張潔婧++張建峰++朱學(xué)軍

摘 要：文針對農(nóng)科院校非化工專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，提出了探究式教學(xué)方法，使學(xué)生在不斷的自我探索與自行解決問題的過程中提高對化工原理課程的學(xué)習(xí)興趣，并且提供工程意識和實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：化工原理；非化工類專業(yè)；探究式教學(xué)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.008

1 引言

化工原理是化工及其相關(guān)專業(yè)的一門主要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識，分析和解決化工及其相關(guān)類型生產(chǎn)中各種物理過程問題的工程學(xué)科[1]。化工原理課程是一門實(shí)驗(yàn)和計(jì)算相結(jié)合的學(xué)科，具有很強(qiáng)的工程背景。本課程擔(dān)負(fù)著由理論到工程、由基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁作用，化工原理教學(xué)水平的高低對化工及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生的業(yè)務(wù)素質(zhì)和工程能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。

但是，化工原理具有內(nèi)容多、計(jì)算多、內(nèi)容枯燥、抽象、工程性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，特別是農(nóng)科院校的學(xué)生，大多數(shù)學(xué)生由于理學(xué)基礎(chǔ)較差會(huì)很頭疼上這樣的課。究其原因主要是傳統(tǒng)的理論傳授式教學(xué)模式主張學(xué)生的被動(dòng)接受，學(xué)生上課注意力很難集中，教學(xué)效果差。因此，有必要對現(xiàn)有的教學(xué)方式進(jìn)行改革，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理課程的積極性和主動(dòng)性，并提高其應(yīng)用化工原理知識解決學(xué)習(xí)和生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題的能力。

探究式教學(xué)模式目前被廣泛認(rèn)為是最科學(xué)的教學(xué)模式，其指導(dǎo)思想是在教師的指導(dǎo)下，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自覺地、主動(dòng)地探索，以掌握認(rèn)識和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的起因和事物內(nèi)部的聯(lián)系，從中找出規(guī)律，形成自己的知識體系。[2]目前，探究式教學(xué)在高等教育中主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫原理[3]、生物化學(xué)[4]、力學(xué)[5]、電工學(xué)[6]、生物材料[2]等理論科目，以及大學(xué)化學(xué)等實(shí)驗(yàn)科目的教學(xué)當(dāng)中。目前沒有發(fā)現(xiàn)將探究式教學(xué)引入化工原理教學(xué)中的研究。為了提高教學(xué)質(zhì)量我們首次將探究式教學(xué)方法引入到化工原理教學(xué)中。

2 實(shí)施方法

僅僅通過看、聽這類輸入式的方式接受知識一方面比較枯燥，另一方面接受起來也比較困難，我們提倡的探究式教學(xué)方式是一種讓學(xué)生充分的參與到問題的發(fā)現(xiàn)、研究直到解決的全過程中的教學(xué)方式。這種教學(xué)方式充分調(diào)動(dòng)學(xué)生視覺、觸覺、聽覺甚至味覺來感覺所涉及的問題或現(xiàn)象，并通過充分的思考來積極解決這些問題。這樣學(xué)生不僅能夠更好的掌握知識還能體會(huì)的科學(xué)的魅力，從而愛上這門學(xué)科。下面我們以牛頓粘性定律以及牛頓型流體與非牛頓型流體的區(qū)別為例來討論探究式教學(xué)的具體實(shí)施方法。

傳統(tǒng)的教學(xué)方式中我們講到這個(gè)問題的時(shí)候會(huì)很呆板的講“運(yùn)動(dòng)著的流體內(nèi)部相鄰兩流體層間的作用力，又稱為粘滯力或粘性摩擦力。由于粘滯力的存在使得流體在垂直于流動(dòng)方向上速度存在梯度。實(shí)驗(yàn)表明，兩流體層之間的摩擦力τ與垂直于流動(dòng)方向上的速度梯度成正比，即。式中μ稱為粘性系數(shù)，或動(dòng)力粘度，簡稱粘度。一類在流動(dòng)中形成的剪應(yīng)力與速率梯度的關(guān)系完全符合牛頓粘性定律的流體是牛頓型流體，如水、空氣等。但工業(yè)中還有多種流體。如泥漿、某些高分子溶液、懸浮液等，并不服從牛頓粘性定律，這類流體稱為非牛頓型流體?！睂W(xué)生聽完后往往一片茫然，覺得毫無趣味而言。但是如果以探究式的方式來與學(xué)生一起討論這個(gè)問題那么學(xué)生，那么學(xué)生既能體會(huì)到科學(xué)的趣味又能有所得。

同樣的課程內(nèi)容我們可以這樣進(jìn)行：老師多提問一些問題，比如“河中心的水流動(dòng)速度快還是河邊的水流動(dòng)速度快呢？”，“流體流動(dòng)阻力的大小與流速有沒有什么關(guān)系呢？”，讓學(xué)生充分的思考，并在此過程中解決學(xué)生提出的問題，最后總結(jié)“這些問題的答案牛頓曾經(jīng)也不知道，但他努力去做研究，最終發(fā)現(xiàn)：兩流層之間單位面積上的內(nèi)摩擦力τ與垂直于流動(dòng)方向上的速度梯度成正比，即。于是，人們把這一發(fā)現(xiàn)稱為牛頓粘性定律。

接著繼續(xù)提問：“這個(gè)定律是不是對于所有的流體都適用呢？”這時(shí)老師可以拿番茄醬及玉米糊做實(shí)驗(yàn)，看看什么情況下番茄醬會(huì)流出來，什么情況下玉米糊會(huì)固化，從而引出非牛頓流體的概念，并帶領(lǐng)學(xué)生探討流體流動(dòng)性與流體受力之間的關(guān)系。經(jīng)過研究學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)非常有趣現(xiàn)象，有些流體受力流動(dòng)性會(huì)變好，比如番茄醬；而有些流體受力后流動(dòng)性會(huì)變差，比如流沙、玉米糊等。

用類似這樣探究式的方法來教學(xué)，學(xué)生會(huì)實(shí)時(shí)參與到教學(xué)中，并能體會(huì)到科學(xué)的樂趣，課堂氣氛非?；钴S且學(xué)生能更容易掌握所學(xué)知識。因此，探究式教學(xué)是種非常有效的教學(xué)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈紹義，夏清，吳松海，姜峰.工程案例教學(xué)法在化工原理課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].化工高等教育，2010（03）：78.

[2]朱建華，崔名芳.大學(xué)化學(xué)教學(xué)中探究式教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2012（29）：156.

[3]陳林，徐化祥.基于探究式的數(shù)據(jù)庫原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)研究[J].軟件導(dǎo)刊，2012（11）：161.

[4]楊志偉，張瑋瑋，陳志玲，廖薊，劉曉晴，萬平.生物化學(xué)探究式教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)施[J].生命的化學(xué)，2013（33）：105.

[5]傅玲，何新鳳.探究式教學(xué)在“力學(xué)”課程中的實(shí)踐[J].教法研究，2012（03）：148.

[6]李華，劉素貞，黎霞，毛一之.探究式教學(xué)在“電工學(xué)”課程中的探索實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2012（09）：71.

作者簡介：張潔婧（1983-），女，河北人，博士，主要研究方向：化工原理教學(xué)及傳質(zhì)與分離。

*通訊作者