面向应用的“化工原理”教学创新与实践
程元徽，宋兰兰，聂红娇
（1.北京化工大学化学工程学院，北京100029；2.临沂大学化学化工学院，山东临沂276005）
“化工原理”是化学工程专业的专业必修课，主要讲授流体流动与输送机械、非均相物系分离、传热、精馏和干燥等化工单元操作的基本原理、过程计算和典型设备，是一门以化工单元操作过程原理和设备为主要内容、以处理工程问题的实验研究方法为特色的应用性课程。通过课程学习，学生不仅要掌握化工单元操作的基本原理、计算方法和典型设备的设计计算及选型，更要综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工及相关专业生产过程中的各种物理操作问题。“化工原理”课程在培养学生的工程能力、创新思维和创新能力等方面起着重要的作用［1-2］。
基于“化工原理”课程的上述特点，在实际教学过程中，往往面临课程内容涉及的基础理论较多、学习内容难度大、难以理解和应用知识的问题，不仅无法有效地激发学生的学习兴趣，还会削弱其学习信心和动力。而传统单一的讲授式教学法较难改变这些问题，既不能培养学生的学习兴趣，又不利于学生对知识的掌握和运用。目前，很多学校采用线上教学的方式，在线上教学过程中，大量的教学资源（如课件、视频、文献、参考书等）让学生手足无措、无从选择，因此可能会失去对学习重点的把握。同时，线上资源和信息的碎片化也不利于学生对知识的系统掌握，而且线上学习的真实性和有效性难以监督与评估。因此，通过有效整合教学资源、创新教学方法和教学模式，使学生掌握综合分析处理问题的方法，培养学生的创新意识和创新能力是迫切与必要的。
在教学改革上，“化工原理”课程遵循以下三个目标：（1）知识目标。能够掌握动量传递过程、热量传递过程及质量传递过程的基本原理。通过学习化工原理的基本理论知识，培养学生分析、解决化学工程实际问题的能力。（2）能力目标。能够运用各单元操作的基本原理、典型单元操作的学习方法和分析问题的思路，根据生产工艺要求和物系特性，进行典型单元操作的设计及设备选型的计算，能够基于相关科学原理和数学模型方法正确表达化学工程专业的实际问题。（3）素质目标。能够掌握绿色生产的核心理念，具有良好的工程素养、安全生产理念和环保意识。具有学习科学探究方法和自主学习的能力，有良好的思维习惯和职业规范，能运用相关的专业知识、专业方法和专业技能解决工程中的实际问题。
针对“化工原理”课程所具有的交叉性、宽广性、应用性和实践性的特点，为了在线上教学中充分调动学生的主动参与性，让学生深刻体会课程的实用性和应用性，进一步提升对学生应用能力和实践能力的培养，引导学生解决化学工程中的实际问题，进一步完善以工程实践为目标和落脚点的新工科人才培养模式，培养出能在精细化工、煤化工、新材料、材料、环保、医药、能源、轻工等部门中从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等工作的高素质复合型工程技术人才。本文从教学目标、教学方法、立德树人和课程评价等几个方面对课程进行了全方位的改革与创新。
“化工原理”课程以各种化工单元操作为主要内容，在课程教学过程中要更加强调实践能力和应用能力的培养，但是在目前的课程教学体系中存在理论与实践脱节的问题，导致学生对基础理论知识滚瓜烂熟，但是在面对实际应用问题时却束手无策。这是因为传统的课堂讲授的教学模式更注重基础理论的学习，虽然会安排相应的工程实践训练环节，但只是走马观花式的参观学习。此外，在传统的课程教学体系中，各个单元的操作被划分为不同的章节单独讲授，缺乏相互之间的交叉渗透、有机整合和综合应用。殊不知，现代的化工生产线就是由各个单元操作共同组成的，这不利于学生对相关理论知识的综合运用。因此，为了解决上述问题，最大限度地契合课程应用性和实践性的基本属性，我们在教学过程中根据自身的办学特色，改变传统的教学模式，探索构建了模块化的课程教学体系。
在该课程体系中，将“化工原理”的课程内容分为三个模块，即基础知识模块、综合应用模块和专业实践模块。同时，根据不同模块的特点，采用不同的教学方法，通过三个模块的有机结合，全面提升学生解决实际工程问题的能力。基础知识模块主要针对各个基础章节和单元操作中涉及的基础理论知识，如各单元操作的基本原理、动量传递过程、热量传递过程及质量传递过程的基本原理等。这部分内容采用以教师课堂讲授为主的授课模式，使学生扎实地掌握基础知识，为后续的应用和实践模块的进行奠定基础。综合应用模块主要针对基础知识和各个单元操作的综合利用，安排在基础知识模块之后进行教学，例如在掌握专业基础知识的基础上，以问题为导向，引入实际的化工工艺或化工产品进行探索性工程实验设计，如某些精细化学品的制取、化妆品的设计合成等相关的探索性实验。在这部分的教学中，采用以学生为主体的教学方式，可以将学生分为不同的小组，以小组合作的形式