對化工原理實踐教學改革的一些思考和初步嘗試

1、目前化工原理實踐教學存在的問題
20世紀初杜威的經驗主義教學理論提出“一切學習來自于經驗,學生要獲得真知,必須通過實踐活動來獲取。”這充分地說明了實踐活動在理論教學中的重要作用,尤其對我們工科類專業來說,實踐在理論教學中的地位尤為重要。
化工原理課程是綜合運用數學、物理和化學等基礎知識,分析和解決化工類型生產中各種反應過程(或單元操作)問題的工程學科。該課程的主要任務是研究化工生產中各種單元過程的基本原理、典型的設備結構、性能與操作原理;研究單元過程及其典型設備的計算方法。其知識的傳授主要在課堂理論教學中完成,而實踐教學是對理論教學的一個很好的支撐,是非常重要的一個教學環節。
目前我校工科類專業的實踐活動主要體現在兩方面(不包括大四的實習和卓越工程培養),一個是工廠的見習實習,一個是實驗室的實驗。而對于化工原理這門課程來說,這兩個方面的實踐活動對于理論學習都有著明顯的不足之處。工廠的見習實習主要是去工廠參觀,學生們只能看到管路和設備的一些外在形狀,而最關鍵的設備的內部結構和運行原理是觀察不到的;化工原理實驗對于化工原理課程的理論學習來說也存在著不足之處,對于大多數化工原理實驗來說,學生們只需要通過調節閥門和做一些計算就可以完成,這類實驗雖然也能為學生帶來一定的實踐訓練,但也不能讓學生了解設備的內部結構和運行原理,因為實驗室的設備也是不能打開的,而且實驗室設備與實際設備相差還是很大。
基于此,我們對化工原理實踐活動教學進行了一些探索改革,希望可以提高學生學習這門課程的興趣,也培養出更貼合企業需求的人才。
2、實踐教學改革的主要內容
我們改革的主要內容是讓化工設備走進教室或者實驗室。針對目前學生學習興趣下降和知識掌握不扎實的狀況,我們認為有必要在化工原理課程的教學上加入更多的實踐活動,以增強學生的學習興趣和知識掌握程度,之前化工原理課程的教學在實踐方面主要是見習實習和實驗室實驗,這雖然能給學生帶來一定的實踐訓練,但從現實反應來看,此類實踐活動并不能很好地輔助理論教學,不能充分地讓學生認識化工設備及其運行原理。由此,我們提出讓化工設備走進教室或者實驗室,此類改革的實現將使老師的教和學生的學都更為直觀,應該可以較大地提高學生學習這門課程的效果。具體實施如下:
(1)小型的化工設備,如離心泵,可以直接放置在教室或者實驗室,一方面可以讓學生進行拆裝訓練,另一方面老師可以對著拆開后的設備進行講解,更能加深學生對設備內部結構和運行原理的認識。
(2)大型的化工設備,如精餾塔,可以將某些關鍵部件放置在教室或者實驗室,如精餾塔的篩板,在此基礎上輔助以一些小型的精餾塔模型,兩者相結合起來應該能夠讓學生對這種大型的化工設備結構和運行原理有較全面的認識。
3、實踐教學改革的意義
化工原理這門課程是從基礎課到專業課或者說從理科思維轉向工科思維的一門“橋梁”課程,通過這次改革,可以充分地調動起學生學習這門課程的興趣,且可以讓學生更形象、更深入地理解各個化工單元操作設備的運行原理。
對于企業來說,它需要的是能夠快速熟練上崗的工人和能夠為企業帶來更多價值的人才。在學生對設備內部結構和運行原理有了足夠的認識之后,他們畢業之后進入化工廠可以更快地熟練上崗工作,且能夠在企業檢修的時候很好地參與進去,為企業創造更多的價值。總的來說,本次改革應該能起到以下的作用和意義:
(1)幫助學生更好地掌握化工原理的核心內容,了解化工設備的內部結構及其運行原理。
(2)激發學生學習化工原理這門課程的興趣,老師的講解可以更簡單深入、學生的理解可以更形象透徹。
(3)理論教學與產業結合更為緊密,化工原理課程通過這種方式教授的話,學生學習到的知識將與現實最為貼近,進入到化工廠實習或工作的話,可以大大減少崗前培訓時間,甚至可以直接上崗操作。
4、實踐教學改革的初步嘗試
在現有條件不足的情況下,我們對此次改革只進行了初步的嘗試,具體如下:離心泵等小型設備放置在實驗室,在做化工原理實驗的時候對相應的設備進行拆開講解,對復雜和更為大型的設備通過仿真實驗進行拆解訓練并講解原理。在講解的過程中觀察學生的現場反應,并在事后讓學生進行效果反饋。從目前觀察到的反應和收集到的學生反饋來看,學生的學習興趣有一定的提高,對設備的結構和運行原理也有更深的認識。如在講解離心泵的時候,改革后的拆解講解過程中,現場教學效果與改革前相比有明顯提高,而從之后的效果反饋(課堂提問和小測驗)來看,學生對離心泵的運行原理和離心泵的“汽蝕現象”都比改革前要理解更深(我們選擇拆解的離心泵上的葉輪有著明顯的“汽蝕現象”的痕跡,可能是這個原因使得大家對“汽蝕現象”印象較為深刻)。
另外從期末考試成績上來看,也有了較為明顯的提升,在難度系數差不多的情況下,改革后的班級平均分大概比改革前提高了5分。
5、結語
我們下一步準備做的工作主要有兩個:(1)在學生畢業后持續跟蹤,對改革前的和改革后的學生進行比較,看改革后的學生有沒有更符合企業的需求。(2)爭取經費讓改革能夠更加深入,增加可拆解的實際設備或大型設備的一些模型,讓學生可以更好地進行這種體驗式教學,從而更加客觀地評判此次改革的效果。
在本文中我們提出可以讓化工設備走進教室或實驗室的方法來對化工原理實踐教學進行改革,這樣可以更好地輔助化工原理理論課程的教學。在對這種改革的初步嘗試中,從目前的反饋來看,改革對促進學生的學習興趣有一定的效果,也能夠在一定程度上加深學生對關鍵知識點的掌握,改革是否能將學生培養成更貼合企業需求的人才還需要進一步跟蹤。