應用型人才為導向的化工原理實驗教學改革探究

化工原理是化學工程與工藝專業一門重要的專業基礎課，旨在培養學生對“單元操作”的認識，作為學生后續學習化學反應工程、化工熱力學、化工工藝學、分離工程等專業課程的基礎。化工原理實驗作為化工原理課程的重要組成部分，是促使學生理論聯系實際，深化理論知識理解和應用的一門重要實驗教學課程。化學工程與工藝專業作為典型的工科專業，所培養學生主要針對從事化學工業生產和開發的企業，如石油化工、煤化工、精細化工、制藥等領域內的企業。而該類企業的加工生產過程都離不開“單元操作”。尤其是在服務地方經濟方面，以礦石等資源加工利用為主的地方型企業通常需要大量的工科型人才促進自身發展，因此，化工原理實驗課程的教學質量顯得愈發重要。目前各大院校開展的化工原理實驗教學內容主要包括：“洞道干燥實驗”、“篩板精餾塔實驗”、“液-液轉盤萃取實驗”、“填料塔氣體吸收實驗”、“流體流動阻力的測定”、“離心泵特性曲線的測定”、“板框過濾機過濾常數的測定”、“套管換熱器中傳熱給熱系數的測定”等。這些基礎性實驗主要是常規的驗證性實驗，以幫助學生更好地理解化工原理課程中的部分原理和結論，同時掌握化工生產過程中“單元操作”的基本方法。因此，如何在校內通過化工原理實驗教學過程促進學生的思考能力和動手能力，啟發學生工程概念，激發學生創新意識是需要在化工原理實驗教學中反復思考的問題，也是化工原理實驗教學改革的主要目標。
1、以解決問題的模式培養學生思考能力
化工原理實驗主要是常規的驗證性實驗，學生根據已有實驗方案進行實驗操作，一般實驗結果與預期基本相符。但在該過程中，學生只是依照實驗步驟進行操作，缺乏獨立思考能力。若以在實驗操作過程中出現的問題為引導，由學生對出現的問題進行解決，則能夠較好的培養學生的思考能力并能將學生所學知識真正做到學以致用。例如，在“篩板塔精餾實驗中”，指導教師可調節出精餾塔的“干板”、“淹塔”等情況，然后讓學生根據所學理論知識進行問題判斷并使操作恢復正常。在學生自己動手進行實驗裝置操作時，面對裝置在運行過程中出現的問題予以分析和解決，不僅能夠加深學生對相關問題的印象，而且能夠有效培養學生的思考問題和解決問題的能力，真正做到學以致用，學有所用。
2、在教學環節中建立工程概念
化工原理實驗是學生今后在企業生產實際中進行鍛煉的一個開端。實驗室的“單元操作”裝置具有結構簡單、易操作、反應靈敏的特點，雖然與實際“單元操作”裝置還有較大的距離，但已經能夠幫助學生建立起實際“單元操作”裝置的概念進而建立工程概念。在此基礎上，指導教師可根據各單元操作的特點結合具體實驗裝置進行引導。例如，教師可結合當地生產企業特點，進行實地考察，采集必要的生產數據。在進行化工原理實驗教學時，將實驗具體裝置與企業生產相結合，對比實驗裝置和實際生產裝置的物料處理量、產品生產量、流體輸送量等具體工藝參數，使學生對工程概念有初步的認識。
3、化工原理實驗與學生創新創業訓練計劃項目相結合
近年來，各高校都在開展大學生創新創業訓練計劃項目，旨在培養學生創新意識、創業精神和創業能力，促進創新創業教育與專業教育相融合，不斷提高人才培養質量和就業質量。由于化學工程與工藝專業是一門與工業生產緊密結合、實驗課程與理論課程互為支撐的工科學科，因此，在大學生創新創業訓練計劃項目的開展中，該專業學生一般是以創新項目為主。因此，指導老師可結合實驗室化工原理實驗，組織學生根據自己感興趣的單元操作進行實驗的創新性設計，裝置的創新性改革等，充分啟發學生的創新性和積極性，有效培養學生的思考能力和動手能力。
4、利用現代化教學手段進一步增加學生認知
關于“單元操作”有較多的動畫解析及小視頻，其中包括“單元操作”工作原理演示，如精餾塔和吸收塔的內部傳質過程；相關設備的內部結構演示，如換熱器的內部構造及冷熱流體的流動方式等。此外，在操作過程中的異常情況也可以動畫的形式直觀地展現出來。這些動畫及視頻能夠幫助學生更好的理解工藝過程，對“單元操作”有更加直觀的認識，再結合化工原理實驗中具體的實驗裝置和親手操作，學生的理解和認知也必將更為具體和深刻。
5、建立專業的實驗教師隊伍
目前的化工原理實驗課程，一般是將學生按“單元操作”裝置個數分成若干小組，由化工原理理論課程教師進行指導，實驗人員在設備具體操作中進行輔助。這種情況下，往往是一個教師負責多個單元操作，難以做到教學的針對性、有效性、深入性。可以建立一支專業的針對化工原理實驗“單元操作”的教師隊伍，每個教師負責一個“單元操作”，從實驗預習開始到后的數據處理過程都由該教師負責。教師可預先在團隊內分享各自所負責實驗內容的整體設計、思路和特點，以供大家相互借鑒和交流，互為促進，從而使化工原理實驗教學質量切實得以提高。
6、結論
在化學工程教育專業的背景下，理論聯系實際顯得尤為重要。同時，這也對高校在學生的培養環節方面提出了更高的要求。在以應用型人才為導向的化工原理實驗教學改革探究中，需要通過相關指導教師的合理設計和有力引導來強化學生的思考能力、培養學生的動手能力、啟發學生工程概念。而以解決問題的模式培養學生思考能力，在教學環節中建立工程概念，與學生創新創業訓練計劃項目相結合，增加教學手段多樣性，建立專業的實驗教師隊伍等措施可作為化工原理實驗教學改革中的內容，從而切實有效地進一步提高化學工程與工藝專業人才培養質量。