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提高化工原理課程教學質(zhì)量的思考論文
摘要：文章結(jié)合化工原理課程的特點，通過合理安排認識實習、實驗、課程設計等實訓環(huán)節(jié)，促進理論教學。采用類比法、多媒體輔助等多種靈活多樣的教學方法和手段，以提高課堂教學效果，使化工原理教學質(zhì)量整體得以提高。
關(guān)鍵詞：化工原理教學質(zhì)量實習實驗課程設計
化工原理是化學工程與工藝及相關(guān)專業(yè)開設的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授化工單元操作的過程和設備[f})，是學習后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。課程內(nèi)容既包含了較深的基礎(chǔ)理論，又有很強的實踐性，歷來被認為是一門難學又難教的課程。筆者根據(jù)多年來的教學實踐，現(xiàn)就提高化工原理課程教學質(zhì)量的方法淺談如下。
1.合理安排認識實習，提高學生對設備的感性認識
化工原理包括許多單元操作過程，但就其內(nèi)容來講，可將它分為兩部分:操作原理和設備介紹。對設備的類型、結(jié)構(gòu)、特點，通過實物了解既直觀，效果又好。因此筆者對培養(yǎng)方案進行了修訂，在開課前和課程設計前分別進行一次認識實習。經(jīng)驗是必須抓好開課后的第一次認識實習，利用這次機會，使學生獲取了解設備的第一手資料。此次認識實習應做到以下兩點:第一，由化工原理主講教師制訂實習計劃。使學生了解化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，以及此次實習對化工原理及其后續(xù)課程學習的作用，對化工原理中所涉及的重要設備，如塔、換熱器、泵等，對其結(jié)構(gòu)要做詳細介紹，使學生對常見設備有一個初步了解。第二，實習期間，要求學生結(jié)合教材對重要設備，結(jié)合實物圖認真分析，熟悉結(jié)構(gòu)，為以后的學習打下基礎(chǔ)。實踐證明，在了解設備的基礎(chǔ)上講授操作原理，有助于理論知識的學習和掌握。
2精心設計實驗教學，加深對理論知識的理解和掌握
化工原理實驗教學不同于其他課程實驗，它是針對每個單元操作過程開設的，主要是幫助學生理解和驗證所學的定理、公式。每個實驗都是對某一個知識點的綜合應用。如圓形直管氣體傳熱膜系數(shù)的測定。主要測定空氣在圓形直管內(nèi)強制湍流的傳熱膜系數(shù)，并用準數(shù)方程整理經(jīng)驗公式。學生在學習對流傳熱系數(shù)這一節(jié)時，由于公式特別多，學生往往不知從何下手，但實際生產(chǎn)中常遇到的是圓形直管內(nèi)強制湍流，因此在眾多的公式中，學生重點掌握的也是圓形直管內(nèi)強制湍流給熱系數(shù)的計算，而傳熱實驗恰恰強化的就是這個知識點。學生處理完實驗數(shù)據(jù)后，可以熟練掌握相關(guān)的公式和使用條件。再如離心泵性能測定、填料塔中液相傳質(zhì)系數(shù)的測定等都是為某個單元操作和某個知識點的綜合應用。如何通過化工原理實驗教學來促進理論教學的學習，筆者認為在學習每章理論課的同時，把實驗課程穿插進去，并要求學生做好實驗前的預習和準備工作。高質(zhì)量的完成化原理實驗不僅能夠加深所學的理論知識，同時也培養(yǎng)了學生在實驗技能和綜用知識方面解決間題的能力。
3通過課程設計綜合訓練，增強學生工程意識
綜合考慮操作費和設備費是貫穿于化工原理每個章節(jié)中的一個重要內(nèi)容，不斷增強學生工程意識，為解決實際問題打下基礎(chǔ)。化工原理課程設計是為培養(yǎng)學生工程設計能力而設置的一個教學實踐環(huán)節(jié)，也是學生完成從理論到實踐過渡的重要一環(huán)。通過課程設計的綜合訓練強化學生工程觀念，從而提高化工原理教學質(zhì)量。在精餾塔設計中，回流比R的確定是設計中很關(guān)鍵的一步，應引導學生從技術(shù)、經(jīng)濟、安全操作方面考慮，把課堂上反復強調(diào)回流比R對操作費和設備費的影響應用到實際設計中，實現(xiàn)精餾過程的優(yōu)化設計。在塔頂冷凝器設計中，若以水為冷卻介質(zhì)，提示學生盡管出口溫度升高可以減少用水量，降低操作費，但出口溫度過高管子容易結(jié)垢導致傳熱效率降低，甚至堵塞管路無法使用。在泵設計中，有的學生喜歡選用型號大一些的泵，總認為這樣做保險，很少注意從技術(shù)、經(jīng)濟、生產(chǎn)周期等方面進行綜合考慮。因此要想提高設計質(zhì)量，必須從課堂教學抓起，同時通過課程設計促進課堂教學，提高化工原理教學質(zhì)量。
4采用靈活多樣的教學方法和手段，提高課堂教學質(zhì)量
4.1引入類比教學法，使復雜問題簡單化
類比法是尋找研究對象的貌異質(zhì)同的思維方式，它是一種比較重要的邏輯推理方法，由于化工原理中的動量傳遞、質(zhì)量傳遞、熱量傳遞三種過程中存在著類似的規(guī)律和內(nèi)在的聯(lián)系，可將相對簡單且較成熟的熱量傳遞的研究成果，推廣到較復雜的質(zhì)量傳遞過程中去。在講授傳質(zhì)過程中，將傳質(zhì)與傳熱進行對照講解，可使復雜問題簡單化，幫助學生理解記憶。如傳質(zhì)中的分子擴散、對流擴散與傳熱中的傳導、對流傳熱類似。在講解對流擴散的傳質(zhì)機理和傳質(zhì)速率時，可以仿照對流傳熱，引入虛擬傳熱膜厚，流體側(cè)的溫差、熱阻都完全集中于此，而傳熱方式主要是分子熱傳導，傳熱速率仿照傅立葉定律計算，從而引出牛頓冷卻定律。傳質(zhì)中引出虛擬傳質(zhì)膜厚，流體側(cè)的濃度差和阻力全部集于此，而傳質(zhì)方式主要是分子擴散，傳質(zhì)速率可仿照菲克定律求出。很難理解的對流傳質(zhì)過程，利用類比法，用較短時間就能被學生所接受，加深了學生對傳質(zhì)過程的理解。吸收中的最小液氣比與精餾中的最小回流比，傳熱中的對數(shù)平均溫差與吸收中的對數(shù)平均推動力，牛頓粘性定律、傅里葉定律、菲克定律等，在講授過程中都可以通過類比的方法進行講解，通過類比把復雜問題簡單化。
4.2采用多媒體等輔助手段，提高課堂教學效果
化工原理是一門實踐性很強的工程學科，單元操作的研究內(nèi)容包括“過程”和“設備“兩個方面[[3]。而學生沒有工程概念和感性認識，如果單純的用“黑板加粉筆”的教學模式，一些操作過程很難表達清楚，學生會感到枯燥乏味，無法滿足現(xiàn)代教學要求。為此，在教學過程中需通過合理安排實習、實驗來增加學生感性認識，同時還需要借助多媒體教學、設備模型等手段，把教學信息轉(zhuǎn)化為可視信號，從而提高教學效果。如列管換熱器的結(jié)構(gòu)表述，什么是多管程、多殼程，熱、冷流體如何進行換熱，如果只在黑板上用畫圖來表示，很難把這一個動態(tài)過程表達清楚。
現(xiàn)在借助多媒體教學，通過三維動畫，很容易的把這一過程清晰生動地顯示出來，使學生更易理解。在講解浮閥塔的操作性能時，用透明有機玻璃模型，形象清晰地展示了塔設備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和整體特征，加深了學生對設備的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的理解�；ぴ淼牧硪惶攸c是計算性強，計算內(nèi)容從基本概念到實際問題，內(nèi)涵非常豐富，特別是那些在分析過程機理的基礎(chǔ)上建立的數(shù)學模型，往往是非線性的、多變量的，計算過程絮雜。如確定板式塔塔板需要逐板計算，重復利用操作線和平衡線方程。如果筆算工作量大，耗時較多。若采用計算機輔助教學，進行簡單編程，這些問題便能很容易解決，在編程過程中還能鞏固和深化教學內(nèi)容。通過這些輔助的教學方式，幫助學生深人理解單元操作過程的原理、形象直觀地了解和掌握設備原理與結(jié)構(gòu)，既培養(yǎng)了學生的學習興趣，又加深了學生的理解和記憶。
4.3通過課堂討論的形式組織教學，加深學生對概念的理解和記憶
通過課堂討論形式來理解某個概念、公式，比單純的講解效果要好得多。這種教學方法，一般多用于傳熱、傳質(zhì)過程，由于公式多，難記憶，易于混淆。教師可以針對某些內(nèi)容首先讓學生在課下準備，然后組織一堂討論課。如傳熱過程中，傅里葉定律、牛頓冷卻定律、斯蒂芬一波爾滋曼定律、傳熱基本方程，這幾個方程表示不同幣毫熱方式的傳熱速率，都與溫差成正比，但溫差不同，可以通過討論形式幫助學生加深概念的理解和記憶。
5結(jié)語
在化工原理教學中，應針對課程的的特點，切實抓好實習、實驗、課程設計等實訓環(huán)節(jié)促進理論教學，采取靈活多樣的教學方法和手段，不斷提高課堂教學效果，提高學生的分析和解決問題的能力，使化工原理教學質(zhì)量整體得以提高，2007年《化工原理》課程被評為該院精品課程。
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