林产化工专业化工原理实验教学改革实践

陈玉凤，胡榕华

(梧州学院 化学工程与资源再利用学院，广西 梧州 543000)

化工原理实验是一门以化工单元操作过程原理和设备为主要内容、以处理工程问题的实验研究方法为特色的实践性课程，在培养高校化工类专业学生的工程能力、创新能力方面起着重要的作用[1]。化工原理实验课程的基本教学要求是使学生加深理解化工原理理论的知识，掌握较好的动手能力、思考能力、数据处理能力、分析和解决工程问题的能力[2]。

我校的林产化工专业从2009级开设化工原理实验课程，目前已面向十届本科生开展了实验教学工作。目前，林产化工专业实验只有34学时，开设在大二学年。从笔者多年承担的化工原理实验课程的教学体会以及在教学过程中和课程结束后收集学生的反馈意见来看，化工原理实验课程主要存在以下的问题：部分学生化工原理的理论基础知识比较差，难以运用课堂所学的单元操作知识分析化工原理实验现象；部分学生进行实验数据的处理计算和作图分析能力不强；实验学时少，实验条件有限，无法开展综合设计性和开放性实验。针对以上情况，我们在化工原理实验的教学目标、教学内容、教学方法、考核方式等方面进行了改革。

1 教学目标改革

2014年，我校的林产化工专业被列入广西新建本科学校转型发展首期试点专业群。林产化工专业人才培养是以应用型人才为主，其主要目的是满足周边企业对应用型化工人才的需求[3]。因此，化工原理的教学目标是培养学生的工程观点，分析和解决化工工程问题的综合能力。经过实验操作的训练，学生应能掌握化工实验的方法和技巧，掌握典型化工设备如换热器、吸收塔、蒸馏塔等的性能和操作，熟悉化工上常用的机械、仪表如泵、风机、各种流量计、压差计等的使用，懂得分析、解决实验过程中出现的问题。

2 教学内容改革

化工原理实验开设的内容一般要涵盖化工原理理论课教学大纲所要求的单元操作。我校林产化工的学生主要就业于广西梧松林化集团有限公司、广西三威林产工业有限公司、广东天龙油墨集团股份有限公司、广西金桂浆纸业有限公司等周边的林产化工企业。松香、松节油、纸张、人造板等林化产品生产过程中常用的化工过程包括流体输送、过滤、传热、蒸馏、干燥、吸收等单元操作。例如，传热过程广泛应用于各种林化品生产中的物料加热与冷却、热量的回收利用、设备与管路的保温，是重要的化工单元操作之一，学生很有必要通过传热实验掌握对流传热的特点、间壁式换热器的结构、解决传热过程的问题；又如α、β-蒎烯是广西梧松林化集团有限公司的主要产品之一。工业生产中通过连续精馏松节油分离得到α-蒎烯和β-蒎烯。因此，为了更好地让学生了解蒸馏分离技术的特点，开设了连续精馏实验；干燥是造纸、木材加工行业中必不可少的单元操作，如在人造板的制造过程中，广西三威林产工业有限公司采用烟气热源干燥纤维板。为了突出课程的专业特色，我们增加了干燥实验的学时数，让林产化工的学生更好地了解木材等林化产品的干燥过程的特点。因此，根据林产化工的专业特点和企业的用人需求，对化工原理实验的内容进行了调整，开设了流体阻力测定实验、离心泵性能测定实验、恒压过滤实验(真空过滤)、综合传热实验、吸收实验、连续蒸馏实验、流化床干燥实验和反渗透实验8个实验。另外，根据化工原理实验教学大纲及实验室现有实验设备实际情况自编讲义，用于指导学生实验。在讲义编写过程中参考了天津大学、华东理工大学等院校的化工原理实验教材，补充了实验原理，修改了实验操作步骤及注意事项，增加了实验数据记录表、实验数据处理的计算示例等内容，符合本校学生特点和本实验室实际情况，取得了较好的教学效果。

3 教学方式改革

实验课程传统的教学方式是由教师先将学生分好组，学生预习实验内容，老师课堂讲解实验装置和操作步骤，学生按部就班做实验，最后上交实验报告。仅依赖传统的教学方式，学生不能完全掌握化工原理的内容。为了更好地提高学生的学习兴趣，我们让学生以自愿的形式组成5～6人的小组。每个小组一名组长，实行组长负责制。由于学时的限制，我们借鉴其他高校的教学经验，采用了一种基于微课的化工原理翻转式教学方式[4]。每个微课大概5～10 min，基于明确的教学目标，集中说明一个教学问题。我们将实验设备、工艺流程介绍、操作步骤、思考题等内容制成微课，教师课前上传微课视频、课件和电子教案，布置任务，引导学生观看视频，提前了解实验内容；课堂上，采取抢答式、提问式、探讨式等方式，启发学生多角度思考。比如，在吸收实验过程中加大吸收剂用量后，测得塔底排出液的二氧化碳含量不是降低反而升高，其原因是什么？干燥过程中，随着物料水分的减小，物料的颜色怎样变化？为什么？课堂上对实验内容进行专题式研究，大大的激发学生的学习积极性。为方便检查学生实验结果的正确性，指导老师制作了实验数据检查图表，学生实验结束后将实验数据输入检查图表，就能自动计算出实验结果并作出实验曲线，可很方便看出实验数据哪里有较大误差。如恒压过滤实验，将三组不同过滤压力的过滤时间与滤液体积实验数据输入实验数据检查图表中，便自动生成对应的反映τ/q～q关系的三条直线，指导老师通过对比三条直线的斜率和截距数据及各点分布位置，就能立即判断学生实验操作过程中数据采集正确与否，如滤布冲洗是否干净、管路中积液是否排除、计时开始时间是早了还是晚了、过滤压力控制是高了还是低了等等，确保了学生实验操作及实验数据采集的正确性，有效提高了实验的成功率。

4 考核方式改革

化工原理的实验套数较少，每组实验的人数较多，为了较为全面的定量考核学生的真实能力，我们采用"预习成绩+操作成绩+实验报告成绩+期末考试相结合的方式进行综合评定学生的化工原理实验成绩[5]。最终成绩由以下四个部分组成：第一部分为预习报告、回答问题，占总成绩的20%；第二部分为实验操作，占总成绩的30%；第三部分为实验报告，占总成绩的30%；第四部分为期末考试，占总成绩的20%。全部实验结束后，实验老师采取回答问题和现场实验操作的方式对每个小组进行期末考核。老师准备40道问题，每个小组随机选5题，每个小组成员回答1题；每个小组派出2～3人作为代表，进行化工原理实验操作；这样的期末考试方式，大大的减少了化工原理实验存在的少操作，不思考，抄袭实验报告的现象，有效提高了学生动手操作和思考问题的积极性，促进了实验小组成员的交流与讨论，达到了互相合作共同提高的学习效果。

5 总结

针对少学时化工原理实验特点，结合林产化工专业背景和人才培养目标，结合多年的教学经验，对我校林产化工原理实验的教学目标、教学内容、教学方式及教学考核进行了初步的改革与探索，注重培养学生的学习自主性和团队合作精神、提升工程实践能力，达到我校应用型化工人才的培养目标。