多媒體技術(shù)在化工原理習(xí)題課教學(xué)中的應(yīng)用

王杰　葉啟亮　潘鶴林　謝佑國　齊鳴齋

摘要 化工原理是化學(xué)工程專業(yè)中最重要的一門課程，該課程學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握扎實的理論基礎(chǔ)和較強的動手能力，能夠?qū)局R運用到工業(yè)實踐中。因此，習(xí)題課教學(xué)就成為培養(yǎng)學(xué)生思維由理論到實踐循序漸進過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。本文主要介紹筆者運用多媒體技術(shù)在化工原理習(xí)題課教學(xué)中的一些體會。

關(guān)鍵詞 多媒體 化工原理 習(xí)題

化工原理是化工專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是在本科生完成必要的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)、大學(xué)計算機基礎(chǔ)等重要基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)之后，才有能力學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。其主要講述了化工生產(chǎn)過程中各單元操作的基本原理、工藝計算（設(shè)計型、操作型）、設(shè)備結(jié)構(gòu)、裝置操作等重要內(nèi)容。旨在學(xué)習(xí)過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會處理工程問題的方法，提高分析問題、解決問題的能力。

但化工原理涉及的章節(jié)多，每章要求掌握的概念、數(shù)據(jù)、公式很多。學(xué)生常常反映化工原理難學(xué)、課后練習(xí)難做。少數(shù)學(xué)生對化工原理產(chǎn)生畏懼心理，甚至引起厭學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生。

化工原理習(xí)題是教師從實際工程問題中概括提煉出來的，適合學(xué)生在較短時間完成的一些典型工程問題。因此習(xí)題教學(xué)成為該課程的鍛煉學(xué)生分析、解決工程問題能力的一個重要環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)要求學(xué)生將理論課教學(xué)時學(xué)習(xí)到的知識消化、吸收、并靈活應(yīng)用，才能較好解決從工程中提煉出來的習(xí)題解答。

筆者通過對化工原理習(xí)題教學(xué)過程進行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)多媒體技術(shù)的應(yīng)用可便于教師演示、幫助學(xué)生理解、強化記憶、提高學(xué)習(xí)興趣，大大增強課堂效果。本文主要介紹筆者運用多媒體技術(shù)在化工原理習(xí)題課教學(xué)中的一些體會。

1 高效的電子板書

在傳統(tǒng)的習(xí)題教學(xué)中，教師需要用粉筆或水彩筆書寫板書（求解的過程及單元結(jié)構(gòu)示意圖），這需要耗費許多時間，且如果教師的書寫不規(guī)范，往往會導(dǎo)致學(xué)生對知識的混淆、甚至是誤解。在教師書寫板書時，學(xué)生往往忙于抄寫，沒有集中精力領(lǐng)會教師講授的內(nèi)容，這給學(xué)習(xí)過程造成了很大的不便。同樣的一份板書，教師在每個教學(xué)班都需要書寫一次，是人力上的浪費，更浪費了很多的寶貴時間。這時，無論從老師還是學(xué)生的角度來說，多媒體課件（電子板書）的使用都節(jié)省了大量的時間，而且還具有其他一些優(yōu)點。

第一，節(jié)約資源，高效環(huán)保。傳統(tǒng)的粉筆式板書要求教師書寫極其規(guī)范、清楚，并保證后排的學(xué)生能夠看清楚。粉筆的殘渣會落在老師的手上、衣物上，影響老師的講課情緒，也不美觀、得體。漂浮在空氣中的粉渣對前排同學(xué)的影響非常大，對同學(xué)的健康影響較大。同時，板書的書寫會讓不同角度的同學(xué)存在視覺死角，影響上課效果。

第二，提高師生雙方的思考強度。運用傳統(tǒng)的板書，師生雙方在書寫、抄寫板書的過程中，都會暫停思考的過程，只專注于內(nèi)容上的書寫是否正確，而不會展開更加深入、細(xì)致的思考過程，往往糾結(jié)于文字的正確，對邏輯的正確性降低了要求。電子板書的運用，教師提前將板書制作完畢，并可以在課程開始前進行多次校對、演練，將存在的問題找出，并拓展出許多新的問題，這樣可以在課堂上節(jié)省出更多的時間，為同學(xué)們提出更多的問題，也可以預(yù)留出更多的時間解答同學(xué)們的疑問。對同學(xué)們來說，課件可以在課后得到，只需要在課上記錄關(guān)鍵知識點即可，也大大提高了學(xué)習(xí)效率。

第三，提高學(xué)生的課后學(xué)習(xí)效率。傳統(tǒng)板書造成學(xué)生在課后往往難以辨認(rèn)一些記錄的細(xì)節(jié)，且不能完全還原老師上課的講解過程，從而遺漏一些關(guān)鍵的知識點，學(xué)習(xí)效率大大降低，而這是通過考試也無法檢驗出來的，成為以后步入社會后的一個嚴(yán)重隱患。相反，電子課件完全不存在以上的缺點，能夠完整的記錄教師的講課思路，不會遺漏每一個重要的知識點，顯著地提高學(xué)生的復(fù)習(xí)效率，不再有模棱兩可的知識點的存在。

綜上，電子板書的運用能夠顯著提高教學(xué)效率，加快教學(xué)進度的同時并不會削減同學(xué)們的學(xué)習(xí)效果，加上電子板書的制作并不復(fù)雜，在大力推廣后，將起到更重要的作用。

2 生動的flash及視頻

化工原理課程是一門相對來講比較抽象的課程，而習(xí)題教學(xué)更是比較枯燥、乏味，不能引起同學(xué)們的高度關(guān)注和興趣。單憑文字的敘述難以傳達具體的科學(xué)過程，也不能加深學(xué)生的理解，這時，生動的flash及視頻的應(yīng)用，能幫助其理解，從而提高習(xí)題課的效果。在化工原理習(xí)題教學(xué)中，有幾個內(nèi)容對于flash及視頻的嵌入有著很好的兼容性和需求性。

首先，液體流動及管路運輸。這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)要求學(xué)生具有很高的思考能力和很細(xì)致的思維模式，不能遺忘每一個細(xì)節(jié)，缺失的每一個環(huán)節(jié)都會導(dǎo)致最后計算結(jié)果的錯誤，極大地挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。在這里，flash和視頻的運用可以有效地幫助同學(xué)解決這個問題。它們可以完整地模擬整個流體的流動情況，對管路運輸?shù)拿恳粋€環(huán)節(jié)的能量輸入與輸出進行衡算，在每一個閥門處的能量損失都會進行展示，從而加深同學(xué)的理解。經(jīng)過一次完整的展示后，在以后的計算中，學(xué)生會很系統(tǒng)地思考問題，不會遺忘每一個重要環(huán)節(jié)，從而快速地解決問題。

其次，傳熱環(huán)節(jié)。傳熱內(nèi)容的學(xué)習(xí)是化工原理課程中的重中之重，但由于其比較抽象，難以對具體環(huán)節(jié)進行捕捉，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果一直不好，達不到教學(xué)要求的高度，對師生都產(chǎn)生了很大的影響。在加入flash及視頻教學(xué)后，同學(xué)們對于管路流體的流動方式有了直觀的認(rèn)識，進出口及流向的判定更加準(zhǔn)確，最關(guān)鍵的是，對于熱量衡算過程，有了最本質(zhì)的認(rèn)識。在經(jīng)過這輪強化記憶后，學(xué)生在處理問題時，往往僅需畫出簡單的流程圖，便可高效地解決問題，迅速地得出問題的答案。

最后，精餾過程。精餾過程是化工原理的重要內(nèi)容，也是化工廠中常使用的分離設(shè)備，它除了具有很高的利用率外，同時也要求設(shè)計者能夠準(zhǔn)確地設(shè)計精餾塔的工藝參數(shù)，操作者能夠掌握不同工況下的操作方式。但在學(xué)習(xí)這一部分的內(nèi)容與解答習(xí)題的過程中，學(xué)生往往難以理解該過程的精髓和解題方式。因此，flash及視頻的運用往往能夠解決學(xué)生的疑惑，讓他們直觀地觀察一個精餾塔的具體工作方式和理論依據(jù)，讓學(xué)生在獨立解決問題時，能夠快速地構(gòu)建模型，從而解決問題。這個過程使學(xué)生獲益很大，讓其一旦學(xué)會后，遺忘速率降低，在步入工作崗位后，仍然能記憶深刻。

3 通用的模擬軟件

在當(dāng)代的化工產(chǎn)業(yè)中，單純依靠人工計算及工廠試驗，已難以跟上時代的腳步，且造成了大量的人力、物力浪費，因此模擬逐漸成為備受工業(yè)界矚目的新興內(nèi)容。在化工原理習(xí)題課教學(xué)中，適當(dāng)模擬軟件的介紹和應(yīng)用，可以縮短化工繁雜計算過程時間，及時獲得計算結(jié)果，便于比較多變量對化工過程的影響。

模擬在化工原理習(xí)題教學(xué)中也成為一個重要的部分，它不僅能幫助同學(xué)輕松地解決習(xí)題，更鍛煉了同學(xué)們的計算機應(yīng)用能力，也進一步加深了學(xué)生對于知識的認(rèn)識。此外，近年來，PRO %I等軟件的應(yīng)用能力也慢慢成為企業(yè)、高校、科研機構(gòu)對畢業(yè)生的專業(yè)技能的一個要求。

在模擬方面，我們分為兩個部分，一是加強學(xué)生對PRO %I等應(yīng)用型軟件的操作，二是提高學(xué)生應(yīng)用Matlab等原生型軟件進行自主編程。

PRO %I等應(yīng)用型軟件在工業(yè)上運用很多，其操作方便，參數(shù)眾多，可以解決現(xiàn)代化工過程的許多問題。當(dāng)代的大型化工企業(yè)都要求員工熟練掌握該系列軟件。因此，對于當(dāng)代大學(xué)生，學(xué)習(xí)化工原理課程的同時，不能只停留在會簡單計算的程度上，熟練掌握該類軟件的使用，可以更直觀地對所有工藝過程進行查閱，從總體上進行了解，而在單一的化工操作單元的基礎(chǔ)上，將多個操作過程串聯(lián)起來，這樣，能更有效地對每一個環(huán)節(jié)加深理解，合理布局，對資源充分運用。在使用的過程中，對該系列軟件進行掌握，并與人工計算過程進行對比，尋找差異，進一步推動自己專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，提高自己的計算精度。

應(yīng)用型軟件的優(yōu)點就是操作簡單，但是缺點也隨之暴露，模板化過強，對于個別獨特要求的工藝過程，難以解決。此時，原創(chuàng)性模擬軟件的出現(xiàn)就很必要了。而學(xué)生在學(xué)習(xí)習(xí)題的過程中，不僅僅需要加深自己的理論基礎(chǔ)，也需要具有很強的應(yīng)變思考能力和計算機編程能力。通過這部分的練習(xí)，學(xué)生已不單單停留在課堂學(xué)習(xí)的平臺上，而是進入到理論聯(lián)系實際，與社會工業(yè)生產(chǎn)直接接軌的新高度，這種實用的教學(xué)方式，讓學(xué)生對該實用的技術(shù)具有很濃厚的興趣，從而激發(fā)其潛能，加速學(xué)習(xí)進度，大大提高學(xué)習(xí)效果，反響十分突出。

4 結(jié)束語

化工原理是化工專業(yè)的基石，而習(xí)題教學(xué)更是學(xué)習(xí)的必要過程，只有經(jīng)過這一環(huán)節(jié)的鍛煉，學(xué)生才能將理論課中所學(xué)的知識更好理解、靈活運用。多媒體課件在這一教學(xué)過程中，可以起到很大的作用，而通過以上三方面的教學(xué)過程，學(xué)生可以更好地掌握基礎(chǔ)知識，提高解決問題能力，加強自主解決問題的信心，從而對學(xué)習(xí)效果起到顯著的提高。因此，多媒體將在未來的化工原理習(xí)題教學(xué)中起到越來越重要的作用。

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