化學(xué)專業(yè)化工原理教學(xué)體系探討
時(shí)間:2022-09-02 08:36:47
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化工原理是四年制本科應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,該課程應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和工程技術(shù)等方法,按照化工生產(chǎn)過程中的需要,利用、改造和設(shè)計(jì)遇到的各種單元操作問題,從而經(jīng)濟(jì)、有效、規(guī)模化地制造各種化工產(chǎn)品,是以化學(xué)技術(shù)研究成果為基礎(chǔ)、借助工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化為基本任務(wù)的工學(xué)學(xué)科。隨著應(yīng)用化學(xué)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈,如石油化工、精細(xì)化工、生物化工等產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,精通應(yīng)用化學(xué)上游技術(shù)基本原理和中下游環(huán)節(jié)實(shí)踐技能的專門人才必將擁有廣闊的就業(yè)市場(chǎng)。應(yīng)用化學(xué)屬于工科專業(yè),需要緊跟時(shí)代和市場(chǎng)發(fā)展需求,培養(yǎng)適應(yīng)新工科背景下的應(yīng)用型人才?;ぴ硎菓?yīng)用化學(xué)專業(yè)重要的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程的過渡性的入門課程,著重強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際,對(duì)學(xué)生工程意識(shí)、分析和解決問題等方面的培養(yǎng)起到重要作用。因此,結(jié)合應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)和鹽城師范學(xué)院教育教學(xué)改革精神,對(duì)化工原理的課程教學(xué)和教學(xué)方法的改革進(jìn)行一定的探索和建議,注重課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,轉(zhuǎn)變教師講授為主到學(xué)生為課堂主導(dǎo),增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力,為高素質(zhì)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)打好基礎(chǔ)[1-2]。
1《化工原理》課程教學(xué)中主要問題的分析
化工原理課程是以“三傳一反”(熱量傳遞、動(dòng)量傳遞、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng))為理論基礎(chǔ),分析和解決化工類型生產(chǎn)中各種單元操作問題的工程學(xué)科,因此它對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起著由理論到工程、由基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁作用。該課程要求學(xué)生有一定的理論基礎(chǔ)和工程思維,但在對(duì)于我們這樣師范院校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生,在課程設(shè)置的時(shí)候基礎(chǔ)課程相對(duì)多一點(diǎn),相對(duì)缺乏工程性的知識(shí)和信息,校園文化中也基本不接觸工程方面的內(nèi)容,沒有習(xí)慣性的工程概念,更不具備解決工程問題的能力[3]。導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中相對(duì)困難、缺乏興趣及畏難情緒。根據(jù)本人在化工原理實(shí)際課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中發(fā)現(xiàn)存在以下幾個(gè)問題:
1.1課堂教學(xué)內(nèi)容主要是化工單元操作基本原理,缺乏工程性內(nèi)容化
工原理作為“原理性”課程,其教材主要通過示意圖介紹化工過程單元操作的基礎(chǔ)知識(shí),而具體的設(shè)備、流程、管路布置等工程知識(shí)相對(duì)很少。我們這類院校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)的前期過程中工程知識(shí)儲(chǔ)備不足,像化工單元操作中常見的精餾塔、吸收塔、換熱器、過濾設(shè)備的基本構(gòu)造不是很清楚,在上課的時(shí)候很易產(chǎn)生空洞感,就會(huì)影響學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。此外,環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)核算等因素也是化工原理課程中的組成部分,但在之前所學(xué)的理論課中都無(wú)涉及。這也是為什么化工原理對(duì)于我們這類高校學(xué)生很難的重要原因[4]。
1.2教學(xué)方法和教學(xué)手段單一
教學(xué)方法與手段是否適宜將直接影響學(xué)生學(xué)習(xí)的效果,決定其對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解和掌握程度?;ぴ憩F(xiàn)有的教學(xué)主要還是以傳授基礎(chǔ)知識(shí)為主,花大量的時(shí)間介紹各種原理和公式。講授的大部分內(nèi)容還是停留在書本之上,學(xué)生缺少對(duì)設(shè)備構(gòu)造、工藝路線、管路布置等的感性認(rèn)識(shí)。盡管掌握了化工過程單元操作的基本原理和流程,但碰到實(shí)際問題還是不能解決。同時(shí),傳統(tǒng)教學(xué)主要是教師講授為主,學(xué)生參與為輔。學(xué)生往往被動(dòng)學(xué)習(xí),缺少自主學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。
1.3學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力不足
化工原理是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,與化工生產(chǎn)過程息息相關(guān),要求授課教師具有很深厚的化學(xué)理論基礎(chǔ),同時(shí)具備一定的工廠生產(chǎn)實(shí)踐的能力。這樣才能理論聯(lián)系實(shí)踐,舉出實(shí)際生產(chǎn)中的例子結(jié)合原理講解,才能把化工原理講解的更加透徹。但是現(xiàn)在大部分的高校老師都是從高校畢業(yè)直接到高校工作,絕大多數(shù)的經(jīng)歷只停留在基礎(chǔ)科研上,比如我自己,對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程中知識(shí)涉獵較少。雖然理論知識(shí)比較豐富,但是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相對(duì)缺乏。缺少對(duì)化工設(shè)備的實(shí)際操作流程及關(guān)鍵部件的講授,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中也缺少興趣和主動(dòng)思考的能力,造成學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的欠缺。
2《化工原理》課程教學(xué)改革的主要方面
2.1校企協(xié)同構(gòu)建化工原理課程體系
化工原理是解決化工生產(chǎn)中各種單元操作問題的工程學(xué)科。針對(duì)學(xué)生“理強(qiáng)工弱”的現(xiàn)狀,推動(dòng)校企協(xié)同教學(xué),將書本上的知識(shí)同企業(yè)的實(shí)際操作有機(jī)的結(jié)合在一起。由理論指導(dǎo)實(shí)踐,實(shí)踐又是理論的進(jìn)一步升華,有利于學(xué)校和企業(yè)的共同發(fā)展,真正的培養(yǎng)適合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的復(fù)合型創(chuàng)新人才[5]。建立理論-實(shí)踐-再理論和實(shí)踐的教學(xué)活動(dòng)路線,系統(tǒng)化課堂教學(xué)與企業(yè)實(shí)踐的課時(shí)分配。首先,以“工學(xué)結(jié)合”的方式為理念指導(dǎo),依據(jù)化工原理課程中的知識(shí)體系和技能要求,再結(jié)合目前學(xué)院的現(xiàn)狀,把化工原理課程教學(xué)的進(jìn)一步完善?;ぴ碚n程培養(yǎng)體系主要包含兩大部分:理論教學(xué)和和實(shí)踐教學(xué)。理論教學(xué)部分主要在課堂上完成,實(shí)踐教學(xué)包含課程見習(xí)、企業(yè)實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和仿真實(shí)訓(xùn),需要校企協(xié)同共同來(lái)完成。校企的協(xié)同作用實(shí)質(zhì)就是學(xué)校和企業(yè)合作教育,學(xué)生將在學(xué)校學(xué)到的理論知識(shí)同企業(yè)遇到的實(shí)際問題有機(jī)的結(jié)合在一起。在我們以往的專業(yè)培養(yǎng)體系中,學(xué)生只有在全部修完專業(yè)課程之后,才有機(jī)會(huì)去企業(yè)見習(xí)或?qū)嵙?xí)的機(jī)會(huì),這個(gè)時(shí)候?qū)W生已經(jīng)將理論知識(shí)或基本原理忘得差不多了,理論對(duì)照不上實(shí)際生產(chǎn),使這種實(shí)踐活動(dòng)變成了一種走秀過程,甚至有些學(xué)生失去從事化學(xué)行業(yè)的興趣。只有把實(shí)踐教學(xué)寫進(jìn)化工原理課程的課程體系中,變?yōu)橐环N必要條件,才能有效的實(shí)施校企協(xié)同育人[6]。在教學(xué)的過程中采取理論實(shí)踐一體化教學(xué),化工原理課程主要分成流體流動(dòng)與輸送、過濾、傳熱、精餾、吸收、干燥這六個(gè)化工單元操作為主,穿插萃取、結(jié)晶、膜分離等化工單元操作為輔,每一個(gè)單元操作理論教學(xué)完畢后,組織學(xué)生到相對(duì)應(yīng)的企業(yè)去見習(xí),參觀和學(xué)習(xí)理論如何應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)過程中的。最后,在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的過程中要始終貫穿工程的概念,同時(shí)邀請(qǐng)有豐富經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)工程師到校,對(duì)每個(gè)化工單元操作的簡(jiǎn)介、設(shè)備構(gòu)造、操作規(guī)范、技術(shù)依據(jù)、常見的故障分析和處理等內(nèi)容進(jìn)行講解,結(jié)合化工生產(chǎn)中的常用設(shè)備、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)核算等問題,與學(xué)生深入交流和探討。校企協(xié)同就是以化工過程單元操作為主線,夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ),增強(qiáng)學(xué)生工程意識(shí)。
2.2豐富教學(xué)手段,擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容
首先,我們應(yīng)該摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)中的教師為主,學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀況,讓學(xué)生主動(dòng)參與進(jìn)來(lái),甚至成為課堂教學(xué)的主導(dǎo),顛覆傳統(tǒng)的師生角色關(guān)系。開展互動(dòng)式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、實(shí)際案例教學(xué)等,把學(xué)生從束縛的環(huán)境釋放出來(lái),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性[7]。例如,在講解流體流動(dòng)中機(jī)械能守恒的問題時(shí),提問學(xué)生“為什么大自然中瀑布由上往下流,主要包含哪幾種機(jī)械能?”學(xué)生回答重力原因,包含動(dòng)能、位能和壓力能,繼續(xù)追問“瀑布在流動(dòng)過程中機(jī)械量是否發(fā)生變化?”從而引出機(jī)械能守恒的概念,這種啟發(fā)式、追問式、開放式課堂互動(dòng),有助于逐步引導(dǎo)學(xué)生積極思考,擴(kuò)展思路?;ぴ碜鳛榛A(chǔ)課到專業(yè)課之間的橋梁,在教學(xué)中必須起到承前啟后的作用,滲透后續(xù)專業(yè)課的理論知識(shí),強(qiáng)化學(xué)生對(duì)專業(yè)內(nèi)容的實(shí)踐認(rèn)知。需要訓(xùn)練學(xué)生收集和整理資料的能力、語(yǔ)言組織和表達(dá)能力等,提到學(xué)習(xí)效率[8]。最后,課程考試也是教學(xué)手段的一個(gè)重要組成,我們應(yīng)該避免現(xiàn)有過度依賴閉卷考試的現(xiàn)象,增加過程性的考核,包括每一章節(jié)有一次考核、學(xué)生課堂表現(xiàn)和實(shí)踐教學(xué)的表現(xiàn)等,這些可以有效的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和內(nèi)在動(dòng)力。這種考核的方式會(huì)大大增加授課的教師的工作量,實(shí)施起來(lái)有一定的難度。因此,化工原理課程應(yīng)該開展小班化教育,要求人數(shù)不超過50個(gè)人,這樣過程性考核的工作量在能夠接受的范圍,能夠更好的實(shí)施這項(xiàng)工作。才能有效的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,使學(xué)生能真正的“動(dòng)起來(lái)”,并獲得課程帶來(lái)的成就感。
2.3教師隊(duì)伍建設(shè)
針對(duì)學(xué)院現(xiàn)有大部分授課教師缺乏工程和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的背景,即使是工科出生的博士,也基本上都是從高?;蜓芯克苯赢厴I(yè)就進(jìn)入高校上課,沒有或很少企業(yè)、行業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),因此,需要改進(jìn)師資結(jié)構(gòu),引進(jìn)具有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)技術(shù)人員,有目的的改善化工原理的授課分配。同時(shí)打鐵還需自身硬,積極鼓勵(lì)中青年骨干教師到企業(yè)掛職鍛煉,增強(qiáng)實(shí)踐能力,提高教師的課堂教學(xué)水平。這樣學(xué)校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)的“雙師型”教師可以在教學(xué)團(tuán)隊(duì)中起到中堅(jiān)力量,把化工原理課程教學(xué)推到一個(gè)新的高度。加強(qiáng)實(shí)踐平臺(tái)的建設(shè),結(jié)合化工原理課程和企業(yè)行業(yè)發(fā)展需要,建立化工工程訓(xùn)練中心、化工實(shí)訓(xùn)中心等,實(shí)踐平臺(tái)介于化工原理課堂教學(xué)和工廠實(shí)習(xí)之間,在實(shí)踐平臺(tái)學(xué)生可以通過各種實(shí)訓(xùn)裝置和實(shí)訓(xùn)仿真軟件,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)化工設(shè)備的選取、化工工藝的制定以及管路布置的了解,培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和工程觀念。
3結(jié)語(yǔ)
應(yīng)用化學(xué)作為一門工科專業(yè),需要我們緊緊把握住幾門重要核心課程如化工原理等,根據(jù)化工原理課程知識(shí)的特點(diǎn),加大課程建設(shè)改革力度,構(gòu)建校企協(xié)同課程體系,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和手段,提升教師隊(duì)伍建設(shè),努力將應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)成為基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、實(shí)踐技能過硬的高級(jí)專門人才。
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作者:張雪華 單位:鹽城師范學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院