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摘要：“化工原理”是高校化学工程专业本科生必修的一门专业基础课。针对该课程的特点及目前存在的问题，通过将多媒体与传统教学相结合、计算机仿真与实验教学相结合及适当选用双语教学加强教材建设等教学实践，以提高课程教学质量。
关键词：化工原理；教学改革；实验；双语
作者简介：易聪华（1979-），女，江西赣州人，华南理工大学化学与化工学院，讲师；伍钦（1953-），男，广东廉江人，华南理工大学化学与化工学院，教授。（广东 广州 510640）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）02-0089-02
“化工原理”主要包括化工过程的基本理论、设备原理及构造、实验技术、操作运行及设计方法。该课程的主要任务是培养学生运用工程观点和基本方法，分析和解决化工单元操作中存在的问题的能力。根据该课程特点，华南理工大学（以下简称“我校”）将“化工原理”课程分为“流体力学与传热”、“传质与分离工程”、“化工原理实验”、“课程设计”四门专业基础课，供全校化学工程、能源工程、环境工程、生物工程、食品工程等十多个专业的三年级本科生学习。在教学实践中，我们进行了多方面的教学改革尝试。
一、多媒体与传统教学相结合
多媒体辅助教学最大的优点是能够为学生提供最直接的视觉、听觉感受，使课堂内容更丰富、形式更多样，从而提高教学效率。[1]例如，课程内容中出现了许多学生从未见过的工业设备，通过图片、视频、动画等方式将这些工业设备分解及动态展示，能够加深学生对设备及其原理的认识。再比如，一些抽象的概念，通过动画模拟演示在提高、加深学生对知识理解程度的同时，还能调动其学习的积极性、主动性。
多媒体教学的另一个特点在于授课信息量的增加，经过对比发现，采用多媒体教学至少可以使一般专业基础课的信息量在相同的课时内增加三分之一。但多媒体教学同样存在弊端，比如，教师尚未讲述透彻、学生尚未真正理解和笔记尚未到位就急于转入下一张幻灯片，学生对知识的掌握只能机械跟随、流于画面，甚至容易产生心理困倦而导致视觉、听觉的疲劳。若课程变成了课件演示课，忽略了学生的接受能力，反而使教学效果适得其反。[2]
多媒体教学方式是传统课堂教学方式的有益补充，但它不可能也不应该取代传统的教学方式。板书过程是教师与学生强化交流的过程，教师在写板书的过程中与学生进行及时有效的教学互动，这是事先设计好的多媒体课件无法比拟的。[3]因此，制作灵活的PPT课件并配以适当的动画和板书将大大提高课堂教学效果。
根据不同的教学内容，我们进行了不同的教学改革实践。
第一，“化工原理”课程公式较多，在讲解涉及工艺计算的章节时，可采用先板书后计算机演示的方法。即先用板书逐步分析已知条件及计算思路，再由学生进行部分内容的演算，最后用PPT课件完整演示整个计算过程。这样一来，既加深并验证了学生对知识点的理解，又锻炼了其计算能力。
第二，采用学生上台写板书的形式进行课堂互动。例如，讲授完逐板计算法求解理论板数，并非直接给出图解法求解理论板数的结果，而是采用板书，将操作线和平衡线画出，引导学生理解平衡级分离的概念以及各理论板上浓度之间的关系，然后请两位认真的学生上讲台完成整个梯级的绘制并给出解释。与几秒钟的多媒体演示相比，板书虽然花的时间更多，但此过程加深了学生对知识点的消化理解，增强了学生的参与性，学习效果更佳。
第三，“化工原理”课程与其他相关专业课程有密切联系，因此，结合所教班级的专业特点，在学期中期将全班分成若干小组，学生需结合相应专业知识及化工原理基本理论，选定相应课题。在此过程中，教师可以指导学生选题。选题可以是最前沿的分离方法与设备，也可以是基本理论应用于生活的实例，由学生来制作篇幅较短的PPT课件，在学期末上讲台与同学分享。通过查阅资料，学生都深感这门课程的实用性，因而大大调动了学生学习的积极性、主动性及创造性。同时，通过这一实践形式，一些学生还会制作较为生动的Flash源文件及程序设计文件，可以合理利用以补充教学课件中的多媒体资源。
二、计算机仿真与实验教学相结合
化工原理实验是将化工原理理论与实践联系起来的重要环节，是理论课的重要辅助和补充。[4]它属于工程实验范畴，因而不同于其他基础课程的实验，如操作不当或工艺条件设置不合理，都会损坏设备甚至出现危险。我校从1989年起就将化工原理实验单独设课、单独考试，着力改变学生重理论轻实验的情况，但仍存在一些问题。实验教学中，由于实验设备和实验场地的限制，再加上个别学生缺乏主动性，因而对实验流程原理、实验过程了解不深。学生写的预习报告往往流于形式，并未真正理解，到实际操作时需要一边看操作步骤一边做实验，也不知该如何解决实验中可能出现的问题。
针对这一现状，笔者在讲到与实验相关的基本理论时，将实验融入理论课程教学中，对不同的实验采用不同的教学方法。
对雷诺实验和柏努利方程这类较为简单的验证性实验，采用启发式教学方式，即在讲完层流和湍流的特征及其判据后，让学生设计实验来观察流型；在讲完柏努利基本方程后，先将实验设备用图片展现给学生，再由学生来设计如何测各种压头，理解各种能量的转换。
对于传热实验，我们将实验设备改为两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，引导学生采用对比研究法，在进行传热膜系数测定的同时，比较圆形光滑管和螺纹管的强化传热效率。
对精馏、吸收等涉及工业应用的实验，充分利用我校自行开发的仿真软件，让学生在动手做实验之前，在个人计算机上完成实验流程的组装、实验过程仿真和数据分析，然后再在实施设备上完成实验的实际操作。软件中若流程设置不正确或参数设置不合理，都无法继续实验，学生会通过查阅资料解决问题。如此，学生在实验前对实验装置流程、操作步骤以及应测试的原始数据都有了切实的感受，在实验课堂中表现出来的实验操作能力、分析问题和解决问题的能力也大大加强。对一些学有余力的学生，鼓励、引导其利用实验室已有装置自行设计实验，完成不同实验任务，这也是培养学生创新能力不可缺少的一个重要渠道。
三、适当采用双语教学，加强教材建设
早在1996 年，我校就率先使用美国大学原版教材《Unit Operations of Chemical Engineering》进行双语教学，并采用“橄榄球”模型组织教学，较好地解决了不同英语水平学生的差异化外语教学问题：对英语水平较高的学生（约占15%），采用全外语授课；中等的（约占58%）采用双语教学；一般的（约占27%）采用中文教学。[5]2001年8月，教育部印发了《关于加强高等学校本科教学工作，提高教学质量的若干意见》，文件指出：“本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”。在文件精神的指引下，许多高校都相继进行了双语教学的实践。毫无疑问，双语教学是引导学生了解世界和走向国际化的重要举措，对培养学生成为既懂得专业知识，又通晓外语，适应全球一体化发展趋势的复合型人才非常有效。
十多年的教学实践中，我校坚持采用“橄榄球”模型组织教学，并不断根据学生的英语水平调整模型比例，同时也发现了其中存在的问题：首先，外文原版教材虽然文字规范，内容较为先进，但内容偏多，与目前不断精简专业基础课课时的实际情况不相适宜；其次，内容的编排方式、知识点之间的衔接与中文课本差别较大，而目前硕士入学考试中化工原理普遍以中文教材为参考，从而造成一些有意向考研的学生对学习英文教材的积极性不高；第三，原版教材大多采用英制单位，给学生的计算带来了诸多不便。
针对目前化工原理教材所存在的优点与缺点，在参考和借鉴了不同版本的中英文教材的基础上，我校于2008年对化工原理中英文教材进行了同步改编，由化学工业出版社出版。[6-8]改编后的中文教材，在突出工程观点和分析方法的同时，增加了反映化工过程发展的新单元操作和新分离技术。为了适应国内双语教学的需要，我校联合天津大学、华东理工大学共同对英文原版教材进行了改编，将原书的29章改编为12章。改编后的英文教材内容顺序基本与中文教材采用的顺序一致，重点介绍化工单元操作的基本原理、典型设备结构特性及其计算，精简文字叙述，物理量单位采用与中文教材一致的国际单位制。目前，我校“化工原理”课程在2005年和2008年先后被评为国家级精品课程和国家双语教学示范课程。
四、结束语
在化工原理教学中，可通过将多媒体与传统教学相结合、将计算机仿真与实验教学相结合及适当选用双语教学等教学方式，提高课程教学质量。但教学改革与创新是永无止境的，教师应在不断教学改革中寻找合适的教学模式，将学生基本能力的培养渗透到每一个教学实践中。
参考文献：
[1]陈晓猛.高校多媒体教学的优劣与对策[J].化工高等教育,2005,(4):50-52.
[2]史源源.高校专业课中多媒体教学的有效性探讨[J].山西教育(教师教学),2009,(9):49-50.
[3]孙高阳,贺国峰.对目前多媒体教学现状的思考[J].考试周刊,2009,(44):155-156.
[4]汪建新.化工原理实验教学改革与实践[J].高师理科学刊,2002,22(4):88-90.
[5]钟理,等.化工原理课程双语教学的探索与实践[J].化工高等教育,2005,(4):8-10.
[6]钟理,伍钦,马四朋.化工原理(上册)[M].北京:化学工业出版社,2008.
[7]钟理,伍钦,曾朝霞.化工原理(下册)[M].北京:化学工业出版社,2008.
[8]Warren L.McCabe,Julian C.Smith,Peter Harriott.Unit Operations of Chemical Engineering[M].伍钦,等,译.北京:化学工业出版社,2008.
（责任编辑：李海静）
关键词：化工原理；教学改革；实验；双语
作者简介：易聪华（1979-），女，江西赣州人，华南理工大学化学与化工学院，讲师；伍钦（1953-），男，广东廉江人，华南理工大学化学与化工学院，教授。（广东 广州 510640）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）02-0089-02
“化工原理”主要包括化工过程的基本理论、设备原理及构造、实验技术、操作运行及设计方法。该课程的主要任务是培养学生运用工程观点和基本方法，分析和解决化工单元操作中存在的问题的能力。根据该课程特点，华南理工大学（以下简称“我校”）将“化工原理”课程分为“流体力学与传热”、“传质与分离工程”、“化工原理实验”、“课程设计”四门专业基础课，供全校化学工程、能源工程、环境工程、生物工程、食品工程等十多个专业的三年级本科生学习。在教学实践中，我们进行了多方面的教学改革尝试。
一、多媒体与传统教学相结合
多媒体辅助教学最大的优点是能够为学生提供最直接的视觉、听觉感受，使课堂内容更丰富、形式更多样，从而提高教学效率。[1]例如，课程内容中出现了许多学生从未见过的工业设备，通过图片、视频、动画等方式将这些工业设备分解及动态展示，能够加深学生对设备及其原理的认识。再比如，一些抽象的概念，通过动画模拟演示在提高、加深学生对知识理解程度的同时，还能调动其学习的积极性、主动性。
多媒体教学的另一个特点在于授课信息量的增加，经过对比发现，采用多媒体教学至少可以使一般专业基础课的信息量在相同的课时内增加三分之一。但多媒体教学同样存在弊端，比如，教师尚未讲述透彻、学生尚未真正理解和笔记尚未到位就急于转入下一张幻灯片，学生对知识的掌握只能机械跟随、流于画面，甚至容易产生心理困倦而导致视觉、听觉的疲劳。若课程变成了课件演示课，忽略了学生的接受能力，反而使教学效果适得其反。[2]
多媒体教学方式是传统课堂教学方式的有益补充，但它不可能也不应该取代传统的教学方式。板书过程是教师与学生强化交流的过程，教师在写板书的过程中与学生进行及时有效的教学互动，这是事先设计好的多媒体课件无法比拟的。[3]因此，制作灵活的PPT课件并配以适当的动画和板书将大大提高课堂教学效果。
根据不同的教学内容，我们进行了不同的教学改革实践。
第一，“化工原理”课程公式较多，在讲解涉及工艺计算的章节时，可采用先板书后计算机演示的方法。即先用板书逐步分析已知条件及计算思路，再由学生进行部分内容的演算，最后用PPT课件完整演示整个计算过程。这样一来，既加深并验证了学生对知识点的理解，又锻炼了其计算能力。
第二，采用学生上台写板书的形式进行课堂互动。例如，讲授完逐板计算法求解理论板数，并非直接给出图解法求解理论板数的结果，而是采用板书，将操作线和平衡线画出，引导学生理解平衡级分离的概念以及各理论板上浓度之间的关系，然后请两位认真的学生上讲台完成整个梯级的绘制并给出解释。与几秒钟的多媒体演示相比，板书虽然花的时间更多，但此过程加深了学生对知识点的消化理解，增强了学生的参与性，学习效果更佳。
第三，“化工原理”课程与其他相关专业课程有密切联系，因此，结合所教班级的专业特点，在学期中期将全班分成若干小组，学生需结合相应专业知识及化工原理基本理论，选定相应课题。在此过程中，教师可以指导学生选题。选题可以是最前沿的分离方法与设备，也可以是基本理论应用于生活的实例，由学生来制作篇幅较短的PPT课件，在学期末上讲台与同学分享。通过查阅资料，学生都深感这门课程的实用性，因而大大调动了学生学习的积极性、主动性及创造性。同时，通过这一实践形式，一些学生还会制作较为生动的Flash源文件及程序设计文件，可以合理利用以补充教学课件中的多媒体资源。
二、计算机仿真与实验教学相结合
化工原理实验是将化工原理理论与实践联系起来的重要环节，是理论课的重要辅助和补充。[4]它属于工程实验范畴，因而不同于其他基础课程的实验，如操作不当或工艺条件设置不合理，都会损坏设备甚至出现危险。我校从1989年起就将化工原理实验单独设课、单独考试，着力改变学生重理论轻实验的情况，但仍存在一些问题。实验教学中，由于实验设备和实验场地的限制，再加上个别学生缺乏主动性，因而对实验流程原理、实验过程了解不深。学生写的预习报告往往流于形式，并未真正理解，到实际操作时需要一边看操作步骤一边做实验，也不知该如何解决实验中可能出现的问题。
针对这一现状，笔者在讲到与实验相关的基本理论时，将实验融入理论课程教学中，对不同的实验采用不同的教学方法。
对雷诺实验和柏努利方程这类较为简单的验证性实验，采用启发式教学方式，即在讲完层流和湍流的特征及其判据后，让学生设计实验来观察流型；在讲完柏努利基本方程后，先将实验设备用图片展现给学生，再由学生来设计如何测各种压头，理解各种能量的转换。
对于传热实验，我们将实验设备改为两组黄铜管（其中一组为光滑管，另一组为波纹管）组成平行的两组套管换热器，引导学生采用对比研究法，在进行传热膜系数测定的同时，比较圆形光滑管和螺纹管的强化传热效率。
对精馏、吸收等涉及工业应用的实验，充分利用我校自行开发的仿真软件，让学生在动手做实验之前，在个人计算机上完成实验流程的组装、实验过程仿真和数据分析，然后再在实施设备上完成实验的实际操作。软件中若流程设置不正确或参数设置不合理，都无法继续实验，学生会通过查阅资料解决问题。如此，学生在实验前对实验装置流程、操作步骤以及应测试的原始数据都有了切实的感受，在实验课堂中表现出来的实验操作能力、分析问题和解决问题的能力也大大加强。对一些学有余力的学生，鼓励、引导其利用实验室已有装置自行设计实验，完成不同实验任务，这也是培养学生创新能力不可缺少的一个重要渠道。
三、适当采用双语教学，加强教材建设
早在1996 年，我校就率先使用美国大学原版教材《Unit Operations of Chemical Engineering》进行双语教学，并采用“橄榄球”模型组织教学，较好地解决了不同英语水平学生的差异化外语教学问题：对英语水平较高的学生（约占15%），采用全外语授课；中等的（约占58%）采用双语教学；一般的（约占27%）采用中文教学。[5]2001年8月，教育部印发了《关于加强高等学校本科教学工作，提高教学质量的若干意见》，文件指出：“本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”。在文件精神的指引下，许多高校都相继进行了双语教学的实践。毫无疑问，双语教学是引导学生了解世界和走向国际化的重要举措，对培养学生成为既懂得专业知识，又通晓外语，适应全球一体化发展趋势的复合型人才非常有效。
十多年的教学实践中，我校坚持采用“橄榄球”模型组织教学，并不断根据学生的英语水平调整模型比例，同时也发现了其中存在的问题：首先，外文原版教材虽然文字规范，内容较为先进，但内容偏多，与目前不断精简专业基础课课时的实际情况不相适宜；其次，内容的编排方式、知识点之间的衔接与中文课本差别较大，而目前硕士入学考试中化工原理普遍以中文教材为参考，从而造成一些有意向考研的学生对学习英文教材的积极性不高；第三，原版教材大多采用英制单位，给学生的计算带来了诸多不便。
针对目前化工原理教材所存在的优点与缺点，在参考和借鉴了不同版本的中英文教材的基础上，我校于2008年对化工原理中英文教材进行了同步改编，由化学工业出版社出版。[6-8]改编后的中文教材，在突出工程观点和分析方法的同时，增加了反映化工过程发展的新单元操作和新分离技术。为了适应国内双语教学的需要，我校联合天津大学、华东理工大学共同对英文原版教材进行了改编，将原书的29章改编为12章。改编后的英文教材内容顺序基本与中文教材采用的顺序一致，重点介绍化工单元操作的基本原理、典型设备结构特性及其计算，精简文字叙述，物理量单位采用与中文教材一致的国际单位制。目前，我校“化工原理”课程在2005年和2008年先后被评为国家级精品课程和国家双语教学示范课程。
四、结束语
在化工原理教学中，可通过将多媒体与传统教学相结合、将计算机仿真与实验教学相结合及适当选用双语教学等教学方式，提高课程教学质量。但教学改革与创新是永无止境的，教师应在不断教学改革中寻找合适的教学模式，将学生基本能力的培养渗透到每一个教学实践中。
参考文献：
[1]陈晓猛.高校多媒体教学的优劣与对策[J].化工高等教育,2005,(4):50-52.
[2]史源源.高校专业课中多媒体教学的有效性探讨[J].山西教育(教师教学),2009,(9):49-50.
[3]孙高阳,贺国峰.对目前多媒体教学现状的思考[J].考试周刊,2009,(44):155-156.
[4]汪建新.化工原理实验教学改革与实践[J].高师理科学刊,2002,22(4):88-90.
[5]钟理,等.化工原理课程双语教学的探索与实践[J].化工高等教育,2005,(4):8-10.
[6]钟理,伍钦,马四朋.化工原理(上册)[M].北京:化学工业出版社,2008.
[7]钟理,伍钦,曾朝霞.化工原理(下册)[M].北京:化学工业出版社,2008.
[8]Warren L.McCabe,Julian C.Smith,Peter Harriott.Unit Operations of Chemical Engineering[M].伍钦,等,译.北京:化学工业出版社,2008.
（责任编辑：李海静）