化工原理課程存在的問題及對策

李　臻

(鄭州輕工業(yè)學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院 ， 河南 鄭州　450002)

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化工原理課程存在的問題及對策

李臻

(鄭州輕工業(yè)學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院 ， 河南 鄭州450002)

化工原理是一門工程性較強(qiáng)的學(xué)科，針對這一特點(diǎn)，本文提出創(chuàng)新教學(xué)手段、理論聯(lián)系實(shí)際的方法提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，同時在教學(xué)過程中通過不同形式的案例教學(xué)以及工程問題的方法論教學(xué)，提高學(xué)生的工程意識，最終達(dá)到化工原理課程的教學(xué)目標(biāo)。

化工原理 ； 工程意識 ； 教學(xué)

化工原理在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著承上啟下、由理及工的橋梁作用。其教學(xué)內(nèi)容是以化工生產(chǎn)中的物理加工過程為背景，研究若干“化工單元操作”的基本原理、化工設(shè)備的選型、單元操作的計算以及過程問題的分析處理[1]。即化工原理課程既包含了較深的基礎(chǔ)理論知識，又有很強(qiáng)的工程性和實(shí)踐性，所以通過化工原理課程的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)這個目標(biāo)顯得尤為重要。但長期以來，《化工原理》在一直是老師難教、學(xué)生怕學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課，只有解決了教與學(xué)的矛盾，才能達(dá)到化工原理教學(xué)的真正目的。

1　《化工原理》教學(xué)中存在的問題

①學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏積極主動性。由于化工原理的課程內(nèi)容難理解、公式多，一直以為被學(xué)生認(rèn)為是一件苦差事。并且該課程在現(xiàn)行教學(xué)方法中，以講授為主，特點(diǎn)是教師講授多，學(xué)生獨(dú)立思考學(xué)習(xí)少，所以學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的積極主動性沒有得到調(diào)動，最后導(dǎo)致教學(xué)效果差。②工程意識差?；ぴ硎且婚T工程性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過這門課的學(xué)習(xí)，建立工程觀點(diǎn)，為以后的專業(yè)課學(xué)習(xí)及工作打下良好的基礎(chǔ)。但多數(shù)學(xué)生仍然用學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課的方式學(xué)習(xí)，記大量的公式、做大量的習(xí)題，最后導(dǎo)致學(xué)生對化工知識和工程實(shí)踐了解甚少，所學(xué)習(xí)的知識和實(shí)際生產(chǎn)生活無法聯(lián)系起來，沒有達(dá)到課程的最終目的。

2　解決方案

2.1創(chuàng)新教學(xué)手段

使用現(xiàn)代計算機(jī)軟件，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。對于初涉工程領(lǐng)域的學(xué)生而言，對化工過程和設(shè)備缺乏認(rèn)識，但化工原理課程涉及很多復(fù)雜的化工設(shè)備結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜的操作原理。傳統(tǒng)的教科書加板書模式，是靜止的、抽象的，該方法無法形象地、逼真地展現(xiàn)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理，即使教師費(fèi)勁心思畫圖講解，學(xué)生仍然難以理解其過程機(jī)理和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)原理，結(jié)果事倍功半[2]。

隨著計算機(jī)軟件的發(fā)展，教師可以學(xué)習(xí)動畫、視頻等軟件，制作設(shè)備結(jié)構(gòu)組裝視頻，讓學(xué)生更加直觀地了解其結(jié)構(gòu)、工作原理、操作以及運(yùn)行中會遇到的問題，使教學(xué)內(nèi)容在課堂上有很強(qiáng)的實(shí)物感，使課堂內(nèi)容豐富生動，使抽象的概念具體化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如：在講解精餾塔以及吸收塔設(shè)備時，塔設(shè)備種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用傳統(tǒng)的板書上課很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，如果教師可以使用動畫設(shè)計軟件，讓學(xué)生直觀地學(xué)習(xí)塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)、組裝以及工作原理等，會使學(xué)生的印象更加深刻，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生興趣

興趣是最好的老師、是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性最好的方法。面對公式多、內(nèi)容多的化工原理課程，很多學(xué)生無法把所學(xué)知識和實(shí)際生活聯(lián)系起來，最后導(dǎo)致學(xué)生對這門課程失去興趣。因此在課堂教學(xué)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如：講解密度隨溫度的變化情況時，提出空調(diào)和暖氣的不同安裝條件；講解流體靜力學(xué)方程式時，提出飲水機(jī)的水流速為什么可以保持恒定；講解連續(xù)性方程時，提出軟管澆花時，捏扁管子流速的變化；講解伯努利方程時，提出為什么在高速運(yùn)行的火車周圍比較危險，講解到傳熱時，講解導(dǎo)熱系數(shù)時，提出為什么羽絨服比較保暖；講解邊界層分離時，提出風(fēng)速很大的臺風(fēng)可以把參天大樹連根拔起，卻對纖細(xì)柔弱的小草不起作用。

2.3案例教學(xué)法，建立學(xué)生工程觀念

面對學(xué)生工程意識普遍較差的情況，提出采用案例教學(xué)法。案例教學(xué)法是指在教師的精心組織和指導(dǎo)下，根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容的需要，運(yùn)用精選過的知識案例，引導(dǎo)學(xué)生自主探究式學(xué)習(xí)，提高學(xué)生分析解決實(shí)際問題能力，建立學(xué)生工程觀念的一種教學(xué)方法[3]。所以，在整個學(xué)習(xí)過程中，案例的導(dǎo)入對學(xué)生工程觀念的建立非常重要。

2.3.1開題案例法

在課程的開始或者每一單元操作講解前，可以介紹一個化工生產(chǎn)的案例，讓學(xué)生在課程的開始了解本課程或者本單元操作的實(shí)際意義，有助于加強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容重要性的認(rèn)識，同時讓學(xué)生更加清晰的了解所學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用場合，這樣既保證了教學(xué)質(zhì)量，同時強(qiáng)化了學(xué)生的工程觀點(diǎn)，達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)。例如在化工原理第一節(jié)緒論課時，以氯乙烯的化工生產(chǎn)過程為例，讓學(xué)生明白哪些內(nèi)容是化工原理所解決的問題，哪些內(nèi)容是反應(yīng)工程所解決的問題。讓學(xué)生在課程開始時，就建立工程的概念。

2.3.2細(xì)節(jié)案例法

在授課過程中，針對某一知識點(diǎn)，教師找到工程實(shí)踐中存在的問題，通過問題的分析解決引出知識點(diǎn)。這樣對提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力具有十分重要的作用。例如講解“離心泵的氣蝕現(xiàn)象和安裝高度”一節(jié)時，結(jié)合工廠在不同季節(jié)，離心泵發(fā)生的不正?，F(xiàn)象入手，引入氣蝕現(xiàn)象以及安裝高度的概念，掌握影響離心泵工作的條件，這樣使學(xué)生的學(xué)習(xí)有更加直觀。

2.3.3綜合案例法

在課程結(jié)束或者某個單元操作結(jié)束時，可以提出一個綜合案例，讓學(xué)生充分利用所學(xué)知識解決工程問題，例如：換熱器的改造、精餾塔的改造等，這樣可以引導(dǎo)學(xué)生綜合利用所學(xué)知識，提出合理的改造方案，同時對操作的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。由于這樣的學(xué)習(xí)過程涉及的知識點(diǎn)較多、實(shí)踐性較強(qiáng)，是建立學(xué)生工程觀念的重要手段之一。

2.4掌握處理工程問題的方法，提高學(xué)生工程意識

在化工生產(chǎn)過程中，單元操作的順利完成非常重要，同時單元操作是十分復(fù)雜的，工程上對于單元操作問題的分析，有著區(qū)別于理論的研究方法。比如在之前的理論基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)過程中，公式的推導(dǎo)分析都是建立在嚴(yán)密的基礎(chǔ)上，但是對于單元操作這樣的工程問題，要抓住問題的關(guān)鍵、把握過程的實(shí)質(zhì)，忽略一些次要因素，將復(fù)雜的工程問題簡化處理，以便對實(shí)際過程的數(shù)學(xué)描述以及方程進(jìn)行推導(dǎo)[1]。例如：量綱分析法是采用量綱為一的準(zhǔn)數(shù)代替影響過程的多個變量，使“變量”數(shù)減少，大大降低了實(shí)際工作量；復(fù)雜問題分解法，在學(xué)習(xí)吸收過程時，由于溶質(zhì)在不同相間轉(zhuǎn)移，對其分析帶來了很多麻煩，采用復(fù)雜問題分解法，把吸收過程分解為在氣相中擴(kuò)散傳遞——相界面的溶解——在液相中的擴(kuò)散傳遞三個過程，然后分別進(jìn)行分析，得到與實(shí)際相符的傳質(zhì)機(jī)理；其次還有當(dāng)量長度法，把復(fù)雜的工程對象簡化處理，得到與實(shí)際結(jié)果相符合的結(jié)論等。這些方法論教學(xué)將有助于學(xué)生工程類學(xué)科與基礎(chǔ)學(xué)科區(qū)分開，有助于學(xué)生工程觀念的建立。

3　小結(jié)

綜上所述，為了使學(xué)生可以更牢固地掌握化工原理基本知識，學(xué)會從工程的角度分析解決問題，就要求教師精心準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等方面顯示工程性，讓學(xué)生通過化工原理的學(xué)習(xí)，不僅僅學(xué)會各種單元操作的原理、計算、選擇，同時提高從工程角度分析解決問題的能力，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自主分析和解決化工實(shí)際問題，使化工原理教學(xué)效果得以提高。

[1]錢立武,郭紹義,盛敏剛,等.化工原理教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生工程觀點(diǎn)探討[J].廣東化工,2014,41(4):113,119.

[2]葛奉娟.化工原理課程的教學(xué)實(shí)踐與探討[J].廣東化工,2014,41(20):156.

[3]丁育林.案例教學(xué)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[D].南京:東南大學(xué)碩士學(xué)位論文,2005.

2016-06-21

李臻(1986-)，女，講師，研究方向?yàn)楣δ懿牧霞半娀瘜W(xué)，電話：15038286358。

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