化工原理范例

一、理论教学环节

主要任务是使学生掌握化工生产过程中涉及的主要化工单元操作的基本概念、典型设备的构造、基本操作原理等知识并能够进行单元操作过程的工艺计算。实验教学环节的基本任务是使学生了解各化工单元操作原理、流程，使学生掌握典型化工设备的特点、性能和基本操作，加深对化工原理基本理论、基本知识的理解。化工原理课程设计是继化工原理理论教学和实验教学之后安排的一个总结性、综合性的实践教学环节。通过该实践环节的训练使学生能综合运用化工原理的基本理论知识以及先修的物理化学、机械制图、化工制图等课程理论在规定的时间内完成给定的化工设计任务，即设计出符合一定生产要求的化工单元操作工艺及设备。通过化工原理课程设计让学生了解化工设计的基本内容，掌握化工设计的一般步骤和方法，重点培养学生的工程意识和分析、解决工程实际设计问题的能力。课程设计不同于一般的课程作业，需要学生根据设计任务，确定自己的设计方案，查取资料、搜集数据，进行工艺过程和设备的计算，并对自己的选择和计算结果进行论证和核算。整个设计过程对提高学生工程意识及独立工作能力有很大作用。然而笔者在自身教学实践指导中发现，目前化工原理课程设计在教学设计中仍存在一些不足，这些不足在一定程度上影响了其教学质量。在此，笔者结合自身实践分析一下化工原理课程设计在教学中存在的问题，并针对这些问题探讨一下具体的改进方法。

二、课程开设时间不当导致学生对课程设计认识不足

化工原理理论课程是化学工程与工艺专业学生在大学期间主修的第一门化工专业基础课，是工程性较强的一门课程。而化工原理课程设计隶属于工程设计课程，很多学校通常在化工原理理论课程结束后开设，时间为两周。虽然学生在学习了化工原理理论课程后基本掌握了常见的化工单元操作的基本原理和典型设备的结构和计算，但学生对工艺和设备的认识还是比较肤浅的，大多数学生仍停留在书本知识的理性认识上，对工程的内容了解甚少，不具备工程观点。因此学生拿到设计任务后，认为课程设计跟平时的课程作业没什么两样，直接按照《设计指导书》中的例题进行依葫芦画瓢，也不管是否适合自己的体系，设计出的设备不合理、不规范。为了让学生对课程设计有一个充分的认识，笔者认为化工原理课程设计教学环节应安排在大三下学期期末，并与化工设备课程设计同步进行。因为在此之前，学生除修完化工原理理论课程外，还修完多门化工专业课程，如化工分离工程、化工设备机械基础、化工工艺学等。经过多门专业课程的学习，学生对工艺和设备的认识已经比较深刻，对工程内容的了解也比较多，已具备基本的工程观点，以至于拿到设计任务后不会像以前那样盲目无措。

三、设计过程安排不合理，使学生在设计过程中收获甚少

化工原理课程设计的主要内容包括：设计方案的选定；主要设备的工艺设计计算，绘制带控制点的工艺流程图；设备的结构尺寸和工艺尺寸的设计计算，绘制主体设备的设计条件图；典型辅助设备的选型和工艺尺寸计算。整个过程设计内容多，任务重。若指导教师不能合理的安排设计任务，很难使学生在短时间内掌握化工设计的程序和方法，有效地提高学生分析和解决工程实际问题的能力。以往化工原理课程计过程主要包括设计准备阶段、设计阶段以及设计说明书的编写和绘制阶段。设计准备阶段通常是布置设计任务，介绍课程设计的步骤、注意事项等，然后让学生根据设计任务书提供的条件和要求，通过复习相关教科书、查阅有关资料进行分析、对比确定适宜的流程方案和设备类型，初步确定自己的设计方案。然而，很多学生通常不太重视这一阶段，设计准备工作不充分导致后续设计过程问题多多，为了完成设计任务，不得不套用例题或套用网上类似的设计例子，因此对设计过程涉及的公式、设备的选型都不理解。介于上述问题，笔者在布置设计任务时强调在设计准备阶段除初步确定自己的方案外，至少还要弄懂一份相关的设计事例，并在设计准备阶段后期进行答辩。答辩的内容：设计任务、初定的方案、方案的确定依据、优秀设计案例讲解。这样做虽然指导老师的任务加重了，但是学生受益很多。首先学生会更认真的投入到设计当中去，答辩过程中指导老师提出的一些意见和建议也可以帮助他们完善设计方案。其次优秀设计案例讲解的目的是让他们在设计前对设计过程的程序和方法有一整体的了解，同时也有利于师生之间、学生之间相互交流，大大改善了学习气氛。

作者：姚金环 李延伟 吕奕菊 单位：桂林理工大学化学与生物工程学院

摘要：《化工原理》是化工技术专业人才培养的核心课程，涉及的操作技能和课程知识对培养应用型人才至关重要。本文主要探讨了“互联网+”背景下高校化工原理课程设计教学的方法。从教学内容，教学模式，实践能力等方面进行改革，培养更多适应社会需求的应用型人才。

关键词：“互联网+”；应用型；化工原理；教学改革

随着我国经济和科技的不断发展，“互联网+”背景下，应用技能型课程教学改革得到了社会各界的广泛关注，对化工操作人才的数量和质量要求也在不断的提高，为适应这一变化，培养较高知识水平和操作技能的高级化工人才是人才培养的重要目标。本文主要从高校化工原理课程设计的教学方法着手，针对教学中的不足之处进行改进，从而培养出一批素质较高的化工专业人才。

1强化课程设计

化工人才的培养途径主要包括基本理论知识和实践能力的提高，合理设计具有动态性、实践性、交互性和协作性的课程教学策略，使学生真正体验解决工程问题的思路和方法，切实地感受理论知识与工程观念的结合和应用。

2改革传统的教学方式，提升教学效率

2.1提高学生的感性认知能力

摘要:化工原理实验的流程设计是实验教学的重要内容，有利于培养学生的工程能力与创新意识。根据教学实践，武汉工程大学提出了参数归类教学法指导化工原理实验流程设计教学。该教学法的关键是根据实验任务确定测量原理方程，然后对原理方程所涉及的参数按照物性参数、设备参数和操作参数进行分类。教学实践表明，采用该法进行流程设计有利于学生掌握与理解化工原理实验的共性，易于学习与实践。

关键词:化工原理;参数归类;实验课程;教学方法;流程设计

化工原理实验是化工原理课程体系中重要的实践环节，通过动手实验，学生学会运用单元操作原理解决实际问题，培养工程实践能力［1－3］。各高校都在积极探索实验教学的改革。有的改进教学方法［4－6］，如采用比较教学法、五步教学法和翻转课堂线上线下融合;有的改革教学内容［7－8］，如增设演示型、验证型、研究开发型、综合设计型实验和开放型实验项目;有的改革试验教学过程［9－11］:对实验的预习、实验操作模式、考核体系进行改革;有的将理论与实验同步进行、相互渗透［12］。而实验流程设计是实验课程中一项重要内容［13］，是实验应该培养的学生核心能力，体现了学生综合运用专业知识解决工程问题的能力。浙江大学、天津大学、大连理工大学、华南理工大学等院校的化工原理研究生入学考试中针对化工原理实验内容，常常包括实验流程设计，如天津大学研究生入学考试考研大纲中实验考试的内容［14］为:实验目的与内容，实验原理，实验流程及装置，实验方法，实验数据处理方法和实验结果分析等。然而关于化工原理实验流程设计的教学研讨少见发表，郭翠梨［13］从实验设备、仪表的设计与选择，实验装置的安装，实验装置的调试三个方面对实验流程设计进行了介绍。但主要内容是实验流程设计的大原则，并未针对具体的实验任务中主体设备、辅助设备、测量仪表的确定过程进行详细介绍。武汉工程大学化学工程与工艺专业于2016年通过了教育部全国工程教育专业认证。该校化工原理课程发展中心教师团队根据多年的本科教学经验提炼出化工原理实验的共性，总结出参数归类法指导实验流程设计，与同行们交流。

1实验流程设计问题的内容

问题举例:试设计一个实验流程，通过该装置可以测定无缝钢管的λ～Re关系曲线。(1)说明需测量哪些参数，画出实验流程示意图，并标出测试仪表的名称与测试点;(2)简述实验步骤;(3)说明λ～Re关系曲线需在何种坐标纸中标绘。可见对于特定的实验任务，实验流程设计包括的内容有:(1)实验原理;(2)测量参数与仪表;(3)流程图;(4)实验步骤;(5)原始数据记录表格;(6)数据处理。

2实验流程设计参数归类教学法介绍

从教学实践看，实验原理、实验步骤与数据处理3项内容实验教材介绍得较为详细。学生在做实验和流程设计中遇到的主要问题是:如何确定测量参数与仪表?如何自己绘制流程图?如何确定原始数据记录表格?笔者认为由于每一个化工原理实验的任务都是通过物料在特定的单元设备内操作得以实现。虽然每个实验所涉及的参数数目迥异，但是都可以分为三大类:设备(装置)参数、操作参数和物性参数。为此笔者提出参数归类教学法指导实验流程设计。具体过程见下:第一步，根据实验任务提炼出测量原理方程。该步骤是流程设计的关键步骤之一。通常每一个实验的实验原理都会有多个方程。在该步骤不是罗列实验原理涉及的所有方程而是确定直接反映实验任务的方程。第二步，将原理方程中的物理量按照设备(装置)参数、操作参数、物性参数进行归类，该步骤也是流程设计的关键步骤。纵观各种版本的实验教材，每个基本实验的内容通常为:实验目的、实验原理、装置图、实验步骤、原始数据记录表、报告要求和思考题。并没有对测量参数进行分析。这导致学生阅读装置图时，对于为什么要设置测量仪表感到茫然?在现场实验时学生经常直接看仪表盘有哪些测量仪表?而不是看装置图中仪表的测量位置。为解决学生的困惑，笔者在讲授实验课时不仅仅介绍测量的原理，还对测量原理方程所涉及的参数进行分析。并且不以参数的数目逐一分析，而是按照设备(装置)参数、操作参数和物性参数进行分类。这种分类方法体现了化工原理实验的工程特色。不论参数多寡都归为三类，有如纲目，目之多寡皆入纲。可以藉此培养学生的洞察力和从看似毫无规律的现象中寻找规律、发现共性的意识。这一步其实是理论课的设计型计算在实验中的应用。第三步，根据操作参数与物性参数确定需要配置的仪表，为绘制流程示意图奠定基础。第四步，确定工况变化时的调节参数与调节手段。由于化工原理实验基本上都需要测量多个实验点即对应多个工况，所以需要明确获得不同数据点要调节的参数与调节手段。这样分析有助于学生理解理论课的操作型计算问题。第五步，根据第三步与第四步确定的仪表添加主体设备、辅助设备、管件与阀件绘制流程示意图。实验装置是由各种单元设备和测试仪表通过管路、管件和阀门等以系统的合理的方式组合而成的整体［13］。所以化工原理的每一个实验的实验装置可以归类为以下4类部件:(1)主体设备;(2)辅助设备;(3)测试仪表;(4)管道、阀门、管件。主体设备与测试仪表由第一步至第三步得到。下面就选择辅助设备与阀门的依据进行分析:(1)辅助设备化工原理实验中所用的辅助设备主要包括输送机械和换热设备。输送设备:输送液体时配备泵与贮液槽，液体也可以通过高位槽输送;输送空气配风机或压缩机。换热设备:若流体在整个实验流程中有换热需求，按以下情况分别处理:①气体为蒸汽，则配水槽和蒸汽发生器;②空气作为加热介质，则配电加热器;③蒸汽需冷凝，配冷凝器(精馏单元);④液体需汽化，则配再沸器。(2)阀门阀门在配置时遵循以下原则:①离心式输送机械在出口管路上配流量调节阀;②正位移式输送机械配旁路调节阀;③转子流量计的下方装流量调节阀;④液体贮槽要配排液阀门。第六步，根据第二步与第四步的分析结果确定原始数据记录表。在绘制原始数据记录表时，设备参数通常为一次性数据。若实验仅需一组数据，反映物性参数的仪表数据与操作参数数据全部列在原始数据表格内;若需测量多组数据，除传热实验外反映物性数据的温度记在表头，操作参数列在原始数据记录表内。上述的参数归类法开展流程设计的过程可以简要地用图1表示。

摘要：

化工原理是化工类专业最重要的一门工程技术基础课程之一，具有很强的实践性和工程性。针对目前化工原理课程教学中存在的问题，结合自己多年的教学实践经验，提出了基于生活案例的化工原理课堂教学方法，突出教学的趣味性、思考性，激发学生学习的积极性、主动性，提高化工原理课程教学的效果和质量。

关键词：

化工原理；生活案例；课堂教学

化工原理是化工类专业的一门核心主干课程，具有极强的实践性和工程性，其主要内容是讲述化工生产过程中各种单元操作的基本原理、典型设备的结构特点及设计操作的计算方法等［1，2］，具有公式多、概念多、计算量大、系统性差、知识面广、应用性强、内容抽象等特点，加上学生缺乏对化工过程及设备的感性认识，学生普遍反映“学不懂”“记不住”“很枯燥”，从而失去了对化工原理学习的兴趣，学习的困难很大［3，4］。面对这些问题，许多教师在化工原理教学过程中进行了积极的探索［5－7］，取得了良好的效果。本文基于对化工原理教学现状的分析，发现其中存在的主要问题；阐述了生活案例在化工原理课堂教学中的重要性；在化工原理教学中适时地引入生活案例，可以激发学生的学习积极性和探索精神，培养学生的创新意识和实践能力，提高化工原理课堂教学的效果和质量。

一、化工原理课程教学中存在的问题

近些年来，通过对本院相关专业化工原理课堂教学进行分析研究发现，目前化工原理教学中存在的问题主要有以下几点。

摘要：“化工原理”是化工及相关专业的专业核心课程，但其传统教学存在一系列弊端，如时空局限、新技术更新慢，仅靠线下教学难以满足新技术和基础知识融合的需求。为提高学习效果，提出基于慕课线上线下混合式智慧教学模式，分别在课前、课中、课后三个教学环节给出了具体的线上和线下教学设计方案，丰富了教学内容和教学手段，提高了课堂管理效率和教学效果。

关键词：化工原理；慕课堂；混合式教学

“化工原理”是化工及相关专业的核心课程，具有较强的理论性和工程性。该课程目的在于培养学生的工程意识，培养学生分析和解决化工生产相关问题的能力。本课程知识点多，工程性强，计算量大，涉及的设备类型多，课程内容密切联系生产实际。学生通过理论学习，熟练掌握各单元操作的基本原理、典型设备及其设计计算方法，通过一定数量习题、实验、课程设计等训练，培养工程观点、定量计算、设计开发能力和创新理念，从而达到正确运用工程图表、技术经济观点分析、解决工程实际问题的能力和科学思维方法［1-3］。但是，化工新材料和新技术在不断革新，而教材更新跟不上新技术的发展，课本内容陈旧，信息量少，难以满足现代化工发展的需求；另一方面，传统教学考核方式单一，缺乏对学生认知过程和知识综合应用能力的考查。随着互联网技术的发展，网上教学资源丰富，如“雨课堂”“慕课堂”和“爱课程”等网络教学平台和资源被广泛应用到教学实践中[1]。为此，我们提出在“化工原理”教学中，引入现代化教学手段，结合实体课堂和线上课堂，初步探索了一套线上线下集学生考勤、课堂互动、课后监测和全过程考核的混合式教学模式。

1“化工原理”线上线下混合式智慧教学的优势

在传统教学中，若教师指导每一个学生学习，教师必须兼顾所有学生的进度，这样几乎无法完成，且课本内容陈旧，信息量少，难以满足现代化工发展的需求。而纯粹的线上教学又无法兼顾学生的学习状态和学情。所以，结合线上教学资源和教师线下的教学指导以及个别帮扶可以有效解决线下教师不能兼顾所有学生进度，线下学生学情不好掌控的难题。（1）面面俱到，解决学生差异性问题学生的差异是客观存在的，也是每位老师在教学过程中遇到的。所以，因材施教是常常提及的话题。因为在线下教学过程中，教学内容和教学节奏对于每位学生都是一样的，但是每位学生对于同样知识点掌握的快慢却存在差异。因此结合线上线下教学，学习能力稍差的学生可以通过课前网络课堂的预习能够很好地解决这种差异，使其在课中可以跟上教师的节奏和进度；另一方面，学习能力较强的学生也可以带着问题在课中学习，提高学习效率。（2）时间上灵活，解决学生查漏补缺问题线上线下教学结合不仅可以让教师在教学上表现出较好的灵活性，在学生学习方面也同样具有较高的应变性。由于学生学情存在客观差异，每个学生都可以根据自身的情况来安排自己的学习计划，在课前预习，课后查漏补缺，提高了学生的自学能动性［4］。（3）提升教师教学质量传统教学对于时间、地点的要求都是固定的，很多学校教学任务更是按计划完成，教学内容一直不变。而网上教学却更新换代非常快，包括工程实例的更新，知识点、新科技、新技术的融合。只要拥有服务器和移动终端，学生们可以不受时间和地点的局限，自由选择教学资源，很好地解决了每个学校资源不均，教师水平不一的问题。学生在课堂前通过网络课堂的学习进行预习，并且学习可以重复进行。课中，学生可以带着问题进行线下学习，同时不明白的问题也可以通过网络教学寻找答案，如此，学习的主动性就掌握在自己手中。学习能力较强的学生可以提前学习，学习能力一般的学生可以随着教师的节奏学习，既有利于提高学生的学习效果，也能较大程度提高学生的自学能动性，学生才能够在基础知识上与老师达到共鸣。

2“化工原理”线上线下混合式教学总体设计及效果

围绕解决“化工原理”传统课程中信息量少，教学手段单一，教学过程难以监管和考核不全面等问题，初步探索了一套如图1所示的线上线下混合式教学模式。课前预习由传统的阅读课本转为线上学习。慕课堂是中国大学MOOC平台在慕课及学校云平台基础上研发的线上教学管理工具。慕课即大规模开放在线课程，教学内容以模块化的短视频呈现给世界各地的学习者，提供了一种在线网络化教育和学习模式[5-9]。将筛选的优质慕课课程推送给学生进行自习，然后通过慕课堂进行学习过程监管和考核，同时建立题库，在每次上课前发送预习内容的题库给学生，实时监控学生学习状态和学习效果。课中的教学内容为教师精讲部分，由于有了前期的课前慕课的预习和发送的预习题库，学生可以带着问题来听教师的线下课程精讲。课中课堂讲授可在传统实体课堂的基础上结合慕课平台丰富教学活动，记录和监管教学过程，同时教师可以建立题库，随时在课中发送并随堂测试，即时掌握学生的学习动态，促进学生对知识点的内化吸收。课后教师可以通过慕课堂发送章节测验试题给学生，了解学生学习掌握的情况，及时查漏补缺；另一方面，可以给学生推送名师讲解、实际生产流程和先进设备等拓展课堂教学内容。

一、大学化工原理课程设计教学现状

1.设计题目陈旧，设计内容格式化

多年教学延用同样的题目，分组进行设计，设计题目内容在化工原理课程设计指导书、网络或往届同学存档赠送的资料中都有较完整的设计模版。因此学生在设计过程中只要按部就班地照葫芦画瓢，基本都能在规定时间内完成。由于题目陈旧和设计内容格式化导致设计效果变成纸上谈兵，流于形式，大部分学生学习积极性不高，不够重视，设计质量差，难以达到教学目标。

2.设计手段单一

设计的初衷是为了提高学生的制图能力、计算能力及相关设备选型等综合能力，所以要求学生手工绘图、手工计算。但通过多年设计经验发现，学生对基本的制图规范如尺寸标注、比例选定、局部刨面图及俯视图相关规范性方面仍不能较好掌握。同时手工计算存在计算量大，计算结果准确度不高的问题，比如，塔板层数计算无论采用逐板计算法还是制图法，其它如经验公式、经验参数选取和试差法的应用等都可能出现以上问题，其计算结果必将影响后续设计内容，严重者导致负荷性能图检验不合格。这时按正常设计处理方法应该从尾到头逆向再检查一遍，从出现问题处再重新计算设计。但这时学生一般都身心疲惫，失去信心和毅力；另一方面设计时间也难以保证，结果必然导致一部分学生掩盖问题、私自篡改数据，而不能面对问题静心思考，实事求是地分析问题和解决问题，更不知小小数据的改动可能会给实际生产带来非常严重的后果。

3.考核方式单一

以往教学中一般采取出勤、说明书和图纸三部分相结合的评价体系。但在执行中发现存在以下问题：比如，图纸方面，由于上交的是“无声”的书面成果形式，致使懒惰或制图技能差的同学有机可乘，私自找别的同学替画，指导老师却无法核实；说明书若是电子版，则可以套用本组其他同学的作品，进行简单的数据、文字修改，这一点从部分说明书中出现错误的相同性得到验证，这时问题虽然发现了，但指导教师仍很难判定是谁套用谁的，是谁替谁画的，另外还可能是同组同学“分工合作”的结果，所有这些问题的出现，必将对最终成绩的评定带来困难，也易导致该考核方式不能全面公正、公平地对学生做出考核的问题，也难以检验设计的质量，同时助长了不良的学习风气。

摘要:以新工科和工程教育专业认证为切入点，构建化工原理实验教学体系，开展教学改革及人才培养模式的过程控制研究。通过管理制度、课程模块、教学手段、考核评价及人才培养等方面的改革与实践，以改善教学效果、提高教学质量，强化学生的工程观点。以学生为主体，培养实验技能与创新意识。该体系具有良好的适应性和可操作性，对提高学生分析解决问题的能力具有促进作用。

关键词:化工原理实验;新工科;专业认证

化工原理是工科大化工类专业的一门重要学科基础课，在我校化学工程与工艺、轻化工程、制药工程、生物工程、酿酒工程、高分子材料与工程、材料科学与工程、食品科学与工程等专业中普遍开设。化工原理是连接基础课程到专业课程学习的桥梁，它既是学生工程观念的启蒙课，又为学生的专业课学习奠定基础［1］。化工原理实验是理论联系实际的重要环节，培养学生应用理论知识、组织单元操作实验及分析解决工程问题能力的重要途径。各高校都十分重视实验教学在培养人才过程中的特殊作用，当今包括我校在内的很多高等院校已经将化工原理实验单独设课。近年来，省内外相关高校对提高实验教学质量做了一定的工作，不断强化实验教学环节，加大实验室建设投入，增强对实验教学内容和方法改革的研究与探讨，提出多种改进方法，取得了一定的效果。为应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展等一系列国家战略，教育部积极推进新工科建设［2］。开展工程教育专业认证是推进我国高校工程专业教育国际化、也是提高和保障工程教育质量的重要措施。有必要在新工科和专业认证背景下，探索和实施新化工原理实验教学环节和评价体系，促进和提高实验教学质量。

1实验教学体系建设的意义

实验教学是实施化工原理课程教学体系的三大组成部分之一。化工原理实验是学生接触的第一门工程类实验课，应注重树立学生工程观念、提高学生动手操作能力、拓展学生创新品质［3］。优化实验教学体系，发挥实验教学对学生知识能力的培养，促进化工原理实验教学质量的提高，更好地培养工科类人才。开展化工原理实验教学内容和方法的改革，有利于提高学生实验预习自觉性、激发学生实验操作兴趣、锻炼学生解决实际问题的能力、促进团队协作、提高学生工程实践和创新能力。在硬件条件不断优化升级的同时，构建具有特色的化工原理实验教学模式、建立科学的实验教学体系，达到改善课程教学效果和提高教学质量的目的。实验教学中注重对学生知识面的拓宽和技能的培训，满足学生自主探索、自主实践和自主创新的需求，在培养能够适应可持续发展需要和有创新能力的复合型人才起到重要作用。此外，最大限度地发挥化工原理实验平台作为本科生研究创新性实验教学基地，与当前具备“知识、能力、素质”三位一体的人才培养目标高度契合和一致［4］。

2实验教学体系建设的实践

2.1优化实验配置，完善实验室管理体系近两年，我校经过分期投入、逐步完善，进行化工原理实验设备更新。目前我校每种典型单元操作实验装置均为8套，确保每组学生3～4人，满足了不同专业、不同单元操作对实验教学的需求。实验设备体现操作的多样性和新的教学模式，实验装置手动状态和自动状态相结合，操作参数既可手动调节、亦可通过计算机输入调控;数据记录和分析处理既可学生自己完成，亦可通过实验配套计算机自动完成。为充分发挥实验室的作用，便于广大师生高效、有序进行实验，确保实验教学质量，在实验教学的各个环节加强管理。针对每个综合性实验项目，制定专门展板，包含实验目的、实验原理、实验设计要求、实验注意事项、装置流程图、操作规程、安全指南。只有严格、科学的实验室管理制度才能保证学生在实验中真正学会操作技能、掌握处理工程问题的实验方法及手段，树立工程观念。另外，化工原理实验教学中学生安全意识的培养必须放在第一位，学生在进入实验室前应进行安全教育和培训。制定实验室安全守则和管理规定，并制作成展板上墙。学生动手操作时，教师在可控范围内对出现的紧急状况进行处理，之后将其作为案例，强调实验操作中安全意识和规范操作的必要性和重要性［5］。教学中可结合新闻报道中的社会重大安全事故实例，对实验室灭火方法、安全事故如触电处理方法、易燃易爆有毒有害化学品泄漏处置方法、实验室水电门窗关闭等知识进行延伸讲解。

本文作者：陆伟东 邹先强 张圣领 单位：韶关学院化学与环境工程学院

引入工程案例，培养学生工程意识

工程案例教学法是在具有较强工程背景的课程教学中，在学生掌握了有关基础知识的基础上，引入工程实际案例，供教师与学生进行分析和讨论，旨在培养学生的工程观念，提高学生解决实际工程问题的能力，激励学生主动参与教学活动的一种教学方法[1-2]。化工原理属于工程性课程，涉及的工程计算多，设备结构大型化，操作原理复杂以及一些枯燥乏味的概念、理论、公式等，工程性课程教学的主要目的就是培养学生的工程意识，培养他们的工程实践能力[3]。在环境工程专业化工原理理论课教学过程中引入相关环保工程案例和采用工程案例教学法，有助于学生对基本概念、基本理论和基本方法的理解以及工程思维能力和工程观念的培养，提高学生学习积极性和应用单元操作基本理论解决实际工程问题的能力。例如，我们在课堂上利用多媒体技术的优势，以彩色图片或动画的形式展示“三废”处理过程和处理设施，如流体输送设备中的离心泵的结构及工作原理、吸收操作中的填料吸收塔及其操作原理、非均相物系分离中的沉降与过滤设备及其分离原理等。图片和动画展示形象直观，可以初步培养学生的工程意识。

除此之外，我们还积极在授课过程中引入环保工程案例和采用工程案例教学，例如在讲授重力沉降中关于颗粒沉降速度的计算和应用时，先通过简单的理论推导出颗粒的沉降速度公式(简单的公式推导有助于学生理解和应用)，然后引申到将颗粒沉降速度公式应用于含尘气体除尘的设备——降尘室参数的设计和对已有降尘室操作条件和除尘性能的确定，加深了学生对于重力沉降理论及其工程价值的认识，使学生能感觉到他们正在学习的知识实用性很强，有学习的价值。另外，我们在一些重要的单元操作理论讲授完毕后，会布置一些工程设计问题作为课后作业。例如，在吸收单元讲授完成后，学生掌握了吸收的基本理论和吸收设备的设计基础，我们布置学生根据吸收的基础理论设计一个处理含硫工业废气的填料吸收塔，同时给予学生一定的提示。学生利用约一周的时间收集和阅读相关文献资料，分析工程案例的主要内容，思考工程中的问题，然后用1～2个学时的时间进行以学生为主体的课堂讨论。在工程案例课堂上，学生自愿上讲台发言，向大家介绍自己的设计思路、方法和结果，然后其余同学对设计的填料吸收塔的优点和不足进行讨论，老师在恰当的时候对学生的讨论方向进行积极引导。最后，对学生在设计工程过程中出现的问题进行逐一点评，归纳总结，肯定工程案例课堂讨论中取得的成绩，同时对学生设计的吸收塔的不足进行补充。通过在授课过程中引入环保工程案例和实施工程案例教学法，学生学习的主动性和工程意识大大增强。

分析单元操作费用，培养学生工程经济观点

“三废”处理是我国环境保护的一项重要政策，同时也是构成工业企业运营成本的重要组成部分，因此“三废”处理的经济核算对工业企业的可持续发展是十分重要的，我们在教学中应注意学生经济观点的培养。下面我们以“吸收塔的设计”教学为例，谈谈培养学生工程经济观点的一些体会。我们知道，填料塔是吸收操作的重要设备，吸收塔的设计计算中需要确定的一个重要条件就是液气比，液气比的选择是一个经济上的优化问题。当吸收塔进出口气体中溶质的含量和进口的吸收剂中溶质的含量已知时，液气比增大，吸收塔出口的吸收剂中溶质的含量将减小，过程的平均推动力相应增大而传质单元数相应减小，操作线远离，吸收推动力增大，吸收速率加快，完成同等分离任务所需的气液接触面积减小，塔高降低，设备费用减少。但是，吸收剂消耗增加，输送吸收剂所需功率增加，并且由于吸收液的数量大而含量低，必使吸收剂的再生费用增加，故操作费用上升。反之，若液气比减小，吸收操作线靠衡线，吸收速率减慢，完成同等分离任务所需的气液接触面积增大，塔高增加，设备费用增加，但吸收剂消耗减少，输送吸收剂所需功率及吸收液再生费用等操作费用下降。根据生产经验，一般情况下取吸收剂用量为最小吸收剂用量的1.15~2.0倍较为适宜[4]。这里1.15~2.0倍最小吸收剂用量是以经济效益来衡量的，即以吸收单位质量的尾气所需的总费用，包括设备费用和操作费用来衡量。

结语