黄莹莹 邱诗铭 袁芳

摘  要：随着数字化时代的到来，各高校的教学模式也在不断改革创新。除了理论课程的教学之外，工科专业对大学生的实践能力的要求也在提高，越来越注重培养学生理论与实践结合的能力，以使其能灵活运用理论知识解决实际问题。实践教学对理论教学起着促进作用，通过实践教学的学习能加深学生对理论知识的理解，激发学生学习热情，使学生真正做到学以致用。

关键词：化工原理;实践教学;理论教学

中图分类号：G642.0    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2022）17-0180-05

化工原理课程是化学工程与工艺等专业的一门核心课程，作为化学工程、食品工程、环境工程、材料工程等多个工科专业的重要课程，化工原理课程对化工以及相近的学科领域都有着重要的支撑作用，深入化工等专业的学习，都需要化工原理课程作为理论基础和知识储备。致力于提升教学质量，引导学生形成完善的工科思維，建设坚实的理论基础，使之具备较强的实践能力，凝练创新意识，培养出更多综合能力强，专业素养高的人才，是化工原理课程教学一直以来坚持的方向。本文简要分析了化工原理理论教学中存在的教育问题，并通过强化实践教学的措施，探索理论教学对实践教学的促进作用。

一、理论教学中的教学情况与分析

化工原理课程的基本教学要求：学生能够树立工程观念，将理论与工程实际相结合，在理解各单元操作的基本原理的基础上，识别化工工程问题的关键环节和参数，能对生产过程进行操作和调节;应当能正确查阅工程手册及图表中的各种参数，进行工程计算;拥有绘制工程图的能力，能够综合应用化工原理课程理论分析复杂的化工问题，具备对主要单元操作过程的设计及优化能力;具备一定的过程开发或科学研究能力。但是在当前的实际化工原理课程理论教学过程中，基于化工原理课程的学科特点，教学环境的局限性以及教学理念不够科学等原因，仍存在一些教学难题：

1. 在学科特点上，化工原理理论课程中所涉及的知识内容相对较广，包含流体流动及输送、传热、气体吸收、蒸发、干燥、蒸馏等多个方面[1]，很多单元更是基于实践操作展开，要求学生掌握的知识点较多，使得学生在理解和记忆中存在困难，不能正确理解各单元操作的基本概念和基础原理，学生也不愿在课后花费过多的时间和精力反复学习，在一个阶段的学习中没有及时消化和理解透彻相关知识必然导致在下一个阶段的学习中，难以接受和吸收新的知识内容，因此打击了学习热情，形成“越不学越差，越差越不学”的恶性循环。

2. 在学生知识储备上，学生理论知识掌握得不太好，基础较为薄弱，欠缺高等数学和物理学等方面的知识内容作为支撑。很多原理在推导和运用时，往往会涉及高等数学和物理学等方面的理论知识，各种公式的推导和求解过程颇为复杂和抽象，学生难以透彻理解这些推导过程和原理结论，不熟悉主要单元操作的基本计算方法，只能一味依靠死记硬背的笨方法背下公式和结论。未领会其原理，对公式的运用当然不够熟练，忘记、混淆，错用公式的情况常常出现。

3. 在学习动力上，学生的学习热情欠缺。由于缺乏单元操作的实践经验，略显空泛的理论教学让学生产生“学而无用”的错误心理，在理论学习中，脑中处于一片空白的迷茫状态，对理论知识的实际运用没有清晰的认知，更未切身体会到这些所学的理论知识的重要性和实用性，难以调动学生的学习热情，学生自律性不强、自觉性也不高，在一些重点难点的学习上常常都是浅尝辄止，一知半解，不求甚解，求知欲望不够强烈，往往觉得只要能通过课程的期末考试就足够了，对化工原理课程的学习保持着一种应付心理，学习自主性和积极性都不高，自然极大地影响了教学质量。

综合上述化工原理课程教学中的问题，可以看出，以往的单纯理论教学模式过于陈旧，理论课程的学习只有和实践教学相结合，才能提高教学质量，使学生在理论课程的学习过程中建立起三维立体的学习框架，巩固理论基础，培养实践能力，提升创新能力，做到理论知识与实际操作的现实结合，提升专业素养，使之在将来能快速适应各行各业的工作。

二、强化校内实践教学的具体实施

化工原理本身就是一门以实验为基础的学科，在校内可以开设的实践课程主要有传统实验课程、仿真实验演示、化工原理课程设计和毕业设计等。对于一些有关器械设备和简单单元操作的理论知识学习，可以通过开展实验课，进行具体的实验操作过程使之变得具体和形象，便于学生对理论知识的强化学习和更深层次的透彻理解;仿真实验演习可以模拟出各种真实的生产环境，弥补高校实验室无法提供的实践空缺，也可以节省药品，降低因操作不当等引发的风险;化工原理课程设计则是通过教师布置相应的项目设计书，指定给学生一个设计方向，要求学生设计出能满足工艺要求的蒸馏塔、吸收塔、冷凝器、蒸发器等设备和相应的工艺流程，考查学生对所学各类原理的使用和各种公式的计算，模拟解决现实工艺生产中的实际问题;毕业设计综合了化工原理实验教学的规范操作[2]，注重提升学生的创新能力，对培养学生产生工科意识，灵活利用理论知识解决实际问题，提高数据处理的思维能力都有着很大的帮助，是对本科生素质的最后一项全面考查。

（一）实验课程与理论课程结合

在理论课程的教学中同步穿插实验课程的教学，让学生学以致用，学有所用。例如在理论课程“离心泵”的教学过程中进行实践教学，让学生直观真实地接触离心泵，胜过在课本上看理论图数十次，在进行理论课程的学习后，及时在实践课程中完成“离心泵特性曲线的测定”实验，在实验过程中，既可以让学生更透彻地了解离心泵的内部结构，又可以掌握离心泵的操作，还可以熟悉离心泵的工作原理和特点，通过对实验数据的处理，则更能透彻理解离心泵性能参数的几个公式的推导和意义，在实验报告的撰写过程中，也能及时总结离心泵的相关理论知识和实践操作，巩固和完善所学内容。

（二）调整课程课时

以往的化工原理课程课时安排较少，仅有64课时，难以满足理论课程学习的数量要求和质量要求，且在实践教学上也不够重视，安排的实验课程并未与理论课程有机结合，使得学生的理论基础和实践经验都稍有欠缺。因此，无论是理论课程还是实践课程，都应适当增加课时安排，才能保障教学任务得以更好地实施，提升教学质量，现已从原来的一学期64的理论课时，改为了两学期分别有48理论课时的教学安排。增加理论教学课时的目的，一是使学生有更多时间学习更多化工原理课程的理论知识，二是用来分析和总结学生在实践课程中的不足，有针对性地给学生一些指导性意见，如果学生在离心泵特性曲线中的实验数据有误，或是计算出误，可以在理论课程上总结经验教训，及时发现和解决问题。

（三）使用虚拟仿真实验平台进行演习

在使用一些昂贵的精密仪器进行实验或是模拟实际生产时，为了保障实验操作规范、确保实验的成功率，可以先用虚拟仿真平台进行仿真实验演习，仿真实验演习的优点有很多，一是可以讓学生掌握多种基础实验技能，规范实验操作，不需要老师在一旁指导;二是可以省下实验过程中发生化学反应的等待时间，在有限的时间内进行更多次的仿真实验演习，提高学习效率;三是在多次练习同一实验的规范操作时，可以避免重复实验造成实验试剂的浪费，减少不规范实验操作引发的意外事故，既节约成本，又绿色环保，还可以在一定程度上保障学生的人身安全;四是仿真模拟演习可以较为真实地模拟出实际工艺流程中场景，如一些工厂的车间、生产流水线等，当模拟演习出现操作错误时，也能让学生看到不当操作引起的各种现象，加深印象，让学生对真实的生产流程有了初步认知，更能直观地感受到所学理论知识的用武之地，对将来从事相关方面的工作都有着很大帮助。

（四）完成化工原理课程设计任务

在完成化工原理的理论课程学习后，为检验教学成果，可以开设“化工原理课程设计”实践课作为考核，检验学生对化工原理学科的掌握情况。化工原理课程设计的对象是化工单元操作设备的工艺设计，基本考核方式主要是由教师分配给学生化工原理课程设计任务书，由学生运用所学知识，独立完成设计任务，通过编制设计方案，调研建设项目的各个方面，规划出几个设计方案，然后对比分析，权衡利弊，优中择优，最后选用技术上先进、经济上合理、生产上安全，并对环境友好的最佳方案。比如在关于冷凝器的设计书“年处理2万吨正戊烷冷凝器的设计”中，首先需要了解冷凝工艺设计的相关知识和生产流程，再进行相关计算，查阅地下水与正戊烷在各自定性温度下的物性数据，接着初步估算出换热面积，根据计算所得数据初步选择合适的标准冷凝器，核算总传热系数、传热面积裕度和压降等参数是否合适，所有参数确定无误后再画出设备装置图和生产流程图，完成设计。在完成设计任务的过程中，不仅可以培养学生查阅资料、处理数据、绘制图表的能力，还能锻炼学生快速而精确地完成工程计算，模拟处理实际问题的能力，使学生掌握化工原理课程设计的基本程序和方法，能用简洁的文字和适当的图表表达设计思想[3]，做出一次模拟实际生产设计的简单尝试。

（五）重视毕业设计实验

除了培养学生的实践能力之外，也要注重创新思维的养成，科学研究的本质之一就是创新，创新是科学发展的重要动力来源。毕业设计作为实践教学中最后的环节，学生在此具有很大的自主发挥空间。应当提升对本科毕业设计的重视程度，适当拓展考核力度和广度，鼓励学生自主创新。毕业设计应使用以学生为主体、导师为主导的实践教学模式，导师只负责审核实验方案、操作要求、技术指标等要求，由学生自行完成毕业设计的选题、实验方案制定、技术路线设计、具体操作和调试、指标测试与计算等过程。从任务分析、方案制定到系统调试、指标测试以及最后的报告撰写等全过程的实践，都着重考查学生的理论知识基础、自主创新能力、实践操作能力和科研精神，学生既能将所学理论知识进行综合运用，又能把研究视野扩展到相关知识领域，发现和解决复杂工程问题的能力、创新思维能力和研究能力在这种潜移默化的过程中也能得到提升[4]。

三、校外实践教学

除校内的实践教学之外，也可以适当开展一些校外的实践教学[5]，比如鼓励学生参加专业性相关的各种竞赛和到企业中完成见习、实习工作等。校外实践可以使学生的课余生活更加丰富，增长见识，开阔眼界，学到一些校内接触不到的专业知识，提前接触了解企业文化和管理制度，强化学生的责任感和团队精神，使学生目光和焦点不只局限于本校之中。只有不断开阔视野，才不会被不断进步的时代抛下，这无论是对将来考研还是参加工作，都有很大的积极意义。

（一）专业竞赛

鼓励学生在课余时间积极参加一些化工技能比赛，如“全国大学生化工实验大赛”，在与其他学校的优秀学生同台竞技、切磋交流的机会中，既可以丰富阅历、放宽眼界，又可以检验自身的专业水平，加强综合素质和能力培养，让专业素养完成进一步的突破。

（二）企业见习和实习

应当开发和加强见习和实习方面的实践课程，与更多企业进行合作，建立实践教学基地，鼓励和引导学生去各企业参加见习或是实习工作。我校本专业的大四学生一般会去一些糖厂进行为期三个月的实习，糖厂车间包括压榨车间、澄清车间、煮糖车间、精馏车间等，实习工作需要学生了解制糖工艺的全工艺流程，掌握相关器械设备的使用，学习遇到紧急突发事件的应对和处理办法，此外，学生也可以亲身接触到企业文化，直接感受正规企业的管理模式，实现从学生到职员的初步转变。学生在返校后会撰写实习报告，记录下实习过程中的收获、实习情况和该企业的生产流程、企业文化等，结合自身所学知识，梳理工厂的流水线，对公司的工作有一个初步的认知，反思自身在实习工作中存在的不足之处，加以改进，提升自身能力及素养。学生实习相当于提前参与工作，可让学生更早地接触企业、融入企业，把理论知识运用到实际的生产流程工作中，找出自身掌握的理论知识的缺陷所在，弥补自身不足，提高理论与实际结合的能力，提升实践工作水平。

四、实践教学促进理论教学的实际效果

加强实践课程的教学之后，通过观察学生上课时的随堂表现，分析学生作业以及考试情况，收集学生对课程教学改进之调后的满意度调查等发现，理论教学中存在的困难有了明显的改善：1.学生的学习积极性大大提升，不仅理论教学课堂的课堂气氛活跃了许多，一改以往死气沉沉的精神面貌，学生也会积极主动地提出在教学中产生的疑惑，提高了课堂的互动性，学生听课的专注度很高，课后作业的正确率和考试成绩相较往届也有了明显提升;2.学生在实践课程中对仪器有了初步认识，在进行虚拟仿真实验演习时，从在学校“听天书”的场景转换到在工地搞生产，学习趣味性十足，变被动学习为主动学习，学生对理论教程中的知识点更加重视，并能灵活运用到实验中，学习效率大大提升;3. 从学生对这种教学模式的反馈来看，学生的满意度和评价都很高，学生对课堂互动的效果、课程内容的设计、教学内容和教学方法等都表示满意，对化工原理学科的了解和学习都有着较深的体会，对将来学习其他化工核心课程或者考研也有着很大帮助;4. 在有了一定的理论基础和动手能力之后，学生则可以开始着手毕业设计实验，跟往届学生相比，强化过实践教学的这届学生不仅参与毕业设计实验的积极性更高，实验创意方向也是百花齐放，在毕业设计的过程中遇到难题，首先不是想着找师兄或导师帮忙，而是通过阅读文献，查找仪器使用方法来解决，在此过程中补充学习到很多理论教学中的盲点，提高了学生自主学习能力，科研精神也得到进一步的升华。

表1和表2分别是我校2018级和2019级学生化工原理课程的课程成绩情况。

对比两表可以看出，2018级成绩优秀的学生占比为23.8%，成绩良好和中等的学生占比均为21.4%，但未通过课程考核的学生占比为11.9%，平均分为73.6;相较而言，2019级学生则成绩更为均衡集中，中等和良好的学生占比分别为42.9%和49.0%，共计为91.9%，平均分为78.4，高出18级近5分，未通过课程考核的同学仅有一位，占比2%，成绩优秀的学生也仅有1位，应当加强对优秀层次学生的培养。不过从总体情况上看，2019级学生成绩有着很大的提升，可见实践教学对理论教学的促进作用较为明显。2018级化工原理课程为一学期共64课时，19级化工原理课程为两学期则各48课时，在之后的理论教学中，应针对优秀学生较少的问题，改进完善教学计划，培养出更多优秀的学生。

五、结语

用实践教学促进化工原理理论教学的教学方案是一个长期的过程，2018级和2019级的成绩对比只能作为一份参考，并不能反映教学中的全部情况，18级各分数段学生人数分布均匀，但未通过课程的人数较多，2019级学生整体成绩更好，优秀人数不多的原因可能是提升了在实践方面的能力，没有刻板地把全部精力投入在理论学习中，但总体情况上，无论是平均成绩的提高还是通过课程的人数比例增多，无疑都是让人满意的，在此基础上，加强优秀学生的培养，提升高分层次的人数，是教学工作进一步的完善方向。

通过对化工原理实践教学的实施，激发了学生学习的兴趣和积极性，加深了学生对化工理论知识的理解和掌握，培养了学生获取知识的能力、总结概括的能力、发现及解决工程问题的能力，有助于学生养成良好的科学素养。学生由于实践能力的提高，在参加实习工作时，也受到了中粮糖厂等企业的高度赞誉，并希望更多学生能在毕业后前往该企业就业。

通过增强化工原理实践教学的方式改善教学模式，对于理论教学也有显著的促进作用，补足了教学过程中的缺陷所在，但在实际教学中仍有待改进之处，教学的目的不单单是为了提升学生的学习成绩，还应培养学生对专业知识的实际应用能力、自主学习能力，养成创新思维等综合素质。提升教学质量，逐步完善和改进教学模式，优化创新理念，不断改革，为国家培养出更多理论知识渊博，实践能力突出，学习能力强，具备创新思维的优秀复合型人才，是高等院校一直坚守的教学目标。

参考文献：

[1] 陈敏恒，丛德滋，齐鸣斋，等. 化工原理（上）第5版[M]. 北京：化学工业出版社，2020：1+3.

[2] 林锦良. 浅析化学实践教学对理论教学的促进作用[J]. 广东化工，2018（14）：246+262.

[3] 付家新. 化工原理课程设计（第二版）[M]. 北京：化学工业出版社，2016：2-3.

[4] 张金萍，张鹏. 重视本科毕业设计 提升本科毕业设计质量[J]. 高等教育建筑，2015（03）：143-145.

[5] 邢志勇，付穎，等. 化工原理实践教学的探索[J]. 教育教学论坛，2015（16）：107-108.

基金项目：2020年度广西高等教育本科教学改革工程项目“基于工程教育专业认证的化工原理混合式教学研究与实践”（项目编号：2020JGA331）;2020年度广西民族师范学院校级一流课程建设项目“化工原理”（项目编号：YLHHKC20 2008）;2021年度广西高等教育本科教学改革工程项目“以产品为导向的食品科学与工程专业实践教学创新与实践”（项目编号：2021JGB382）。

作者简介：黄莹莹（1989—），女，博士，广西民族师范学院化学与生物工程学院讲师，研究方向为林产化工及工业催化;邱诗铭（1983—），男，硕士，广西民族师范学院化学与生物工程学院副院长，副教授，研究方向为工业催化;袁芳（1986—），女，硕士，广西民族师范学院化学与生物工程学院讲师，研究方向为食品加工与保鲜。