劉建軍　　徐向陽(yáng)　　馮慶華　　常彥龍

（蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，蘭州730000）

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化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與探索

劉建軍*徐向陽(yáng)馮慶華常彥龍

（蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，蘭州730000）

摘要：為提高大學(xué)生在化工實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際操作能力和學(xué)習(xí)自主性，從教師教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變、教學(xué)方式的改進(jìn)以及考核形式的改革等幾方面出發(fā)，探討了化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的改革方法。

關(guān)鍵詞：化工原理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；自主學(xué)習(xí)；改革

化工原理是研究化工單元操作的基本原理以及典型化工單元設(shè)備的一門(mén)課程［1］，是為工科類(lèi)學(xué)生開(kāi)設(shè)的與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際緊密聯(lián)系的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課?；ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)化工原理課程的課堂教學(xué)作用非常大，是化工原理課程教授的重要環(huán)節(jié)，有助于提高學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的深入理解。

本文以調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、提高學(xué)生自學(xué)能力作為研究重點(diǎn)，根據(jù)作者多年的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這一重點(diǎn)進(jìn)行了分析研究，從教師教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變、教學(xué)方式的改進(jìn)以及考核形式的改革幾方面著手，探討了如何在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課程的自主性，提高學(xué)生獨(dú)立完成學(xué)習(xí)任務(wù)的能力。

1　教學(xué)思維的轉(zhuǎn)變

隨著教學(xué)改革的深入發(fā)展，化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也發(fā)生了很大的變革［2-4］。傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)模式已不適用于大學(xué)專(zhuān)業(yè)課的講授和專(zhuān)業(yè)技能的培養(yǎng)。教師的教學(xué)思維理念應(yīng)該發(fā)生改變，不能只是僅僅講好實(shí)驗(yàn)，更應(yīng)該調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，引導(dǎo)學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的方法和技能。

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師注重的是如何講好實(shí)驗(yàn)，如何把實(shí)驗(yàn)的過(guò)程演示清楚，如何在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中保證安全。

現(xiàn)在教學(xué)更應(yīng)該注意的是如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，如何讓學(xué)生從被動(dòng)地接受到主動(dòng)地學(xué)習(xí)?；ぴ韺?shí)驗(yàn)具有一定的特殊性，采用的是輪流制，有些單元操作進(jìn)行裝置實(shí)驗(yàn)的時(shí)候有可能課堂教學(xué)還沒(méi)有講到，僅僅依靠半個(gè)小時(shí)的講解不可能讓學(xué)生理解得很透徹。為了讓學(xué)生能夠更加深入地理解單元操作的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教師要學(xué)會(huì)放手，讓學(xué)生自己去講解。為了完成講解任務(wù)，為了能夠清楚地回答問(wèn)題，學(xué)生們會(huì)想方設(shè)法自己先掌握單元操作的原理及過(guò)程。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師也應(yīng)該放手讓學(xué)生演示，甚至可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程?？偠灾?，實(shí)驗(yàn)教師教學(xué)思維模式應(yīng)該從如何講好實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾巫寣W(xué)生自己動(dòng)手做好實(shí)驗(yàn)，要學(xué)會(huì)適當(dāng)放手。當(dāng)然放手并不是什么都不管，而是盡量讓學(xué)生自己完成實(shí)驗(yàn)，教師從旁指導(dǎo)，目的是提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生熟練掌握實(shí)驗(yàn)技能。

2　教學(xué)方法的改進(jìn)

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，實(shí)驗(yàn)原理的講授、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的演示、實(shí)驗(yàn)任務(wù)的分配都由教師來(lái)完成，這種模式無(wú)法提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)與創(chuàng)新意識(shí)［5］。為改變這一現(xiàn)象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，可以讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)的講授和分配中來(lái)，讓每一位學(xué)生有事可做。這樣可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。具體過(guò)程分為以下幾點(diǎn)：

1）實(shí)驗(yàn)分組，實(shí)行組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制。

化工原理實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備體積龐大，占地面積廣，很難做到一人一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以將每4個(gè)人組成一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組并選出各個(gè)小組的組長(zhǎng)。指導(dǎo)教師將實(shí)驗(yàn)要求提前告訴組長(zhǎng)，由組長(zhǎng)分配各個(gè)組員的具體工作。除此之外，組長(zhǎng)還要完成實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程及數(shù)據(jù)處理的講授以及組員的分工和具體過(guò)程的安排。指導(dǎo)教師全程監(jiān)督完成，但并不參與其中。

小組實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄⒁酝山處熗瓿傻脑碇v授、人員分配、實(shí)驗(yàn)總結(jié)等過(guò)程讓學(xué)生自己來(lái)承擔(dān)，可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。并且，組長(zhǎng)輪流制可以讓每一個(gè)學(xué)生都得到鍛煉的機(jī)會(huì)。

2）將各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助方法進(jìn)行系統(tǒng)化。

將多媒體教學(xué)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái)。組長(zhǎng)講授實(shí)驗(yàn)原理時(shí)采用多媒體設(shè)備，既能夠使實(shí)驗(yàn)原理生動(dòng)直觀，又可以使學(xué)生熟悉PPT等常用軟件的應(yīng)用，同時(shí)給學(xué)生提供了一個(gè)展現(xiàn)自我的機(jī)會(huì)。

完成裝置實(shí)驗(yàn)之后，再通過(guò)相關(guān)單元操作的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)流程反復(fù)操作，以進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)該單元操作的原理及過(guò)程的理解［6］。本校開(kāi)設(shè)了各個(gè)單元操作的仿真實(shí)驗(yàn)，而且教師站上設(shè)有事故設(shè)定，可以人為設(shè)定突發(fā)事件。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室仿真實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生“身臨其境”，并進(jìn)一步熟悉單元操作的原理、操作過(guò)程以及注意事項(xiàng)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)突發(fā)事故的分析及處理能力。

3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)。

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生們便離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，我們?cè)黾恿藢?shí)驗(yàn)總結(jié)、分析這一教學(xué)環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，由組長(zhǎng)主持，小組成員共同對(duì)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論與分析。如遇到不理想數(shù)據(jù)，找出原因，提出改進(jìn)方法。指導(dǎo)教師旁聽(tīng)整個(gè)過(guò)程，并提出意見(jiàn)。表1、表2列出了改革后的教學(xué)模式與傳統(tǒng)模式在內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)報(bào)告上的差異。

例如流體流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)，為了完成實(shí)驗(yàn)教師安排的講授任務(wù)，學(xué)生在課堂教學(xué)過(guò)程中認(rèn)真聽(tīng)講，對(duì)伯努利方程的原理、直管阻力以及局部阻力的計(jì)算力求熟練掌握。在實(shí)驗(yàn)原理的講授及回答問(wèn)題過(guò)程中能夠進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)薄弱的部分。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，一改往日一個(gè)學(xué)生記錄、其他同學(xué)無(wú)所事事的局面，由組長(zhǎng)統(tǒng)一分工，具體安排流量調(diào)節(jié)、氣體排放、數(shù)據(jù)記錄和讀取的人員，全組成員共同完成實(shí)驗(yàn)。討論過(guò)程中，由組長(zhǎng)主持全組成員對(duì)于“為什么截止閥U型壓差計(jì)要用水銀作為指示劑”、“當(dāng)流量為零時(shí)指示劑不水平怎么處理”等問(wèn)題積極討論，并對(duì)下一次流體流動(dòng)阻力測(cè)定的仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)該注意什么問(wèn)題及如何預(yù)防事故的發(fā)生給出預(yù)定方案。通過(guò)自主實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生在課堂講授時(shí)更加專(zhuān)心聽(tīng)講，熟練掌握伯努利方程的應(yīng)用以及流體直管阻力和局部阻力的計(jì)算方法。

表1　改革前后教學(xué)內(nèi)容的比較

表2　改革前后實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容比較

在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的全過(guò)程中，讓學(xué)生最大限度地掌握主動(dòng)權(quán)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。指導(dǎo)教師起到監(jiān)督指導(dǎo)的作用，既不能完全撒手不管，同時(shí)也不能過(guò)度干預(yù)。

3　考核形式的改革

傳統(tǒng)的考核形式一般分為預(yù)習(xí)、操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、紀(jì)律衛(wèi)生四個(gè)方面，很難全面地考查學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力?；ぴ韺?shí)驗(yàn)所涉及到的知識(shí)面比較廣，與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系較為緊密。這就要求我們?cè)谶M(jìn)行學(xué)習(xí)效果考核的時(shí)候應(yīng)該結(jié)合實(shí)驗(yàn)主題的選擇、實(shí)驗(yàn)要求的設(shè)定、實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等幾個(gè)方面綜合考量，并兼顧公平、公正，不能只憑一份報(bào)告就給出成績(jī)。

為此，制定標(biāo)準(zhǔn)的考核統(tǒng)計(jì)表，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所涉及到的各種操作技能分列在其中，對(duì)不同的技能設(shè)定不同的最高分，根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的具體表現(xiàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，有利于學(xué)生加強(qiáng)鍛煉，不斷改進(jìn)。

可以將評(píng)分表分為：預(yù)習(xí)15分，將預(yù)習(xí)部分分為預(yù)習(xí)報(bào)告和講解以及回答問(wèn)題兩個(gè)部分，主要考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理以及操作的預(yù)習(xí)情況，比起單純的預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)原理講解以及回答問(wèn)題更能體現(xiàn)出學(xué)生對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)程度。操作30分，主要考查學(xué)生對(duì)裝置的熟悉程度和實(shí)際動(dòng)手能力，以及相互之間的合作能力。紀(jì)律和衛(wèi)生5分。討論20分，該部分采取現(xiàn)場(chǎng)打分的形式，包括學(xué)生互評(píng)10分，通過(guò)討論部分的考查可以提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。并且，學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作者，最為了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生互評(píng)的考核可以提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，同時(shí)起到監(jiān)督作用。實(shí)驗(yàn)報(bào)告30分，整體考查學(xué)生對(duì)裝置實(shí)驗(yàn)的掌握程度以及數(shù)據(jù)處理能力。表3列出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革前后評(píng)分細(xì)則的對(duì)比。

表3　改革前后實(shí)驗(yàn)考核評(píng)分細(xì)則

比起傳統(tǒng)的考核表，現(xiàn)行考核表增加了討論、互評(píng)、講解及回答問(wèn)題三個(gè)部分。通過(guò)這種方式可以讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)中的主動(dòng)權(quán)，享受到學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷進(jìn)步的樂(lè)趣，能夠改變學(xué)生以前那種只要會(huì)模仿就會(huì)得高分的錯(cuò)誤思想認(rèn)識(shí)，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

4　體會(huì)與思考

社會(huì)在飛速地發(fā)展，對(duì)各個(gè)學(xué)科專(zhuān)業(yè)人才的綜合技能與整體素質(zhì)水平提出了越來(lái)越高的要求，這對(duì)大學(xué)教學(xué)特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。要求我們?cè)诨ぴ韺?shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中，不斷地尋找科學(xué)合理的方式，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中優(yōu)異的部分保留，同時(shí)，讓學(xué)生參與講授以及考核。這樣的教學(xué)方法不僅有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)精神，有利于為化工行業(yè)培養(yǎng)一批兼具應(yīng)用與創(chuàng)新能力的人才，促進(jìn)我國(guó)化工事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類(lèi)號(hào)：O6；G64

doi:10.3866/PKU.DXHX201505011

*通訊作者，Email:liujianjun7979@163.com

The Reform and Exploration for Teaching of the Laboratory Course of Chemical Engineering Principle

LIU Jian-Jun*XU Xiang-YangFENG Qing-HuaCHANG Yan-Long
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Lanzhou University，Lanzhou 730000，P.R.China）

Abstract:The approaches to enhance students′experimental skills and autonomous learning ability in the laboratory class of chemical engineering principles are discussed in this article，including the transformation of teaching idea，the improvement of teaching mode as well as the reform of examination form.

Key Words:Principles of chemical engineering；Laboratory teaching；Autonomous learning；Reform