熊瑛

（貴州師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550001）

化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是師范院?；瘜W(xué)專業(yè)必修的一門專業(yè)核心課程[1]。其開設(shè)目的是通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證化工過程中三傳一反的基本理論（三傳指質(zhì)量傳遞、動(dòng)量傳遞和熱量傳遞，一反指化學(xué)反應(yīng)過程），使學(xué)生加強(qiáng)化工基礎(chǔ)知識(shí)的理解，并掌握相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作技能。通過化工單元過程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析討論來培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生安全意識(shí)和工程意識(shí)、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力及學(xué)生解決實(shí)際問題和處理突發(fā)問題的能力。在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法、教學(xué)模式以及實(shí)驗(yàn)考核形式內(nèi)容進(jìn)行了改革和實(shí)踐 [2,3]。

一、教學(xué)改革背景及存在的問題

師范院校培養(yǎng)本科人才過程中，非常重視基礎(chǔ)理論知識(shí)的教學(xué)，實(shí)踐課程教學(xué)課時(shí)設(shè)置相對(duì)較少[4]。目前本院已開展的化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)如表1 所示。根據(jù)課程設(shè)置和教學(xué)計(jì)劃安排，化學(xué)班流體流動(dòng)形態(tài)及臨界雷諾數(shù)的測(cè)定為演示實(shí)驗(yàn)，其他六個(gè)實(shí)驗(yàn)為必做實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中采用分組輪流實(shí)驗(yàn)，平均6～8 個(gè)學(xué)生共用一臺(tái)設(shè)備。管路流體阻力的測(cè)定和離心泵特性曲線的測(cè)定共用一臺(tái)設(shè)備，設(shè)備存在嚴(yán)重老化問題，實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)漏水滲水問題；精餾實(shí)驗(yàn)裝置購(gòu)買年限已久，在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)抽補(bǔ)上液體及加熱不穩(wěn)定的情況。綜上所述，化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程存在的主要問題是儀器設(shè)備簡(jiǎn)單陳舊。目前儀器設(shè)備只能基本滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的開展。實(shí)驗(yàn)條件受限，實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)少，每個(gè)實(shí)驗(yàn)的儀器臺(tái)套數(shù)基本維持在1～2 臺(tái)，多人共用一臺(tái)儀器，嚴(yán)重影響學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。另外部分學(xué)生不重視化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課。由于化學(xué)專業(yè)學(xué)生是師范生，大部分學(xué)生們就業(yè)去向主要是初高中化學(xué)教師而不是化工企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，學(xué)生對(duì)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)不夠。

表1 已開展實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)有設(shè)備情況

二、改革方法

（一）逐步增加對(duì)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入

針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足的情況，積極爭(zhēng)取實(shí)驗(yàn)配套設(shè)備的采購(gòu)，逐步增加對(duì)化工設(shè)備的投入力度。充分利用現(xiàn)有資源，將學(xué)院前期采購(gòu)的化工單元仿真系統(tǒng)和合成氨工藝仿

真系統(tǒng)充分利用起來。通過化工過程仿真模擬，學(xué)生可以直觀地看到化工過程中傳動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)的變化，將整個(gè)化工過程簡(jiǎn)單化。

（二）加強(qiáng)教學(xué)組織管理，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量

1.仿真教學(xué)輔助實(shí)驗(yàn)操作

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展前，先開展仿真實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以通過仿真軟件對(duì)化工基礎(chǔ)單元操作裝置進(jìn)行仿真操作。以傳熱實(shí)驗(yàn)為例：傳熱實(shí)驗(yàn)仿真流程如圖2 所示，蒸汽是熱流體，水是冷流體。水進(jìn)入換熱器內(nèi)管后與套管環(huán)隙中蒸汽進(jìn)行換熱。通過流量控制閥調(diào)節(jié)冷水流量大小，水流量、冷水進(jìn)、出口溫度和管壁溫度直接從表盤上讀取。操作步驟依次如下（局部放大按鈕如圖2）：?jiǎn)?dòng)水泵，打開進(jìn)水閥，打開蒸汽發(fā)生器，打開放汽閥，讀取水的流量，讀取溫度，記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先關(guān)蒸汽發(fā)生器，再關(guān)進(jìn)水閥。

仿真操作能實(shí)時(shí)模擬化工過程，操作簡(jiǎn)單便捷。學(xué)生們?cè)谀M操作過程中，一旦出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)報(bào)警。有利于學(xué)生在錯(cuò)誤的操作過程中找出問題所在，并及時(shí)解決問題。在預(yù)習(xí)過程中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化工單元仿真的積極性和主動(dòng)性，通過不斷的調(diào)試模擬，熟練操作，熟悉工藝流程[5]。

2.強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)操作教學(xué)指導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用提問的方式組織教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)儀器和儀表，掌握實(shí)驗(yàn)原理和操作方法。例如：傳熱實(shí)驗(yàn)中，對(duì)流傳熱系數(shù)α 值的測(cè)定。以提問的形式引導(dǎo)熱量傳遞的推動(dòng)力是什么？引出溫差，并對(duì)表盤上空氣進(jìn)出口溫度和蒸汽進(jìn)出口溫度進(jìn)行讀數(shù)，從而計(jì)算逆流傳熱過程的Δtm。

實(shí)驗(yàn)過程中，嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)流程操作，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)，不亂動(dòng)亂摸，養(yǎng)成好習(xí)慣。為后期化工生產(chǎn)實(shí)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，指導(dǎo)老師檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果如何有效開展分析討論，按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

3.考核形式

化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容包括預(yù)習(xí)報(bào)告質(zhì)量（20%）、實(shí)驗(yàn)過程中小組合作情況（10%）、動(dòng)手操作技能掌握程度（20%）和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量（50%），其中實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要考查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論等。

三、結(jié)語

通過加強(qiáng)教學(xué)組織管理，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。同時(shí)緊貼當(dāng)前化工專業(yè)人才的市場(chǎng)需求，通過化工單元仿真單元操作輔助實(shí)驗(yàn)操作來提高化工工程意識(shí)、加強(qiáng)實(shí)際操作能力，提升專業(yè)技能，培養(yǎng)化工應(yīng)用型人才。