化工原理實驗教學(xué)新模式探索

1、<p>　　化工原理實驗教學(xué)新模式探索</p><p>　　摘要：文章分析了傳統(tǒng)化工原理實驗教學(xué)存在的不足，討論了一種新型實驗教學(xué)的優(yōu)點及其新模式在教學(xué)實踐中的應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：化工原理；實驗教學(xué)；新模式</p><p>　　實驗教學(xué)是貫徹素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生實踐技能的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一，特別是在培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力、創(chuàng)新能力和開發(fā)學(xué)生智力等

2、方面發(fā)揮著重要的作用。在職業(yè)技術(shù)教育不斷改革與發(fā)展的過程中，如何保持與時俱進(jìn)，充分利用信息技術(shù)為實踐教學(xué)服務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能，是職業(yè)技術(shù)學(xué)校在實驗教學(xué)改革中普遍面臨的一個重要問題。目前，我院在充分利用信息技術(shù)改進(jìn)實驗課程的教學(xué)方面，積極進(jìn)行了大量有益的探索。</p><p>　　傳統(tǒng)的化工原理實驗教學(xué)的不足之處</p><p>　　化工原理課程是化工專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很

3、強(qiáng)的理論性和實踐性。傳統(tǒng)化工原理實驗的教學(xué)模式，已經(jīng)不能很好地適應(yīng)現(xiàn)代以提倡素質(zhì)教育為核心的新要求，它的主要不足之處是：</p><p>　　教學(xué)目的不適應(yīng)素質(zhì)教育的要求傳統(tǒng)化工原理課程實驗教學(xué)的目的趨向于驗證經(jīng)典理論，加深對課堂理論的掌握和理解，在這個基礎(chǔ)上再培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能。而在實際教學(xué)過程中，教師評定學(xué)生成績的高低，主要是看學(xué)生的實驗報告內(nèi)容是否充實，實驗原理、步驟、數(shù)據(jù)、實驗結(jié)果是否完整，幾方面缺一不可

4、。特別強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確度及能否畫出符合理論的曲線等等。這樣常常會出現(xiàn)一些個別現(xiàn)象：有的學(xué)生為求得符合理論的曲線，人為地更改或自編數(shù)據(jù)，甚至抄襲他人的實驗數(shù)據(jù)。大部分學(xué)生認(rèn)為，做實驗只要數(shù)據(jù)好，評定成績就高，能交出實驗報告就算完成任務(wù)。因此，這種教學(xué)模式難以達(dá)到素質(zhì)教育與技能培訓(xùn)的最終目的。</p><p>　　教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生對實驗指導(dǎo)教師依賴性大，實驗效果較差化工原理課程實驗傳統(tǒng)的教學(xué)方式為教師根據(jù)實驗指導(dǎo)書

5、擬定實驗計劃，全程指導(dǎo)學(xué)生完成整個實驗過程。利用課堂介紹實驗原理、步驟、注意事項，介紹實驗室儀器設(shè)備及使用方法。實驗開始后，指導(dǎo)教師在現(xiàn)場同步指導(dǎo)學(xué)生的實驗操作。化工原理實驗常常需要使用鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、離心泵等工藝設(shè)備，噪音很大。一般一個教師要同時指導(dǎo)2～3個實驗，6～10套裝置。在這種高噪音的工作條件下，指導(dǎo)教師經(jīng)常是聲嘶力竭，來回奔走，勞動強(qiáng)度極大。有一些學(xué)生由于缺乏實踐經(jīng)驗，存在畏懼心理，過分依賴教師，常常教師教一步，自己做一步，

6、經(jīng)常是下課了也未完成任務(wù)，實驗效果差。還有一些學(xué)生，好奇心重，什么都想動，隨意亂開閥門，導(dǎo)致設(shè)備故障。例如傳熱實驗，在主閥門尚未開啟的情況下，將旁通閥全閉，結(jié)果釀成風(fēng)機(jī)燒壞的實驗事故。這樣問題的出現(xiàn)，迫使指導(dǎo)教師只能立即處理事故，相對減少了指導(dǎo)學(xué)生實驗的時間。 </p><p>　　實驗成本高，困難大傳統(tǒng)的化工原理實驗在實驗室設(shè)備管理和維護(hù)方面也面臨著較大困難。一方面，由于實驗班級和實驗課時的不斷增加，在原有實驗

7、設(shè)備尚未增加的情況下，導(dǎo)致設(shè)備長時間滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，再加上學(xué)生實驗技能的欠缺，使設(shè)備不能保證正常工作；另一方面，實驗設(shè)備數(shù)量有限并逐漸老化，致使設(shè)備維修費(fèi)用不斷增加。</p><p>　　我院“化工原理技能實訓(xùn)”</p><p>　　教學(xué)新模式思路與方法</p><p>　　我院“化工原理技能實訓(xùn)”教學(xué)新模式，是對傳統(tǒng)實驗教學(xué)的一種改革嘗試。具體思路是：利用信息技術(shù)，改

8、進(jìn)實驗教學(xué)方法。一要培養(yǎng)和提高學(xué)生的實際操作技能，使之具有理論與實際相結(jié)合的分析問題和解決問題的能力，達(dá)到預(yù)期目的；二要提高實驗教學(xué)的效率和效益。目前，我院“化工原理技能實訓(xùn)”的教學(xué)過程可分為兩大階段：仿真實訓(xùn)與技能實訓(xùn)。</p><p>　　第一階段“仿真實訓(xùn)”該過程在計算機(jī)機(jī)房內(nèi)完成。使用我院與北京化工大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的“化工原理單元仿真實驗”軟件，學(xué)生在虛擬現(xiàn)實的環(huán)境下，進(jìn)行化工原理各單元過程的“仿真”操作。該

9、軟件利用計算機(jī)模擬仿真技術(shù)，在電腦上逼真地模仿了化工原理各單元過程完整的工藝流程，可以進(jìn)行人機(jī)互動式的學(xué)習(xí)。如介紹實驗?zāi)康摹嶒炘O(shè)備、實驗流程、實驗操作步驟。通過“記錄授權(quán)”進(jìn)行人工手動或自動記錄數(shù)據(jù)以及自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的計算和曲線的繪制。該軟件可以播放與真實實驗操作相關(guān)的素材和多媒體教學(xué)課件。軟件中還設(shè)有“思考題”、“聲音”、“打印”等多項功能，其中“思考題”界面不僅可以隨機(jī)給出試題，而且可以顯示答題次數(shù)和總題數(shù)、成績顯示以及判斷選擇答案

10、對與錯，使學(xué)生能夠很好地掌握相關(guān)實驗設(shè)備與操作知識。</p><p>　　第二個階段“技能實訓(xùn)”該過程在化工原理實驗室和單元操作實驗室內(nèi)完成。我們在每個實驗室內(nèi)都配備了先進(jìn)的電腦系統(tǒng)，利用多媒體課件進(jìn)行計算機(jī)輔助實驗教學(xué)。在課件中詳細(xì)介紹了與實驗?zāi)康?、原理、設(shè)備、操作步驟及與實驗技能操作相關(guān)的思考題，逼真地再現(xiàn)了實驗過程。學(xué)生進(jìn)入實驗室一般先通過多媒體課件，對照真實的實驗設(shè)備，熟悉實驗流程和學(xué)習(xí)操作方法，模擬進(jìn)行

11、實驗操作。預(yù)習(xí)完畢就可以動手進(jìn)行實驗。在“技能實訓(xùn)”過程中，學(xué)生通過實際操作實驗設(shè)備，熟練運(yùn)用在仿真室多次模擬過的操作技能，更深刻地理解了實驗原理。</p><p>　　“化工原理技能實訓(xùn)”</p><p>　　教學(xué)模式的特點及效果</p><p>　　“化工原理技能實訓(xùn)”教學(xué)模式最大的特點就是在化工原理實驗教學(xué)中引入化工原理實驗仿真軟件和多媒體課件輔助實驗教學(xué)。借

12、助仿真技術(shù)，模擬實驗操作，不僅使學(xué)生了解和熟悉了實驗設(shè)備和操作規(guī)程，而且更深入地了解實驗參數(shù)變化對實驗結(jié)果的影響及不遵守操作規(guī)則所帶來的不良后果。通過多次仿真實驗操作，加深了對知識的理解，對控制參數(shù)與控制方法建立起感性認(rèn)識。同時也最大限度地減少了實驗損耗，降低了教學(xué)成本。</p><p>　　仿真軟件、多媒體課件等計算機(jī)輔助實驗教學(xué)手段，與傳統(tǒng)的化工原理實驗相結(jié)合構(gòu)建成新的“化工原理技能實訓(xùn)”教學(xué)模式，在教學(xué)目標(biāo)

13、上更趨向于注重實驗過程中對學(xué)生能力的培養(yǎng)和技能的訓(xùn)練。進(jìn)行“仿真實訓(xùn)”和“技能實訓(xùn)”不僅要求學(xué)生具有電腦操作知識（例如會用鼠標(biāo)進(jìn)行閥門開度的調(diào)節(jié)，讀取儀表數(shù)據(jù)，進(jìn)行虛擬的單元操作等），而且要求學(xué)生具有一定的操作化工原理設(shè)備的技能。在進(jìn)行仿真實驗操作過程中，只要操作方法得當(dāng)，計算機(jī)系統(tǒng)就能給出正確的實驗數(shù)據(jù)，繪制出理想的曲線。我們將重復(fù)測量實驗數(shù)據(jù)的操作放在“仿真實訓(xùn)”中，“技能實訓(xùn)”環(huán)節(jié)就不再要求學(xué)生全程測量大量的實驗數(shù)據(jù)，而是對實際使

14、用化工原理設(shè)備的技能提出更高的要求。例如：怎樣使用離心泵，怎樣利用電位差計測量溫度，如何使用儀表進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作控制等。“化工原理技能實訓(xùn)”新的教學(xué)模式標(biāo)志著實驗由“驗證型”向“技能培訓(xùn)型”轉(zhuǎn)變。</p><p>　　“化工原理技能實訓(xùn)”的教學(xué)方式主要是在借助計算機(jī)輔助實驗教學(xué)的有利條件下，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，通過自己的學(xué)習(xí)完成訓(xùn)練內(nèi)容，學(xué)生是在教師輔導(dǎo)下主動學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)主體。我們聯(lián)合開發(fā)的有關(guān)仿真軟件和多

15、媒體課件，具有良好的交互界面，容易為學(xué)生所掌握。教師的作用更多的是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練與思考，提高實際操作能力。我們強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在計算機(jī)軟件的幫助下自己學(xué)習(xí)，自己動手做實驗，發(fā)現(xiàn)問題提倡集體討論，教師只在一旁加以引導(dǎo)，最終讓學(xué)生自己解決問題。在“技能實訓(xùn)”過程中，為了完成學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生既要分工又要彼此合作；在討論和“動手做”的過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力和協(xié)調(diào)能力都得到了鍛煉和發(fā)展。</p><p>　　“化工原理