摘 要：化工原理实验是化工类或近化工类专业的一门重要基础课程，对培养学生的工程意识与工程设计能力十分重要。本文针对目前化工原理实验课程中存在的一些问题，采用探讨式教学方式，强化预习效果，引入多种化工软件，注重实验课程的过程性考核，加强与其他化工设计类课程的结合等多种措施提升实验课程的教学效果。

关键词：化工原理实验；化工软件；教学改革

化工原理课程是化工类及其相近专业的基础课程，也是培养化工技术人才的重要课程，是连接理论与工程的纽带。是同学们接触到的第一门工程课程，引导同学们以工程的角度来理解、分析、解决问题，设计与优化化工单元操作设备，为后续专业课程的学习奠定基础。化工原理概念多，推导复杂，经验公式多、工程性强，并且存在大量的试差、手工计算以及绘图等，因此学习难度较大。而化工原理实验的开展又以理论课程为基础，实验课程的有效开展也会进一步促进理论课程的教学效果。本文就如何提高化工原理实验课程的教学质量，促进理论学习，提升同学们设计优化工程问题的能力等方面作了如下思考[1-2]。

1 实验教学中存在的问题

化工原理实验属于工程类实验，对培养学生的工程思维、提高化工过程优化与设计的综合素养，解决实际工程问题的能力等十分重要，就目前的状况而言，化工原理实验主要存在以下问题（1）由于教学资源有限，大多数仪器都只有一台，学生动手机会很少，大多数同学成为了观望者，实验过程走马观花，实质收获甚少。（2）实验预习不充分，加之课程难度较大，预习效果不佳，导致实验时无从下手，主要靠老师讲解与演示而被动接受。（3）实验课程与理论课程衔接不够，实验项目与理论教学时间差距过大，教学效果欠佳，并且化工原理实验大多数开展的项目是单元操作过程的验证，而工艺条件的设计与优化几乎没有涉及，不利于培养学生的工程设计与优化意识。（4）实验报告作为成绩评定的而主要标准，影响学生的动手积极性。

2 课程改革探讨

2.1 探讨式教学、强化预习效果

由于教学资源有限，化工设备也较昂贵，很多仪器设备都只有一台，如果小组人数太少，教学成本与教师课时量过大，加大了实验课程开展的难度，如果小组人数过多，实验教学效果会受到影响。因此，在教学过程中可以采用探讨式教学的方式，将人事招聘中的“无领导小组讨论”模式引入到实验教学中，不过不同的是在讨论结束后教师需要对各组意见进行总结与评价。这可以有效的培养学生的组织协调能力，沟通能力，团队合作能力，有效的考察专业知识的掌握情况。一般4-5位同学为一组，在规定的时间范围内围绕实验中的一个问题进行组内讨论，产生小组结论，然后再进行组与组之间的辩论，教师在一旁观测同学们的表现并在结束后进行总结与评价，由每组的活跃程度和结论的可靠性等作为小组做实验的顺序与实验成绩评价依据，这会提高学生的课堂参与率与积极性，同时，同学们为了课堂的良好表现，会更加注重实验的预习，从而达到强化实验预习效果的目的。

2.2 利用多种软件优化实验教学内容

化工原理实验开展的大多数项目是单元操作过程的验证，而工艺条件的设计与优化几乎没有涉及，不利于学生探索与研究能力的培养，并且实验中会遇到大量的图表绘制，经验公式的拟合等，单凭设备装置很难达到良好的教学效果，随着计算机的发展，可用于实验教学与科研的软件也得到了极大的发展，可以将一些化工软件引入到实验教学当中，比如Aspen Plus软件、Origin软件等以提高实验的教学效果。另外，化工原理教学实验仪器数量有限，不可能达到人手一台，并且大多化学化工实验都涉及到有毒、有害、易燃、易爆性质的试剂，这些实验在教学中可能是“想做而不能做”或者“能做而不愿意做”的实验，实验教学中引入虚拟仿真软件可以有效的解决该问题。Aspen Plus是大型通用的流程模拟系统，在医药、化学化工等工程领域都有应用，可以用于生产装置设计，稳态工艺模拟与优化，经过三十年的发展，该软件已经更新了十余次，成为举世公认的大型流程模拟软件，该软件其中的“单元模块”正好对应化工原理的“单元操作”，利用Aspen Plus软件可以预测物流的流率、组成、操作条件、设备尺寸等等，其中Aspen Plus灵敏度分析、设计规定、过程优化都是化工过程设计的有效工具，将Aspen Plus模拟软件应用到化工原理实验教学中，可以方便快捷的得到实验结果随操作变量的变化趋势，寻找达到某一工况指标需要的操作条件，还可以进行最值的求解等，这都可以培养学生的工程意识，提高设计优化的能力，促进对理论课程的理解[3-4]；化工原理实验大多数据复杂，很多经验公式需要拟合，单凭手绘或一般的制图软件很难满足要求，Origin是一个专业的数据分析和绘图软件，不但绘图的功能强大，而且还提供了多种曲线拟合方法，可以拟合化工原理实验当中的恒压过滤曲线、对流传热准数关联式、蒸馏过程气液平衡曲线等，将Origin软件应用于化工原理实验中，可以方便准确的拟合实验数据，提高学生数据分析处理的能力和科学研究素养[5]；化工原理教学实验仪器设备数量有限，十几个人围着一台仪器转的现象时有发生，很多同学做实验都是走马观花，没有达到预期的实验效果，还有些实验由于危险性较大，为了保证实验的安全，不宜作为教学实验，近年来，随着计算机技术的发展，也带来了教学方式方法上的革命，虚拟仿真技术也广泛的应用于实验教学中，虚拟仿真实验实验开设方便，没有时间和空间的限制，，降低了实验教学成本，并且保证了实验的安全。由于没有时间、空间以及实验仪器套数的限制，实物实验前让每个学生在互联网或者机房进行虚拟仿真实验，再进行实物实验，将虚拟仿真实验和实物教学实验有效的结合起来，可以激发学生的兴趣，加强学生对实物实验的理解，提高实验教学的质量。综上所述，单一的实物实验教学很难达到较好的实验教学效果，如果在实验教学过程中引入多种软件，与实物教学有机的结合起来，虚实结合，相互促进，有利于培养学生化工过程的优化设计能力与科学研究素养。

2.3 注重过程性评价，激发学生的动手积极性

很多实验课程期末考核主要由期末实验考试和实验报告两部分组成，这会导致同学们只注重最后一次实验或者实验报告的书写，而忽略了实验过程本身，特别是存在十几个人共享一台仪器现象的化工原理试验中，不过不注重过程想评价很难达到你良好的实验教学效果，因此在实验成绩考核中，需更加注重实验过程性评价，例如问题讨论发言的积极性，实验过程中动手积极性，操作的规范性等，这将会激发学生实验过程中的动手积极性，有利于教师启发式、探讨式教学，提升实验教学的效果。

2.4 与其他课程结合教学，提高化工设计能力

化工原理课程是连接基础课程与专业课程的纽带，是基础理论课程到工程实际课程过渡的桥梁。化工原理实验课程在培养学生工程意识与能力方面具有非常重要的作用，是后续工程计算与设计的基础，化工设计与优化的能力是化工类人才所必备的素养，因此，化工原理实验课程不但要与化工原理理论课程还应与其他设计课程有机结合起来，如化工热力学、化学反应工程、化工设计等，合理安排教学的进程，加强课程之间的联系，加深课程之间的联系，减少课程群的无效课时，从而提升整个化工设计课程群的教学效果，提高同学们的化工设计能力，为参加化工类设计大赛做好准备。

3 总结

化工原理课程是化工类或近化工类专业的专业课程，是连接基础课程与专业课程的纽带，是基础理论课程到工程实际课程过渡的桥梁。化工原理实验课程对培养学生的工程意识与工程设计能力十分重要。本文针对目前化工原理实验课程中存在的一些问题，采用探讨式教学方式，强化预习效果，为了克服实物实验教学的缺点，引入多种化工软件，如Aspen Plus软件、Origin软件、化工仿真软件等，这有利于培养学生的设计优化能力，降低实验教学的成本，保证实验的安全性等，同时更加注重实验课程的过程性考核，加强与其他化工设计类课程的结合，从而提升实验课程教学效果，加强同学们的工程意识与工程设计能力，为后续化工设计课程打下坚实的基础，为参加化工设计大赛做好准备。

参考文献

[1] 胡章文， 张翠歌， 李芳. 化工原理实验教学创新与实践[J]. 中国现代教育装备， 2009 （11）： 68-70.

[2] 周锡堂， 郑秋霞， 邹纲明. 化工原理实验教学中的几个问题[J]. 化工高等教育， 2007， 24（3）： 45-47.

[3] 孙兰义. 化工流程模拟实训——Aspen Plus 教程[J]. 2012.

[4] 熊杰明，杨索和. Aspen Plus实例教程高等学校教材[M]. 化学工业出版社，2013.

[5] 王宇， 胡赟， 曹伸义， 等. Origin 软件在化工原理实验数据拟合中的应用[J]. 实验技术与管理， 2010， 27（1）： 86-88.