化工類本科教育中學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

陳紅萍　侯彩霞

【摘 要】本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)取決于對學生的引導(dǎo)和對教師的要求。本文結(jié)合化工原理教學的體驗，闡述了創(chuàng)新能力培養(yǎng)中對學生學習意識和自我培養(yǎng)的引導(dǎo)。同時，對教師傳授知識的方法提出要求，問題式教學和工程師的思維引導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】化工 本科學生 創(chuàng)新能力 培養(yǎng)

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是素質(zhì)教育的重中之重。對于化工類本科生，創(chuàng)新能力主要是對科學和工程

問題的重大革新和改進的能力，如進行新技術(shù)、新工藝和新方法等的提出。如何培養(yǎng)和提高學生創(chuàng)新能力，使學生真正具備提出問題、分析問題和解決問題的科技創(chuàng)新能力，專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課教學是相當重要的一個環(huán)節(jié)。

一、創(chuàng)新能力培養(yǎng)中對學生的引導(dǎo)

1.狠抓基礎(chǔ)理論教育，使學生有扎實的基礎(chǔ)

專業(yè)基礎(chǔ)扎實是科技創(chuàng)新的前提。化工原理課程是化工類本科生的一門綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課，它是綜合運用數(shù)學、物理、化學等基礎(chǔ)知識分析和解決化工過程中各種單元操作問題的工程學科。從基礎(chǔ)理論、設(shè)備構(gòu)造、設(shè)計方法、工程操作等方面對學生進行全面訓(xùn)練。化工原理的基礎(chǔ)理論就是各單元操作的原理，而各單元操作的原理又是基本理論在解決實際問題中的應(yīng)用。從基礎(chǔ)理論到實際問題的解決需應(yīng)用到高等數(shù)學的建模知識，將實際問題數(shù)學化，需要學生有扎實的數(shù)學基礎(chǔ)；各單元操作設(shè)備的構(gòu)造、設(shè)計方法及相關(guān)的計算，需要應(yīng)用到立體幾何、機械制圖、數(shù)值計算、經(jīng)濟分析等一系列基礎(chǔ)知識作鋪墊；工程操作所需基礎(chǔ)知識就更多了。學生只有在牢固掌握基礎(chǔ)知識的前提下，對科學問題才能夠融會貫通，舉一反三地進行科學思考。

2.從書本知識走向?qū)嵺`，培養(yǎng)工程意識

用數(shù)學知識解決實際問題，尤其是多影響因素下的實際問題，往往使學生感覺到一頭霧水。如何將實際問題理想化——可以建模，將數(shù)學知識實際化——可以解決實際問題，這就是工程觀點。化工原理在解決學生工程觀點培養(yǎng)方面投入較大力度。首先，在課堂講授上明確解決問題的思路：實際物系理想化——理想物系實際性處理，用量綱分析法解決多因素影響參數(shù)的確定，從而用基礎(chǔ)理論解決實際問題。其次，是多安排實踐教學內(nèi)容，使其在實踐過程培養(yǎng)工程觀點，增強其綜合分析問題解決問題的能力。化工原理實踐內(nèi)容包括認識實習、課程實驗和課程設(shè)計等。認識實習使學生接觸到了實際的生產(chǎn)過程和設(shè)備，使其對處理問題的對象有了感性的認識，有利于對課程內(nèi)容的理解和掌握。實驗課程使學生在實驗室接觸到了各單元操作的設(shè)備及具體操作，并就實驗中的問題進行思考并提出解決辦法，提高了學生動手的能力和綜合分析和處理問題的能力，并對課堂所學的理論知識有了進一步的理解和認識。課程設(shè)計是學生對所學知識的一個綜合運用過程，通過一人一題的課程設(shè)計，學生在完成整個設(shè)計過程，進行了信息查閱、數(shù)據(jù)查詢、工藝優(yōu)化選擇、設(shè)計計算、繪圖、撰寫設(shè)計說明書等綜合能力的訓(xùn)練。對課堂所學理論知識有了更深的理解和認識，更重要的是鍛煉了他們理論結(jié)合實際的能力。實踐課程加強了工程意識教育，突出了工程特點，使其逐步形成了工程觀念。

3.培養(yǎng)學生的主動學習意識和學習能力

在課堂上，教師通過細化的講解，把課本中的基礎(chǔ)知識、基本技能、基本概念、基本原理講授給學生。但“為什么學習這些，學了這些有什么用？”是很多同學學習過程中的迷茫。例如，學習吸收單元操作時，需講授單向擴散，內(nèi)容比較枯燥難懂，主動學習的可能性不大。如果我們先用工業(yè)上的例子講起，讓洗油只吸收苯，不吸收或少吸收其他組分，這時在洗油表面就存在這樣一種現(xiàn)象，洗油表面富集其他組分而苯含量很低，怎么讓苯吸收得盡可能多，就需知道苯的傳質(zhì)受哪些因素影響，推導(dǎo)出傳質(zhì)速率方程，從而可以使學生帶著欲望來學習。有些問題提出后，可以作為作業(yè)留下，讓學生自己去尋求答案，學生在找答案過程中學習能力得到提高。

4.培養(yǎng)學生的洞察力，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力

觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力培養(yǎng)，是建立在理論知識教育和技術(shù)技能學習基礎(chǔ)上。主體活動的積極性，求知欲望和知識經(jīng)驗是能否發(fā)現(xiàn)問題的三個主要因素。只有具備了扎實的基礎(chǔ)知識，才能發(fā)現(xiàn)問題；求知欲望越強烈的人，就越容易發(fā)現(xiàn)問題。活動經(jīng)驗越豐富，活動范圍越廣，活動的積極性越高，越能發(fā)現(xiàn)問題。創(chuàng)造性地解決問題是創(chuàng)造性思維的目的。化工原理從專業(yè)課的學習和實踐教學環(huán)節(jié)兩方面實現(xiàn)這一能力培養(yǎng)。在理論知識和實踐認知環(huán)節(jié)上，從動畫素材的演示和實驗過程中觀察現(xiàn)象，提出問題、分析問題并加以總結(jié)，在此基礎(chǔ)上進行歸納、分析，發(fā)現(xiàn)事物本質(zhì)。通過不斷地訓(xùn)練和實踐活動，提高學生的觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。

二、創(chuàng)新能力培養(yǎng)中對教學的要求

1.問題式教學

問題意識是思維的動力，我們在教學的過程中，通過引發(fā)問題意識，來啟發(fā)學生的思維。在理論課教學中，教師巧妙提出問題，讓學生在思考中跟上老師的思路。在關(guān)鍵時刻進行反問，使學生在積極思考中接受知識，而不是被動地往“口袋”裝。例如，在講到“流體流動”單元操作的時候，提出同學在做真空抽濾實驗時，抽濾瓶液滿了，不能停，怎么向外放液，從而引出連續(xù)操作的真空裝置排液問題，從而提出“水封”。在反復(fù)的提問中，讓大家提出各種設(shè)想，在綜合分析各種解決方法的同時，對于學生思維的啟迪和思路的開拓具有重要的意義。

化工原理涉及到的全是生產(chǎn)中的實際問題，各單元操作的具體問題很多，如何提出問題，提出什么樣的問題才能使學生領(lǐng)會到“單元操作原理是什么樣的？如何運用這樣的理論思考問題、分析問題和解決問題”是講課的關(guān)鍵。

2.“零適應(yīng)期”教學

化工專業(yè)課教學需要面向企業(yè)，面向生產(chǎn)實踐。教材側(cè)重于基礎(chǔ)理論，教學需要結(jié)合實際使用和教材講授。河北理工大學屬地方院校，畢業(yè)生大多面向地方企業(yè)就業(yè)。因此，在教學過程中，多以地方工廠一個具體的單元操作為背景講授整個單元的全過程。既力求把基礎(chǔ)理論講清楚，又傳授學生面對工程實際問題如何應(yīng)用這些基礎(chǔ)理論。如精餾單元操作講授中，我們以粗苯精餾為例，首先，講解如何利用物質(zhì)的沸點不同進行分離。同時，引導(dǎo)學生利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱粗苯的組成，各物質(zhì)的物性數(shù)據(jù)，展開討論，如何將粗苯制成各苯產(chǎn)品，采用什么樣的精餾工藝流程，進而給出了精餾的原理及所需設(shè)備。其次，是考察設(shè)備和操作條件的確定，如何獲得合格產(chǎn)品，即理論板數(shù)數(shù)的求取和回流比的確定。最后，根據(jù)工藝要求設(shè)計設(shè)備和工藝條件。操作過程中參數(shù)的改變會導(dǎo)致的結(jié)果及塔異常操作的原因及故障處理，又可激發(fā)學生對工作的嚴謹態(tài)度。學生在學習時沉浸在生產(chǎn)實際中的成就感，進工廠后，有一種曾經(jīng)經(jīng)歷的感覺，從而較快地進入生產(chǎn)角色，達到“零適應(yīng)期”的目的。也可在生產(chǎn)中盡快找到問題，運用所學理論分析和解決問題。