摘 要: 针对化工原理课程公式长、计算繁、理解难等特点,本文指出,在教学过程中应强化理论联系实际,通过多方面激发和培养学生主动学习的兴趣,使学生既掌握化工原理的知识,又培养分析问题和解决问题的能力,从而提高化工原理这门理论课程的教学质量与水平。

关键词: 化工原理 实践 趣味 教学改革

化工原理是化学工程与工艺、生物工程、食品科学与工程、制药工程、环境工程等专业的一门重要基础课。该课程的综合性很强,涉及面较广,在校的大学生普遍不具备工厂生产经验[1],因此普遍感到原理多、公式长、计算繁、理解难,主动学习的兴趣不高。如何让学生牢固地掌握化工原理相关理论知识,并能将其灵活应用于生产实践是任课教师不得不面对的难题。无论是杜威的“教育即生活”,还是陶行知的“生活即教育”,都说明了教育与生活是密切联系、密不可分的。虽然在校生普遍缺乏相关化工生产实践经验,但在教学过程中,可以将化工原理的知识点与生活中出现的相关情景联系起来,采用趣味性教育,注重激发学生主动学习的兴趣?!靶巳な亲詈玫慕淌Α?,这样的教学才会获得事半功倍的效果。

一、趣味开场白,唤起学习兴趣

“良好的开端是成功的一半”,开始讲课前几分钟结合教材内容,创设问题情境,提出富有启发性和有思考价值的问题。这些问题就会像一粒石子投入到平静的水中,激起学生朵朵思维的浪花,唤起他们强烈的求知欲。
如讲化工原理第一章流体静力学时,可以在开始授课前设问学生:“为什么输液时药瓶一定要高于人体?”通过学生的回答,引入液体产生静压力的原因和相关计算的讲解。在讲到流体动力学时,拿一个玻璃漏斗和乒乓球,问学生:“如果将漏斗敞口朝下,再将乒乓球放到里面,通过漏斗细颈用嘴往下吹气,乒乓球会不会掉下来?”这个问题最能唤起学生兴趣。本实验并未在教材中出现,而且道具简单易得,并可以在课堂上即刻验证,答案看起来很简单:即使不往下吹气,乒乓球都会掉到地上,更何况向下吹气。但是实验的结果让学生大吃一惊,乒乓球不仅不会掉下来,还会被紧紧吸上去??赐暾飧黾葱诵∈笛?,学生求知欲普遍高涨,由此引入流体流动的伯努利方程,再解释该现象产生的原因,最后还可以给学生补充讲解飞机为什么能上天等许多流体流动相关的趣味问题。这样很快地就能把学生的注意力集中到学习内容中去,唤起学生学习新课的热情,从而形成良好的学习氛围。

二、直观教学,提高学习兴趣

化工原理课程理论性较强。上课时如果只按书本进行泛泛的讲解,学生因为接触不多,想象思维能力如果不够好,往往不容易理解。要多结合教具和实验进行直观讲解,这样可以帮助学生理解和记忆,提高他们对本门课程的学习兴趣。
如在讲解流体流动经过的管道阀门时,将用塑料制作的便于拆解的各种阀门发放给学生,让他们亲手触摸,了解各种阀门的形状、工作原理;讲解板框过滤时,仅通过书本上的绘图往往难以明白过滤和洗涤孔道及流向,将缩小的塑料过滤板、洗涤板模型给学生传看,让他们自己找滤浆入口,洗水入口,则整个过滤和洗涤过程一目了然;讲解列管式换热器时,拿出用有机玻璃材料制作的透明设备模型,可以让学生更直观性地了解不同类型的管程、壳程、折流挡板等部件。用这些实物进行直观教学,相关化工设备结构、操作原理等难题就迎刃而解,大大提高了学生的学习兴趣。

三、多媒体教学,激发学习兴趣

在化工原理教学过程中,有部分化工单元操作情景学生难以想象,实验又不便于观察。这时仅靠传统的教学手段较难使学生很好地掌握相关概念和规律。借助现代多媒体辅助教学手段,把化工单元操作中的设备结构,控制原理等抽象难懂、难以用语言表达清楚、变化复杂的教学内容以动画的形式,生动、活泼地展现在学生面前,可以很好地弥补传统教学中的不足[2],增强了课堂教学的趣味性,大大激发了学生学习的兴趣。
如在讲精馏塔单元操作时,采用投影仪先播放相关录像,让学生对塔的结构、类型、特点以及液泛、泄漏、雾沫夹带等相关知识有一个初步了解,然后采用计算机模拟控制,使学生在屏幕上清楚地看到,当气体通过塔板筛孔的速度不同时,气液两相在塔板上呈现出三种明显不同的接触状态?;箍梢酝ü徊降鹘谝禾寤蚱宓牧髁?,观察到板式塔的几种不正常操作。多媒体教学过程中,学生思维相当活跃,教学效果较好。

四、理论联系实际,延伸学习兴趣

化工原理理论课程的教学,教师大多习惯于讲授基本概念和繁多的数学推导及计算。这种从理论到理论的教学模式,缺乏感知认识,学生既感到枯燥无味,又学不到真正的化工原理知识。心理学研究表明,当学习内容和学生熟悉的生活情境越贴近,学生自觉接纳知识的程度就越高。所以,教师要善于挖掘教学内容中的生活情境,让化工原理知识贴近生活,尽量列举贴近日常生活的各种事例,增加知识的实用性、趣味性,将书本知识延伸到生活中去,也就延伸了学生进一步主动学习的兴趣。
比如在讲解传热单元操作中热传递的三种方式:传导、对流、辐射时,将其联系到课本中没有介绍过的太阳能热水器的工作原理,详细讲解太阳光通过辐射到达太阳能热水器的真空管,黑色的内层涂料吸收了光能将其转化为热能,通过玻璃壁的传导作用将热传递给管内的冷水,冷水受热后密度降低,上浮到顶部的大储水圆筒,这时的传热就是自然对流作用,整个过程全面讲解了这三种热传递方式,即强化传热。反过来,储水圆筒内厚厚的保温层作用则是削弱热传导,真空管是彻底隔绝传导和对流作用,防止热水降温。学生对这类涉及日常生活相关的化工原理现象特别感兴趣,既能由此讲透相关知识点,又能延伸他们对相关知识的理解、记忆和应用。

五、加强实践教学,增强学习兴趣

化工原理是一门实践性很强的学科,学生只有通过具体的实践操作,才能加深对所学理论知识的理解和应用。为了强化实践教学,达到综合训练、培养学生实际动手能力的目的,我们采用了VB、Flash等软件编写的化工原理实验仿真软件[3],使学生在进实验室之前,必须先完成计算机仿真实验。在进行仿真实验过程中,某一步操作错误,系统就会立即给出错误反馈信息,使其不能进行下一步操作,迫使学生自己认真地找出错误的原因,并提供再次练习的机会。这些软件发布到我校教学网站上供学生自由下载,学生在具体动手实验之前就能直观、形象地理解整个实验过程,熟悉正确的操作步骤及注意事项,对具体分析和解决实际遇到的问题起了极大的促进作用。实验完毕后,再用化工原理实验数据处理系统对数据进行分析??杉笆奔觳槭笛槭莸淖既沸?,在提高学生实践动手能力的同时,还锻炼了学生进行工程数据的处理和计算能力。这样的实践教学不但增强了学生对实验的兴趣,而且印象深刻,强化了实验的效果和目的,还进一步提高了化工原理实验的效率。
化工原理的实践教学不能仅限于实验室规模的几个单元操作实验,还要能操控工业规模的化工单元操作系统,所以最终的相关实践教学是在化工厂完成的。去化工厂实践,由于工厂生产安全等原因,学生往往不能亲自操作,所以很难了解化工原理在各单元操作中的具体应用,更不容易了解实际生产中可能会出现的问题及解决方法。由于现代化技术的发展,我校学生化工生产实习所在的大部分工厂都是采用自动化 DCS分散控制系统,所以我们在教学中引入化工单元操作仿真软件CSTS,可以培训学生进行化工原理相关的实际生产操作,如多组分复杂精馏、吸收等具体的大型化工单元DCS操作,这和学生在工厂看到的操作介面基本一致,学生可以在电脑上模拟实际化工生产中的冷态开车,正常停车,停电、停水等事故处理,然后再结合工厂实际实习,大大增强了学生对化工原理学习的兴趣。

六、师生互动,调动学习兴趣

教学活动是师生之间互动的过程,师生之间和谐合作是教学活动得以顺利开展的重要前提。在教学过程中,教师应根据教学进程以及学生的情绪、反应,随机应变地穿插一些生动幽默的语言,简单的师生问答,以调节教学节奏,轻松课堂气氛,弥补教学内容本身的呆板、枯燥,为学生营造一个轻松、愉快的学习环境。
由于课堂时间有限,而且许多学生不喜欢当面提问题,所以师生互动交流更多体现在课后,我们采用了ASP编程的网络教学论坛(BBS)模式,学生可以自由地通过匿名发帖提问或提教学建议,教师和学生一起回帖参于讨论化工原理相关问题,大家互相平等,更为融洽。师生的互动交流还体现在科研项目中,有部分学生提前参与了教师科研课题,在做课题的过程中,自然就会发现许多化工原理相关的问题。学生再将这些问题发表到论坛,大家用所学的化工原理知识共同来解决问题,这样极大地调动了学生学习化工原理的兴趣。
通过理论联系实际的趣味性教育,化工原理的学习不再枯燥,学生的主动学习形成了良好的学风,取得了一定的成绩,我院学生化工原理考研分数也逐年提高,即使是考其他化工专业院校的学生,化工原理考研成绩平均也在130分以上(满分150)。理论联系实际的趣味性教育能使学生把课堂上学的知识很好地运用到实践中去,真正做到了活学活用,反过来又激发了他们主动学习的热情,真正提高了化工原理的教学效率和教学效果。

参考文献:
[1]熊龙彪,蒋天弟.工科基础课程整合与学生实践和创新能力培养[J].农机化研究,2006,(2):210-211.
[2]胡涛,张恒,谷亚昕.数字化、网络化在化工原理教改中的应用[J].黑龙江教育,2006,(2):161-162.
[3]胡涛,吴彩金.采用VB开发化工原理实验仿真系统[J].大庆师范学院学报,2007,27(2):99-102.
[4]钱运华,胡涛.培养创新能力构建化工专业实验课程新体系[J].高教论坛,2007,(4):59-61.
[5]周伟,许干,胡涛.加强化工原理课程实践环节教学的思考[J].科技信息,2007,(25):192-192.

基金来源:淮阴工学院精品课程基金资助(项目编号:JK-200501)