時(shí)間:2022-03-23 11:40:40
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《化工原理》是應(yīng)用化學(xué)、生物工程及材料等專業(yè)的必修課,其涉及到高等數(shù)學(xué)、物理、物理化學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等過(guò)去所學(xué)的基礎(chǔ)科目?;ぴ韺?shí)驗(yàn)有別于其他的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),類屬于工程實(shí)驗(yàn),具有由理論到工程的橋梁作用,對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、工程思維的培養(yǎng)起著重要的作用?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)著重于實(shí)踐能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。結(jié)合近年本人在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了一些探索,也收到了一些的效果。
一、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)中更好的為學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系 在化工原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不能一味的追求作出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,其中應(yīng)更加注重理論和實(shí)際的結(jié)合。《化工原理》課程本身就是一門綜合學(xué)科,其中的理論知識(shí)和工程的方法既需要多學(xué)科作為支撐,又需要有新的理解和研究方法,因此構(gòu)建學(xué)生和知識(shí)體系的重要性并不低于動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)本身。因此,在開設(shè)實(shí)驗(yàn)課之前應(yīng)該對(duì)過(guò)去的知識(shí)進(jìn)行梳理,提出相關(guān)的公式的相關(guān)性以及工程中的區(qū)別,在了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備的前提下進(jìn)行實(shí)踐,對(duì)實(shí)際工廠中的生產(chǎn)設(shè)備有所了解,再去通過(guò)實(shí)驗(yàn)去了解怎樣通過(guò)其去解決實(shí)際的問(wèn)題。
二、隨著科技日新月異的發(fā)展,計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)已經(jīng)很成熟,在很多的實(shí)際科研中已經(jīng)取得了很多成果,對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)起到了輔助甚至預(yù)測(cè)作用。并且在化工原理實(shí)驗(yàn)課往往受到場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)裝置的限制,很難讓每個(gè)學(xué)生真正的完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。因此引入計(jì)算機(jī)模擬可以解決這兩個(gè)方面的問(wèn)題。其對(duì)于提高整體教學(xué)效果的作用是非常明顯的。在很大程度上,計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以輔助仿真實(shí)驗(yàn),在構(gòu)建模型的基礎(chǔ)上能讓同學(xué)們更好的理解整個(gè)過(guò)程中生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)作和在使用上,更好的結(jié)合實(shí)際的情況和理論的結(jié)合。其能不受時(shí)間、場(chǎng)地、安全等實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件的限制。化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展仿真實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬結(jié)合應(yīng)該會(huì)成為化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的新方向。
三、采用分討論小組的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式 為了培養(yǎng)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新力,爭(zhēng)取逐步建成更完善的學(xué)習(xí)小組,根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組,對(duì)實(shí)驗(yàn)的理論、過(guò)程、和能應(yīng)用的場(chǎng)合進(jìn)行討論和匯報(bào)。合理安排學(xué)習(xí)討論內(nèi)容 [1]:基本實(shí)驗(yàn),對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行匯總,處理數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。[2]總結(jié)公式對(duì)比實(shí)驗(yàn)式、理論式、經(jīng)驗(yàn)式,將用到的公式進(jìn)行匯總,構(gòu)建簡(jiǎn)單的模擬模型,用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)際情況。[3]將實(shí)驗(yàn)中的知識(shí)結(jié)合實(shí)際,探討其在實(shí)際中的應(yīng)用,和在實(shí)際生產(chǎn)工程中應(yīng)用可能出現(xiàn)的問(wèn)題,解決方法。
四、培養(yǎng)學(xué)生自主處理化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)報(bào)告是化工原理實(shí)驗(yàn)重要部分,但很大部分的學(xué)生寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告只是為了完成任務(wù),對(duì)處理數(shù)據(jù)并不重視,抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。其主要原因可能是化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容太多,而且并不愿意用心去完成。因此,在實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫法上我們也作了相關(guān)的改進(jìn)。[1] 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的紙張采用裝訂成冊(cè)的形式,不采用統(tǒng)一的模式,學(xué)生可以通過(guò)小組自行設(shè)計(jì)。[2]以小論文形式的寫作,可以讓學(xué)生更好的了解科研的模式,為其日后的科研學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。除此之外論文形式也要求學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題提高創(chuàng)新能力。
五、計(jì)算機(jī)模擬和仿真實(shí)驗(yàn)是未來(lái)的一種趨勢(shì),更多的思考學(xué)生和學(xué)校的具體條件和能掌握的內(nèi)容是我們思考的主要方向。在已有的硬件設(shè)施的情況下,還需拓展學(xué)習(xí)和交流的途徑,爭(zhēng)取能將化工原理實(shí)驗(yàn)的改革做到更好。
在認(rèn)真分析化工原理實(shí)驗(yàn)課程教材建設(shè)中存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上,探求化工原理實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)的途徑和教材建設(shè)的具體要求。
一、化工原理實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)存在的問(wèn)題
化工原理實(shí)驗(yàn)具有明顯的工程特點(diǎn),是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門技術(shù)課程,以培養(yǎng)高等化工科技人才的能力和素質(zhì)為主要目的。新建本科高?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教材建設(shè)雖已取得了很大的成績(jī),但仍存在一定的不足。
(一)教材內(nèi)容參差不齊,多是講義
化工原理實(shí)驗(yàn)研究的是多達(dá)14個(gè)的基本化工單元操作,其相關(guān)實(shí)驗(yàn),根據(jù)內(nèi)容可分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),與之配套的實(shí)驗(yàn)儀器有很多。由于化工原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的這種特殊性,化工原理實(shí)驗(yàn)教材版本較多,涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也各不相同。即使名稱相同的實(shí)驗(yàn),由于實(shí)驗(yàn)性質(zhì)不同,其實(shí)驗(yàn)儀器亦不同,加之生產(chǎn)儀器設(shè)備廠家的研發(fā)能力也不同,這也致使化工原理實(shí)驗(yàn)所需的儀器設(shè)備千差萬(wàn)別。而且,在以往的化工原理實(shí)驗(yàn)教材編寫時(shí),編著者往往根據(jù)自己所在專業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)室已有儀器設(shè)備進(jìn)行編寫,又由于各學(xué)校的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)不同,同一實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)不同,所購(gòu)置的儀器設(shè)備不同,致使實(shí)驗(yàn)教材中名稱相同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同。這些都給學(xué)校選用教材帶來(lái)了一定的困難。
(二)教材內(nèi)容落后于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展
首先,測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方法方面的內(nèi)容陳舊?;ぴ韺?shí)驗(yàn)中的測(cè)量項(xiàng)目較多,有流量測(cè)量、溫度測(cè)量、壓強(qiáng)測(cè)量等。例如流量測(cè)量?jī)x器,目前使用的有孔板流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、卡門渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、多普勒激光流量計(jì)和其他新型流量計(jì)。這些測(cè)量?jī)x器及其使用方法都是學(xué)生需要掌握和了解的。可是,現(xiàn)行的化工原理實(shí)驗(yàn)教材甚至是化工原理教材也只是簡(jiǎn)單地介紹了其中的2~3種,無(wú)法滿足學(xué)生獲取知識(shí)的要求,也無(wú)法滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求。其次,數(shù)據(jù)采集及控制方面的內(nèi)容滯后?,F(xiàn)代科技社會(huì),為了切實(shí)提高化工生產(chǎn)的安全水平,化工企業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)了化工安全生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制,如DCS系統(tǒng)、SIS系統(tǒng)、ESD系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)有一個(gè)共同的特點(diǎn),那就是應(yīng)用信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù),遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)控制生產(chǎn)。由于化工原理實(shí)驗(yàn)課程以培養(yǎng)符合社會(huì)需求的高等化工科技人才的能力和素質(zhì)為主要目的,學(xué)生需要了解和掌握計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在線采集和自動(dòng)控制系統(tǒng)方面的知識(shí)內(nèi)容,但現(xiàn)有的化工原理實(shí)驗(yàn)教材大多都沒(méi)有提及這方面的內(nèi)容,即使是后續(xù)相關(guān)的過(guò)程控制等課程教材對(duì)此也多是泛泛地提到。目前,新建本科高?,F(xiàn)有的化工原理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的操作和調(diào)節(jié)多是手工調(diào)節(jié),數(shù)據(jù)的記錄基本上采用的也多是筆加紙的方式。傳統(tǒng)的手工操作訓(xùn)練遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在線采集和自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展要求。
二、加強(qiáng)化工原理實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)的途徑
(一)學(xué)校給予重視和政策支持
化工原理實(shí)驗(yàn)是化學(xué)化工專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,其教材建設(shè)如果單靠個(gè)人,很難達(dá)到預(yù)期的效果,需要學(xué)校與系院給予高度重視和政策支持。學(xué)校應(yīng)根據(jù)教材建設(shè)制定相應(yīng)的政策,在經(jīng)費(fèi)、時(shí)間和政策上給予鼓勵(lì),完善教材的評(píng)審機(jī)制,調(diào)動(dòng)專業(yè)教師參與編寫專業(yè)課程教材的積極性??傊?,只有在學(xué)校政策的指導(dǎo)下,所有專業(yè)教師都參與到教材的建設(shè)中來(lái),才能夠取眾人之長(zhǎng),獨(dú)辟蹊徑,編寫出既能體現(xiàn)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),又能體現(xiàn)新技術(shù)和新工藝的教材。
(二)教材建設(shè)與化工原理實(shí)驗(yàn)課程改革相呼應(yīng)
新建本科高校化工原理實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)應(yīng)該在遵循培養(yǎng)方案的前提下,以培養(yǎng)目標(biāo)為核心,以課程體系為基礎(chǔ),以教學(xué)內(nèi)容為主體等方面開展建設(shè)?;ぴ韺?shí)驗(yàn)是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,其開設(shè)的目的是為專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定理論與實(shí)踐的基礎(chǔ),增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力。化工原理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)課程體系改革的一個(gè)重要組成模塊,其教材建設(shè)也是建設(shè)的重點(diǎn)之一?;ぴ韺?shí)驗(yàn)是以單元操作為基本教學(xué)內(nèi)容的,那么其教材建設(shè)應(yīng)以各種單元操作為主體,針對(duì)每個(gè)單元操作進(jìn)行具體的分析、定位和確認(rèn),逐步開展教材建設(shè)。整個(gè)建設(shè)過(guò)程要與化工原理實(shí)驗(yàn)課程改革相呼應(yīng),突出應(yīng)用型的特點(diǎn)。
(三)教師積極參與專業(yè)課程教材的編寫
教材建設(shè)是一項(xiàng)具體、系統(tǒng)的項(xiàng)目,需要一批有事業(yè)心的教師積極參與研究和實(shí)施。在教材編著之前,參與教材建設(shè)的教師要廣泛、及時(shí)地收集各種資料,并對(duì)其進(jìn)行精選和提煉,整理出能體現(xiàn)新建本科高校應(yīng)用型辦學(xué)定位的先進(jìn)技術(shù)理論內(nèi)容;編著教材時(shí),還要及時(shí)了解國(guó)內(nèi)外化工原理實(shí)驗(yàn)方面的新技術(shù)和新工藝,并充實(shí)到教材中去,使課程教材既能體現(xiàn)應(yīng)用型的辦學(xué)定位,又能反映出國(guó)內(nèi)外化工原理實(shí)驗(yàn)的新理論和新研究成果,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新性,促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。
(四)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置注重應(yīng)用及創(chuàng)新
化工原理實(shí)驗(yàn)課程教材建設(shè)首先要站在具體專業(yè)方向的角度來(lái)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容,確定哪些是重點(diǎn)要闡述的,哪些是點(diǎn)到為止的,哪些是避免重復(fù)應(yīng)該刪減的,哪些是最新應(yīng)用須增加的,以避免因內(nèi)容重復(fù)而出現(xiàn)課程之間的推諉現(xiàn)象;其次要適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展,刪除教材中已淘汰的內(nèi)容,增加國(guó)內(nèi)外的新技術(shù)新工藝,要根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際增加實(shí)踐方面的內(nèi)容,以提高學(xué)生的實(shí)際操作水平和處理問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
三、化工原理實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)的要求
(一)定位準(zhǔn)確
教材建設(shè)要在貫徹知識(shí)、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的教育教學(xué)思想指導(dǎo)下,結(jié)合具體的人才培養(yǎng)目標(biāo),具體的專業(yè)課程特點(diǎn)和具體的培養(yǎng)對(duì)象,編寫專業(yè)針對(duì)性較強(qiáng)的教材[2]。新建本科高校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課,其教材的建設(shè)應(yīng)該服務(wù)于人才培養(yǎng)目標(biāo),重視基本原理的應(yīng)用,對(duì)于基本原理的推導(dǎo)和論證要盡量簡(jiǎn)約處理,追求內(nèi)容體系的系統(tǒng)性和完整性,強(qiáng)調(diào)基本原理的應(yīng)用和操作,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中,掌握基本的原理、基本的技能和應(yīng)用知識(shí),形成基本的專業(yè)素養(yǎng)。
(二)樹立精品
意識(shí)新建本科高?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教材建設(shè)要與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)相一致,在實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)配套等方面突出應(yīng)用能力培養(yǎng)的特點(diǎn),要有精品意識(shí)。在注意教材系統(tǒng)性、邏輯性和完整性的前提下,教材編寫要用精煉、準(zhǔn)確的文辭進(jìn)行精辟闡述,把最先進(jìn)的理念、最新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、最新的技術(shù)和工藝融入教材,讓教材能體現(xiàn)知識(shí)的時(shí)代性,體現(xiàn)出學(xué)校的人才培養(yǎng)特點(diǎn),使其成為同類教材中的精品。
(三)遵循先進(jìn)性、通用性和實(shí)用性原則
教材建設(shè)要追蹤現(xiàn)代科技發(fā)展新趨勢(shì),把握專業(yè)實(shí)際發(fā)展的需要,注重知識(shí)和技術(shù)的更新,將國(guó)內(nèi)外新技術(shù)和新工藝及時(shí)編入教材,同時(shí)注重電子教材特別是仿真實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)。在通用性方面,隨著社會(huì)對(duì)人才需求的不斷變化,專業(yè)面由單一向多個(gè)方向拓展這就需要教材建設(shè)要處理好綜合性和專門化之間的關(guān)系,使編著的教材既適用于單個(gè)專業(yè)方向,又適用于多個(gè)專業(yè)方向的專業(yè)需要。教材內(nèi)容設(shè)計(jì)要擺脫理論分析長(zhǎng)而深的模式,充實(shí)應(yīng)用實(shí)例的內(nèi)容,以實(shí)用性和綜合性為特點(diǎn),以培養(yǎng)學(xué)生基本技能和應(yīng)用知識(shí)為目的。
(四)專業(yè)教師和企業(yè)技術(shù)人員加強(qiáng)合作
化工原理實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)單靠在校教師是很難完成的,只有教師與實(shí)驗(yàn)設(shè)備研發(fā)制造公司及企業(yè)生產(chǎn)一線的工程師緊密合作,甚至邀請(qǐng)他們直接參與到教材建設(shè)中來(lái),才能真正了解社會(huì)所需的化工人才應(yīng)具備的知識(shí)能力和知識(shí)結(jié)構(gòu),并以此進(jìn)行教材的開發(fā),才能編寫出真正適用的化工原理實(shí)驗(yàn)課程教材,達(dá)到培養(yǎng)出真正的應(yīng)用型人才目的。
作者:張果時(shí)國(guó)慶單位:黃淮學(xué)院鄭州輕工業(yè)學(xué)院
摘要:在現(xiàn)階段的教育工作中,部分專業(yè)課程的實(shí)施,往往繼續(xù)運(yùn)用傳統(tǒng)模式完成,不僅沒(méi)有得到學(xué)生的肯定,同時(shí)在很多方面都影響到了正常教學(xué)任務(wù)的開展,對(duì)人才培養(yǎng)和教學(xué)體系健全,產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響?;ぴ韺?shí)驗(yàn)課程是重要的化學(xué)人才培養(yǎng)課程,必須在教學(xué)質(zhì)量上充分提升。
關(guān)鍵詞:提升;化工原理;實(shí)驗(yàn)課程;教學(xué)
相對(duì)而言,化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)在開展的過(guò)程中,必須充分遵循一定的規(guī)律,要讓學(xué)生在知識(shí)掌握的過(guò)程中,能夠通過(guò)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐來(lái)完成,這樣就可以最大限度的鞏固知識(shí)記憶能力,在知識(shí)的整體學(xué)習(xí)上,可以獲得較大的突破。值得注意的是,提升化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量的時(shí)候,不能總是追求短期效果,還必須在長(zhǎng)期教育上高度關(guān)注。
1化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的問(wèn)題
1.1教師重視程度不高
我國(guó)在現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展中,各個(gè)行業(yè)的進(jìn)展速度是比較快的,同時(shí)在很多方面都做出了卓越的貢獻(xiàn)。相對(duì)而言,化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的有效教育,能夠?qū)と瞬排囵B(yǎng)產(chǎn)生較大的積極作用,對(duì)于今后的行業(yè)進(jìn)步,也能夠產(chǎn)生很大的積極影響??墒?,從目前所掌握的情況來(lái)看,部分教師對(duì)于化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué),在重視程度上并不高[1]。首先,教師在日常的教育工作中,完全是按部就班的開展,并沒(méi)有積極的完成拓展教育,這就促使很多學(xué)生在知識(shí)掌握上,完全停留在基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)上,個(gè)人的能力及相關(guān)素質(zhì)培養(yǎng),都出現(xiàn)了強(qiáng)烈的隱患。其次,教師對(duì)于學(xué)生的提問(wèn),僅僅是按照單一的模式進(jìn)行解答和分析,雖然表面上促使學(xué)生較好的理解問(wèn)題,可是在實(shí)際上未能夠充分推動(dòng)學(xué)生向前進(jìn)步。
1.2課程體系未及時(shí)更新
化工行業(yè)在現(xiàn)階段的發(fā)展速度非常快,無(wú)論是在技術(shù)層面,還是在設(shè)備層面,都表現(xiàn)為階段性的革新、進(jìn)步,其目的在于更好的推動(dòng)化工產(chǎn)業(yè)的全面完善。我們?cè)诨ぴ韺?shí)驗(yàn)課程教學(xué)當(dāng)中,發(fā)現(xiàn)部分院校的課程體系,還是集中在老舊的層面上,促使學(xué)生在畢業(yè)后,還是要重新學(xué)習(xí),對(duì)于自身的專業(yè)應(yīng)用十分不理想。本文認(rèn)為,課程體系未及時(shí)更新的問(wèn)題,主要是集中在以下幾個(gè)層次上:首先,化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的安排,安全是按部就班的完成,對(duì)于學(xué)生特點(diǎn)、職業(yè)規(guī)劃、未來(lái)人才塑造等,都沒(méi)有做出積極的考量[2]。在此種情況下,該項(xiàng)課程的教學(xué),將會(huì)直接出現(xiàn)惡性循環(huán)的現(xiàn)象,同時(shí)無(wú)法得到學(xué)生的認(rèn)可。其次,課程體系未進(jìn)行深入的探討。培養(yǎng)人才是需要一定時(shí)間的,化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的課程體系更新,往往直接按照成功案例進(jìn)行落實(shí),沒(méi)有考慮到學(xué)生的實(shí)際情況,以至于在成績(jī)上無(wú)法達(dá)到最佳。
1.3教學(xué)強(qiáng)制性手段偏多
就化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)本身而言,其在開展的過(guò)程中,要想在最終獲得理想的成績(jī),一定要在教學(xué)手段上保持和諧,保持多元化,否則很難將最終的工作任務(wù)完成。從目前所掌握的部分情況來(lái)看,有些教師在化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過(guò)程中,采取了教學(xué)強(qiáng)制性手段。首先,日常的很多教學(xué)任務(wù)的實(shí)施,都在強(qiáng)迫學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)完成[3]。這樣的教學(xué)模式,雖然能夠在短期內(nèi)促使學(xué)生獲得較大的進(jìn)步,可是會(huì)長(zhǎng)期給學(xué)生造成強(qiáng)烈的神經(jīng)緊繃現(xiàn)象,超出學(xué)生的承受范疇以后,很容易在知識(shí)學(xué)習(xí)上展現(xiàn)為強(qiáng)烈的混亂問(wèn)題,不利于人才團(tuán)隊(duì)的塑造。其次,在化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)當(dāng)中,部分教師完全按照自己的思想來(lái)完成,對(duì)于學(xué)生的看法、觀點(diǎn)十分抵觸,甚至是展現(xiàn)為不管不顧的現(xiàn)象,倘若在今后沒(méi)有做出良好的更新與優(yōu)化,肯定會(huì)對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的落實(shí),造成特別嚴(yán)重的負(fù)面影響。
2化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升策略
2.1改進(jìn)和延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
在化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)當(dāng)中,實(shí)驗(yàn)是非常重要的組成部分,同時(shí)在很多方面都會(huì)產(chǎn)生特別大的影響。為了在今后的教育工作中獲得理想的成績(jī),必須在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上,做出良好的改進(jìn)和延伸,這樣就能夠促使學(xué)生在知識(shí)記憶方面取得良好的效果[4]?;瘜W(xué)的大部分知識(shí),都是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)出來(lái)的,如果僅僅開展理論教學(xué),不融入實(shí)驗(yàn)方面的內(nèi)容,則對(duì)學(xué)生的將來(lái)進(jìn)步,是非常不理想的。例如,以前的恒壓過(guò)濾常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn),學(xué)生只是測(cè)定出恒壓過(guò)濾常數(shù),實(shí)驗(yàn)就結(jié)束了,為提高學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的實(shí)際工程意識(shí)和設(shè)計(jì)、創(chuàng)新綜合能力,在攪拌槽內(nèi)安裝加熱裝置,并配備相應(yīng)的溫度控制儀表,增加溫度對(duì)過(guò)濾速率的影響這一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,調(diào)整延伸實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后,不再是簡(jiǎn)單地測(cè)定常溫下的恒壓過(guò)濾常數(shù),而是可以通過(guò)設(shè)計(jì),測(cè)定不同操作溫度下的過(guò)濾速率,在教師指導(dǎo)下由學(xué)生自己來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和確定不同的操作溫度。通過(guò)采用這樣的教學(xué)方法,能夠讓學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)更加透徹,在思維方面表現(xiàn)為多元化的特點(diǎn)。
2.2改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方式,增強(qiáng)工程觀念
化工原理實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)過(guò)程中,一定要堅(jiān)持從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)出發(fā)?,F(xiàn)階段的國(guó)家化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)步飛快,尤其是在相關(guān)的化工工程建設(shè)上,取得了不錯(cuò)的成績(jī)。在此種情況下,化工實(shí)驗(yàn)原理課程教學(xué),一定要緊密的結(jié)合客觀實(shí)際,要讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方式積極的改進(jìn),還必須在工程的觀念上良好樹立,這樣才能對(duì)今后的人才培養(yǎng)和教學(xué)水平進(jìn)步,提供足夠的支持,充分告別過(guò)往的多項(xiàng)問(wèn)題。例如,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改進(jìn),總的思路是既要緊密結(jié)合課堂理論教學(xué),通過(guò)實(shí)驗(yàn)扎實(shí)基本理論和基礎(chǔ)知識(shí),又要強(qiáng)化學(xué)生工程意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析、解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力,并且在此過(guò)程中注重學(xué)生創(chuàng)新思維的開拓和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。通過(guò)在該方面的教學(xué)上不斷改進(jìn),能夠讓學(xué)生在課程知識(shí)的學(xué)習(xí)上,掌握更多的先進(jìn)理念,在知識(shí)和運(yùn)用方面保持協(xié)調(diào)進(jìn)步,而不是單純的進(jìn)行知識(shí)理論化學(xué)習(xí)。
2.3加強(qiáng)考核與成績(jī)?cè)u(píng)定
化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升過(guò)程中,除了要在上述的幾個(gè)方面積極努力,還必須在考核、成績(jī)?cè)u(píng)定方面持續(xù)的加強(qiáng)。從主觀的角度來(lái)分析,化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)當(dāng)中,一定要階段性了解學(xué)生的成就和個(gè)人不足,這樣才能為下一個(gè)階段的教學(xué)提供更多的幫助。為此,我們必須在考核、成績(jī)?cè)u(píng)定方面,保持足夠的理性態(tài)度。首先,應(yīng)該觀察化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)整體效果,對(duì)學(xué)生的日常表現(xiàn)、理論知識(shí)掌握、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒆⒁馐马?xiàng)等等,都做出測(cè)評(píng)分析,要找出學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié),便于在教學(xué)過(guò)程中合理的加強(qiáng)。其次,對(duì)于學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)定,絕對(duì)不能通過(guò)“一刀切”的方法來(lái)完成,要觀察學(xué)生是否存在一定的特長(zhǎng),在學(xué)習(xí)時(shí)間的安排上是否有所差異,是否在某些課程上十分厭惡等,應(yīng)結(jié)合學(xué)生的個(gè)體情況完成,這樣才能更加讓學(xué)生信服。值得注意的是,成績(jī)的考核與評(píng)定過(guò)程中,需要適當(dāng)?shù)娜谌雽W(xué)生代表的看法,讓教師的眼界更加開闊,不要總是在簡(jiǎn)單的測(cè)評(píng)上努力。
3結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)提升化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量的策略展開討論,現(xiàn)階段的教育工作開展,已經(jīng)出現(xiàn)了很大的轉(zhuǎn)變,教學(xué)質(zhì)量的提升獲得了國(guó)家的肯定。日后,應(yīng)繼續(xù)在化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方面深入探討,不斷的鞏固教學(xué)體系,要讓學(xué)生通過(guò)多元化的方法來(lái)學(xué)習(xí),加強(qiáng)師生合作、交流,促使雙方共同進(jìn)步,培養(yǎng)較多的人才,形成教育工作的良性循環(huán)。
作者:連曉燕 單位:寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院
前言
在化工人才的培養(yǎng)當(dāng)中,利用化工原理進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)為重要內(nèi)容之一,其中涉及到了化工生產(chǎn)當(dāng)中的諸多操作,需要對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備等進(jìn)行熟練控制。在教學(xué)方法的不斷創(chuàng)新當(dāng)中,逐漸將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、原理、過(guò)程以及對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的處理等與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)相互結(jié)合,利用仿真技術(shù)進(jìn)行處理,良好的彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中理解的不足。
一、計(jì)算機(jī)化工原理仿真系統(tǒng)的制作
(一)仿真系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。
在化工實(shí)驗(yàn)的仿真系統(tǒng)當(dāng)中,主要分為了準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理三個(gè)階段。其中,主要的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄需要通過(guò)Flash軟件的輔助完成,在動(dòng)畫制作當(dāng)中有所體現(xiàn)。而實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的數(shù)據(jù)處理則需要通過(guò)計(jì)算機(jī)2005VisualStudio軟件輔助完成,同時(shí)需要利用比較精準(zhǔn)的Access數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和存儲(chǔ)[1]。上述三個(gè)階段組成了完整的仿真系統(tǒng),但是每一個(gè)階段的正常運(yùn)作均需要計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)的配合。
(二)仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。
利用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)化工原理實(shí)驗(yàn),在動(dòng)態(tài)的數(shù)學(xué)模型模擬下,能夠進(jìn)行試驗(yàn)的指導(dǎo),對(duì)實(shí)驗(yàn)素材進(jìn)行處理,通過(guò)仿真操作以及數(shù)據(jù)處理,建立完整的實(shí)驗(yàn)?zāi)P?。此處以離心泵性能的測(cè)試為例,對(duì)計(jì)算機(jī)仿真在化工原理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析。首先,實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。在Flash動(dòng)畫軟件當(dāng)中體現(xiàn)開始階段,為了能夠使人機(jī)更加完美的配合,需要使用具有針對(duì)性的ActionScrip語(yǔ)言。Flash動(dòng)畫中,設(shè)計(jì)水泵開啟按鈕,對(duì)水泵的開關(guān)進(jìn)行控制。為了使整個(gè)實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)性,在Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)當(dāng)中,按照閥門流量的控制,將其分為由小到大的8個(gè)不同等級(jí)[2]。其次,利用C語(yǔ)言編程,在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中增加相應(yīng)的可拖動(dòng)組件,形成相對(duì)的代碼。進(jìn)行離心泵性能測(cè)試仿真實(shí)驗(yàn)時(shí),需要制作實(shí)驗(yàn)?zāi)M課件,利用2005VisualStudio軟件,對(duì)各種被開發(fā)的元素名稱、屬性等進(jìn)行設(shè)置,在屬性窗口當(dāng)中顯示相應(yīng)的內(nèi)容。同時(shí)利用2005VisualStudio軟件工具箱,能夠在課件制作當(dāng)中添加標(biāo)準(zhǔn)的控件。在窗口以及控件的協(xié)助下,結(jié)合C語(yǔ)言形成的代碼,在命令窗口中通過(guò)輸入命令,得到各個(gè)數(shù)據(jù)值。但是,編程當(dāng)中會(huì)因?yàn)榉N種原因出現(xiàn)一定的誤差,相關(guān)人員需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生誤差的根源,解決問(wèn)題,提高實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)率。在此情況下,通過(guò)Flash動(dòng)畫軟件以及C語(yǔ)言編程得出相關(guān)數(shù)據(jù),工作人員予以記錄,繪制出離心泵性質(zhì)的曲線圖。
二、仿真系統(tǒng)操作過(guò)程與功能
在利用計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)進(jìn)行化工原理實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)主界面的VisualStudio窗體,以及菜單欄的選擇,能夠簡(jiǎn)單、便捷的實(shí)驗(yàn),同時(shí)能夠?qū)Ψ抡嫦到y(tǒng)的使用提供更加完善的空間。例如上文當(dāng)中所提到的離心泵特性實(shí)驗(yàn)。離心泵在使用當(dāng)中,開關(guān)按鈕必不可少,并且離心泵的開關(guān)必須由按鈕而控制,在打開按鈕后方能夠啟動(dòng)。但是,在離心泵與按鈕同時(shí)啟動(dòng)時(shí),其他素有按鈕均不能夠被啟用。而離心泵啟用完畢,水量達(dá)到使用要求,必須先關(guān)閉總體的閥門,然后關(guān)閉離心泵按鈕。每一按鈕均會(huì)帶動(dòng)數(shù)據(jù)儀表的運(yùn)轉(zhuǎn),而對(duì)數(shù)據(jù)記錄的按鈕便會(huì)將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。操作者根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的取舍,形成具有依據(jù)性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
結(jié)論
計(jì)算機(jī)仿系統(tǒng)當(dāng)中,F(xiàn)lash動(dòng)畫軟件以及C語(yǔ)言編程必不可少,由二者相互結(jié)合組成的仿真系統(tǒng)對(duì)化工原理的實(shí)驗(yàn)?zāi)芷鸬骄薮蟮妮o助作用。在操作過(guò)程當(dāng)中,仿真系統(tǒng)能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作,界面比較直觀,人機(jī)能夠進(jìn)行相互配合,占用的空間亦比較小。不僅減少了化工原理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的成本以及損壞率,亦使得化工原理實(shí)驗(yàn)效果顯著提高。因此,在化工原理實(shí)驗(yàn)中使用計(jì)算機(jī)仿真具有重要的積極意義。
作者:宋麗萍 梁成剛
一、化工原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)背景
化工原理實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性、工程性很強(qiáng)的課程,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、樹立工程觀點(diǎn)及創(chuàng)新意識(shí)起著十分重要的作用。[8]目前,很多高校對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革,教學(xué)過(guò)程中引入綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),改變了過(guò)去單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。[9]然而,綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中所占的比例還很低。我?;ぴ韺?shí)驗(yàn)中除精餾實(shí)驗(yàn)屬于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)之外,其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目仍然是傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),都是采取教師先講授實(shí)驗(yàn)原理,學(xué)生再按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書按部就班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式。學(xué)生對(duì)教師過(guò)分依賴,以致于缺乏獨(dú)立思考的能力,沒(méi)有學(xué)習(xí)熱情,學(xué)習(xí)效果不理想。有些學(xué)生甚至剛做完實(shí)驗(yàn)就一問(wèn)三不知,根本不清楚自己在干什么。針對(duì)這種情況,我們結(jié)合本校實(shí)驗(yàn)室條件,對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革,初步探索了該課程項(xiàng)目化教學(xué)的模式。所謂項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)模式是指在建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)下,以工程實(shí)踐為導(dǎo)向、以工程項(xiàng)目為載體、融合多種現(xiàn)代教育理念的教學(xué)模式,其目的是在教學(xué)中把課程理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能,提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。
二、化工原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施
(一)構(gòu)建項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)的前提是項(xiàng)目的構(gòu)建。項(xiàng)目的構(gòu)建并不是將原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單地拼湊在一起,而應(yīng)以教學(xué)內(nèi)容與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際為依據(jù),同時(shí)結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及實(shí)驗(yàn)室具備的條件,將課程要求的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地融合到一個(gè)項(xiàng)目中予以完成。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中不但要掌握本課程傳授的專業(yè)理論知識(shí),還要熟悉這些理論知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)際中的具體應(yīng)用?;ぴ韺?shí)驗(yàn)的各個(gè)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)過(guò)程中涉及的精餾、吸收、過(guò)濾、干燥等單元操作,其中過(guò)濾和干燥技術(shù)在化工、食品、制藥等生產(chǎn)過(guò)程中都有廣泛的應(yīng)用,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。干燥是一個(gè)非常復(fù)雜的熱質(zhì)傳遞過(guò)程,它不僅受到空氣溫度、相對(duì)濕度、空氣流速等外部條件的影響,還受到物料結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)等內(nèi)部因素的影響。因此,我們利用現(xiàn)有的板框過(guò)濾和流化床干燥實(shí)驗(yàn)裝置,將這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行組合,將板框過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中的產(chǎn)品作為流化床干燥實(shí)驗(yàn)的原料,以“碳酸鎂過(guò)濾和干燥過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究”為項(xiàng)目載體,將過(guò)濾與干燥這兩個(gè)單元操作的教學(xué)內(nèi)容貫穿在一起,把化工原理課程乃至化工專業(yè)所需的知識(shí)、應(yīng)達(dá)到的能力、應(yīng)具備的素質(zhì)等培養(yǎng)目標(biāo)融入該項(xiàng)目中,使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)、培養(yǎng)技能的同時(shí)培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,為將來(lái)從事科學(xué)研究和解決工程實(shí)際問(wèn)題打下基礎(chǔ)。
(二)分析項(xiàng)目項(xiàng)目分析就是讓學(xué)生分組討論,明確本項(xiàng)目的總體目標(biāo),并思考如何完成項(xiàng)目,以及在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中可能會(huì)遇到哪些困難,然后得出可行性分析報(bào)告,再根據(jù)項(xiàng)目的總體目標(biāo),把總項(xiàng)目分解為多個(gè)子項(xiàng)目,填寫項(xiàng)目分析表?!疤妓徭V過(guò)濾和干燥過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究”項(xiàng)目,就是要讓學(xué)生綜合運(yùn)用化工原理課程中所學(xué)的知識(shí)和技能,對(duì)高濕高黏物料的干燥過(guò)程進(jìn)行研究,從而讓學(xué)生了解一個(gè)產(chǎn)品從過(guò)濾到干燥的全部流程。在以往的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,板框過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中得到的碳酸鎂濾餅,都是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后直接倒掉,這不僅造成了原料浪費(fèi),而且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。另外,我校實(shí)驗(yàn)室雖然購(gòu)買了流化床干燥實(shí)驗(yàn)裝置,但對(duì)學(xué)生尚未開設(shè)這一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,致使該實(shí)驗(yàn)裝置一直沒(méi)有投入使用。因此該項(xiàng)目的研究不僅有效地利用了空置的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,而且還可以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保和工程意識(shí)。
(三)制訂方案?jìng)鹘y(tǒng)的“過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)”主要是讓學(xué)生了解板框過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)及操作方法,測(cè)定恒壓過(guò)濾方程式中的過(guò)濾常數(shù),驗(yàn)證過(guò)濾操作的基本原理。“流化床干燥實(shí)驗(yàn)”要求學(xué)生了解流化床干燥器的基本流程及操作方法,掌握流化床流化曲線的測(cè)定方法,測(cè)定流化床床層壓降與氣速的關(guān)系曲線。“碳酸鎂過(guò)濾和干燥過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究”項(xiàng)目除了完成傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之外,還對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做了進(jìn)一步地?cái)U(kuò)充。譬如流化床干燥實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生研究“氣流速度、空氣溫度等操作條件對(duì)物料干燥速率曲線的影響”,此任務(wù)又可以分解成以下子任務(wù):1.測(cè)量在相同工況不同物料量的情況下的干燥特性曲線;2.當(dāng)風(fēng)溫、物料量相同時(shí),研究風(fēng)速不相同的工況下的干燥特性曲線;3.當(dāng)風(fēng)速、物料量相同時(shí),研究風(fēng)溫不相同的工況下的干燥特性曲線。學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目要求,制訂出可行的實(shí)驗(yàn)以創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的化工原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)方案。
(四)實(shí)施方案“項(xiàng)目化教學(xué)法”的基本特征就是“以項(xiàng)目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”,因此,本階段充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,根據(jù)項(xiàng)目方案和各自的任務(wù),小組成員以分工合作的形式完成項(xiàng)目。教師不再像傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以講授、灌輸知識(shí)為主,而是對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行跟蹤,當(dāng)學(xué)生遇到問(wèn)題,感覺有困難的時(shí)候,才對(duì)其進(jìn)行個(gè)別的、啟發(fā)式的指導(dǎo)。
(五)檢查評(píng)估學(xué)結(jié)與效果評(píng)價(jià)是項(xiàng)目化教學(xué)模式中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它的主要特點(diǎn)是將素質(zhì)、能力、知識(shí)的考核評(píng)價(jià)融合于項(xiàng)目完成過(guò)程之中。項(xiàng)目完成后,各組首先展示各自的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,對(duì)項(xiàng)目完成過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法進(jìn)行總結(jié),然后小組內(nèi)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)或者各小組間相互評(píng)價(jià),教師做出點(diǎn)評(píng)。最后,教師根據(jù)完成項(xiàng)目的實(shí)際情況給出評(píng)價(jià)。教師在評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果時(shí),應(yīng)注重過(guò)程,而不是結(jié)果。
三、化工原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目化教學(xué)效果
實(shí)踐表明,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)模式,可以大大提升教學(xué)效果,這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。項(xiàng)目化教學(xué)充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,給學(xué)生得以展現(xiàn)能力的舞臺(tái),極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。第二,培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力。項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程中學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目設(shè)置的任務(wù),自己查找資料、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施方案,獨(dú)立分析并解決問(wèn)題。學(xué)生們通過(guò)動(dòng)手操作,對(duì)化工生產(chǎn)中的單元操作有了切身的理解,提高了工程實(shí)踐能力。第三,提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中需要和其他成員相互合作,由此意識(shí)到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。另外,完成項(xiàng)目的過(guò)程,有利于學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真、細(xì)致、綜合考慮問(wèn)題的思維習(xí)慣,以及辯證看待問(wèn)題、實(shí)事求是的科學(xué)精神。第四,對(duì)教師提出了更高的要求。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中碰到的問(wèn)題往往都是預(yù)料不到的,這就需要指導(dǎo)教師具有豐富的知識(shí),那樣才能及時(shí)解決學(xué)生提出的各種問(wèn)題。
作者:趙朝暉 單位:廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院
摘要:
化工原理實(shí)驗(yàn)不同于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),具有工程性的特點(diǎn),微課引入化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)符合化工原理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),有利于發(fā)揮學(xué)生的主體性,要采取多項(xiàng)措施切實(shí)發(fā)揮微課在化工原理實(shí)驗(yàn)的作用。
關(guān)鍵詞:
微課;化工原理實(shí)驗(yàn);工程觀念
微博、微信、微電影等開啟了人們的微時(shí)代生活,隨之誕生的微課做為先進(jìn)的信息技術(shù)沖擊著校園,給學(xué)校教育帶來(lái)了新的生機(jī)和活力。化工原理實(shí)驗(yàn)是化工、食品、環(huán)境、材料等院系或?qū)I(yè)開設(shè)的一門實(shí)驗(yàn)課程,是培養(yǎng)學(xué)生工程觀念和提高實(shí)踐能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié),微課的引入有利于促進(jìn)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和發(fā)展。
一、微課的概念和特點(diǎn)
微課翻譯于Micro-lecture,又名微課程,微型課程。Micro-lecture的雛形源于20世紀(jì)九十年代美國(guó)北愛荷華大學(xué)的一分鐘課程和英國(guó)納皮爾大學(xué)的一分鐘演講,真正意義上的Micro-lecture始于2007美國(guó)可汗學(xué)院的微視頻[1]。2010年佛山市舉辦的全市中小學(xué)教師優(yōu)秀微課作品評(píng)審活動(dòng)使得微課在我國(guó)得到關(guān)注,并由佛山教育局的胡鐵生率先提出微課一詞。微課是以微型教學(xué)視頻為核心資源和呈現(xiàn)載體,針對(duì)某個(gè)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)(如重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)等)或教學(xué)環(huán)節(jié)(如學(xué)習(xí)活動(dòng)、主題、實(shí)驗(yàn)、任務(wù)等)而設(shè)計(jì)開發(fā)的一種情景化、支持多種學(xué)習(xí)方式的“短、小、精、活”的視頻課程資源。微課短小精悍,時(shí)間一般持續(xù)5到10分鐘;針對(duì)性強(qiáng),是針對(duì)某個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)或知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)的,不具備系統(tǒng)性和完整性[2];內(nèi)容呈現(xiàn)方式生動(dòng),是以視頻為載體。微課類型多樣,有講授型微課程,實(shí)驗(yàn)型微課程,答疑型微課程,活動(dòng)型微課程,多用于學(xué)生自學(xué)。
二、化工原理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)
化工原理實(shí)驗(yàn)是對(duì)化工原理理論教學(xué)的實(shí)踐與驗(yàn)證,有助于加深學(xué)生對(duì)化工原理知識(shí)的深入理解,但其又不同于基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化工專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)?;ぴ韺?shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容包括伯努利演示實(shí)驗(yàn)與流量計(jì)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)、流體流動(dòng)阻力測(cè)定、離心泵實(shí)驗(yàn)、過(guò)濾實(shí)驗(yàn)、傳熱實(shí)驗(yàn)、精餾實(shí)驗(yàn)、吸收實(shí)驗(yàn)及干燥實(shí)驗(yàn)等,所用的是一些比較專業(yè)的、成套的裝置設(shè)備,更接近實(shí)際化工單元操作,涉及到了實(shí)驗(yàn)化學(xué)、儀表及自動(dòng)化、化工過(guò)程技術(shù)與設(shè)備等相關(guān)操作和知識(shí),因而化工原理實(shí)驗(yàn)是工程實(shí)驗(yàn)?;ぴ韺?shí)驗(yàn)的工程性特點(diǎn)決定了化工原理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生從學(xué)校的理論學(xué)習(xí)到具備工作中工程實(shí)踐能力的一個(gè)重要過(guò)渡,其教學(xué)根本目的著重于培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念以具備解決實(shí)際問(wèn)題的能力,為學(xué)生在以后的工作和科學(xué)研究中打下基礎(chǔ)。工程觀念要求學(xué)生不僅能夠具備科學(xué)素養(yǎng),掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和技能,而且要求學(xué)生面對(duì)復(fù)雜多變的實(shí)際工程問(wèn)題時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題,這就要求在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以學(xué)生為主體,充分發(fā)揮學(xué)生能動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考,探索問(wèn)題的能力。
三、微課引入化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義
目前化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)沿襲傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式:課前,學(xué)生課前通過(guò)閱讀課本,書寫預(yù)習(xí)報(bào)告的形式預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;課堂上,教師上課時(shí)講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,演示實(shí)驗(yàn)步驟,學(xué)生完成實(shí)驗(yàn);課后,學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)忽視了化工原理實(shí)驗(yàn)的工程性特點(diǎn),缺乏對(duì)學(xué)生工程觀念的培養(yǎng)。微課引入化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)的潛力,留給師生課堂上互動(dòng)的空間,不僅契合化工原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo),而且對(duì)其它實(shí)驗(yàn)課程有很大的借鑒作用。
1.從興趣和習(xí)慣入手培養(yǎng)工程觀念微課將實(shí)驗(yàn)原理、流程和操作過(guò)程等經(jīng)過(guò)錄制,后期處理,以視頻的形式呈現(xiàn),優(yōu)美動(dòng)感的視覺效果,相較于枯燥、乏味的教科書更符合當(dāng)代大學(xué)生的興趣?,F(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)達(dá),電子產(chǎn)品普及,電腦、手機(jī)上網(wǎng)觀看視頻已經(jīng)變得輕而易舉,微課做為短小精悍的視頻便于學(xué)生利用零散的時(shí)間隨時(shí),隨地自由安排學(xué)習(xí),更適合現(xiàn)代學(xué)生快捷的生活方式,符合當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣。豐富的微課資源引入化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)化學(xué)生課前預(yù)習(xí),課后作業(yè)輔導(dǎo),從興趣和習(xí)慣方面為大學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)便捷通道,自我探索的,培養(yǎng)了學(xué)生的工程觀念。
2.從提供個(gè)性化服務(wù)入手培養(yǎng)工程觀念傳統(tǒng)的教學(xué)方式課堂上講授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,只能顧及中間層次的學(xué)生,而微課可以解決不同學(xué)生的不同問(wèn)題,可以顧及到各個(gè)層次、不同基礎(chǔ)的學(xué)生,為學(xué)生提供一對(duì)一個(gè)性化服務(wù)。一方面微課引入化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生在課下觀看時(shí)可以根據(jù)自己的能力學(xué)習(xí)觀看,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂演示一遍就過(guò),漏聽,沒(méi)有看清,聽清的情況。另一方面微課類型多樣,不同的學(xué)生可以根據(jù)自己存在的疑惑和需求挑選不同的微課內(nèi)容,解決自身學(xué)習(xí)時(shí)遇到的困難?;谝欢ǖ膶W(xué)習(xí)自覺性,一對(duì)一個(gè)性化服務(wù)的提供,從提高大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力方面培養(yǎng)工程觀念。
3.從提供更多討論的時(shí)間入手培養(yǎng)工程觀念微課引入化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師不需要在課堂上詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容和數(shù)據(jù)處理方法,可以留給學(xué)生更多時(shí)間做實(shí)驗(yàn),解答學(xué)生的疑惑,從而提供給學(xué)生與學(xué)生,學(xué)生與教師之間交流、探討的學(xué)習(xí)空間,保證了課堂中充分以學(xué)生為主體。從而使得學(xué)生能夠善于發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題,培養(yǎng)了他們的工程觀念。
四、具體措施
1.利用微課加強(qiáng)課前預(yù)習(xí)效果學(xué)生的課前預(yù)習(xí)效果直接影響到化工原理課堂實(shí)驗(yàn)的效果。傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生預(yù)習(xí)只是通過(guò)閱讀教材獲取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,雖然內(nèi)容全面,具有整體性,但是學(xué)生難以把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮椭仉y點(diǎn),而且容易導(dǎo)致學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告沒(méi)有目的的抄書,效果不好。微課引入化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)、難點(diǎn),將操作步驟,實(shí)驗(yàn)設(shè)備的正確操作方法、安全注意事項(xiàng)等制作成微課,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)、難點(diǎn)的把握。同時(shí)對(duì)微課內(nèi)容設(shè)計(jì)任務(wù)單,讓學(xué)生帶著問(wèn)題去觀看視頻和預(yù)習(xí),然后完成任務(wù)單,將任務(wù)單與自主學(xué)習(xí)平臺(tái)結(jié)合以在線測(cè)試的方式確保良好的預(yù)習(xí)效果。
2.采用以學(xué)生為主體的教學(xué)方式教師需擯棄只注重講授的傳統(tǒng)教學(xué)方式,采用探究式等以學(xué)生為主體的教學(xué)方式[3]。單純的課堂上教師講授、演示實(shí)驗(yàn),可以調(diào)整為學(xué)生在良好的預(yù)習(xí)效果基礎(chǔ)上以互動(dòng)提問(wèn)等放方式展開實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中教師的任務(wù),課堂的任務(wù)轉(zhuǎn)移為討論,輔助學(xué)生,解答學(xué)生疑慮。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,安全操作意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。
3.利用微課引導(dǎo)學(xué)生正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)生在課后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過(guò)程中會(huì)遇到很多問(wèn)題或者存在錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),容易因?yàn)闆](méi)有找到合適的解決途徑而抄襲。教師可以根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),針對(duì)學(xué)生易出錯(cuò)和難以解決的問(wèn)題制作微課,使學(xué)生在處理數(shù)據(jù)時(shí)有資料可查,并引導(dǎo)學(xué)生利用微課自主學(xué)習(xí),尋求解決問(wèn)題的辦法,避免犯錯(cuò),正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
五、結(jié)語(yǔ)
微課引入化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)順應(yīng)了信息時(shí)代的發(fā)展和當(dāng)代學(xué)生的興趣,更符合化工原理實(shí)驗(yàn)的工程性特點(diǎn),有利于大學(xué)化工培養(yǎng)具有實(shí)踐能力的工程人才,必將給化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)新的契機(jī)和面貌。然而微課做為一項(xiàng)新的信息技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)在我國(guó)乃至世界上的時(shí)間都不長(zhǎng),尤其應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)還處于初步探索階段,因此還需要不斷嘗試,做很多工作。
作者:李江兵 夏明 單位:石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 新疆石河子職業(yè)技術(shù)學(xué)院
1化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題
1.1學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力差化工原理實(shí)驗(yàn)的顯著特點(diǎn)就是工程性強(qiáng)?;ぴ硌菔緦?shí)驗(yàn)很少,大部分需測(cè)定大量的數(shù)據(jù),計(jì)算公式多而復(fù)雜,數(shù)據(jù)處理難度大。在批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí),主要發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題:(1)部分學(xué)生只記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),未對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;(2)不少學(xué)生存在錯(cuò)代公式的現(xiàn)象;(3)幾乎所有的學(xué)生都用手工處理數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)坐標(biāo)紙作圖;(4)不同學(xué)生對(duì)同一數(shù)據(jù)的處理往往存在較大的差異;(5)部分學(xué)生沒(méi)有形成“數(shù)量概念”,比如有的學(xué)生計(jì)算水或類似液體在管路中的流速為10,若有“數(shù)量概念”就不會(huì)犯這種錯(cuò)誤。1.5教學(xué)方法不合理傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是按照教學(xué)計(jì)劃做某幾個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作全部由教師完成,上課前,實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、操作步驟及注意事項(xiàng)進(jìn)行講解,這種“填鴨式”教學(xué)方式枯燥乏味,未充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和獨(dú)立性,學(xué)生不會(huì)主動(dòng)地思考問(wèn)題,造成依賴思想的形成,不能有效激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索精神。
1.2考核方式不合理傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)評(píng)定的。這種的考核方法欠科學(xué),往往導(dǎo)致學(xué)生普遍認(rèn)為只要實(shí)驗(yàn)報(bào)告字跡工整,書寫規(guī)范、實(shí)驗(yàn)結(jié)果好、頁(yè)數(shù)多,就能得高分,有些同學(xué)甚至整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程無(wú)所事事,只抄個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,就可以蒙混過(guò)關(guān)。因此,這樣的考核方式存在很大的弊端,不僅不能客觀公正公平地評(píng)價(jià)學(xué)生的成績(jī),而且在一定程度上還打擊了學(xué)習(xí)認(rèn)真的學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,勢(shì)必會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一種做與不做一個(gè)樣的“大鍋飯”思想,甚至有的學(xué)生會(huì)把實(shí)驗(yàn)課看成是一種負(fù)擔(dān)。
1.3師資力量不足有的化工原理實(shí)驗(yàn)中每位指導(dǎo)教師掌握8~10種裝置的操作,因受實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)量的限制,每個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間周期長(zhǎng),導(dǎo)致指導(dǎo)教師工作量大。另一方面,目前實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師都是青年教師,沒(méi)有實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)或化工類企業(yè)工作經(jīng)歷,每臺(tái)裝置在實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題,缺乏解決能力。
2.對(duì)策
2.1制定切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱教學(xué)大綱是一門課程重要的教學(xué)指導(dǎo)性文件,它規(guī)定了本學(xué)科的教學(xué)目的、要求、任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)法的基本要求(楊雄,2008)。教學(xué)大綱是教師進(jìn)行教學(xué)的依據(jù),教師在組織和實(shí)施教學(xué)活動(dòng)中必須強(qiáng)制執(zhí)行,它對(duì)保證教學(xué)質(zhì)量有著重要的作用。因此,編制教學(xué)大綱具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。教學(xué)大綱由化工教研室組織力量編寫,先查閱國(guó)家有關(guān)規(guī)定及國(guó)家化工專業(yè)教育指導(dǎo)委員會(huì)的相關(guān)文件,到化工及相關(guān)企業(yè)做些調(diào)研,傾聽企業(yè)技術(shù)人員關(guān)于化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面的意見,并結(jié)合本校實(shí)際,組織專家進(jìn)行論證,制定切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。依據(jù)教學(xué)大綱,編寫化工原理實(shí)驗(yàn)講義并在化工類學(xué)生中進(jìn)行試用,根據(jù)教學(xué)反饋情況,對(duì)該教學(xué)大綱進(jìn)行了調(diào)整修訂,制定出適合我院化工專業(yè)特點(diǎn)、適應(yīng)學(xué)科發(fā)展需要的《化工原理實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)大綱。
2.2加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)工作作為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的一項(xiàng)主要工作。俗語(yǔ)說(shuō):“巧婦難做無(wú)米之炊”,實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革順利進(jìn)行的必要條件。因此,要把實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)好、管理好、使用好、護(hù)維好。根據(jù)學(xué)院的不同實(shí)際,應(yīng)從以下幾方面加強(qiáng)化工原理實(shí)驗(yàn)室建設(shè):(1)加大資金的投入,采購(gòu)管路與設(shè)備拆裝實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)裝置和配套分析檢測(cè)儀器;(2)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,采購(gòu)相關(guān)的設(shè)備,提高開設(shè)實(shí)驗(yàn)的針對(duì)性,更好地服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展;(3)注重實(shí)驗(yàn)裝置的維護(hù)工作,延長(zhǎng)裝置使用年限,提高裝置的利用率;(4)推進(jìn)開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的潛力和功能。總之,應(yīng)多角度、全方位的推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè),努力辦出水平和特色,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)科研條件得到根本的改善。
2.3優(yōu)化與整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)內(nèi)容的選擇要緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)而定?;ぴ韺?shí)驗(yàn)要特別注重對(duì)學(xué)生工程觀念培養(yǎng)、分析和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)與處理工程問(wèn)題的基本方法能力的培養(yǎng)。針對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在教學(xué)內(nèi)容不合理的現(xiàn)象,可以結(jié)合化工單元操作基本理論和工程特點(diǎn),精選經(jīng)典驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),開設(shè)管路、設(shè)備拆裝實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn),有利學(xué)生了解設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高學(xué)生的動(dòng)手能力;適當(dāng)增加綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的比例,優(yōu)先考慮開設(shè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容貼近實(shí)際生產(chǎn)、生活和社會(huì)熱點(diǎn)。同時(shí),為避免實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù),必須結(jié)合化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行內(nèi)容整合,實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容一體化。這樣,不僅有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合能力和獨(dú)立創(chuàng)新能力,而且也有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實(shí)際能力。
2.4提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容,特別是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件被引入到化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中,這對(duì)于強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,據(jù)有獨(dú)到的作用。(嚴(yán)軍,2010)。針對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生普遍存在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力較差的特點(diǎn),可以采取以下措施:(1)安排課時(shí)給學(xué)生講授相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí),比如實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法(列表法、圖示法和圖解法)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差分析、最小二乘法、試差法等;(2)要特別注意計(jì)算公式的使用范圍及條件;(3)要求學(xué)生記住一些經(jīng)常遇到的工程數(shù)據(jù)范圍即“數(shù)量概念”,比如水及類似液體在管路中的流速范圍一般為1~3,做到心中有數(shù),避免出現(xiàn)虛假的“準(zhǔn)確”;(4)開設(shè)如Excel、Origin、Matlab等數(shù)據(jù)處理及作圖軟件課程。采用計(jì)算機(jī)軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及作圖,一是可以減少人為誤差、提高工作效率,二是可以有效地鍛煉學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和培養(yǎng)科學(xué)研究能力。
2.5改進(jìn)教學(xué)方法良好的教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的的有效保障。目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是被動(dòng)式接受教學(xué),學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作,無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。而啟發(fā)式、討論式教學(xué)法就是善于引導(dǎo)啟迪(魏輔良,1986)學(xué)生,通過(guò)與學(xué)生的有效互動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的和意義、基本操作、注意事項(xiàng)、化工單元操作理論知識(shí)等問(wèn)題進(jìn)行思考和討論,讓學(xué)生帶著問(wèn)題去探求、理解和總結(jié),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并在討論的過(guò)程中不斷總結(jié),逐步提高學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神(周立亞等,2012)。積極實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué),充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái);通過(guò)自行開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件,將實(shí)驗(yàn)基本操作,泵、風(fēng)機(jī)、常用儀表使用操作、實(shí)驗(yàn)室安全基本知識(shí)、教學(xué)錄像、動(dòng)畫、視頻課件等資料放在化學(xué)化工系的中心網(wǎng)頁(yè)上,建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課堂,使學(xué)習(xí)不受場(chǎng)地、空間和時(shí)間的限制。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中,綜合利用各種教學(xué)方法,有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,時(shí)常鼓勵(lì)學(xué)生勤于動(dòng)手、勇于動(dòng)手,引導(dǎo)學(xué)生勤于思考,善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,只有這樣才能取的良好的教學(xué)效果。
2.6改革考核方式與理論課的考核相比,化工原理實(shí)驗(yàn)課的考核有其特殊性,應(yīng)側(cè)重于考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的態(tài)度與表現(xiàn)、數(shù)據(jù)處理及作圖能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力(修乃云,2010)。實(shí)驗(yàn)課總成績(jī)應(yīng)由平時(shí)成績(jī)(70%)和考試成績(jī)(30%)兩部分組成。平時(shí)成績(jī)包括出勤情況(10%)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況(20%)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程(20%)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告(20%),其中實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況主要是考察學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)后對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的熟悉程度、能否提出問(wèn)題、提出問(wèn)題的數(shù)量和質(zhì)量如何;實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要是考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作能力、觀察能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,以及與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的互動(dòng)水平;實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要是考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及作圖的能力,以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論能力;實(shí)驗(yàn)考試采用現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)抽選以前做過(guò)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,主要考察學(xué)生的掌握實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論及實(shí)際操作的熟練程度。對(duì)學(xué)生成績(jī)的評(píng)定,要注重過(guò)程、貫穿始終、及時(shí)記錄學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中綜合表現(xiàn),客觀、公正、合理評(píng)定學(xué)生成績(jī)。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,培養(yǎng)其科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
2.7加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)作為一門實(shí)驗(yàn)課程,不僅要有一系列性能優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)裝置,同時(shí)還需要有知識(shí)層次高、結(jié)構(gòu)合理、學(xué)術(shù)思想活躍、富有創(chuàng)新能力和愛崗敬業(yè)的教師隊(duì)伍。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè),特別是加強(qiáng)對(duì)青年教師的培養(yǎng),堅(jiān)持自主培養(yǎng)與引進(jìn)青年教師相結(jié)合的原則,是教師隊(duì)伍建設(shè)的有效途徑(胡兵,2010)。針對(duì)前面提到的情況,可以采取以下措施:(1)配備實(shí)驗(yàn)員,減輕指導(dǎo)教師的工作量,充分調(diào)動(dòng)教師工作的積極性和主動(dòng)性;(2)設(shè)立化工原理實(shí)驗(yàn)教研室,定期開展教研活動(dòng),指定每位教師負(fù)責(zé)2~3臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置,由2~3教師共同指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué),充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的力量;(3)建立良好院企合作關(guān)系,選派青年教師到化工類企業(yè)鍛煉1~2年或引進(jìn)碩士以上學(xué)歷,且具有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的雙師型教師;(4)選派青年教師到知名設(shè)備供應(yīng)商參觀學(xué)習(xí),詳細(xì)地了解設(shè)備結(jié)構(gòu)、功能及使用;(5)選派青年教師到相關(guān)高校調(diào)研、進(jìn)修學(xué)習(xí),資助青年教師參加國(guó)家教指委組織的教學(xué)研討會(huì),鼓勵(lì)青年教師參加授課競(jìng)賽、優(yōu)質(zhì)課件、微課評(píng)比等活動(dòng)。教師通過(guò)教研活動(dòng)、科研實(shí)踐、學(xué)術(shù)交流、不斷更新教學(xué)觀念、改革教學(xué)方法和手段,提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)。
3結(jié)語(yǔ)
綜上所述,相信在師生的共同努力下,從制定切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、優(yōu)化與整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)等七方面著手,以提高學(xué)生理論知識(shí)運(yùn)用能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、儀器儀表使用能力、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力和獨(dú)立創(chuàng)新能力為目標(biāo)。不斷深化教學(xué)改革,與時(shí)俱進(jìn),逐步提高我院化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。
作者:胡江良范佳鑫李志連明磊繆應(yīng)菊單位:六盤水師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系華僑大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系
在精餾實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),我們嘗試著改變教學(xué)方式。老師提供給學(xué)生指南,對(duì)于化工原理精餾實(shí)驗(yàn)而言,實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑椋?1)了解篩板精餾塔及其附屬設(shè)備的基本結(jié)構(gòu),掌握精餾過(guò)程的基本操作方法。(2)學(xué)會(huì)應(yīng)用酒精比重計(jì)測(cè)量酒精濃度的方法。(3)學(xué)習(xí)測(cè)定精餾塔全塔效率的實(shí)驗(yàn)方法。其中實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于通過(guò)掌握精餾過(guò)程的基本操作,計(jì)算出精餾全塔效率。從實(shí)驗(yàn)原理引導(dǎo)學(xué)生逆向倒推實(shí)驗(yàn)中需要涉及到的數(shù)據(jù)。通過(guò)需要采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)逆向倒推需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作以及需要的藥品器材等。全塔效率簡(jiǎn)單地反映了整個(gè)塔內(nèi)塔板的平均效率,說(shuō)明了塔板結(jié)構(gòu)、物性系數(shù)、操作狀況對(duì)塔分離能力的影響。對(duì)于塔內(nèi)所需理論塔板數(shù)NT,可由已知的雙組分物系平衡關(guān)系,以及實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的塔頂、塔釜出液的組成,回流比R和熱狀況q等,用圖解法求得。大量的研究發(fā)現(xiàn),學(xué)生的認(rèn)知策略與其元認(rèn)知水平的發(fā)展有關(guān)。善于靈活運(yùn)用多種策略去達(dá)到特定的學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)生,往往具有較強(qiáng)的元認(rèn)知能力,并善于控制冉已的學(xué)習(xí)過(guò)程。麥啟奇通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究同樣發(fā)現(xiàn),要使學(xué)生學(xué)會(huì)認(rèn)知策略必須引導(dǎo)學(xué)生掌握元認(rèn)知。而學(xué)生的元認(rèn)知的發(fā)展水平受學(xué)生的冉我意識(shí)發(fā)展水平的影響和制約。因此我們對(duì)學(xué)生的認(rèn)知策略的訓(xùn)練應(yīng)考慮學(xué)生的元認(rèn)知發(fā)展水平和自我意識(shí)水平發(fā)展的限制,遵循由簡(jiǎn)-單到復(fù)雜、由低級(jí)到高級(jí)的原則,精心選擇認(rèn)知策略,以適合不同年齡的學(xué)生,才能達(dá)到事半功倍的作用。比如在實(shí)驗(yàn)中,引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)精餾實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)階段:全回流和部分回流階段,需要獲得鎦出液、釜?dú)堃?、原料液的基本參?shù),如溫度,實(shí)測(cè)酒精濃度,乙醇摩爾分?jǐn)?shù)等。
首先進(jìn)行全回流操作:(1)將塔釜、換熱器以及貯罐內(nèi)溶液轉(zhuǎn)移至塑料桶內(nèi),調(diào)整其濃度為15%~20%(酒精的體積百分比,20℃),再加入貯罐內(nèi),打開進(jìn)料管路閥門,開啟進(jìn)料泵,將料液加入釜中,至釜容積的2/3處。(2)關(guān)閉塔身進(jìn)料管路上的閥門和進(jìn)料泵,啟動(dòng)電加熱管電源,使塔釜溫度緩慢上升。(3)打開塔頂冷凝器的冷卻水,調(diào)節(jié)合適冷凝量,調(diào)節(jié)回流比控制器,使整塔處于全回流狀態(tài)。(4)當(dāng)塔頂溫度、回流量和塔釜溫度穩(wěn)定后,獲得塔頂餾出液和塔底釜?dú)堃簲?shù)據(jù)。老師必須確保學(xué)生已具備所需要的知識(shí)背景,才能形成和提高學(xué)生運(yùn)用認(rèn)知策略的能力,這一點(diǎn)非常重要。學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí),老師先進(jìn)行任務(wù)分析或進(jìn)行診斷性評(píng)價(jià),了解學(xué)生,解學(xué)生達(dá)到新的教學(xué)目標(biāo)所肯要的知識(shí)和技能,并針對(duì)不足的情況給予補(bǔ)充、擴(kuò)大相應(yīng)的知識(shí)經(jīng)驗(yàn),以加深他們的理解。在講授教學(xué)難度較大、較抽象的新知識(shí)時(shí),老師師若能幫助學(xué)生回憶已學(xué)過(guò)的知識(shí),或從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)出發(fā),通過(guò)觀察、演示,提供感性經(jīng)驗(yàn),幫助學(xué)生有效地應(yīng)用舊知識(shí)去更好地理解新的、抽象的知識(shí),就能達(dá)到良好的遷移效果。該步驟中學(xué)生需要習(xí)得酒精比重計(jì)的使用方法,當(dāng)分別取塔頂餾出液和塔底釜?dú)堃?,用酒精比重?jì)進(jìn)行檢測(cè),同時(shí)需要學(xué)會(huì)酒精溶液應(yīng)該如何修訂,通過(guò)《酒精溶液溫度修正表》換算出換算得出20℃的酒精度,并進(jìn)而計(jì)算出塔頂摩爾濃度XD和塔釜摩爾濃度XW。其次進(jìn)行部分回流操作:(1)待塔全回流操作穩(wěn)定時(shí),打開進(jìn)料管路閥門,開啟進(jìn)料泵,調(diào)節(jié)進(jìn)料量至適當(dāng)?shù)牧髁?,將料液加入釜中。根?jù)信息加工過(guò)程理論,認(rèn)知策略對(duì)整個(gè)信息加工過(guò)程起調(diào)控作用,使用策略的目的就是提高信息加工的效率。這略的應(yīng)用與它所加工的信息有著十分密切的關(guān)系。研究表明,策略的應(yīng)用離不開被加工的信息本身,豐富的知識(shí)背景為認(rèn)知策略的形成提供了基礎(chǔ),同時(shí)又促進(jìn)學(xué)習(xí)者認(rèn)知策略的應(yīng)用。引導(dǎo)學(xué)生重溫理論課上所學(xué)回流比、加熱狀態(tài)參數(shù)、酒精摩爾濃度等概念,加深理解,逆向倒推實(shí)驗(yàn)流程操作應(yīng)該如何進(jìn)行。(2)當(dāng)塔釜與貯罐間管路顯示有釜液采出時(shí),調(diào)節(jié)回流比R(R=1~4)。(3)當(dāng)塔頂溫度、回流量和塔釜溫度穩(wěn)定后,分別取塔頂濃度XD和塔釜濃度XW,用酒精比重計(jì)進(jìn)行檢測(cè),并通過(guò)《酒精溶液溫度修正表》換算出換算得出20℃的酒精度,并進(jìn)而計(jì)算出塔頂摩爾濃度XD和塔釜摩爾濃度XW。(4)記錄原料的進(jìn)口溫度T℃,確定加料熱狀態(tài)參數(shù)q。
3.全部數(shù)據(jù)測(cè)定完畢后,應(yīng)先切斷加熱電源、關(guān)閉進(jìn)料泵和進(jìn)料閥門、關(guān)閉儀表電源及總電源,待塔頂蒸汽已全部冷凝完后,方可關(guān)閉冷卻水閥門,并打開放空管,所取樣剩余液體應(yīng)倒入回收桶內(nèi),嚴(yán)禁隨地亂倒,防止酒精蒸汽著火燃燒。
4.注意事項(xiàng)(1)塔頂放空閥一定要打開,否則容易因塔內(nèi)壓力過(guò)大導(dǎo)致危險(xiǎn)。(2)料液一定要加到設(shè)定液位2/3處方可打開加熱管電源,否則塔釜液位過(guò)低會(huì)使電加熱絲露出干燒致壞。(3)部分回流時(shí),一定要塔釜與貯罐間管路顯示有釜液采出時(shí),才進(jìn)行回流比的調(diào)節(jié)。豐富學(xué)生的知識(shí)背景在精餾實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后,對(duì)學(xué)生進(jìn)行單元小結(jié)性學(xué)習(xí)引導(dǎo),讓學(xué)生質(zhì)疑探索以后,在課堂上集中學(xué)習(xí)、交流、探索談?wù)?,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,從而加深理論的理解,鞏固化工原理精餾實(shí)驗(yàn)所學(xué)內(nèi)容。由此可見,學(xué)生原有知識(shí)背景是認(rèn)知策略學(xué)習(xí)與應(yīng)用的一個(gè)重要條件。維因斯坦和斯通指出,學(xué)習(xí)者必須具備五類不同類型的知識(shí):有關(guān)自我學(xué)習(xí)特長(zhǎng)和傾向的知識(shí)。主要包括(1)個(gè)體對(duì)自身學(xué)習(xí)的長(zhǎng)處和缺點(diǎn)、學(xué)習(xí)愛好、最佳學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)術(shù)傾向等方面的認(rèn)識(shí)與了解。(2)不同類型學(xué)習(xí)任務(wù)的知識(shí)。(3)獲取、整合、運(yùn)用所習(xí)得的策略和技巧知識(shí)。(4)原有領(lǐng)域內(nèi)容知識(shí),可通過(guò)原有知識(shí)似直接或類比的方式從新知識(shí)中獲得意義。(5)對(duì)各類知識(shí)適用的當(dāng)前或未來(lái)情境的知識(shí)。除以上五類知識(shí)外,學(xué)習(xí)者還須知如何何川這些不同類型的知識(shí)來(lái)滿足學(xué)習(xí)目標(biāo)、監(jiān)控學(xué)習(xí)過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)靈活調(diào)節(jié)當(dāng)前正在進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動(dòng),如何運(yùn)用自我評(píng)認(rèn)或自我監(jiān)測(cè)決定是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。綜上所述,人的思維活動(dòng)一般來(lái)說(shuō)是按一定方向進(jìn)行的,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積極地促使學(xué)生的思維,能夠按需要自由地離開一種思路而轉(zhuǎn)移到另一種思路,從而形成思維方向的多面化。
只有把實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的相關(guān)逆向思維訓(xùn)練的問(wèn)題落實(shí)到位,才能使學(xué)生的的逆向思維能力得到提高。在化工原理教學(xué)中既注重培養(yǎng)學(xué)生正向思維,還要關(guān)注學(xué)生逆向思維的培養(yǎng)。(1)要認(rèn)真鉆研教材,充分挖掘?qū)嶒?yàn)教材中的逆向思維素材,明確訓(xùn)練內(nèi)容。(2)備課時(shí),明確學(xué)生的思維特點(diǎn),制定逆向思維策略。(3)精心設(shè)計(jì)、組織實(shí)驗(yàn)教學(xué),注意逆向思維訓(xùn)練策略的落實(shí)。
作者:白薇揚(yáng)趙清華譚懷琴李軍單位:重慶理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院
化工原理實(shí)驗(yàn)不僅是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程,也是石油工程、生物工程、食品工程、高分子材料、環(huán)境工程以及造紙工程等許多相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程,因此具有專業(yè)普遍性。應(yīng)針對(duì)不同的專業(yè),依據(jù)專業(yè)特點(diǎn)制訂培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)大綱,設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;同時(shí)設(shè)置部分開放性自選實(shí)驗(yàn),學(xué)生在學(xué)完必做實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,可根據(jù)愛好興趣選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。化工原理實(shí)驗(yàn)具有工程實(shí)踐性,而實(shí)際化工生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題往往是復(fù)雜多變的,分析解決這些問(wèn)題要樹立學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位,培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)提出問(wèn)題,進(jìn)而培養(yǎng)其分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力,從而提高學(xué)生綜合素質(zhì)[3]。因此化工原理實(shí)驗(yàn)具有探索啟發(fā)性,教學(xué)過(guò)程應(yīng)以探究教學(xué)模式為主。化工原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備近年來(lái)多使用的是大型、多功能性設(shè)備,這為探究式教學(xué)提供了基礎(chǔ),教師可根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn),確定可進(jìn)行設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目,引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題,并結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行選題和分析,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)測(cè)量,最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析討論。達(dá)到提高學(xué)生素質(zhì)、增強(qiáng)學(xué)生科研能力的目的。
一、注意強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)
化工原理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自己動(dòng)手,獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),所以預(yù)習(xí)尤其重要。首先,通過(guò)預(yù)習(xí)可以使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和?nèi)容有初步的了解。預(yù)習(xí)的重點(diǎn)可要求學(xué)生弄清楚實(shí)驗(yàn)原理;明確實(shí)驗(yàn)任務(wù),也就是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要測(cè)定并記錄哪些數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)又通過(guò)什么方法測(cè)定;初步了解實(shí)驗(yàn)儀器、儀表及設(shè)備的操作方法及注意事項(xiàng);初步完成實(shí)驗(yàn)后的思考題等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí),可以培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力,提高實(shí)驗(yàn)課效率,提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和積極性。其次,學(xué)生在完成預(yù)習(xí)報(bào)告的基礎(chǔ)上,可進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),以進(jìn)一步強(qiáng)化預(yù)習(xí)效果。目前計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展,一般的化工原理實(shí)驗(yàn)過(guò)程都有仿真實(shí)驗(yàn)軟件。在實(shí)驗(yàn)操作前讓學(xué)生先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真,可使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置流程、操作步驟以及應(yīng)測(cè)試的數(shù)據(jù)都有切實(shí)的感受,為真正實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。仿真不同于實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程,學(xué)生多次重復(fù)進(jìn)行,可強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及操作步驟的掌握,有效的改善實(shí)驗(yàn)操作效果。目前的仿真軟件一般都配有操作說(shuō)明,當(dāng)學(xué)生操作錯(cuò)誤,軟件會(huì)給出誤操作的后果以及正確的操作步驟,因此仿真實(shí)驗(yàn)可強(qiáng)化學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備操作注意事項(xiàng)的理解。其三,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),先進(jìn)行手動(dòng)處理,再通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件處理,將處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、分析,找出實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差所在,最后繪制曲線,分析誤差,如此不僅可提高學(xué)生對(duì)三傳理論的理解與應(yīng)用,提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力,還可提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平。需要注意的是,仿真實(shí)驗(yàn)畢竟不是在設(shè)備上的實(shí)際操作,所以不能完全替代實(shí)際操作。
二、加大開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式依托開放型的實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)評(píng)價(jià)等多方面的開放。開放式教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用,賦予學(xué)生更大的獨(dú)立性、自主性、探索性,更能充分體現(xiàn)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,使學(xué)生得到了多方面訓(xùn)練,緩解了實(shí)驗(yàn)資源緊張的矛盾,因此開放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必要的,其優(yōu)勢(shì)也是勿容置疑的[4]。開放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式首先要建設(shè)有開放的化工原理實(shí)驗(yàn)室?;ぴ韺?shí)驗(yàn)設(shè)備一般都是大型設(shè)備,投資較大,因此許多大中專業(yè)院校購(gòu)置較少,且多是單臺(tái)(套)。而開放式教學(xué)模式只需增加開放時(shí)間,可很好的解決這個(gè)問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)室的開放不僅是時(shí)間上的開放,從管理和人員配備上也需要要改革。管理上可細(xì)化管理制度,比如貴重儀器的使用,可從預(yù)約、登記、學(xué)習(xí)使用說(shuō)明、操作使用、管理人員檢查登記等方面制定詳細(xì)的管理細(xì)則,以強(qiáng)化管理?;ぴ韺?shí)驗(yàn)設(shè)備大多占地較大,配備責(zé)任心強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)人員是必需的。另外,開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式還應(yīng)依據(jù)不同的專業(yè),設(shè)置不同的驗(yàn)證性能實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)等開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;對(duì)同一實(shí)驗(yàn)要根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃,設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程,教師可啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。比如板框式過(guò)濾實(shí)驗(yàn),由于閥門多、管路復(fù)雜、操作麻煩,學(xué)生操作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)無(wú)法正常過(guò)濾或者洗滌等問(wèn)題,教師可引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題,是板框放反了,還是閥門開關(guān)不對(duì),或者是其他原因。這時(shí),學(xué)生結(jié)合教材上板框結(jié)構(gòu)方面理論知識(shí),現(xiàn)場(chǎng)分析,可對(duì)板框的結(jié)構(gòu)有了直觀的理解,充分掌握了板框的工作原理。通過(guò)開放式教學(xué),學(xué)生分析問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力得到了提高。
三、注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
化工原理實(shí)驗(yàn)具有工程實(shí)踐性特點(diǎn),因此,對(duì)學(xué)生樹立工程實(shí)踐觀念,培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的創(chuàng)新能力,以及學(xué)生理論知識(shí)的綜合運(yùn)用等具有重要意義。化工原理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要以學(xué)生為主體,改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教育模式,樹立“素質(zhì)教育為基本,創(chuàng)新教育為核心”的教育理念。比如增設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新型或者研究性等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系,改革實(shí)驗(yàn)運(yùn)行模式、實(shí)驗(yàn)考核等管理制度。創(chuàng)新教育的主體是學(xué)生,但只有創(chuàng)新型的教師才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的學(xué)生。因此注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的前提和關(guān)鍵是老師教育觀念的轉(zhuǎn)變。教學(xué)過(guò)程包含著教師的教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng),教師的教是為了學(xué)生的學(xué),學(xué)生的學(xué)又影響著教師的教。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,要強(qiáng)化教師的主導(dǎo)作用,確立學(xué)生的主體地位,采用啟發(fā)式、討論式或者探究式等多種教學(xué)方法,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、自主性和創(chuàng)造性,使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生興趣,激發(fā)他們內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),增加創(chuàng)新意識(shí)[5]。比如離心泵的特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn),教師在講解時(shí),可邊講解邊操作,不斷調(diào)節(jié)離心泵的流量,讓學(xué)生觀察功率表(或者電流表和電壓表)的變化,進(jìn)而提取問(wèn)題,啟發(fā)學(xué)生為什么啟動(dòng)離心泵時(shí)要關(guān)閉出口閥。不但復(fù)習(xí)了課本上學(xué)習(xí)的理論知識(shí),也減少了學(xué)生操作過(guò)程中的誤操作(不關(guān)閉出口閥而直接啟動(dòng)離心泵),有事半功倍的效果。
四、增加自設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生“大工程觀”
上世紀(jì)90年代,國(guó)外首先提出大工程觀。近年來(lái)在國(guó)內(nèi)部分大學(xué)實(shí)施工程教育改革實(shí)踐項(xiàng)目試點(diǎn)。使課程設(shè)置從單一的“工程專業(yè)課程”傳授轉(zhuǎn)變?yōu)椤按蠊こ逃^、大系統(tǒng)觀”為指導(dǎo)的課程架構(gòu)體系。大工程觀要求學(xué)生更加重視工程的系統(tǒng)性和完整性,以及學(xué)生的人文素質(zhì)。而增加自設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn),有助于學(xué)生“大工程觀”的培養(yǎng)。自設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)是在研究性實(shí)驗(yàn)開放環(huán)節(jié)中,鼓勵(lì)學(xué)生利用現(xiàn)有資源,進(jìn)行化工不同單元或多種單元相結(jié)合的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),通過(guò)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和流程設(shè)計(jì),進(jìn)一步理解以“三傳理論”為基礎(chǔ)的化工單元操作的相對(duì)獨(dú)立性和綜合性,為后期學(xué)習(xí)“大工程觀”中建立奠定一定的基礎(chǔ);另外,鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)單元操作理論未涉及的單元操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),如新型換熱器、多功能精餾塔等,通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
五、結(jié)語(yǔ)
隨著現(xiàn)代化工的快速,改革化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量勢(shì)在必行?;ぴ韺?shí)驗(yàn)是學(xué)生強(qiáng)化理論知識(shí),提高工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑。教師要在熟悉化工原理實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,依據(jù)不同專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃要求,設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)等強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié);通過(guò)建設(shè)開放的化工原理實(shí)驗(yàn)室、設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等措施,加大開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式;同時(shí),教學(xué)過(guò)程中要轉(zhuǎn)變觀念,注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,應(yīng)采取積極的態(tài)度,探索新的教學(xué)方法,開發(fā)新的教學(xué)模式,體現(xiàn)課程特點(diǎn),優(yōu)化教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量。(本文作者:劉軍海、李志洲、王俊宏、楊海濤、閔鎖田單位:陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院)
1化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的問(wèn)題
1.1教師重視程度不高。我國(guó)在現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展中,各個(gè)行業(yè)的進(jìn)展速度是比較快的,同時(shí)在很多方面都做出了卓越的貢獻(xiàn)。相對(duì)而言,化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的有效教育,能夠?qū)と瞬排囵B(yǎng)產(chǎn)生較大的積極作用,對(duì)于今后的行業(yè)進(jìn)步,也能夠產(chǎn)生很大的積極影響。可是,從目前所掌握的情況來(lái)看,部分教師對(duì)于化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué),在重視程度上并不高[1]。首先,教師在日常的教育工作中,完全是按部就班的開展,并沒(méi)有積極的完成拓展教育,這就促使很多學(xué)生在知識(shí)掌握上,完全停留在基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)上,個(gè)人的能力及相關(guān)素質(zhì)培養(yǎng),都出現(xiàn)了強(qiáng)烈的隱患。其次,教師對(duì)于學(xué)生的提問(wèn),僅僅是按照單一的模式進(jìn)行解答和分析,雖然表面上促使學(xué)生較好的理解問(wèn)題,可是在實(shí)際上未能夠充分推動(dòng)學(xué)生向前進(jìn)步。1.2課程體系未及時(shí)更新?;ば袠I(yè)在現(xiàn)階段的發(fā)展速度非常快,無(wú)論是在技術(shù)層面,還是在設(shè)備層面,都表現(xiàn)為階段性的革新、進(jìn)步,其目的在于更好的推動(dòng)化工產(chǎn)業(yè)的全面完善。我們?cè)诨ぴ韺?shí)驗(yàn)課程教學(xué)當(dāng)中,發(fā)現(xiàn)部分院校的課程體系,還是集中在老舊的層面上,促使學(xué)生在畢業(yè)后,還是要重新學(xué)習(xí),對(duì)于自身的專業(yè)應(yīng)用十分不理想。本文認(rèn)為,課程體系未及時(shí)更新的問(wèn)題,主要是集中在以下幾個(gè)層次上:首先,化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的安排,安全是按部就班的完成,對(duì)于學(xué)生特點(diǎn)、職業(yè)規(guī)劃、未來(lái)人才塑造等,都沒(méi)有做出積極的考量[2]。在此種情況下,該項(xiàng)課程的教學(xué),將會(huì)直接出現(xiàn)惡性循環(huán)的現(xiàn)象,同時(shí)無(wú)法得到學(xué)生的認(rèn)可。其次,課程體系未進(jìn)行深入的探討。培養(yǎng)人才是需要一定時(shí)間的,化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的課程體系更新,往往直接按照成功案例進(jìn)行落實(shí),沒(méi)有考慮到學(xué)生的實(shí)際情況,以至于在成績(jī)上無(wú)法達(dá)到最佳。1.3教學(xué)強(qiáng)制性手段偏多。就化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)本身而言,其在開展的過(guò)程中,要想在最終獲得理想的成績(jī),一定要在教學(xué)手段上保持和諧,保持多元化,否則很難將最終的工作任務(wù)完成。從目前所掌握的部分情況來(lái)看,有些教師在化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過(guò)程中,采取了教學(xué)強(qiáng)制性手段。首先,日常的很多教學(xué)任務(wù)的實(shí)施,都在強(qiáng)迫學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)完成[3]。這樣的教學(xué)模式,雖然能夠在短期內(nèi)促使學(xué)生獲得較大的進(jìn)步,可是會(huì)長(zhǎng)期給學(xué)生造成強(qiáng)烈的神經(jīng)緊繃現(xiàn)象,超出學(xué)生的承受范疇以后,很容易在知識(shí)學(xué)習(xí)上展現(xiàn)為強(qiáng)烈的混亂問(wèn)題,不利于人才團(tuán)隊(duì)的塑造。其次,在化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)當(dāng)中,部分教師完全按照自己的思想來(lái)完成,對(duì)于學(xué)生的看法、觀點(diǎn)十分抵觸,甚至是展現(xiàn)為不管不顧的現(xiàn)象,倘若在今后沒(méi)有做出良好的更新與優(yōu)化,肯定會(huì)對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的落實(shí),造成特別嚴(yán)重的負(fù)面影響。
2化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升策略
2.1改進(jìn)和延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。在化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)當(dāng)中,實(shí)驗(yàn)是非常重要的組成部分,同時(shí)在很多方面都會(huì)產(chǎn)生特別大的影響。為了在今后的教育工作中獲得理想的成績(jī),必須在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上,做出良好的改進(jìn)和延伸,這樣就能夠促使學(xué)生在知識(shí)記憶方面取得良好的效果[4]?;瘜W(xué)的大部分知識(shí),都是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)出來(lái)的,如果僅僅開展理論教學(xué),不融入實(shí)驗(yàn)方面的內(nèi)容,則對(duì)學(xué)生的將來(lái)進(jìn)步,是非常不理想的。例如,以前的恒壓過(guò)濾常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn),學(xué)生只是測(cè)定出恒壓過(guò)濾常數(shù),實(shí)驗(yàn)就結(jié)束了,為提高學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的實(shí)際工程意識(shí)和設(shè)計(jì)、創(chuàng)新綜合能力,在攪拌槽內(nèi)安裝加熱裝置,并配備相應(yīng)的溫度控制儀表,增加溫度對(duì)過(guò)濾速率的影響這一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,調(diào)整延伸實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后,不再是簡(jiǎn)單地測(cè)定常溫下的恒壓過(guò)濾常數(shù),而是可以通過(guò)設(shè)計(jì),測(cè)定不同操作溫度下的過(guò)濾速率,在教師指導(dǎo)下由學(xué)生自己來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和確定不同的操作溫度。通過(guò)采用這樣的教學(xué)方法,能夠讓學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)更加透徹,在思維方面表現(xiàn)為多元化的特點(diǎn)。2.2改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方式,增強(qiáng)工程觀念?;ぴ韺?shí)驗(yàn)課程在教學(xué)過(guò)程中,一定要堅(jiān)持從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)出發(fā)?,F(xiàn)階段的國(guó)家化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)步飛快,尤其是在相關(guān)的化工工程建設(shè)上,取得了不錯(cuò)的成績(jī)。在此種情況下,化工實(shí)驗(yàn)原理課程教學(xué),一定要緊密的結(jié)合客觀實(shí)際,要讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方式積極的改進(jìn),還必須在工程的觀念上良好樹立,這樣才能對(duì)今后的人才培養(yǎng)和教學(xué)水平進(jìn)步,提供足夠的支持,充分告別過(guò)往的多項(xiàng)問(wèn)題。例如,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改進(jìn),總的思路是既要緊密結(jié)合課堂理論教學(xué),通過(guò)實(shí)驗(yàn)扎實(shí)基本理論和基礎(chǔ)知識(shí),又要強(qiáng)化學(xué)生工程意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析、解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力,并且在此過(guò)程中注重學(xué)生創(chuàng)新思維的開拓和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。通過(guò)在該方面的教學(xué)上不斷改進(jìn),能夠讓學(xué)生在課程知識(shí)的學(xué)習(xí)上,掌握更多的先進(jìn)理念,在知識(shí)和運(yùn)用方面保持協(xié)調(diào)進(jìn)步,而不是單純的進(jìn)行知識(shí)理論化學(xué)習(xí)。2.3加強(qiáng)考核與成績(jī)?cè)u(píng)定?;ぴ韺?shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升過(guò)程中,除了要在上述的幾個(gè)方面積極努力,還必須在考核、成績(jī)?cè)u(píng)定方面持續(xù)的加強(qiáng)。從主觀的角度來(lái)分析,化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)當(dāng)中,一定要階段性了解學(xué)生的成就和個(gè)人不足,這樣才能為下一個(gè)階段的教學(xué)提供更多的幫助。為此,我們必須在考核、成績(jī)?cè)u(píng)定方面,保持足夠的理性態(tài)度。首先,應(yīng)該觀察化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)整體效果,對(duì)學(xué)生的日常表現(xiàn)、理論知識(shí)掌握、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、注意事?xiàng)等等,都做出測(cè)評(píng)分析,要找出學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié),便于在教學(xué)過(guò)程中合理的加強(qiáng)。其次,對(duì)于學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)定,絕對(duì)不能通過(guò)“一刀切”的方法來(lái)完成,要觀察學(xué)生是否存在一定的特長(zhǎng),在學(xué)習(xí)時(shí)間的安排上是否有所差異,是否在某些課程上十分厭惡等,應(yīng)結(jié)合學(xué)生的個(gè)體情況完成,這樣才能更加讓學(xué)生信服。值得注意的是,成績(jī)的考核與評(píng)定過(guò)程中,需要適當(dāng)?shù)娜谌雽W(xué)生代表的看法,讓教師的眼界更加開闊,不要總是在簡(jiǎn)單的測(cè)評(píng)上努力。
3結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)提升化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量的策略展開討論,現(xiàn)階段的教育工作開展,已經(jīng)出現(xiàn)了很大的轉(zhuǎn)變,教學(xué)質(zhì)量的提升獲得了國(guó)家的肯定。日后,應(yīng)繼續(xù)在化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方面深入探討,不斷的鞏固教學(xué)體系,要讓學(xué)生通過(guò)多元化的方法來(lái)學(xué)習(xí),加強(qiáng)師生合作、交流,促使雙方共同進(jìn)步,培養(yǎng)較多的人才,形成教育工作的良性循環(huán)。
作者:連曉燕 單位:寶雞文理學(xué)院
摘要:化工原理實(shí)驗(yàn)是化學(xué)化工相關(guān)專業(yè)重要技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?;趯?shí)驗(yàn)設(shè)備限制,化工原理實(shí)驗(yàn)需要克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式才能提高教學(xué)效果。通過(guò)分小組循環(huán)實(shí)驗(yàn)提高設(shè)備利用率、開放實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、充分利用實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)合適實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改革實(shí)驗(yàn)考核方式等實(shí)踐,對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了有益探索。
化工原理課程關(guān)于動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞過(guò)程的理論和實(shí)踐對(duì)于過(guò)程工業(yè)不可或缺,因此是化工、制藥、生化、環(huán)境工程等專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課[1,2]。同時(shí),化工原理課程往往是這些專業(yè)的學(xué)生最早接觸的工程基礎(chǔ)課程,對(duì)于開啟學(xué)生工程思維、提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力具用關(guān)鍵性的作用。以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的高校相關(guān)專業(yè),學(xué)生除了要有較為扎實(shí)的理論基礎(chǔ)外,對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力提出了更高的要求。
一、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀
化工原理實(shí)驗(yàn)方法主要包括演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證化工單元操作原理的實(shí)驗(yàn)、綜合應(yīng)用三傳原理的實(shí)驗(yàn)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的實(shí)驗(yàn)四種類型。目前我校開設(shè)的化學(xué)教育、應(yīng)用化學(xué)、制藥工程、環(huán)境工程等化學(xué)化工相關(guān)專業(yè)都需要開設(shè)化工原理及實(shí)驗(yàn)這門課程。由于我校從師范類院校轉(zhuǎn)型而來(lái),化工原理實(shí)驗(yàn)條件薄弱,主要表現(xiàn)在:(1)儀器設(shè)備類型不夠,特別新型單元操作設(shè)備少,不能滿足現(xiàn)代化工單元操作技術(shù)進(jìn)展教學(xué)的需要?;ぴ韺?shí)驗(yàn)室雖然包含了流體流動(dòng)與輸送、過(guò)濾、吸收、傳熱、精餾、干燥等"三傳"傳統(tǒng)的基本單元操作,但是象萃取精餾、液膜分離、固體膜分離等新型分離實(shí)驗(yàn)設(shè)備基本沒(méi)有。(2)能結(jié)合工業(yè)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備少。目前的實(shí)驗(yàn)室中化工原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)備,難以滿足綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的需要,也缺乏與工業(yè)對(duì)接的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和能進(jìn)行單元操作研究的設(shè)備。(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)數(shù)有限。單個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備臺(tái)數(shù)都不超地兩臺(tái),基本上是一個(gè)實(shí)驗(yàn)一臺(tái)儀器,不能保證實(shí)驗(yàn)課程中每個(gè)學(xué)生都有獨(dú)立的操作機(jī)會(huì)。設(shè)備種類、臺(tái)數(shù)有限的情況下,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果必然受到影響?;诨ぴ韺?shí)驗(yàn)條件薄弱的現(xiàn)狀難以在短時(shí)間內(nèi)改變的現(xiàn)狀,我們探索了一些提高教學(xué)效果的方法。
二、提高化工原理教學(xué)效果的實(shí)踐
1. 分組循環(huán)實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率
針對(duì)化工單元操作種類多,各單元操作的實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)數(shù)有限的情況,我們摒棄上完一章理論課就做相應(yīng)單元操作實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)方法,改為集中進(jìn)行化工原理實(shí)驗(yàn)的方式。為此,在化工原理理論課程教學(xué)中介紹一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。比如,在化工原理理論課中講解流體動(dòng)形態(tài)時(shí),展示實(shí)驗(yàn)室雷諾實(shí)驗(yàn)儀器的現(xiàn)場(chǎng)照片,對(duì)雷諾實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行說(shuō)明,并適當(dāng)介紹實(shí)驗(yàn)室以外其他類型雷諾實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的設(shè)計(jì)原理和優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)踐證明,這種教學(xué)方法不僅有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法的理解,也有利于學(xué)生通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合,加深對(duì)單元操作理論的理解。集中進(jìn)行化工原理實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生分成多個(gè)小組,協(xié)同完成一個(gè)實(shí)驗(yàn),做完一個(gè)實(shí)驗(yàn)后,小組與小組間交換實(shí)驗(yàn)儀器做另一個(gè)實(shí)驗(yàn)。分小組實(shí)驗(yàn)充分利用了儀器設(shè)備,每小組人數(shù)較少,能保證每位學(xué)生都能相對(duì)獨(dú)立地完成各個(gè)實(shí)驗(yàn),避免了分批次實(shí)驗(yàn)人數(shù)太多很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中開小差、當(dāng)旁觀者的現(xiàn)象。由于部分實(shí)驗(yàn),比如填料塔精餾實(shí)驗(yàn),需要兩人以上配合才能完成,分小組實(shí)驗(yàn)的方法也能很好地培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。當(dāng)然,分小組循環(huán)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于需要同時(shí)解答多個(gè)小組實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,大大地增加了教師工作量和工作強(qiáng)度,指導(dǎo)教師經(jīng)常會(huì)處理分身無(wú)術(shù)的狀態(tài)。
2. 開放實(shí)驗(yàn)室提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
開放性實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神都有積極意義[3]。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的條件下,實(shí)驗(yàn)室開放可便于學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)課堂之外的時(shí)間自主開展實(shí)驗(yàn),不僅可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)有限,解決實(shí)驗(yàn)課中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法等掌握不夠深入的問(wèn)題,還能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)設(shè)備作用,還可滿足對(duì)有部分單元操作特別有興趣的學(xué)生進(jìn)行探究式實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)這些學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。
3. 利用相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成化工原理實(shí)驗(yàn)
化工原理課程針對(duì)化工過(guò)程中的物理加工過(guò)程,除了本門課程以外,化學(xué)化工相關(guān)專業(yè)開設(shè)的其他課程所采用的儀器設(shè)備也可以借用為化工原理實(shí)驗(yàn)課程使用。比如干燥實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行物料含水率測(cè)定,可以借用應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的紅外快速水分測(cè)定儀完成;精餾實(shí)驗(yàn)需要分析兩種液體組成比例,可以利用物化實(shí)驗(yàn)室的折光儀來(lái)完成。通過(guò)適當(dāng)借用,可以減少化工原理實(shí)驗(yàn)室專門配置相應(yīng)的儀器所需資金。結(jié)合科研實(shí)踐進(jìn)行化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力特別有益[4,5]。為此,我們借用自已科研工作中所用的與單元操作相關(guān)的儀器設(shè)備,設(shè)計(jì)部分創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),增加學(xué)生對(duì)先進(jìn)單元操作方法和設(shè)備的了解,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
4.利用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)
化工原理實(shí)驗(yàn)以演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)儀器為主,綜合性實(shí)驗(yàn)儀器較少。為提高化工原理實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的效果,可以在既有儀器基礎(chǔ)上開發(fā)一些綜合性實(shí)驗(yàn)。比如,利用填實(shí)塔精餾實(shí)驗(yàn)儀,不僅可以進(jìn)行精餾過(guò)程實(shí)驗(yàn)、理論塔板數(shù)測(cè)定等簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn),我們還指導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)混合液體系,利用精餾完成混合物分離的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中,不僅強(qiáng)化了對(duì)精餾過(guò)程的理解,而且提高了分析解決工業(yè)化分離過(guò)程中問(wèn)題的能力,充分發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的效益。問(wèn)卷調(diào)查表明,90%以上的學(xué)生對(duì)這種自主設(shè)計(jì)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)的方法表示非常歡迎。
5.改革考試方式,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性
在儀器設(shè)備臺(tái)數(shù)限制條件下,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難免有部分學(xué)生缺乏主動(dòng)實(shí)驗(yàn)和獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的動(dòng)力。由于學(xué)生人數(shù)較多,指導(dǎo)教師也不可能隨時(shí)盯住每一個(gè)學(xué)生。為此,一些教師化工原理實(shí)驗(yàn)課程考核方式進(jìn)行了改革探索[6]。對(duì)我們改革了考核方法,采取平時(shí)實(shí)驗(yàn)記錄學(xué)生表現(xiàn)和期末獨(dú)立操作考試的方式。平時(shí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)主要考查學(xué)生分析解決問(wèn)題、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性、有效性,因?yàn)閷W(xué)生人數(shù)多,只能對(duì)特別優(yōu)秀和特別不認(rèn)真的學(xué)生加以區(qū)分。期末考核時(shí)要求每個(gè)學(xué)生逐個(gè)上機(jī)操作隨機(jī)選定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,觀察其操作是否規(guī)范,并就所選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的理論和操作進(jìn)行隨機(jī)提問(wèn),以操作正確性、完成操作所花的時(shí)間以及回答問(wèn)題正確性分項(xiàng)打分求和為期末成績(jī)。實(shí)踐證明,實(shí)驗(yàn)課中認(rèn)真實(shí)驗(yàn)的學(xué)生能快速、規(guī)范地完成實(shí)驗(yàn),而在小組中當(dāng)旁觀者的,往往不能在規(guī)定的時(shí)間能完成操作,甚至不能正確完成實(shí)驗(yàn)操作,水平高低立現(xiàn)。為考試及格,化工原理實(shí)驗(yàn)課中學(xué)生基本上不再需要指導(dǎo)教師監(jiān)督就能主動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)。
三、結(jié)語(yǔ)
化工原理實(shí)驗(yàn)是化學(xué)化工相關(guān)專業(yè)必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)課程。設(shè)備條件限制不是化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果降低的必然結(jié)果。通過(guò)改善實(shí)驗(yàn)組織方式、考核方式、充分\用可用資源,設(shè)計(jì)合適的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等手段,可以在很大程度上克服實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件的不足。
摘 要:化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性、啟發(fā)性、探索性等特點(diǎn),是化工原理課程的重要組成部分, 不但能蚺嘌學(xué)生的動(dòng)手能力,還能提升學(xué)生的綜合能力。本文從應(yīng)用型人才培養(yǎng)視角下,通過(guò)分析化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的現(xiàn)狀,探討了化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,以期能夠提升化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量,促進(jìn)其改革。
關(guān)鍵詞:應(yīng)用型人才培養(yǎng);化工原理實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革
0 引言
化工原理是化工專業(yè)最為重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性,是化工及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生必修的一門重要的專業(yè)核心課程。而作為化工原理課程重要組成部分的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是一般課堂教學(xué)無(wú)法取代的,為了使學(xué)生具備較強(qiáng)的理論和實(shí)踐能力,如何提高化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果成了化工原理課程急需解決的問(wèn)題。
1 化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析
1.1 教學(xué)內(nèi)容、方法缺乏先進(jìn)性
目前,在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,很多實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)設(shè)備已經(jīng)不能和實(shí)際工程相對(duì)接,難以滿足現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展,導(dǎo)致新知識(shí)、新技術(shù)不能及時(shí)同步跟進(jìn)。在畢業(yè)后,導(dǎo)致學(xué)生需要重新學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)和技術(shù)才能進(jìn)入到崗位?;ぴ韺?shí)驗(yàn)主要是演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),一般情況下,化工學(xué)校都采用“老師講,學(xué)生聽”的教學(xué)方法,實(shí)驗(yàn)方法死板。并且每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有固定的知道書,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有教師提前設(shè)計(jì)好。實(shí)驗(yàn)操作上,學(xué)生“照方抓藥”,按部就班地完成實(shí)驗(yàn),缺乏學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合能力的培養(yǎng),很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生的個(gè)性、特長(zhǎng)、行為方式都被固化為統(tǒng)一的模式,教學(xué)內(nèi)容和方法都缺乏先進(jìn)性。
1.2 實(shí)驗(yàn)缺少足夠的認(rèn)識(shí)
化工原理課程主要包括理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分,部分高校的實(shí)驗(yàn)課程已經(jīng)單獨(dú)設(shè)課,但是,教學(xué)活動(dòng)集中在理論教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)課教學(xué)還是由理論課教師擔(dān)任,大部分高校存在著重理論、輕實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題,只講理論學(xué)習(xí),不重視實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終處于從屬地位。并且考核方法沒(méi)有做出相應(yīng)的調(diào)整,在實(shí)驗(yàn)開始前依靠理論課上的實(shí)驗(yàn)原理講解實(shí)驗(yàn),因此,并沒(méi)有充分發(fā)揮出化工原理實(shí)驗(yàn)課程單獨(dú)設(shè)課的作用。
1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)手段不夠先進(jìn)
目前,大部分化工院?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)還停留在傳統(tǒng)的教學(xué)方式上,古老的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和古老的“保姆式”教學(xué)手段,設(shè)備陳舊落后,嚴(yán)重地影響了化工實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行,經(jīng)常導(dǎo)致數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確,學(xué)生不愿意去做實(shí)驗(yàn),在等待和反復(fù)調(diào)節(jié)上,浪費(fèi)了學(xué)生很多時(shí)間,學(xué)生缺乏現(xiàn)代儀器和控制方法的能力。并且目前,現(xiàn)代工程技術(shù)對(duì)工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出了更高的要求,大部分都采用了先進(jìn)的電腦控制系統(tǒng)。老師說(shuō)什么,學(xué)生做什么,學(xué)生懶得動(dòng)腦,只按照教師的講解操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不理解實(shí)驗(yàn)的具體原理,實(shí)驗(yàn)小組中,有人動(dòng)手,有人旁觀,最后記錄一份數(shù)據(jù)交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告完事,教師根本無(wú)法客觀的評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)。
2 應(yīng)用型人才培養(yǎng)下促進(jìn)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的有效路徑
2.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,提升師資隊(duì)伍建設(shè)水平
為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性,在教學(xué)活動(dòng)中,化工原理實(shí)驗(yàn)課程要以學(xué)生為主體,結(jié)合學(xué)校辦學(xué)定位和實(shí)際教學(xué)體會(huì),提升學(xué)生的綜合能力和實(shí)驗(yàn)操作能力。為了提高教學(xué)質(zhì)量,化工院校要增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程,使實(shí)驗(yàn)課程不再依附于理論課,使學(xué)生系統(tǒng)地掌握一定的實(shí)驗(yàn)研究方法,如:數(shù)據(jù)處理方法、測(cè)量技術(shù)手段等,提升師資隊(duì)伍建設(shè)水平,增加實(shí)驗(yàn)課教師的配備,轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,增加新的實(shí)驗(yàn)效果,減少每組實(shí)驗(yàn)的人數(shù),提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要認(rèn)識(shí),保證教學(xué)效果。
2.2 提升實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性,合理規(guī)劃
在實(shí)驗(yàn)選擇上,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程要適當(dāng)?shù)卦黾泳C合性實(shí)驗(yàn)、仿真性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),要以驗(yàn)證性和演示性實(shí)驗(yàn)為主,充分體現(xiàn)出學(xué)生對(duì)工程實(shí)驗(yàn)的思路、技能、設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理等能力的訓(xùn)練。化工原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要注重學(xué)生處理問(wèn)題能力的培養(yǎng),要區(qū)別物理實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。為了提高學(xué)生對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的興趣,要及時(shí)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提升實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的先進(jìn)性,眼神實(shí)驗(yàn)課程體系,增設(shè)化工領(lǐng)域相關(guān)的新知識(shí)和新技術(shù),如:目前,超臨界萃取技術(shù)已經(jīng)成了一種重要的工業(yè)單元操作技術(shù),工藝簡(jiǎn)單、選擇性好、產(chǎn)品純度高,是一種高效的新型分離技術(shù)。其次,化工原理實(shí)驗(yàn)課程可以用板書或其他教學(xué)設(shè)備進(jìn)行講解,要秋衣學(xué)生充分預(yù)習(xí)并自己制定出“學(xué)生方案”,使學(xué)生能夠充分重視實(shí)驗(yàn)課程。并且在講解之后,教師對(duì)于不全面、不準(zhǔn)確的地方,要進(jìn)行引導(dǎo)啟發(fā),補(bǔ)充監(jiān)督,要求學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn)操作及其實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),和學(xué)生一起完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)這種形式,能夠提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度,能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、團(tuán)結(jié)協(xié)作和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。另外,在工廠實(shí)習(xí)時(shí),要讓學(xué)生在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中更加深入地了解化工單元操作的作用,引導(dǎo)學(xué)生講實(shí)驗(yàn)操作單元融入到實(shí)際生產(chǎn)流程中。并將化工仿真實(shí)習(xí)和工廠實(shí)習(xí)同化工原理實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合,提高學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的綜合能力。
2.3 增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)是設(shè)備和操作手段的多樣化、先進(jìn)性
為了提高實(shí)驗(yàn)的效果,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要充分掌握學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)工作,充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段,以本校設(shè)備為對(duì)象,從主要設(shè)備到實(shí)驗(yàn)流程的走向,一邊實(shí)驗(yàn)步驟操作,一邊介紹整套實(shí)驗(yàn)裝置流程,如:借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),將各個(gè)實(shí)驗(yàn)操作視頻上傳于網(wǎng)絡(luò),內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)的目的于原理等。并且要對(duì)實(shí)驗(yàn)流程中的設(shè)備部件和主要儀表進(jìn)行特寫鏡頭的展示,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中,介紹每個(gè)部件的功能和作用,按照實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置問(wèn)題,讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行預(yù)習(xí),如:離心泵特性曲線操作之前要進(jìn)行灌泵,為什么要進(jìn)行這不操作,教師會(huì)提出什么問(wèn)題等。在課堂教學(xué)時(shí),通過(guò)提問(wèn)來(lái)檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。另外,為了構(gòu)建有效的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),化工學(xué)院要將計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)融到化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,提高整體教學(xué)效果。
【摘要】化工原理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力、創(chuàng)新能力,分析和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力,針對(duì)我院材料科學(xué)與工程專業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀,通過(guò)教學(xué)模式改革、教學(xué)方式改革和教學(xué)內(nèi)容改革等多手段提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和參與性,提高實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】化工原理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革
一、材料科學(xué)與工程專業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的與要求
1.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的
該實(shí)驗(yàn)課程主要講述化工原理中單元操作所涉及的各種設(shè)備,以鞏固學(xué)生加深對(duì)化工實(shí)際生產(chǎn)的理解,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論并提出自己的見解,增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí),同時(shí),對(duì)學(xué)生的科學(xué)研究能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也起著十分重要的作用[1-5]。
2.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求
通過(guò)實(shí)際操作使學(xué)生驗(yàn)證有關(guān)化工單元操作的理論,熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)、性能、工藝流程,掌握化工單元操作方法,培養(yǎng)學(xué)生從事實(shí)驗(yàn)研究的能力,其中包括:分析和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力、正確選擇和使用測(cè)量?jī)x表的能力、利用實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力、運(yùn)用文字表達(dá)技術(shù)報(bào)告的能力[4-5]。
二、化工原理實(shí)驗(yàn)中存在的不足
1.人數(shù)較多,儀器裝置較少,學(xué)生動(dòng)手能力受到限制,由于連年的擴(kuò)招,每個(gè)班的學(xué)生人數(shù)基本都是35人以上,而實(shí)驗(yàn)儀器的臺(tái)套數(shù)并沒(méi)有增加, 7-8個(gè)學(xué)生用一臺(tái)裝置的現(xiàn)象非常普遍,個(gè)別學(xué)生根本沒(méi)有機(jī)會(huì)動(dòng)手操作儀器。
2.學(xué)生被動(dòng)的做實(shí)驗(yàn),完全按照實(shí)驗(yàn)書上的照搬照抄,“照單抓藥”式的教學(xué),學(xué)生花大量的時(shí)間寫預(yù)習(xí)報(bào)告,來(lái)到實(shí)驗(yàn)室也不知道到底為什么做實(shí)驗(yàn),怎么做實(shí)驗(yàn)。
3.學(xué)生工程實(shí)踐性意識(shí)淡薄,不知道化工原理實(shí)驗(yàn)的重要性,只是為了學(xué)分被動(dòng)的做實(shí)驗(yàn),達(dá)不到理論聯(lián)系實(shí)踐的作用。
三、化工原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與思考
1.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與思考
針對(duì)“僧多粥少”的問(wèn)題的教學(xué)模式,材料科學(xué)與工程專業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)充分打破以往“大水漫灌”、“放羊”式的教學(xué)模式,分小班、小組教學(xué),每一個(gè)小組為3-4人,每一位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中都有不同的分工, 比如過(guò)濾實(shí)驗(yàn)(恒壓過(guò)濾),一個(gè)學(xué)生要負(fù)責(zé)壓力閥、料漿閥、料液閥的暢通,一個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)記時(shí),一個(gè)學(xué)生要看濾液量和記錄,大家還要共同清洗濾布,傾倒濾渣,每組學(xué)生只有默契合作,才能將實(shí)驗(yàn)做完,這樣就充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、參與性和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí),老師再根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作和小組合作進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分,教學(xué)效果明顯提高。
2.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革和思考
每次課授課之前,給學(xué)時(shí)留20-30min的時(shí)間熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)、性能、工藝流程,掌握化工單元操作方法,正式講課時(shí),以分組提問(wèn)的方式讓學(xué)生自己講解工藝流程和操作步驟,以引導(dǎo)的方式把理論課本上講解的內(nèi)容和實(shí)際操作中遇到的問(wèn)題相結(jié)合,比如傳熱實(shí)驗(yàn)(強(qiáng)化管傳熱),改變?cè)瓉?lái)只做實(shí)驗(yàn)、測(cè)數(shù)據(jù)的單一教學(xué)手段,通過(guò)強(qiáng)化管的強(qiáng)化方法,引申到化工中常見的傳熱設(shè)備的改進(jìn)方法,討論如何從材料的角度降低成本,從傳熱的角度提高傳熱速率等,學(xué)生積極參與發(fā)言,各抒己見,當(dāng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和理論不符時(shí),引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)的源頭到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分析誤差,充分解決“照單抓藥”式的教學(xué)模式。
3.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革與思考
充分聯(lián)系課本理論知識(shí),讓學(xué)生感覺化工原理實(shí)驗(yàn)非常實(shí)用。比如傳熱實(shí)驗(yàn),告訴學(xué)生熱電偶溫度計(jì)的測(cè)溫原理,溫度計(jì)冷端溫度補(bǔ)償?shù)暮x,用電腦記錄數(shù)據(jù)的方法,通過(guò)數(shù)據(jù)處理,雙對(duì)數(shù)作圖、線性回歸等方法,了解計(jì)算機(jī)技術(shù)在化工原理實(shí)驗(yàn)中的重要性,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,學(xué)生要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,還要總結(jié)和分析,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差產(chǎn)生的原因等,根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告上的數(shù)據(jù)處理為依據(jù),數(shù)據(jù)處理主要以電腦處理為主,可以鍛煉學(xué)生應(yīng)用Word、Excel、Origin等辦公軟件的能力。
以上教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性,增強(qiáng)了工程觀念,充分做到了理論聯(lián)系實(shí)際。
摘 要:化工原理是化工類專業(yè)體系中的核心課程,其在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著承前啟后的作用,而且對(duì)其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有重要意義。本文對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了思考和分析,并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了精餾和過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程正常使用的若干改進(jìn),并考察了改進(jìn)后的設(shè)備及實(shí)驗(yàn)過(guò)程的效果。
關(guān)鍵詞:化工原理;過(guò)程改進(jìn);精餾;過(guò)濾;
一、引言
化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生驗(yàn)證理論知識(shí)、加深對(duì)化學(xué)工程有關(guān)知識(shí)的理解、掌握課程基礎(chǔ)概念、強(qiáng)化工程實(shí)踐能力和建立工程概念必不可少的組成部分。特別是化工類、應(yīng)用化學(xué)類、生物工程、食品工程等專業(yè)學(xué)生將來(lái)要從事工程技術(shù)方面的有關(guān)工作,因此具備良好的動(dòng)手能力和分析解決實(shí)際問(wèn)題能力、創(chuàng)新與實(shí)踐能力是必不可少的。故學(xué)生掌握化工原理單元操作的實(shí)踐能力,建立良好的工程觀念,進(jìn)而提高解決實(shí)際問(wèn)題的綜合實(shí)踐能力是化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一項(xiàng)重要課題。
針對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中常出現(xiàn)的如精餾實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)氣液接觸效果不理想、操作不穩(wěn)定,過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程中單位濾漿體積所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題,本文對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析,并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了精餾和過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程正常使用的若干改進(jìn),取得良好效果。滿足了基本的教學(xué)和提高學(xué)生對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題的分析能力,并加深對(duì)工程概念的理解。
二、精餾實(shí)驗(yàn)過(guò)程改進(jìn)
精餾實(shí)驗(yàn)是傳質(zhì)操作單元的重要內(nèi)容之一,如何在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使設(shè)備處于最佳狀態(tài),使實(shí)驗(yàn)操作的效果符合實(shí)驗(yàn)要求,給予學(xué)生更感性的認(rèn)識(shí),是值得我們討論的。目前,學(xué)?;ぴ韺?shí)驗(yàn)中心有四套篩板精餾實(shí)驗(yàn)裝置,所用的連續(xù)精餾塔是天津大學(xué)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心制造的連續(xù)精餾過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置主體是一座由直徑57mm、篩孔直徑10mm的篩孔塔板(共7塊,每塊塔板的開孔率6.6 )所組成的不銹鋼篩板精餾塔。塔內(nèi)徑為50mm,板間距為100mm,塔高1.5m,銅質(zhì)降液管外徑8mm,塔體部分上下端各裝有一玻璃視盅,用以觀察塔板上的氣液鼓泡接觸情況和回流情況。該裝置主要用途為分離正丙醇和乙醇混合物,具有連續(xù)進(jìn)料、出料,回流比可調(diào)等性能。精餾塔維持最佳狀態(tài)是通過(guò)電加熱控制、控制塔內(nèi)壓力、進(jìn)料的量(組分、溫度)、冷凝劑量、回流比等方法實(shí)現(xiàn)。但在目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中存在如下問(wèn)題:氣液接觸效果不理想;操作不穩(wěn)定,操作彈性差,常出現(xiàn)爆沸現(xiàn)象。為提高教學(xué)質(zhì)量.我們分析了原因,并采取一些相應(yīng)措施,使實(shí)驗(yàn)效果有了明顯的改善。
(一)原料體系的改進(jìn)
塔在使用一定時(shí)間后,各塊塔板上的傳質(zhì)效果逐步變差,出現(xiàn)氣泡大而且不均勻的現(xiàn)象,有的塔板上鼓泡層很高,有的塔板上鼓泡層很低,學(xué)生在玻璃塔節(jié)中看不到比較正常的氣液接觸現(xiàn)象。因此,我們分析原因,認(rèn)為低級(jí)醇類之間表面張力相互接近,而低級(jí)醇類和水的表面張力相差兩倍以上,是導(dǎo)致塔內(nèi)各板上鼓泡層高度相差懸殊、操作不易穩(wěn)定的原因之一。此外,由于學(xué)校位處南方,氣候潮濕且空氣濕度大(空氣濕度經(jīng)常達(dá)90%以上),所以估測(cè)體系在空氣中吸入一定量的水分。而在原料體系中采樣做氣相色譜分析時(shí)發(fā)現(xiàn),分析結(jié)果表明原料體系含水量均在10%左右。從維護(hù)費(fèi)用方面考慮,我們選用干燥劑對(duì)原料體系進(jìn)行了干燥,干燥劑選擇原則是要操作簡(jiǎn)單,不污染原料體系,同時(shí)可重復(fù)使用。我們嘗試使用了氯化鈣(熔融過(guò)的)、活性氧化鋁、硫酸鎂、硫酸銅、分子篩等,這些干燥劑的特點(diǎn)都是吸水能力強(qiáng)、干燥速度快、可烘干再生。通過(guò)試驗(yàn),由于氯化鈣(熔融過(guò)的)、活性氧化鋁、硫酸鎂、硫酸銅等干燥劑本身具弱酸堿性或成型性差,均給原料體系帶來(lái)少許污染,易于染色,腐蝕設(shè)備,因此,我們選用分子篩,分子篩成型性好,吸水能力強(qiáng),呈中性,對(duì)原料體系不污染、不染色,便于干燥操作,所以我們定期用分子篩對(duì)原料體系進(jìn)行干燥,并取得良好效果。
(二)保溫層方面的改進(jìn)
用于教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般希望從啟動(dòng)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)之間的開車時(shí)間越短越好。精餾實(shí)驗(yàn)設(shè)備是利用熱能的設(shè)備,保溫的好壞不僅關(guān)系到能量的節(jié)約與否,而且還涉及到開車時(shí)間的長(zhǎng)短,涉及到操作的穩(wěn)定性。原先的保溫措施是在塔柱體纏上低密度石棉,然后在外面包不銹鋼鐵皮,但使用后發(fā)現(xiàn)外層的溫度仍較高,約有70℃左右,散熱量較大。往往塔的下段已產(chǎn)生了液泛現(xiàn)象,而塔的上部溫度仍低于正常值,且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),要達(dá)到穩(wěn)定,開車時(shí)間很長(zhǎng)。我們分析后認(rèn)為,產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因是保溫效果不好,使塔下部的熱量過(guò)多地散入環(huán)境;而塔內(nèi)上升蒸氣過(guò)多、過(guò)早地冷凝是引起塔內(nèi)各板上鼓泡層高度相差懸殊、操作不易穩(wěn)定的另一原因。因此,根據(jù)實(shí)驗(yàn)體系和設(shè)備的具體情況,選用既有較小的導(dǎo)熱系數(shù)、又能耐受設(shè)備所要求最高溫度的聚氨酯泡沫塑料作保溫內(nèi)層,外包加厚高密度石棉氈。通過(guò)對(duì)精餾塔操作系統(tǒng)的上述改進(jìn),收到了比較好的實(shí)驗(yàn)效果,改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間縮短,塔內(nèi)各板上鼓泡小而均勻。操作范圍變寬,學(xué)生易于操作,在有限的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),學(xué)生可增加操作參數(shù)的變化次數(shù),觀察精餾實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和現(xiàn)象,加深理解精餾原理;同時(shí)也獲得了比較準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重顯性。利用作圖法求得在一定分離效果時(shí)的理論塔板數(shù)及全塔效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)整理如下,本實(shí)驗(yàn)中實(shí)際塔板數(shù)N=7,實(shí)驗(yàn)中一定回流量下對(duì)應(yīng)的塔底輕組分濃度為0.15,塔頂輕組分濃度為0.80,求得的理論塔板數(shù)為5~6,全塔效率為71.5%~85% 。y,x分別為氣液兩相中乙醇摩爾百分?jǐn)?shù)。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),其數(shù)據(jù)的重顯性很好。
三、恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程改進(jìn)
恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置的懸浮濾漿液為水、碳酸鈣,以紡織狀物為過(guò)濾介質(zhì),采用真空吸濾方式進(jìn)行過(guò)濾,過(guò)濾推動(dòng)力恒定。在外力的作用下,懸浮液的液相通過(guò)介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截留下來(lái),從而實(shí)現(xiàn)固液分離。目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中存在如下問(wèn)題,即使在大壓差和低濃度濾漿的條件下,過(guò)濾速率依然小,獲得單位濾液體積所需要的時(shí)間長(zhǎng)。在使用實(shí)驗(yàn)裝置一段時(shí)間后,在不更換漿液的條件下,在同樣的壓差、攪拌速度、濾漿濃度操作條件下,單位濾漿體積所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng),就會(huì)影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。分析原因,影響過(guò)濾速度的主要因素是壓強(qiáng)差、濾餅厚度、濾餅和懸浮液的特性、懸浮液溫度、過(guò)濾介質(zhì)的阻力等。由于實(shí)驗(yàn)條件(如壓差、濾漿濃度、攪拌速度、溫度等)不改變,同時(shí)每次實(shí)驗(yàn)都要求學(xué)生清洗濾餅,依然解決不了單位濾漿體積所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,因此我們認(rèn)為隨著實(shí)驗(yàn)操作次數(shù)增加,學(xué)生反復(fù)清洗濾餅的次數(shù)也多,其接觸懸浮液的次數(shù)越來(lái)越多。而在正常教學(xué)過(guò)程中,多數(shù)學(xué)生用完餐后就急急忙忙來(lái)到實(shí)驗(yàn)室,或多或少會(huì)帶進(jìn)一些生物成分(如淀粉、細(xì)菌、食用油等),這些成分會(huì)包覆在碳酸鈣顆粒表面,使顆粒表面被改性,顆粒被乳化而形成膠體,從而改變?yōu)V餅的特性,影響過(guò)濾速率。為了節(jié)約費(fèi)用,降低工作強(qiáng)度,減少碳酸鈣懸浮濾漿液更換次數(shù),我們加入一定量的防止濾渣堆積過(guò)于密實(shí)且能使過(guò)濾順利進(jìn)行的細(xì)碎程度不同的不溶性惰性材料助濾劑,加入助濾劑后,在過(guò)濾同樣濃度的漿液和一定操作壓力下,獲得100ml體積的濾液所需時(shí)間,由原來(lái)的5分鐘縮短為2分鐘。通過(guò)對(duì)過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程的改進(jìn)和實(shí)際使用證明,改進(jìn)后學(xué)生易于實(shí)驗(yàn)操作,在有限的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),更好完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
四、結(jié)語(yǔ)
化工原理日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涉及的設(shè)備較多,且使用頻率較高,善于發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的問(wèn)題并及時(shí)改進(jìn)為教學(xué)任務(wù)的順利完成提供了保障。通過(guò)對(duì)精餾和過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程的改進(jìn),能夠使實(shí)驗(yàn)快速準(zhǔn)確完成的同時(shí),達(dá)到使學(xué)生掌握并運(yùn)用化工原理課程教學(xué)中的基本理論的目的,互動(dòng)效果較好。
【摘要】本文主要集中分析了化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題,分析了化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一些比較可行的建議和措施,以期可以為化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考。
【關(guān)鍵詞】化工原理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);問(wèn)題
一、前言
目前,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,還有部分問(wèn)題注意不夠,導(dǎo)致了化工原理教學(xué)質(zhì)量不高,教學(xué)效果不佳,所以,分析化工原理試驗(yàn)教學(xué)非常有必要,這是提高教學(xué)效果的必要途徑。
二、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)概述
《化工原理》課程是化學(xué)工程、應(yīng)用化學(xué)、過(guò)程裝備與控制、生物工程、環(huán)境工程、高分子等專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課?;ぴ碚n程的主要內(nèi)容是以生產(chǎn)中物理加工過(guò)程 為背景,按照其操作原理的共性歸納為若干“單元操作”,主要研究各單元操作的基本原理、典型設(shè)備的原則結(jié)構(gòu)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及選型?;ぴ韺儆诠?程科學(xué),用自然科學(xué)的原理考察、解釋和處理工程實(shí)際問(wèn)題,研究方法主要是理論解析和在理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究。《化工原理實(shí)驗(yàn)》是配合化工原理課堂理論教學(xué) 設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課,運(yùn)用課堂學(xué)過(guò)的化工基本理論,通過(guò)實(shí)驗(yàn)從實(shí)踐中進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握和運(yùn)用基本理論,分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種現(xiàn)象和問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作實(shí) 驗(yàn)設(shè)備的能力,分析、歸納、整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果及撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力,以及嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的工作作風(fēng)?!痘ぴ韺?shí)驗(yàn)》是培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能 力以及創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié),與理論課具有同等重要的教學(xué)地位。
三、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題
長(zhǎng)期以來(lái),傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)被固定的模式所束縛,總結(jié)起來(lái)存在以下三個(gè)方面的問(wèn)題:
第一,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一、陳舊。所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多是長(zhǎng)期開設(shè)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)、依附于課堂理論的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),而反映學(xué)科前沿的、有利于學(xué)生創(chuàng)新性思 維的研究性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)少。學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性和興趣,故在實(shí)驗(yàn)中只是機(jī)械地重復(fù)老師剛演示過(guò)的步驟,不重視實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)和過(guò)程,也不注意操作是 否規(guī)范。
第二,教學(xué)模式單一、陳舊。以往的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,即由教師組織安排,學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室先聽完老師介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)?的、實(shí)驗(yàn)原理、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng),接著學(xué)生按教師講解的步驟重復(fù)實(shí)驗(yàn),完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,記錄數(shù)據(jù),然后按規(guī)定的格式完成實(shí)驗(yàn)報(bào) 告。總的說(shuō)來(lái)就是在統(tǒng)一規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),在相同的地點(diǎn),學(xué)生聽相同的講解,做相同的實(shí)驗(yàn),這樣導(dǎo)致學(xué)生積極性不高,厭學(xué)心理加重;且對(duì)于基礎(chǔ)較好的同學(xué) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單,而對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)則略顯復(fù)雜。
第三,實(shí)驗(yàn)人數(shù)多,硬件設(shè)備缺乏。由于近幾年的教育擴(kuò)招,使得學(xué)生人數(shù)增多,原本富足的實(shí)驗(yàn)設(shè)備在目前看來(lái)顯得有些“捉襟見肘”,這樣做實(shí)驗(yàn)時(shí)就要輪流等待,使得一組實(shí)驗(yàn)做下來(lái)所消耗的時(shí)間增長(zhǎng),學(xué)生和教師都有怨言。
四、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)措施
1、重視理論嚴(yán)謹(jǐn)性同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
理論授課教師同時(shí)也是實(shí)驗(yàn)課教師,可在理論教學(xué)的同時(shí)穿插對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考和討論。同時(shí)我們應(yīng)該思考如何在化工原理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,并著重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、批判思維和聯(lián)想思維。如在課堂講完離心泵后,向?qū)W生提了一個(gè)問(wèn)題,離心泵啟動(dòng)后為什么不出水?學(xué)生們有的說(shuō)汽蝕了,有的說(shuō)氣縛了,有的說(shuō)管道進(jìn)了異物堵住了,有的說(shuō)線路故障,有的說(shuō)出口閥沒(méi)開等等,答案五花八門,有的答案并不牽扯什么高深的理論問(wèn)題,但在實(shí)際操作中極有可能出現(xiàn)。因此在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生就能很快能理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瓿蓪?shí)驗(yàn)操作。在理論授課的同時(shí)可安排實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí),使學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)時(shí)心中有數(shù),得心應(yīng)手,這樣才能更好發(fā)揮他們的主動(dòng)性和積極性。這里還有一個(gè)問(wèn)題值得注意,即在理論課后集中開出實(shí)驗(yàn)好還是上完相關(guān)章節(jié)后及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?一般認(rèn)為,相對(duì)的集中便于實(shí)驗(yàn)室的安排與管理,理論課后及時(shí)做實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)肯定容易理解一些。我認(rèn)為,在條件允許的前提下,盡可能將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂理論在內(nèi)容與時(shí)間上協(xié)調(diào)。畢竟當(dāng)代大學(xué)生要學(xué)的知識(shí)很多,不可能在某一門課程上反反復(fù)復(fù)地花時(shí)間。
2、實(shí)驗(yàn)仿真不能取代實(shí)際操作
實(shí)驗(yàn)仿真是近20年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。在降低實(shí)驗(yàn)成本、克服因?qū)嶒?yàn)裝置臺(tái)套數(shù)不夠而引起的學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少、改善和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等方面,確實(shí)發(fā)揮了不可替代的作用。近年來(lái),一些仿真技術(shù)公司和高校陸續(xù)推出了水平較高的化工原理實(shí)驗(yàn)仿真軟件,它們對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的貢獻(xiàn)是功不可沒(méi)的。當(dāng)然,實(shí)驗(yàn)仿真不可能完全替代實(shí)際操作,正如多媒體教學(xué)不能完全替代傳統(tǒng)板書授課,那種認(rèn)為讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上仿真就可避免購(gòu)置和使用化工原理實(shí)驗(yàn)裝置的想法是錯(cuò)誤的。我認(rèn)為,在實(shí)驗(yàn)操作前讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真,既可以加深他們對(duì)理論知識(shí)的理解,也可以強(qiáng)化他們對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和步驟的掌握,以改善實(shí)驗(yàn)操作效果。同時(shí),對(duì)于有特別要求的學(xué)生,也可以為他們提供多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。目前存在的問(wèn)題是,現(xiàn)有的軟件往往是針對(duì)某一種裝置設(shè)計(jì)和開發(fā)的,普適性不夠,同時(shí)也不能提供給使用者以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的功能,這樣不僅有礙軟件本身的推廣,而且不利于引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
3、改革實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫形式
實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的總結(jié),是實(shí)踐環(huán)節(jié)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。很多同學(xué)在撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)流于形式,不動(dòng)腦,多數(shù)內(nèi)容可以照抄實(shí)驗(yàn)講義。報(bào)告要真實(shí)反映我們要作什么?怎么作?作的結(jié)果?以及存在的問(wèn)題。化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告要突出工程性及現(xiàn)實(shí)性;要體現(xiàn)出學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力、分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題能力;體現(xiàn)出創(chuàng)造性和探索性。總體上化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以采用/小論文/的形式來(lái)寫,但不強(qiáng)求一律,給學(xué)生思考、選擇和發(fā)展的空間。學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí),根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備,在能達(dá)到教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)前提下,可根據(jù)自己興趣、愛好自行確定研究重點(diǎn),自擬題目。同一實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以擬訂不同的題目。由于題目、方案是學(xué)生自己擬定的,增加了實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和興趣,實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量由此得到明顯提高,抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象則可明顯減少。
五、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新
創(chuàng)新能力具有很大作用。但目前化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)方法、技術(shù)上和測(cè)試手段上仍有許多問(wèn)題。教學(xué)方法上,還主要以教師講,學(xué)生照著 做為主,實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)圆捎脤W(xué)生單純做實(shí)驗(yàn)定成績(jī)的教學(xué)模式;測(cè)試手段和技術(shù)比較落后,尤其是在運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、處理和控制方面。為此我們要加 大實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革力度,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。
1.嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理,實(shí)行結(jié)構(gòu)成績(jī)制
教師要認(rèn)真組織好實(shí)驗(yàn)教學(xué),嚴(yán)格教學(xué)管理,嚴(yán)格考核制度。實(shí)驗(yàn)課采取課前預(yù)習(xí)、現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)操作、編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、期末書面考試的教學(xué)方式, 由以上各環(huán)節(jié)的執(zhí)行情況來(lái)全面評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī),既實(shí)行結(jié)構(gòu)成績(jī)制。
2.將計(jì)算機(jī)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)
開發(fā)與實(shí)驗(yàn)裝置相配套的化工原理仿真系統(tǒng)軟件,運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)的計(jì)算技術(shù)、圖像和圖形技術(shù),可方便、迅速、形象地再現(xiàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 學(xué)生在計(jì)算機(jī)上可完成實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí),提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)效果,同時(shí)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,可節(jié)省學(xué)生繁雜和大量重復(fù)性計(jì)算時(shí)間,使學(xué)生有更多時(shí)間和精 力撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量。
運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、處理和控制?,F(xiàn)代化工生產(chǎn)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是集成化、大型化和自動(dòng)化,其實(shí) 質(zhì)就是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。我們?cè)谟行?shí)驗(yàn)裝置上采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和控制,不僅可以模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,還可以使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)在工 程上的應(yīng)用有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
六、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)教學(xué)過(guò)程中,必須要關(guān)注一些比較關(guān)鍵的問(wèn)題,進(jìn)而提出一些可行的措施來(lái)提高化工原理教學(xué)的水平,確?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量得到提高。
化工原理實(shí)驗(yàn)屬于一種工程性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),應(yīng)用于高校輕工化工課課堂教學(xué),所涉及的領(lǐng)域主要為化學(xué)工程學(xué)以及建立其基礎(chǔ)之上的技工領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)學(xué)生的操作能力和分析解析問(wèn)題的能力會(huì)有一定的考驗(yàn)。因此,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的優(yōu)劣將會(huì)直接對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)造成影響。目前,我國(guó)各技工院校中仍有不少學(xué)?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)采取的是傳統(tǒng)的教學(xué)模式,傳統(tǒng)教學(xué)模式過(guò)于強(qiáng)調(diào)同學(xué)合作和教師主導(dǎo),對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果造成阻礙,給學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)帶來(lái)不便。
一、開放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式概述
時(shí)間開放方面。開放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,時(shí)間開放針對(duì)的不僅僅是教學(xué)課堂,還包含著課堂之外的時(shí)間。也就是說(shuō),實(shí)驗(yàn)室開放的時(shí)間與學(xué)校圖書館無(wú)異,由此,每個(gè)學(xué)生都可以在實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)操作和觀察,并沒(méi)有嚴(yán)格的時(shí)間限制和約束。這對(duì)于任何類型的學(xué)生都很適用。對(duì)于那些熱愛學(xué)習(xí),熱衷于工科實(shí)驗(yàn)和車間作業(yè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生來(lái)說(shuō),他們可以根據(jù)自己的課程安排來(lái)安排自己的實(shí)驗(yàn);而那對(duì)于些實(shí)驗(yàn)?zāi)芰η芳训膶W(xué)生而言,為了保證課前的預(yù)習(xí)質(zhì)量和課后知識(shí)的鞏固,也可以根據(jù)自己的時(shí)間來(lái)安排實(shí)驗(yàn),直至達(dá)到自己的理想狀態(tài)。
內(nèi)容開放方面。開放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容即實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開放是保障開放式教學(xué)的基礎(chǔ)。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ袕?qiáng)弱,知識(shí)吸收速度有快慢,另外,學(xué)校學(xué)生的專業(yè)、興趣和能力都會(huì)有所差別,因而,實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的開放性正好符合了學(xué)生們的需要。教師可以將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分組,如:基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)等。學(xué)生們可以根據(jù)自己的實(shí)際情況來(lái)安排實(shí)驗(yàn),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這不僅有益于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于化工原理實(shí)驗(yàn)和車間實(shí)驗(yàn)操作的興趣,還有助于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。我們知道,很多的發(fā)明創(chuàng)造及天才般的靈感大多數(shù)都來(lái)源于自由實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,大多技術(shù)工人車間技術(shù)操作的精煉來(lái)源平時(shí)的努力和積累。因此,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放實(shí)際上是為學(xué)生們提供了一個(gè)自由發(fā)揮想象力和創(chuàng)新能力的平臺(tái),而對(duì)于學(xué)校來(lái)說(shuō),它可以借此平臺(tái)來(lái)培養(yǎng)更多多樣化、個(gè)性化的專業(yè)人才。
資源開放方面。開放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,資源開放是對(duì)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)一步完善?;ぴ韺?shí)驗(yàn)范圍廣且過(guò)程復(fù)雜,對(duì)于儀器設(shè)備和資料教材方面的要求頗多,因此,先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器和全面的資料教材是保證實(shí)驗(yàn)進(jìn)行下去的關(guān)鍵。開放實(shí)驗(yàn)資源,不僅有助于構(gòu)建良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,還有助于學(xué)生自學(xué)能力的提高。
二、開放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式方案的探討
做好實(shí)驗(yàn)相關(guān)的準(zhǔn)備工作。開放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置為實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行提供了基礎(chǔ)。因此,學(xué)生在開放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)前,就應(yīng)當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置有一定的了解。了解實(shí)驗(yàn)裝置,不論是對(duì)于授課老師還是學(xué)生都有一定的好處。首先,了解實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu),知曉它的操作方法,可以讀取儀表類設(shè)備的數(shù)值,這有利于學(xué)生理解教師講解的實(shí)驗(yàn)過(guò)程;再次,對(duì)于實(shí)驗(yàn)裝置的了解可以增強(qiáng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。
在講解實(shí)驗(yàn)裝置時(shí),可以讓學(xué)生猜想這些儀器設(shè)備各自的功用和效能,或者安排學(xué)生進(jìn)行小組討論,發(fā)表對(duì)接下來(lái)實(shí)驗(yàn)的看法,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,為接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。
讓學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)者。學(xué)生的求知欲往往會(huì)引導(dǎo)他們積極的探索新事物。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂上,教師處于主導(dǎo)地位,課程內(nèi)容由教師策劃設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)進(jìn)程由教師決定。由此,學(xué)生往往會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中聽任老師的指揮和指導(dǎo),實(shí)驗(yàn)原理、步驟和結(jié)果以及注意事項(xiàng)并沒(méi)有用心的去思考和體會(huì),最終導(dǎo)致他們完成實(shí)驗(yàn)的目的只是為了取得一個(gè)合格成績(jī)。因此,在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師應(yīng)當(dāng)注意區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué),讓學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)課堂的主導(dǎo)者,來(lái)掌控實(shí)驗(yàn)課堂。
讓學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)者,有利于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。而且,每個(gè)學(xué)生的能力水平不一致,教師對(duì)實(shí)驗(yàn)課堂的控制并不利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解和思考,學(xué)生的自主控制正好解決了這一問(wèn)題。如:設(shè)備制冷維修技術(shù)的課堂上,教師提出“為什么目前的一些化工行業(yè)會(huì)應(yīng)用到制冷設(shè)備,如何保證這些化工原料的一直處于常態(tài),不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?”對(duì)此,傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師指名學(xué)生回答,或者是老師直接解釋。這并不利于學(xué)生想象力和分析解析問(wèn)題能力的提高。因此,教師只需要引導(dǎo)學(xué)生“思考――討論――綜合意見――說(shuō)明理由”即可,如果學(xué)生講解不全面,教師可以適時(shí)來(lái)補(bǔ)充。這不僅有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課堂產(chǎn)生興趣,還有利于培養(yǎng)學(xué)生自主思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
完善教學(xué)方式。傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是通過(guò)教師講解,輔助資料不外乎課本和參考資料。開放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)手段來(lái)豐富、完善教學(xué)方法避免這一現(xiàn)狀。如今信息技術(shù)在教育教學(xué)中應(yīng)用普遍,同樣,也可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)結(jié)合起來(lái)。目前較為常用的輔助教學(xué)設(shè)備主要有:幻燈片、實(shí)驗(yàn)錄像、CAI、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。信息技術(shù)的應(yīng)用有助于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣,同時(shí)也能從多方面來(lái)加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解,從而拓寬知識(shí)面。
改變傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式。在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)主要參考目標(biāo)為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)際上,學(xué)生為了追求高分?jǐn)?shù),往往會(huì)制作虛假的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。究其原因,還是由于傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法較為關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的整體質(zhì)量和報(bào)告內(nèi)容的完整性,由此,更改數(shù)據(jù)或者是編寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)成為了學(xué)生為獲取高分而長(zhǎng)用的手段。這種結(jié)果的分?jǐn)?shù)并不能呈現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和操作能力,因此,改變傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式勢(shì)在必行。
可以參照學(xué)校其他科目成績(jī)的評(píng)定方法,對(duì)其完善。首先,將實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)分成平時(shí)的出勤率、實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性、筆試測(cè)試成績(jī),小組評(píng)定成績(jī)這幾大板塊;再次,根據(jù)每大板塊所能真實(shí)反映學(xué)生綜合能力的程度,來(lái)分配比例,如:平時(shí)的出勤率為15%的計(jì)分值。這之中,所要注意的是,學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)的真實(shí)性,上文提到,學(xué)生為了獲得高分?jǐn)?shù),可能會(huì)編寫數(shù)據(jù)。這種全新的評(píng)分機(jī)制就是為了評(píng)分公平,因此,為了保障公平,實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整性的比例數(shù)值可以稍稍降低;最后,成績(jī)的評(píng)定應(yīng)當(dāng)脫離全部由教師評(píng)定的方式,學(xué)生自己也可以參與到分?jǐn)?shù)評(píng)定中來(lái)。具體操作時(shí),可以由實(shí)驗(yàn)小組成員來(lái)評(píng)定其他成員的成績(jī),而這個(gè)成績(jī)所占的比率可以控制在10%左右。
化工原理實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式在技工院校中應(yīng)用過(guò)程中,其優(yōu)勢(shì)明顯,不論是對(duì)于教師還是學(xué)生而言,都具有明顯的便利性和輔助功能。因此,解決好化工原理實(shí)驗(yàn)開放式教學(xué)模式運(yùn)行實(shí)踐過(guò)程中的問(wèn)題,便顯得尤為重要了。在運(yùn)行實(shí)踐過(guò)程中,想要做好開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師們應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn):做好實(shí)驗(yàn)相關(guān)的準(zhǔn)備工作、讓學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)者、完善教學(xué)方式和改變傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式,只有這樣,才能真正的實(shí)現(xiàn)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
(作者單位:冷水江市高級(jí)技工學(xué)校)
摘 要:依靠校園內(nèi)網(wǎng)絡(luò),利用計(jì)算機(jī)建模和仿真技術(shù),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)版的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)表現(xiàn)。既能夠提供教學(xué)信息資源,使學(xué)生在很大程度上對(duì)學(xué)習(xí)的時(shí)間、過(guò)程和空間具有更多的支配權(quán),而且能夠?qū)㈧o態(tài)教材轉(zhuǎn)變?yōu)閳D、文、聲、像并茂的動(dòng)態(tài)教材,甚至對(duì)因設(shè)備、場(chǎng)地等原因無(wú)法開設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌颉吧須v其境”地感受實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的生動(dòng)性和豐富性。
關(guān)鍵詞:化工原理實(shí)驗(yàn) 虛擬教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
自從2002年美國(guó)麻省理工大學(xué)(MIT)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)全部課程的教學(xué)信息而成為全球共享資源以來(lái),其普遍、快速、交互的特點(diǎn)引起了對(duì)知識(shí)傳播模式的全新探討,極大地改變了基礎(chǔ)教育領(lǐng)域內(nèi)教與學(xué)的方式、手段和過(guò)程。采用基于網(wǎng)絡(luò)(WEB)的虛擬教學(xué)模式來(lái)完善、甚至是部分替代傳統(tǒng)的教學(xué)模式,必將成為未來(lái)教育的主渠道。從技術(shù)角度看,當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已相當(dāng)成熟,圖像、動(dòng)畫、視頻、音頻等多媒體信號(hào)的制作及傳輸方式也是多樣化的。系統(tǒng)運(yùn)行于校園網(wǎng)上,既可用于計(jì)劃性較強(qiáng)的日常教學(xué),也適用于靈活的培訓(xùn)、輔導(dǎo)講座及師生間交流。近年來(lái),對(duì)這一模式在英語(yǔ)課程、計(jì)算機(jī)課程及思政課程教學(xué)中應(yīng)用的研究不斷地深入,但目前應(yīng)用于工程實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)踐則相對(duì)寥寥。
《化工原理實(shí)驗(yàn)》課程是一門以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新思維為目標(biāo),以實(shí)驗(yàn)研究方法處理化學(xué)工程問(wèn)題為特色的實(shí)踐性課程,是學(xué)習(xí)、掌握和運(yùn)用化工原理理論知識(shí)必不可少的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程擔(dān)負(fù)著從理論到工程、從基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁作用,必然要求適應(yīng)時(shí)代的教學(xué)模式與之匹配。目前高校所采用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式多為傳統(tǒng)的、驗(yàn)證性的模式:即實(shí)驗(yàn)中采用分組實(shí)驗(yàn)的形式,教師講解實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)后由學(xué)生采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),經(jīng)課后整理后上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生機(jī)械地循序操作,而且由于受到場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)裝置的限制,很難實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)人獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的目的。另外《化工原理實(shí)驗(yàn)》中,介質(zhì)在密閉的管道或塔器內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱過(guò)程,無(wú)法觀察到實(shí)際的過(guò)程變化或產(chǎn)生故障的情況,這些因素都不可避免地剝奪了學(xué)生思考的權(quán)利。除此之外,作為工程實(shí)驗(yàn),要花大量的時(shí)間在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)上,但如果碰到設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題,將直接影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展;作為對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的總結(jié),實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)課程的重要組成部分,也是評(píng)判學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的依據(jù)。但在實(shí)際的教學(xué)當(dāng)中,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告單純是數(shù)據(jù)的整理,且容易抄襲。對(duì)于報(bào)告中體現(xiàn)的較大誤差甚至是失敗的實(shí)驗(yàn),學(xué)生得到的只是一個(gè)成績(jī),而沒(méi)有修正或改進(jìn)的實(shí)踐機(jī)會(huì)。為建立《化工原理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)的基礎(chǔ)性、綜合性、自主性、創(chuàng)新性相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,鼓勵(lì)學(xué)生選擇、自學(xué)、嘗試、乃至允許失敗并總結(jié)經(jīng)驗(yàn),鞏固課堂教學(xué)知識(shí)點(diǎn),彌補(bǔ)課堂教學(xué)的盲點(diǎn),基于WEB的《化工原理實(shí)驗(yàn)》開放式虛擬教學(xué)的探討勢(shì)在必行。
1 《化工原理實(shí)驗(yàn)》開放式虛擬教學(xué)模式的主題模塊
順應(yīng)科技教育的趨勢(shì),我們提出了以《化工原理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)及學(xué)習(xí)資源的利用為特征,以信息庫(kù)的建立及實(shí)驗(yàn)CAI的網(wǎng)絡(luò)化作為整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)核心的模式,組建包括資源創(chuàng)作、視頻教學(xué)、多媒體課件的教學(xué)信息庫(kù),實(shí)現(xiàn)《化工原理CAI》仿真的網(wǎng)絡(luò)化,開發(fā)綜合學(xué)習(xí)、資源、評(píng)估及信息交流的教學(xué)平臺(tái)體系。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通的PC機(jī),學(xué)生不僅可使用模擬軟件搭建的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,根據(jù)實(shí)訓(xùn)的要求,任意時(shí)段、任意次數(shù)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí),而且能夠利用多媒體通訊技術(shù)構(gòu)造的學(xué)習(xí)環(huán)境,進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻點(diǎn)播教學(xué)、多媒體個(gè)別化交互式網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等教學(xué)活動(dòng)。以此為主旨的主體模塊為:
1.1 網(wǎng)絡(luò)化仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
基于WEB的實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)的開發(fā)。東華大學(xué)的《化工原理實(shí)驗(yàn)》現(xiàn)為上海市精品課程,自主研制的《化工原理CAI》以其三維立體界面、逼真的動(dòng)態(tài)效果、切合教材的操作流程,以及方便的操作界面等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在《化工實(shí)驗(yàn)原理》課堂教學(xué)中使用,教學(xué)效果良好。但由于其必需以軟件的形式單獨(dú)安裝在每臺(tái)電腦中,無(wú)法進(jìn)行使用者個(gè)體間的交流,也無(wú)法在沒(méi)有購(gòu)買或安裝此軟件的學(xué)生個(gè)人電腦中使用,限制了在實(shí)驗(yàn)室外的使用條件。因此,將流程仿真、動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、數(shù)字壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的融合交叉,制作成適用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)是迫切的需求,是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。在虛擬的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生們可以再現(xiàn)和模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)生和發(fā)展的條件、現(xiàn)象,直觀清晰生動(dòng)地為學(xué)生提供大量的感性材料來(lái)驗(yàn)證課堂理論講授的內(nèi)容。對(duì)于難做的實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),而不受時(shí)間、場(chǎng)地、安全等實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件的限制。實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以用小論文的形式,運(yùn)用課堂教學(xué)的理論知識(shí)、學(xué)生自身實(shí)踐的數(shù)據(jù)成果,允許學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)中模擬錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)條件及操作下的異?,F(xiàn)象和可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)事故,鼓勵(lì)他們勇于實(shí)踐、不怕失敗、善于從成功與失敗中吸取經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)和促進(jìn)學(xué)生的語(yǔ)言知識(shí)、邏輯思維能力和概括能力。不僅能夠最大限度地利用各種教學(xué)資源;能夠?qū)崿F(xiàn)任何學(xué)生、在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、從任何實(shí)驗(yàn)章節(jié)開始實(shí)踐;而且可以使教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全方位的交流,最大范圍的教學(xué)資源共享,大大地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率。
1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理
打破許多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置還停留在把書本上的文字直接上傳到網(wǎng)上的方式,建立和完善“數(shù)據(jù)庫(kù)”服務(wù)體系。不僅局限于教學(xué)大綱,教學(xué)日歷,教案等文字資料,還應(yīng)以流媒體信息模式以在線播放或下載播放提供教室講課錄像、聲音、圖像等,豐富教材內(nèi)容。將錄制好的視訊影片剪輯安排,結(jié)合Flash動(dòng)畫等形式,針對(duì)教學(xué)內(nèi)容,以不同的教學(xué)策略提出問(wèn)題來(lái)啟發(fā)、促進(jìn)與引導(dǎo)討論。數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,需要該實(shí)驗(yàn)課程的專業(yè)教師和技術(shù)人員共同開發(fā),結(jié)合傳統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)資源及預(yù)錄的視頻播放,充分調(diào)動(dòng)人的多種感官,以達(dá)到良好的教學(xué)效果。
2 基于WEB的開放式虛擬教學(xué)模式應(yīng)用于《化工原理實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)體會(huì)
無(wú)論對(duì)學(xué)生還是老師來(lái)說(shuō),虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是新體驗(yàn),不僅在形式上,也將是在思想上的一次創(chuàng)新。建立網(wǎng)絡(luò)交互體系,將教學(xué)過(guò)程中教師與學(xué)生的交流形式網(wǎng)絡(luò)化,延伸課堂教學(xué)的空間和時(shí)間,密切師生之間的交流也是本項(xiàng)目的關(guān)鍵之處,可以通過(guò)BBS主題討論和與師生間的電子郵件在線非實(shí)時(shí)答疑,構(gòu)建民主平等的新型師生關(guān)系與和諧愉快的心理氛圍。在此兩項(xiàng)基礎(chǔ)之上,建立討論答疑及考試系統(tǒng)。提供練習(xí)、作業(yè)、考試等多種試卷類型,以滿足不同用戶考試、學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、競(jìng)賽的應(yīng)用需要。學(xué)生可以查看自己的成績(jī)和答卷,參照設(shè)定的正確答案和答案要點(diǎn)說(shuō)明,了解自己的知識(shí)盲區(qū),有效地提高在教學(xué)上的應(yīng)用效果。同時(shí),教師的角色不再單純地作為知識(shí)的傳播者,而是從“教”到“導(dǎo)”。引導(dǎo)學(xué)生高效率地學(xué)習(xí),掌握學(xué)習(xí)策略,培養(yǎng)學(xué)生自我調(diào)節(jié)、自我監(jiān)控等能力,形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。只要在有網(wǎng)絡(luò)的地方,就能夠成為真實(shí)意義上的開放實(shí)驗(yàn)室.虛擬實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)是硬件設(shè)備無(wú)法可比的,但也不可忽視它的局限性,畢竟是一個(gè)模擬的環(huán)境,對(duì)那些在處理硬件設(shè)備是還有很多細(xì)節(jié)問(wèn)題上要同學(xué)們反復(fù)練習(xí)、熟練操作;在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該要靈活運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)實(shí)驗(yàn)室之間的互補(bǔ),虛實(shí)結(jié)合、取長(zhǎng)補(bǔ)短,為學(xué)生們進(jìn)行更高層次的學(xué)習(xí)提供良好的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的環(huán)境。
【摘 要】仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段,本文分析了仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn),同時(shí)指出仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合,更有利于提高教學(xué)效果和學(xué)生能力的培養(yǎng)。
【關(guān)鍵詞】仿真實(shí)驗(yàn);化工原理;實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
化工原理是我校藥物制劑專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,該課程以化工傳遞過(guò)程的基本理論和工程方法論為兩條主線,系統(tǒng)地講授了化工生產(chǎn)過(guò)程中常見單元操作的工作原理、相關(guān)設(shè)備的工藝結(jié)構(gòu)和具體的操作過(guò)程,在整個(gè)教學(xué)體系中起著承上啟下的重要作用[1-2]。隨著時(shí)代的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和教育理念的革新,尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)教學(xué)思想、教學(xué)方法和教學(xué)手段提出了全新的要求和挑戰(zhàn)。在這樣的形勢(shì)下,化工原理課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段也在進(jìn)行著新的嘗試與改革,把計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)用于化工原理課程的教學(xué)將成為一種趨勢(shì)[3]。
化工仿真實(shí)驗(yàn)利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)建模與仿真技術(shù),對(duì)生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字仿真,建立虛擬的操作環(huán)境 ,同時(shí)營(yíng)造類似于工廠控制室的教學(xué)環(huán)境,訓(xùn)練學(xué)生分析問(wèn)題 、解決問(wèn)題和故障處理的能力,是一種先進(jìn)的教學(xué)手段。
1 仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)
1.1 直觀性
仿真實(shí)驗(yàn)可以模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)全過(guò)程,形象逼真生動(dòng)、簡(jiǎn)明易懂,既有科學(xué)性又富有趣味性,便于學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)了解實(shí)驗(yàn)單元的操作方法和操作技巧[4]。通過(guò)模擬開車、停車、正常運(yùn)行以及發(fā)生事故時(shí)所涉及的參數(shù)及數(shù)據(jù)的變化,明白正常狀態(tài)、事故發(fā)生狀態(tài)以及事故處理的規(guī)律和方法,加深學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)裝置操作過(guò)程的了解和對(duì)其功能把握,鞏固所學(xué)知識(shí)。
1.2 可操作性
由于實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備的規(guī)模及內(nèi)容有限,同時(shí)受教學(xué)時(shí)數(shù)的限制,很多情況下一些實(shí)驗(yàn)被簡(jiǎn)化、調(diào)整甚至放棄。有時(shí)某些實(shí)驗(yàn)采取教師演示操作學(xué)生觀看或者幾個(gè)學(xué)生一組的合作實(shí)驗(yàn),每個(gè)學(xué)生得到單獨(dú)操作練習(xí)的機(jī)會(huì)很少,這樣會(huì)造成學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解不夠透徹,動(dòng)手能力得不到應(yīng)有的鍛煉,甚至所學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié),教學(xué)效果會(huì)受到一定程度的影響。利用仿真實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以在仿真軟件上反復(fù)進(jìn)行設(shè)備的開、停車及事故處理訓(xùn)練,直到操作技能達(dá)到要求,這在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中和實(shí)驗(yàn)室中是難以實(shí)現(xiàn)的。
1.3 安全性
對(duì)于化工原理課的一些實(shí)驗(yàn),學(xué)生由于之前預(yù)習(xí)不充分或者課堂上開小差,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由實(shí)驗(yàn)操作失誤現(xiàn)象,輕則影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度,重則還會(huì)危害教師和學(xué)生的身體健康,造成嚴(yán)重的教學(xué)事故。例如:離心泵的啟動(dòng)或關(guān)停的誤操作會(huì)引起離心泵電機(jī)的燒毀;吸收塔操作失誤則會(huì)引起氨氣泄露等安全事故。在教學(xué)的過(guò)程中使用仿真實(shí)驗(yàn),即使學(xué)生在仿真計(jì)算機(jī)上進(jìn)行誤操作時(shí)也不會(huì)發(fā)生人身危險(xiǎn),同時(shí)也不會(huì)造成儀器設(shè)備、儀表、元件破壞和環(huán)境污染等經(jīng)濟(jì)損失。
1.4 經(jīng)濟(jì)性
化工原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般價(jià)格高、體積大,而仿真實(shí)驗(yàn)只需將軟件安裝在電腦上即可運(yùn)行,且在使用過(guò)程中,仿真實(shí)驗(yàn)沒(méi)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的日常維護(hù)和實(shí)驗(yàn)藥品的消耗,在達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的同時(shí),還能減少教學(xué)投資,節(jié)約實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。
2 仿真實(shí)驗(yàn)的不足
任何事物具有雙面性,仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于教學(xué)有利也有弊,在教學(xué)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)了仿真實(shí)驗(yàn)有以下三個(gè)不足之處。
2.1 真實(shí)生產(chǎn)與仿真實(shí)驗(yàn)存在較大差別
仿真實(shí)驗(yàn)操作的模擬性和程序化與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作的靈活性、不可預(yù)見性還有相當(dāng)?shù)木嚯x。以仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程的離心泵操作實(shí)驗(yàn)為例,仿真軟件可以模擬離心泵的操作順序,在操作順序出錯(cuò)時(shí),軟件會(huì)報(bào)警提示,而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,泵在啟動(dòng)前要盤泵,檢查密封裝置及潤(rùn)滑油的液位等,而仿真系統(tǒng)中這些操作步驟是沒(méi)有的。同時(shí)真實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中存在大量的不可預(yù)見性的問(wèn)題,需要操作人員憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)迅速反應(yīng)并及時(shí)果斷處理,而仿真實(shí)驗(yàn)只是實(shí)際生產(chǎn)裝置的簡(jiǎn)單化處理。
2.2 減少學(xué)生應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的機(jī)會(huì)
而在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中遇到儀器故障、突發(fā)問(wèn)題等,會(huì)使學(xué)生增加克服困難的訓(xùn)練機(jī)會(huì),提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。而仿真實(shí)驗(yàn)室的條件相對(duì)理想,減少了學(xué)生應(yīng)對(duì)突發(fā)事件、排除故障及對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的常規(guī)檢修的機(jī)會(huì),又由于仿真實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)也是程序設(shè)置好的,也減少了使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析這一環(huán)節(jié)體驗(yàn),同時(shí)也減少了對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的反思及尋找可用的經(jīng)驗(yàn)和過(guò)失機(jī)會(huì)。
2.3 不利于學(xué)生安全生產(chǎn)觀念的培養(yǎng)
仿真實(shí)驗(yàn)帶有游戲色彩,學(xué)生在電腦面前通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤來(lái)操縱生產(chǎn)過(guò)程時(shí)沒(méi)有壓力,完全可以處于輕松的心理狀態(tài),操作失誤時(shí)可以通過(guò)重新再做來(lái)彌補(bǔ)前次操作的過(guò)失,很難體會(huì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作的緊張及工作壓力,不利于增強(qiáng)學(xué)生安全生產(chǎn)的高度責(zé)任感、緊迫感。因此,要讓學(xué)生真正掌握化工生產(chǎn)操作技能,了解化工生產(chǎn)安全問(wèn)題的重要性,提高分析判斷和處理的問(wèn)題的能力,還必須與實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。
3 結(jié)論
化工仿真和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合,既可以在仿真中理解所學(xué)的理論知識(shí),又可提高學(xué)生對(duì)化工操作的感性認(rèn)識(shí)。通過(guò)仿真訓(xùn)練與真實(shí)操練有機(jī)結(jié)合,揚(yáng)長(zhǎng)避短,既節(jié)省成本,又提升學(xué)生實(shí)際操作能力訓(xùn)練的有效性,更加提高了教學(xué)效果。
【摘 要】為了提高學(xué)生動(dòng)手能力,對(duì)鞏固與加深課堂知識(shí)的理解, 列舉了化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的幾個(gè)問(wèn)題,提出了一些解決方法
【關(guān)鍵詞】化工原理;實(shí)驗(yàn);教學(xué);方法
素質(zhì)教育是高校21世紀(jì)人才培養(yǎng)的方向, 教育的重點(diǎn)向能力素質(zhì)培養(yǎng)轉(zhuǎn)化。只有具有較強(qiáng)實(shí)際工作能力和創(chuàng)新能力的人才, 才能適應(yīng)社會(huì)的需求, 化解社會(huì)就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)壓力。陜西科技大學(xué)是工科院校, 培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才, 大部分的畢業(yè)生將直接面向生產(chǎn)一線, 從事現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)、技術(shù)、管理工作。 作為化工類及其相近專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課, 化工原理課程的建設(shè)和改革一向受到各相關(guān)學(xué)校及院系的高度重視。從見諸公開發(fā)表的教學(xué)研究論文到各地各院校的精品課程名單上, 都可以看出化工原理課程的重要地位和建設(shè)水平。在構(gòu)成化工原理課程的三大教學(xué)環(huán)節(jié)中, 化工原理實(shí)驗(yàn)起著驗(yàn)證理論、結(jié)合科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要作用。實(shí)驗(yàn)課與理論課是相輔相成的,是提高學(xué)生動(dòng)手能力的一重要環(huán)節(jié),是對(duì)課堂知識(shí)的一種鞏固與加深。在教學(xué)過(guò)程中,教師應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、理論課教學(xué)和工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)緊密結(jié)合起來(lái),要使學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn),而且要讓學(xué)生能夠?qū)W到化工生產(chǎn)過(guò)程中一些常用單元操作的操作過(guò)程,掌握一些常用設(shè)備的使用方法,使其動(dòng)手能力得到初步的訓(xùn)練,養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣,以適應(yīng)化工企業(yè)中的基本生產(chǎn)過(guò)程,為學(xué)生今后的發(fā)展打下一定的基礎(chǔ)。 因此我們?cè)谥匾暲碚摻虒W(xué)的同時(shí), 需進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)工作的改革[ 1] , 用科學(xué)態(tài)度對(duì)待和重視實(shí)驗(yàn)教學(xué), 提高實(shí)驗(yàn)課程的地位。從目前我校化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐來(lái)看, 學(xué)生雖能在老師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)課程的基本操作及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理, 但仍存在以下不足: 1 實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容和操作主要靠教師在實(shí)驗(yàn)室講解和演示, 多數(shù)學(xué)生僅照葫蘆畫瓢, 簡(jiǎn)單動(dòng)手,基本不動(dòng)腦, 有些學(xué)生做完后仍是茫然,更不要奢談創(chuàng)新; 2 部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容枯燥乏味,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康男圆幻鞔_和不感興趣, 做實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)為缺乏積極性、主動(dòng)性; 3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫流于形式。 針對(duì)以上不足, 為提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量,筆者對(duì)以下幾方面進(jìn)行了一些思考。
1 重視理論嚴(yán)謹(jǐn)性同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
理論授課教師同時(shí)也是實(shí)驗(yàn)課教師, 可在理論教學(xué)的同時(shí)穿插對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考和討論。同時(shí)我們應(yīng)該思考如何在化工原理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力, 并著重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、批判思維和聯(lián)想思維。如在課堂講完離心泵后,向?qū)W生提了一個(gè)問(wèn)題,離心泵啟動(dòng)后為什么不出水?學(xué)生們有的說(shuō)汽蝕了,有的說(shuō)氣縛了,有的說(shuō)管道進(jìn)了異物堵住了,有的說(shuō)線路故障,有的說(shuō)出口閥沒(méi)開等等,答案五花八門,有的答案并不牽扯什么高深的理論問(wèn)題,但在實(shí)際操作中極有可能出現(xiàn)。 因此在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)中, 學(xué)生就能很快能理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?完成實(shí)驗(yàn)操作。在理論授課的同時(shí)可安排實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí), 使學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)時(shí)心中有數(shù), 得心應(yīng)手,這樣才能更好發(fā)揮他們的主動(dòng)性和積極性。這里還有一個(gè)問(wèn)題值得注意, 即在理論課后集中開出實(shí)驗(yàn)好還是上完相關(guān)章節(jié)后及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)? 一般認(rèn)為, 相對(duì)的集中便于實(shí)驗(yàn)室的安排與管理, 理論課后及時(shí)做實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)肯定容易理解一些。我認(rèn)為, 在條件允許的前提下,盡可能將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂理論在內(nèi)容與時(shí)間上協(xié)調(diào)。畢竟當(dāng)代大學(xué)生要學(xué)的知識(shí)很多, 不可能在某一門課程上反反復(fù)復(fù)地花時(shí)間。
2 實(shí)驗(yàn)仿真不能取代實(shí)際操作
實(shí)驗(yàn)仿真是近20年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。在降低實(shí)驗(yàn)成本、克服因?qū)嶒?yàn)裝置臺(tái)套數(shù)不夠而引起的學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少、改善和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)[ 2] 等方面, 確實(shí)發(fā)揮了不可替代的作用。近年來(lái), 一些仿真技術(shù)公司和高校陸續(xù)推出了水平較高的化工原理實(shí)驗(yàn)仿真軟件, 它們對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的貢獻(xiàn)是功不可沒(méi)的。當(dāng)然, 實(shí)驗(yàn)仿真不可能完全替代實(shí)際操作, 正如多媒體教學(xué)不能完全替代傳統(tǒng)板書授課,那種認(rèn)為讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上仿真就可避免購(gòu)置和使用化工原理實(shí)驗(yàn)裝置的想法是錯(cuò)誤的。我認(rèn)為, 在實(shí)驗(yàn)操作前讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真, 既可以加深他們對(duì)理論知識(shí)的理解, 也可以強(qiáng)化他們對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和步驟的掌握, 以改善實(shí)驗(yàn)操作效果。同時(shí), 對(duì)于有特別要求的學(xué)生, 也可以為他們提供多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。目前存在的問(wèn)題是, 現(xiàn)有的軟件往往是針對(duì)某一種裝置設(shè)計(jì)和開發(fā)的, 普適性不夠, 同時(shí)也不能提供給使用者以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的功能, 這樣不僅有礙軟件本身的推廣, 而且不利于引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
3 改革實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫形式
實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的總結(jié), 是實(shí)踐環(huán)節(jié)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。很多同學(xué)在撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)流于形式,不動(dòng)腦, 多數(shù)內(nèi)容可以照抄實(shí)驗(yàn)講義。 報(bào)告要真實(shí)反映我們要作什么? 怎么作? 作的結(jié)果? 以及存在的問(wèn)題。化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告要突出工程性及現(xiàn)實(shí)性; 要體現(xiàn)出學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力、分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題能力; 體現(xiàn)出創(chuàng)造性和探索性。總體上化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以采用/小論文/ 的形式來(lái)寫, 但不強(qiáng)求一律, 給學(xué)生思考、選擇和發(fā)展的空間。學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí), 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備,在能達(dá)到教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)前提下, 可根據(jù)自己興趣、愛好自行確定研究重點(diǎn), 自擬題目。同一實(shí)驗(yàn), 學(xué)生可以擬訂不同的題目。由于題目、方案是學(xué)生自己擬定的, 增加了實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和興趣, 實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量由此得到明顯提高, 抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象則可明顯減少[3-5]。
4 結(jié)論:
本文就常見于化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾個(gè)問(wèn)題提出了我自己的看法。實(shí)際上, 類似的問(wèn)題也存在于其他專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課及其實(shí)驗(yàn)室中。提高學(xué)生動(dòng)手能力,對(duì)鞏固與加深課堂知識(shí)的理解,提高教學(xué)質(zhì)量, 培養(yǎng)高素質(zhì)人才, 是非常重要的。