徐 蘊(yùn)，劉理華，曹 靜

（淮北師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000）

由雷諾實(shí)驗(yàn)引發(fā)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

徐 蘊(yùn)，劉理華，曹 靜

（淮北師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000）

根據(jù)雷諾教學(xué)過(guò)程發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合當(dāng)前化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，引發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思考，以培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力為核心，以興趣愛(ài)好為動(dòng)力，以動(dòng)手實(shí)踐為主要手段，加強(qiáng)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，以此達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的.

實(shí)驗(yàn)教學(xué)；雷諾實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新

0 引言

隨著化學(xué)化工行業(yè)的高速發(fā)展，社會(huì)對(duì)化學(xué)化工類(lèi)人才需求的標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高，這便對(duì)化學(xué)化工專(zhuān)業(yè)的本科教育帶來(lái)很大的挑戰(zhàn).如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、競(jìng)爭(zhēng)能力的高素質(zhì)人才是擺在面前的一個(gè)難題.陶行知先生說(shuō)：“要?jiǎng)?chuàng)造，非你在用腦的時(shí)候，同時(shí)用手去實(shí)驗(yàn)；用手的時(shí)候，同時(shí)用腦去想不可，手和腦在一塊干，是創(chuàng)造教育的開(kāi)始；手腦全用，是創(chuàng)造教育的目的.”［1］大多數(shù)的發(fā)明成果均來(lái)自于實(shí)驗(yàn)，大多數(shù)新事物的發(fā)現(xiàn)，都是靠實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和探索的，可以說(shuō)沒(méi)有實(shí)驗(yàn)就沒(méi)有創(chuàng)新，因此要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，就必須使學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?化學(xué)化工是憑借實(shí)驗(yàn)發(fā)展的科學(xué)，化工實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)生活實(shí)際聯(lián)系比較緊密，與多學(xué)科交叉綜合，通過(guò)化工實(shí)驗(yàn)不僅可以加深同學(xué)對(duì)基本理論知識(shí)的理解，而且可以引導(dǎo)學(xué)生利用工程觀點(diǎn)去合理地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，解決生產(chǎn)生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題［2-5］.化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、分析問(wèn)題的能力，以及學(xué)生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神提供良好的平臺(tái).因此，在高?；?shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要不斷激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，提高學(xué)生的整體素質(zhì)，確保這個(gè)平臺(tái)發(fā)揮作用.

流體流動(dòng)型態(tài)及其判斷是流體力學(xué)里一個(gè)非常重要的知識(shí)點(diǎn)，也是大學(xué)本科生學(xué)習(xí)《化工原理》和《化工基礎(chǔ)》都需要掌握的知識(shí)點(diǎn)，雷諾實(shí)驗(yàn)因此成為化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必做的一個(gè)化工實(shí)驗(yàn).該實(shí)驗(yàn)在加強(qiáng)學(xué)生對(duì)流體流動(dòng)型態(tài)的直觀認(rèn)識(shí)，以及雷諾準(zhǔn)數(shù)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的鞏固中，起到非常重要的作用［6-8］.本文首先簡(jiǎn)述一下雷諾實(shí)驗(yàn)，根據(jù)該實(shí)驗(yàn)儀器的特點(diǎn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及當(dāng)前化工實(shí)驗(yàn)的教學(xué)特點(diǎn)，引發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考，并付諸于實(shí)踐.

1 雷諾實(shí)驗(yàn)及由實(shí)驗(yàn)結(jié)果引發(fā)的思考

1.1 雷諾準(zhǔn)數(shù)的發(fā)現(xiàn)

1883年英國(guó)科學(xué)家雷諾（Reynolds）通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體在流動(dòng)中存在兩種內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全不同的流動(dòng)型態(tài)：層流和湍流.經(jīng)實(shí)驗(yàn)歸納得知流體流動(dòng)型態(tài)可由雷諾準(zhǔn)數(shù)Re來(lái)判別：

1.2 雷諾實(shí)驗(yàn)的基本原理

雷諾準(zhǔn)數(shù)是判斷流體流動(dòng)類(lèi)型的準(zhǔn)數(shù)，對(duì)于一定溫度的液體，在特定的圓管內(nèi)流動(dòng)，雷諾準(zhǔn)數(shù)僅與流速有關(guān).一般認(rèn)為，Re≤2 000為層流；Re≥4 000為湍流；2 000＜Re＜4 000為不穩(wěn)定的過(guò)渡區(qū).

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

以我校所用由湘潭金凱化工裝備技術(shù)有限公司生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置為例，裝置圖如圖1所示.

圖1 雷諾實(shí)驗(yàn)裝置

1.4 由實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及思考

從學(xué)生實(shí)驗(yàn)的快慢可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力；從學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果可以看出一個(gè)學(xué)生的理論知識(shí)掌握水平和數(shù)據(jù)的處理能力；由學(xué)生的誤差原因分析可以看出一個(gè)學(xué)生的細(xì)心程度及創(chuàng)造思維能力，因此從學(xué)生實(shí)驗(yàn)引發(fā)的思考在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革過(guò)程中起到舉足輕重的作用.

1.4.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

（1）在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作過(guò)程中有不規(guī)范的地方，而且操作步驟過(guò)于死板；（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程要求學(xué)生是邊做邊處理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷實(shí)驗(yàn)操作的正確性，以此達(dá)到指導(dǎo)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的目的，但是發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力欠佳，導(dǎo)致不能根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果來(lái)判斷實(shí)驗(yàn)操作是否有誤；（3）在實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析方面，按照本實(shí)驗(yàn)的操作步驟，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中第一臨界值與理論值都有一定的差別，這個(gè)結(jié)果不是個(gè)別實(shí)驗(yàn)小組的結(jié)果，老師的預(yù)做實(shí)驗(yàn)以及已做過(guò)實(shí)驗(yàn)的所有的實(shí)驗(yàn)組都是這個(gè)結(jié)果，這是由于實(shí)驗(yàn)儀器引起的系統(tǒng)誤差造成的（由于實(shí)驗(yàn)儀器循環(huán)水槽下面有潛水泵，潛水泵運(yùn)行時(shí)震動(dòng)帶來(lái)的影響，示蹤劑針頭的位置等影響造成）.這種誤差的出現(xiàn)對(duì)于考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性，尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果與否的判斷方面起到特別重要的作用.發(fā)現(xiàn)個(gè)別同學(xué)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，不尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，為得高分向理論值湊數(shù)據(jù)；此外在學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，大多數(shù)同學(xué)分析得不夠透徹，尤其不敢懷疑儀器本身原因，忽略系統(tǒng)誤差，即使有學(xué)生分析到系統(tǒng)誤差，也沒(méi)有寫(xiě)具體的產(chǎn)生原因及改進(jìn)措施.這樣僅僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的現(xiàn)象，既不能達(dá)到真正的實(shí)驗(yàn)效果，更不能提高學(xué)生的創(chuàng)新思維 能力.

1.4.2 實(shí)驗(yàn)引發(fā)的思考

根據(jù)同學(xué)表現(xiàn)可看出，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作幾乎按部就班，沒(méi)有主動(dòng)改進(jìn)和思考的理念；從實(shí)驗(yàn)結(jié)果及學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力來(lái)看，大多數(shù)還是為了得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和創(chuàng)造思維方面的能力相對(duì)薄弱.通過(guò)什么樣的方式讓學(xué)生去自覺(jué)地重視實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)真正地產(chǎn)生興趣；如何引導(dǎo)學(xué)生去認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，去自覺(jué)地思考改進(jìn)措施，甚至自己去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)亟待解決的問(wèn)題.

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及實(shí)踐

根據(jù)雷諾實(shí)驗(yàn)教學(xué)所遇到的問(wèn)題及當(dāng)前高?；?shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足之處提出一系列改進(jìn)方案，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，分別在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、手段上進(jìn)行改進(jìn).（a）將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論以及生活實(shí)際結(jié)合在一起，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在實(shí)用性中增加學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性.（b）注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程，端正學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，增加操作過(guò)程的靈活性；注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，不僅讓學(xué)生找到誤差原因，更注重誤差的縮小和改進(jìn)措施，尤其是系統(tǒng)誤差方面，鼓勵(lì)學(xué)生從多角度分析問(wèn)題，勇于懷疑，敢于創(chuàng)新，啟發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改進(jìn).（c）引進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)＞撸鲈O(shè)模型實(shí)驗(yàn)室.讓學(xué)生通過(guò)對(duì)重要單元操作的模型圖進(jìn)行觀摩，加深學(xué)生對(duì)儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)原理的理解，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.（d）根據(jù)目前的三層結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，即驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)綜合型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的框架，著重提高設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)所占的比例，對(duì)于一些知識(shí)點(diǎn)比較重要的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識(shí)，搜集資料，自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，或者改進(jìn)優(yōu)化已有的實(shí)驗(yàn)方法，組裝實(shí)驗(yàn)平臺(tái).經(jīng)過(guò)“搜集資料-設(shè)計(jì)流程-驗(yàn)證結(jié)果”這一過(guò)程，不僅大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和成就感，而且促使學(xué)生熟悉基本的科學(xué)研究過(guò)程，掌握利用各種軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新性思維和動(dòng)手能力.

經(jīng)過(guò)對(duì)上述改革理念進(jìn)行實(shí)踐，基本改變目前化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所存在的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，為日后走向工作崗位增加砝碼；同時(shí)使化工實(shí)驗(yàn)室真正發(fā)揮高校培養(yǎng)新型人才的創(chuàng)新實(shí)踐基地作用.

3 結(jié)語(yǔ)

在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、知識(shí)綜合運(yùn)用能力和動(dòng)手能力上，實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著十分重要的作用.本文根據(jù)雷諾實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及當(dāng)前化工實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀，引發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思考，以培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力為核心，以興趣愛(ài)好為動(dòng)力，以動(dòng)手實(shí)踐為主要手段，真正讓學(xué)生體會(huì)到“想法—思路—成果”的過(guò)程，以此達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

［1］陶行知.陶行知文集［M］.南京：江蘇教育出版社，2008.

［2］李定華，張鐘憲，肖阿林，等.以素質(zhì)教育為中心開(kāi)展化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］.首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，25（S2）：10-13.

［3］郭慶豐，彭勇，余立新，等.在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力［J］.化工高等教育，2004（1）：45-47.

［4］陳麗萍，陳其和，照日格圖.在化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中實(shí)施探究式學(xué)習(xí)［J］.大學(xué)化學(xué)，2008，23（3）：24-27.

［5］李學(xué)慧，吳正舜，陳義鋒，等.如何通過(guò)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)［J］.大學(xué)化學(xué)，2011，26（5）：48-51.

［6］楊慶華，陳春光，宋志明，等.雷諾實(shí)驗(yàn)儀的改進(jìn)與創(chuàng)新［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007（12）：54-57.

［7］尹碩.關(guān)于雷諾實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)度改進(jìn)的思考［J］.山西建筑，2014，40（13）：79-80.

［8］曹桂萍，孫杰，潘亮，等.雷諾實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性教學(xué)［J］.高師理科學(xué)刊，2011，31（2）：110-112.

Reform on the Experimental Teaching Caused by the Reynolds Experiment

XU Yun，LIU Lihua，CAO Jing
（School of Chemistry and Materials Science,Huaibei Normal University，235000，Huaibei，Anhui，China）

According to problems found in the Reynolds teaching process and the current situation in the experiment of chemical engineering，some reflections on the reform of experimental teaching were proposed，such as cultivating the innovation ability of university students as a core，extending interest hobby as the driving force and taking the practice as the main means，in order to achieve the true purpose of the experiment.

experimental teaching；Reynolds experiment；innovation

G 642.0

C

2095-0691（2017）01-0090-03

2016-11-18

安徽省省級(jí)質(zhì)量工程化學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心資助項(xiàng)目（2015sxzx009）；淮北師范大學(xué)教學(xué)質(zhì)量工程（jy14125）

徐 蘊(yùn)（1981- ），女，河南永城人，講師，主要從事功能性配合物的研究.