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应用型人才培养模式下的《化学工程基础》教学改革的探索

2015-03-20李秀华

赤峰学院学报·自然科学版 2015年19期
关键词:化工基础教学内容

李秀华,王 凯

(赤峰学院 化学化工学院,内蒙古 赤峰 024000)

《化学工程基础》课程是我院应用化学专业一门重要的专业基础必修课程.该课程具有很强的实践性,它在基础课与专业课之间起到了承前启后的作用,是衔接基础化学和化工生产实践的知识桥梁.它主要介绍化学工程的基本原理和化工生产的各种单元操作,具有与生产实践联系紧密的特点,对培养应用型人才和促进科技成果产业化,以及实现科学技术为经济建设、科技进步和社会发展具有重要的意义.

1 学生的学习现状

《化学工程基础》是我院应用化学专业在大三上学期开设的专业基础课,是一门实践性很强的应用技术基础课,具有理论与实践相结合的特点,共计54学时[1].该课程内容涉及高等数学、物理、物理化学和反应工程等多门学科,综合性强,公式和图表比较多,且公式推导比较困难,一些设备比如泵、换热器和精馏塔等,与实际生产结合紧密,其内容多而杂,与以前所学课程差别比较大[2].学生学习时普遍感到掌握这门课比较困难,尤其是对课程中试差法、准数关联式和设备的设计等内容感到头痛.另外本课程还要紧密联系工程实际,学生在学习该课程前以学习化学相关课程为主,对工程的概念没有意识,而且没有去过化工企业,对化工企业没有概念,面对大量的工程概念和工程计算,往往会感到无从着手.因此在学习过程中普遍感觉困难较大,不易学透,所以《化学工程基础》课程的教学改革显得尤为重要.

2 教学手段的改革

面对《化学工程基础》课程综合性强,公式推导较多,课堂枯燥,学生学习起来也比较吃力等特点,传统板书的教学方式不论在质上还是在量上都受到较大的限制,而将多媒体技术引入《化学工程基础》的课堂教学中,可以明显的提高学生学习的兴趣,起到事半功倍的效果.对于我院应用化学专业的学生而言,由于初涉化工领域,同时又缺乏对化工企业中的化工操作过程和化工设备感性的认识,所以不易讲清复杂设备内部结构、操作现象(比如精馏塔的液泛等现象)和流体在设备内部的运动状态等内容,学习兴趣会受到影响,从而对这门课程感到厌倦.采用现代化的教学手段和传统教学模式相结合,能够充分激发学生的学习兴趣,将一些用粉笔和黑板难以表达的设备操作现象、设备内部结构及流体运动规律用多媒体动画、Power Point等教学手段及实物模型展现给学生,效果生动,使得设备的复杂结构直观化.如在授课过程中,可以借助3dmax展示离心泵、换热器及板式塔等的组装过程,认识其零部件,使教学内容形象化[3].一些动态实验现象如离心泵气缚和板式塔液泛现象等也可在多媒体教学中轻易实现,使学生更容易理解这些不正常的化工操作.虽然使用多媒体技术使一些复杂的设备和操作形象更加形象化,增加了课容量,但不能忽视一些基础较差学生的接受能力.为了避免学生笔记记不下来的现象,影响对知识的理解,我们通常采用提前给学生发课件部分内容的办法,主要包括课上要讲内容的标题及概念名称,这样学生既可提前预习,又节省了记笔记的时间,真正提高课件的使用效率.

3 教学内容的改革

《化学工程基础》这门课程很多年来以“三传一反”为主线的教学内容几乎没有多大变化,在今天这个科学飞速发展和技术更新快速的时代,显然它的某些内容及一些理论早已不再适应新的化学工业的发展,然而作为经典的理论,教师在课堂上还必须讲它,教学质量自然就会降低了.反之,对一些新技术、新设备、新理念教师在课堂上却极少甚至根本没有涉及,这样很难使学生开阔视野,学生接受新事物的能力以及创新思维也难以激发,不仅如此,还会阻碍学生创新能力的培养.

教学内容是否是符合当今化工生产的需要显然是检验《化学工程基础》这门课程的最好标准.我们通过调整课程体系,整合教学内容,将这门课的教学内容分为主讲与略讲两部分.主讲内容将放在具有代表性的“动量传递、热量传递和质量传递”三传单元操作上,反映在教材就是流体流动与输送、传热、精馏和吸收.主讲内容要求学生掌握“三传”的基本原理和公式的推导,了解建立数学模型的方法,使学生真正的学会处理工程问题的思想方法.略讲内容蒸发、干燥、沉降、化学反应工程学基础基本原理和生化反应器等内容.如需了解更多这些方面的工程技术知识,可自学并外加教师课外辅导的办法进行.课程讲授内容紧跟时代步伐,融入最新科技成果.适当增加新技术、新设备、新成果在相关章节的补充讲解,如在传质分离方面,膜分离技术、超临界流体萃取和吸附与分离交换技术等等,有利于拓宽学生的知识视野,也会增强学生的学习兴趣,同时激发学生接受新事物的能力以及创新思维能力[4].

4 加强实习与课程设计相结合

为了让学生对这门课程有感性的认识,开设该课程增加认识实习,可以组织学生到我市的煤化工企业、制药厂和有机化工厂等企业参观实习,增强学生对煤气化炉、精馏塔、换热器、泵和压缩机等主要化工设备的感性认识.根据企业实际情况分组分任务,让学生带着任务下厂,使实习目的更具体化,目标更明确清晰,一定能够获得很大的收获,不会觉得实习没用、是浪费时间.加强校内实习基地的建设,制作和购买全套化学工程基础典型单元设备的模具,并专门开设展示间或展示窗口,使学生对常见管件、阀门和单元设备的内部结构及工作原理产生感性认识,为以后化学工程与工艺专业的化工原理课程学习打下良好基础.

在后期设置的化工设计课程中,尽量接近实际生产工艺流程,让学生组织团队自己设置流程参数,计算该工艺流程,分工合作完成,然后通过PPT讲解自己的设计过程,从而提高学生的设计能力.例如在讲解精馏这种化工单元操作的内容时,通过展示应用流程图和设备剖视图,并结合笔者所掌握的赤峰制药厂生产工艺设备中的板式精馏塔的实际应用,有效阐明了精馏理论中较难掌握的气液相平衡的原理和过程,帮助学生理解塔板数目的计算过程和各工艺参数条件的影响因素,同时还使学生掌握解决工程问题与纯理论问题的不同,工程上更注重适用性原则,以满足生产目的和可操作性,更关注经济效益,学生的工程观念和经济观念在教学的环节中得到巩固和加强.

5 结束语

《化学工程基础》作为应用化学学生的一门重要的专业基础课,课程内容多且不容易理解,公式复杂,尤其是经验公式,不易记忆,对于数学基础偏弱的我校学生而言,难度较大.我们对教学内容加以改革,改进了传统的教学手段.在课堂教学中突出学生为主体,学生从被动式接受知识而转变为主动学习.提高了学习效率,增强了学生的学习热情.在课堂上加强理论教学的同时,强化实习与课程设计相结合,巩固学生的工程观念和经济观念,提高了学生解决实际问题的能力.此课程的改革符合我校转型发展的理念.

〔1〕罗运柏,于萍,黄驰,等.化学工程基础国家精品课程的建设与教学 [J].化工高等教育,2012,125(3):25-27.

〔2〕张存.由教学实践充分认识《化学工程基础》的理工交融作用[J].高教论坛,2013(2):70-72.

〔3〕严世强.化学工程基础课程教学改革的认识与实践[J].大学化学,2003,18(1):29-31.

〔4〕李红玲,杨玉萍.高师化学工程基础实验教学改革的探索[J].广州化工,2011,39(13):162-163.

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