少学时化工原理课程教学设计探讨

陈军伟

摘 要：少学时化工原理是化工相关专业开设的专业基础课，针对教学过程中存在的学时少、内容多、综合性强、难理解等问题，文章从教学内容、专业针对性、教学方法的选取、课程考核形式等方面进行初探，促进学生更好地掌握化工原理理论知识，提升教育教学质量，以满足专业人才培养目标需求。

关键词：少学时;化工原理;教学探讨

中图分类号：G4 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2022.18.106

化工原理是高等院校化学工程与工艺、轻化工程、石油、生物等相关专业所开设一门重要的技术基础课程，是连接基础课与专业课的桥梁，同时该课程又与工程实践联系密切，因此又是一门工程学科，具有很强的理论性和实践性。非化工专业化工原理课时从72课时到36课时不等，而课程涉及“三传一反”、涵盖7-8个化工单元操作，工程实践性强，知识面广，内容多难度较大;又因学生对化工生产过程缺乏了解，在学习过程感到课程内容枯燥，晦涩难懂。如何在少学时、内容多的情况下完成该课程的教学任务、达到专业人才培养方案的要求是一个亟待解决的问题。本文基于应用型本科院校办学理念，结合少学时化工原理课程中存在的问题，从课程的教学内容、教学方法、教师“教”与学生“学”进行初步的探讨。

1 少学时化工原理教学挑战

1.1 学生接受程度低，缺乏兴趣

一方面少学时相关专业，学生相关的先修课程等知識储备相对薄弱，又因涉及的数学、物理模型较多且抽象，导致学生学习理解起来困难，有畏难情绪，影响学生学习积极性。另一方面化工课程实践性强，而授课教师在教学过程中偏于理论，在一些化工常用的单元操作的设备上很少提及。例如在吸收章节讲授中，授课教师重于在吸收塔的理论计算，而填料塔的结构、填料的性能、工程生产中吸收塔出现的故障案例等忽略不讲，学生不能直观的感受，接受程度逐渐的降低，加之填鸭式的教学，又进一步挫败了学生的兴趣。

1.2 与专业所需存在差距

少课时的教材大多都是在长课时教材的基础上进行主体内容的删减，内容相对比较宽泛，没有针对某一个专业进行设置。我校轻化工程专业偏向纺织，限于师资队伍、教学资源的因素，授课教师在课程调整的针对性，构建合理的适合专业特色“精而简”知识体系、兼顾教学内容的深度与广度等方面缺乏经验，以致课程与专业很难形成有效协同。授课教师能否精准的把控课堂、精简课程内容，在短时期内完成教学目标，保证学生后续的专业课顺利完成、达到人才培养目标要求等方面，是一个不容忽视的挑战。

1.3 课程考核评价的手段单一

以往课程的评价侧重期末考试，终结性考核结果一票否决，考核形式过于单一，学生的综合素质不能全方位的反馈，亦不能充分调动学生在学习过程中的积极性、主动性和创造性，与践行“以学生为中心”的教育教学理念、实现从注重知识传授向重视学生能力和素质培养转变有一定的偏差。同时授课教师在教学过程中缺少及时、动态的反馈，无法及时有效地调整课程教学内容和教学方法，以致教师“教”与学生“学”不同步。

2 少学时化工原理教学的初步探讨

2.1 优化教学内容，提升教学效果

化工原理课程开设的目的是培养学生工程观念，运用所学习的基础理论知识分析和解决化工单元工程操作实际问题，具有较强的专业性。为保证教学质量、满足教学目标，在有限的课时内让学生掌握与之专业相关的要点，合理有效的进行优化精简教学内容是十分必要的。我校轻化工程专业化工原理课程为36课时，考虑专业课程的衔接，我们对第一章中流速的测定、第三章中离心沉降临界粒径、第四章传热平均温差公式推导等进行删减;在物理化学中涉及的亨利定律、乌拉尔定律、热辐射等进行了精简。对相对简单的章节如干燥过程，缩短学时至3学时，学生通过网络慕课资源进行自学;对传热、吸收过程找出内在联系进行类比分析，适当减少章节课时数。除此之外，为适应新技术的发展，课程中适当结合纳滤膜技术、超临界萃取等，拓宽学生的知识面。我们在教学内容上仔细推敲，注重学生在实际案例的分析以及工程原理的应用。

2.2 结合专业课知识，兼顾广度和深度

少学时化工原理本来就面临课时少、内容多的问题，若按照传统的教学方式进行，则后面章节出现满堂灌，学生将失去学习的兴趣。在有限的课时内，结合专业培养目标以及专业方向，以需求为导向，凸显课程的针对性，结合实际生产过程中的案例贯穿思政元素，更有利于学生掌握知识。以我校轻化工程专业为例，虽然干燥章节缩短至3课时，但是在专业的学习中也是至关重要的，课堂讲授以印染布料烘干过程为例，讲解物料衡算、能量衡算、布料含水率如何检测，利用废气的余热经换热器对布料烘干，将干燥知识点与传热相结合融会贯通，同时挖掘思政元素，培养学生的节能减排意识。教学内容与专业相匹配，学生在课程中积极活跃、学习兴趣提升，教学的成效明显。

2.3 提升教学方法，提高课堂教学效率

我们依据不同知识点进行分类，针对性的选取灌输式、启发式、探索式中适宜的教学方法策略，提高课堂效率，让学生学有所获。

化工原理课程单元操作中设备多，“灌输式”的课堂教学，内容枯燥且抽象，但是通过用现代化的教学手段，将设备的结构、设备的工作原理等以可视化的形式展现给学生，提高了学生的积极主动性、促进学生的学习效果。如在流体输送设备中，将离心泵的结构以3D动画展示给学生，学生对离心泵的泵壳汇集液体、能量转换的作用的理解自然水到渠成;吸收、精馏等操作设备，采用动画生动形象的演示，学生对设备、工艺流程的运行情况理解更深，学习兴趣愈发浓厚。

以学生为主体，合理设置形成性评价考核机制，根据授课内容合理设置问题、案例，启发学生以问题为导向自主思考，达到获取知识，解决问题的能力。如在流体流动章节设置为什么火车站台上设置安全白线、飞机为什么能在天上飞，以身边的实际案例加深学生对伯努利方程的理解;在传热章节中，通过水壶的保温原理把三种传热方式呈现出来，结合太空三人组，把我国自主研发的新一代“飞天”舱外航天服引出，航天服如何进行热防护、温度调节娓娓道来，这个具有中国特色、自主研制成功的舱外航天服创造了一个世界奇迹，彰显我国综合实力，大大增强学生的民族自豪感。

化工原理涉及的工程问题多，适合开展探究式教学。如在对流传热系数的经验关联式的学习中，抛出问题：“低粘度管内强制对流可不可以一味地增加流体的流速来提高对流传热系数ɑ”，通过分析我们知道流速增加，当流动进入阻力平方区，流体的阻力损失将大大增加，这时出于经济性的考虑，势必有一个适宜的流速，从而帮助学生树立工程概念，增强工程意识。

2.4 改进课程考核体系，全方位考核评价

以往的课程考核方式中平时成绩占40%（包括学生出勤率、平时作业笔记、期中测验），期末考试占60%（闭卷考试），对学生的学习好坏的评价，很大程度上通过一纸考试而定性，然而学生是否真正掌握知识，学习的效果怎样没有很好的评判。为加强学生学习过程考核，从知识传授逐渐向学生能力、素质培养方向转变，依据学校下发的课程考核形成性评价实施指导意见，将课程的考核方式由“一票否决的期末考试”过渡调整至“过程性评价+终结性考核”，将考核关口前移，同时优化过程性、终结性占比，丰富考核内容。

过程性的考核调整至50%，注重课前、课中、课后的全方位考核。课前，利用雨课堂发布预习资料，通过网络数据的调取反应学生的预习情况以及学生的反馈，掌握学情及时调整改进上课的方法与手段;课中，结合化工原理课程的特点，充分利用智慧教室等现代教学资源启发式的案例讨论，全员参与，采取小组自评、互评、老师点评的方式进行考核，加强师生之间的互动，提高学生学习主动性，达到激励作用;课后，布置典型的工程案例的作业、学生画章节知识点思维导图，让学生系统的掌握知识点的内在联系。通过课前、课中、课后全方位的对学生的学情进行跟踪评价，形成“反馈—分析整改—实施—再反饋”良性的循环，平衡教师教与学生学的关系，最终达到改进学生的学习的目的。

终结性考核占50%（闭卷考试），考试除了针对主要知识点的考核外，结合专业所需，从实际问题出发，以典型作业为案例，围绕学生综合能力提升，积极探索增加实践能力考核和创新能力考核题型，建立适应“新工科”发展的化工原理课程考核体系。

3 总结

本文针对少学时化工原理在教学上存在的一些问题进行分析，从优化教学内容、凸显课程的针对性、教学方法的选取、改进课程的考核方式等方面对我校轻化工程专业的课程改革进行了初步的探讨，旨在平衡教师“教”与学生“学”的关系，重点突出以学生为根本教育理念，培养应用型本科院校学生工程思维能力。目前我们正在积极修订新的人才培养方案，势必对课程的设计及教学的方法提出新的要求，教学也要与之适应，因此少学时化工原理教学探索与实践也是动态的，是一项长期的工作。

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