管道軸測圖分別用AUTOCAD畫出來，并用化工計(jì)算軟件ASPEN計(jì)算泵的選型參數(shù)。然后讓學(xué)生動(dòng)手拆卸現(xiàn)有裝置，告訴學(xué)生拆裝注意事項(xiàng)，接著再把裝置按自己的圖紙安裝起來(實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)備齊了泵、管件、測量元件及輔件等和有關(guān)工具)，進(jìn)行調(diào)試、檢查。再讓學(xué)生把安裝調(diào)試好的裝置按照化工廠的“五字經(jīng)(聽、摸、查、看、聞)”設(shè)備巡檢和“四懂三會(huì)”對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行操作運(yùn)行。記錄數(shù)據(jù)并通過計(jì)算來評(píng)估自己的設(shè)計(jì)。最后指導(dǎo)老師故意制造故障讓裝置不能正常工作，讓學(xué)生分析原因并排除故障。增加了拆裝實(shí)訓(xùn)這一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自己動(dòng)手拆裝，學(xué)會(huì)了使用管鉗的同時(shí)認(rèn)識(shí)裝置上的所有部件(如對(duì)閥門和測量元件的認(rèn)識(shí))并了解它們的結(jié)構(gòu)和工作原理。鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，增加了實(shí)驗(yàn)趣味性；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)整延伸后，是在教師指導(dǎo)下由學(xué)生自己來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和確定操作步驟來完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。提高了學(xué)生設(shè)計(jì)、綜合的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)工程意識(shí)，取得了良好的教學(xué)效果?；ぜ夹g(shù)的突飛猛進(jìn)，為適應(yīng)社會(huì)和科技發(fā)展的需要，化工原理教學(xué)中適時(shí)增添了相關(guān)內(nèi)容的新知識(shí)和新技術(shù)。例如開始普及的家用純凈水器，為此在化工原理實(shí)驗(yàn)中增添小型凈水器的組裝和性能測試，從而改進(jìn)了相對(duì)滯后的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，從而了加強(qiáng)理論課和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的完整性和連貫性。

2　改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，加強(qiáng)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)和技能培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)以前主要是按課程表上課，老師上課先講解半個(gè)小時(shí)左右，從原理到操作，包括數(shù)據(jù)處理等等，一一羅列講解，然后學(xué)生開始到手實(shí)驗(yàn)，這種填鴨式教學(xué)使學(xué)生有依賴性，不動(dòng)腦思考，不重視實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，失去了創(chuàng)造性的激情。所以對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行徹底改革，實(shí)行預(yù)約實(shí)驗(yàn)，先預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，然后仿真成績合格后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約，提交實(shí)驗(yàn)方案等待指導(dǎo)教師的審批，再完成設(shè)計(jì)圖紙和說明書，最后開放式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣重視學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，本著最大限度地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握基本操作技能的作用，教師只作指導(dǎo)和注意事項(xiàng)的講解(尤其是安全)。例如精餾實(shí)驗(yàn):①學(xué)生查閱文獻(xiàn)，根據(jù)老師的實(shí)驗(yàn)要求目的來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)等；②通過仿真實(shí)驗(yàn)來訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)操作能力；③采用ASPEN軟件對(duì)精餾塔作相關(guān)計(jì)算；④實(shí)驗(yàn)具體方案通過后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，并和模擬的數(shù)據(jù)相比較進(jìn)行分析總結(jié); ⑤實(shí)驗(yàn)過程中的物料采用現(xiàn)代分析手段自己去分析。如乙醇-水精餾實(shí)驗(yàn)：采用氣相色譜、液相色譜和旋光儀等儀器分別對(duì)塔頂和塔底產(chǎn)品的定量分析，并對(duì)各種儀器分析結(jié)果數(shù)據(jù)后進(jìn)行比較，從而對(duì)儀器的性能、精確度等進(jìn)一步的掌握。而二氧化碳的吸收實(shí)驗(yàn)可讓學(xué)生操作酸堿滴定和儀器分析相結(jié)合，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，鍛煉學(xué)生的儀器分析能力。

當(dāng)然全面實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，讓學(xué)生綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主：先進(jìn)行合成制備，接著分析表征，再作性能應(yīng)用，最后設(shè)計(jì)出PID圖。這樣的主線構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，把四大化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和化工實(shí)驗(yàn)相結(jié)合起來，讓化工類學(xué)生全方面學(xué)習(xí)、全方位掌握，從理論到實(shí)踐充分得到鍛煉，創(chuàng)新能力和工程意識(shí)都能提高。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及科研能力，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

3　建立科學(xué)、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程考試制度，完善考核制度的合理性

建立科學(xué)、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程考試制度對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有很大的幫助。目前主要是實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績和理論考試，不能真實(shí)地考核學(xué)生，為了完善考核制度，加強(qiáng)合理性，特增加了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績，占15%，通過仿真測試來檢查，仿真成績反映了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況，讓學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)加以重視；實(shí)驗(yàn)操作成績占15%，在實(shí)驗(yàn)過程中由指導(dǎo)老師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員現(xiàn)場直接給分(包括設(shè)備的正常開停和維護(hù)、衛(wèi)生清理)，杜絕了學(xué)生操作不認(rèn)真，減少了儀器設(shè)備的故障率；實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要有數(shù)據(jù)處理和設(shè)計(jì)文檔(模擬計(jì)算和圖紙等)，由指導(dǎo)老師評(píng)閱后給分，占30%；對(duì)實(shí)驗(yàn)考試采取筆試和現(xiàn)場答辯相結(jié)合的形式，各20%，期末所有實(shí)驗(yàn)結(jié)束后由三到五位指導(dǎo)老師對(duì)學(xué)生筆試和答辯。筆試主要是有關(guān)計(jì)算、操作步驟和故障原因分析等。而答辯主要是回答實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、各個(gè)儀表的用途、圖紙中問題和實(shí)驗(yàn)用到的儀器設(shè)備性能等。如綜合題：讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)精餾實(shí)驗(yàn)，包括裝置圖、操作關(guān)鍵點(diǎn)、注意事項(xiàng)等，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出全回流條件下的總板效率，并寫出全部計(jì)算過程和畫出全回流和部分回流條件下的塔頂溫度隨時(shí)間的變化曲線；然后根據(jù)設(shè)計(jì)情況來回答老師提出的問題：1.如何判定精餾塔的操作穩(wěn)定？2.在實(shí)驗(yàn)中你是如何控制上升蒸汽量的？3.塔內(nèi)壓力過高的原因有哪些？可以通過哪些手段調(diào)節(jié)至正常等等系列問題。

4　結(jié)　論

對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行豐富和改進(jìn)，讓創(chuàng)造性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增加，擴(kuò)大筑固了學(xué)生的知識(shí)面，開拓了學(xué)生的思維。教學(xué)方法的改革，讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度去做好每一個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)考核方式讓每一個(gè)學(xué)生都緊張起來，認(rèn)真掌握好實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)環(huán)節(jié)并復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)。改革后的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能滿足在卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃中提出的強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。

[1]程遠(yuǎn)貴,余徽,周勇.《化工原理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),12(2):66-68.

[2]徐偉,劉書銀,鞠彩霞,等.化工原理實(shí)驗(yàn)[M].濟(jì)南:山東大學(xué)出版社,2007.

[3]葛奉娟.化工原理課程的教學(xué)實(shí)踐與探討[J]. 廣東化工, 2014,41(20):156.

[4]宋建爭,張永強(qiáng),王麗琴.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J]教學(xué)研究,2008,31(5):448-450.

[5]吳景雄,童漢清.培養(yǎng)科研與工程素質(zhì)并重的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2011(1):26-27．

[6]施云芬，李強(qiáng)，張延林．提高化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的探索與實(shí)踐[J]．東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2009,29(3):40-43．

[7]梁忠城,童漢清.關(guān)于開放化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的探討[J].廣東化工,2013,40(21):184.

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[9]王士財(cái),劉赫揚(yáng),成忠.化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探索[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào), 2013,25(5):400-404.

Teaching Reform and Exploration of Experimental Course of Chemical Engineering Principle*

JU Cai-xia, LI Feng-gang, XIAO Rui-rui, DONG Kai,RONG Qian-qian

(School of Chemical Engineering and Material Science, Zaozhuang University, Shandong Zaozhuang 277160, China)

Aiming at the problems existing in the experimental teaching of chemical engineering principle in our school, the experimental teaching contents were enriched and improved, to increase the creative and comprehensive experimental projects, and expand the knowledge of the students and develop their thinking. Students can give full play to the subjective initiative, serious and responsible attitude to do a good job in every experiment for the reform of teaching methods. Each student gets nervous, carefully grasps every link in the experiment and reviews the relevant knowledge for the new experimental examination method. So the teaching level of chemistry experiment and students’ engineering consciousness was improved after the reform of chemical engineering principle experiment.

chemical engineering principle experiment; experimental teaching; reform; exploration

2014年度棗莊學(xué)院校級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)改革項(xiàng)目立項(xiàng)(項(xiàng)目編號(hào):201418)。

鞠彩霞(1976-)，女，副教授，主要研究方向：煤炭資源化利用。

G642.0

T

1001-9677(2016)01-0169-02