应用型人才为导向的化工原理实验教学改革探究

化工原理是化学工程与工艺专业一门重要的专业基础课，旨在培养学生对“单元操作”的认识，作为学生后续学习化学反应工程、化工热力学、化工工艺学、分离工程等专业课程的基础。化工原理实验作为化工原理课程的重要组成部分，是促使学生理论联系实际，深化理论知识理解和应用的一门重要实验教学课程。化学工程与工艺专业作为典型的工科专业，所培养学生主要针对从事化学工业生产和开发的企业，如石油化工、煤化工、精细化工、制药等领域内的企业。而该类企业的加工生产过程都离不开“单元操作”。尤其是在服务地方经济方面，以矿石等资源加工利用为主的地方型企业通常需要大量的工科型人才促进自身发展，因此，化工原理实验课程的教学质量显得愈发重要。目前各大院校开展的化工原理实验教学内容主要包括：“洞道干燥实验”、“筛板精馏塔实验”、“液-液转盘萃取实验”、“填料塔气体吸收实验”、“流体流动阻力的测定”、“离心泵特性曲线的测定”、“板框过滤机过滤常数的测定”、“套管换热器中传热给热系数的测定”等。这些基础性实验主要是常规的验证性实验，以帮助学生更好地理解化工原理课程中的部分原理和结论，同时掌握化工生产过程中“单元操作”的基本方法。因此，如何在校内通过化工原理实验教学过程促进学生的思考能力和动手能力，启发学生工程概念，激发学生创新意识是需要在化工原理实验教学中反复思考的问题，也是化工原理实验教学改革的主要目标。
1、以解决问题的模式培养学生思考能力
化工原理实验主要是常规的验证性实验，学生根据已有实验方案进行实验操作，一般实验结果与预期基本相符。但在该过程中，学生只是依照实验步骤进行操作，缺乏独立思考能力。若以在实验操作过程中出现的问题为引导，由学生对出现的问题进行解决，则能够较好的培养学生的思考能力并能将学生所学知识真正做到学以致用。例如，在“筛板塔精馏实验中”，指导教师可调节出精馏塔的“干板”、“淹塔”等情况，然后让学生根据所学理论知识进行问题判断并使操作恢复正常。在学生自己动手进行实验装置操作时，面对装置在运行过程中出现的问题予以分析和解决，不仅能够加深学生对相关问题的印象，而且能够有效培养学生的思考问题和解决问题的能力，真正做到学以致用，学有所用。
2、在教学环节中建立工程概念
化工原理实验是学生今后在企业生产实际中进行锻炼的一个开端。实验室的“单元操作”装置具有结构简单、易操作、反应灵敏的特点，虽然与实际“单元操作”装置还有较大的距离，但已经能够帮助学生建立起实际“单元操作”装置的概念进而建立工程概念。在此基础上，指导教师可根据各单元操作的特点结合具体实验装置进行引导。例如，教师可结合当地生产企业特点，进行实地考察，采集必要的生产数据。在进行化工原理实验教学时，将实验具体装置与企业生产相结合，对比实验装置和实际生产装置的物料处理量、产品生产量、流体输送量等具体工艺参数，使学生对工程概念有初步的认识。
3、化工原理实验与学生创新创业训练计划项目相结合
近年来，各高校都在开展大学生创新创业训练计划项目，旨在培养学生创新意识、创业精神和创业能力，促进创新创业教育与专业教育相融合，不断提高人才培养质量和就业质量。由于化学工程与工艺专业是一门与工业生产紧密结合、实验课程与理论课程互为支撑的工科学科，因此，在大学生创新创业训练计划项目的开展中，该专业学生一般是以创新项目为主。因此，指导老师可结合实验室化工原理实验，组织学生根据自己感兴趣的单元操作进行实验的创新性设计，装置的创新性改革等，充分启发学生的创新性和积极性，有效培养学生的思考能力和动手能力。
4、利用现代化教学手段进一步增加学生认知
关于“单元操作”有较多的动画解析及小视频，其中包括“单元操作”工作原理演示，如精馏塔和吸收塔的内部传质过程；相关设备的内部结构演示，如换热器的内部构造及冷热流体的流动方式等。此外，在操作过程中的异常情况也可以动画的形式直观地展现出来。这些动画及视频能够帮助学生更好的理解工艺过程，对“单元操作”有更加直观的认识，再结合化工原理实验中具体的实验装置和亲手操作，学生的理解和认知也必将更为具体和深刻。
5、建立专业的实验教师队伍
目前的化工原理实验课程，一般是将学生按“单元操作”装置个数分成若干小组，由化工原理理论课程教师进行指导，实验人员在设备具体操作中进行辅助。这种情况下，往往是一个教师负责多个单元操作，难以做到教学的针对性、有效性、深入性。可以建立一支专业的针对化工原理实验“单元操作”的教师队伍，每个教师负责一个“单元操作”，从实验预习开始到后的数据处理过程都由该教师负责。教师可预先在团队内分享各自所负责实验内容的整体设计、思路和特点，以供大家相互借鉴和交流，互为促进，从而使化工原理实验教学质量切实得以提高。
6、结论
在化学工程教育专业的背景下，理论联系实际显得尤为重要。同时，这也对高校在学生的培养环节方面提出了更高的要求。在以应用型人才为导向的化工原理实验教学改革探究中，需要通过相关指导教师的合理设计和有力引导来强化学生的思考能力、培养学生的动手能力、启发学生工程概念。而以解决问题的模式培养学生思考能力，在教学环节中建立工程概念，与学生创新创业训练计划项目相结合，增加教学手段多样性，建立专业的实验教师队伍等措施可作为化工原理实验教学改革中的内容，从而切实有效地进一步提高化学工程与工艺专业人才培养质量。