葛 源，潘 東，武文芳，李 松

(六盤水師范學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 六盤水 553004)

《化學(xué)反應(yīng)工程》是高等院?；I(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程主要研究反應(yīng)器中流體流動(dòng)、混合、傳質(zhì)和傳熱過(guò)程對(duì)反應(yīng)的影響，對(duì)實(shí)際反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行解析，進(jìn)行反應(yīng)器的分析與設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程和工藝的優(yōu)化。該課程包含知識(shí)領(lǐng)域廣泛，涉及《高等數(shù)學(xué)》《物理化學(xué)》《化工傳遞過(guò)程》等多門學(xué)科，理論性及綜合性較強(qiáng)，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力、對(duì)工業(yè)反應(yīng)器的分析與設(shè)計(jì)能力、應(yīng)用工程方法分析和解決復(fù)雜化工問(wèn)題能力的重任。提高《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論知識(shí)和工程分析能力的人才，是新時(shí)代國(guó)家發(fā)展的需要[1]。因此，進(jìn)行《化學(xué)反應(yīng)工程》教學(xué)改革具有十分重要的意義和價(jià)值。

1 《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

《化學(xué)反應(yīng)工程》涉及知識(shí)領(lǐng)域廣泛，課程內(nèi)容包含大量數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)和綜合知識(shí)運(yùn)用，同時(shí)與工程實(shí)踐聯(lián)系較為緊密，被學(xué)生認(rèn)為是專業(yè)課中較難學(xué)的課程之一[2]。在課堂教學(xué)過(guò)程中普遍存在理論與實(shí)踐脫節(jié)、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃厚、有畏難情緒、學(xué)生學(xué)習(xí)效率較低等問(wèn)題。經(jīng)調(diào)查分析，總結(jié)原因如下：

1)學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)自主性

很多學(xué)生沒(méi)有養(yǎng)成良好的預(yù)習(xí)習(xí)慣，上課前不了解課程重點(diǎn)難點(diǎn)所在，聽(tīng)課缺乏目的性和針對(duì)性，學(xué)習(xí)意愿不強(qiáng)烈，等學(xué)習(xí)之后才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決又不及時(shí)。例如，“均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)”這一章的學(xué)習(xí)涉及《高等數(shù)學(xué)》中的微積分，如果學(xué)生沒(méi)有提前預(yù)習(xí)這部分內(nèi)容，在動(dòng)力學(xué)方程的建立過(guò)程中容易因跟不上教師講課節(jié)奏而溜號(hào)，產(chǎn)生畏難情緒，聽(tīng)課效果大打折扣。

復(fù)習(xí)同樣是《化學(xué)反應(yīng)工程》學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要一環(huán)?；瘜W(xué)反應(yīng)工程知識(shí)點(diǎn)多，公式繁雜，通過(guò)復(fù)習(xí)可以加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和鞏固，同時(shí)也能查缺補(bǔ)漏，及時(shí)解決學(xué)習(xí)疑惑。許多學(xué)生沒(méi)有掌握合理的復(fù)習(xí)方法，課后未能及時(shí)地制定復(fù)習(xí)計(jì)劃，導(dǎo)致很快將所學(xué)知識(shí)遺忘，在期末考試來(lái)臨之際進(jìn)行惡補(bǔ)，不僅學(xué)習(xí)效果較差，考試成績(jī)也不理想。

2)課堂教學(xué)以講授為主

傳統(tǒng)的《化學(xué)反應(yīng)工程》課堂以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)課，教師把現(xiàn)成的知識(shí)傳授給學(xué)生，學(xué)生缺少充足的時(shí)間和機(jī)會(huì)去獨(dú)立思考和領(lǐng)會(huì)教學(xué)內(nèi)容，常常出現(xiàn)重教輕學(xué)的現(xiàn)象。同時(shí)，傳統(tǒng)的“講授注入式”教學(xué)容易使學(xué)生產(chǎn)生依賴心理，學(xué)生只需要被動(dòng)聽(tīng)講就可以徑直地獲得知識(shí)，抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性和主動(dòng)性，且課上師生交流及生生交流的機(jī)會(huì)和時(shí)間較少，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容不能及時(shí)作出反饋，造成教師對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握情況缺乏了解。

與此同時(shí)，由于講授過(guò)程的單向性，課堂缺乏互動(dòng)，所以課堂氣氛沉悶，學(xué)生注意力不易集中，學(xué)習(xí)興趣不能被有效喚起，學(xué)生缺乏對(duì)知識(shí)的深刻體會(huì)，知識(shí)難以內(nèi)化，隨著時(shí)間的推移，記憶效果呈下降趨勢(shì)，學(xué)習(xí)效率低下。

3)課堂教學(xué)缺乏案例教學(xué)

傳統(tǒng)的《化學(xué)反應(yīng)工程》課堂教學(xué)注重知識(shí)的傳授，教師講、學(xué)生聽(tīng)，課堂理論聯(lián)系實(shí)際較少，缺乏案例教學(xué)，學(xué)習(xí)過(guò)程較枯燥。學(xué)生雖掌握了知識(shí)本身，但在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏獨(dú)立思考和對(duì)知識(shí)的運(yùn)用，學(xué)生學(xué)到的都是死知識(shí)，不善于在實(shí)踐中應(yīng)用，未能將知識(shí)轉(zhuǎn)化成能力，一定程度上損害了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)效果，忽略了對(duì)學(xué)生分析和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，也不利于學(xué)生科學(xué)精神和探索精神的培養(yǎng)，最終造成未能有效激發(fā)學(xué)生求知欲、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃厚、教學(xué)效率較低的教學(xué)現(xiàn)狀。

2 《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)改革途徑

針對(duì)《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，提出教學(xué)改革途徑：引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后及時(shí)復(fù)習(xí)，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，適當(dāng)開(kāi)展以學(xué)生為中心的課堂討論，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新精神。在教學(xué)過(guò)程中引入實(shí)際案例，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。

2.1 課前布置預(yù)習(xí)任務(wù)

學(xué)生的學(xué)習(xí)困惑，只能在學(xué)習(xí)過(guò)程中暴露出來(lái)，通過(guò)預(yù)習(xí)可以掌握關(guān)鍵內(nèi)容、思考難點(diǎn)，有效提高聽(tīng)課效率和學(xué)習(xí)效率。因此，可以在課前通過(guò)線上平臺(tái)給學(xué)生推送相關(guān)教學(xué)短視頻，并布置預(yù)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生提前知曉課堂所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，教師通過(guò)課前預(yù)習(xí)收集學(xué)生疑惑。如在學(xué)習(xí)“均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)的等溫變?nèi)葸^(guò)程”這一小節(jié)時(shí)，通過(guò)線上平臺(tái)提前推送相關(guān)教學(xué)短視頻，并給學(xué)生布置預(yù)習(xí)任務(wù)及習(xí)題：1)膨脹因子及膨脹率的物理意義和表達(dá)式。2)用膨脹因子及膨脹率表示的動(dòng)力學(xué)方程積分式。3)計(jì)算氣相反應(yīng)A+3B=2P的膨脹因子及膨脹率。通過(guò)課前預(yù)習(xí)，讓學(xué)生了解課堂將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓學(xué)生嘗試解決遇到的問(wèn)題，鍛煉思維的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性和獨(dú)立性。在此過(guò)程中，教師要注意任務(wù)難度適當(dāng)及任務(wù)量適中，避免學(xué)生因?qū)W習(xí)難度大任務(wù)量多而產(chǎn)生厭學(xué)情緒，預(yù)習(xí)完成后及時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)生預(yù)習(xí)情況，整理學(xué)生疑惑，為課堂教學(xué)做好充分準(zhǔn)備。

2.2 課上開(kāi)展小組討論

課上最大限度地把課堂還給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生歸納疑點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)課前預(yù)習(xí)中無(wú)疑惑的知識(shí)點(diǎn)可以簡(jiǎn)單快速講解，對(duì)課前預(yù)習(xí)中存在疑惑的知識(shí)點(diǎn)重點(diǎn)講解，讓教學(xué)過(guò)程更有針對(duì)性、更有效率。同時(shí)，教師要做好課堂的組織者，針對(duì)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)設(shè)置問(wèn)題，適當(dāng)增加小組討論環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生合作式學(xué)習(xí)。在設(shè)置小組討論主題時(shí)，要注意題目的可說(shuō)性，盡量做到讓每位學(xué)生都有話可說(shuō)，有感而發(fā)。在討論過(guò)程中，教師要扮演好“主持人”的身份，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)言并對(duì)發(fā)言加以點(diǎn)評(píng)，幫助學(xué)生充分利用同學(xué)之間的學(xué)習(xí)資源營(yíng)造互幫互助共同受益的學(xué)習(xí)組織和學(xué)習(xí)氣氛，做好學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的引導(dǎo)者。通過(guò)討論活躍課堂氣氛，促進(jìn)生生交流和師生交流，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，同時(shí)鍛煉學(xué)生交流、表達(dá)及協(xié)作能力，讓進(jìn)步和成長(zhǎng)發(fā)生在學(xué)生身上，使學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力得以提高。

2.3 引入實(shí)際案例

傳統(tǒng)的《化學(xué)反應(yīng)工程》課堂側(cè)重講授書本內(nèi)容，普遍存在課本知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象。將合適的教學(xué)案例適時(shí)引入課堂，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的有效途徑。案例教學(xué)法鼓勵(lì)學(xué)生身臨其境地運(yùn)用課程所學(xué)知識(shí)來(lái)分析問(wèn)題，從而找到切實(shí)可行的方法解決問(wèn)題，從案例和分析中獲得啟示和意義，引導(dǎo)學(xué)生從注重知識(shí)的學(xué)習(xí)到注重能力的提高。如以某工廠生產(chǎn)乙二醇為例，環(huán)氧乙烷與水反應(yīng)生成乙二醇，副產(chǎn)物為二甘醇，反應(yīng)均為1級(jí)反應(yīng)，速率常數(shù)比為0.5，原料中水與環(huán)氧乙烷的物質(zhì)的量比為20，選擇何種型式的反應(yīng)器好呢？有人認(rèn)為，采用活塞流反應(yīng)器乙二醇收率高但轉(zhuǎn)化率低，故建議采用循環(huán)反應(yīng)器以提高總轉(zhuǎn)化率，你認(rèn)為這個(gè)建議是否可行？上述案例涉及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算及反應(yīng)器的選型等知識(shí)點(diǎn)，教師可引導(dǎo)學(xué)生查閱資料、思考分析、進(jìn)行方案的討論與交流。在討論中增強(qiáng)學(xué)生理解知識(shí)的印象，讓學(xué)生在案例的思考與分析中建立起屬于自己的邏輯思維方法和思考問(wèn)題方式。通過(guò)案例讓學(xué)生身臨其境地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，使所學(xué)知識(shí)具體化、直觀化，實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，從而增強(qiáng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)課程實(shí)用性，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)習(xí)的濃厚興趣。

2.4 運(yùn)用思維導(dǎo)圖梳理知識(shí)點(diǎn)

《化學(xué)反應(yīng)工程》課程內(nèi)容涉及較多概念、公式，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)綜合理解難度大。盡管有課堂筆記，但傳統(tǒng)課堂筆記知識(shí)點(diǎn)線性堆疊的呈現(xiàn)方式不利于學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)及其相互關(guān)系的掌握[3]?；诖嗽谡鹿?jié)學(xué)習(xí)完成后引導(dǎo)學(xué)生將思維導(dǎo)圖運(yùn)用于課程復(fù)習(xí)有助于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知，把握各知識(shí)點(diǎn)之間關(guān)系，構(gòu)建完整的知識(shí)架構(gòu)。在“均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)”這一章學(xué)習(xí)完成后，構(gòu)建相應(yīng)思維導(dǎo)圖，如圖1所示。以“均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)”為中心節(jié)點(diǎn)，以基本概念、均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為主要節(jié)點(diǎn)，每一主節(jié)點(diǎn)再按照知識(shí)的邏輯內(nèi)涵展開(kāi)[4]，幫助學(xué)生理清這一章節(jié)的知識(shí)框架，利用思維導(dǎo)圖一目了然地區(qū)分各種類型動(dòng)力學(xué)方程，學(xué)生在熟記知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上可要求其在文字后寫出對(duì)應(yīng)的基本概念、表達(dá)式及相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程公式以考察掌握情況。

圖1 均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)思維導(dǎo)圖

在課程結(jié)束后，也可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用思維導(dǎo)圖對(duì)每章知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)化梳理，并通過(guò)各章之間的關(guān)系對(duì)整門課程進(jìn)行總體關(guān)聯(lián)幫助學(xué)生做到知識(shí)由點(diǎn)到面到框架的及時(shí)掌握，熟悉課程學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系。學(xué)生在復(fù)習(xí)也可調(diào)取思維導(dǎo)圖，快速回顧學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)難點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率。構(gòu)建思維導(dǎo)圖的過(guò)程加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)工程知識(shí)的認(rèn)知，深入了學(xué)生對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的理解。將思維導(dǎo)圖運(yùn)用于化學(xué)反應(yīng)工程的學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程負(fù)責(zé)，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，同時(shí)學(xué)生在制圖的過(guò)程中學(xué)會(huì)了思考、總結(jié)，既學(xué)會(huì)了知識(shí)也學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)的方法，提高了終身學(xué)習(xí)的能力。

3 《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)改革效果

經(jīng)過(guò)一學(xué)期的教學(xué)改革實(shí)踐，化學(xué)反應(yīng)工程課程的出勤率、發(fā)言率、考試及格率均有所上升，改革初見(jiàn)成效，具體情況如表1所示。

表1 普通班與實(shí)驗(yàn)班學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)情況一覽表

本文總結(jié)了《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)現(xiàn)狀，提出了《化學(xué)反應(yīng)工程》教學(xué)改革的幾點(diǎn)建議，通過(guò)教學(xué)改革有效地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成效，取得了良好的教學(xué)效果。在今后的教學(xué)過(guò)程中，仍需要不斷地探索和總結(jié)，持續(xù)改進(jìn)，培養(yǎng)出綜合能力較強(qiáng)的應(yīng)用型化工專業(yè)人才。