少學(xué)時(shí)化工原理課程教學(xué)設(shè)計(jì)探討

陳軍偉

摘 要：少學(xué)時(shí)化工原理是化工相關(guān)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，針對(duì)教學(xué)過程中存在的學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多、綜合性強(qiáng)、難理解等問題，文章從教學(xué)內(nèi)容、專業(yè)針對(duì)性、教學(xué)方法的選取、課程考核形式等方面進(jìn)行初探，促進(jìn)學(xué)生更好地掌握化工原理理論知識(shí)，提升教育教學(xué)質(zhì)量，以滿足專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)需求。

關(guān)鍵詞：少學(xué)時(shí);化工原理;教學(xué)探討

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2022.18.106

化工原理是高等院?；瘜W(xué)工程與工藝、輕化工程、石油、生物等相關(guān)專業(yè)所開設(shè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，是連接基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁，同時(shí)該課程又與工程實(shí)踐聯(lián)系密切，因此又是一門工程學(xué)科，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。非化工專業(yè)化工原理課時(shí)從72課時(shí)到36課時(shí)不等，而課程涉及“三傳一反”、涵蓋7-8個(gè)化工單元操作，工程實(shí)踐性強(qiáng)，知識(shí)面廣，內(nèi)容多難度較大;又因?qū)W生對(duì)化工生產(chǎn)過程缺乏了解，在學(xué)習(xí)過程感到課程內(nèi)容枯燥，晦澀難懂。如何在少學(xué)時(shí)、內(nèi)容多的情況下完成該課程的教學(xué)任務(wù)、達(dá)到專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求是一個(gè)亟待解決的問題。本文基于應(yīng)用型本科院校辦學(xué)理念，結(jié)合少學(xué)時(shí)化工原理課程中存在的問題，從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教師“教”與學(xué)生“學(xué)”進(jìn)行初步的探討。

1 少學(xué)時(shí)化工原理教學(xué)挑戰(zhàn)

1.1 學(xué)生接受程度低，缺乏興趣

一方面少學(xué)時(shí)相關(guān)專業(yè)，學(xué)生相關(guān)的先修課程等知識(shí)儲(chǔ)備相對(duì)薄弱，又因涉及的數(shù)學(xué)、物理模型較多且抽象，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)理解起來困難，有畏難情緒，影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。另一方面化工課程實(shí)踐性強(qiáng)，而授課教師在教學(xué)過程中偏于理論，在一些化工常用的單元操作的設(shè)備上很少提及。例如在吸收章節(jié)講授中，授課教師重于在吸收塔的理論計(jì)算，而填料塔的結(jié)構(gòu)、填料的性能、工程生產(chǎn)中吸收塔出現(xiàn)的故障案例等忽略不講，學(xué)生不能直觀的感受，接受程度逐漸的降低，加之填鴨式的教學(xué)，又進(jìn)一步挫敗了學(xué)生的興趣。

1.2 與專業(yè)所需存在差距

少課時(shí)的教材大多都是在長(zhǎng)課時(shí)教材的基礎(chǔ)上進(jìn)行主體內(nèi)容的刪減，內(nèi)容相對(duì)比較寬泛，沒有針對(duì)某一個(gè)專業(yè)進(jìn)行設(shè)置。我校輕化工程專業(yè)偏向紡織，限于師資隊(duì)伍、教學(xué)資源的因素，授課教師在課程調(diào)整的針對(duì)性，構(gòu)建合理的適合專業(yè)特色“精而簡(jiǎn)”知識(shí)體系、兼顧教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度等方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，以致課程與專業(yè)很難形成有效協(xié)同。授課教師能否精準(zhǔn)的把控課堂、精簡(jiǎn)課程內(nèi)容，在短時(shí)期內(nèi)完成教學(xué)目標(biāo)，保證學(xué)生后續(xù)的專業(yè)課順利完成、達(dá)到人才培養(yǎng)目標(biāo)要求等方面，是一個(gè)不容忽視的挑戰(zhàn)。

1.3 課程考核評(píng)價(jià)的手段單一

以往課程的評(píng)價(jià)側(cè)重期末考試，終結(jié)性考核結(jié)果一票否決，考核形式過于單一，學(xué)生的綜合素質(zhì)不能全方位的反饋，亦不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，與踐行“以學(xué)生為中心”的教育教學(xué)理念、實(shí)現(xiàn)從注重知識(shí)傳授向重視學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)轉(zhuǎn)變有一定的偏差。同時(shí)授課教師在教學(xué)過程中缺少及時(shí)、動(dòng)態(tài)的反饋，無法及時(shí)有效地調(diào)整課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，以致教師“教”與學(xué)生“學(xué)”不同步。

2 少學(xué)時(shí)化工原理教學(xué)的初步探討

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效果

化工原理課程開設(shè)的目的是培養(yǎng)學(xué)生工程觀念，運(yùn)用所學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)分析和解決化工單元工程操作實(shí)際問題，具有較強(qiáng)的專業(yè)性。為保證教學(xué)質(zhì)量、滿足教學(xué)目標(biāo)，在有限的課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生掌握與之專業(yè)相關(guān)的要點(diǎn)，合理有效的進(jìn)行優(yōu)化精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容是十分必要的。我校輕化工程專業(yè)化工原理課程為36課時(shí)，考慮專業(yè)課程的銜接，我們對(duì)第一章中流速的測(cè)定、第三章中離心沉降臨界粒徑、第四章傳熱平均溫差公式推導(dǎo)等進(jìn)行刪減;在物理化學(xué)中涉及的亨利定律、烏拉爾定律、熱輻射等進(jìn)行了精簡(jiǎn)。對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的章節(jié)如干燥過程，縮短學(xué)時(shí)至3學(xué)時(shí)，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)慕課資源進(jìn)行自學(xué);對(duì)傳熱、吸收過程找出內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行類比分析，適當(dāng)減少章節(jié)課時(shí)數(shù)。除此之外，為適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，課程中適當(dāng)結(jié)合納濾膜技術(shù)、超臨界萃取等，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。我們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容上仔細(xì)推敲，注重學(xué)生在實(shí)際案例的分析以及工程原理的應(yīng)用。

2.2 結(jié)合專業(yè)課知識(shí)，兼顧廣度和深度

少學(xué)時(shí)化工原理本來就面臨課時(shí)少、內(nèi)容多的問題，若按照傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行，則后面章節(jié)出現(xiàn)滿堂灌，學(xué)生將失去學(xué)習(xí)的興趣。在有限的課時(shí)內(nèi)，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)以及專業(yè)方向，以需求為導(dǎo)向，凸顯課程的針對(duì)性，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程中的案例貫穿思政元素，更有利于學(xué)生掌握知識(shí)。以我校輕化工程專業(yè)為例，雖然干燥章節(jié)縮短至3課時(shí)，但是在專業(yè)的學(xué)習(xí)中也是至關(guān)重要的，課堂講授以印染布料烘干過程為例，講解物料衡算、能量衡算、布料含水率如何檢測(cè)，利用廢氣的余熱經(jīng)換熱器對(duì)布料烘干，將干燥知識(shí)點(diǎn)與傳熱相結(jié)合融會(huì)貫通，同時(shí)挖掘思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能減排意識(shí)。教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)相匹配，學(xué)生在課程中積極活躍、學(xué)習(xí)興趣提升，教學(xué)的成效明顯。

2.3 提升教學(xué)方法，提高課堂教學(xué)效率

我們依據(jù)不同知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分類，針對(duì)性的選取灌輸式、啟發(fā)式、探索式中適宜的教學(xué)方法策略，提高課堂效率，讓學(xué)生學(xué)有所獲。

化工原理課程單元操作中設(shè)備多，“灌輸式”的課堂教學(xué)，內(nèi)容枯燥且抽象，但是通過用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，將設(shè)備的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的工作原理等以可視化的形式展現(xiàn)給學(xué)生，提高了學(xué)生的積極主動(dòng)性、促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。如在流體輸送設(shè)備中，將離心泵的結(jié)構(gòu)以3D動(dòng)畫展示給學(xué)生，學(xué)生對(duì)離心泵的泵殼匯集液體、能量轉(zhuǎn)換的作用的理解自然水到渠成;吸收、精餾等操作設(shè)備，采用動(dòng)畫生動(dòng)形象的演示，學(xué)生對(duì)設(shè)備、工藝流程的運(yùn)行情況理解更深，學(xué)習(xí)興趣愈發(fā)濃厚。

以學(xué)生為主體，合理設(shè)置形成性評(píng)價(jià)考核機(jī)制，根據(jù)授課內(nèi)容合理設(shè)置問題、案例，啟發(fā)學(xué)生以問題為導(dǎo)向自主思考，達(dá)到獲取知識(shí)，解決問題的能力。如在流體流動(dòng)章節(jié)設(shè)置為什么火車站臺(tái)上設(shè)置安全白線、飛機(jī)為什么能在天上飛，以身邊的實(shí)際案例加深學(xué)生對(duì)伯努利方程的理解;在傳熱章節(jié)中，通過水壺的保溫原理把三種傳熱方式呈現(xiàn)出來，結(jié)合太空三人組，把我國(guó)自主研發(fā)的新一代“飛天”艙外航天服引出，航天服如何進(jìn)行熱防護(hù)、溫度調(diào)節(jié)娓娓道來，這個(gè)具有中國(guó)特色、自主研制成功的艙外航天服創(chuàng)造了一個(gè)世界奇跡，彰顯我國(guó)綜合實(shí)力，大大增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感。

化工原理涉及的工程問題多，適合開展探究式教學(xué)。如在對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的學(xué)習(xí)中，拋出問題：“低粘度管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流可不可以一味地增加流體的流速來提高對(duì)流傳熱系數(shù)ɑ”，通過分析我們知道流速增加，當(dāng)流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)，流體的阻力損失將大大增加，這時(shí)出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，勢(shì)必有一個(gè)適宜的流速，從而幫助學(xué)生樹立工程概念，增強(qiáng)工程意識(shí)。

2.4 改進(jìn)課程考核體系，全方位考核評(píng)價(jià)

以往的課程考核方式中平時(shí)成績(jī)占40%（包括學(xué)生出勤率、平時(shí)作業(yè)筆記、期中測(cè)驗(yàn)），期末考試占60%（閉卷考試），對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)好壞的評(píng)價(jià)，很大程度上通過一紙考試而定性，然而學(xué)生是否真正掌握知識(shí)，學(xué)習(xí)的效果怎樣沒有很好的評(píng)判。為加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程考核，從知識(shí)傳授逐漸向?qū)W生能力、素質(zhì)培養(yǎng)方向轉(zhuǎn)變，依據(jù)學(xué)校下發(fā)的課程考核形成性評(píng)價(jià)實(shí)施指導(dǎo)意見，將課程的考核方式由“一票否決的期末考試”過渡調(diào)整至“過程性評(píng)價(jià)+終結(jié)性考核”，將考核關(guān)口前移，同時(shí)優(yōu)化過程性、終結(jié)性占比，豐富考核內(nèi)容。

過程性的考核調(diào)整至50%，注重課前、課中、課后的全方位考核。課前，利用雨課堂發(fā)布預(yù)習(xí)資料，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的調(diào)取反應(yīng)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況以及學(xué)生的反饋，掌握學(xué)情及時(shí)調(diào)整改進(jìn)上課的方法與手段;課中，結(jié)合化工原理課程的特點(diǎn)，充分利用智慧教室等現(xiàn)代教學(xué)資源啟發(fā)式的案例討論，全員參與，采取小組自評(píng)、互評(píng)、老師點(diǎn)評(píng)的方式進(jìn)行考核，加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，達(dá)到激勵(lì)作用;課后，布置典型的工程案例的作業(yè)、學(xué)生畫章節(jié)知識(shí)點(diǎn)思維導(dǎo)圖，讓學(xué)生系統(tǒng)的掌握知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系。通過課前、課中、課后全方位的對(duì)學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)，形成“反饋—分析整改—實(shí)施—再反饋”良性的循環(huán)，平衡教師教與學(xué)生學(xué)的關(guān)系，最終達(dá)到改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)的目的。

終結(jié)性考核占50%（閉卷考試），考試除了針對(duì)主要知識(shí)點(diǎn)的考核外，結(jié)合專業(yè)所需，從實(shí)際問題出發(fā)，以典型作業(yè)為案例，圍繞學(xué)生綜合能力提升，積極探索增加實(shí)踐能力考核和創(chuàng)新能力考核題型，建立適應(yīng)“新工科”發(fā)展的化工原理課程考核體系。

3 總結(jié)

本文針對(duì)少學(xué)時(shí)化工原理在教學(xué)上存在的一些問題進(jìn)行分析，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、凸顯課程的針對(duì)性、教學(xué)方法的選取、改進(jìn)課程的考核方式等方面對(duì)我校輕化工程專業(yè)的課程改革進(jìn)行了初步的探討，旨在平衡教師“教”與學(xué)生“學(xué)”的關(guān)系，重點(diǎn)突出以學(xué)生為根本教育理念，培養(yǎng)應(yīng)用型本科院校學(xué)生工程思維能力。目前我們正在積極修訂新的人才培養(yǎng)方案，勢(shì)必對(duì)課程的設(shè)計(jì)及教學(xué)的方法提出新的要求，教學(xué)也要與之適應(yīng)，因此少學(xué)時(shí)化工原理教學(xué)探索與實(shí)踐也是動(dòng)態(tài)的，是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作。

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