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近年来,以分析裂解为主的反向工程技术发展极为迅速,其优越性在于:①可以了解橡胶制品的组成、结构以及各个体系的作用机理,从而优化配方提高制品的性能,指导新制品的研制开发;②可以分析废旧橡胶制品的成分、结构,从而了解老化降解机理,为废旧橡胶制品的再利用提供依据。
一、分析裂解原理
是指将样品放在严格控制的环境中加热,使之迅速裂解成易挥发的分子碎片,并用其他联用装置分离和鉴定这些裂解碎片,从而推断样品的组成、结构和性质。联用装置最普遍的是色谱仪和质谱仪,故分析裂解是裂解质谱和裂解色谱的总称。
1.裂解质谱
裂解质谱即将热裂解产生的碎片送入质谱分析仪中,由谱图分析裂解产物。裂解质谱具有所需样品量小、可从碎裂方式分析分子结构、可鉴定混合物等优点。故裂解质谱是最早也是最广泛应用于合成和天然高分子结构分析的质谱技术,典型应用包括:均聚物结构的确认;异构体高分子的区别;共聚物的组成和序列分布分析;高分子混合物的分析;高分子中挥发性添加剂的鉴定及添加剂对高分子性能影响的研究和高分子的热分解机理研究等。裂解质谱技术包括直接裂解质谱、闪蒸裂解质谱和裂解色谱质谱。
2.裂解色谱是将试样放在严格控制的条件下,经过热裂解形成小分子碎片,而后用直接或间接方法送进气相色谱仪中进行分离测定
不同的高分子材料有不同的特征谱图,因此未知样品谱图与标准特征谱图对照分析,即可对未知样品进行定性、定量分析。本方法可以发挥气相色谱法的快速、灵敏度高、分离效能高的优点,且样品用量少,对含有复杂填充剂的硫化胶,通常可不必经过复杂的分离手续,即可直接进样裂解分析。主要用于聚合物的鉴定、组成分析、结构表征以及降解研究等方面。高分辨裂解气相色谱和裂解同时衍生化技术是近年分析裂解技术的重要进展,其大大推动了裂解色谱在各个领域中的应用。裂解质谱与裂解色谱相比在定性分析制品方面占有绝对优势,但定量分析较为困难,而裂解色谱则可定量分析。综合裂解质谱和裂解色谱各自的优点,两种技术的联用可对橡胶制品进行广泛的推广。
二、分析裂解技术的应用
橡胶制品由于相对分子质量大,难溶、难熔且难以挥发,用通常的分析技术难以分析他们的组成。分析裂解技术可以结合化学方法并与其他仪器分析法如红外、核磁等联用,对橡胶制品进行深入、系统的分析,是提供制品分子结构、组成信息唯一而有效的方法。
1.废旧橡胶分析橡胶工业发展的同时废旧橡胶的产量也与日俱增,这不仅造成了环境污染,还浪费了大量资源,回收利用废旧橡胶制品已成为一个重大的社会问题。
回收利用废旧橡胶制品首先要对其组成结构给以分析。景治中等人曾用热裂解色谱 2 质谱技术对硅橡胶边角废料及次品进行分析,确定了两种酸碱化合物的组成,高温橡胶的酸催化裂解产物主要是环状化合物,室温橡胶的酸催化裂解产物中有环状和链状两类化合物,从而为硅橡胶废料利用提供了理论依据。邱清华等运用裂解质谱及其他辅助技术对胶粉进行了研究,结果表明,胶粉含胶率为49.161% ,填料质量分数为 50.139% ,其中炭黑质量分数为29.128%,为胶粉的利用提供了理论依据。孙玉珍采用色质连用仪对氟橡胶二段硫化挥发物进行了研究,确定挥发物及组分来源,对环境保护有很重要的意义。对废旧橡胶制品的组成结构分析,可以了解其废旧原因,探讨其废旧机理,以便在制品的配方设计或工艺设计中加以改善,从而提高制品的使用寿命。cardina 利用分析裂解色谱技术研究了轮胎胎面胶废旧后成粒子状的原因是空气粉尘对其破坏作用,但空气粉尘对不同胶种的破坏作用不同,由此,我们可以优化耐用胎面胶配方。
2.热解机理的研究
研究高分子的热分解过程和热分解机理,必须详细了解热分解产物的组成和分布,尤其是各种大分子量的低聚体分解产物,往往能反映高分子的初级分解过程。研究表明,热分解不是随机的,而是有选择性的特征反应。大多数情况下,只有一种简单反应导致了橡胶的热解过程。典型的热分解反应有:①解聚反应,最终得到单体;②支链取代即简单分子的消除,还伴有分子链的改造;③环化至较低分子量化合物;④氢转换,伴随含不饱和基团的开链碎片的生成。烃类橡胶的热解多数是自由基降解反应,裂解产物的形成遵循自由基降解反应的规律,因此可利用此规律帮助分析裂解产物的谱图,也可以用分析获得的产物结构进行自由基反应机理的研究。其他仪器剖析技术由于设备装置原因或制样较为困难,不便于对裂解机理进行研究。而分析裂解技术采用特殊的装置,不需对样品进行处理,在分析橡胶及其制品时,通过热裂解
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形成的小分子碎片通常是单体、二聚体及链断裂的分解产物,可用于橡胶的初级热解机理的研究。在绝大多数情况下,使用该技术均能给出明确无误的橡胶初级热解产物信息,从而得到聚合物初级热反应机理。
利用裂解色谱分别讨论了聚环戊二烯和聚丁二烯橡胶的裂解产物及机理。国内有关学者已研究过多种橡胶,包括 cr、nr 及 br等,获得了各种橡胶的特征信息,并从理论方面讨论了各种橡胶的裂解机理。黄玮等使用裂解色谱 2 质谱连用仪对甲基乙烯基硅橡胶泡沫进行了研究,结果表明,辐射导致的裂解机制与热裂解机制有相同之处,并对其裂解机理进行了讨论。
3.橡胶结构的表征采用分析裂解技术分析橡胶,可对橡胶进行表征
杨丹等采用高分辨裂解气相色谱 2 质谱对由溶液法和胶乳法生产工艺制备的氯化天然橡胶的结构进行了分析,结果表明,两种方法制备的氯化天然橡胶具有相同的主体结构,但胶乳法制备的氯化天然橡胶中含有少量的羧基和羰基结构。氯化天然橡胶分子链上的环结构应为六元环,其裂解特征产物是环己烷同系物。王朝阳等运用裂解色谱及其他测试技术对环化氯丁橡胶进行了表征,结果表明,二甲苯溶剂参与了环化反应,且随环化度增加,参与反应的溶剂二甲苯的数目也逐渐增加,并确定了环化结构的形成。
关键词:化工原理;工程意识;实践教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)19-0198-02
化学工程专业应当培养学生综合地运用科学原理、方法和技术对已有技术进行消化吸收并具备一定的研究开发能力,解决化工生产过程中的复杂工程问题,同时能够在工程项目中完成工艺、设备和控制等方面的合理设计。中国的高等工程教育模式下的毕业生在进入企业后没有严格的工程师岗位培训系统,也很少有工程项目的集中实践经验。中国工程教育的培养和当前社会市场经济转型期对工程技术人才的需求已经不匹配。大批经由高等院校工程教育培养出来的工程技术人才往往较难适应生产企业、设计院等单位对人才的要求。
化工原理课程是一门以化工单元操作为主要内容,以“三传”研究方法论为主线的工程技术基础课,它不同于化学和物理化学等基础学科,因为基础课程以简单的、理想的模型做为研究对象,采用的是严密的数学分析法;而化学工程学科都要面向实际的繁杂的工程问题,加上生产过程中影响因素繁多、物系的巨大差异、操作条件各不相同,大多数问题需要依靠理论指导下的工程化手段来解决。因此在本科教学中应该尽早让学生建立技术经济思维能力,培养工程思维模式,树立工程观念、工程意识,进而让学生能用工程观念分析、解决工程实际问题。本文从研究方法的角度,并结合化工原理的理论教学、实验教学和课程设计等环节来探讨对化学工程师的培养问题。
一、理论教学实现工程意识培养和思维转变
在当前的化工教育中,前两年的学习课程基本没有重点培养工程的观念,学生基本上学习的就是工程基础、物理、高等数学、基础化学等理论性较强的课程。所以,学生对设计、工程没有明确的认识,不能把理论与实际相结合。化工原理是一门衔接基础化学课程、后续的化学反应工程、传递过程等专业课的一门主干课程。基础化学课程的知识不仅是分析化工过程问题的重要工具,还是化工过程的基础。如流体输送、换热、蒸发、精馏、萃取、吸收等单元过程教学中所涉及到的化学原理知识,都是学生在前期物理、化学学习过程中的重点内容。另外,目前出版的化工原理教材内容大都按设计计算―操作分析―单元设备设计的章节结构来编写,课堂教学中应对单元设备的作用、功能进行对比分析,使学生明白其相同点与差异,增强学生对单元设备的正确选型、设计的综合能力。虽然各种单元操作基本方程的推导很重要,但是还应该把应用作为重点,培养学生的工程观念,让学生能够理论与实际问题相结合。案例教学在过程分析中的出发点是单元操作的物理化学原理或者物理,终点是工程目的。在分析时,暂时摆脱繁多公式的约束,通过推理、逻辑思维,发现问题、提出问题、讨论和解决问题。以数学作为基本工具,对过程进行数学模型识别,建立模型,进行实际的案例分析。
因此,在化工原理课程的理论、实践教学过程中就应该在理论的基础上尽可能提高学生的工程意识。具体来说,首先让学生明白化工原理与前面所学的物理、化学是性质完全不同的课程。强调此课程如何把研究成果开发放大为中试,再开发为生产规模,是连接基础研究与工业生产的架桥。通过加强案例教学,使学生尽早树立工程观念[1]。虽然各单元操作的数学模型的推导重要,但更应该侧重实际工程应用,让学生能够将理论与实际工程相结合,培养学生的工程观念。
二、化工原理实验教学中强化理论知识消化吸收与工程应用概念
实验环节是研究问题和学习的重要环节,既是培养学生理论与实际相结合的重要方法,也能训练学生的动手能力和实验技能。化工原理实验是同理论课程教学一起开展的实践性教学环节,实验涉及到工程实际,实验设备和工艺流程相对复杂,部分实验装置甚至接近于中试。为激发学生的学习兴趣和增强工程实践能力,加强实验教学是化工原理教学改革的一个重要切入点。如在实验教学中,教师可以把科研中的单元过程,如分离工程案例分析引入到实验教学课堂,既可以丰富实验教学的内容,又能够提高学生对化工实践和解决实际问题的认识[5]。在化工原理实验中,学生能够接触到与实际生产设备结构性质相同的工程实验装置,能够提升学生的工程意识。对于每个实验,如果能够要求学生独立分析单元设备的结构、设备的布置、实验装置流程,再结合教师的详细讲解,这样就可以使学生在实验过程中初步形成工程化概念。
完善实验教学方法,提高实验技能,训练工程思维,是实验教学成功的关键所在。增强实验教学的每个环节监控,包括流程预习、实验装置、课堂理论讲解、实验操作技能培养、实验数据分析和综合成绩考评等。实验过程中及时发现实际工程问题、找出解决方案,也算是建立工程观念的一条有效途径。通过观察实验现象,来引发学生自己思考问题。化工原理实验教W的内容紧紧围绕实验研究方法设计,学生可以在实践中巩固理论课所学的方法论。
三、化工原理课程设计突出理论教学与工程设计的对接
化工原理课程设计是一个综合性的实践教学环节,可提升学生的综合应用能力,通过学生独立完成规定单元操作设计的训练,掌握相关工艺、机械设计的能力;课程设计环节以实际应用为目标,通过实践可提高工程意识和实际应用能力。而且通过该环节,可使学生综合运用相关课程理论知识,增强查阅文献数据的能力,并增强通过工程语言如图表、文字表达设计结果的能力,进而可以提升学生的工程制图的能力。这样,学生通过一次课程设计,可以掌握机械设计的训练、单元设备相关工艺,使工程的概念得以提升。
应当指出的是,课程设计的目的不单纯是为设计而设计,而是培养学生解决问题和分析问题的综合能力。在进行课程设计之前,学生基本没有参加过工程实践,所以指导教师有必要提醒学生,工程上的问题往往受到诸多因素影响,不像他们以前所学的自然科学范畴的数学、化学和物理等课程的答案是唯一的,工程问题的答案往往不止一个。所以需要将每种可行方案进行可靠性、先进性和经济性等方面的比较和选择,最终选择一个可靠的实施方案。经过这样的指导和亲自参加工程设计实践,学生的灵活性和工程应变能力都能够得到初步锻炼,进而为他们今后走上工程师岗位打下初步基础。课程设计主要是针对实际工程中的问题,让学生得到实际锻炼的机会,课程设计内容注重理论联系实际工程。请工程经验丰富的工程师现身讲解学生需要面对的专业热点问题或典型工程问题。让学生走进企业、工厂实践,了解和感受工业生产过程的实际状况。另外要培养学生的工程实践能力,强调工程软件(PRO II,Aspen,Auto CAD等)的上机操作与实际应用,加强学生的工程培训实践教学,让工科学生掌握这一进步的设计手段。
四、结语
要加强学生工程意识的培养,我们在搞好理论教学、实验教学和工程设计的同时,更多地要让学生走出课堂,深入生产和科研实际。使学生能够将所学的知识应用于研究和解决生产问题的工程实践中,让学生体会到解决实际工程问题的喜悦与自豪。要逐步培养学生重践、重应用的热情,培养学生积累资料的习惯和兴趣,培养学生寻找课题、在生产实际中发现问题、掌握解决问题的步骤和方法,在教学过程中培养学生工程化的思维,培养他们热爱化学工程专业,使学生热爱所学专业。
参考文献:
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[2]李凝.从培养学生工程思想出发谈化工原理教学改革[J].广东化工,2009,36(8):281-283.
[3]郭瑞丽,袁军,张建树.全国化工设计大赛对化学工程与工艺专业教学的启发[J].高教论坛,2013,169(11),59-60.
[4]刘作华,李泽全,谭世语等.论化工原理课程教学与学生工程意识的培养[J].广东化工,2008,35(9):147-150.
Paying Attention to the Cultivation of Basic Qualities of Chemical Engineers in the Teaching Process of Chemical Engineering Principle
YUAN Jun,ZHANG Jian-shu
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832003,China)
[关键词]化工热力学;能源化学工程;教学实践;教学体会
化工热力学是化工类学生的专业必修课程之一,主要讲述热力学定律在化学工程领域的应用,包括化工过程中各种形式的能量之间相互转换规律及过程趋衡的极限条件等。它是培养学生分析和解决实际化工问题思维方法的重要专业理论基础课[1-3]。然而该课程的课程内容抽象、计算繁琐,学生感到非常难学又缺乏实际应用,在课程学习过程中学生产生恐惧和厌学心理,达不到良好的教学效果,因此,我们对该课程的教学内容和教学方法进行一些改革和尝试,希望激发学生学习的兴趣,进而更好地掌握这门课程,为后续专业课程的学习夯实基础。武汉大学2013年新开设的能源化学工程专业是由1958年原武汉水利电力学院开办的“电厂化学”专业发展而来,主要面向电力行业及高效洁净能源领域(包括超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等),培养掌握化学与化工基础理论及能源化学专业知识和技能的未来行业发展的领军人物。目前,本专业主要有水处理、材料腐蚀与防护、化学监督与控制、能源化学四个主要研究方向。为了适应学校对新专业发展和一流学科建设的要求,2015年在本专业大三学生中新增设了《化工热力学》这门化工类专业的专业基础课程。如何调动学生的课堂积极性,培养学生的创新能力,夯实学生的专业基础,使他们在54学时的学习过程中理解并掌握本门课程的基本概念,并且将抽象的理论与实际的能源化学过程联系起来是本课程的核心教学任务。本文结合我校能源化学工程专业的培养目标,浅谈《化工热力学》的教学体会,着重对教学方式进行了探索和实践,为培养能源化学工程领域的领军人物奠定基础。
1明确教学内容与课程主线
结合我校《化工热力学》课程以工程应用为中心、专业研究方向覆盖面广等特点,我们选用了朱自强等编著、化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材[4],同时,也鼓励学生使用部分参考教材(《化工热力学》,冯新等编,2008;《化工热力学(第二版)》,陈钟秀等编,2000;《化工热力学导论(原著第七版)》,J.M.史密斯等编,刘洪来等译,2007)[5-7]。化工热力学发展时间较长,已形成较完整的知识体系,如何在54学时内有效地把关键知识点教授给学生是本课程教学实践的关键。由于本专业学生在大二《物理化学》课程中已经系统学习了理想气体相关的状态方程及其应用,因此在本课程教学中不再赘述,而是重点介绍工程实际应用较多的二参数状态方程、化工热力学分析、溶液热力学、流体相平衡和化学反应平衡等。在教学实践中,首先,详细分析《化工热力学》教材结构,围绕主线内容合理编排知识点;其次,建立好各知识点之间的逻辑关系,让学生在大脑中建立化工热力学框架图;最后,根据能源化学工程专业的需要,适当删减补充了教材内容,结合学科动态,增强化工热力学的应用能力,如燃料电池开路电压的计算、水/二氧化碳共电解制合成气过程中气体组成的计算等。
2改变单一课堂教学模式,培养学生自主学习能力
化工热力学课程设计的公式多而繁杂,学生在开始学习阶段容易产生恐惧厌学心理,传统的单一课堂教学模式具有“教师主导学生学习”的特点,与本课程“教师引导学生学习”的教学目的存在较大偏差。因此,应改变传统单一课堂讲授模式,充分采用“启发式”和“参与式”相结合的教学方法。首先,教师在课前预习阶段设疑(提出问题),促使学生思考,复习旧知识,预习新知识;其次,教师在教学实践过程中采用多媒体和板书相结合的教学方式解疑(解决问题),并通过对例题和习题的讲解加深学生对化工热力学原理、方法和应用的理解,同时,教学过程中应避免陷于抽象的说教和枯燥的公式推导之中,重点讲述化工热力学知识点的应用条件和物理意义;最后,课堂教学结束后,教师主动与学生面对面交流答疑(探讨问题),并设置思考题让学生查阅相关资料。通过“设疑—解疑—答疑”的渐进式教学方法达到对关键知识点举一反三的目的,同时,吸引学生注意力,培养学生自主学习能力,提高学生学习的积极性和主动性。
3课堂教学与工程实践密切结合,培养学生初步的工程观点
化工热力学由于理论性较强、基本概念多且抽象,而且本科生在学习过程中接触科研课题及工程实践的机会较少,将课堂教学内容与科研课题及工程实践紧密结合起来,建立“以应用为中心”、“探究式”的特色教学模式,紧密联系我校在能源化学工程领域(特别是超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等方面)开发利用的化学工程实际问题,把学科前沿领域的科研成果带入课堂,可以使他们强化科研思想、激发听课兴趣、培养创新能力;同时,可以让学生获取利用化工热力学基本原理解决工程实际问题提供思路和方法,培养学生初步的工程观点。
4考核方式方法研究
传统的期末一张考卷为准的考试方式不利于学生能力的培养,也不能全面地体现学生对所学知识的掌握程度,为了更加系统全面地评价学生对课程内容的认识情况,我们对课程的考核方式方法进行了改革探索。目前,课程成绩总评包括平时成绩和期末成绩两部分,其中平时成绩包括学生的课堂综合表现、课程预习、平时作业三个部分,各占10%;期末考试采用开卷方式考试,考试的题目偏重于对知识点的理解和其在能源化学过程中的应用。然而由于该课程的课程内容抽象、计算繁琐,教学过程中发现仍有部分学生存在畏惧厌学心理,因此,在今后的教学实践中应考虑进一步激发学生的学习兴趣,增强学生的主观能动性,在课堂教学中引入分组讨论,开展导向性的专题研究,将课程内容与能源化学过程(特别是学科动态)相结合,培养学生查阅资料和分工协作的能力,为学生下一步学习专业课程夯实基础。
5结束语
在《化工热力学》课程的教学实践和尝试中,首先要明确教学内容与主线,打破单一的学生被动听讲的模式,理论联系实际应用,调动学生学习的积极性和主动性,激发学生对教学内容的兴趣,并且在教学的过程中对教学方法进行改革创新,因材施教,为学生下一步学习更专业的能源化学工程知识和从事新能源行业工作奠定扎实的基础。
参考文献
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[6]陈钟秀,顾飞燕,胡望明.化工热力学(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2000.
该医院废水处理工艺由多个工艺单元组成,每个工艺单元又对应一个或多个单元操作。根据不同功能定义各个工艺单元的名称,而根据功能的不同,工艺单元需设置相应的操作设备。
1.1调节池
调节池一般用来均化原废水,防止由于原水水质和水量的波动对后续生物处理单元产生破坏性的影响。其容量通常取决于需调蓄的原水水量和变化系数。为了保证均化效果,通常还设有搅拌器,为了截留流体中较大尺寸的固形物,一般设置相应尺寸的格栅。经均化的原水经水泵通过管道输送到下一单元。此部分涉及的单元操作有搅拌、过滤和流体输送,均可通过化工原理讲授的相应内容确定设备的参数,进而为设备选型提供依据。
1.2接触氧化池
接触氧化工艺即通过在曝气池内设置填料,使微生物在填料上与废水及空气接触,从而实现有机物的好氧氧化。接触氧化池的体积通常采用有机负荷的方式进行计算,也可采用经验上的水力停留时间计算,取决于微生物降解能力及废水水质。采用鼓风曝气,通过微孔曝气器扩散空气,产水溢流进入下一单元。涉及的单元操作主要是流体输送,即风机的计算。通过有机负荷计算确定所需风量,由池体高度,加上管路阻力损失,可得到风机的扬程,进而为设备选型提供依据。
1.3MBR池
MBR工艺采用微滤膜进行固液分离,采用抽吸泵出水。池底设置曝气器用来扩散空气并缓解膜污染,采用鼓风机曝气。池体体积可采用容积负荷的方式进行计算,也可采用经验上的水力停留时间计算,同样取决于微生物氧化废水中有机物的能力。曝气量通过有机负荷或经验上的气水比获得。底部还设有污泥回流泵,用于将MBR中的一定量活性污泥回流至接触氧化池或排放至污泥沉淀单元。此工艺单元涉及的单元操作有过滤、流体输送等。通过计算可确定膜通量,进而确定膜面积,确定风机、膜出水泵和污泥回流泵的型号等,为系统设备的选择提供依据。
1.4污泥沉淀池
污泥沉淀池用于接收接触氧化池和MBR池的剩余污泥并进行沉降分离,上清液回流至接触氧化池,可选用斜管(板)沉淀池、竖流沉淀池和辐流沉淀池等。对于小型的污水处理工程,斜管(板)沉淀池的应用较多。涉及的单元操作主要是机械分离中的沉降分离,经过计算,能够获得沉淀池的尺寸。
1.5污泥脱水
污泥脱水一般先采用机械分离的方式,除去大部分非结合水,之后采用干燥的方式,进一步去除污泥水分,以便于运输。污泥的机械脱水一般采用压滤、过滤和离心的方式,在水处理工程中带式压滤采用的比较多,也相对成熟。涉及的单元操作主要是机械分离,通过计算,可确定压滤机的型号及功率。对于小型污水处理系统,干燥采用自然干化的比较多,利用太阳光照射,将污泥中的非结合水气化,对应的是干燥的单元操作,通过干燥速率的计算,可确定干化床的面积。
1.6气体处理系统
气体处理系统收集调节池、接触氧化池、MBR池、污泥沉淀池等排出的废气,利用引风机将废气引出,并经高效过滤器过滤后排放。涉及的单元操作主要有流体输送和过滤,同样通过单元操作的计算,可获得风机和过滤器的型号和功率。
二、单元操作对投资与运行费用的影响
工艺单元由一个至多个单元操作组成,通过单元操作的计算,为土建投资、设备投资,以及运行费用提供了依据。单元操作以费用最低为目标,使工艺设计更为合理,因此单元操作的计算决定了环境工程的投资与运行费用。
三、结语
关键词:化工原理;课程设计;实践;可行性
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)22-0205-02
《化工原理》是化学工程与工艺专业的必修专业课程之一,理论课之后国内大部分高校的本科人才培养计划中安排了实践教学环节――《化工原理》课程设计。我们学校的化学工程与工艺专业培养计划也如此。《化工原理》课程设计是培养化工专业学生综合运用所学的理论知识,树立正确的设计思想,解决常规化工设计中一些实际问题的一项重要的实践教学。其出发点是通过课程设计提高学生搜集资料、查阅文献、计算机辅助绘图、分析与思考解决实际生产问题等能力。笔者从事了3届的课程设计教学,从中总结了许多宝贵的经验和教学方法,以期提高教学效果。现将笔者的教学体会作一介绍。
一、课程设计题目应具有普遍性、代表性
我校化学工程与工艺专业的《化工原理》课程设计一般为二周时间。课程设计基本要求是通过这一设计过程使每个学生都受到一定程度的训练,使将来在不同岗位就业的学生都能受益,都能解决这类工程的实际问题,并可以举一反三。所以课程设计的选题需要我们指导老师慎重,尽量选择化工行业中最普遍且最具代表性的单元操作进行设计。根据以往的教学的经验,题目的选取应从以下几个方面考虑:
1.课程设计题目尽可能接近实际生产,截取现有的某化工项目中的某一操作单元为设计模型,比如某合成氨厂的传热单元的设计,流体输送过程中离心泵的设计,管壳式换热器等等。这样学生在课程设计过程中有参照体系,不至于出现不合理的偏差。
2.课程设计题目应该围绕着常见的化工操作单元进行展开,比如我们都知道在讲授《化工原理》理论知识时其中的单元操作有流体输送、传热、精馏、吸收、萃取等等。一个课程设计题目应该包括2~3个常见的单元操作,从而实现某一简单的化工任务。
3.课程设计题目中涉及的物质尽可能常见易得。因为完成虚拟的生产任务过程中需要这些物质的物性参数进行核算,常见易得的物质能够降低学生在查阅参数方面的工作量。比如,如果我们设计分离任务尽量选择苯-甲苯,或甲醇-水等这样的体系,因为这些混合体系的参数大部分工具书能够查到。
4.《化工原理》课程设计题目选择还要兼顾后续的《化工机械设备》设计。根据我校的本科人才培养计划,紧接《化工原理》课程设计是《化工机械设备》设计。这两次的教学实践紧密衔接,互相补充。《化工原理》课程设计的侧重点为工艺流程及流程参数的确定、主要设备及管线的布线及选择,而《化工机械设备》设计侧重点为典型设备的选型、设备的结构、材质的选用及操作参数范围的确定等。所以《化工原理》课程设计题目设置时保证每个题目中包含2~3个典型设备,以备学生后续的《化工机械设备》课程设计。
二、指导教师对学生的进行积极指导
根据多年的教学经验发现,大部分学生接触到课程设计课题题目的时候,犹如身置茫茫大海中,不知该如何开始。此时,我们指导教师的积极指导就起着相当重要的作用。指导教师的指导犹如指路明灯,为学生拨开疑雾,给学生指明方向,让学生知道如何顺利完成接下来的课程设计。
1.积极引导学生查阅资料,培养学生的工程思维。指导教师首先讲解一个完整的课程设计应该包括哪些主要内容,涉及哪些参数计算及相关文献查阅,怎样做才能更好地完成这些内容。指导学生学会正确使用标准和规范,从工艺和设备全方位考虑设计问题。“万事开头难”,学生克服了开始之初的茫然后在老师指引下很快进入角色。在设计过程中指导老师鼓励学生多做深层次思考,综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进性,培养学生的工程思维和创新能力。
2.引导学生利用计算机软件辅助课程设计。计算机软件的发展,为各行各业的发展提供了便利。现如今的《化工原理》课程设计的要求和十几年前比有了很大的提高。所以设计的过程中不可避免地应用计算机对操作参数的计算、设备的绘制、工艺流程的绘制。这就要求学生在课程设计前就应该熟悉部分专业软件的学习如Chemoffice,AutoCAD,Mat Lab,Aspen Plus。考虑到后续的课程设计,《化工原理》理论授课的过程中授课老师要求学生课余学习课程涉及的相关软件,部分课后习题作业要求学生编程计算,比如精馏塔塔板的逐板计算法。经过一个学期的理论结合实际的学习后,大部分学生对相关计算机软件有了了解。进入课程设计阶段,指导老师引导学生把学过的软件应用到课程设计中。计算机软件辅助课程设计可以起到事半功倍的效果,帮助学生顺利完成课程设计。
3.培养学生的团队合作能力。在《化工原理》课程设计过程中,学生是以分组的形式进行的,每组4~5人,并任命一名品学兼优的学生为组长。为了方便工作的进行,组长根据组员的特长进行适当的分工,比如有的同学负责查阅资料,编辑文档,有的同学编程计算,有的同学负责绘图。但是这并不意味着每个人的工作是独立的,课程设计的工作一环扣一环,相互关联,需要全组同学发挥出自己的特长,相互帮助,齐心协力合作完成。设计过程中每个同学都有自己的个性和特色,难免在处理一些问题的时候产生分歧。对同一个问题产生分歧的时候,作为指导老师要求大家采取公开讨论的方法,相互倾听对方的意见,然后对比各种方法,最后选择最适合本设计的最佳方法。通过课程设计,团队中的每一位成员都经历了一次合作锻炼,团队合作能力得到提高,这也是课程设计的另一宝贵收获。
4.撰写正规的课程设计说明书。为了达到锻炼的目的,我们在设计之初就要求每组学生按着设计院或者设计公司的标准,编制一份正规的设计说明书。说明书主要包括三大部分:设计的文字说明书、设计项目的流程图、2~3个关键设备的剖视图(A3图纸)。课程设计结束时,每一个小组课程设计说明书都要装订成册,之所以这样要求,其目的是锻炼学生严谨的工作态度。
三、鼓励表现突出的团队参加设计比赛
结合现今高等教育的培养计划,国内化工学会每年都组织大型的化工类的课程设计大赛,参赛对象来自全国各大高校的化工专业。根据这一情况,我们指导老师从设计之初就鼓励学生争取把自己优秀的作品展示给化工领域的专家和同龄人。到目前为止,我们指导的课程设计至少已经有三届学生参加过了国家级的设计大赛,并获得了奖项。这说明课程设计是对学生独立思考能力的一次综合训练。
《化工原理》课程设计中,学生不仅认识到了“扎实的基础理论知识,良好的工程设计思维”的重要性,也从中学习到了“理论与实际融会贯通”的精髓。从老师的角度来看课程设计不仅培养了学生综合运用知识的能力,同时也为学生后续专业课程的学习、生产实践及毕业设计打下了良好的基础。
参考文献:
[1]孙兰义,张月明,李军,等.Aspen Plus在化工原理课程设计教学中的应用[J].广东化工,2009,36(12):173-175.
化工传递过程原理 教学观念 教学方法 考核方式
化工传递过程原理是国内外化学工程类专业极为重要的专业课程之一,是化工专业“三传一反”的主干课程,成为该专业高年级本科生必修课。该课程在“化工原理”基础上,利用自然守恒规律探索化工中动量、热量和质量微观传递(简称“三传”)基本理论和工程应用,涉及“三传”微观过程复杂、理论性和工程性强、高等数学知识要求高,常导致学生存在畏惧心理,影响课程教学效果。本文结合本校化学工程与工艺专业卓越工程师班课程教学体会,从教学观念,教学方法和考核方法等方面总结课程教学改革经验。建立以“以学生为中心,以学为主”的教学观念,引导和激发学习积极性和主动性,培养学生自主学习能力,提高学生工程实践能力和化工专业素质,提高探索精神和创造能力,使学生终身受益。
一、改革教学观念,注重能力和素质培养
教学观念是人们对教育和学习活动认识的内在规律集中体现,教学观念明确对教学活动有着极其重要的指导意义。由于化工传递过程原理利用微积分分析动量、热量和质量传递,理论程度深,传统的教学观念以教师为中心,采用“满堂灌”方式,学生被动式学习,往往较茫然,教学效果差。因此,必须转变教学观念,提高教学效果,教学观念的转变是深化教学改革的先导和基础。学生是教育培养对象,理应成为教学活动的主体。本校在化工传递教学实践中,转变传统“以教为主”的教学观念,树立“以学生为中心,以学为主”的教学观念,充分调动学生学习兴趣,激励求知欲,启发探索精神,让学生主动去思考、学习、理解和应用,教师积极引导和启发。教学内容不再注重理论知识本身,而注重学生能力和综合素质培养。将“三传”理论基础结合工程应用,从化工单元操作出发分析“三传”基本理论,结合实际生产使学生明晰“三传”理论根源和知识体系,培养学生运用知识解决工程问题能力。同时,强化各种形式的口头和书面报告,提高学生的整体素质。
二、改革教学方法,丰富教学内容
化工传递过程原理涉及的传递过程复杂、分析对象微观、数学过程深奥,传统板书教学,学生完全被动接受,难以理解传递物理过程实质。以往课程结束时学生反映仅理解部分基本概念,三传理论基础和推演过程模糊,难以应用于实际工程问题。本课程在“以学生为中心,以学为主”的教学观念指导下,改革传统板书教学,将多媒体教学与板书教学有机结合,穿插安排情景教学、问题教学、案例教学、软件教学和工程调研等多种教学形式,树立“以学生为主体,提高能力素质为核心”的主动教育模式,积极激发学生的自主学习热情,改善教学效果。
“三传”基本理论是本课程核心内容,包括连续性方程、动量、能量和质量传递方程的推导和应用,教学中采用多媒体教学展示“三传”微观动态过程,建立“三传”的物理模型,通过板书教学推演“三传”微观方程,将高等数学知识与守恒关系结合,增强与学生的互动,激发学习主动性,以学生接受程度调节教学深度和进度,加深学生对“三传”过程的理性认识。在Naviar-Stokes方程推演中,通过多媒体结合情景教学,利用两不同速度小车之间相互扔沙包的动量传递宏观情景,帮助学生形象理解微观流体的动量传递过程。通过控制体受力分析,设置问题教学,由一维牛顿粘性定律让学生根据二维切向应力作用效果结合控制体形变速率给出二维切向应力牛顿粘性定律,根据力的分解和等效关系得出法向应力与其作用效果之间的关系,推演Naviar-Stokes方程。
“三传理论”学习穿插案例教学,通过安排“石油输送管路设计中不同角度弯管所承受的外力”,“列管式换热器中导热和对流传热分析”和“球形催化剂表面乙烯聚合反应控制过程机理分析”等案例强化学生在实际工程中应用“三传”基本理论的能力,学生通过自由分组形式完成各工程案例中的工程背景、“三传”理论、数学模型、模型结果和工程应用意义的分析,并以PPT口头报告和工程标书简本形式训练学生分析解决实际工程问题的能力,提高学生工程综合素质。
偏微分方程求解一直被学生认为是这门课程难学的重要原因,教学中积极鼓励学生自学Matlab数值计算软件,鼓励学生采用软件求解微分方程,降低课程学习难度。三传理论教学结束后,通过讲座形式向学生演示大型计算流体力学软件Comsol和Fluent等在工程传递中的应用,并安排学生上机操作。软件教学的实施在学生中反响强烈,更激发了学习的积极性和热情,学生将几乎所有的课后习题均采用Matlab编程计算,并有些同学尝试运用Comsol解决实际工程问题,充分提高学生的实际工程应用能力。
三、改革考核方式,整体评价教学效果
期末考试结合平时作业的传统考核方式,过分强调最终考试成绩,形式单一,难以体现“以学生为中心,以学为主”的教学观念,不能激发学生自主学习。工程应用能力培养是卓越工程师教学培养主要目标之一,考核方式是学习的指挥棒,必须突破传统考核方式,在教学方法改革基础上,强化考核学生工程实际应用能力。考核内容以传递过程原理理解和传递模型解决工程问题为主,结合工程案例考察学生探索创新能力,留给学生发挥创造力的空间。学生最终成绩构成:工程案例调研分析和口头报告结合平时作业占50 %,软件编程和应用能力占20%,考试考核占30%。
四、结语
传递过程原理是化工专业结合工程最紧密的一门专业基础课,利用自然界基本规律,将化工生产中“三传”物理过程数学模型化,并理论求解指导实际生产,该课程是学生全面理解化工生产过程的理论平台。教学过程中,改革传统教学观念,建立“以学生为中心,以学为主”的教学观念,培养工程应用能力,提高学生整体素质。以板书教学和多媒体教学方法结合,辅以情景教学、案例教学、问题教学和软件教学等自主教学模式,激发学生的求知欲,提高学习兴趣,塑造学生自主学习方式。改革传统考试的考核方式,指导学生自主学习,培养学生解决实际工程问题能力,全面提高整体素质,使学生达到卓越工程师的培养目标。
参考文献:
[1]王车礼,裘兆蓉,钟.化学工程与工艺核心课程群的构建与整合[J].化工高等教育,2005,83(1):39-42.
[2]R B Bird,W E Stewart,E N Lightfoot.Transport phenomena(2nd)[M].New York,John Wiley & Sons,Inc.,2002.
关键词: 中职校 《化工原理》 教学改革
《化工原理》是中职化工及相近专业必修的一门专业基础课,也是一门工程应用观念很强的技术课程。内容涉及动量传递过程及设备、热量传递过程及设备、质量传递过程及设备等。在《化工原理》教学环节中,将理论教学、实践教学和计算机仿真教学有机地结合在一起,符合培养技能型人才的要求。因此,《化工原理》课程进行教学改革势在必行。
一、改革教学内容与教学方法
化工原理是化学工程学科的一门主干课程,主要讨论比较重要又比较常用的一些单元操作。主要内容包括:流体力学如流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、固体流态化等;热量传递如加热、冷却、蒸发等;质量传递如蒸馏、吸收、萃取、干燥、结晶、膜分离等。化学工程师的主要任务是开发、设计与操作,即探索最佳的流程与设备,定出最佳的操作条件;规定设备应具有的性能,选出合适的形式并确定其主要尺寸;对日常生产过程进行管理并使设备能正常运转,对现行的生产过程与设备作改进,提高效率。所有工作都要求对各个单元操作有比较充分的了解,理论与实际紧密结合。由此可见,化工原理课程内容多,涉及面广,容易造成教学形式枯燥单调,学生不易产生兴趣,被动学习的局面。如何在有限的课时内讲授化工生产中比较重要的单元操作,达到不仅让学生熟练掌握基本原理,而且掌握设备的有关知识,树立工程观念和经济观念的目的,是本课程改革的关键。
1.以培养学生的能力为目的,联系实际不断提出问题。
改革教学方法要贯彻培养能力、启迪悟性、挖掘潜能的原则,要让学生从知识的被动接受者变为主动参与者和积极探索者。如何激发学生对知识及课程的兴趣,是科学素质教育的组成部分。为了使学生积极思维,在课堂上结合生产实际不断提出问题供学生分析讨论,牵动学生的思路,提高学生分析问题的能力。比如在“流体流动”一章中,提问为什么一般液体在管内的流动速度范围是“0.5~3m/s”?为什么液体在长距离输送时要设中间增压泵?等等。通过提出问题和课堂讨论,有助于学生加深理解,从而取得良好的效果。
2.定期安排讨论课。
那种试图通过课堂上讲细讲透“帮助”学生学习的想法和做法,不仅不能扩大课堂信息量,反而会助长学生学习依赖心理,严重阻碍创新能力的培养。我们主张把习题课改为讨论课,促使学生主动参与、积极探索,提高教师备课质量。因为只有那些在课后查阅资料、反复推敲、充分准备的教师,才能在讨论课上从容应对学生提出的一些颇有新意的议题,给予学生满意的答复。
3.重视实验课。
化工原理实验是化工原理教学的一个重要环节,注重学生综合素质与创新能力的培养。针对不同专业、不同层次的学生讲授不同层次的实验教学内容。我们采用单独设课的方式,实验内容按专业功能分为四个层次:演示实验、一般综合性实验、提高实验和创新实验。通过实验理论课、实验预习、实验操作、撰写实验报告和实验课考核等环节保证教学质量。
4.完成课程设计。
在教学过程中,要做到将培养学生的创造性思维、意识及能力放在首位,就要让学生养成用“工艺头脑”观察问题、提出问题和思考问题的习惯,课程设计不失为良好的培养手段。
课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是使学生体察工程问题复杂性的初次尝试。通过化工原理课程设计,要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识,进行融会贯通的独立思考,在规定的时间内完成指定的化工设计任务,从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计,要求学生了解工程设计的基本内容,掌握化工设计的主要程序和方法,培养分析和解决工程实际问题的能力。同时,通过课程设计,还可以使学生树立正确的设计思想,培养实事求是、严肃认真的工作作风。
二、反思与建议
传统习惯与当代教育教学理念仍然存在冲突,阻碍现代教育理念的顺利实施。表现在:(1)教学内容陈旧,学科体系难以打破。(2)教学模式传统单一。教师并没有完全抛弃注重教的思维习惯,没有真正贯彻以学生为主体,以教师为主导的现代教育理念。过多研究教师教法,较少研究学生学法。(3)职业学校要以培养技能型毕业生为目标。但是,许多课程并没有与职业培养目标相结合,没有遵循职业学校的教学规律。(4)教育教学资金投入不足,不能满足教学需要。将现代教育技术运用于课堂教学中,实现学生、教师、媒体的多向交互过程的现代教育过程还停留在可望而不可即的理想状态。
以学生为主体,以教师为主导的教育理念,是当代教师教育教学行为的主导思想。修订教学内容,打破学科体系,用生产实际或教学实验项目带动理论教学,应该成为职业学校课程改革的方向。教学过程应该是学生、教师、媒体的多向交互过程,应该遵循职业学校的教学规律。
综上所述,在化工原理课程教学中,教师应该注重实践,尤其要注重理论与实践的结合;要找准教学切入点,认真设计教学环节,合理分解教学难点;要充分调动学生的学习积极性,运用各种手段调整学生学习状态。这样,不仅有利于学生顺利学好化工原理课程,还有利于促进学生养成良好的学习习惯,为学生今后的发展打下基础。
参考文献:
[1]谭天恩,麦本熙,丁惠华等.化工原理[M].北京:化学工业出版社,1990.
[2]王志魁,林义英,李云倩等.化工原理[M].北京:化学工业出版社,1987.
[3]天津大学化工原理教研室.化工原理[M].天津:天津科学技术出版社,1992.
[4]大连理工大学化工原理教研室.化工原理[M].大连:大连理工大学出版社,1993.
[5]宋国利,盖功琪.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索,2010(02).
关键词:化工原理;教学;工程观念
“化工原理”课程包括教学、实验、设计三个环节,是化工类专业的基础必修课之一,是学生专业知识构建中的一门“承前启后”的重要课程,也是学生从“化学”到“化工”认知过程中的纽带与桥梁。近20年来,全国许多工科高校包括一些林业院校纷纷开设了“化工原理”课程。由于“化工原理”课程涉及范围广、内容多,加上相关实验与设计对学生的动手能力和计算能力的要求较高,因此如何与专业发展方向相衔接开展教学,是一项非常重要、难度颇大的研究课题。
“化工原理”是一门以典型的单元操作为主要内容,以传递过程和研究方法论为主线的工程技术基础课。它不同于物理和化学等基础学科,因为基础学科以简单的、理想的模型为研究对象,采用的是严密的数学分析法;而工程学科面临着真实、复杂的实际生产问题,加上待处理物系千变万化、影响因素多而复杂、操作条件各不相同,除了少数简单的问题可采用数学解析法以外,大多数问题需要依靠理论指导下的工程化方法来解决。
“化工原理”实验和课程设计更是强调学生运用工程方法和工程手段将书本知识实现应用的环节,即是强化学生将理论的感性认识上升到理性认识,达到“学以致用”的目的。这就要求学生尽早建立工程意识,树立工程观念,培养工程思维,最终能用工程观念分析、解决工程实际问题。本文拟从“化工原理”理论教学、课后实验、课程设计三个角度来探讨学生工程观念培养的问题。
一、教学中提炼工程观念
教学活动是在教师指导下学生积极参与学习的过程,其中教师的引导显得非常重要和关键。教学中应有意识地让学生建立起一种工程意识,用工程的价值观念来分析解决工程实际问题。其中,注意引入一些有效的工程应用方法,可达到事半功倍的效果。
(一)联系实际法
在课堂教学中,可以采用集体讨论、教师点评等形式,调动学生的参与意识,尽量选择一些与现实生产、生活联系紧密的工程问题进行引导、分析、讨论和归纳总结。例如,在流体流动章节的教学中,引导学生留心观察宿舍在用水高峰期与非高峰期出水量的大小来理解分支管路中流量分配的特征,并可结合家庭装修中如何合理选择和铺设水管等具体问题来理解流体流动阻力的概念,深入浅出地加以引导和启发。每次讨论时,要注意引导学生从生产技术性、经济合理性方面进行系统的“工程”考虑,要对不同的方案进行“工程”比拟,深入剖析问题,得出结论,从中提炼工程意识,形成工程观点,强化工程思想。
再比如,在传热学的教学过程中,可就家庭热水器的安装和热水管的布置,家用电暖炉的工作原理、传热方式等与人们密切相关的生活事例来分析传热的原理,讨论如何有效地传热以及如何防止在传热过程中的热损失等相关的工程实际问题。这不仅能充分调动学生的洞察、想象和思维能力,强化对工程观念的检验和应用,同时也能培养学生对“化工原理”课程的兴趣,有利于工程观念的建立和提升。
(二)数学模型法
数学模型法是在对研究的问题有充分认识的基础上,将复杂的问题作合理又不过于失真的简化,提出一个近似实际过程且易于用数学方程式描述的物理模型,并对所得到的物理模型通过物料衡算、热量衡算、平衡计算等找出模型参数之间的关系,进而建立数学模型,然后确定该方程的初始条件和边界条件,求解方程,最终通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数。
在“化工原理”课程中,最著名、最实用的模型当属膜模型,它普遍适用于动量、热量和质量三种传递。此外,还有许多其它问题的求解也可采用建模来解决。例如,在讲授非均相体系分离中的沉降过程时,以求取流体通过固定床的压降为例,可用实物图片告知学生固定床中颗粒间的空隙形成许多可供流体通过的细小通道,这些通道是曲折的而且是互相交联的,同时,这些通道的截面和形状又是很不规则的,流体通过如此复杂的通道时的压降自然很难进行理论计算,引导学生借用数学模型法来解决。即,将床层中复杂的不规则的通道简化成许多管径为d。、长度为L。的平行细管,简化后的模型通过引入模型参数结合范宁公式计算阻力,最后通过实验来确定模型参数和检验数学模型的有效性。这样,就把一个复杂的实际工程问题简化为一个简单的流体流动问题。学生在其中经历了提出问题、分析问题、解决问题的过程,既加深了对公式的理解和认识,又掌握了一种实用的工程问题解决方法。
(三)因次分析法
许多工程的实际问题,涉及的变量较多,过程较复杂,一般很难从理论上进行描述,通常采用因次分析法。该法不需要对过程机理有深入的理解,只需尽可能地分析并正确列出影响过程的主要变量,通过无因次化减少变量的数目,再通过实验确定具体的函数关系。因次分析法用无因次数群代替单个变量,大大地减少了实验的工作量,并且实验中不需要采用真实的物料、真实的流体或实际的设备尺寸,只需借助模拟物料,由一些预备性的实验或理性的推断得出过程的影响因素,进而加以归纳和概括,形成经验方程。
以流体流动章节中获得流体在管内流动的阻力和摩擦系数入的关系式为例。根据摩擦阻力的性质和有关实验研究,得知由于流体内摩擦而出现的压力降Pf与管径d、管长1、液体黏度u、液体密度p、流速u、管壁粗糙度ε等6个因素有关,但无法写出具体的函数表达式。将问题写明摆在学生面前,并适时地传授给学生一种实用的工程方法——因次分析法,即根据因次一致性原则和白金汉的7c定理,引导学生将上述6个参数对压降Apf的影响转化为dup/u(雷诺数)、1/d、ε/d 3个无因次数群对Pf/pu2(欧拉数)的影响,使得实验研究可从原来考察7个参数之间的关系减少为4个无因次数群之间的关系,大大减少了实验的工作量,让学生切身体会到该法的方便性与实用性。
因次分析法另一个重要的特性是,可将水、空气的实验结果通过无因次数群类比法推广应用于其它流体,将小尺寸模型的实验结果应用于大型实验装置。让学生明白实验前的无因次化工作是规划实验的一种有效手段,在化工中应用广泛。这样,学生今后遇到类似的实际问题,就可大胆地应用已学过工 程方法,达到解决问题的目的。
(四)近似估算法
一般来说,影响工程问题的因素众多,在处理工程实际问题时考虑所有影响因素是很难的,所以在处理实际工程问题时只要保证结果在允许的误差范围内,工程上是可以接受的。因此,学生有必要掌握工程上近似处理、近似计算的思想和方法。例如,在传热计算中总传热系数K是评价换热器性能的一个重要参数,也是换热器的传热计算所需的基本数据。在忽略换热器污垢热阻的前提下,K的表达式为:1/K。=1/ao+(b/λ)(do/dm)+(1/ai)(do/di)。可以看出,总传热系数的倒数,即总热阻由三部分组成:管外传热热阻、管壁导热热阻、管内传热热阻。当ao>>ao时,Ko=ai成立。即,总热阻是由热阻大的那一侧的对流传热所控制。而在工业上换热操作中,通常都是由饱和热蒸汽加热冷流体,其中水蒸气的对流传热系数ao相当大,因此可将总传热系数K作近似处理,其值约等于冷流体的对流传热系数ai值。同时在实际操作中,欲提高K值,关键在于提高对流传热系数较小一侧的a。
可见,在教学中应让学生逐步掌握工程上近似处理的思想和方法。在课堂上的例题与习题讲授过程中,应经常穿插一些工程实际问题,要求学生大胆快速地进行近似估算。这样,不仅能使学生深化对理论教学内容的认识,而且还可使学生做到举一个“例题习题”而反思三个“工程问题”,进一步完善对工程意识的建立,巩固工程观念。
(五)过程分解法
在处理工程实际问题时,将一个复杂的过程(或系统)分解为联系较少或相对独立的若干个子过程(或子系统),分别研究各子过程(或子系统)的特有规律,然后将各个子过程(或子系统)联系起来,探求各子过程(或子系统)之间的相互影响及总体效应,再分别采取各自合适的研究方法,这就是过程分解法。
例如,在设计填料塔时,把填料层高度计算公式表示为传质单元高度HOG或HOL和传质单元数NOG或NOL之积,表面上看起来只是变量的分离和合并,但实质上却是对过程的分解。NOG、NOL与物系的相平衡及进、出口浓度有关,受工艺条件控制,反映了吸收过程进行的难易程度;而HOG、HOL则与设备形式及设备的操作条件有关,反映了设备效能的高低。这样,在选择设备之前,可以根据给定的分离任务,计算出NOG或NOL,如果NOG或NOL太大,则表明吸收剂性能太差或分离要求过高,必须选择高效设备去适应。因此,在讲授填料层高度计算时,不能简单地引入NOG、NOL及HOG、HOL等符号的定义,还要说明这样处理的优点,让学生了解如此分解的内在含义。
(六)当量处理法
当量处理法是指用一个已知的过程(或参数)代替另一个较为复杂的待定过程或参数,使该事物在过程特征的某一方面与另一较为简单的已知事物等价。在“化工原理”课程中,用当量法处理工程问题的例子很多,例如:通过引入当量直径将圆管内流动的研究结果推广于非圆管;引入当量长度计算管件、阀门的局部阻力;引入当量滤饼厚度(或当量滤液量)计算滤布阻力;引入体积当量直径和形状系数表征非球形颗粒等。这种“化繁入简”的处理手段,可直接解决工程中很多复杂的问题,应用广泛。
二、实验中确定工程观念
化工原理是人们通过长期实验总结和工程实践验证了的实验学科。我校先后从天津大学、浙江大学、南京工业大学购入全套化工单元实验装置,设备先进,自动化程度高,实验硬、软件条件齐备。我校的化学工程实验中心于2004年获中央与地方共建高校基础实验室的资助,2005年被授予“江苏省基础实验示范点”。
以往“化工原理”实验一般采纳的是“学生预习—教师讲解—学生操作—写报告”的教学模式,这种模式教学方法单一,其任务只是验证理论知识中的一些现象、结论,在这种教学模式下学生缺乏创造性,对其工程观念的培养帮助并不大。因此,我们利用实验条件的优势,大胆地进行了新的教学模式的探索,实行开放式实验教学模式。其根本目的就是真正体现以学生为教学的主体,将更多的主动权和选择权交给学生,激发学生的学习兴趣和主动性,为学生自主学习提供一个平台。在开放式的教学模式下,教师不再对实验原理、操作步骤、仪器使用等进行详细的讲解,这些内容由学生自己去学习,教师只起到督导的作用,对学生的实验过程仅提供一些指导性意见。为了很好地完成实验,学生必须做好实验前的准备工作,熟悉实验内容,查阅相关的文献资料。这样,就调动了学生学习的积极性,效果明显优于以前。虽然学生在实验过程中遇到的问题比以前更多,但在处理这些问题过程中,学生分析和解决问题的能力得到了实际的锻炼,这正是我们所期待的,有助于培养学生解决工程问题的能力。
三、设计中实践工程观念
“化工原理”课程设计是一个总结性的实践教学环节,是对学生综合应用本课程及其它相关课程的基本知识,独立完成某单元操作设计的训练。通过选题、资料的准备、化工单元过程设计和总结等相关程序,使学生真正体验解决工程问题的思路和方法,切实地感受理论知识与工程观念的结合和应用。通过课程设计的训练,营造学生模拟解决实际工程问题的场景,以达到对整个“化工原理”课程知识认识上的升华。
例如,学生做“苯一甲苯混合体系的分离”设计时,首先面临过程的选择,可以选择蒸馏或萃取这两种化工单元操作,也可选择一些新型的化工单元操作,如膜分离等。在一般情况下,首先考虑采用蒸馏,它最适合于分离大部分的液体混合物,尤其适合于大规模、自动化控制的工业分离。只有不适宜用蒸馏分离的物系,才考虑用其它的分离手段。在过程确定以后,就必须进行设备的选择。如果确定用板式塔,则还要确定用什么样的塔板。如果确定用填料塔,则还要确定用整装填料,还是用散装填料,用什么材质,等等。这些问题即为设备选择。
在确定了过程和设备之后,就要进行过程的计算和设备的设计。在这个过程中,通常必须利用物料衡算方程、热量衡算方程、操作线方程、热力学方程、传热速率方程、传质速率方程等关系式,根据所处理物系的性质和操作条件进行设计计算。设计计算过程通过各种物性数据手册和化工手册查取所需的设计数据,且经常采用一些适用的经验方程计算有关参数值。在缺乏数据的情况下,有时候则要组织实验以取得必要的设计数据。这样,既锻炼了学生查阅文献的能力,也使学生掌握了遇到实际工程问题时可以采用的各种方法。
课程设计完成后,让学生模拟面对实际的工业场合可能出现的各种设计型问题和操作型问题进行答辩。前者主要就设备参数条件选择的依据给出合理详尽的解释说明;而后者的一般表现方式是:当某一个操作参数发生变化时,通过分析判断,该参数的变化将会引起其他哪些参数发生变化以及变化的方向(变大还是变小)、变化程度的大小。只要参数变化在允许的范围内,操作仍可视为正常。而参数变化超出允许的范围时,就要进行调节。同时若设备发生故障,则要求通过分析判断发生故障的原因,并排除故障。通过上述的训练,既加深了学生对“化工原理”课程相关知识的理解和巩固,又使学生在设计中实践了工程观念。
关键词:化工原理;优化教学内容;教学效果
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)12-0036-03
化工原理是化学工程、生物工程,食品工程等专业学生必修的一门基础课程,它在数学、物理、化学等基础课程与专业课之间起着承先启后的作用,是自然科学的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程[1]。它要解决的不仅是过程的基本规律,而是面临着真实的、复杂的生产问题——特定的物料在特定的设备中进行的过程。实际问题的复杂性不完全在于过程本身,而首先在于化工设备复杂的几何形状和千变万化的物性[2]。其主要任务是介绍流体流动与输送机械、过滤与沉降、传热和传质的基本原理与计算、设备构造及操作原理、设备选型等。这些都密切联系生产实际,因此改革生物工程专业《化工原理》的教学内容,更好地使学生掌握本课程系统的理论知识和实验技术、可以培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力,为专业课学习和今后的工作打下坚实的基础。其理论知识和研究不仅应用在化工生产中,而且在石油、冶金、轻工、制药及原子能工业、生物工程、环境保护工程中也广泛应用。在课时相对缩减的今天,如何让学生既能掌握化工原理的基本理论,又能培养学生解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力,是目前化工原理教学中存在的一个突出问题。传统的教学模式是采用老师课堂讲授的“灌输式”单一教学模式,忽视了学生独立思考能力、分析问题和解决问题能力、开拓创新能力的培养,而且只注重本课程的系统性和科学性,不注重与相关课程的联系和沟通,导致知识点的重复,学生感觉课程乏味后,造成学习积极性下降,上课经常迟到和早退、上课注意力不集中,课程成绩差等问题。因此进行生物工程专业化工原理教学内容改革与探索,对生物工程专业人才的培养至关重要,对开拓学生创新能力、分析和综合能力、独立思考能力具有重大意义。
一、明确课程地位
根据教育部颁布的《关于普通高等院校修订本科专业教学计划的原则意见》和《湖南农业大学生物工程专业人才培养方案》,生物工程系对生物工程专业的教学计划进行了修订,明确了化工原理作为生物工程专业的专业基础课的主导地位;与非农业院校接轨,增加了理论学时,明确了考试大纲和课程考核办法,学生学习有章可循,目的明确,提高了学生掌握化工原理基本知识的能力;开设了单独的化工原理实验技术课程,实验课程学生自己动手操作,提高了学生实际操作能力,创新能力、分析问题和解决问题的能力。
二、精选化工原理教材,优化教学内容
教材的选择是教学过程的一个重要环节[3]。教材是连接师生教与学的基本工具,是学生领会、接受理论知识的基本手段。目前国内出版的化工原理教材较多,难度较大,真正适合农业院校生物工程专业的教材较少。通过对国内出版的《化工原理》教材的反复研究比较,经过多年的教学实践及综合学生对教材的反映,最终选用王志奎等编写的由化学工业出版社出版的《化工原理》[第四版]高等教育规划教材作为生物工程专业的教材。该教材定位准确,知识体系完整,通俗易懂,重点突出,能很好处理经典教学内容与学科前沿之间,基础理论与应用技术之间,统一性与多样性之间的关系。另外结合专业特点,适当取舍教学内容,突出教学重点。对教材中工厂应用较多的设备原理重点讲述。教学中经常把日常生活中与化工原理有密切联系的实例引入课堂,激发了学生学习《化工原理》课程的积极性,获得了良好的教学效果。
三、教学中体现素质教育的思想,注重教书育人
教学中充分体现现代教育理念,使教学方法具有先进性、创新性,来提高课堂教学质量。化工原理教学内容应符合教学大纲要求,来达到预期的教学目的。课堂概念讲解应做到准确,内容要有深度,同时做到深入浅出,内容丰富;语言表达应流畅,熟练;重点要突出,思路要清晰。讲课要有热情,有感染力,才能吸引学生的注意力;要有启发性,必须注意师生间的交流与沟通来活跃课堂气氛。
四、采用归纳、综合和对比式的教学法
1.每次课前要求学生花大约15min进行快速预习,带着问题进入课堂听课。课堂上使知识系统化。每教完一个单元操作后,要求学生自己复习、归纳、总结知识点;每教完一个章节,完成各章课堂上老师布置的有针对性的《化工原理》习题,老师批改,学生在第一时间将问题消化。
2.采用归纳、综合和对比式的教学法[4]。化工原理课程各单元操作之间既有各自的特殊性,同时又存在着密切的联系,从而构成共同的规律。例如流体流动、传热和传质三种传递过程中,分别用牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律来描述,在流体这三种传递现象中,都是由于流体质点的随机运动所产生的,都等于各自常数与各自浓度梯度乘积的负值,负值均表示各通量的传递方向与该通量的浓度梯度相反,这是它们的共同点;但牛顿粘性定律描述动量传递,傅立叶定律描述热量传递,费克定律描述质量传递,这是它们的不同点;若流体内部有温度差存在,在动量传递的同时必然有热量传递;同理,若流体内部有浓度差存在,也会同时有质量传递;若没有动量传递,则热量传递和质量传递主要是因分子的随机运动产生的现象,其传递速率缓慢。要想增大传递速率,就需要对流体施加外功,使它流动起来;它们之间通过分子的宏观运动这个纽带联系在一起。通过综合对比,能够使学生提高学习效率。
五、重视习题课的教学
学生经常反映上课时听懂了,但做课后习题就犯糊涂,花费了很多时间都解答不出;即使解答出来了,但解题思路仍不清晰,效果不佳[4]。因此每个知识点结束后,我们都布置了相应的习题,使学生在解题过程中加深对知识的掌握;其次应注意加强习题的真实性,力求能反映生产中的各种实际问题。的重要途径,最后,习题课是教师与学生的互动过程,首先由学生在课堂上解答自己完成的习题,老师再在黑板上采用“反推法”,先用板书根据已知条件,讲述整个解题过程的思路,再用多媒体演示整个解题过程,学生比对自己解题过程的对与错,以此加深学生对基本概念、基本方法、基本工艺计算的理解,巩固课程理论知识。
六、改革教学方法,提高教学效果
理论教学充分运用本人亲手制作的多媒体课件进行启发式形象化教学。多媒体集图文声像于一身,以其多维化的表现形式,使深奥的计算知识变成易懂易记的信息,为化工原理的课堂教学提供了新的手段[5];该方法更加直观、信息量大,能激发学生的学习兴趣,特别适合于运用大量图片的教学。课堂上既有理论描述,又有习题讲解,还插入了大量图片,理论与实际相结合;既有传统板书教学,又有多媒体教学,能及时与学生进行有效的教学互动,使教学更加生动、活泼。而且课堂上经常结合问题进行讨论,促进了学生的积极思考,激发了学生的学习潜能;及时把教学研究及科研成果应用于课堂教学,显著提高了教学质量。实验课程教学采用雷诺演示实验装置、流体流动阻力测定实验装置,离心泵特性曲线测定实验装置、恒压过滤实验装置、空气-蒸汽给热系数测定实验装置、填料吸收塔实验装置、填料精馏塔实验装置、洞道干燥实验装置等化工生产相关设备进行实验;实验前,学生先自行设计操作程序,先采用多媒体教学,然后四人一组动手操作,课后再使用计算机进行自动数据处理、从而培养了学生对化工设备的动手操作,工艺计算和故障处理的能力;其效果直观、迅速、事半功倍,记忆深刻,能够做到课堂教学理论与实践相联系,特别是与化工生产实践相结合,从而能提高学生学习方法与学习能力的培养。
七、问题与不足
1.学生基础不一,对知识的掌握参差不齐,二本学生对知识的掌握明显高于二级学院的学生;由于没有一套适合二级学院的教材,二级学院学生不及格率明显高于本部学生,采用适合二级学院学生学习的教材进行教学迫在眉睫;
2.经费不足,请专业制作人员制作课程动画,难以实现;化工原理实验教学设备短缺,生科院没有专用的教学设备,只能在食科院完成,教学难以按教学计划进行。
总之,对化工原理课程教学改革的目的是为了提高学生的创新能力和专业知识水平。因此必须改变传统的教学模式,使化工原理的教学符合生物工程专业培养目标。虽然我们在教学改革中取得了一定成效,学生不及格率由2008年的8.99%降低为2011年的7.14%,但时代的发展和科学的进步向我们的教学提出了新的要求。如何进一步深化教学改革,还有待每一个教师努力探索和研究。
参考文献:
[1]王志魁,刘丽英,刘伟.化工原理[M].第4版.北京:化学工业出版社,2010.
[2]陈敏恒,丛德滋,方图南.化工原理(上、下册)[M].第2版.北京:化学工业出版社,1999.
[3]兰时乐,林元山,邓林伟,等.生物工程专业微生物教学改革的实践与思考[J].科技创新导报,2009,(18):168-169.
[4]柴诚敬,王军,陈常贵,等.化工原理课程教学指导[M].天津:天津大学出版社,2003.
【关键词】中职校 化工原理 问题 方法 建议 创新
化工原理是中职化工及相近专业必修的一门专业基础课,也是一门工程应用观念很强的技术课程。内容涉及动量传递过程及设备、热量传递过程及设备、质量传递过程及设备等。在化工原理教学环节中,将理论教学、实践教学和计算机仿真教学有机地结合在一起,符合培养技能型人才的要求。因此,化工原理课程在中职学校的教学改革势在必行。
一、改革教学内容与教学方法
化工原理是化学工程学科的一门主干课程,主要讨论比较重要而且又较常用的一些单元操作。其主要内容包括:流体力学,如流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、固体流态化等;热量传递,如加热、冷却、蒸发等;质量传递,如蒸馏、吸收、萃取、干燥、结晶、膜分离等。化学工程师的主要任务是开发、设计与操作,即探索最佳的流程与设备,定出最佳的操作条件,规定出设备应具有的性能,选出合适的型式并确定其主要尺寸,对日常生产过程进行管理并使设备能正常运转,对现行的生产过程与设备做各种改进以提高其效率。所有这些工作都要求对各个单元操作有比较充分的了解,理论与实际紧密结合。由此可见,化工原理课程内容多、涉及面广,容易造成教学形式枯燥单调,学生不易产生兴趣,反而造成被动学习的局面。如何在有限的课时内讲授化工生产中比较重要的单元操作,以达到不仅能让学生熟练掌握基本原理,而且掌握设备的有关知识,培养他们的工程观念和经济观念的目的,成为了本课程改革的关键。
1.以培养学生的能力为目的,联系实际不断提出问题。改革教学方法要贯彻培养能力、启迪悟性、挖掘潜能的原则,要让学生从知识的被动接受者成为主动参与者和积极探索者。如何激发学生对知识及课程的兴趣,是科学素质教育的组成部分。为了使学生积极思维,在课堂上要结合生产实际不断提出问题供学生分析讨论,以牵动学生的思路,提高分析问题的能力。比如在“流体流动”一章中,向学生提出“为什么一般液体在管内的流动速度范围是0.5~3m/s”“为什么液体在长距离输送时要设中间增压泵”等。通过这些问题的提出和课堂讨论,有助于学生加深理解,从而取得良好的效果。
2.定期安排讨论课。那种试图通过课堂上的讲细讲解来“帮助”学生学习的想法和做法,不仅不能扩大课堂信息量,反而会助长学生学习上的依赖心理,严重阻碍创新能力的培养。我们主张把过去的习题课改为讨论课,使其成为学生主动参与、积极探索的教学环节。同时,也有助于提高教师的备课质量。因为,只有那些在课后查阅资料、反复推敲、充分准备的教师,才能在讨论课上从容应对学生提出的一些颇有新意的问题,给学生以满意的答复。
3.重视实验课。化工原理实验是化工原理教学的一个重要环节,它注重学生综合素质与创新能力的培养,我们应针对不同专业、不同层次的学生开设不同层次的实验教学内容。我们采用了单独设课的方式,实验内容按专业功能分为四个层次:演示实验、一般综合性实验、提高实验和创新实验。通过实验理论课、实验预习、实验操作、撰写实验报告和实验课考核等环节来保证教学质量。
课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是使学生体察工程问题复杂性的初次尝试。通过化工原理课程设计,要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识,进行融会贯通的独立思考,在规定的时间内完成指定的化工设计任务,从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计,要求学生了解工程设计的基本内容,掌握化工设计的主要程序和方法,培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时,通过课程设计,还可以使学生树立正确的设计思想,培养实事求是、严肃认真的工作作风。
二、反思与建议
传统习惯与当代教育教学理念仍然存在冲突,阻碍着现代教育理念的顺利实施。表现在:①教学内容陈旧,学科体系难以打破。②教学模式传统单一。教师注重教的思维习惯并没有完全抛弃,没有真正贯彻以学生为主体、以教师为主导的现代教育理念。过多研究教师教法,较少研究学生学法。③职业学校要以培养技能型毕业生为目标。但是,许多课程并没有与职业培养目标相结合,没有遵循职业学校的教学规律。④教育教学资金投入不足,不能满足教学需要。将现代教育技术运用于课堂教学,实现学生、教师、媒体多向交互过程的现代教育过程还停留在可望而不可及的理想状态。
关键词:化工原理;课程教学;教育创新
随着我国素质教育的推行,也就要求在具体的教学过程中注重培养学生的创新能力以及问题解决能力。化工原理作为一门实践性非常强的课程,其具备有涉及面广、结构复杂以及设备类型多等特点,因此在具体的教学过程中就需要重视学生创新能力以及问题解决能力的培养,只有这样才能够充分满足现阶段化工行业的人才需求,从而取得一个良好的教学效果。
1现阶段化工原理课程教学中存在的问题
为了提升工科专业实践教学课程的教学质量,也就需要加强对学生创新意识以及工程意识的培养,从而进一步提升学生的职业能力以及专业水平。但是在现阶段化工原理课程的具体教学过程中依旧存在着比较多的问题,并会直接影响到该门课程的教学质量。在化工原理课程教学过程中所存在的问题主要有以下几点:①课程内容过于单调在该门课程的课程设计过程中,多是由教师来进行具体设计内容以及设计要求的选择,在选题的设计过程中也多使用着以往使用多年的题目,这就就导致了设计题目过于单调等问题的出现,并难以取得一个良好的教学效果。②缺乏对学生工程意识的培养:在进行化工原理课程的教学过程中,依旧有部分教师们只注重于对学生理论知识的教学,并直接忽视了学生创新意识以及工程意识的培养。在这一教学模式下,学生在具体的实践过程中也就无法很好的应用各种工艺与设备,并且缺乏解决问题的良好能力,这样也就无法取得良好的教学效果。③师资力量匮缺:近年来随着我国高校的扩招,使得化工专业的学生数量也得到了一定程度的提升,为了满足教学所需,部分高校就通过公开招聘的模式来进行师资力量的补充,但是招聘到的讲师多为青年教师,其在具体教学过程中缺乏有相应的实践能力,对于学生的指导能力也严重不足,从而制约了化工原理课程的教学效果。④在现有化工原理课程教学过程中,其考核评价体系多是通过考试的形势来进行,这也就导致学生单纯是为了成绩而进行这门课程的学习,并且难以调动起学生的主观能动性。此外在进行课程设计的过程中,其设计内容缺乏有创新和亮点。
2化工原理课程教学的创新教育
2.1进行教学内容的创新
在高效的教学过程中,教科书只能算作是参考书,而教师们的授课内容则需要具备有一定的开放性、时代性以及实践性,并需要在具体的教学环节中能够进一步提升学生的创新意识。化工原理这门课程主要是将化工单位的操作作为主要研究对象,具体内容在于讲述各类化工单元在操作过程中的共性。因此说可以将化工原理课程归纳到传统学科的范畴之中。但是在实际的生产过程之中,各个单元之间的操作是具体化的,其余现阶段的生产以及科技发展趋势也有着紧密的联系,这也就要求在进行化工原理课程的具体教学工程中,能够适当增加一些最新的科研、生产现状以及发展动向等方面的知识。只有让学生充分接触到该学科的前沿知识,才能够让学生创新能力以及学习兴趣得到提升。比如在进行传统的精馏计算过程中,其教学重点多是二元理想物系的计算,对于问题的复杂性也多是做定性话的介绍。但是在实际的化工生产过程中还伴随有多元化的复杂现象。近年来我国的计算机技术得到了一定程度的发展,因此在精馏计算的过程中也多是通过相应的计算机软件来进行,并能够取得一个良好的计算效果。在进行课程教学的过程中通过对学生讲解过程模拟等方面的知识,也能够在让学生认识到基本理论的情况下,进一步拓宽学生的知识面。化工原理作为一门具有很强工程性的学科,为了取得良好的教学成果,相关的教学人员还可以在具体教学环节多结合工程实例来进行,这样就进一步提升学生对于化工原理课程的学习兴趣,并让学生对于理论知识“实用性”的要求变得更加迫切。借助于工程实例的引入,能够使得教学内容变得更加的具体化与形象化,并且能够加深学生对于各种理论知识的理解,从而起到良好的教学效果。
2.2进行教学模式的创新
在大学的教育过程中为了取得一个良好的创新人才培养效果,还需要给予学生一定的自由空间。学生创新思维的培养作为一种自主性活动,也就要求在具体的教学过程中能够充分发挥出学生自身的主置,并使得学生的主观能动性以及思维得以发展,只有这样才能够进一步提升学生的思维迁移能力,并取得良好的创新素质培养效果。教师们作为整个教学环节的引导人,其需要在帮助学生了解与掌握理论知识的同时,给学生留下更多的支配时间,来让学生的主观能动性得到进一步的提升。因此在进行教学内容的处理过程中,需要做到精讲多练,也就是在教学内容的处理过程中需要做到详略得当,而不是面面俱到。在具体的教学过程中,对于一些学生容易理解的知识与内容可以粗略讲解,在进行某些公式的推导过程中也可以在讲清推理思路以及处理方式之后直接给出结果,在此基础上通过给予学生练习习题的方式能够起到良好的巩固效果。此外在具体的教学环节中还需要通过适当的教学方法来促进学生创新能力的发展,并积极应用现代化的教学手段来提升学生的创新能力。在具体的教学过程中借助于多媒体技术的应用,能够使得原本复杂的内容以图像或者声音的模式直观的展示在学生面前,来帮助学生更好的掌握该方面的知识。比如以往在进行泵的结构、气缚、汽蚀现象的讲解过程中,学生往往无法很好的把握知识要点,而通过多媒体技术的演示则能够将该方面的内容直观的展示给学生,来帮助学生掌握该方面的理论知识。
2.3进行教学评价体系的创新
传统的考试模式以及终结考评模式会给予学生一定的思想压力,对于学生的思维以及学习积极性也会起到一定的挫伤作用,因此在进行化工原理课程的创新教育过程中,也就需要对传统的教学评价体质进行一定的创新,来进一步提升学生创新能力的培养力度。在化工原理课程教学中需要包含许多基本概念以及技能技巧性的内容,因此可以通过分段考试的模式,也就是将基本概念与基本理论通过闭卷考试的模式来进行,对于综合题则可以根据开卷考试的形式来进行,其考试内容需要放置在学生自身的综合分析能力上。通过该考试模式能够充分满足学生的心理需求,并在一定程度上激发学生自身的兴趣。可以说教学评价体系的改革,其能够促进学生创新能力的有效培养,并能够在此基础上取得一个良好的教学效果。
3结语
创新教育作为一项系统工程,在其实施过程中还需要依赖教学体制的转变以及思想观念的概念,这也就对教师们的个人创新能力提出的更高的要求。在进行化工原理课程的教学创新过程中,还要求高校教师能够积极进行教学理念的改变,并能够对现有的教学模式以及教学评价体系进行不断的优化与完善,只有这样才能够充分发挥出学生的主置,从而取得良好的创新教育效果。
参考文献:
[1]白雪.化工原理课程教学信息化方法探讨[J].课程教育研究,2016,(26):239.
[2]柳阳.中职校化工原理课程教学改革与实践[J].时代教育,2016,(14):123.
[3]郭雨.试分析过程装备与控制工程专业化工原理课程教学的改革[J].化工管理,2015,(36):141.
关键词:化工原理;课程设计;工作过程
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1006-5962(2013)07-0036-02
化工原理是我校制药、化工等专业的职业技能课,它主要介绍化工类型生产过程中各种单元操作的基本原理和与其相关的过程设备,它需综合运用数学、物理、化学等基础知识,具有应用面广、实用性强、注重理论与实践相结合的特点,它能帮助学生树立牢固的工程观念,培养解决工程实际问题的综合能力,在创新人才培养中,承担着工程学科与工程技术的双重教学任务[1]。由于化工原理课程研究内容极为广泛,化学工程学科中除了反应过程以外,其他物理过程都是本课程涉及的范畴,化工原理课概念多、公式多、计算多,章节间缺乏衔接,是学生历来反应难学的课程,所以化工原理课程改革势在必行[2]。
基于工作过程进行课程改革是培养市场需要的应用型、复合型人才的新思路。我们针对目前化工操作生产一线的实际情况和从业人员的岗位需求,以工作过程为导向,对高职化工原理课程进行课程开发[3-4]。本文对化工原理课程的设计理念与思路作简要论述。
1化工原理课程的设计理念
在课程开发过程中树立"以学生为中心、以能力为本位、以服务专业为宗旨"的教学理念,紧密结合制药行业、化工企业实际需要以及学生特点等,由工作任务确定教学项目,实施"教学做一体化,理论实践一体化"的教学模式[5]。
1.1以工作过程为导向,构建项目化课程结构。
《化工原理》课程的教学目标是使学生能够理解常用单元操作的基本原理及基本工艺计算,掌握典型设备的结构、工作原理、性能特点、操作方法及选用方法,并能灵活运用所学知识和技能分析、解决单元操作中的一般性技术问题,具备生产一线工艺设备管理和维护保养的初步能力,进一步提升学生的职业岗位综合能力和职业素养。课程的内容设计打破了原来学科体系的框架,以不同单元操作为载体,将相关的管理技术、设备维护、工艺操作和工艺评价合理整合,以职业实践活动为主线,理论与实践教学一体化。建立基于化工原理工作过程,以真实的工作任务或产品为载体的"项目化"课程结构。为学生提供体验完整工作过程的学习机会,工作过程与学习过程相统一,充分体现"做中学、学中做"的特点。
1.2坚持校企合作,进行课程开发。
改革以往单一的以教师为主体的设计理念,利用校企合作基地的有利条件,与企业专家共同开发课程。由企业一线的工程师和我系教师建立专家指导委员会,按照工作过程序化知识与技能,知识技能的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行,按照化工原理的实际生产为中心组织课程内容,校企合作企业创设学习情境,让学生在完成具体项目的过程中来构建相关知识技能。岗位工作职责清晰,工作任务目标明确,确保职业能力与课程内容对接,专业和岗位对接。
1.3坚持行动导向要求,注重实践操作技能。
传统的教学方法是首先系统的讲解基础理论知识,然后再进行实验教学,理论与实践并没有紧密有机地结合在一起。而且大部分高职学生不愿意进行纯理论的抽象思维,而偏重于对可视事物所进行的动手实践与操作训练。他们更希望动手,不喜欢理论[6]。因此,从生源情况和教学目标出发需要改变传统的教学方式,因材施教。本实训室向学生开放六套演示实验,教师在指导过程中不断向学生提出问题,引导他们进行观察和分析,要求学生自己动手操作。通过演示实训加深了学生对理论知识的理解和掌握,培养了学生观察现象、分析问题的能力。在实训教学中,除常规实训外,要求学生自己设计、动手安装、调试、实验,培养学生的创新意识和动手能力,体现"做中学、学中做"。
另一方面,由学院牵头建立固定的校外教学实习基地,河北诚信有限责任公司和石家庄四药有限公司等,根据教学需要,随时下厂见习,并且和企业建立了"厂中校"的合作模式,可以边理论边实践,提高了学生的学习兴趣,培养了学生的职业素养。
1.4关注学生发展,培养学生的综合素质。
在完成学习任务的过程中,改变传统的以"教"为中心的教学方法,而是以"学"为中心,重视学生的学习权,把学生变成自己教育自己的主体。通过对每个学习工作任务的评估,使学生不断自我更新和自我完善,掌握终身学习的能力。在教学过程中教师不只单纯注重知识和技能的传授,还要关注学生情感态度和价值观的培养。通过课程的学习培养学生理解能力、独立思考能力,以及在实际工作中发现问题、分析问题和解决问题的能力,使学生能够具有积极的进取精神、团结协作、实事求是的工作作风、良好的职业道德和环境保护意识。让学生学会学习、学会做人、学会共处,为将来从事生产一线的技术工作打下基础。
2化工原理课程的设计思路
2.1清晰课程定位,开发化工原理课程标准。
化工原理课程的设计应该紧紧围绕化工操作岗位职业能力为核心展开,以职业能力为主线,通过岗位调研和工作任务分析确定课程目标定位。经过广泛调研和企业专家论证,确定化工操作阶段对应的岗位有:设备维修、过滤设备操作、蒸发操作、蒸馏操作、吸收操作、干燥操作、仪表操作、分析检验等。充分分析这些岗位技术操作人员所应该具备的技能、知识、素质结构,确定化工原理课程应该达到的职业能力培养目标。课程定位,课程标准的开发应紧密围绕职业能力培养目标和职业技能标准的要求。通过案例分析、分组讨论、任务驱动、项目教学等多种教学方法和教学手段的综合应用,使学生熟悉化工操作的基本流程,明确各个岗位的职责,掌握工作的具体方法。
关键词:化工原理;高分子材料与工程专业;教学改革
化工原理是一门工程性、实践性很强的专业基础课程,是高分子材料与工程(以下简称“高材”)专业重要的必修课。其教学水平、教学内容、教学方法及教学质量被视为衡量本专业本科教育的重要因素及评价指标,是从基础到专业的连接。高材专业的学生在学习化工原理的过程中,存在较多问题,其原因有如下几点:①高材专业的学生没有学习过工科基本课程,缺乏基本的工程观念,在学习过程中很难做到联系实际的设备、工艺流程。②部分学生先修课程基础薄弱,面对大量公式推导、计算,会存在一定难度。③化工原理这门课程具有很强的实践性,对初学的学生来说,难免会有一种不得要领的感觉,认为这门课程很难,逐渐失去了学习的积极性,等等。因此,我们在教学中进行了探索与实践。
1.教学内容的改革
随着现代化生产和科技的飞速发展,对我们的教学内容提出了更高的要求。化工原理课程,其教学内容也应该反映化学工程学科的一些新理论、新技术和新装备。高质量、高品质的教材能为高素质人才培养打下坚实的基础。我们要将现代化工技术应用于典型单元操作的定量分析和教学描述,启发学生用不同的方法处理单元操作过程中的工程问题,使学生不断确立工程思想,为解决以后的实际问题打下基础,从而达到理论与实际相结合的教学目的。
2.教学方法与教学手段的改革
近年来,随着教学改革不断深入,新的教学理念越来越被广大教师所认同,鉴于化工原理是一门工程性、实践性很强的专业基础课程,将计算机引入化工原理课程教学已成为一种趋势。有了优秀的课程教材和配套的多媒体CAI教学软件,我们上课时可以省去大量的板书时间用以对课程重点进行更深入地剖析,引导学生主动思考和参与讨论,这种互动方式不但可以活跃课堂气氛,提高学生的参与意识和学习兴趣,还有利于知识的深化和创新。使学生既掌握了理论知识,又增强了感性认识,提高了教学效率和效果。[1]另外,根据教学内容的特点,要将课堂讲授与课堂讨论相互结合。公式推导繁多是化工原理课程的一大特点。对于较简单的推导,留给学生自己解决,而对于思路较复杂的公式则由教师讲解。阐述原理的部分,简单的就可由学生讲解,难度偏大的就以启发式教学为主,达到学生明白实质、加深过程理解的目的。
3.实验教学的改革
实验教学环节是全面推进素质教育、培养学生创新精神和实践能力的关键。学生通过实践教学不但可以巩固加深对课堂教学内容的理解,而且可以获得相关技能并且积累一些经验。我们目前采取尽量让学生多思考,实验前多查资料的方式。教师在指导学生实验的同时,抓住实验预习,实际操作,实验数据,实验处理和分析等几个主要环节并逐一把关,对学生的多方面能力认真考核评分,让学生针对设备运行过程中出现的现象进行讨论、分析。教师认真研究实验教材,熟悉各个实验装置,在讲解中,应有意识地讲解与实验相关的章节所要验证的理论,使理论与实践更好地结合起来,同时也避免了由于符号、公式、方法的不同,使学生无所适从的现象。与其他化学学科的实验不同,化工原理实验属于工程试验范畴,每个实验相当于化工生产中的一个单元操作,通过实验学生能建立起一定的工程概念。同时实验过程中会遇到大量的工程实际问题,学生可以更实际、更有效地掌握工程实验方面的原理及测试手段,发现复杂的设备与工艺过程同相关数学模型之间的关系。[2]
4.考核方式的改革
化工原理教材中的习题可以分为两类:一类是巩固基本概念,使学生更好地掌握化工原理的基本概念和基础知识;另一类是培养解决实际问题能力,让学生灵活运用课堂或书本上的知识。通过这两类练习,不但可以将学生学习中的薄弱环节暴露出来,及时解决教学中存在的问题,而且可以增强学生运用所学知识分析和解决问题的能力。所以教师就平时成绩从习题中计分的方式,多布置一些练习题给学生课后练习,让他们积极完成课后习题。
参考文献:
【关键词】仪器分析;教学改革;探索
0 引言
分析化学是高等院校化工专业及其相关专业的化学课程之一,包括化学分析和仪器分析两部分[1]。化学分析历史悠久,是分析化学的基础,又称为经典分析。化学分析是绝对定量的,根据样品的量、反应产物的量或所消耗试剂的量及反应的化学计量关系,通过计算得待测组分的量。仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备,通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。仪器分析学科的出现推动了化学学科的快速发展[2]。仪器分析课程是我院化工专业的专业课程。仪器分析方法汇集了化学、物理学、仪表电子学、数学和计算机科学等学科的最新成就,已由单纯提供分析测试数据上升到从原始的分析测试数据或现场分析测试信号中最大限度地获取有价值的静态和动态物质信息,以解决自然科学各个研究领域中的关键问题,它已成为自然科学研究领域中物质的信息科学。学好这门课程是培养应用型人才的基石[3-4],该课程的教学需要不断进行探索与讨论。如何合理安排仪器分析课程内容,既让学生打下坚实的理论基础,又能培养学生的实践能力,同时激发他们的学习兴趣,成为仪器分析教学的重要目标。
1 《仪器分析》课程的特点及现状
结合我院实际,总结仪器分析课程教学中存在的一些问题。(1)仪器分析这门课程的理论性和实用性都很强,发展速度很快,各种仪器不断地更新换代,内容纷繁复杂,涉及相关学科较多,如物理学、物理化学、化学、计算机技术和电子技术等。(2)我院是独立学院,大部分学生基础知识相对薄弱,或者偏课,学习的主动性和积极性相对较差,而仪器分析课程涉及的知识面广,难度大,因此学生难以掌握,进而失去学习兴趣,形成一定被动性。(3)理论学时少,仅40学时,而要完成的教学任务较多。(4)所讲的都是大型的精密分析仪器,价格昂贵,对工作条件和环境要求高,不能随意搬动和拆卸,所以在讲仪器组成结构及工作原理部分时候只能纸上谈兵。(5)讲课课件内容多来源于教材,课外拓展少。
针对我院仪器分析课程教学存在以上问题,仪器分析课程教学亟需改革。
2 仪器分析理论教学探讨
2.1 选择合适的教材
针对化工专业,需在教学内容上突出专业性实用性和科学性,达到优化组合首先,教材的选择至关重要,结合我院实际,根据学生层次培养目标及社会需要,选用了刘志广等编写大连理工出版社出版的仪器分析教材。该教材为高等学校理工科化学化工类规划教材,国家工科基础化学课程基地规划教材,同时也为国家精品课程教材,已经使用5年以上,内容的难度和深度基本符合我院化工专业的基本需要。
2.2 通过化学史激发学生的求知欲和学习热情
由于我院学生为独立院校的学生,学习的主动性和积极性相对较差,而仪器分析课程涉及的知识面广,难度大,因此学生难以掌握,久而久之对该门课程的学习会失去兴趣。所以,在教学过程中中适当地讲一些化学史,学生们听后感觉很有趣,从而激发他们的学习热情。另外,化学史对学生知识的掌握、科学态度的培养、科学世界观的形成等,也具有重要的作用。在仪器分析发展的每个阶段,都需要科学家付出艰辛的汗水。每种分析仪器和仪器分析方法的背后,都蕴涵着一段真实的故事。我们在讲授课程时,适当地插入一些短小有趣的仪器分析发展史实的小故事,能极大地引起学生的学习兴趣,调动他们学习的积极性。在科学发现的道路上,很多科学家做了大量艰苦卓绝的探索工作,取得了令人瞩目的成就,在课程讲授过程中,适当地讲述一些科学家追求科学真理、献身科学事业的事迹,对培养学生严谨的科学态度和高尚情操具有积极的意义。
2.3 适当调整教学内容,突出重点
针对我院仪器分析教学中存在理论学时少,仅40学时,而要完成的教学任务较多,在教学中适当调整教学内容,突出重点。仪器分析内容繁杂,新仪器设备及分析方法不断更新,在教学中,要结合专业实际,将重点放在生产、科研、教学活动中应用广普及率高实用性强的章节中。例如,色谱分析法中应用比较多的是气相色谱与质谱的连用;光谱分析法,重点介绍紫外、红外、荧光、原子吸收、原子发射等分析法;电分析化学中重点介绍电位分析法和伏安分析法,在伏安分析法中重点介绍循环伏安法。另外,在介绍每类分析方法的时候,将定性定量分析及仪器的使用作为重点。这样使学生抓住重点,学习起来比较轻松,也为今后工作奠定基础。
2.4 针对课程特点,调整授课方式,突出逻辑性和科学性
所讲的都是大型的精密分析仪器,价格昂贵,对工作条件和环境要求高,不能随意搬动和拆卸,所以在讲仪器组成结构及工作原理部分时候只能纸上谈兵。
针对大型的精密分析仪器,价格昂贵,对工作条件和环境要求高,不能随意搬动和拆卸,从而使课程内容较抽象,教师在授课过程中从基本原理、仪器结构、分析方法和方法应用四个方面进行讲解,使得学生在学习过程中能够把握住一条主线。在讲每一大类分析方法时,如色谱分析法中的气相和液相,抓住共性重点阐述。光谱分析法中分子光谱法与原子光谱法,利用对比,归纳不同点。通过比较、总结的方法,这样学生对复杂问题的学习觉得轻松多了,也提高了教学效果。
2.5 调整课件内容,适当补充课外拓展
由于使用的教材为刘志广等编写大连理工出版社出版的仪器分析教材,在讲课过程中使用了相应的配套课件。课件内容比较全面,有些图片、视频也很好的将内容讲授给学生,但是文字叙述较多,而且内容很多都是教材上的,这样学生看到多媒体课件,没有新鲜感,觉得拓展内容太少,课程内容上没有深度和广度,达不到大学生对知识的需求。所以,需要对教学内容做适当的调整,在保持重点内容的前提下,拓展一些相关仪器分析方法前沿的知识,开拓学生的眼界,同时也提高他们学习的热情和积极性。
3 结语
仪器分析教学改革,是一项长期而艰巨的工作。本文结合我院仪器分析课程讲授中存在的一些问题进行探索,包括教材选择、教学内容、教学方式。希望通过以上措施,提高了学习兴趣和热情,培养学生运用分析化学的知识解决分析化学问题的能力。
【参考文献】
[1]何金兰,等.仪器分析原理[M].北京:科学出版社,2002.
[2]贾长英,张晓娟,张丹阳,等.现代仪器分析及其教学改革[J].商丘师范学院学报,2007(02):45-47.
【关键词】应用型本科 化工原理 课程建设
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)10 -0077-02
高等教育已经逐渐从精英化教育转向大众化教育,高校的办学理念也逐渐变为服务于不同社会层次的需求,高校只有找到属于自己的办学领域和办学定位及特色,才能在日趋激烈的高等教育竞争中生存发展。一边是大学生“怀才不遇”找不到工作;另一边则是一些企业“求贤若渴”却找不到合适的人才。“就业难”与“用工荒”的并存,凸显着谋求经济转型的中国正经历结构性的就业矛盾。一边是大学生进入就业岗位后抱怨“学非所用”的尴尬,另一边则是一些高校不顾自身定位和市场需求盲目设置专业、开设课程。大学如何对接社会,培养“适销对路”的大学生是许多高校都在努力探索的问题。作为哈尔滨市唯一一所市属高校―哈尔滨学院于2011年11月在省教育厅的批准下开展了特色应用型本科人才培养模式综合改革试点。根据我校“注重内涵、追求卓越”的办学方针,我们要针对应用型学科――应用化学专业《化工原理》课程的教学改革进行探索。
《化工原理》课程是化工及其相关专业学生必修的一门重要的专业核心课程,它综合运用了数学、物理、化学等基础知识来分析、解决在化工单元操作生产中遇到的工程问题,是自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程[1],它在培养化工类人才中起到了承先启后的桥梁作用。该课程主要介绍了流体流动、传热和传质的基本原理以及主要单元操作的典型设备的构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等。这些都密切联系生产实际,以培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力, 为专业课学习和今后工作打下坚实的基础。
根据学校定位,学生特点建立合理的教学体系,改革教学环节,突出实践性,应用性,其中主要包括整合,更新教学内容,采用适合学生特点的教学方法,加强培养学生实践能力的实习基地建设。
一、建立合理的教学体系,整合更新教学内容
在以往的教学中,动量传递、热量传递、质量传递的内容往往以结论的形式直接引入用以解释化工生产单元操作的基本理论和基本概念,而对“三传”过程中的数学描述和处理实际传递过程的方法论介绍较少。所以导致学生学完这部分内容后,有种“知其然不知其所以然”的感觉。为此,我们在讲每一种单元操作之前,都会给学生介绍相应的传递现象,使学生了解在单元操作中涉及到的基本理论和基本概念的来龙去脉。从动量、热量、质量传递的本质上理解和掌握单元操作过程。同时在讲解的过程中加强数学方法和物理知识的应用以及它们与化学工程之间的联系,有利于同学们尽快转变思维方式,由严密的逻辑推理转向工程上的综合判断,尽快适应工程方法的应用。
二、采用适合学生特点的教学方法
对于多媒体教学手段在课堂中的应用已经得到了广泛的推广,与板书相比,多媒体处理的信息量大,我们还可以通过多媒体以图片的形式展示化工生产中所遇到的设备,例如:离心泵、换热器、吸收塔、精馏塔、干燥器和萃取塔等,从视觉上增加同学们的感性认识。同时,我们还可以利用多媒体动画或三维图形从多角度展示化工设备的各部分结构、运转和安装,利用影音技术来直接展示化工生产过程中的实验现象,例如板式塔的漏液现象、液泛现象和雾沫夹带现象等;用动画效果展示气流干燥中物料的干燥情况等,再配以老师的理论解释,学生能很快的理解和掌握。因此,在化工原理教学中,善于巧用多媒体,可以起到事半功倍的效果。多媒体和板书相比有很大的优势,但是不能本末倒置,不能严重的依赖多媒体,否则也会影响课堂的教学效果。
化工原理除了在实际生产和科研中广泛涉及的基本理论之外,在实际生活中的应用也非常广泛,但有很多的实际生产现场不能呈现在学生的眼前,因此老师可以将生活中学生熟悉的物品、设备、现象和生活事例巧妙的与课堂教学结合到一起,不仅能够提高学生的学习主动性和创造性,还可以提高学生理论联系实际的能力,加深学生对基本理论的理解。例如:流体流动中连续流体伯努利方程的应用,打个比方,在一个水缸里装有水,用一根管子一端放在水中,另一端在缸沿自然垂下,用嘴在端口吸,那么缸中的水就会从管子中流下来,因为管子呈一段弧形,像彩虹,又能起到吸水的作用,故称为虹吸现象。虹吸排水和抽水马桶的工作原理是一样的;冬天,脚踩到瓷砖上要比地板上凉得多,从而联系到不同材质的导热系数不同;夏天吹电风扇感觉凉快,联系到湍流流体的对流传热;人们常喝的可口可乐在饮用时会有冒气泡的刺激感觉,是因为在可口可乐中溶解有大量的二氧化碳,在温度升高(进入口中)和气压降低(打开瓶盖)便会因为溶解度降低而冲出液体,形成气泡,从而了解到吸收的知识。利用精馏的原理酿酒,以及“二锅头”的由来等等。用生活中看得见摸得着的物体,熟悉的事例作为我们上课的道具,让学生对课程由陌生到熟悉,能够学以致用。总之,如何做好化工原理课程的教学工作是一个重要的研究课题,下大功夫,花大力气上好每一节课,提高学生对理论和实践性的重要认识。
三、加强培养学生实践能力的实习基地建设,培养学生工程观点
化工见习也是化工教学的一个重要环节,是学生由实验室走向工厂的一个重要过程,学生通过该环节可以了解实际的化工生产过程,并且对化工生产工艺过程、生产中使用的设备、日常的生产管理和生产组织等方面都有了更加深入的认识,学生对《化工原理》课程中所涉及的理论知识通过实际的应用又有了更深的理解,提高学生对理论知识学以致用的认同感,而见习教学任务的完成又依赖于实践基地的建设情况。因此,建立高效、稳定运行的实践基地是培养应用型化工人才的重要任务之一。同时,将实际工程背景的案例融入到课堂教学当中,加强学生的工程观点,让学生学会从工程的角度看问题,从实际问题中引出概念或理论,再进行外延的拓展,鼓励学生带着理论的问题进入实际的工程中进行分析和解决,强化学生对知识的理解和运用。因此,校外工厂实践基地的建设不仅为学生提供了一个见习场所,也为青年化工专业教师提供了进修机会,提高青年教师的实践教学能力,因此,建设校外实践基地可谓是一举两得。目前化学专业已经在大庆某油气处理厂建立了良好、稳定的实习关系。真正让学生从“理论中来,到实践中去”。
结语
应用型院校和研究性院校在人才培养模式方面有所不同,应用型本科它与一般普通本科相比具有鲜明的技术应用性特征,以“应用”为主旨和特征构建课程和教学内容体系,重视学生技术应用能力的培养。在要求学生“学”会课堂知识的同时更要学会“用”。以《化工原理》课程教学为例,在理论教学中融入实践教学,利用仿真技术,加强学生动脑能力,通过实验课程加强学生的动手能力,最后通过实践基地教学进一步加深学生对课程整体的理解,融会贯通,让同学走上工作岗位后能熟练地解决工程上的实际问题。
参考文献:
[1].陈卫航,张浩勤,张 婕,等. 化工原理课程体系和内容改革与实践[J]. 高等理科教育, 2004(6):73-76.
[2]. 杨兰,韩志慧,刘晟波. 化工原理课程建设的思考[J]. 江苏教育学院学报( 自然科学),2013(29):4-7.