工程理念在化工原理教學中的運用范文

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1化工原理實踐教學的現狀

化工原理實踐教學是化工原理課程體系中的重要組成部分，其中又包含了化工見習、化工原理實驗及化工原理課程設計。通過這三個環節的學習，學生可以將化工原理的單元操作基本理論知識更為深入的理解和掌握。當前大部分院校化工原理實踐環節的教學基本上還是圍繞著化工原理理論課程開設，而化工原理的理論內容涉及面廣，內涵豐富，并且在教學過程中往往“重過程、輕設備”，這就造成了學生工程觀念淡薄，對設備的選擇應用能力較低。同時，由于課時安排，化工原理課堂教學內容、教學時間有限，沒有充分調動學生的課外學習主動性和自主性。化工見習時間安排大多集中在學期末，學生理論知識都已學完，這樣雖然有助于學生理解見習過程中見到的操作要求及原理，但由于和理論教學時間上脫節，學生知識遺忘嚴重，見結不夠深入和全面，學生不能深入的分析遇到的問題和現象，工程意識培養不足，知識收獲能力提高有限。在化工原理實驗中，目前國內高校實驗安排大多為驗證性實驗，重點培養了學生設備儀器分析操作的能力，記錄、分析及處理數據的能力，在綜合性、研究性及創新設計實驗方面嚴重不足，這就造成在課本上一直強調的工程觀念、經濟觀念沒有在實踐中得以很好的應用，學生無法將復雜的真實設備與工藝過程與課堂理論進行聯系，高等化工科技人才應具有的工程能力和素質培養沒有體現。化工原理課程設計主要內容包含化工換熱器、吸收塔、精餾塔以及干燥器的設計，偏重于理論計算，而與實際工廠應用偏差較大，最新的研究成果也沒有得以體現。總體而言，在化工原理的實踐教學過程中，學生的創新能力、工程意識及團隊協作意識沒有得到很好的鍛煉。

2基于CDIO工程教育理念的化工原理實踐教學探索

2.1化工見習與理論課程緊密結合，增強學生的工程實踐能力

基于化工見習在化工專業培養中的重要地位，并與理論教學內容緊密結合，因此建議規劃在不同時期分別進行3~5次化工生產企業的見習活動，每次活動側重點不同。見習前要求學生對化工生產企業的工藝流程加以了解和認識，并對相關單元操作內容進行分析；見習過程中仔細觀察實際設備及操作，認真聽取工廠企業老師的講解，積極思考問題并能提出問題；在見習結束后能夠及時進行總結，寫出感受。教師在課堂上針對見習中的現象和問題引導學生進行深入學習基本理論和操作。例如在西安創業水務有限公司的見習活動中，要求學生掌握污水處理的工藝流程，積極思考在污水處理過程中所涉及到的基本理論。在整個污水處理過程中，只有提升井處提供整個工藝過程中的流體流動能量，這一過程加深了學生對柏努力能量守恒深入理解；通過觀察和學習，要能掌握有關泵的相關知識及操作，包括泵的選擇、開啟泵及關閉泵需要注意事項，泵的流量調節等；見習內容原理除了涉及流體流動及輸送機械外，還涉及了非均相物系的分離，包括浮選、沉降，壓濾等內容，有的內容在化工原理課本上并沒有詳細的講解，但可以引導學生去進行對比分析，去構思討論有無其他更好的處理方式或設備操作，這樣既加深了對理論的掌握，又能為將來的工程設計做好準備工作。在西安熱電廠見習過程中，重點對傳熱及蒸發的內容進行深入理解和掌握，通過預習，提出問題——如何有效的傳熱及節約能耗，工程經濟性的原則在工廠中是如何體現的？在實踐中觀察實際設備的具體操作，能夠對問題進行分析，并提出自己的解決方案。在南風日化見習過程中，重點要了解精細化學品生產的特點，并對攪拌過程、離心過程、干燥過程及產品分析檢測、包裝過程進行學習，為后期的設計性試驗奠定了基礎。通過這一系列的活動，架通了枯燥理論與生產實踐間的橋梁，使學生認識到所學知識的重要性，同時積極思考進行創新，為將來進一步學習和工作積極準備。

2.2化工綜合性、設計性實驗的開發，鍛煉團隊協作能力，調動學習自主創新性

化工原理實驗大多為驗證性實驗，項目組在此基礎上提出了綜合性實驗及設計性試驗要求。要求學生根據現有的實驗條件及設備進行產品項目的開發，從構思產品項目、設計工藝流程，具體實施及開展操作都按照化工標準規范進行，從查閱資料、繪制流程圖，實驗操作、檢測分析、數據處理及分析、團隊協調等多個角度鍛煉了學生的能力。例如針對串聯流動反應器停留時間分布測定實驗裝置，引導學生對間歇操作產品進行設計，給出設計題目-洗滌劑生產，并提出針對反應釜如何確定該設備的最大生產能力，要求學生去完成該項目。首先查閱資料，備齊生產的基本原料，然后確定工藝路線及配方，最后進行生產操作；要確定間歇釜的最大生產能力需要測定化學反應的速率常數，即要清楚化學反應的宏觀動力學方程及本征動力學方程，應用已有設備，通過電導率數值的變化來測定反應的速率，問題逐步解決。這一過程既體現了學生的自主創新性，又激發了學生的學習興趣，加深了對理論的理解。在綜合性實驗方面分別進行了以下的工作，內容見表1。在綜合性試驗中，一方面要求學生提前做好相關準備工作，在有限的時間內合理安排實驗；另一方面要求老師付出更多的時間和精力去指導；再次要求不同小組學生間進行合理的任務分解，分別在不同時間教學環節中完成，然后分組討論給出相應的結論，這樣進一步增加了學生間的交流，有助于培養團隊協作能力。

2.3基于工程創新的化工原理課程設計環節

課程設計是對學生的綜合能力的鍛煉環節，培養學生的工程理念及寫作技能，為將來的畢業論文(設計)打下基礎，為進入生產企業儲備技能。因此，該環節要充分調動學生的積極性，可以給定某范圍或某一個生產實際問題，讓學生就感興趣的某一方面進行設計，例如在前面提到過的污水處理過程，熱電廠蒸汽利用過程進行設計，設計內容包括工藝流程、主要設備及操作條件。同時，對說明書的規范給予嚴格要求，以便能夠達到工程技術的基本要求。另外，學校領導和相關教師要了解生產，積極與企業進行合作，選題盡可能與當地一線化工生產企業結合。

3結束語

針對化工實踐教學中的現狀，將CDIO工程教育理念引入到教與學中，通過化工見習，化工原理設計性、綜合性實驗以及化工原理課程設計培養學生的觀察問題、分析問題、解決問題的工程意識、應用能力及團隊協作精神，為社會培養素質高、應用型、綜合性工程技術人才。目前，基于化工基礎實驗的教學實踐，同時借鑒其他高校的寶貴經驗，化工原理實踐課程的教學在建設與改革中同步進行，許多環節如創新實踐教學團隊的建設、教師科研項目與實踐教學的有機結合、校企合作服務地方服務社會等還存在不足，需要進一步完善。

作者：李學坤孫平石奇周躍花范磊剛單位：西安文理學院化學與化學工程學院