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化工原理实验指导心得


化工原理课程是制药工程专业学生必修的一门专业基础课,它在数学、物理、化学等基础课与专业课之间起着承前启后的作用,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。工程科学是综合运用基础科学、技术科学、经济科学、管理科学等自然科学和社会科学的理论研究成果,直接研究和参与解决生产中的实际问题,是最接近生产实践的科学门类。因而在化工原理课程的教学过程中如何培养学生实践性思维和能力是教好这门课程的关键,化工原理实验是完成这一教学目的的重要组成。
化工原理实验课程是制药工程专业实践课程体系中专业基础实验平台中的重要模块,是学生在完成了化工基本单元操作理论知识学习后重要的实践环节。通过该实验教学,可以巩固加深学生对课堂教学内容的理解,强化学生的动手能力,提高学生认识生产实践的能力。实验课程一般应包括四个重要环节:实验预习、实验操作、实验数据的处理、实验报告撰写。高质量地完成化工原理实验课程的教学要求教师必须抓好这四个环节。作者结合自己实验教学的经验和体会,就从这四个方面谈谈如何指导好学生的化工原理实验。
1、有效预习,理清实验过程条理
化工原理实验应要求学生必须提前预习实验,写预习报告。学生只有经过认真的课前预习,才能了解实验的目的要求,理解实验原理,清楚实验操作步骤,并且根据需要记录的数据设计好实验的记录格式,这样进入实验室才能有条不紊地进行实验操作。这里特别强调的是要让学生做到有效预习。很多学生在完成大多课程的预习报告时都是把实验讲义抄一抄,看似写了很多页,但是根本没有在头脑里加工梳理,做实验时还是手忙脚乱,照着讲义看一步做一步。化工原理实验要求学生千万不能这样做!因为它不是单独的例如试管等实验具有相对独立性,有些错了可以重复。
化工原理实验都是一整套工艺流程走下来,如果一个环节不熟悉,那么直接导致最终没有产品或得不到期望的数据,严重的甚至会出安全事故。因此在预习环节一定要严格要求学生认真完成每份预习报告,预习后头脑中必须在三个方面有清晰的认识:(1)该实验涉及哪个单元操作的理论知识?这个知识板块的重点、难点是什么?(2)实验设备的工艺流程是否了解,能否口头熟练介绍?(3)实验要采集哪些数据?采集的方法是什么?只有让学生在意识层面理清实验过程的所有条理,才是有效的实验预习。教师在这个过程中要对学生激发兴趣、诱导思维并通过抽查提问来检验学生预习效果。
2、规范操作,如实记录实验数据
学习必须要有纪律,所谓“不以规矩,不能成方圆”,在化工原理实验带教过程中一定要强调和监督学生规范操作。尽管实验课是重在培养学生的动手能力和实践能力,但任何能力的培养,安全永远要放在第一位。规范操作是安全做好实验的保障。首先,在学生进入实验室后要有严明的实验纪律。如进入实验室必须穿白大褂,不许穿拖鞋,自带饮用水和书包等必须放在指定位置;实验过程中严禁大声喧哗、嬉戏打闹;一些有毒试剂或有危害气体产生的实验学生必须按要求操作;实验中要节约药品、水、电;要保持实验台面的清洁、整齐等。这些纪律必须要求学生严格遵守,使实验课的进行有一个良好的开端。其次,带教老师要向学生详细地介绍实验的工艺流程,特别是一些仪表和管道阀门的开度调节及开关顺序,让学生在预习报告认识的基础上有一个现场直观的认识。带教老师在讲解过程中要适当留空白时间,让学生根据自己的理解在预习报告上进行适当标识,形成他们自己清晰的条理。这一点是教师教学中要注意的地方,工艺流程、注意事项不是讲了学生就能立即消化,必须经过他们意识层面的自我加工才能记牢。最后,学生操作时老师一定要跟进指导,确保其操作的规范性。
规范的操作是实验顺利进行的前提保证,但是认真、如实、完整地记录实验过程及实验数据也是实验成功的必要环节。
化工原理实验中需要记录的内容包括实验装置各部分的名称,实验操作流程,各管路的走向,各阀门的作用及开关,各仪表的名称、作用及读数方法。尽管学生已认真完成了实验预习,但是书上的流程图和实体装置还是有差距的,所以学生一定要根据老师的讲解对照预习报告再进行备注。对于每步实验操作系统稳定后,需要仔细观察各仪表的读数,详细记录。学生每次的实验记录应由老师签字后才能离开,且学生的实验原始记录数据必须和实验报告一起上交,这样能防止学生为了与理论相符而不能客观分析自己在实验过程中的得失,未能达到实验教学对于学生实践性及分析问题能力培养的目的。教师应该鼓励学生积极探讨和思考实验中一些不合理数据产生的原因,学会运用自己所学的理论知识来解决自己实验中遇到的困难。
3、结合理论,正确处理实验数据
化工原理实验有验证性和综合性两类实验。不管是哪种都需要根据理论课所学的原理、公式对于实验数据进行处理,而且在实验数据的处理过程中往往还会涉及单位、状态的换算,此外,数据处理中计算量也比较大,有些实验计算后还要绘制曲线。例如精馏实验的数据处理就包括单位换算、各种参数及操作线方程的计算及最后图解法求理论塔板数。因此,正确地处理实验数据也是决定实验成败的关键。通过实验教学旨在培养学生理论结合实践分析问题、解决问题的能力,在此过程中一定要有扎实的理论知识、清晰的计算头脑及准确的分析能力,而不是让学生做一个只会熟练操作设备的操作工。
4、内容完整,认真书写实验报告
实验报告是完成实验教学任务最后的环节,也是学生由实践再到理论过渡的部分,一份实验报告书写的好坏可以很好地检验学生的学习态度。教师应在实验结束后要求学生认真地书写实验报告。首先,实验报告的内容应包括实验目的、实验原理,特别是实验工艺流程和操作部分应按照自己的实际操作在预习报告的基础上补充完整。其次,实验报告中实验数据应包括原始实验数据的原始记录、实验数据的处理方法、实验数据的处理计算过程以及实验结果图表的绘制。最后,由数据计算和图表分析得出的实验结论要准确,并要求学生根据自己所学理论知识结合实验目的对实验结果进行讨论,特别是当出现一些超出预期的实验结果时,要进行认真反思,查看自己实验原始记录,反复琢磨自己的实验过程,要会结合理论分析实验数据不理想、无法得出预期结论的原因。学生实验在安全范围内允许失败,但是教师一定要启发学生会分析失败原因、总结经验,最后学生可以写出自己的心得体会及在个人理解层面上的实验中应该注意的事项。
5、结语
经过上述由有效的课前预习、规范的操作、正确处理的实验数据及完整的实验报告组成的化工原理实验课的带教指导体系,笔者相信学生的实践能力将会大大提高,理论知识将更加深刻和扎实,综合素质全面发展,对于制药工程专业工科应用型人才的培养起到重要的促进作用。

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