二级学院应用化学专业化工原理实验教学改革

摘　要：针对师范院校应用化学专业的发展方向和特色，我们对二级学院化工原理实验教学进行了探讨与实践，从化工原理实验教学计划，内容体系、教学方法和考核体系等多方面进行了一系列改革与建设，提高了学生的实践能力、增强了学生的工程意识。

关键词：化工原理；实验教学；教学改革
   《化工原理》是化学工程与工艺、应用化学、高分子材料与工程等专业的一门专业技术基础课程，其教学水平、教学内容、教学方法及教学质量被视为衡量相关学科本科教育水准的重要因素及评价指标。该课程的主要内容是以化工生产中物理操作过程为背景，按照其操作原理的共性归纳为若干“单元操作”，主要研究各单元操作的基本原理、典型设备的结构和工艺尺寸的设计计算以及选型[1-2]。化工原理属于工程科学，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和实验研究。化工原理实验是化工原理教学的一个重要环节，不仅验证化工原理的基本理论，加深对学生课堂教学内容的理解，更为重要的还在于对未来的科技工作者进行实验方法、实验技能的基本训练，培养其独立组织和完成实验的能力及严肃认真的工作作风和实事求是的科学态度，为其将来从事科学研究和解决工程实际问题奠定良好的基础[3-5]。应用化学专业在师范类学校中属于理学专业，如何开展三本应用化学专业学生的化工原理实验教学改革，是当前本科院校发展中最为重要的课题之一。我们在教学实践中，对化工原理实验的教学计划，内容体系、教学方法和考核体系等多方面进行了一系列的探索与实践。
1目前化工原理实验教学中存在的问题
      1.1 学生的学习积极性和主观能动性得不到充分的调动
　　导致学生不够重视的主要原因有：
      (1) 实验设备数量有限，一般每个实验只有两套仪器设备，学生人数多，导致实验分组人数较多，每7~8个人一组，只有1~2人真正动手，其余学生在旁观望，引发学生学习积极性降低；
      (2) 理论与实践脱节，教学计划实验课程滞后，实验与理论课不是同步完成，等到学生做实验时，理论课的内容已差不多忘记了，加上一些学生对专业学习本身就不感兴趣，整个实验课程的学习效果不是很理想；
      (3) 数据处理繁杂，由于化工原理理论课程的公式、多为经验性或半经验性的，公式多且都有一定的适用范围，导致计算较多且复杂，学生存在畏难情绪。
      1.2 实验教学计划严重滞后，学生学习效果差
      应用化学专业三本学生由于本身的基础相对二本较差，而我们的教学计划又将其实验课程设置滞后于理论课一个学期，在教学过程中我们发现学生原来的基本原理，基本公式，重要的反应关系式几乎忘记，致使学生在处理数据时困难重重，同时化工原理课程又是一门工科性非常强的课程，学习对于理论与实践存在一定的差异，整个学习效果较差。
      1.3 学生的综合能力，创新能力得不到充分的培养
      长期以来，化工原理实验的教学模式主要是验证化工过程理论，增强典型设备感性认识；在实验教学由教师事先设计好，学生只是按部就班，动动阀门、开关，读读温度、压力和流量，学生的兴趣不高，例如离心泵特性曲线测定实验，泵，管路和仪表均事先安装好，学生仅仅按操作步骤打开和关闭阀门，记录数据即可，缺少学生自己组装管路环节，往往导致学生做完实验后还是没有明白为什么这样做，没能很好地开发学生的动手能力和创造能力，不利于培养创造性和具有独立工作能力的开拓性人才。
      1.4 实验课程学时少，学生的动手能力得不到进一步加强
　　根据新的教学计划，《化工原理》理论教学学时化工专业为70h(上下册)，实验教学学时为44h。对于从事化工专业的学生来说，实验课时严重偏少。化工原理是实践性很强的一门技术课，实验课是需要课堂教学的，教授或探讨工程问题的实验研究方法论，实验规划和流程设计的方法，数据的处理和化工测量技术等，否则，仅仅让学生按照实验步骤来验证理论结果。此外，由于实验场地、设备数量的不足，虽然开放了实验室，学生动手能力还是得不到加强，且增大了教师的额外工作量和学生的安全隐患。
      1.5 考核方法不合理
　　现在的实验课成绩考核方法仍然是由任课教师根据学生的实验报告和在实验中的表现来评定，这样的方法欠科学，因为实验报告毕竟可以存在抄袭现象，同时由于学生人数较多，教师不可能对每一位学生在实验中的表现及其实验能力都有较客观的记录。这都使得最后给定的成绩有失公允。对此，除了在思想上要教育和培养学生的学习兴趣，强调课程及实验教学的重要性外，必须采取相应的措施以提高化工原理实验的教学质量。
2 提高化工原理实验教学质量的措施
　　针对以上问题，按照教育部“要重视学生在教学活动中的主体地位，充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性”的精神，结合实际教学体会，本文探讨了对化工原理实验教学改革的思路。
     2.1 编写实验讲义，培养学生的自学能力加强实验前预习
     实验讲义是学生预习实验，开展实验的重要依据，是教学指导思想、教学内容、教学方法的综合体现。为了适应新世纪教学改革及人才培养的需要，以加强理论知识和工程能力的培养、充分重视实验技巧 与测试技术的训练、现代实验技术的传输和创新理念的树立为指导思想。结合先进的实验装置，以化工单元操作实验研究中常用的基础实验技术为主要内容，并结合《化工原理》课程教学内容，针对我校学生的实际情况，重新编写了实验讲义。实验讲义将每一个实验进行了详细的说明，包括实验目的，实验内容，实验原理，实验流程，实验步骤和注意事项，实验数据记录表，设备性能及主要技术参数，思考题共七个部分组成。通过近两年的实验教学，将每个实验操作中容易出错的地方做了归纳总结，新讲义内容覆盖面广，编写详细、具体，便于学生自学，操作和实验，为学生自主学习提供了参考资料。
      2.2 调整教学计划，让学生充分体现理论与实践相结合
　　根据现在的教学计划，理论的教学提前于实验课一个学期，这样的结果是等到学生做实验时，理论课的内容基本上忘记了，包括理论基础，基本公式以及数据处理等，导师老师反复讲授原来应在理论课上学习的内容，实验结束之后，学生又会因为忘记了公式之间的换算以致不能很好的将数据处理完整，加上三本学生原来的基础相对较差，对这些数据的处理就更加困难，基于此，我们应该调整教学计划，使理论学习与实验 操作同步进行，效果更好。
      2.3 增加实验设备套数，提高设备的现代化程度
     在实验教学中利用现代化教学手段扩大学生的知识面，购买了仿真实验软件，在做每一个实验前，让学生先进行仿真模拟实验，每人一机，单独操作，待练习时间结束，进入软件评分系统，由计算机评分，了解学生对实验的掌握的程度，熟悉基本操作之后才能进行实验室进行现场操作[6]。通过化工原理实验教学改革，丰富了化工原理实验教学内容，提高了教学质量。仿真实验及现代化教学手段的引入，提高了学生的学习兴趣，联系了工厂操作实际，促进了理论课及专业课程的学习；设计研究型实验的开设充分发挥学生的主动性，强化由书本到现场操作的探索过程，培养了学生的动手能力和创新意识；工程观点的培养强化了工程意识促进学生思维由理科思维转换为工科思维，培养学生的工程设计能力，提高了解决工程实际问题的能力，为将来毕业后从事实际工作打下良好的基础。
       2.4 增加实验课程学时数，建立真正独立的教学秩序
　　在没有从理论课程中脱离之前，实验课时数只有28课时，实验项目主要是一些基础性实验。近年来，我们不断加大实验室的建设投入，新增了大批实验装置，而且主要集中在综合性实验和一些新的单元操作上，如:液膜制备与分离、渗透蒸发、变压吸附、催化精馏、鼓泡分离等实验装置，现在的实验项目达到12个，同时引进了计算机仿真软件，开设了计算机实验仿真。现在，我校化工原理实验课时由最初的28课时增加到目前的44课时，通过增加化工原理实验项目和实验课时，强化了学生的工程意识和提高了解决实际问题的能力。尤其是一些新兴的领域中，已经出现了各种新的单元操作，学生只有通过增加实验项目，特别是一些新的单元操作，才有机会了解更多的单元操作，从而拓宽知识面和增强实际工作能力。
       2.5改革实验成绩评定方式
　　为全面反映学生的学习实习情况和实践技能，采取分项考核的方式记分，总成绩=实验预习成绩20％+实验操作成绩30% + 实验报告成绩20% + 实验操作考试成绩30%。
      (一)实验预习部分(20分)
　　其内容分为装置预习、预习报告二大部分。a.装置预习时，根据实验装置的结构特点，操作流程，掌握实验装置中所有设备、管路、各控制点的作用；b.预习报告的内容有:实验目的、原理、需测参数及测试方法、操作步骤等。内容上抓住重点，格式上体现“精、简”。没有进行实验预习或没完成预习报告者，不能进行实验现场操作。
      (二)实验操作部分(30分)
　　实验操作是学生动手能力的真实体现，在实验成绩考核中应占有较大的比重。指导教师在巡视过程中，根据以下几个方面进行成绩评定：a.实验过程中，操作步骤是否规范，是否有误操作；b.测量参数的读取是否正确；c.仪器、仪表的使用方法是否正确；d.在整个实验中，操作参数的控制是否稳定；e.操作态度是否认真，对实验现象的观察是否精心。实验操作完成后，由指导教师检查其原始记录，待认定签字后方可离去，这样可避免过去抄袭实验报告的恶习，培养学生实事求是的科学作风。
      (三)实验报告部分(20分)
　　实验报告是对实验现象作出科学分析的总结，是学生综合能力的体现。其考核内容包括：a.实验数据的处理与结果；b.以一组实验原始数据为例，列出完整的计算过程；c.以表格、图线及关联式表示实验结果；d.对实验结果的分析讨论；e.问题的思考与拓展。
      (四) 实验操作考试部分(30分)
　　实验操作考试采取抽签决定考核实验项目的办法，学生按老师的要求完成相应的操作并回答老师提出的与实验装置结构、流程、操作、原理等相关问题，由考核教师给出学生的实验操作考试成绩。另外对于积极进行开放实验的学生给予成绩的奖励制度，通过学生完成开放实验的情况，适当地在实验课程的考核成绩上给予一定的加分。这种合理的考核方法是支持开放式实验教学的关键，是引导学生正确理解和参与开放式实验的重要指挥手段。实验考核的综合评分制度在成绩评定上保证学生的实验主体地位，发挥他们主观能动性，提高学生发现和解决问题的能力，有利于学生创新能力的培养和提高。
3 结语
     化工原理实验是一门实践性很强的实验课程，是理论联系实际的桥梁与纽带，是培养学生创新能力的重要环节，也是帮助学生树立工程观念的重要途径。因此，建立合理的、完善的化工原理实验教学体系和教学模式，才能有效提高实验教学质量。但同时也要看到，在新形势下，实验改革又是一项长期而艰巨的任务，不是一朝一夕能够完成的。我们要在教学中及时发现问题，积极进行改革实践，坚定信心，持之以恒，就一定会不断取得化工原理实验教学的新成果。
参考文献：
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[3] 李德莹．化工原理开放性实验模式的研究与实践[J]．广东化工，2007, 34(2):83-84．
[4] 周锡堂，郑秋霞，邹纲明．化工原理实验教学中的几个问题[J]．化工高等教育，2007,95(3): 45-47．
[5] 张朝霞，吴杰颖，黄毅萍，等．研究型教学方法在化工原理课程中的应用[J]．阜阳师范学院学报（自然版）,2007,24(4):84-86．
[6] 吴嘉．化工原理仿真实验[M]．北京：化学工业出版社，2001．