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研讨过程装备与控制工程教学方法

2014/01/24 阅读:

1过程装备与控制工程专业物理化学课程教学方法的总结

1.1理清物理化学课程与过程装备与控制工程专业之间的关系

在多年的教学实践中,很多过程装备与控制工程专业的学生对物理化学课程有一些畏难和抵触情绪。他们不理解学习该课程的目的和作用,也不清楚物理化学课程与过程装备与控制工程专业之间的联系。因此本人在教学时首先要解释二者之间的关系。过程装备与控制工程专业主要以过程工业为专业背景,涉及的一些物理、化学过程,主要有传质过程、传热过程、流动过程、反应过程、机械过程、热力学过程等。正是这些物理、化学过程,构成了过程工业的生产过程。物理化学课程就是研究上述化学变化及其相关联的物理变化的各种基本原理和共同规律。正是由于它所研究的是普遍适用于各个化学分支的理论问题,物理化学也被称之为理论化学。物理化学课程是化学、化工、轻工、材料、冶金、农林、医药、地质、生物、热工等学科的理论基础。例如化工原理是过程装备与控制工程专业基础课,要明确告诉学生物理化学课程是化工原理课程的先导课程,学好物理化学课程意义重大。同样工程热力学也是过程装备与控制工程的一门专业课程,其主要涉及物理化学课程的重要组成内容——气体和热力学内容。因此如果没有物理化学课程的讲授,则工程热力学也无从讲起。同样,过程装备与控制工程专业所涉及到的化机设备等课程中有关设备腐蚀与防护等方面的内容,与物理化学课程中的电化学内容密切相关。因此通过以上内容的阐述和解释,就可以理清物理化学课程与过程装备与控制工程专业之间的关系脉络,学生就能明白二者之间的关联性和传承性,对于教学质量的提高就大有裨益。

1.2针对专业特色选择合适的教材制定教学计划

由于课时数的限制,过程装备与控制工程专业学生的化学专业基础知识较为薄弱。物理化学课程概念抽象而复杂,公式推导繁琐,尤其是热力学理论较为抽象,类似度高、易混淆。因此选择适宜的教材才能做到因材施教,学习内容有所侧重。目前化工类专业的物理化学教材选用天津大学第五版物理化学,由高教出版社出版,上下两册。该教材内容全面,注重理论阐述的系统性和严谨性,注意与实际应用的相结合,并保持与时代发展的与时俱进,是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。但是由于过程装备与控制工程专业教学计划和课时数的限制,所以必须选择少学时的化工类专业(化机、材料、轻工、纺织、制药及环境等)的少学时大本教材才能完成教学大纲的要求。根据这一现状,我们选择了肖衍繁、李文斌编著、天津大学出版社的《物理化学》作为主教材,其主要内容有:气体、热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡、多组分系统热力学与相平衡、电化学、表面现象、化学动力学基础、胶体化学。根据课时数来制定适宜的教学计划,做到科学性、系统性和概括性。另一方面,在每一章中要选择重点掌握的知识点,要求学生重点掌握,其它内容可以让学生自学和阅读。这样做的目的在于不降低课程教学的总体要求的前提下,使学生能够掌握物理化学课程的精髓和灵魂内容,保证学生在可以接受和理解的基础上掌握知识点,过于抽象和复杂的内容则做到一般性了解即可,做到内容讲解精而透、知识点掌握有侧重。

1.3讲好绪论课和物理化学史调动学生学习兴趣

绪论是整个教材的前奏和正文内容的提纲挈领。大部分教师由于课时的限制对于绪论的讲解都是简要叙述或一言以蔽之。对于过程装备与控制工程专业的学生初学物理化学课程时,对于该课程的体系和内容会简单片面的理解为“物理”与“化学”两大课程的拼合,加之学生在化学课程和知识点方面的欠缺,对于物理化学的课程内容的理解是机械和呆板的。如何上好第一课,调动学生的兴趣,做到融会贯通是物理化学课程讲授的一大挑战。因此绪论课的讲授就显得非常重要。在绪论课中,首先要让学生清楚明白课程物理化学的概念、课程体系的内容、物理化学课程与下游专业课程的关联作用等。通过化学现象和物理现象的有机统一来阐述课程的重要性。另外一方面,为了调动学生的兴趣,加强物理化学史的讲述。通过介绍物理化学发展史及一些事件,使学生明白物理化学发展的轨迹和历史沿革,了解物理化学与物理学、化学、数学及其它相关学科之间的纵横关联性,也就使学生对物理化学课程的学习有一个准确的定位。最后,通过绪论课和物理化学史的讲述,引导学生建立良好的学习方法和态度,为后续教学内容的开展奠定良好基础。

1.4强化高等数学知识点和基础概念

由于高等数学的概念繁杂,很多学生考完试后基本都忘却了一些公式和概念。物理化学课程的公式繁多,对学生的数学基础要求较高,很多概念都是通过数学推导引出,尤其对微积分、导数等概念的掌握要求较高。因此在物理化学课程讲授中,抽象概念和原理必须通过繁琐的数学推导才能让学生明白概念的由来及使用限制条件,理解和掌握难度较大,已成为物理化学授课中的一大障碍。本人在授课中对导数、微积分、极限等概念和常规数学方法进行复习和讲解,夯实学生的数学基础,同时要求学生在课外复习高等数学,课堂进行提问和推导,使学生利用短暂的时间回忆起所学的数学知识点,与物理化学课程的教学产生衔接和对应,可以较好的保证物理化学课程的教学,也提高了学生的学习兴趣,克服畏难情绪,避免学生产生消极厌学情绪。

1.5合理利用教学手段

随着科技的发展、教学手段的创新和现代教育手段的普及化,多媒体教学已大规模应用于物理化学教学中。多媒体课件把图形、图片、文字、动画、声音、视频等信息进行高度集成和数字化,突出了信息的形象化和感染力,使得教学内容丰富多彩,形成良好的交互性、可控性,调动了学生的视觉和听觉效果,有利于促进记忆,强化教学效果。由于物理化学课程中内容繁杂,理论抽象,公式推导繁琐,因此借助于物理化学多媒体课件可以使概念形象化、加大信息量传播。教师也可以把精力和记忆集中于重点内容的讲授上,优化了备课效果,提高了教学效率。但是由于物理化学课程的自身特点,公式繁多,概念抽象,数学语言和数学符号较多,如果多媒体课件展示速度过快,导致数学公式的推导过程化弱化,无法体现出数学公式推导中的逻辑性和方向性,导致学生反应滞后,无从思考,不利于学生对课堂教学内容的吸收、消化和理解。因此,要合理利用多媒体资源,在多媒体教学中加强授课技巧,课件内容展示要合理控制节奏,不能拘泥于课件内容的限制,重点和难点内容处利用黑板教学进行推演和讲解,进行启发性讲解,加强与学生的交流互动,激发学生的兴趣,增强了学生的听课效果,提高了教学质量。

1.6结合生活实例与工程实例进行课堂教学

物理化学课程是一门理论化学,其概念和原理的描述严谨、抽象、系统化。师者,所以传道授业解惑也。因此如何将概念和原理内容正确教授给学生,并且使学生能够从深度和广度上加以理解和应用是教师授课中的重中之重。这也就要求教师本人对概念和原理要有深邃的正确理解,对其应用及条件做到触类旁通,不能形而上学、死板教条,否则将会以讹传讹、误人子弟。在授课过程中教学语言朴素化,语言描述简单明了,避免一些生僻硬拗的词汇。对于理论性内容的讲授,在不影响理论内容严谨性的前提下,可以用学生能理解的语言进行转述,同时结合生活实例和工程实例进行讲解,就能够让学生理论结合实际,提高其学习的兴趣。例如,在讲授水的三相点的知识点时,学生往往容易理解一些具体的相态或变化历程,但是对于水的相图分析感到有些困惑。可以通过解释一般冬晚结霜、夏夜凝露的原因来加强学生对水的三相点理论的掌握。从水的相图可知,在水的三相点温度以上,水蒸气才有可能凝结成液体。水气形成霜是g→s的凝结过程。从水的相图可知:只有温度低于三相点温度才有可能使水气不经液体而直接凝结成固体霜。所以,只有在冬季晚间温度低于三相点温度,空气中的饱和水蒸气才可能直接形成霜;而在夏天晚间温度都高于三相点温度,故白天的水气在晚间较低温度下达到过饱和而凝结时则形成露。例如,讲解稀溶液依数性理论时,结合讲述新疆冬季混凝土施工中加入无机盐的工程实例来讲解凝点下降加强混凝土抗冻性的道理,从而使学生非常容易理解依数性的相关知识点。又例如,讲解原电池热力学理论时,结合化工设备的腐蚀及防腐等工程实例对原电池电极构成,电极分类及原则,电极反应、电池反应等做系统性介绍,让学生明白化工设备的腐蚀是一种自发的原电池反应,是一种化学能转变为电能的自发过程的产物。在解释清楚原理后,就可以顺理成章的利用已有的电化学知识点来讲解设备的防腐蚀措施。在讲课过程中,尊重学生,注重和学生的交流,培养师生感情。语气要和缓,语言表述要抑扬顿挫,调动学生情绪,活跃课堂气氛。概念和知识点讲授后要和学生积极交流,循循善诱,了解他们的理解程度和正确性。通过多方位、多实例来引导和疏通问题,做到课堂之上就能够解疑释惑,可以增强学生的积极性,提高学习兴趣,减轻学生学习压力。

2结论

通过多年的教学积累和探索,笔者总结出一些适合过程装备与控制工程专业的学生物理化学教学的方法和经验。根据过程装备与控制工程专业的学生自身特点因材施教,改革和创新教学方法、教学理念,提高过程装备与控制工程专业的学生对物理化学内容的接受和理解程度,从而为后续专业课程的教学提供强有力的支撑作用,对于培养高水平的专业技术人才,促进新疆经济社会的发展具有重要意义。

作者:甄卫军单位:新疆大学化学化工学院

研讨过程装备与控制工程教学方法

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