浅谈《化工原理》实验教学中存在的问题及创新①
时间：2022-11-04 来源：博通范文网 本文已影响 人 
【摘要】《化工原理》是化工类及相关专业的一门主干课程,在人才培养中具有重要作用。化工原理实验附属于化工原理理论课,其作用是进一步巩固理论知识,掌握化工实验操作技能,培养学生理论联系实际,综合分析问题和解决问题的能力。文中主要阐述了化工原理实验教学中存在的不足, 并就实验教学内容、教学模式、激励机制等方面提出了相应的改革措施,促进了教学质量的提高。
【关键词】化工原理 实验教学 不足 创新
【中图分类号】G712.07【文献标识码】A【文章编号】1009-9646(2009)02(a)-0017-02
《化工原理》课是应用化学专业及其相近专业的一门主干基础课。它是紧密联系化工生产实际、实践性极强的一门工程性学科。本课程的主要任务是介绍流体流动、传热、传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、计算及选型。通过该门课程的学习,增强学生工程观点,培养学生从事科学研究的能力[1]。化工原理实验附属于化工原理理论课,通过实验训练,更进一步巩固所学理论知识,掌握化工实验操作基本技能,培养学生理论联系实际的工作作风,严谨的科学态度,良好的实验习惯,细致的观察能力、思维能力,综合分析问题和解决问题的能力,为以后从事化学、化工等相关专业工作奠定良好的技能基础[2][3]。但目前一些高校《化工原理》实验教学效果并不尽如人意,还存在诸多问题,如实验教学内容陈旧、教学模式呆板、设备使用率低、学生动手机会少、实验积极性不高从而导致实验教学质量差等。在现代科学技术迅猛发展,市场竞争力日益增强的今天,如何改革陈旧的教学内容及落后的教学方式,培养具有创新精神和实践能力强的人才是摆在教师及实验室工作人员面前的一个严峻课题。下面结合我校《化工原理》实验教学中存在的问题,浅谈一下实验教改对策。
1《化工原理》实验教学现状
1.1 学生实验中处于被动状态,缺少活力
《无机化学》、《有机化学》等基础化学实验由于所用设备体积小、价格低,学院可购买及安装的实验设备套数多,这样,实验室可容纳所有学生同时做实验。而每一个化工原理实验设备相当于工厂生产中的一个岗位,设备体积庞大、价格很高,每一个实验所对应的设备最多两套,一套设备可容纳3～4人。为保证更多学生同时做实验,我们采用大循环实验且要求实验数据必须经教师签字后学生方可离开,既便如此,仍有一部分学生混水摸鱼,自己不做实验,只是抄袭前边同学的实验数据,这不但影响了自己,也打击了其他学生实验的积极性,更有甚者,个别不满学生竟将此情况汇报到系上,造成师生间的矛盾。另一方面,化工原理实验教学模式呆板,教师包办太多,学生处于被动状态,缺少活力。部分思想上不够重视的学生,把实验课看成负担,应付了事。最终的结果是后进的学生应付了事也能过关,而能力强的学生聪明才智和潜力得不到充分发挥。
1.2 实验内容陈旧,实验方法教条化
化工原理实验内容陈旧,多为验证性实验,实验方法和步骤教条化,一个班的所有学生均按教学计划、课表按部就班上实验课。实验时数、个数、实验内容以及教学组织要求等都一样。实验教师往往也只是依照实验讲义上的目的、步骤及要求机械地完成实验任务,给学生留有可展现自身能力的空间太少,因此,实验教学缺乏应有的活力,不利于因材施教,不利于开展综合性、设计性实验,不利于培养学生的创新能力。
1.3 实验室和实验设备使用不合理
目前,我院《化工原理》实验教学附属于理论教学,学时只有16,虽然实验设施投入资金70多万元,但由于实验学时少,相当一部分设备没用上。而且由于学生人数多,实验室面积和所开设实验内容所需设备数量有限,难免给一部分思想上不重视本实验课的学生提供蒙混过关的机会。为了使实验有序进行,保证更多学生同时参与,我们进行大循环实验,但这又造成实验室和实验设备必须集中在短短几周内使用,而平时相当长的时间闲置,造成物力资源和实验室人力资源的浪费。这些问题在其他一些高校《化工原理》实验教学中也普遍存在,它已不能适应市场经济对人才培养要求的变化,必须尽快改革。
2 改革和优化实验内容是实验教学改革的基础
更新实验内容,分层次设置《化工原理》实验内容是改革的一项重要任务。我们目前尝试着将《化工原理》实验分三个层次开设,第一是初级实验,多为验证型实验,在该层次中培养学生的基本实验技能和操作能力。如雷诺实验、机械能转换实验和泵的特性曲线测定实验等。第二为中级专业实验,该层次为综合性实验,实验是由多个步骤组成的一个完整实验,它涉及多个环节,学生通过动手实验、观察、分析、综合归纳,最后得出结论。如在板式精馏塔的操作及塔效率的测定实验中,教师告诉学生本实验的目的是了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构,学会判断系统达到稳定的方法,掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法,学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法及研究回流比R对分离效率的影响。让学生带着下列问题做实验,①测定全回流和部分回流总塔效率与单板效率时各需测几个参数？取样位置在何处;②全回流时测得板式塔上第n、n-1层液相组成后,如何求得xn*,部分回流时,又如何求xn*;③在全回流时,测得板式塔上第n、n-1层液相组成后,能否求出第n层塔板上的以气相组成变化表示的单板效率;若测得单板效率超过100%,作何解释;④分析实验结果成功或失败的原因,提出改进意见。学生围绕这些问题,在实验中结合设备展开讨论,使实验课气氛大大活跃。第三是开展研究性实验,教师首先设置问题情景,提出假设,再引导学生进行基础理论测试和实验探究,要求学生对实验结果进行分析及规律总结,发现新知识,最后撰写出小论文。如吸收实验,教师从当前环境污染严重性及环境保护迫切性角度出发指出吸收实验的重要性,要求学生用绿色环保型的水吸收CO2代替传统的水吸收氨气实验。在测定吸收系数Ky时用现代分析手段气相色谱代替传统和酸碱滴定法,要求学生自行设计实验流程,摸索实验,分析数据,写出小论文。这将为其以后的科研工作打下基础。
3 实验教学模式改革初探
3.1 以教师为核心转向以学生为主导
传统的化工原理实验教学方法是以教师为核心,教师大包大揽,学生只是顺着教师设计好的步骤及结果进行,学生毫无创意,也无实验兴趣,实验效果自然不佳。为此我们积极改革,突出学生的主导地位,教师只起引导作用。学生通过自己查资料、利用实验仿真软件及网络教学辅导等熟悉仪器设备,了解实验目的、实验方案,掌握实验步骤和实验注意事项等。给学生创造自由的学习氛围,使实验教学由机械、沉闷的单一过程变成积极、主动、灵活的互动过程。这样,既培养了学生的创新精神,又提高了学生的创新能力[4]。
3.2 实验时间的开放
传统的实验教学模式既使学生动手机会很少,又使实验设备、实验教师长时间闲置。针对此状况,我们现尝试加大学生可选实验内容及实验时间的的余地,在学期初将能进行的实验内容、时间及仪器、设备、指导教师等情况向学生公布,允许学生可以打破班级和专业的界限,根据各自的学习进度、要求和兴趣确定实验的内容及时间。实验室对学生开放,对课堂上讲过的理论和概念,课后同学们可以去实验室进行验证,以加深对课堂内容的消化和理解,我们还将一些理论课搬到实验室去上,加深学生理解,增强记忆,如讲到流体流动类型时,我们在雷诺实验的演示下进行教学,同学们很容易理解有无径向运动。如在板式塔流体力学演示实验下,同学们很容易理解气液的三种接触状态以及漏液、液泛、雾沫夹带等不正常操作现象。
3.3 引入计算机仿真,提高实验操作技能
传统的实验教学模式是“预习→动手操作→数据记录→数据处理→写实验报告”,这种模式单调,难激发学生实验兴趣。对此我们在实验教学环节中逐步引入计算机仿真,运用仿真实验过程的模拟技术、图形和图像技术、三维处理技术和动画技术形象再现实验装置、实验过程、实验结果和实验规律,使学生更好地预习实验、把握实验过程及方法,获得更多的知识与信息[5][6]。计算机实验仿真有利于师生间的交流,学生在计算机操作过程中发现问题,并努力寻求解决方法;教师也会有更多的时间与学生进行讨论并加以指导。计算机仿真对于调动学生的学习主动性、运用和掌握理论知识、提高学生工程应用能力有着重大的促进作用。
3.4 实验考核方法的改进
为充分调动学生上好实验课的积极性,目前,我们对化工原理实验课的考核采取随机抽题、分项考核的方式。考核中预习部分占30分,其内容分为装置预习、仿真预习、预习报告三个部分。操作部分占40分,教师根据以下几个方面进行成绩评定:a.操作步骤是否规范;b.仪器、仪表的使用方法是否正确;c.测量参数的读取是否正确;d.操作参数的控制是否稳定;e.对实验现象的观察是否细心。实验报告部分占30分,其内容包括报告格式是否规范;实验数据记录、数据处理方法及结果是否正确;针对实验结果能否进行分析讨论,提出问题并加以思考与拓展。
4 建立激励机制,鼓励师生积极参与
实验教学改革是一项长期的艰巨工程,其成功来自各方面的共同努力,既离不开学校职能部门正确决策的制定、也离不开广大教师和学生的积极参与。教师教改的积极性是致关重要的。目前科研工作学校给出较多的配套政策和奖励方法,调动了教师开展科研工作的积极性。实验教学改革起步阶段需要教师付出大量的时间和精力,如实验内容的拓宽、实验时间的加大、教学模式的创新、实验软件的开发等。如果没有得力的激励机制,较难调动教师的积极性。《化工原理》实验改革目前为我院的教改项目,这在一定程度上刺激了教师及实验人员的积极性,但要让此工作长期进行,学校还必须给教师合适的课时分配政策和成果奖励办法,对于学生也应给出相应的学分制度,如对选择综合性、研究型实验的学生加大学分。总之,建立各种激励机制,以保证全体师生以开拓创新的精神和饱满的工作、学习热情投入到实验改革中,使化工原理实验教学形成自己的特色, 为培养高素质应用型化工人才打下良好的基础。
参考文献
[1] 张伟光.关于化工原理课程教学改革的探讨[J].内蒙古石油化工,2007(5):151-152.
[2] 李微,施小芳,林述英.关于化工原理实验教学方法、内容改革的若干实践[J].化工高等教育,2006,92(6):60-62.
[3] 吕彤,吴赞敏.应用化学实验教学改革的探索与实践[J].实验室科学,2007(3):22-24.
[4] 杜长海,孙德,李伟.加强实验室建设培养高级应用型人才[J].化工高等教育,2006,92(6):96-98.
[5] 王宇,杨祖荣,曹仲义等.现代教育技术在化工实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2005,22(12):87-89.
[6] 陈永,孙迎慧.应用现代教育技术提高教学效益[J].实验室研究与探索,2001,20(6): 39-41.
