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小议化工原理实验教学路径

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化工原理实验不仅是化学工程与工艺专业的实验课程,也是石油工程、生物工程、食品工程、高分子材料、环境工程以及造纸工程等许多相关专业的实验课程,因此具有专业普遍性。应针对不同的专业,依据专业特点制订培养计划和教学大纲,设置不同的实验项目;同时设置部分开放性自选实验,学生在学完必做实验的基础上,可根据爱好兴趣选择实验项目。化工原理实验具有工程实践性,而实际化工生产过程中的问题往往是复杂多变的,分析解决这些问题要树立学生在学习中的主体地位,培养学生综合应用所学知识提出问题,进而培养其分析、解决工程实际问题的能力和创新能力,从而提高学生综合素质[3]。因此化工原理实验具有探索启发性,教学过程应以探究教学模式为主。化工原理实验设备近年来多使用的是大型、多功能性设备,这为探究式教学提供了基础,教师可根据学生的特点,确定可进行设计性和综合性实验的项目,引导学生提出问题,并结合所学理论知识进行选题和分析,再进行实验设计和数据测量,最后对实验结论分析讨论。达到提高学生素质、增强学生科研能力的目的。

一、注意强化学生实验预习环节

化工原理实验是学生在教师的指导下自己动手,独立完成实验任务,所以预习尤其重要。首先,通过预习可以使学生对实验目的、原理和内容有初步的了解。预习的重点可要求学生弄清楚实验原理;明确实验任务,也就是实验过程中需要测定并记录哪些数据,这些数据又通过什么方法测定;初步了解实验仪器、仪表及设备的操作方法及注意事项;初步完成实验后的思考题等。通过实验预习,可以培养学生自学能力,提高实验课效率,提高学生做实验的主动性和积极性。其次,学生在完成预习报告的基础上,可进行仿真实验,以进一步强化预习效果。目前计算机技术快速发展,一般的化工原理实验过程都有仿真实验软件。在实验操作前让学生先进行实验仿真,可使学生对实验装置流程、操作步骤以及应测试的数据都有切实的感受,为真正实验做好准备。仿真不同于实验操作过程,学生多次重复进行,可强化学生对实验过程及操作步骤的掌握,有效的改善实验操作效果。目前的仿真软件一般都配有操作说明,当学生操作错误,软件会给出误操作的后果以及正确的操作步骤,因此仿真实验可强化学生对仪器设备操作注意事项的理解。其三,学生对实验数据,先进行手动处理,再通过计算机软件处理,将处理结果进行对比、分析,找出实验结果误差所在,最后绘制曲线,分析误差,如此不仅可提高学生对三传理论的理解与应用,提高学生分析问题的能力,还可提高学生的计算机水平。需要注意的是,仿真实验毕竟不是在设备上的实际操作,所以不能完全替代实际操作。

二、加大开放式实验教学模式

开放式实验教学模式依托开放型的实验室,进行实验时间、实验资源、实验内容、教学手段、教学评价等多方面的开放。开放式教学强调学生的主体地位和教师的主导作用,赋予学生更大的独立性、自主性、探索性,更能充分体现学生是学习的主体,使学生得到了多方面训练,缓解了实验资源紧张的矛盾,因此开放式化工原理实验教学是必要的,其优势也是勿容置疑的[4]。开放式化工原理实验教学模式首先要建设有开放的化工原理实验室。化工原理实验设备一般都是大型设备,投资较大,因此许多大中专业院校购置较少,且多是单台(套)。而开放式教学模式只需增加开放时间,可很好的解决这个问题。实验室的开放不仅是时间上的开放,从管理和人员配备上也需要要改革。管理上可细化管理制度,比如贵重仪器的使用,可从预约、登记、学习使用说明、操作使用、管理人员检查登记等方面制定详细的管理细则,以强化管理。化工原理实验设备大多占地较大,配备责任心强的实验人员是必需的。另外,开放式实验教学模式还应依据不同的专业,设置不同的验证性能实验、设计性实验、综合性实验和研究性实验等开放实验项目;对同一实验要根据不同专业的培养计划,设置不同的实验内容和要求。对于实验过程,教师可启发、引导学生主动学习。比如板框式过滤实验,由于阀门多、管路复杂、操作麻烦,学生操作过程中会出现无法正常过滤或者洗涤等问题,教师可引导学生分析问题,是板框放反了,还是阀门开关不对,或者是其他原因。这时,学生结合教材上板框结构方面理论知识,现场分析,可对板框的结构有了直观的理解,充分掌握了板框的工作原理。通过开放式教学,学生分析问题能力和创新能力得到了提高。

三、注重创新能力的培养

化工原理实验具有工程实践性特点,因此,对学生树立工程实践观念,培养学生提出问题、分析问题和解决问题的创新能力,以及学生理论知识的综合运用等具有重要意义。化工原理实验创新能力的培养要以学生为主体,改革传统的实验教育模式,树立“素质教育为基本,创新教育为核心”的教育理念。比如增设仿真实验、创新型或者研究性等实验项目以扩展实验内容体系,改革实验运行模式、实验考核等管理制度。创新教育的主体是学生,但只有创新型的教师才能培养出具有创新能力的学生。因此注重创新能力的培养的前提和关键是老师教育观念的转变。教学过程包含着教师的教学活动和学生的学习活动,教师的教是为了学生的学,学生的学又影响着教师的教。实验教学过程中,要强化教师的主导作用,确立学生的主体地位,采用启发式、讨论式或者探究式等多种教学方法,充分调动学生的学习主动性、自主性和创造性,使学生对实验产生兴趣,激发他们内在的学习动机,增加创新意识[5]。比如离心泵的特性曲线测定实验,教师在讲解时,可边讲解边操作,不断调节离心泵的流量,让学生观察功率表(或者电流表和电压表)的变化,进而提取问题,启发学生为什么启动离心泵时要关闭出口阀。不但复习了课本上学习的理论知识,也减少了学生操作过程中的误操作(不关闭出口阀而直接启动离心泵),有事半功倍的效果。

四、增加自设计开放实验,培养学生“大工程观”

上世纪90年代,国外首先提出大工程观。近年来在国内部分大学实施工程教育改革实践项目试点。使课程设置从单一的“工程专业课程”传授转变为“大工程观、大系统观”为指导的课程架构体系。大工程观要求学生更加重视工程的系统性和完整性,以及学生的人文素质。而增加自设计开放实验,有助于学生“大工程观”的培养。自设计开放实验是在研究性实验开放环节中,鼓励学生利用现有资源,进行化工不同单元或多种单元相结合的创新实验设计,通过实验方案设计和流程设计,进一步理解以“三传理论”为基础的化工单元操作的相对独立性和综合性,为后期学习“大工程观”中建立奠定一定的基础;另外,鼓励学生对单元操作理论未涉及的单元操作进行实验设计,如新型换热器、多功能精馏塔等,通过实验过程进一步提高学生的实验动手能力和创新能力。

五、结语

随着现代化工的快速,改革化工原理实验教学模式,提高实验教学质量势在必行。化工原理实验是学生强化理论知识,提高工程实践能力和创新能力的重要途径。教师要在熟悉化工原理实验课程特点的基础上,依据不同专业培养计划要求,设置不同的实验项目,通过仿真实验等强化实验预习环节;通过建设开放的化工原理实验室、设置不同的实验项目等措施,加大开放式实验教学模式;同时,教学过程中要转变观念,注重对学生创新能力的培养。对化工原理实验教学过程中出现的问题,应采取积极的态度,探索新的教学方法,开发新的教学模式,体现课程特点,优化教学效果,提高教学质量。(本文作者:刘军海、李志洲、王俊宏、杨海涛、闵锁田单位:陕西理工学院化学与环境科学学院)

小议化工原理实验教学路径责任编辑:杨露    阅读:人次