一、引言
化工原理是一门技术基础课程，主要培养学生运用化工原理分析、解决化工生产中各种实际工程问题的能力，其特点是内容多、工程性强、计算量大、涉及的设备类型多。老师们一直致力于在有限课时内讲授基本理论知识，同时使学生具备良好的工程观念和素养，以及分析和解决工程问题的能力。笔者于２０１７年以访问学者身份前往美国加州大学洛杉矶分校（ＵＣＬＡ），对其本科高等教育进行考察，期间全程参与了分离过程课程的各项教学活动，感受很多。
在ＵＣＬＡ，化工原理的教学内容分别在流体流动基础、传热过程、传质和分离过程４门独立的课程中讲授。分离过程是一门重要的专业基础课，主要介绍分离混合物的各种常用方法。
ＵＣＬＡ实行ｑｕａｒｔｅｒ制，春季学期共１０周，分离过程每周４学时课堂授课（ｌｅｃｔｕｒｅ），由主课老师负责讲解；另外每周有一次教学助手（ＴＡ）主持的讨论课（ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ），主要讨论习题和作业，同时复习和总结教学内容。此外，该课程还安排了教师答疑时间（ｏｆｆｉｃｅ　ｔｉｍｅ）。老师在课堂教学、教学内容设计、作业安排等方面都比较有特点，有助于调动学生自主学习的积极性，锻炼学生解决问题的能力，同时注意培养学生的团队合作精神。美国高校在人才培养模式上有别于中国，但他们有许多做法值得我们借鉴。本文拟通过ＵＣＬＡ与我校化工原理课堂教学的比较，探讨如何提高我校课堂教学效果和学生的能力。
二、中美课堂教学特点比较
（一）课堂氛围
与国内课堂相比，ＵＣＬＡ的课堂氛围明显活跃。老师鼓励学生提问，学生有问题可以随时举手，老师会停下来认真解答。如果有课堂上没有讨论明白的地方，教师还会在公共平台上发布进一步的补充解释和说明。分离过程是一门工程基础课，内容较枯燥，学生基础薄弱，课堂难免沉闷。一开始学生很少举手提问，回答问题也不积极。
对此，老师一直鼓励学生，每讲完一部分内容，都会停下来询问学生是否有问题，确认没问题才进入下一个话题。老师的坚持最终收到了一定效果，课程教学后期举手提问的学生逐渐多了，学生回答问题也积极了。
课堂绝不应由教师唱独角戏。学生在听课过程中会产生概念不清等疑问，老师的解答可以及时为学生解惑和纠偏，加深其对新知识的认知，强化其对概念的理解。这样既对提问的同学有益，也促进了其他同学思考，同时有助于学生集中精力听课，边听边思考。所以，我们建议老师在课堂上鼓励学生提问或设计问题提问，加强课堂互动。
（二）课程信息公开情况
ＵＣＬＡ的教师在第一堂课就下发了课程大纲，包含每次课的内容，期中、期末考试的日期，各种作业的截止日期，同时公布了评分标准及各种作业的完成要求和期限。另外，教师还给出了各章布置的习题，并按章节给出了要求阅读或推荐阅读的部分。从后期执行情况来看，该课程一切教学活动均能井然有序地按计划进行。
这里要提一下ＵＣＬＡ 的Ｌｅａｒｎｉｎｇ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ———“ＣＣＬＥ”，它是ＵＣＬＡ普遍实行的一种在线课程学习管理系统。学生通过该系统可了解选课的情况，教师和助教会在该系统上公布教学大纲和教学计划，布置作业，发布课程相关的通知，设置教学论坛。该系统还设置了不同类型课程的学习反馈调查，便于教师及时了解课程教学中出现的问题并进行整改。这个平台有效地促进了教师、助教与学生的沟通，提高了教学效率，值得我们借鉴。
每次期中考试或者提交作业之后，学生都可以在网站上查到自己的分数，并能看到全班学生的成绩分布情况，了解自己在班级中所处的位置。学期结束前，老师会提醒学生检查这些平时成绩登记是否有误。
我校教学大纲和日历掌握在老师手里，通常不下发，学生要到上完课后才知道要进行的活动和教学内容。我们建议将这些信息发布在公共平台上，各种补充教学资料也可以在平台上共享。
（三）教学内容和培养要求
从知识层面来看，ＵＣＬＡ 的教学内容与国内差别不大，但对学生的要求却有明显差别。ＵＣＬＡ更加注重培养和训练学生分析和处理问题的能力，主要表现在以下几个方面。
１．习题未经特殊简化，体现实际工程问题的复杂性
例如有一道关于闪蒸的题目，平衡关系由实验数据给出，要求学生使用ｅｘｃｅｌ进行数据处理和绘图，然后结合图回答问题。学生需要将实验数据进行非线性回归，拟合方程参数后才能使用安托尼方程。再如液－液萃取过程，三元相图比较复杂，多级萃取需要多次试差，我们通常只要求到完全不互溶物系，但ＵＣＬＡ 却要求学生使用ｅｘｃｅｌ画三角形相图，通过多次试差或多级计算来完成作业。该课程不刻意回避各种烦琐过程，以体现实际化工问题的真实情况。学生一开始觉得问题复杂，但慢慢就学会了如何合理简化、综合利用和处理数据，培养了耐心。
ＵＣＬＡ学生的作业负担很重，学生需要熟练掌握办公软件，具备方程计算、数据拟合等基本技能；同时要学会从工程角度有条理地分析问题，能综合应用所学知识处理实际问题。当然，由于作
业复杂，教师安排了答疑时间。后期也会将作业答案公布在网上，供学生参考。
对比之下，我们的习题和例题都相对简单，通常是针对某个知识点专门设计的，侧重知识点的掌握，给出了必须的条件和数据，回避了繁杂的试算，学生不需要处理复杂的情况。这样做使得认真学习的学生能很好地完成简化习题，但一遇到真实问题，就会觉得太过复杂，不知道如何下手，无法将所学知识点进行融会贯通。
鉴于此，我们建议设计一些综合例题和习题，锻炼学生分析和处理实际问题的能力，帮助他们灵活应用所学知识，以加深其对化工过程的理解和认识。这和我们的培养目标是一致的。
２．锻炼学生使用工程模拟软件的能力
工程问题是复杂的，很多情况下靠简单手算解决不了。ＵＣＬＡ 的这门课上还介绍了模拟软件Ｐｒｏ／ＩＩ的使用方法。助教会安排学生到机房，讲授软件的基本使用方法，带学生做几个例题，然后布置作业。上机课时只有２个小时，但学生可以利用课外时间使用机房的计算机完成习题。２个小时对于熟练使用软件是不够的，大多数学生会通过网络自学或答疑完成作业。这个过程培养了学生解决问题的能力。使用软件的过程中，学生必须应用课上所学基本原理，在一遍遍的模拟试算中不断巩固知识，并训练其他相关技能。如学生学习了通过数据库查找物性数据，知道了如何对实际问题进行合理的简化，如何调节输入参数以获得合理的结果，了解了过程的影响因素和变化趋势等。应该说，美国本科生的知识水平并不高于国内学生，但他们勇于尝试，在不断尝试中知晓影响因素和变化趋势。
很多化工单元操作的设计和计算超出手算的范围，工程实际中也有成熟的软件可以用于模拟和计算。我校课程不涉及软件应用和上机操作，老师只是在课堂上简单介绍一下这些软件，学生后续会学习专门的课程，并安排上机学时。就硬件配备来说，拥有公共机房的学校是有能力实现上机教学的。公共机房的电脑中装有各种常用专业软件，学生使用学号登录就可以免费使用。这也给各学院机房的发展和功能发挥提供了一种思路。机房平时可以向学生开放，以提高使用率。任课教师如有教学需要，可以预约使用机房。机房中配有打印机，学生可以优惠的价格打印资料。
ＵＣＬＡ的机房使用率很高，它是学生课余学习和完成作业的重要场所。ＵＣＬＡ 的教学比国内更实际化、工程化和现代化。
（四）团队合作
开学第一节课，ＵＣＬＡ 的老师就给出ｐｒｏｊｅｃｔｗｏｒｋ和ｔｅａｍｗｏｒｋ，要求学生以小组形式自选一个真正的化工流程（不少于３个分离过程），说明产品用途、生产途径、流程和设备，在Ｐｒｏ／ＩＩ上进行模拟，最后完成报告，并在班上做小组汇报。学生选择的题目各式各样，包括原油炼制、牛奶生产、椰子油精制、海水淡化、城市污水处理等。完成这项作业的过程锻炼了学生的自主学习能力、团队合作能力和知识应用能力。
学生可以自由组合或服从分组。笔者选了大三的课程，这些学生已经对团队合作非常熟悉了。通常，他们第一次会面时就会商定选题和分工，每人负责一部分。学生都非常主动，会与其他组员分享自己的经验，介绍自己可以负责哪一部分。
之后的交流和讨论基本上是在网上进行的。我们采用ｆａｃｅｂｏｏｋ建立小组，后期又用ｇｒｏｕｐｍｅ进行小组讨论，使用ｇｏｏｇｌｅ文档处理文件。这个应用能够实现多人同时撰写同一个文档的不同部分，最后合在一起构成一篇内容完整的报告。这个应用还有一些好功能，比如读到哪一段有疑问，可以做标记并通过网络告知负责人，大家可以在这个主题下讨论、修改，直到达成统一。初稿完成以后，大家会进行通读，把有疑问的地方标记出来。最后有人把关内容，有人编辑公式和图片的格式，有人整理参考文献（老师要求给出具体出处，格式参考化工知名期刊），有人整理图表，做完整的附录。
老师还要求学生提交一页纸，写清楚每个人对这个报告的贡献。最后，各小组在班里做１５分钟的报告，每个人都要上台讲解。项目是小组成员共同完成的，因此小组里每个人的得分是一样的。
总的说来，ＵＣＬＡ的大三或大四本科生普遍具有以下能力：１．熟悉团队合作流程；２．熟悉常用软件（社交及计算机模拟）；３．能够充分利用网络资源；４．熟悉ｗｏｒｄ编辑；５．熟悉ＰＰＴ 制作和使用；６．比较善于口头表达。学生能够做到分工和合作，各司其职。虽然通常在截止日期前熬到很晚才能定稿，但他们的工作却进行得有条不紊，有人负责打印装订，有人负责发电子版给老师。
这样的团队项目紧密结合教学内容，拓展了学生对分离过程多样性和复杂性的了解，加深了学生对实际化工过程的认识，扩大了学生的知识面，锻炼了学生查找资料、模拟计算、整理报告、规范写作、口头报告及团队合作等多方面的能力。
笔者建议我校结合课程的特点，设计合适的项目，让学生融入课程学习，在完成学习任务的同时锻炼自己的科研能力。这是深化知识应用、拓展教学内容、培养学生基本科研能力和创新素质的有效途径。
（五）合理的考评制度
ＵＣＬＡ的老师讲课速度很快，平均两次课（４学时）讲完一章内容，学生课后必须自学相当长的时间才能完成作业。学生是如何跟上进度的呢？笔者认为与其考评制度和管理密切相关。
１．考核成绩的组成不同。通常任课老师可以按照课程的具体特点来设置考核指标，如分离过程考核指标的组成为期中考１（２０％）、期中考２（２０％）、ＰＲＯ／ＩＩ 两次作业（５％）、课程项目（２０％）和期末考（３５％）。这些设置要求学生平时也认真学习，而不是仅关注一次期末考。
２．老师制定详细的课程大纲，并且严格按照既定进度进行。大作业被分解成几段，如课程项目包括分组、选题、基本构架、分工、报告等，每个步骤都要求阶段汇报并评分，以保证最后能完成。所以，学生一直在学习。
３．安排两次期中考试，让学生分阶段复习和整理所学内容。老师会认真批改试卷和讲解考卷的错误，让学生及时了解自己的学习效果，从而做出有效的调整。工科的学习不可能在短短一两周里靠突击完成，短时间的突击学习即使能让学生通过考试，也不利于其积累学科知识和培养科研素质。设置各种中期考核能有效督促学生参与学习，以避免平时懈怠，期终则因通不过考试而产生巨大的心理压力。
４．老师严格按大纲规定的时间表执行各环节。
收作业也很有特色。主讲老师不收作业，学生作业是在课前交给助教。助教通常会在讲台边等候，一到上课时间就截止收作业，再交就不算了。这一点不像我们国内的班级，虽规定课前交，但学生上课写，下课追着交，老师也不好意思不收。ＵＣＬＡ的老师很少课堂点名，可能会安排不定期的小测试，时间为５～１０分钟，成绩累积计入期末总成绩。
笔者认为，老师严要求、严把关，课程教学内容、作业、活动、考核等各方面设置合理，才能督促学生认真学习，学到知识。
三、总结
“卓越工程师教育培养计划”要求学生成为具有知识、能力、素质的合格人才。传统高等工科教育注重知识的传授，教师主要依托授课传授知识，师生缺少互动，不能有效激发学生主动学习的积极性、培养学生的科研和工程素质。
笔者认为应从以下几方面进行改进，以提高课堂教学效率，加强师生互动，鼓励学生自主学习和拓展知识，从而实现大学素质教育的目标。
１．努力营造课堂氛围，教师多设问，多启发鼓励学生开口提问，以调动学生的学习兴趣，使其主动参与交流。
２．有效组织教学，设计习题，引入案例教学、专题讨论、小组合作研究等方法，教会学生处理实际工程问题的思路和方法，理论联系实际，拓展学生的知识，培养学生的工程意识、团队意识、自主学习能力，推动学生的综合素质全面提升。
３．设立有效的考评制度，设置中期考核和对各种作业的阶段考评，督促学生跟上学习进度，掌握知识，训练技能，以避免出现突击备考、考过即忘、应用知识解决问题能力弱的状况。
４．建议国内院校也建立类似的在线课程管理系统，使教师可以上传教学资料对学生进行平时的考评，还可与学生交流和答疑