化工原理实验项目教学设计论文

一、化工原理实验项目化教学设计背景

化工原理实验是一门实践性、工程性很强的课程，对培养学生分析问题和解决问题的能力、树立工程观点及创新意识起着十分重要的作用。［8］目前，很多高校对化工原理实验教学进行了改革，教学过程中引入综合设计性实验，改变了过去单一的验证性实验教学模式。［9］然而，综合设计性实验在整个实验项目中所占的比例还很低。我校化工原理实验中除精馏实验属于设计性实验之外，其他实验项目仍然是传统的验证性实验，都是采取教师先讲授实验原理，学生再按照实验指导书按部就班进行实验的教学方式。学生对教师过分依赖，以致于缺乏独立思考的能力，没有学习热情，学习效果不理想。有些学生甚至刚做完实验就一问三不知，根本不清楚自己在干什么。针对这种情况，我们结合本校实验室条件，对化工原理实验教学进行了改革，初步探索了该课程项目化教学的模式。所谓项目化教学设计模式是指在建构主义理论的指导下，以工程实践为导向、以工程项目为载体、融合多种现代教育理念的教学模式，其目的是在教学中把课程理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。

二、化工原理实验项目化教学的实施

（一）构建项目实施项目化教学设计的前提是项目的构建。项目的构建并不是将原有的实验内容简单地拼凑在一起，而应以教学内容与工业生产实际为依据，同时结合学生的学习兴趣及实验室具备的条件，将课程要求的知识点有机地融合到一个项目中予以完成。学生在项目实施过程中不但要掌握本课程传授的专业理论知识，还要熟悉这些理论知识在生产实际中的具体应用。化工原理实验的各个项目对应于生产过程中涉及的精馏、吸收、过滤、干燥等单元操作，其中过滤和干燥技术在化工、食品、制药等生产过程中都有广泛的应用，对国民经济发展具有重要的意义。干燥是一个非常复杂的热质传递过程，它不仅受到空气温度、相对湿度、空气流速等外部条件的影响，还受到物料结构、物理化学性质等内部因素的影响。因此，我们利用现有的板框过滤和流化床干燥实验装置，将这两个实验项目进行组合，将板框过滤实验中的产品作为流化床干燥实验的原料，以“碳酸镁过滤和干燥过程的实验研究”为项目载体，将过滤与干燥这两个单元操作的教学内容贯穿在一起，把化工原理课程乃至化工专业所需的知识、应达到的能力、应具备的素质等培养目标融入该项目中，使学生在学习知识、培养技能的同时培养团队协作精神，为将来从事科学研究和解决工程实际问题打下基础。

（二）分析项目项目分析就是让学生分组讨论，明确本项目的总体目标，并思考如何完成项目，以及在项目实施过程中可能会遇到哪些困难，然后得出可行性分析报告，再根据项目的总体目标，把总项目分解为多个子项目，填写项目分析表。“碳酸镁过滤和干燥过程的实验研究”项目，就是要让学生综合运用化工原理课程中所学的知识和技能，对高湿高黏物料的干燥过程进行研究，从而让学生了解一个产品从过滤到干燥的全部流程。在以往的实验过程中，板框过滤实验中得到的碳酸镁滤饼，都是在实验结束后直接倒掉，这不仅造成了原料浪费，而且还会对环境造成污染。另外，我校实验室虽然购买了流化床干燥实验装置，但对学生尚未开设这一实验项目，致使该实验装置一直没有投入使用。因此该项目的研究不仅有效地利用了空置的实验设备，而且还可以培养学生的环保和工程意识。

（三）制订方案传统的“过滤常数的测定实验”主要是让学生了解板框过滤机的结构及操作方法，测定恒压过滤方程式中的过滤常数，验证过滤操作的基本原理。“流化床干燥实验”要求学生了解流化床干燥器的基本流程及操作方法，掌握流化床流化曲线的测定方法，测定流化床床层压降与气速的关系曲线。“碳酸镁过滤和干燥过程的实验研究”项目除了完成传统实验内容之外，还对实验内容做了进一步地扩充。譬如流化床干燥实验要求学生研究“气流速度、空气温度等操作条件对物料干燥速率曲线的影响”，此任务又可以分解成以下子任务：1．测量在相同工况不同物料量的情况下的干燥特性曲线；2．当风温、物料量相同时，研究风速不相同的工况下的干燥特性曲线；3．当风速、物料量相同时，研究风温不相同的工况下的干燥特性曲线。学生根据项目要求，制订出可行的实验以创新型工程科技人才培养为导向的化工原理实验项目化教学设计方案。

（四）实施方案“项目化教学法”的基本特征就是“以项目为主线、教师为主导、学生为主体”，因此，本阶段充分发挥学生的主体作用，根据项目方案和各自的任务，小组成员以分工合作的形式完成项目。教师不再像传统实验教学中以讲授、灌输知识为主，而是对项目的实施过程进行跟踪，当学生遇到问题，感觉有困难的时候，才对其进行个别的、启发式的指导。

（五）检查评估学结与效果评价是项目化教学模式中的一个重要环节，它的主要特点是将素质、能力、知识的考核评价融合于项目完成过程之中。项目完成后，各组首先展示各自的实验报告，对项目完成过程中遇到的问题及解决办法进行总结，然后小组内进行自我评价或者各小组间相互评价，教师做出点评。最后，教师根据完成项目的实际情况给出评价。教师在评价学生的学习效果时，应注重过程，而不是结果。

三、化工原理实验项目化教学效果

实践表明，化工原理实验教学中实施项目化教学模式，可以大大提升教学效果，这主要体现在以下几个方面。第一，激发了学生的学习热情。项目化教学充分发挥学生的主体作用，给学生得以展现能力的舞台，极大地调动了学生的学习积极性。第二，培养了学生的综合能力。项目化教学过程中学生根据项目设置的任务，自己查找资料、设计方案、实施方案，独立分析并解决问题。学生们通过动手操作，对化工生产中的单元操作有了切身的理解，提高了工程实践能力。第三，提升了学生的综合素质。学生在完成项目的过程中需要和其他成员相互合作，由此意识到了团队协作的重要性。另外，完成项目的过程，有利于学生养成认真、细致、综合考虑问题的思维习惯，以及辩证看待问题、实事求是的科学精神。第四，对教师提出了更高的要求。学生在项目实施过程中碰到的问题往往都是预料不到的，这就需要指导教师具有丰富的知识，那样才能及时解决学生提出的各种问题。

作者：赵朝晖 单位：广州大学化学化工学院