基于应用能力培养的《化工原理》课程的“教与学”

GuangzhouChemicalIndustry

Vol郾47No郾20Oct郾2019

基于应用能力培养的《化工原理》课程的“教与学冶

李月红,原怀保,张摇拦

(洛阳理工学院环境工程与化学学院,河南摇洛阳摇471023)

*

摘摇要:《化工原理》是一门与工程实际紧密联系的技术基础课,对培养应用型化工类人才起着至关重要的作用。为满足生

产对高层次应用型人才的需求,提高学生的工程意识和实践能力。同时针对应用化学等专业《化工原理》课程存在的问题,采用反转理论联系实际的教学模式,反转学生的学习模式等方法。极大地提高了学生学习的内动力,培养了学生深入的思考能力。将生产实际引入课堂,培养和提高了学生的工程素质、实践能力及创新能力。

关键词:化工原理;问题驱动;应用型;反转;能力摇

中图分类号:G2郾4摇

摇文献标志码:A摇摇摇

文章编号:1001-9677(2019)20-0146-03

TeachingandLearningofChemicalEngineeringPrinciples

CourseBasedonApplicationAbilityCultivation*

LIYue-hong,YUANHuai-bao,ZHANGLan

(CollegeofEnvironmentalEngineeringandChemistry,LuoyangInstituteofScienceandTechnology,

HenanLuoyang471023,China)

Abstract:ChemicalEngineeringPrinciplesisatechnicalbasiccoursecloselyrelatedtoengineeringpractice,whichplaysavitalroleincultivatingappliedchemicaltalents郾Inordertomeettheneedsofproductionforhigh-levelappliedtalents,improvestudents蒺engineeringawarenessandpracticalability,atthesametime,inresponsetotheproblemsexistinginthecourseofChemicalEngineeringPrinciplesinAppliedChemistry,thereverseteachingtheorywasusedtolinktheactualteachingmodeandreversestudents蒺learningmode郾Theinternalmotivationofstudents蒺learningwasgreatlyimprovedandstudents蒺in-depththinkingabilitywascultivated郾Theproductionwasintroducedintotheclassroom,andstudents蒺engineeringquality,practicalabilityandinnovativeabilitywerecultivatedandimproved郾

Keywords:ChemicalEngineeringPrinciples;problem-driven;applicationtype;reversal;ability

《化工原理》课程是一门关于化学加工过程的专业基础课,在工程生产中素有“万金油冶之美称[1]。该课程应用传递理论研究化工单元操作基本原理,以过程工程为教学背景,使学生掌握单元操作的过程与设备原理,进行相应的设计型和操作型计算,培养学生分析、解决实际工程中存在的问题并为后续专业课的学习打下必要的基础。随着社会的发展和科学技术的进步,21世纪对于人才的需求也发生了深刻地变化[2]。目前国家技能型、应用型人才紧缺。高校在持续改革创新人才培养的模式和方法,努力提高高等教育的质量。本文结合我院自身特点及目前学生的实际情况,将《化工原理》课程的教学体系进行优化、教学过程进行调整,极大地激发了学生的学习兴趣、求知欲,促使学生养成“主动思考冶的习惯,培养学生深入的思考力,提高了教学质量。为基层和生产一线,输送具有一定专业知识、实践能力、创新精神的应用型高级工程技术人才。

原理》课程教学学时少,内容多。是学生历来反应难学的课程[3]。因时间紧,老师授课时大都注重理论知识的讲解,联系实际的例子会一带而过,学生在学习过程中常常觉得“所学有何用?冶。不知道知识用在哪、解决哪些实际生产问题,学习与生产实际不能有效对接,学生学习起来很盲目,继而就会产生应付思想,蜻蜓点水式的学习盛行。浪费大好的青春年华,浪费生命。此问题不解决,老师传道授业解惑的作用大打折扣。针对这一情况,教学中尤其注重课堂内容的导入,常采用工作任务导入教学和工程案例教学。工作任务导入教学使学生处在“真实的冶应用情境中。将学生身边生活、生产中的实际工程引入课堂,建立实践-理论再实践-再理论的教学活动过程,采取实际联系理论的教学模式。改变了学生处于灌输式的被动地位,激发其求知欲望,提高了学生学习热情、积极性,将知识的传授转变成了学生对知识的发自内心的渴求,进而促使学生进行“主动的思考冶,使学生在求知中得到思维分析方法和处理解决问题能力的训练,提高学生分析问题、解决问题的能力。譬如在流体流动的教学中,就是用生活中给学生宿舍楼供

1摇问题驱动,反转理论联系实际的教学模式,激发学生求知的内动力

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摇摇目前,随着高等院校扩招及本科教育学时的压缩,《化工

基金项目:洛阳理工学院教改项目(2015-jgxm-05)“应用型大学基于能力培养的《化工原理》课程教学改革探索冶。第一作者:李月红(1965-),女,副教授,主要从事化学化工的教学与研究工作。

第47卷第20期李月红,等:基于应用能力培养的《化工原理》课程的“教与学冶摇147

水将流体静力学转入动力学的教学中。采用建水塔方案为六层

宿舍楼供水。用泵将水厂的水送到高位水塔,水塔中的水源源不断的送给各楼层的学生。需要解决的问题有:

为了保证各楼层有水,水塔应建多高;若水塔高度确定了,选用什么型号的泵;保持楼底水压一定时,供给各楼层的水量是多少呢;再如,宿舍楼的自来水管道如何铺设,选择多大的管径合适?

学生急切想解决这些问题的内动力自然产生,便带着解决问题的强烈欲望来学习理论知识,学习态度发生根本性的扭转。通过理论知识的学习,再回到实际解决工程问题。使其真正明白了所学化工单元操作的具体应用,明白了所学有所用,用在哪儿,要解决哪些实际生产中的工程问题。将“用冶和3摇围绕核心教学内容,采用多种教学手段,培养学生的工程素质

摇摇化工原理以“物料衡算、能量衡算、物系的平衡关系、传递速率、经济核算冶五大共性概念为基础[4],以“单元操作冶为内容,以“传递过程和研究的方冶为主线,教师在讲课过程中需紧扣“传递过程和研究的方冶及“五大共性概念冶的内容。对各章中的共性问题,授课中运用类比的方法,引导学生进行分析理解。例如,动量传递、热量传递、质量传递中三定律:牛顿黏性定律、傅里叶定律、菲克定律的区别与联系等[5]。

授课中使用多媒体与板书相结合的教学手段,提高了教学“学习的积极性学冶进行系统有效的对接,提高了学生的学习兴趣及学习的内动力,学习目的明确。极大激发了学生,教与学进入互动式的良性循环,学生感觉每堂课都有所收获,教师则能将知识传授给学生,为其将来更好地服务社会而深感工作的意义和价值。取得了很好的教学效果。

2摇问题驱动思考,反转学生的学习模式,培养深入的思考力

摇摇教育是什么教学是一门艺术?一个灵魂唤醒另一个灵魂。伟大的教育家孔子提出。

:“不愤不启,不悱不发,举一隅不以三隅反,则不复也。冶这种启发式教育思想很好体现了教学艺术论。距今2000多年的《学记》中写道:“善歌者使人继其声;善教者使人继其志。其言也,约而达、微而藏、罕譬而喻,可谓继志矣冶。这里提出了“善教者冶与“善歌者冶一样,都要讲求高超的艺术,教师的语言要简明扼要,精微而动听,举例不多而诱导得体,这就能使学生自觉自愿地跟着学习。

学生是教学中的主体,若学生缺乏深入的思考,教师的辛勤讲授、学生的勤奋学习就会收效甚微。如何培养学生深入的思考力呢?

采用启发引导、提问、对比的教学方式,将学生置身于各种“真实的、虚拟的冶环境中。例如学习流体稳定流动、不稳定流动时,将教室视作管道,学生就是管道内各截面上的流体质点,亲自感受流体质点性质变化的情况。学习精馏时,学生就是生产现场技术员,其生产任务是:分离乙醇(40%)和丁醇的混合物。要求乙醇纯度达到99郾0%,丁醇纯度达98郾6%且每小时处理混合物1000kg。如何达到生产要求?采取什么措施?

学习热量传递时,有“等温面冶的概念。就将手心、手背看作等温面。学生很快就理解了一系列的概念及传导传热。学习吸收时,便对比着引导学生,能否“大胆的进行一下设想冶,提出“等浓面冶(所有的教材及资料上都没有)的概念呢?教室前排质点(学生)是浓度较高的“等浓面冶,后排质点(学生)是浓度较低的“等浓面冶。学生深深感到“震撼冶的同时,瞬间便理解了质量传递。学方法、学思路的种子便深深地植于学生大脑,学生迫切地欲培养自己“深入的思考力冶。由被动学习转为主动学习。学习模式的反转,极大地提高了学生自学能力、分析问题的能力、解决问题的能力。

使学生身临各种“生产现场冶,明确自己要解决的生产问题及所担负的责任。兴趣与责任的结合,反过来会促使学生主观上迫切想通过透彻掌握知识,获取解决生产实际问题的方法,提高解决问题的能力。

效率。如:学习离心泵的结构、工作原理,其结构较为复杂。用计算机辅助教学,可以演示三维动画,其画面直观、图像清晰,学生一目了然,课堂教学气氛活跃。为了增加教学效果,配合flash动画进行讲解,例如:填料吸收塔的液泛现象,讲解时辅助教学录像,直观地展现填料吸收塔的结构,造成液泛的原因及液泛的现象等。学生容易理解,又紧密联系实际。提高了教与学的效果及效率。

化工原理是我校网络课程,将《化工原理》课程配套的课件、教学录像等在学校网站上开放,可以实现线上、线下混合式教学。定期安排习题课、讨论课,以典型的实际工程问题为主要内容。教师主要启发、引导学生,让学生进行比较、思考,得出解决问题的方法,提高其解决问题的能力。

利用实习、实验室设备进行现场教学。例如:讲解精馏时,让学生进实验室看板式精馏塔及塔板的基本结构,了解溢流堰和降液管的具体构造。

4摇课程考核注重实际工程应用,培养学生的工程实践能力

摇具有巨大的导向性摇调整课程考核内容,从需要解决的实际工程问题入手,提高实际工程应用题目的比重,。促使学考核生注重学习理论的同时,更加注重联系生产实际及应用。实际应用反过来会促使学生提高学习的主动性、兴趣,促使学生透彻掌握理论知识以分析、解决实际生产问题。理论课考核(占总评的60%)将单元操作实际工程问题的计算提高到70%,考题与实际工业生产相关。如生产车间铺设输水管道,管道直径的计算、选择;计算管路系统中所需离心泵的扬程、轴功率,并选择一台合适的泵安装在管路系统中;精馏塔实际板数的计算等。平时成绩(占总评的40%)包括课堂表现(课堂提问、课堂练习)、出勤、作业和单元测试等。如课堂提问或讨论实际生产当中遇到的一些问题,如何解决。促使学生将理论知识应用于实际工程生产。

基于应用能力培养的化工原理课程教学初步取得了一些成绩。在教学中,应始终致力于教解决问题方法和思路,实际联系理论,再理论联系实际。将工程理念贯穿于理论知识中,注重培养学生的工程观点、创新精神、实践能力。随着课程教学体系的不断优化、教学过程的持续调整,实验室建设的强化,教师的综合素质及专业业务素质水平仍需提高。总之,如何教会学生去获得知识、怎么去学习,并在与知识的交融中引导学生的价值观。应是每个教师的至高追求和终极目标。这样才能真正推进应用型人才的培养。

(下转第190页)

摇190广摇州摇化摇工2019年10月

因此,这种课堂教学模式增加了学生思考、动手和互动的机会,增强了学生实验的积极性和主动性,提高了实验教学效果,培养了学生的团队合作意识,提高学生的思维能力和科技创新能力。

3摇创新课程考核模式

发酵实验最后的结果体现是实验报告,在以前的教学中,实验报告占的成绩了较大的比例,学生抄袭现象很严重,而且实验中的错误学生并没有认识到。实验课的考核评定比理论课程复杂,改革后的考核模式是综合评定,包括4个方面:

(1)平时成绩

包括出勤情况、对待实验态度和实验室卫生安全及对各种实验项目的参与程度都在考核之列[11]。对于主动申请参与预实验的,在实验过程中能体现解决问题的主动性、创新性的学生均给予加分。这部分成绩占20%。

(2)实验技能

实验技能成绩是考核的主要部分,是对学生实验技能掌握程度的把握,考察学生对于实验目的、内容是否清楚,操作过程是否熟练,以每人抽取一个操作过程进行口述和演示的方式进行考核。实验技能考核占50%。

(3)实验报告

为了提高学生对实验结果的表达与分析能力,要求学生将实验结果以及实验过程中出现的各种问题进行分析,将实验数据用统计等方法进行分析,并以图表表现出来。对实验中出现的问题,例如发酵不成功或产物较少等找出原因。采用这样的考核形式,可以提高学生对发酵实验课程的重视程度,调动学生的学习积极性,提高学生的实践创新技能。

与实践相结合的连接点。为了充分发挥我系人才和学科优势,从2008年以来,搭建了生物工程发酵科技创新平台,以培养学生科技创新能力为目标,构建了应用性和实践性强的实验课程体系。生物工程系对发酵实验教学体系不断补充和完善,通过明确课程的重要性、精心选定课程内容、加强考核等措施,提高了学生的动手能力、创新意识和协作精神,尤其提高了学生利用专业基础知识分析问题和解决问题的科技创新能力。当然这种模式也有不完善之处,如实验条件还相对不足,部分学生态度不认真,学生的实验数据处理能力较差,学生的实验结果参差不齐,甚至部分学生的实验失败等,这些都需要通过进一步的改革促进发展,在师生的共同努力下不断解决和完善[14]。

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4摇实验的教学效果

在教学与科研就业相结合的原则指导下,我们建立的这种实验教学与科研就业有机融合改革创新,有力地推动了学生创新活动的开展,收到了明显的成效[15]。实验模式在两届学生的实验过程中进行不断的创新改进,并对这120名学生进行调查,有90%的学生认为这种实验创新提高了学习主动性、去工厂实习感觉到有备而来,更好的熟悉了生产流程,还能有利于提出问题和发现问题。另外有35%学生认为实验使他们对科学研究产生了兴趣,并准备提前进实验室开展毕业论文。总之,融入这种翻转课堂的项目式教学改革获得了参加实际体验的学生的认可。

5摇结摇语

实验教学是生物工程教学工作中的一个重要环节,是理论

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