精細化工教學(xué)改革的探索與實踐

楊繼生

(揚州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 江蘇揚州 225002)

精細化工教學(xué)改革的探索與實踐

楊繼生

(揚州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 江蘇揚州 225002)

探討在精細化工教學(xué)中提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的實踐方法。通過多媒體綜合教學(xué)平臺的開發(fā)與使用,調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)作熱情,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。舉例說明了綜合性和設(shè)計型實驗的實施過程,并強調(diào)了學(xué)生關(guān)注科技發(fā)展和信息調(diào)研能力培養(yǎng)的必要性。

精細化工作為一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程,在培養(yǎng)大學(xué)生探求真理、強化社會意識、進行科學(xué)研究基本訓(xùn)練、提高綜合實踐能力與素質(zhì)等方面具有重要的作用。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),在過去幾年的精細化工課程教學(xué)中,我們逐步建設(shè)和完善了課程綜合教學(xué)平臺,確立了綜合性和設(shè)計型實驗?zāi)Ｊ?關(guān)注科技發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生信息調(diào)研能力。

1 多媒體教學(xué)平臺的開發(fā)與利用

精細化工的領(lǐng)域很廣泛。在教學(xué)中,除了要求學(xué)生掌握基本理論和原理之外,還要求他們對生產(chǎn)工藝、流程及相關(guān)產(chǎn)品有較深入的了解,而這些僅靠傳統(tǒng)的課堂教學(xué)及有限的學(xué)時是難以實現(xiàn)的。近年來,隨著計算機多媒體技術(shù)在高校教學(xué)中的廣泛應(yīng)用,許多教學(xué)課件相繼出現(xiàn),但目前市場上還未見到有關(guān)精細化工類的計算機輔助教學(xué)(CA I)課件出版。

我們結(jié)合自身的教學(xué),針對精細化工專業(yè)特點,確定了該課件的設(shè)計思想,即將課程中的基本理論和方法原理結(jié)合實際工藝流程、典型設(shè)備、生產(chǎn)現(xiàn)場及產(chǎn)品的內(nèi)容給予直觀展示和動態(tài)模擬,采用集聲音、文字、圖片、視頻、動畫于一體的多媒體技術(shù)的表現(xiàn)手法,增強課件的趣味性和科學(xué)性,以提高教學(xué)效率和效果[1]。整個系統(tǒng)運行在支持多任務(wù)、多媒體的W indows環(huán)境中。系統(tǒng)中每個內(nèi)容均是獨立的模塊,可以單獨掛接在系統(tǒng)主控模塊之下。這樣既可以使系統(tǒng)的開發(fā)工作獨立進行,又有利于系統(tǒng)的維護,使系統(tǒng)能方便地進行擴充。在每個模塊下,按教學(xué)內(nèi)容分為若干個子模塊,這些子模塊所完成的教學(xué)功能都有相對的獨立性,學(xué)生可隨時進入這些子模塊反復(fù)進行學(xué)習(xí)。采用 FlashMX作為平臺的主要開發(fā)工具;素材的圖形處理使用 Photoshop;設(shè)備及工藝流程圖使用AutoCAD來繪制;設(shè)備三維模型采用 Swift 3D制作;分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)方程式采用 ChemW in錄入;視頻使用UleadMediaStudio Pro來合成。

該平臺有以下特點:

(1)信息量大。除了概括教科書的內(nèi)容外,平臺中還有大量的動畫、圖片、影像,使抽象的概念、原理變得直觀、具體;使常規(guī)教學(xué)中不能或不易實現(xiàn)的實驗現(xiàn)象 (如生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造,極限條件及違規(guī)操作的結(jié)果等)得以展示,克服了常規(guī)條件下現(xiàn)場實習(xí)“無法實現(xiàn)”的缺憾;使平面、復(fù)雜的圖形具有鮮明的立體感和動畫感。此外,還增加了產(chǎn)品信息 (最新成果、發(fā)展趨勢等)的內(nèi)容。

(2)交互性強。與投影儀、電視及錄像等傳統(tǒng)媒體教育技術(shù)不同,該平臺采用人機交互形式,通過多級菜單、各類按鈕、快捷菜單等方式,實現(xiàn)切換、暫停、重復(fù)播放、圖片放大等操作,使教學(xué)更具靈活性。

(3)模塊化。采用了模塊化設(shè)計,各模塊相互獨立,集成后形成系統(tǒng),使系統(tǒng)開發(fā)與維護更方便,有利于將來對課件內(nèi)容作修改和補充。

(4)多種播放形式。本課件充分發(fā)揮 Flash的特點,采用多種發(fā)布方式,如動態(tài)網(wǎng)頁的形式,用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué);可被多種程序調(diào)用的 s wf格式,用于 Flash播放器播放;以及可直接被W indows播放器播放的 exe格式等。

在教學(xué)中,除了要求學(xué)生掌握基本理論和原理之外,還要求他們對生產(chǎn)工藝和流程及相關(guān)產(chǎn)品有深入的了解。在課堂上使用“精細化工 CA I平臺”,可以模擬、演示課堂教學(xué)內(nèi)容,使抽象的概念、原理變得直觀、具體;使在常規(guī)教學(xué)中不能或不易實現(xiàn)的實驗現(xiàn)象能夠得以實現(xiàn);使平面、復(fù)雜的圖形具有鮮明的立體感和動畫感,便于學(xué)生理解。除了課堂教學(xué)外,還可利用校園網(wǎng)的功能,使學(xué)生上網(wǎng)自學(xué)。由于專業(yè)特點,每學(xué)完一段教學(xué)內(nèi)容后最好能到生產(chǎn)現(xiàn)場實際參觀或?qū)嵙?xí),但由于某些情況會使現(xiàn)場實地參觀或?qū)嵙?xí)的環(huán)節(jié)不能得到滿足。通過該平臺可展現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場或模擬工藝操作,使教學(xué)效果得到提高。

在平臺的開發(fā)過程中,讓學(xué)生參與進來,充分調(diào)動他們的創(chuàng)作熱情,激發(fā)其創(chuàng)新意識,使他們將掌握的計算機技能與精細化工的專業(yè)知識相結(jié)合。如要求學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)完成某一產(chǎn)品或工藝流程及實驗設(shè)計等內(nèi)容的課件作業(yè)。幾年來,學(xué)生制作出一批生動形象的課件,并對該教學(xué)平臺不斷進行完善和補充。實踐證明,通過該教學(xué)平臺的開發(fā)和應(yīng)用,不僅可使學(xué)生有效地掌握專業(yè)知識,而且有助于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神。一些學(xué)生由于經(jīng)歷了這樣的訓(xùn)練,畢業(yè)后順利地進入網(wǎng)絡(luò)公司從事專業(yè)平臺的開發(fā)工作。

2 提高學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?/h2>

精細化工實驗不同于基礎(chǔ)化學(xué)化工實驗的化合物制備、理論驗證、常數(shù)測定和定性定量分析,它是一項包括產(chǎn)品生產(chǎn)和技術(shù)應(yīng)用在內(nèi)的研究,應(yīng)使學(xué)生了解精細化工的生產(chǎn)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)的一般思路和過程。這就要求精細化工實驗主要進行綜合性實驗和設(shè)計型實驗。

針對培養(yǎng)目標及專業(yè)特點,筆者編寫了一套實驗教材,在精細化工實驗中加以應(yīng)用。如在綜合實驗中安排了表面活性劑十二烷基苯磺酸鹽的合成、分析及應(yīng)用等。實驗中以產(chǎn)品的生產(chǎn)過程為主線,從原料(烷基苯)的分析開始,經(jīng)過合成(磺化、中和)和提純,再對中間產(chǎn)物 (烷基苯磺酸)進行分析(中和值、磺化度、活性物)和控制,經(jīng)過分離操作,得到產(chǎn)品 (十二烷基苯磺酸鈉),再將產(chǎn)品加以應(yīng)用(洗衣粉)與分析。通過一系列的訓(xùn)練,可使學(xué)生掌握產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程,為設(shè)計型實驗打好基礎(chǔ)。在設(shè)計型實驗中,要注重使學(xué)生掌握獨立設(shè)計實驗方案的方法,培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性及分析解決問題和科學(xué)思維的能力,提高學(xué)生對專業(yè)的興趣。如給出香波的研制作為課題,學(xué)生首先進圖書館資料室,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)檢索,查閱資料,收集參考配方、原料性能、生產(chǎn)廠家及原料和產(chǎn)品的質(zhì)量標準,然后再根據(jù)成本低、效果好、能達到產(chǎn)品質(zhì)量標準的原則來設(shè)計配方,確定工藝路線,列出所需的儀器和設(shè)備,經(jīng)論證后進行實驗。在實驗時,教師與學(xué)生一起對產(chǎn)品進行評價,做到學(xué)以致用。與過去學(xué)生按書操作的“被動”實驗方式相比,經(jīng)過這類實驗的訓(xùn)練,能使學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰γ黠@提高。

在實驗過程中,變教師主導(dǎo)為教師指導(dǎo)。要求學(xué)生設(shè)計的實驗方案必須目的明確,原理正確,路線合理,應(yīng)包含實驗要點和注意事項等,教師就實驗裝置和操作步驟的設(shè)計依據(jù)向?qū)W生提問,對實驗中可能出現(xiàn)的問題與學(xué)生共同討論,并提出解決方案。這樣的系統(tǒng)訓(xùn)練,有助于學(xué)生提高科研素質(zhì),學(xué)到許多書本上學(xué)不到的知識;并能培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力和知識應(yīng)用能力,使思維更活躍、更縝密。此外,教師還將自己的科研體會運用到實驗教學(xué)中,如向?qū)W生介紹一些最新科研成果,向?qū)W生傳授科研思路和實驗方法中的技巧等。在教學(xué)中通過科學(xué)思維方法的啟發(fā),培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神,激發(fā)了學(xué)生的研究開發(fā)熱情,增強了學(xué)生的市場意識,進一步提高他們對社會的適應(yīng)能力和競爭力。

3 關(guān)注科技發(fā)展培養(yǎng)信息調(diào)研能力

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異,精細化工領(lǐng)域也是如此,新產(chǎn)品、新技術(shù)、新材料不斷涌現(xiàn)。據(jù)此,我們除了在每個專題中介紹最新成果和動態(tài)外,還單獨設(shè)立了高新技術(shù)與精細化工這一章,以此進一步開闊學(xué)生的眼界,激發(fā)他們的創(chuàng)新思維。在教學(xué)中,要求學(xué)生查閱文獻資料(尤其是網(wǎng)絡(luò)資源),了解某行業(yè)的產(chǎn)品現(xiàn)狀,研究動態(tài)和發(fā)展趨勢,高新技術(shù)的應(yīng)用前景等。要求每個學(xué)生在課程結(jié)束前寫出一篇小論文,并將撰寫的論文上傳到精細化工教學(xué)平臺中,進行全班交流。許多學(xué)生通過查閱資料,對某個行業(yè)、某類產(chǎn)品產(chǎn)生了興趣,為畢業(yè)設(shè)計、畢業(yè)論文作了資料準備。有些學(xué)生在人才市場上,因?qū)ζ髽I(yè)的產(chǎn)品、市場、動態(tài)有較為全面的了解,顯現(xiàn)出較強的競爭實力。學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的增強也使他們倍受用人單位的青睞。幾年來,有多名學(xué)生在全國“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品大賽及全國大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽中獲獎?；瘜W(xué)與化工類專業(yè)已成為我校的熱門專業(yè)。

[1] 楊繼生,任成娟,唐一飛.計算機與應(yīng)用化學(xué),2005,22(10):943