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浅谈化工原理理论课程中的教与学


《化工原理》理论课程是高等学校化学工程与工艺和应用化学专业的一门专业核心课,同时也是生物、制药、环境工程等工科专业的重要基础课程。其主要内容是解析化工生产中的单元操作的原理、工艺流程,解决单元操作中的动量传递、热量传递、质量传递和化学反应过程(即“三传一反”)涉及的问题,通过学习各个化工单元操作的原理、工艺流程和能量衡算,使学生能够运用掌握的知识对化工生产过程进行设计和计算。在当前新工科建设的大背景下,如何实现化工原理理论课程的教学方式创新、如何有针对性的设计教学方案、如何切实有效地为学生学习该门课程建立工程概念等,是讲授化工原理理论课程的专业老师必须考虑和改进的内容。本文分别针对老师和学生在教与学的过程中出现的问题进行梳理并结合自己的实践,提出相应的改革措施,以期提高教学效果。
一、教师教学
1.教师课前备课。备课是教师必备的基本功,是为课堂教学所做的相关准备工作。首先,教师在备课前对该课程的教学大纲要吃透,明确教学目标,根据专业要求搞清楚学生必须掌握哪些知识点,结合教学进度计划,合理安排课时,使各章节重难点突出、课堂讲述详略得当,衔接统一。其次,教师要有针对性地备课,针对不同专业学生,要对专业要求的重难点内容做好讲述准备以及用什么样的方式进行讲述等,在自己头脑里能以放映的形式预演一遍,有助于在教学过程中做到胸有成竹。例如,在进行公式推导的时候,是直接在课件中展示公式的表达式呢还是和学生一起推导公式,对学生的接受程度和表现要有一定预见性。然后,教师还要对突发情况做好准备。例如上课前或课程教学过程中突然断电,或所制作的课件无法拷贝的情况,或个别学生出现身体不适等情况,教师都要做好相应准备并做到万无一失、沉着应对。最后,对于高校里的新进教师,在最初的教学过程中,由于教学经验不足,可以一边备课,一边长期跟随长期从事该门课程教学的资深老教师随堂听课。学习老教师的教学优点,结合自己的教学,促进自身的教学水平能够大幅度快速提升。
2.教师课程教学。教学活动是由教师“教”和学生“学”组成的一种双向互动活动。对于教师在课程教学过程中就有一定的要求。第一,教师要具有良好的精神面貌,衣着得体,给学生良好的第一印象。第二,在讲述课程中,语言表达清楚,思路清晰,从容不迫,给学生一种自信、幽默、坦然、高深的美好感觉,并树立威信,赢得学生的尊重和理解。第三,设置趣味性问题,引领学生思考,提升学生创新思维。例如,在讲到传热的概念时候,提问为何刚从冰箱里拿出的水瓶表面会有一层液滴等现象,将理论和生活现象结合起来更能通俗易懂。第四,在讲授课程中发现,适当地展示化工单元操作的动画模型更能引起学生的注意力和学习兴趣,通过对动画的讲解也能使学生对化工单元操作过程和相关设备的原理更容易掌握和印象深刻。
3.教师课后辅导。化工原理理论课程是一门工程性很强的专业基础课,学生在学习过程中往往还不能完全掌握化工单元操作的工作原理,这就需要老师在课后给学生布置一些简单的计算习题,巩固课堂讲授的主要内容。教师课后辅导工作就包括:批改学生的作业,找出学生习题中出错的知识点,寻找出错的原因再对自身的讲授内容和方式进行调整,保证让所有学生都能很好地掌握相关知识点并学会灵活运用;另外,还可以通过网络形式与学生展开讨论,在微信、QQ等互联网上进行交流沟通,让学生指出自己在教学过程中的问题并作出改进。
二、学生学习
1.学生课前预习。从学生的角度出发,在学习化工原理理论课程的过程中,也需要提前做好准备。首先,学生需要明白该门课程的主要内容和必须要掌握的知识点,预习相关内容,在老师讲授的时候才能做到有的放矢;其次,学生在课前可以用课余时间在网络课程上学习化工原理对应章节,例如学生可在爱课程或慕课等网络平台听其他高校老师讲授的化工原理课程,与本校老师讲授对比学习,有助于学生取得长足进步;最后,学生在平时生活中应注意观察,与化工生产中各个单元操作联系起来。例如,看到工厂中使用的泵为何常将其放在低楼层而不是在高层;思考为什么暖水壶内胆的两层玻璃都镀上硝酸银,且两层玻璃中间是真空的?对生活中常见的自然现象和生活用品的设计原理思考对学习工程性较强的化工原理理论课程具有非常大的启发意义。
2.学生课程学习。经过课前预习的学生在教师讲授课程的几十分钟时间里,所达到的学习效果与没有预习的同学相比是有天壤之别的。但无论如何,在听课过程中,学生须全身心投入,紧紧跟随老师的讲课进度,体会老师的授课思路并与自己的学习习惯相融合,认真思考、做笔记。同时,还要善于将之前学过的内容结合起来,形成自己的知识体系。比如,在学习蒸馏部分内容时,要和气体吸收内容结合起来。两者都是对均相混合物的分离,但分离原理不同。吸收过程是以两组分物料在吸收剂中的溶解度不同而实现分离;而蒸馏过程是由于两组分物料的挥发度存在差异从而达到分离的效果。但在对两部分内容进行计算时候,都是从物料衡算入手得到相应的操作性方程,这也是吸收和精馏在计算过程中的思路是一致的。最后,最重要的是,学生在学习过程中需要找到适合自己的学习方法,好的学习方法使得学习过程充满乐趣,同时可以高效地完成学习任务,有利于大学生养成良好的学习习惯。
3.学生课后反馈。学生在学习理论课程后,还需要对课程内容深入理解,尤其是化工原理理论知识还需要通过习题的练习才能达到巩固的目的。例如,学生在列伯努利方程时,往往将两截面间产生的流体阻力列错位置,甚至连伯努利方程式都写错,就很难计算准确了,这都是没有经过一定习题训练导致的。另外,学生与学生、学生与老师之间要有交流,不懂的问题、计算出错的原因等都可以通过与同学、老师的讨论得到解答;同时,学生对于老师的授课方式、言语表达等行为有所不妥的地方要能及时指出,促使教与学的过程处于动态平衡,有利于教师和学生的长足发展。
三、总结
化工原理理论课程发挥着从基本理论到实践、理论到工艺设计等专业知识的纽带作用,需要教师和学生的共同参与。在新工科建设的大背景下,只有通过对化工原理课程的重新定位,引导学生加强对理论知识的掌握和熟练运用,训练学生的开创新型思维并逐步改进教学方案,从而有效提高化工原理理论课程的教学效果。


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