顧紹金 左丹英 黃菁菁 柏自奎 王羅新

摘 要 “化工原理”是高分子材料與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是一門工程性極強(qiáng)的課程，在“化工原理”緒論課的教學(xué)過程中，采用啟發(fā)式教學(xué)，結(jié)合實(shí)例，圍繞“為什么要學(xué)習(xí)化工原理、什么是化工原理和如何學(xué)習(xí)化工原理”等進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)化工原理的興趣，使學(xué)生更好地了解這門課程的重要性和實(shí)質(zhì)的內(nèi)容，從而增強(qiáng)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 高分子材料與工程專業(yè) 化工原理 緒論課 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.07.050

Abstract "Chemical Principles" is one of the professional basic courses of polymer materials and engineering. It is an extremely engineering course. In the teaching process of the "Chemical Principles" introduction course， heuristic teaching is used， combined with examples， around "why to learn the principles of chemical engineering， what is the principle of chemical engineering and how to learn the principles of chemical engineering， etc."， to stimulate students' interest in learning chemical engineering principles， so that students can better understand the importance and substance of this course， thus enhancing the teaching effect.

Keywords polymer materials and engineering； Chemical Principles； introduction course； teaching design

“化工原理”是研究和探討化工生產(chǎn)中普遍的和一般的規(guī)律，并應(yīng)用這些規(guī)律解決化工生產(chǎn)過程中的工程問題的技術(shù)基礎(chǔ)課——是一門工科性質(zhì)的課程。它是綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，分析和解決化工類型生產(chǎn)中各種物理過程的工程學(xué)科。[1]通過本課程的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際工程問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因此，該課程是基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí)、基礎(chǔ)理論與實(shí)際工程之間的橋梁。目前該課程是筆者所在學(xué)校材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料與工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。“化工原理”是在學(xué)習(xí)完高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理和物理化學(xué)課程后開設(shè)的一門綜合性較強(qiáng)的課程。該課程學(xué)習(xí)的方法與高等數(shù)學(xué)不同，知識(shí)點(diǎn)零散，是學(xué)生普遍覺得難度較大的一門課程。

高分子材料與工程專業(yè)是介紹聚合物化學(xué)與物理的基本理論和高分子材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能知識(shí)及高分子成型加工技術(shù)知識(shí)的一個(gè)工科專業(yè)。這與目前多數(shù)教材偏重于介紹傳統(tǒng)的基礎(chǔ)化工知識(shí)區(qū)別較大，從而易使高分子材料與工程的學(xué)生產(chǎn)生教材對于他們專業(yè)適用性不強(qiáng)的錯(cuò)覺。[2]此外，我校高分子材料與工程專業(yè)的化工原理課程是在學(xué)生剛剛學(xué)完高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理和物理化學(xué)之后開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，上述課程屬于自然科學(xué)，而化工原理課程屬于工程科學(xué)，兩者有較大差別。因此在實(shí)際的教學(xué)過程中，如何讓剛剛學(xué)完自然科學(xué)知識(shí)的的學(xué)生能夠?qū)どa(chǎn)過程有充分的理解，如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的積極性，并讓學(xué)生覺得該門課程與高分子材料與工程專業(yè)緊密相關(guān)，緒論課的教學(xué)設(shè)計(jì)在其中起著非常重要的作用。[3，4]本文通過總結(jié)幾年來的教學(xué)過程，就如何上好高分子材料與工程專業(yè)“化工原理”緒論課談幾點(diǎn)心得。

1 開門見山，指出為什么要學(xué)習(xí)化工原理課程

讓學(xué)生明確課程學(xué)習(xí)的目的和學(xué)好此課程的重要性，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性具有非常好的促進(jìn)作用。“化工原理”作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，不管從課程在專業(yè)知識(shí)體系中的地位，還是從解釋日常生活中的一些生活現(xiàn)象，都有必要認(rèn)真學(xué)好。

1.1 從課程在專業(yè)知識(shí)體系中的地位闡述課程的重要性

學(xué)生在上這門課程之前，可能會(huì)存在一些疑惑？高分子材料與工程專業(yè)是材料類專業(yè)，為什么要學(xué)習(xí)化工類專業(yè)的課程？在過去，化學(xué)工業(yè)大體分為無機(jī)化工和有機(jī)化工兩大類，無機(jī)化工主要包括酸、堿、鹽、稀有元素、電化學(xué)和硅鹽酸工業(yè)；有機(jī)化工主要包含合成纖維、塑料、合成橡膠、農(nóng)藥和化肥等工業(yè)。隨著化學(xué)工業(yè)的不斷發(fā)展，形成了包含酸、堿、化肥和農(nóng)藥在內(nèi)的生物化工，合成纖維、塑料、和合成橡膠為門類的高分子化工，以及合成洗滌劑、炸藥、染料、涂料、醫(yī)藥、感光材料為門類的精細(xì)化工。其中高分子化工是塑料、橡膠、合成纖維、涂料、膠黏劑化學(xué)工業(yè)，而這些正是我校高分子材料與工程專業(yè)主要學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的一部分，表明高分子材料與工程專業(yè)即與材料類專業(yè)有關(guān)，也屬于化學(xué)工業(yè)的范疇，從而使學(xué)生從專業(yè)知識(shí)的內(nèi)容明白為什么要學(xué)習(xí)化工原理課程。另外，進(jìn)一步的介紹高分子材料與工程專業(yè)后續(xù)要學(xué)習(xí)的主要專業(yè)課程“高分子成型加工原理”和“高分子材料加工工藝”，在這些課程中會(huì)重點(diǎn)介紹塑料、橡膠和合成纖維三種高分子材料的成型原理和工藝，比如在合成纖維的紡絲成型中，傳動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)與纖維結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化是同時(shí)進(jìn)行的，而傳熱、傳質(zhì)過程正是“化工原理”主要內(nèi)容“三傳”中的傳遞過程，說明“化工原理”是“高分子成型加工原理”和“高分子材料加工工藝”課程重要的基礎(chǔ)，從而認(rèn)識(shí)這門課程的重要性。

1.2 從生活常識(shí)介紹闡明課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的重要性

都說生活是最好的老師，說明生活中處處都有著深厚的知識(shí)。通過啟發(fā)是教學(xué)方法，先列舉一些與生活息息相關(guān)的現(xiàn)象，提出問題，請同學(xué)們討論思考并回答其原因，進(jìn)而引出相關(guān)的化工原理知識(shí)。例如為什么在等候乘坐火車或者地鐵的時(shí)候要站在黃線以外？熱得快，電水壺底部，為什么都要做成波浪形？夏天開電風(fēng)扇為什么涼快？ 為什么冬天經(jīng)過在白天太陽底下曬過的棉被，晚上蓋起來感到很暖和？通過提出與日常生活相關(guān)的問題，逐步引導(dǎo)同學(xué)們思考和回答，并通過化工原理知識(shí)進(jìn)行合理的解釋。采用這樣的引入方式，更好的吸引了學(xué)生的注意力，這樣的設(shè)計(jì)極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也使得他們體會(huì)到化工單元操作的應(yīng)用實(shí)際上就在自己身邊，從而體會(huì)到學(xué)習(xí)化工原理的重要性。

2 介紹什么是“化工原理”——明確化工原理的主要內(nèi)容、研究對象

在這部分，首先讓學(xué)生了解什么是化工原理，詳細(xì)介紹化工原理課程的性質(zhì)、課程的主要內(nèi)容、課程的目的以及課程的研究對象，然后通過介紹豆腐的制作、制糖工業(yè)、釀酒、聚氯乙烯、高壓聚乙烯等實(shí)際生產(chǎn)工藝過程，并讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)這些物質(zhì)與實(shí)際生產(chǎn)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，讓學(xué)生明確化工原理課程不是教我們?nèi)绾沃苽湫挛镔|(zhì)，如何純化和表征新物質(zhì)——這是化學(xué)家的事。而是如何把化學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)室的研究成果開發(fā)為中試，再進(jìn)一步進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，是在科學(xué)實(shí)驗(yàn)與化工生產(chǎn)之間架起一座橋梁，是一種為人類社會(huì)進(jìn)步創(chuàng)造價(jià)值的勞動(dòng)。

同時(shí)通過這些實(shí)例的分析，分析各產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，歸納各產(chǎn)品生成流程的共性與不同點(diǎn)，分別遵循幾個(gè)基本原理，隨后給學(xué)生呈現(xiàn)一個(gè)清晰的知識(shí)脈絡(luò)，即任何一種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)都是“三傳一反”的過程。讓學(xué)生明確化工原理主要講授在化工生產(chǎn)中除化學(xué)反應(yīng)以外的所有物理加工過程，包括動(dòng)量傳遞（流體流動(dòng)和輸送機(jī)械、沉降與過濾）、熱量傳遞（傳熱）和質(zhì)量傳遞（蒸餾、吸收、干燥、萃?。?，這就是我們要講的三傳的基本原理，把這些基本原理弄清楚了，任何生產(chǎn)流程的學(xué)習(xí)都可以迎刃而解，說明許多單元操作和單元過程都遵循相同的基本規(guī)律，因此，通過向?qū)W生清晰的呈現(xiàn)化工原理課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)和脈絡(luò)，讓學(xué)生明白化工原理是什么，從而預(yù)先克服畏懼心理，使學(xué)生有信心把這門課程學(xué)好。

3 如何學(xué)習(xí)化工原理——介紹科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，消除學(xué)生的畏難情緒，提升學(xué)好本課程的信心

“化工原理”課程是一門在學(xué)習(xí)完高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理和物理化學(xué)課程后開設(shè)的綜合性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程的知識(shí)點(diǎn)零散，涉及公式多，并且學(xué)習(xí)方法與高等數(shù)學(xué)不一樣，使學(xué)生普遍感到學(xué)習(xí)難度較大。在學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的時(shí)候，如果不能很好地消除他們對這門課程的畏難情緒，會(huì)使得學(xué)生對這門課程失去興趣，從而導(dǎo)致學(xué)無所獲，進(jìn)而影響后面專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。為了更好地消除學(xué)生的畏難情緒，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教給學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法顯得尤為重要。因此，教導(dǎo)學(xué)生按照以下幾點(diǎn)開展學(xué)習(xí)：

（1）引導(dǎo)學(xué)生使用多對比、常歸納和總結(jié)的學(xué)習(xí)方法?；ぴ碚n程的各章節(jié)之間具有緊密的聯(lián)系和規(guī)律性，在學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)的過程中，始終把握本課程的“兩條主線”和“五個(gè)基本概念”。兩條主線中的第一條為明確動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞都是傳遞過程，這是聯(lián)系化工生產(chǎn)過程中各單元操作的一條主線，是本課程統(tǒng)一的研究對象，具有相同的研究規(guī)律；第二條為研究各個(gè)單元操作的方法論是聯(lián)系各單元操作的另一條主線，進(jìn)而通過“傳遞過程理論”和“解決工程問題的方法論”兩條主線把所有單元操作有效地聯(lián)系在一起，從而對所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通?！拔鍌€(gè)基本概念”是物料衡算、能量衡算、物料平衡關(guān)系、傳遞速率和經(jīng)濟(jì)核算，這五個(gè)概念始終貫穿于各個(gè)單元操作，是研究化工單元操作的基本原理。課程的每章都從單元操作的基本原理開始，依次介紹平衡關(guān)系、物料衡算（包括總物料衡算及操作線方程）、設(shè)備主體尺寸的計(jì)算、過程影響因素分析和過程的強(qiáng)化等內(nèi)容，具有相似的研究方法和規(guī)律性。

（2）抓住重點(diǎn)，掌握公式的應(yīng)用條件，在理解的基礎(chǔ)上加以記憶?；卧僮魇菍どa(chǎn)中的實(shí)踐操作規(guī)律的總結(jié)，因此，在化工原理學(xué)習(xí)過程中，要始終注意與實(shí)際生產(chǎn)過程中成功或失敗的例子結(jié)合，從而加深對基本理論和公式的理解，避免對公式的死記硬背。

（3）積極參與課堂討論，認(rèn)真對待課堂練習(xí)和課后習(xí)題。在課堂討論中，應(yīng)該積極參與討論，集中注意力，與同學(xué)相互探討，大膽假設(shè)，從而獲得綜合運(yùn)用基本理論知識(shí)和工程觀念解決復(fù)雜工程問題的能力。通過課后習(xí)題，學(xué)會(huì)解題方法，達(dá)到融會(huì)貫通，通過解題進(jìn)一步地理解公式的用途，從而掌握課程的重難點(diǎn)。

4 結(jié)語

良好的開端是成功的一半，通過對“化工原理”緒論課的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生明確了本課程學(xué)習(xí)的重要性，使學(xué)生充分了解了課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的和學(xué)習(xí)方法，拉近了師生間的距離，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與求知欲，為今后教學(xué)的順利進(jìn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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