黃瑩瑩 邱詩銘 袁芳

摘? 要：隨著數(shù)字化時代的到來，各高校的教學模式也在不斷改革創(chuàng)新。除了理論課程的教學之外，工科專業(yè)對大學生的實踐能力的要求也在提高，越來越注重培養(yǎng)學生理論與實踐結(jié)合的能力，以使其能靈活運用理論知識解決實際問題。實踐教學對理論教學起著促進作用，通過實踐教學的學習能加深學生對理論知識的理解，激發(fā)學生學習熱情，使學生真正做到學以致用。

關(guān)鍵詞：化工原理;實踐教學;理論教學

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2022）17-0180-05

化工原理課程是化學工程與工藝等專業(yè)的一門核心課程，作為化學工程、食品工程、環(huán)境工程、材料工程等多個工科專業(yè)的重要課程，化工原理課程對化工以及相近的學科領(lǐng)域都有著重要的支撐作用，深入化工等專業(yè)的學習，都需要化工原理課程作為理論基礎(chǔ)和知識儲備。致力于提升教學質(zhì)量，引導(dǎo)學生形成完善的工科思維，建設(shè)堅實的理論基礎(chǔ)，使之具備較強的實踐能力，凝練創(chuàng)新意識，培養(yǎng)出更多綜合能力強，專業(yè)素養(yǎng)高的人才，是化工原理課程教學一直以來堅持的方向。本文簡要分析了化工原理理論教學中存在的教育問題，并通過強化實踐教學的措施，探索理論教學對實踐教學的促進作用。

一、理論教學中的教學情況與分析

化工原理課程的基本教學要求：學生能夠樹立工程觀念，將理論與工程實際相結(jié)合，在理解各單元操作的基本原理的基礎(chǔ)上，識別化工工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)，能對生產(chǎn)過程進行操作和調(diào)節(jié);應(yīng)當能正確查閱工程手冊及圖表中的各種參數(shù)，進行工程計算;擁有繪制工程圖的能力，能夠綜合應(yīng)用化工原理課程理論分析復(fù)雜的化工問題，具備對主要單元操作過程的設(shè)計及優(yōu)化能力;具備一定的過程開發(fā)或科學研究能力。但是在當前的實際化工原理課程理論教學過程中，基于化工原理課程的學科特點，教學環(huán)境的局限性以及教學理念不夠科學等原因，仍存在一些教學難題：

1. 在學科特點上，化工原理理論課程中所涉及的知識內(nèi)容相對較廣，包含流體流動及輸送、傳熱、氣體吸收、蒸發(fā)、干燥、蒸餾等多個方面[1]，很多單元更是基于實踐操作展開，要求學生掌握的知識點較多，使得學生在理解和記憶中存在困難，不能正確理解各單元操作的基本概念和基礎(chǔ)原理，學生也不愿在課后花費過多的時間和精力反復(fù)學習，在一個階段的學習中沒有及時消化和理解透徹相關(guān)知識必然導(dǎo)致在下一個階段的學習中，難以接受和吸收新的知識內(nèi)容，因此打擊了學習熱情，形成“越不學越差，越差越不學”的惡性循環(huán)。

2. 在學生知識儲備上，學生理論知識掌握得不太好，基礎(chǔ)較為薄弱，欠缺高等數(shù)學和物理學等方面的知識內(nèi)容作為支撐。很多原理在推導(dǎo)和運用時，往往會涉及高等數(shù)學和物理學等方面的理論知識，各種公式的推導(dǎo)和求解過程頗為復(fù)雜和抽象，學生難以透徹理解這些推導(dǎo)過程和原理結(jié)論，不熟悉主要單元操作的基本計算方法，只能一味依靠死記硬背的笨方法背下公式和結(jié)論。未領(lǐng)會其原理，對公式的運用當然不夠熟練，忘記、混淆，錯用公式的情況常常出現(xiàn)。

3. 在學習動力上，學生的學習熱情欠缺。由于缺乏單元操作的實踐經(jīng)驗，略顯空泛的理論教學讓學生產(chǎn)生“學而無用”的錯誤心理，在理論學習中，腦中處于一片空白的迷茫狀態(tài)，對理論知識的實際運用沒有清晰的認知，更未切身體會到這些所學的理論知識的重要性和實用性，難以調(diào)動學生的學習熱情，學生自律性不強、自覺性也不高，在一些重點難點的學習上常常都是淺嘗輒止，一知半解，不求甚解，求知欲望不夠強烈，往往覺得只要能通過課程的期末考試就足夠了，對化工原理課程的學習保持著一種應(yīng)付心理，學習自主性和積極性都不高，自然極大地影響了教學質(zhì)量。

綜合上述化工原理課程教學中的問題，可以看出，以往的單純理論教學模式過于陳舊，理論課程的學習只有和實踐教學相結(jié)合，才能提高教學質(zhì)量，使學生在理論課程的學習過程中建立起三維立體的學習框架，鞏固理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)實踐能力，提升創(chuàng)新能力，做到理論知識與實際操作的現(xiàn)實結(jié)合，提升專業(yè)素養(yǎng)，使之在將來能快速適應(yīng)各行各業(yè)的工作。

二、強化校內(nèi)實踐教學的具體實施

化工原理本身就是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，在校內(nèi)可以開設(shè)的實踐課程主要有傳統(tǒng)實驗課程、仿真實驗演示、化工原理課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等。對于一些有關(guān)器械設(shè)備和簡單單元操作的理論知識學習，可以通過開展實驗課，進行具體的實驗操作過程使之變得具體和形象，便于學生對理論知識的強化學習和更深層次的透徹理解;仿真實驗演習可以模擬出各種真實的生產(chǎn)環(huán)境，彌補高校實驗室無法提供的實踐空缺，也可以節(jié)省藥品，降低因操作不當?shù)纫l(fā)的風險;化工原理課程設(shè)計則是通過教師布置相應(yīng)的項目設(shè)計書，指定給學生一個設(shè)計方向，要求學生設(shè)計出能滿足工藝要求的蒸餾塔、吸收塔、冷凝器、蒸發(fā)器等設(shè)備和相應(yīng)的工藝流程，考查學生對所學各類原理的使用和各種公式的計算，模擬解決現(xiàn)實工藝生產(chǎn)中的實際問題;畢業(yè)設(shè)計綜合了化工原理實驗教學的規(guī)范操作[2]，注重提升學生的創(chuàng)新能力，對培養(yǎng)學生產(chǎn)生工科意識，靈活利用理論知識解決實際問題，提高數(shù)據(jù)處理的思維能力都有著很大的幫助，是對本科生素質(zhì)的最后一項全面考查。

（一）實驗課程與理論課程結(jié)合

在理論課程的教學中同步穿插實驗課程的教學，讓學生學以致用，學有所用。例如在理論課程“離心泵”的教學過程中進行實踐教學，讓學生直觀真實地接觸離心泵，勝過在課本上看理論圖數(shù)十次，在進行理論課程的學習后，及時在實踐課程中完成“離心泵特性曲線的測定”實驗，在實驗過程中，既可以讓學生更透徹地了解離心泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，又可以掌握離心泵的操作，還可以熟悉離心泵的工作原理和特點，通過對實驗數(shù)據(jù)的處理，則更能透徹理解離心泵性能參數(shù)的幾個公式的推導(dǎo)和意義，在實驗報告的撰寫過程中，也能及時總結(jié)離心泵的相關(guān)理論知識和實踐操作，鞏固和完善所學內(nèi)容。

（二）調(diào)整課程課時

以往的化工原理課程課時安排較少，僅有64課時，難以滿足理論課程學習的數(shù)量要求和質(zhì)量要求，且在實踐教學上也不夠重視，安排的實驗課程并未與理論課程有機結(jié)合，使得學生的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗都稍有欠缺。因此，無論是理論課程還是實踐課程，都應(yīng)適當增加課時安排，才能保障教學任務(wù)得以更好地實施，提升教學質(zhì)量，現(xiàn)已從原來的一學期64的理論課時，改為了兩學期分別有48理論課時的教學安排。增加理論教學課時的目的，一是使學生有更多時間學習更多化工原理課程的理論知識，二是用來分析和總結(jié)學生在實踐課程中的不足，有針對性地給學生一些指導(dǎo)性意見，如果學生在離心泵特性曲線中的實驗數(shù)據(jù)有誤，或是計算出誤，可以在理論課程上總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。

（三）使用虛擬仿真實驗平臺進行演習

在使用一些昂貴的精密儀器進行實驗或是模擬實際生產(chǎn)時，為了保障實驗操作規(guī)范、確保實驗的成功率，可以先用虛擬仿真平臺進行仿真實驗演習，仿真實驗演習的優(yōu)點有很多，一是可以讓學生掌握多種基礎(chǔ)實驗技能，規(guī)范實驗操作，不需要老師在一旁指導(dǎo);二是可以省下實驗過程中發(fā)生化學反應(yīng)的等待時間，在有限的時間內(nèi)進行更多次的仿真實驗演習，提高學習效率;三是在多次練習同一實驗的規(guī)范操作時，可以避免重復(fù)實驗造成實驗試劑的浪費，減少不規(guī)范實驗操作引發(fā)的意外事故，既節(jié)約成本，又綠色環(huán)保，還可以在一定程度上保障學生的人身安全;四是仿真模擬演習可以較為真實地模擬出實際工藝流程中場景，如一些工廠的車間、生產(chǎn)流水線等，當模擬演習出現(xiàn)操作錯誤時，也能讓學生看到不當操作引起的各種現(xiàn)象，加深印象，讓學生對真實的生產(chǎn)流程有了初步認知，更能直觀地感受到所學理論知識的用武之地，對將來從事相關(guān)方面的工作都有著很大幫助。

（四）完成化工原理課程設(shè)計任務(wù)

在完成化工原理的理論課程學習后，為檢驗教學成果，可以開設(shè)“化工原理課程設(shè)計”實踐課作為考核，檢驗學生對化工原理學科的掌握情況?；ぴ碚n程設(shè)計的對象是化工單元操作設(shè)備的工藝設(shè)計，基本考核方式主要是由教師分配給學生化工原理課程設(shè)計任務(wù)書，由學生運用所學知識，獨立完成設(shè)計任務(wù)，通過編制設(shè)計方案，調(diào)研建設(shè)項目的各個方面，規(guī)劃出幾個設(shè)計方案，然后對比分析，權(quán)衡利弊，優(yōu)中擇優(yōu)，最后選用技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理、生產(chǎn)上安全，并對環(huán)境友好的最佳方案。比如在關(guān)于冷凝器的設(shè)計書“年處理2萬噸正戊烷冷凝器的設(shè)計”中，首先需要了解冷凝工藝設(shè)計的相關(guān)知識和生產(chǎn)流程，再進行相關(guān)計算，查閱地下水與正戊烷在各自定性溫度下的物性數(shù)據(jù)，接著初步估算出換熱面積，根據(jù)計算所得數(shù)據(jù)初步選擇合適的標準冷凝器，核算總傳熱系數(shù)、傳熱面積裕度和壓降等參數(shù)是否合適，所有參數(shù)確定無誤后再畫出設(shè)備裝置圖和生產(chǎn)流程圖，完成設(shè)計。在完成設(shè)計任務(wù)的過程中，不僅可以培養(yǎng)學生查閱資料、處理數(shù)據(jù)、繪制圖表的能力，還能鍛煉學生快速而精確地完成工程計算，模擬處理實際問題的能力，使學生掌握化工原理課程設(shè)計的基本程序和方法，能用簡潔的文字和適當?shù)膱D表表達設(shè)計思想[3]，做出一次模擬實際生產(chǎn)設(shè)計的簡單嘗試。

（五）重視畢業(yè)設(shè)計實驗

除了培養(yǎng)學生的實踐能力之外，也要注重創(chuàng)新思維的養(yǎng)成，科學研究的本質(zhì)之一就是創(chuàng)新，創(chuàng)新是科學發(fā)展的重要動力來源。畢業(yè)設(shè)計作為實踐教學中最后的環(huán)節(jié)，學生在此具有很大的自主發(fā)揮空間。應(yīng)當提升對本科畢業(yè)設(shè)計的重視程度，適當拓展考核力度和廣度，鼓勵學生自主創(chuàng)新。畢業(yè)設(shè)計應(yīng)使用以學生為主體、導(dǎo)師為主導(dǎo)的實踐教學模式，導(dǎo)師只負責審核實驗方案、操作要求、技術(shù)指標等要求，由學生自行完成畢業(yè)設(shè)計的選題、實驗方案制定、技術(shù)路線設(shè)計、具體操作和調(diào)試、指標測試與計算等過程。從任務(wù)分析、方案制定到系統(tǒng)調(diào)試、指標測試以及最后的報告撰寫等全過程的實踐，都著重考查學生的理論知識基礎(chǔ)、自主創(chuàng)新能力、實踐操作能力和科研精神，學生既能將所學理論知識進行綜合運用，又能把研究視野擴展到相關(guān)知識領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)和解決復(fù)雜工程問題的能力、創(chuàng)新思維能力和研究能力在這種潛移默化的過程中也能得到提升[4]。

三、校外實踐教學

除校內(nèi)的實踐教學之外，也可以適當開展一些校外的實踐教學[5]，比如鼓勵學生參加專業(yè)性相關(guān)的各種競賽和到企業(yè)中完成見習、實習工作等。校外實踐可以使學生的課余生活更加豐富，增長見識，開闊眼界，學到一些校內(nèi)接觸不到的專業(yè)知識，提前接觸了解企業(yè)文化和管理制度，強化學生的責任感和團隊精神，使學生目光和焦點不只局限于本校之中。只有不斷開闊視野，才不會被不斷進步的時代拋下，這無論是對將來考研還是參加工作，都有很大的積極意義。

（一）專業(yè)競賽

鼓勵學生在課余時間積極參加一些化工技能比賽，如“全國大學生化工實驗大賽”，在與其他學校的優(yōu)秀學生同臺競技、切磋交流的機會中，既可以豐富閱歷、放寬眼界，又可以檢驗自身的專業(yè)水平，加強綜合素質(zhì)和能力培養(yǎng)，讓專業(yè)素養(yǎng)完成進一步的突破。

（二）企業(yè)見習和實習

應(yīng)當開發(fā)和加強見習和實習方面的實踐課程，與更多企業(yè)進行合作，建立實踐教學基地，鼓勵和引導(dǎo)學生去各企業(yè)參加見習或是實習工作。我校本專業(yè)的大四學生一般會去一些糖廠進行為期三個月的實習，糖廠車間包括壓榨車間、澄清車間、煮糖車間、精餾車間等，實習工作需要學生了解制糖工藝的全工藝流程，掌握相關(guān)器械設(shè)備的使用，學習遇到緊急突發(fā)事件的應(yīng)對和處理辦法，此外，學生也可以親身接觸到企業(yè)文化，直接感受正規(guī)企業(yè)的管理模式，實現(xiàn)從學生到職員的初步轉(zhuǎn)變。學生在返校后會撰寫實習報告，記錄下實習過程中的收獲、實習情況和該企業(yè)的生產(chǎn)流程、企業(yè)文化等，結(jié)合自身所學知識，梳理工廠的流水線，對公司的工作有一個初步的認知，反思自身在實習工作中存在的不足之處，加以改進，提升自身能力及素養(yǎng)。學生實習相當于提前參與工作，可讓學生更早地接觸企業(yè)、融入企業(yè)，把理論知識運用到實際的生產(chǎn)流程工作中，找出自身掌握的理論知識的缺陷所在，彌補自身不足，提高理論與實際結(jié)合的能力，提升實踐工作水平。

四、實踐教學促進理論教學的實際效果

加強實踐課程的教學之后，通過觀察學生上課時的隨堂表現(xiàn)，分析學生作業(yè)以及考試情況，收集學生對課程教學改進之調(diào)后的滿意度調(diào)查等發(fā)現(xiàn)，理論教學中存在的困難有了明顯的改善：1.學生的學習積極性大大提升，不僅理論教學課堂的課堂氣氛活躍了許多，一改以往死氣沉沉的精神面貌，學生也會積極主動地提出在教學中產(chǎn)生的疑惑，提高了課堂的互動性，學生聽課的專注度很高，課后作業(yè)的正確率和考試成績相較往屆也有了明顯提升;2.學生在實踐課程中對儀器有了初步認識，在進行虛擬仿真實驗演習時，從在學?！奥犔鞎钡膱鼍稗D(zhuǎn)換到在工地搞生產(chǎn)，學習趣味性十足，變被動學習為主動學習，學生對理論教程中的知識點更加重視，并能靈活運用到實驗中，學習效率大大提升;3. 從學生對這種教學模式的反饋來看，學生的滿意度和評價都很高，學生對課堂互動的效果、課程內(nèi)容的設(shè)計、教學內(nèi)容和教學方法等都表示滿意，對化工原理學科的了解和學習都有著較深的體會，對將來學習其他化工核心課程或者考研也有著很大幫助;4. 在有了一定的理論基礎(chǔ)和動手能力之后，學生則可以開始著手畢業(yè)設(shè)計實驗，跟往屆學生相比，強化過實踐教學的這屆學生不僅參與畢業(yè)設(shè)計實驗的積極性更高，實驗創(chuàng)意方向也是百花齊放，在畢業(yè)設(shè)計的過程中遇到難題，首先不是想著找?guī)熜只驅(qū)煄兔?，而是通過閱讀文獻，查找儀器使用方法來解決，在此過程中補充學習到很多理論教學中的盲點，提高了學生自主學習能力，科研精神也得到進一步的升華。

表1和表2分別是我校2018級和2019級學生化工原理課程的課程成績情況。

對比兩表可以看出，2018級成績優(yōu)秀的學生占比為23.8%，成績良好和中等的學生占比均為21.4%，但未通過課程考核的學生占比為11.9%，平均分為73.6;相較而言，2019級學生則成績更為均衡集中，中等和良好的學生占比分別為42.9%和49.0%，共計為91.9%，平均分為78.4，高出18級近5分，未通過課程考核的同學僅有一位，占比2%，成績優(yōu)秀的學生也僅有1位，應(yīng)當加強對優(yōu)秀層次學生的培養(yǎng)。不過從總體情況上看，2019級學生成績有著很大的提升，可見實踐教學對理論教學的促進作用較為明顯。2018級化工原理課程為一學期共64課時，19級化工原理課程為兩學期則各48課時，在之后的理論教學中，應(yīng)針對優(yōu)秀學生較少的問題，改進完善教學計劃，培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的學生。

五、結(jié)語

用實踐教學促進化工原理理論教學的教學方案是一個長期的過程，2018級和2019級的成績對比只能作為一份參考，并不能反映教學中的全部情況，18級各分數(shù)段學生人數(shù)分布均勻，但未通過課程的人數(shù)較多，2019級學生整體成績更好，優(yōu)秀人數(shù)不多的原因可能是提升了在實踐方面的能力，沒有刻板地把全部精力投入在理論學習中，但總體情況上，無論是平均成績的提高還是通過課程的人數(shù)比例增多，無疑都是讓人滿意的，在此基礎(chǔ)上，加強優(yōu)秀學生的培養(yǎng)，提升高分層次的人數(shù)，是教學工作進一步的完善方向。

通過對化工原理實踐教學的實施，激發(fā)了學生學習的興趣和積極性，加深了學生對化工理論知識的理解和掌握，培養(yǎng)了學生獲取知識的能力、總結(jié)概括的能力、發(fā)現(xiàn)及解決工程問題的能力，有助于學生養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng)。學生由于實踐能力的提高，在參加實習工作時，也受到了中糧糖廠等企業(yè)的高度贊譽，并希望更多學生能在畢業(yè)后前往該企業(yè)就業(yè)。

通過增強化工原理實踐教學的方式改善教學模式，對于理論教學也有顯著的促進作用，補足了教學過程中的缺陷所在，但在實際教學中仍有待改進之處，教學的目的不單單是為了提升學生的學習成績，還應(yīng)培養(yǎng)學生對專業(yè)知識的實際應(yīng)用能力、自主學習能力，養(yǎng)成創(chuàng)新思維等綜合素質(zhì)。提升教學質(zhì)量，逐步完善和改進教學模式，優(yōu)化創(chuàng)新理念，不斷改革，為國家培養(yǎng)出更多理論知識淵博，實踐能力突出，學習能力強，具備創(chuàng)新思維的優(yōu)秀復(fù)合型人才，是高等院校一直堅守的教學目標。

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基金項目：2020年度廣西高等教育本科教學改革工程項目“基于工程教育專業(yè)認證的化工原理混合式教學研究與實踐”（項目編號：2020JGA331）;2020年度廣西民族師范學院校級一流課程建設(shè)項目“化工原理”（項目編號：YLHHKC20 2008）;2021年度廣西高等教育本科教學改革工程項目“以產(chǎn)品為導(dǎo)向的食品科學與工程專業(yè)實踐教學創(chuàng)新與實踐”（項目編號：2021JGB382）。

作者簡介：黃瑩瑩（1989—），女，博士，廣西民族師范學院化學與生物工程學院講師，研究方向為林產(chǎn)化工及工業(yè)催化;邱詩銘（1983—），男，碩士，廣西民族師范學院化學與生物工程學院副院長，副教授，研究方向為工業(yè)催化;袁芳（1986—），女，碩士，廣西民族師范學院化學與生物工程學院講師，研究方向為食品加工與保鮮。