化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式探索

摘要：文章分析了傳統(tǒng)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的不足，討論了一種新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)及其新模式在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：化工原理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；新模式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是貫徹素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)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(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和開發(fā)學(xué)生智力等方面發(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(shí)俱進(jìn)，充分利用信息技術(shù)為實(shí)踐教學(xué)服務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能，是職業(yè)技術(shù)學(xué)校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中普遍面臨的一個(gè)重要問題。目前，我院在充分利用信息技術(shù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方面，積極進(jìn)行了大量有益的探索。

傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足之處

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，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。傳統(tǒng)化工原理實(shí)驗(yàn)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：

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(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的趨向于驗(yàn)證經(jīng)典理論，加深對(duì)課堂理論的掌握和理解，在這個(gè)基礎(chǔ)上再培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能。而在實(shí)際教學(xué)過程中，教師評(píng)定學(xué)生成績的高低，主要是看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容是否充實(shí)，實(shí)驗(yàn)原理、步驟、數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否完整，幾方面缺一不可。特別強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)測(cè)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(huì)出現(xiàn)一些個(gè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。大部分學(xué)生認(rèn)為，做實(shí)驗(yàn)只要數(shù)據(jù)好，評(píng)定成績就高，能交出實(shí)驗(yàn)報(bào)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。

教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師依賴性大，實(shí)驗(yàn)效果較差化工原理課程實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的教學(xué)方式為教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書擬定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，全程指導(dǎo)學(xué)生完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。利用課堂介紹實(shí)驗(yàn)原理、步驟、注意事項(xiàng)，介紹實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備及使用方法。實(shí)驗(yàn)開始后，指導(dǎo)教師在現(xiàn)場(chǎng)同步指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。化工原理實(shí)驗(yàn)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(gè)教師要同時(shí)指導(dǎo)2～3個(gè)實(shí)驗(yàn)，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(dòng)強(qiáng)度極大。有一些學(xué)生由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，存在畏懼心理，過分依賴教師，常常教師教一步，自己做一步，經(jīng)常是下課了也未完成任務(wù)，實(shí)驗(yàn)效果差。還有一些學(xué)生，好奇心重，什么都想動(dòng)，隨意亂開閥門，導(dǎo)致設(shè)備故障。例如傳熱實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(duì)減少了指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)成本高，困難大傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)班級(jí)和實(shí)驗(yàn)課時(shí)的不斷增加，在原有實(shí)驗(yàn)設(shè)備尚未增加的情況下，導(dǎo)致設(shè)備長時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，再加上學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的欠缺，使設(shè)備不能保證正常工作；另一方面，實(shí)驗(yàn)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。

我院“化工原理技能實(shí)訓(xùn)”

教學(xué)新模式思路與方法

我院“化工原理技能實(shí)訓(xùn)”教學(xué)新模式，是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種改革嘗試。具體思路是：利用信息技術(shù)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。一要培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)際操作技能，使之具有理論與實(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和效益。目前，我院“化工原理技能實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)過程可分為兩大階段：仿真實(shí)訓(xùn)與技能實(shí)訓(xùn)。

第一階段“仿真實(shí)訓(xùn)”該過程在計(jì)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(shí)驗(yàn)”軟件，學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境下，進(jìn)行化工原理各單元過程的“仿真”操作。該軟件利用計(jì)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(dòng)式的學(xué)習(xí)。如介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)操作步驟。通過“記錄授權(quán)”進(jìn)行人工手動(dòng)或自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)以及自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算和曲線的繪制。該軟件可以播放與真實(shí)實(shí)驗(yàn)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(xiàng)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對(duì)與錯(cuò)，使學(xué)生能夠很好地掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與操作知識(shí)。

第二個(gè)階段“技能實(shí)訓(xùn)”該過程在化工原理實(shí)驗(yàn)室和單元操作實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。我們?cè)诿總€(gè)實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在課件中詳細(xì)介紹了與實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃怼⒃O(shè)備、操作步驟及與實(shí)驗(yàn)技能操作相關(guān)的思考題，逼真地再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室一般先通過多媒體課件，對(duì)照真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，熟悉實(shí)驗(yàn)流程和學(xué)習(xí)操作方法，模擬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。預(yù)習(xí)完畢就可以動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在“技能實(shí)訓(xùn)”過程中，學(xué)生通過實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理。

“化工原理技能實(shí)訓(xùn)”

教學(xué)模式的特點(diǎn)及效果

“化工原理技能實(shí)訓(xùn)”教學(xué)模式最大的特點(diǎn)就是在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入化工原理實(shí)驗(yàn)仿真軟件和多媒體課件輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。借助仿真技術(shù)，模擬實(shí)驗(yàn)操作，不僅使學(xué)生了解和熟悉了實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作規(guī)程，而且更深入地了解實(shí)驗(yàn)參數(shù)變化對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)操作，加深了對(duì)知識(shí)的理解，對(duì)控制參數(shù)與控制方法建立起感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)也最大限度地減少了實(shí)驗(yàn)損耗，降低了教學(xué)成本。

仿真軟件、多媒體課件等計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，與傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合構(gòu)建成新的“化工原理技能實(shí)訓(xùn)”教學(xué)模式，在教學(xué)目標(biāo)上更趨向于注重實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和技能的訓(xùn)練。進(jìn)行“仿真實(shí)訓(xùn)”和“技能實(shí)訓(xùn)”不僅要求學(xué)生具有電腦操作知識(shí)（例如會(huì)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(shí)驗(yàn)操作過程中，只要操作方法得當(dāng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就能給出正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出理想的曲線。我們將重復(fù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的操作放在“仿真實(shí)訓(xùn)”中，“技能實(shí)訓(xùn)”環(huán)節(jié)就不再要求學(xué)生全程測(cè)量大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而是對(duì)實(shí)際使用化工原理設(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(jì)測(cè)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(shí)訓(xùn)”新的教學(xué)模式標(biāo)志著實(shí)驗(yàn)由“驗(yàn)證型”向“技能培訓(xùn)型”轉(zhuǎn)變。

“化工原理技能實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)方式主要是在借助計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有利條件下，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)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(dòng)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(shí)際操作能力。我們強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)軟件的幫助下自己學(xué)習(xí)，自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，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(shí)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(dòng)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。

“化工原理技能實(shí)訓(xùn)”教學(xué)新模式的實(shí)施，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理和維護(hù)方面取得了顯著的效益。改變了以往的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高消耗和高成本。采用了電腦仿真模擬操作軟件，收到了良好的效果。□