新型教学方式在精馏设计实验中的应用

2020-02-17尹进华王许云

山东化工 2020年1期

杜蕾，王婷，尹进华，王许云,李龙

(青岛科技大学高密校区，山东潍坊 261500)

精馏作为传质与分离过程的一个主要单元操作，在化工、食品、医药、环保等领域广泛应用。精馏过程是一个复杂的传质传热过程，经过多次的部分汽化多次部分冷凝，表现为过程变量多，过程动态和机理复杂[1]，是化工原理实验和课程设计的重要内容。在化工专业实验中引入精馏设计实验[2]，可以使学生通过实验熟悉精馏塔性能与操作条件的关系，掌握相关的实验技能和测试手段，加深对理论知识的理解和学习，为课程设计、毕业论文及以后的科研工作打下基础[3]。

但传统的教学方法，是学生在实验室听老师的讲解，然后根据老师的思路分组进行设计操作。这样往往会占用大量的课上时间，而且只有一小部分的同学能真正理解和操作。从期末考试就可以看出，有的同学连实验用的塔类型都记不住。因此精馏设计实验教授方法急需改革。

翻转课堂和对分课堂教学模式有着不同于传统教学模式的特点，它颠倒了传统的教学理念。翻转课堂由于强调课上学生协作学习以及教师针对性的指导，所以为“以学生为中心”提供了可实施途径，真正做到了“因材施教”，而对分课堂能提高学生的主观积极性，主动去找问题解决问题。把翻转课堂和对分课堂教学模式应用于精馏设计实验课程，对提高该学科的教学效果有重要的作用[4]。

1 翻转课堂和对分课堂

1.1 翻转课堂

翻转课堂教学模式是大教育运动的一部分，它与混合式学习、探究性学习、其它教学方法和工具在含义上有所重叠，都是为了让学习更加灵活主动，让学生的参与度更强。

翻转课堂译自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”,也可译为“颠倒课堂”，是指对课堂内外时间重新调整，把教师的学习的决定权转移给学生。在这种教学模式下，学生能够更专注于主动地基于项目的学习，充分利用课堂内的宝贵时间,共同研究解决本地化或全球化的挑战以及其它现实世界面临的问题，从而获得更深层次的理解。这些信息需要学生在课后完成自主学习,不需要教师占用课堂的时间来讲授信息[5]。

1.2 对分课堂

对分课堂核心理念是分配一半课堂时间给教师进行讲授，另一半给学生以讨论的形式进行交互式学习，突出课堂讨论过程。其关键创新在于把讲授与讨论在时间上错开，让学生在中间有一周时间自主安排学习，进行个性化的内化吸收。给予了学生课后主动学习的理由与动力，同时避免了课堂讲授后立刻提问讨论，学生尚未完全吸收，无问可提、无论可讨的尴尬。

对分课堂把教学刻画为时间上清晰分离的三个过程，分别为讲授(Presentation)、内化吸收(Assimilation)和讨论(Discussion)，提出者称其为PAD课堂。类似传统课堂，对分强调先教后学，教师讲授定框架明方向，为学生内化吸收省力。类似讨论式课堂，对分强调生生互动，一半课堂用于学生自主讨论学习，为教师减负。此外，在考核方法上，对分课堂强调过程性评价，并关注不同的学习需求，让学生能够根据个人学习目标确定对课程的投入。

2 精馏设计实验

精馏设计实验一共4个学时，3 h的时间。传统的精馏设计实验是学生和老师一起到实验室，然后老师开始讲解实验原理以及实验具体的操作步骤，大约讲解45 min，然后带领学生学习实验设备。

我校精馏设计实验用的是中试设备，体积比较大，因此讲解起来时间也比较长。讲解完之后让学生根据设备和进料组成，自己设计进料量、回流比、加热负荷等参数，进行操作。

传统的教授方法时间比较长，只是一味的从上向下灌输。而且设计的时候也只有部分学生在那认真计算，剩下的在聊天或玩手机，难以调动起所有学生的积极性，因此有很多弊端。

3 翻转课堂与对分课堂在精馏设计实验中的应用

根据翻转课堂的理念，老师提前录好讲解视频，学生在课下根据自己的时间在线学习，并做完老师在网上布置的题目。这样的优势是可以保证学生在上课之前都能对实验原理和注意事项等有个明确的认识，同时还节约了课上的时间。但是在实施的时候会发现，不是每个同学都能认真的看完视频，而且视频是死的，无法做到互动。因此在课堂上再运用对分课堂的理念。

具体操作是实验开始，老师只简单讲解，回答学生在看视频时遇到的一些问题。然后给学生20～30 min的时间去研究试验设备。时间到了之后，互相讨论，讨论完之后提出问题。老师再就这些问题给学生讲解。讲解完之后再给学生15～20 min的时间分组进行设计。设计完之后每组抽一个同学对本组的设计方案进行详细讲解，老师点评。之后再具体的操作设备，进行实验。