楊福 李露露 王旭裕 商丹紅 袁愛華

(江蘇科技大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

1 概述

化工原理是一門應(yīng)用型的工學(xué)學(xué)科，是為解決化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中工程問題的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程[1]。因此，化工原理課程教學(xué)在整個化工工業(yè)中具有舉足輕重的地位，化工原理課程的教、授也是在為培養(yǎng)下一代化工人做最堅實的鋪墊。眾所周知，化學(xué)工業(yè)是將原料通過物理化學(xué)的方法加工得到有用產(chǎn)品的工業(yè)，其涉及到的化工工程就是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的過程，這其中需要解決的就是工程和工藝的問題。

化工原理作為研究化工生產(chǎn)中具有共同性工程問題的學(xué)科，因此這也決定了這門課程形式與內(nèi)容。其培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程后擁有工程定量計算的能力，并具備一定的工程觀點，實驗技能和設(shè)計能力。對比于其他的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)課程，化工原理課程所涉及的內(nèi)容多，包含質(zhì)量傳遞、動量傳遞、熱量傳遞三塊，并且其公式復(fù)雜、理解難，學(xué)習(xí)過程需要學(xué)生具備較強(qiáng)的理論推導(dǎo)和經(jīng)驗實踐總結(jié)概括能力。該課程與本科階段的基礎(chǔ)化學(xué)化工課程相互滲透，綜合性、實踐性強(qiáng)，課程難度大。因此，探索高效的化工原理課程教學(xué)方式對于化工專業(yè)本科生教學(xué)具有重要的意義。

1.1 學(xué)生學(xué)習(xí)反饋與思考

化工原理的學(xué)習(xí)要求學(xué)生具備堅實的物理和化學(xué)的知識背景和框架，課程中涉及的公式原理復(fù)雜，但其構(gòu)成知識點卻是大家在之前的基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該掌握的內(nèi)容。因此，課程初期學(xué)生在學(xué)習(xí)后普遍反映課程的理解難度大。基于課程學(xué)時的要求，化工原理課堂教學(xué)講解知識點內(nèi)容較大，并且無法對學(xué)生進(jìn)行細(xì)致的分析，這也造成了學(xué)生僅僅通過課堂教學(xué)無法完全接受老師所講授的全部知識內(nèi)容。因此，化工原理課程學(xué)習(xí)除開要求學(xué)生完成課堂基本的學(xué)習(xí)時間還需要適當(dāng)增加化工原理課后的學(xué)習(xí)，并且能夠根據(jù)老師課堂內(nèi)容加以梳理與進(jìn)一步理解。此外，新時代網(wǎng)絡(luò)高速的發(fā)展也給學(xué)生提供了在課堂之外尋找更多教學(xué)視頻與學(xué)習(xí)資源的機(jī)會。例如，慕課的在線學(xué)習(xí)可以提供學(xué)生在無法完全理解課堂知識點的情況下利用課余時間進(jìn)行復(fù)習(xí)和溫課[2]。此外網(wǎng)絡(luò)視屏bilibili網(wǎng)站也給學(xué)生提供了線上的免費(fèi)視屏課程，其視屏課程包含了包括北京化工大學(xué)，南京工業(yè)大學(xué)等化工類名?；ぴ斫虒W(xué)名師的完整視屏課程。這可以為學(xué)生在課后內(nèi)容溫習(xí)提供很好的平臺學(xué)習(xí)機(jī)會。也有助于學(xué)生在課后找到適合自身學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)資源。

于學(xué)生而言，化工原理課程的學(xué)習(xí)需要學(xué)生對化學(xué)工業(yè)過程有基本的認(rèn)識，這就需要學(xué)生能夠更多的關(guān)注工業(yè)案例，并能夠結(jié)合工程案例理解化工單元操作過程的基本原理與原則。其次，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要學(xué)會綜合利用數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科知識，分析并研究單元操作及其設(shè)備的計算、設(shè)計、操作、優(yōu)化及過程強(qiáng)化，這也需要學(xué)生在課程設(shè)計及化工原理實驗過程中進(jìn)一步的理解和下功夫。此外，學(xué)生在學(xué)習(xí)化工原理專業(yè)課程中對所涉及的公式原理理解與運(yùn)用還在于課后習(xí)題的聯(lián)系。課后習(xí)題對于進(jìn)一步理解化工原理中推導(dǎo)所得的公式具有重要的意義。尤其是在公式繁冗的情況下，通過習(xí)題的練習(xí)可以快速地讓學(xué)生掌握公式的適用范圍和真正理解推導(dǎo)所得公式的意義。

1.2 任課教師再學(xué)習(xí)

化工原理的課程知識點復(fù)雜，這本身也對任課教師產(chǎn)生了較大的壓力，例如，相同時間下如何能夠把課程內(nèi)容清晰準(zhǔn)確無誤的傳授給學(xué)生也考驗了教師本身對化工原理的理解與課程整體的把控。隨著整體化工行業(yè)的蕭條，化工專業(yè)大學(xué)課程中對于化工類學(xué)生的培養(yǎng)也出現(xiàn)了新的模式，大多數(shù)化工類高校對碩士研究生和博士研究生的培養(yǎng)開始避開傳統(tǒng)化工體系的培養(yǎng)模式，而把更多的精力投入到信息時代中涉及的新材料、新能源的產(chǎn)業(yè)工業(yè)。因此，即使化工專業(yè)學(xué)生在本科階段接受了較為系統(tǒng)化工專業(yè)的培養(yǎng)，但在研究生甚至博士期間疏于對傳統(tǒng)化工操作過程的學(xué)習(xí)而荒廢更深層次的化工技術(shù)訓(xùn)練。目前，大多高校引進(jìn)年輕教師對化工原理甚至是化工專業(yè)課的教學(xué)出現(xiàn)嚴(yán)重脫節(jié)[3]。筆者認(rèn)為，化工原理課程教師應(yīng)該能夠重視起自身的再學(xué)習(xí)與實踐，能夠在教學(xué)與學(xué)習(xí)過程中深層次地向老一輩化工專業(yè)教師討教經(jīng)驗，通過自身學(xué)習(xí)的新知識體系進(jìn)一步理解和完善對課程的理解，并能夠在教學(xué)和研究實踐中推廣工業(yè)過程研究與發(fā)現(xiàn)，把新技術(shù)和傳統(tǒng)化工過程的創(chuàng)新結(jié)合作為目標(biāo)。此外，高校教師應(yīng)當(dāng)能夠利用好網(wǎng)絡(luò)時代背景下學(xué)習(xí)與教學(xué)資源，通過先進(jìn)的教學(xué)模式與技術(shù)，進(jìn)一步推動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程克服課程學(xué)習(xí)的困難。結(jié)合疫情期間的線上教學(xué)模式與探索，總結(jié)線上教學(xué)的學(xué)生學(xué)習(xí)狀況表現(xiàn)及得失，高校教師應(yīng)當(dāng)能夠充分地把握先進(jìn)的教學(xué)成果與模式，進(jìn)一步探索更適合當(dāng)代大學(xué)生的教學(xué)方式。

1.3 細(xì)化課本內(nèi)容

化工原理課本內(nèi)容所涉及的復(fù)雜公式推導(dǎo)與理論對學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了較大困擾，尤其，在書本內(nèi)容追求簡潔的要求下，很多對于公式的推導(dǎo)和理論解析變得非常簡單，因此學(xué)生單獨(dú)只根據(jù)書本的自學(xué)幾乎無法完成獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)過程。并且，自習(xí)過程中往往會被個別公式推導(dǎo)卡主而無法進(jìn)行后續(xù)的理解，對大學(xué)生而言，大教室條件下課堂教學(xué)相對于高中的教學(xué)效率更低，學(xué)生無法近距離的和老師互動或探討，但課堂遺留的問題也很難在課后通過自學(xué)完成，這也造成了化工原理課程教學(xué)存在的大的障礙。筆者認(rèn)為，化工原理課程書本應(yīng)當(dāng)能細(xì)化公式理論的解析，通過相應(yīng)的注解引導(dǎo)學(xué)生能夠獨(dú)立自主地完成課堂外的學(xué)習(xí)。此外，針對不同專業(yè)對化工原理課程要求的不同應(yīng)當(dāng)顯著區(qū)分課程書籍，并根據(jù)專業(yè)特點安排學(xué)習(xí)章節(jié)。

1.4 實驗與課程設(shè)計創(chuàng)新

化工原理是針對實際生產(chǎn)的學(xué)科，因此，本課程的實驗教學(xué)與課程設(shè)計創(chuàng)新也應(yīng)當(dāng)緊隨本科教學(xué)的腳步，尤其是針對化工原理實驗，傳統(tǒng)的實驗與線上的虛擬仿真模擬技術(shù)應(yīng)該在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中加以推廣，例如，傳統(tǒng)的動手實驗可以讓學(xué)生體驗真實的化工生產(chǎn)分離過程，但對于依托儀器進(jìn)行的精餾或者吸收卻很難讓學(xué)生真正的了解整個過程的發(fā)生。虛擬仿真可以讓學(xué)生進(jìn)一步的理解和探索化工單元過程中所涉及的實驗儀器及分離過程的發(fā)生。并且線上虛擬仿真可以讓學(xué)生更準(zhǔn)確地獲得實驗數(shù)據(jù)，并加以自由探索設(shè)置。另外，教學(xué)課程中的課程設(shè)計可以進(jìn)一步引入創(chuàng)新課題調(diào)動學(xué)生在學(xué)習(xí)化工原理知識以后充分的理解與運(yùn)用，適當(dāng)?shù)匕才艑W(xué)生進(jìn)入實驗室參與一定的實驗并創(chuàng)新，將會對化工原理本科教學(xué)產(chǎn)生積極的影響。

此外，化工原理課程設(shè)計應(yīng)當(dāng)充分引入新的化工技術(shù)，并能夠通過開放的課題的設(shè)置引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步開闊自己的發(fā)散思維，通過小組成員間的討論與合作促進(jìn)學(xué)生在課程設(shè)計過程中對化工過程與工藝有深入的了解，并優(yōu)選出最佳的工藝路線和進(jìn)行工藝改進(jìn)。此外，課程設(shè)計應(yīng)當(dāng)充分給予學(xué)生自主創(chuàng)新的空間，并通過課程設(shè)計與實際的工藝對比讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)課程設(shè)計過程中缺少的考慮因素等。

1.5 反饋評價與教學(xué)成效的綜合提升

化工原理教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)實時的建立教師與學(xué)生的溝通機(jī)制，教師針對學(xué)生每節(jié)課的課堂表現(xiàn)和不足做出課堂反饋和評價，同時學(xué)生在課堂教學(xué)結(jié)束后也應(yīng)當(dāng)通過合理的表達(dá)機(jī)制向老師反饋課堂知識接受情況。學(xué)生會根據(jù)教師對自己或者他人的反饋做出不斷調(diào)整自己、提升自己，同時教師的表達(dá)和展示也會無形之中影響著學(xué)生，發(fā)揮教師的言傳身教的隱形功能。這種雙向的反饋評價機(jī)制有助于學(xué)生和老師實時掌控自己的學(xué)習(xí)情況。但是這種反饋機(jī)制需要有合理的評價模式與平臺，這仍然需要學(xué)校層面給予教師和學(xué)生最大的支持。此外，教學(xué)成效的體現(xiàn)也需要通過實時的監(jiān)測和反饋，并不能完全按照期末的考試成果來評價教師和學(xué)生的學(xué)習(xí)與教學(xué)情況。

1.6 化工人使命感的培養(yǎng)

化工行業(yè)的發(fā)展歷史悠久，從老一輩科學(xué)家對單元操作過程中基本理論的探索、化工單元操作體系的建立到今天化工行業(yè)的快速發(fā)展可以說與我們所學(xué)習(xí)的化工原理課程的專業(yè)基本知識是密不可分的。我們在學(xué)習(xí)化工原理過程也深感老一輩科學(xué)家在為基礎(chǔ)知識領(lǐng)域鋪墊做出的巨大努力與貢獻(xiàn)。從靜力學(xué)方程、伯努利方程、范寧公式等無不傾注的他們的心血，也為工業(yè)的實際設(shè)計與操作打開了前進(jìn)的大門，這其中各種公式的演化與經(jīng)驗參數(shù)的設(shè)定可以說離不開科學(xué)家們不辭辛苦的大膽設(shè)想與小心求證。但是，化工行業(yè)在現(xiàn)今社會作為一種傳統(tǒng)工業(yè)受到環(huán)境、社會等巨大的沖擊和挑戰(zhàn)，對化工行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)提出了更高的要求，這也要求我們在培育新的化工接班人是需要賦予他們新的使命感和責(zé)任。因此，在化工原理授課過程中教師們應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)如今的化工發(fā)展趨勢，把新的理念與老一輩科學(xué)家對化工過程研究的深厚情愫慢慢地滲透到知識的傳遞中，讓學(xué)生們在化工原理的學(xué)習(xí)過程中逐步培養(yǎng)出對化工的情感，并帶著這份光榮的使命感繼續(xù)前行把傳統(tǒng)化工行業(yè)發(fā)展的更為出色。

2 結(jié)語

化工原理是本科教學(xué)中重要的專業(yè)性課程，具有顯著工程性和應(yīng)用性的特點。隨著工業(yè)和學(xué)術(shù)的不斷創(chuàng)新，對化工原理課程教學(xué)也提出了更高的要求，因此，課程創(chuàng)新與教學(xué)模式的探索刻不容緩，教學(xué)過程中更要注重理論教學(xué)與生產(chǎn)實踐相結(jié)合。本文結(jié)合化工原理課程的教學(xué)特點，從各個方面淺談了該課程的教學(xué)改革措施，并結(jié)合自身的科研學(xué)習(xí)感悟?qū)ζ溥M(jìn)行了初步地論述。