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淺談化工原理理論課程中的教與學


《化工原理》理論課程是高等學校化學工程與工藝和應用化學專業的一門專業核心課,同時也是生物、制藥、環境工程等工科專業的重要基礎課程。其主要內容是解析化工生產中的單元操作的原理、工藝流程,解決單元操作中的動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞和化學反應過程(即“三傳一反”)涉及的問題,通過學習各個化工單元操作的原理、工藝流程和能量衡算,使學生能夠運用掌握的知識對化工生產過程進行設計和計算。在當前新工科建設的大背景下,如何實現化工原理理論課程的教學方式創新、如何有針對性的設計教學方案、如何切實有效地為學生學習該門課程建立工程概念等,是講授化工原理理論課程的專業老師必須考慮和改進的內容。本文分別針對老師和學生在教與學的過程中出現的問題進行梳理并結合自己的實踐,提出相應的改革措施,以期提高教學效果。
一、教師教學
1.教師課前備課。備課是教師必備的基本功,是為課堂教學所做的相關準備工作。首先,教師在備課前對該課程的教學大綱要吃透,明確教學目標,根據專業要求搞清楚學生必須掌握哪些知識點,結合教學進度計劃,合理安排課時,使各章節重難點突出、課堂講述詳略得當,銜接統一。其次,教師要有針對性地備課,針對不同專業學生,要對專業要求的重難點內容做好講述準備以及用什么樣的方式進行講述等,在自己頭腦里能以放映的形式預演一遍,有助于在教學過程中做到胸有成竹。例如,在進行公式推導的時候,是直接在課件中展示公式的表達式呢還是和學生一起推導公式,對學生的接受程度和表現要有一定預見性。然后,教師還要對突發情況做好準備。例如上課前或課程教學過程中突然斷電,或所制作的課件無法拷貝的情況,或個別學生出現身體不適等情況,教師都要做好相應準備并做到萬無一失、沉著應對。最后,對于高校里的新進教師,在最初的教學過程中,由于教學經驗不足,可以一邊備課,一邊長期跟隨長期從事該門課程教學的資深老教師隨堂聽課。學習老教師的教學優點,結合自己的教學,促進自身的教學水平能夠大幅度快速提升。
2.教師課程教學。教學活動是由教師“教”和學生“學”組成的一種雙向互動活動。對于教師在課程教學過程中就有一定的要求。第一,教師要具有良好的精神面貌,衣著得體,給學生良好的第一印象。第二,在講述課程中,語言表達清楚,思路清晰,從容不迫,給學生一種自信、幽默、坦然、高深的美好感覺,并樹立威信,贏得學生的尊重和理解。第三,設置趣味性問題,引領學生思考,提升學生創新思維。例如,在講到傳熱的概念時候,提問為何剛從冰箱里拿出的水瓶表面會有一層液滴等現象,將理論和生活現象結合起來更能通俗易懂。第四,在講授課程中發現,適當地展示化工單元操作的動畫模型更能引起學生的注意力和學習興趣,通過對動畫的講解也能使學生對化工單元操作過程和相關設備的原理更容易掌握和印象深刻。
3.教師課后輔導。化工原理理論課程是一門工程性很強的專業基礎課,學生在學習過程中往往還不能完全掌握化工單元操作的工作原理,這就需要老師在課后給學生布置一些簡單的計算習題,鞏固課堂講授的主要內容。教師課后輔導工作就包括:批改學生的作業,找出學生習題中出錯的知識點,尋找出錯的原因再對自身的講授內容和方式進行調整,保證讓所有學生都能很好地掌握相關知識點并學會靈活運用;另外,還可以通過網絡形式與學生展開討論,在微信、QQ等互聯網上進行交流溝通,讓學生指出自己在教學過程中的問題并作出改進。
二、學生學習
1.學生課前預習。從學生的角度出發,在學習化工原理理論課程的過程中,也需要提前做好準備。首先,學生需要明白該門課程的主要內容和必須要掌握的知識點,預習相關內容,在老師講授的時候才能做到有的放矢;其次,學生在課前可以用課余時間在網絡課程上學習化工原理對應章節,例如學生可在愛課程或慕課等網絡平臺聽其他高校老師講授的化工原理課程,與本校老師講授對比學習,有助于學生取得長足進步;最后,學生在平時生活中應注意觀察,與化工生產中各個單元操作聯系起來。例如,看到工廠中使用的泵為何常將其放在低樓層而不是在高層;思考為什么暖水壺內膽的兩層玻璃都鍍上硝酸銀,且兩層玻璃中間是真空的?對生活中常見的自然現象和生活用品的設計原理思考對學習工程性較強的化工原理理論課程具有非常大的啟發意義。
2.學生課程學習。經過課前預習的學生在教師講授課程的幾十分鐘時間里,所達到的學習效果與沒有預習的同學相比是有天壤之別的。但無論如何,在聽課過程中,學生須全身心投入,緊緊跟隨老師的講課進度,體會老師的授課思路并與自己的學習習慣相融合,認真思考、做筆記。同時,還要善于將之前學過的內容結合起來,形成自己的知識體系。比如,在學習蒸餾部分內容時,要和氣體吸收內容結合起來。兩者都是對均相混合物的分離,但分離原理不同。吸收過程是以兩組分物料在吸收劑中的溶解度不同而實現分離;而蒸餾過程是由于兩組分物料的揮發度存在差異從而達到分離的效果。但在對兩部分內容進行計算時候,都是從物料衡算入手得到相應的操作性方程,這也是吸收和精餾在計算過程中的思路是一致的。最后,最重要的是,學生在學習過程中需要找到適合自己的學習方法,好的學習方法使得學習過程充滿樂趣,同時可以高效地完成學習任務,有利于大學生養成良好的學習習慣。
3.學生課后反饋。學生在學習理論課程后,還需要對課程內容深入理解,尤其是化工原理理論知識還需要通過習題的練習才能達到鞏固的目的。例如,學生在列伯努利方程時,往往將兩截面間產生的流體阻力列錯位置,甚至連伯努利方程式都寫錯,就很難計算準確了,這都是沒有經過一定習題訓練導致的。另外,學生與學生、學生與老師之間要有交流,不懂的問題、計算出錯的原因等都可以通過與同學、老師的討論得到解答;同時,學生對于老師的授課方式、言語表達等行為有所不妥的地方要能及時指出,促使教與學的過程處于動態平衡,有利于教師和學生的長足發展。
三、總結
化工原理理論課程發揮著從基本理論到實踐、理論到工藝設計等專業知識的紐帶作用,需要教師和學生的共同參與。在新工科建設的大背景下,只有通過對化工原理課程的重新定位,引導學生加強對理論知識的掌握和熟練運用,訓練學生的開創新型思維并逐步改進教學方案,從而有效提高化工原理理論課程的教學效果。


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