獨立學(xué)院化工原理輔導(dǎo)課教學(xué)探究

王佳佳 沈麗 蔡琴

摘要：化工原理是連接基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁，是高等院?；は嚓P(guān)專業(yè)重要的專業(yè)核心課。本文針對獨立學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)被動、團(tuán)體意識薄弱和化工原理課程教學(xué)模式單一的特點以及當(dāng)前“新工科”的背景條件，提出了化工原理輔導(dǎo)課開設(shè)的必然性，并敘述了化工原理輔導(dǎo)課具體的實施方式，以期對于化工原理課程的教學(xué)效果有一定的提高。

關(guān)鍵詞：化工原理輔導(dǎo)課;獨立學(xué)院;教學(xué)改革

一、引言

化工原理是制藥、化工及高材專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是連接四大化學(xué)等基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁，工程性質(zhì)較強(qiáng)。此課程是由一系列的單元操作組成，包括吸收、流體輸送、精餾、傳熱、干燥及萃取等等，主要敘述各單元操作的原理、計算方法及具有代表性的設(shè)備種類，各單元操作之間銜接性不強(qiáng)。同時，化工原理課程涉及較多的計算，具有知識點較多、公式繁瑣、計算量大及工程應(yīng)用性強(qiáng)的特點，對于沒有實踐經(jīng)驗、須從理論思維轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ趟季S思考問題的學(xué)生來說具有一定的難度。而在平時的上課過程中，教師側(cè)重于講解各個知識點，幾乎沒有時間講習(xí)題，沒有應(yīng)用到具體的題目中，學(xué)生學(xué)得快，忘得也快，以至于到期末考試看到題目的時候，感覺平時講過，卻不知如何著手解題。

二、獨立學(xué)院開展化工原理輔導(dǎo)課的必要性

（一）獨立學(xué)院學(xué)生的特點

獨立學(xué)院的學(xué)生與普通高校本科生存在一定相似性的同時，又明顯區(qū)別于普通高校本科生。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：基礎(chǔ)較弱，學(xué)習(xí)方法及學(xué)習(xí)態(tài)度存在一定的問題，部分學(xué)生對于自己的學(xué)習(xí)過程缺乏規(guī)劃，以至于常常出現(xiàn)考前突擊復(fù)習(xí)的情況;思維相對而言比較活躍，對未知事物具有較強(qiáng)的接受和理解能力，但學(xué)習(xí)卻很被動，喜歡社交活動，部分學(xué)生以為學(xué)習(xí)就是任務(wù)，缺乏主觀能動性;學(xué)習(xí)現(xiàn)實、積極，但以自身為核心，功利性較強(qiáng)，集體意識有待提高，少部分學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)的目的就是獲得一份理想的工作，將學(xué)習(xí)當(dāng)成是謀求生存的一種方式，其具有某種程度的功利色彩;重視技能和實踐，同時又輕理論，學(xué)生樂于參加社會活動，一方面說明學(xué)生意識到在現(xiàn)在的市場機(jī)制下，光學(xué)習(xí)書本知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要較強(qiáng)的操作和實踐能力，另一方面，學(xué)生認(rèn)為一些理論性較強(qiáng)的學(xué)科和將來要從事的工作關(guān)系不大，學(xué)習(xí)興趣缺乏，學(xué)習(xí)成績不理想。獨立學(xué)院學(xué)生所表現(xiàn)出來的這些特征，經(jīng)過大學(xué)四年后，使得有些學(xué)生自身變成了比上不足，比下也不足的情況。即掌握的理論知識比不過普通高校本科生，但是實踐動手能力則弱于大專生。

（二）化工原理教學(xué)模式單一

目前，對于化工原理的教學(xué)，我國大部分院校采取的都是“滿堂灌”的教學(xué)模式，該模式目標(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生的基本學(xué)習(xí)技能，系統(tǒng)地講授知識，重點則在于盡可能的開發(fā)學(xué)生的記憶力水平、邏輯推理能力及間接的經(jīng)驗在了解掌握知識方面所起的作用，使得學(xué)生能夠比較快速并且有效地掌握自己所需的更多信息量。該模式對于教師的權(quán)威性及其看重，強(qiáng)調(diào)教師的領(lǐng)引作用，認(rèn)為知識是教師單向傳遞到學(xué)生的過程，一個ppt課件即可上課。加上現(xiàn)在的教學(xué)課時減少了，教師只是為了趕進(jìn)度，抓緊時間把課上完，唯恐出現(xiàn)課上不完的情況，根本考慮不到學(xué)生的具體情況，學(xué)生只是被動的學(xué)習(xí)，缺乏主觀能動性。雖也有部分老師采取了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，可也只是極少的一部分課程，發(fā)揮不到根本性的效果。學(xué)生只能勉強(qiáng)把課學(xué)完，沒有與之相對應(yīng)的題目來練習(xí)，學(xué)生不會應(yīng)用，對于知識點的記憶不是很清晰，考試還是不會，以此這樣不能積極地推動學(xué)生的發(fā)展。

（三）“新工科”的需要

為了積極應(yīng)對新一輪的產(chǎn)業(yè)變革及科技革命，“新工科”的概念隨之產(chǎn)生。2017年2月18日，教育部在復(fù)旦大學(xué)發(fā)布了“復(fù)旦共識”。次年的4月8日，教育部在天津大學(xué)發(fā)布了“天大行動”，探索工科可能發(fā)展的新模式，深化了高校工程教育“中國模式”的內(nèi)涵。4月28日，CDIO聯(lián)盟年會在浙江大學(xué)城市學(xué)院正式啟動“千生計劃”。第四次工業(yè)革命的到來，我國新工科背景下的學(xué)生學(xué)習(xí)成果包括六個方面的內(nèi)容[1]：智力與實踐技能;態(tài)度、倫理、價值及行為;綜合與應(yīng)用學(xué)習(xí);人類文化與物理自然世界的知識;職業(yè)能力;社區(qū)服務(wù)意識。其中，很重要的一點就是綜合與應(yīng)用學(xué)習(xí)，使得學(xué)生通過綜合性學(xué)習(xí)和應(yīng)用性學(xué)習(xí)能夠解決實際問題，即將理論應(yīng)用于實踐，能夠解決實際工程問題。

針對獨立學(xué)院學(xué)生所表現(xiàn)出來的基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)被動、功利性強(qiáng)等特點，化工原理課程教學(xué)模式單一及“新工科”建設(shè)對應(yīng)用型人才的需求，對于少學(xué)時化工原理課程，可開展輔導(dǎo)課（習(xí)題課）[2-6]，以講解題目為主，以題帶知識點，學(xué)生能夠適時地將理論知識應(yīng)用到具體的題目中，不僅使得學(xué)生不再畏懼做題、在期末取得好的成績，而且學(xué)生在平時就能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識點牢牢地記住，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)好化工原理課程的信心。

三、獨立學(xué)院化工原理輔導(dǎo)課的實施

化工原理輔導(dǎo)課不同于平時正常的上課，此時，學(xué)生對此門課程已有一定的了解，只不過可能不太熟悉，具體的知識點不會應(yīng)用，而輔導(dǎo)課則是將具體的知識點進(jìn)行理解應(yīng)用的過程。下面就以“吸收”這一章為例敘述一下化工原理輔導(dǎo)課的具體實施過程：

首先，對本章的知識點進(jìn)行概括。本章的知識點主要包括氣液相平衡;擴(kuò)散與單相傳質(zhì);低濃度氣體吸收;相際傳質(zhì);化學(xué)吸收及高濃度氣體吸收。然后，對本章的重難點進(jìn)行解讀。本章的重點為擴(kuò)散系數(shù)的影響因素有哪些;一維定態(tài)條件下，傳質(zhì)通量及擴(kuò)散通量的計算;雙膜理論是如何理解的;氣液相平衡;傳質(zhì)單元數(shù)（NOG）的含義、傳質(zhì)單元高度（HOG）的含義;NOG的計算方法;物料衡算及操作線的含義;吸收塔的操作型計算;吸收塔的設(shè)計型計算。難點則為吸收塔的定量計算，比如填料塔的高度計算（包括HOG、NOG及最小液氣比的計算）以及對任一指定的填料塔，改變其中某一操作參數(shù)，如操作溫度、吸收劑的用量或進(jìn)口濃度，計算氣體出口濃度;吸收塔操作型問題和設(shè)計型問題的強(qiáng)化分析。

最后，針對具體的知識點設(shè)計相應(yīng)的題目，比如說：（1）關(guān)于擴(kuò)散與相際傳質(zhì)的一道計算題：柏油馬路上積水3mm，水溫25℃。水面上方有一層0.3mm厚的靜止空氣層，水通過此氣層擴(kuò)散進(jìn)入大氣。大氣中的水汽分壓為1.5kPa。問路面上的積水多久后會被吹干？（2）什么是雙膜理論？（3）設(shè)計時，用純水逆流吸收有害氣體，平衡關(guān)系為y=2x，入塔y1=0.1，液氣比（L/G）=3則出塔氣體濃度最低可降至多少？若采用（L/G）=1.5，則出塔氣體濃度最低可降至多少？等等。一系列的題目之后，再解一些綜合性較強(qiáng)、囊括知識點較多的題，比如說以下這道題，即為吸收過程的設(shè)計型計算題：用純?nèi)軇┠媪魑盏秃炕旌蠚?，以回收其中的可溶組分，物系的相平衡關(guān)系服從亨利定律，吸收劑用量是最小用量的1.5倍，試求以下兩種情況下所需要的塔高，傳質(zhì)單元高度為0.9m。（1）回收率為90%。（2）回收率為99%。（3）以上兩種情況下吸收劑用量有何區(qū)別？再如吸收過程的操作型問題：有一高為3.3m的填料吸收塔，常壓下清水逆流吸收混合氣中的氨?；旌蠚馊胨哪柫髀蕿?.02kmol/（m2·s）。清水的噴淋密度為0.019kmol/（m2·s）。進(jìn)口氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為3%，氣相總傳質(zhì)系數(shù)為0.2kmol/（m3·s），亨利系數(shù)為57kPa。問排出氣體中氨的濃度為多少？

四、獨立學(xué)院化工原理輔導(dǎo)課的效果

通過化工原理輔導(dǎo)課，使得學(xué)生在平時學(xué)到的知識能夠得到應(yīng)用，讓學(xué)生感覺到學(xué)習(xí)知識是有價值的。通過做題及講解，學(xué)生能夠更加透徹的理解平時學(xué)到的或許已經(jīng)遺忘的知識，學(xué)生分析問題、解決問題的能力以及表達(dá)能力得到了較大地提升，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，學(xué)生更加喜歡學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)成績相應(yīng)地得到提高。同時，教師也會感覺到學(xué)生學(xué)習(xí)的潛力和能力，教師感覺到成就感，更愿意、更有信心用心地去教好每一位學(xué)生，彌補(bǔ)了平時的課程存在少學(xué)時的問題，師生之間的默契度與配合度得到加強(qiáng)，學(xué)生的各方面能力得到提升，對于學(xué)生今后的發(fā)展起到了積極地推動作用。

五、結(jié)語

在獨立學(xué)院化工原理的教學(xué)過程中，針對化工原理這門課程獨有的特征、獨立學(xué)院學(xué)生的特點以及現(xiàn)在盛行的“新工科”的背景下，化工原理輔導(dǎo)課的開展存在一定的必然性。這樣，既可以引發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的興致，提高教師的教學(xué)效果，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績由此得到提高，學(xué)生對某一問題的分析及解決也能夠得到增強(qiáng)，同時學(xué)生的工程素養(yǎng)得到相應(yīng)地提高，這也為社會培養(yǎng)實用型人才作出了極大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]KERRY S.Higher education for sustainability seeking affective learning outcomes[J].International journal of sustainability in higher education，2008，9 （1）：87-98.

[2]周艷軍，趙永華，劉彥琳，等.習(xí)題微課在《化工原理》教學(xué)中的應(yīng)用[J].高教學(xué)刊，2018 （5）：112-114.

[3]史德青，王萬里.淺談開放式習(xí)題在化工原理教學(xué)中作用[J].化工高等教育，2015 （5）：92-95.

[4]秦正龍，黃芳敏，劉 颯.化工原理習(xí)題課的一種嘗試[J].化工時刊，2016，30 （6）：53-55.

[5]王曉君，齊世學(xué)，丁海燕.《化工原理》教學(xué)過程中的幾點探討與實踐[J].廣東化工，2017，44 （12）：307-308.

[6]李寧.革新《化工原理》習(xí)題教學(xué)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性[J].廣州化工，2010，38 （3）：205-207.

項目基金：揚州大學(xué)廣陵學(xué)院2017年教學(xué)改革課題，項目編號：JGYB17015

作者簡介：王佳佳（1989.11-）女，江蘇揚州人，碩士，研究方向：化工與制藥相關(guān)專業(yè)課程的教育與研究。