化工原理實驗教學模式的改革與探索

劉建軍　　徐向陽　　馮慶華　　常彥龍

（蘭州大學化學化工學院，蘭州730000）

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化工原理實驗教學模式的改革與探索

劉建軍*徐向陽馮慶華常彥龍

（蘭州大學化學化工學院，蘭州730000）

摘要：為提高大學生在化工實驗中的實際操作能力和學習自主性，從教師教學理念的轉變、教學方式的改進以及考核形式的改革等幾方面出發，探討了化工原理實驗教學中不斷提高學生自主學習能力的改革方法。

關鍵詞：化工原理；實驗教學；自主學習；改革

化工原理是研究化工單元操作的基本原理以及典型化工單元設備的一門課程［1］，是為工科類學生開設的與工業生產實際緊密聯系的一門專業基礎課。化工原理實驗教學對化工原理課程的課堂教學作用非常大，是化工原理課程教授的重要環節，有助于提高學生對課本知識的深入理解。

本文以調動學生自主學習的積極性、提高學生自學能力作為研究重點，根據作者多年的化工原理實驗教學經驗，對這一重點進行了分析研究，從教師教學理念的轉變、教學方式的改進以及考核形式的改革幾方面著手，探討了如何在化工原理實驗教學中培養學生學習這門課程的自主性，提高學生獨立完成學習任務的能力。

1　教學思維的轉變

隨著教學改革的深入發展，化工原理實驗教學也發生了很大的變革［2-4］。傳統的填鴨式教學模式已不適用于大學專業課的講授和專業技能的培養。教師的教學思維理念應該發生改變，不能只是僅僅講好實驗，更應該調動學生學習的熱情，引導學生形成自主學習的意識，提高學生自主學習的能力，讓學生掌握學習的方法和技能。

在傳統的教學模式中，教師注重的是如何講好實驗，如何把實驗的過程演示清楚，如何在實驗的過程中保證安全。

現在教學更應該注意的是如何調動學生的自主學習積極性，如何讓學生從被動地接受到主動地學習。化工原理實驗具有一定的特殊性，采用的是輪流制，有些單元操作進行裝置實驗的時候有可能課堂教學還沒有講到，僅僅依靠半個小時的講解不可能讓學生理解得很透徹。為了讓學生能夠更加深入地理解單元操作的內容，實驗教師要學會放手，讓學生自己去講解。為了完成講解任務，為了能夠清楚地回答問題，學生們會想方設法自己先掌握單元操作的原理及過程。實驗過程中，實驗指導教師也應該放手讓學生演示，甚至可以讓學生自己設計實驗過程。總而言之，實驗教師教學思維模式應該從如何講好實驗轉變為如何讓學生自己動手做好實驗，要學會適當放手。當然放手并不是什么都不管，而是盡量讓學生自己完成實驗，教師從旁指導，目的是提高學生的自主學習能力，讓學生熟練掌握實驗技能。

2　教學方法的改進

在傳統的實驗教學模式中，實驗原理的講授、實驗過程的演示、實驗任務的分配都由教師來完成，這種模式無法提高學生的自主學習意識與創新意識［5］。為改變這一現象，提高學生的學習積極性，可以讓學生參與到實驗的講授和分配中來，讓每一位學生有事可做。這樣可以有效調動學生的積極性，培養學生的創新意識和團隊合作意識。具體過程分為以下幾點：

1）實驗分組，實行組長負責制。

化工原理實驗所用設備體積龐大，占地面積廣，很難做到一人一套實驗設備，可以將每4個人組成一個實驗小組并選出各個小組的組長。指導教師將實驗要求提前告訴組長，由組長分配各個組員的具體工作。除此之外，組長還要完成實驗原理、過程及數據處理的講授以及組員的分工和具體過程的安排。指導教師全程監督完成，但并不參與其中。

小組實驗模式將以往由教師完成的原理講授、人員分配、實驗總結等過程讓學生自己來承擔，可以極大地調動學生的學習積極性，培養學生的責任心，加強學生對理論知識的理解，提高學生的團隊合作能力。并且，組長輪流制可以讓每一個學生都得到鍛煉的機會。

2）將各種實驗教學輔助方法進行系統化。

將多媒體教學引入到實驗教學中來。組長講授實驗原理時采用多媒體設備，既能夠使實驗原理生動直觀，又可以使學生熟悉PPT等常用軟件的應用，同時給學生提供了一個展現自我的機會。

完成裝置實驗之后，再通過相關單元操作的計算機仿真實驗對流程反復操作，以進一步加深學生對該單元操作的原理及過程的理解［6］。本校開設了各個單元操作的仿真實驗，而且教師站上設有事故設定，可以人為設定突發事件。通過實驗室仿真實驗可以使學生“身臨其境”，并進一步熟悉單元操作的原理、操作過程以及注意事項，培養學生對突發事故的分析及處理能力。

3）實驗總結。

在傳統的實驗教學活動中，實驗結束后，學生們便離開實驗室，我們增加了實驗總結、分析這一教學環節。在實驗結束以后，由組長主持，小組成員共同對實驗中發現的問題以及實驗結果進行討論與分析。如遇到不理想數據，找出原因，提出改進方法。指導教師旁聽整個過程，并提出意見。表1、表2列出了改革后的教學模式與傳統模式在內容和實驗報告上的差異。

例如流體流動阻力測定實驗，為了完成實驗教師安排的講授任務，學生在課堂教學過程中認真聽講，對伯努利方程的原理、直管阻力以及局部阻力的計算力求熟練掌握。在實驗原理的講授及回答問題過程中能夠進一步發現知識點薄弱的部分。實驗進行過程中，一改往日一個學生記錄、其他同學無所事事的局面，由組長統一分工，具體安排流量調節、氣體排放、數據記錄和讀取的人員，全組成員共同完成實驗。討論過程中，由組長主持全組成員對于“為什么截止閥U型壓差計要用水銀作為指示劑”、“當流量為零時指示劑不水平怎么處理”等問題積極討論，并對下一次流體流動阻力測定的仿真實驗應該注意什么問題及如何預防事故的發生給出預定方案。通過自主實驗能夠使學生在課堂講授時更加專心聽講，熟練掌握伯努利方程的應用以及流體直管阻力和局部阻力的計算方法。

表1　改革前后教學內容的比較

表2　改革前后實驗報告內容比較

在實驗進行的全過程中，讓學生最大限度地掌握主動權，能夠培養學生的學習積極性以及自主學習能力，同時提高學生的團隊合作能力。指導教師起到監督指導的作用，既不能完全撒手不管，同時也不能過度干預。

3　考核形式的改革

傳統的考核形式一般分為預習、操作、實驗報告、紀律衛生四個方面，很難全面地考查學生應用理論知識解決實際問題的能力。化工原理實驗所涉及到的知識面比較廣，與生產實踐聯系較為緊密。這就要求我們在進行學習效果考核的時候應該結合實驗主題的選擇、實驗要求的設定、實驗方案的實施、實驗數據的處理等幾個方面綜合考量，并兼顧公平、公正，不能只憑一份報告就給出成績。

為此，制定標準的考核統計表，實驗過程中所涉及到的各種操作技能分列在其中，對不同的技能設定不同的最高分，根據學生在實驗活動中的具體表現對學生進行評價，可以幫助學生發現自己的不足之處，有利于學生加強鍛煉，不斷改進。

可以將評分表分為：預習15分，將預習部分分為預習報告和講解以及回答問題兩個部分，主要考查學生對實驗原理以及操作的預習情況，比起單純的預習報告，實驗原理講解以及回答問題更能體現出學生對本次實驗的預習程度。操作30分，主要考查學生對裝置的熟悉程度和實際動手能力，以及相互之間的合作能力。紀律和衛生5分。討論20分，該部分采取現場打分的形式，包括學生互評10分，通過討論部分的考查可以提高學生發現問題和解決問題的能力。并且，學生是實驗的實際操作者，最為了解實驗過程，學生互評的考核可以提高學生的團隊協作能力，同時起到監督作用。實驗報告30分，整體考查學生對裝置實驗的掌握程度以及數據處理能力。表3列出了實驗教學改革前后評分細則的對比。

表3　改革前后實驗考核評分細則

比起傳統的考核表，現行考核表增加了討論、互評、講解及回答問題三個部分。通過這種方式可以讓學生掌握實驗中的主動權，享受到學習過程中不斷進步的樂趣，能夠改變學生以前那種只要會模仿就會得高分的錯誤思想認識，有利于調動學生的創新意識，激發學生自主學習的意識，不斷提高學生的學習能力、動手能力，引導學生養成良好的實驗習慣。

4　體會與思考

社會在飛速地發展，對各個學科專業人才的綜合技能與整體素質水平提出了越來越高的要求，這對大學教學特別是實驗教學也是一個挑戰。要求我們在化工原理實驗課教學過程中，不斷地尋找科學合理的方式，培養學生養成良好的自主學習意識，提高學生自主學習的能力。將傳統實驗教學模式中優異的部分保留，同時，讓學生參與講授以及考核。這樣的教學方法不僅有利于調動學生的學習積極性，同時也培養了學生實踐動手能力及團隊精神，有利于為化工行業培養一批兼具應用與創新能力的人才，促進我國化工事業的進一步發展。

參考文獻

［1］陳敏恒，叢德滋，方圖南，齊鳴齋.化工原理.第3版.北京:化學工業出版社，2006.

［2］楊連利，王云芳，楊振，張衛紅.大學化學，2010，25（4），28.

［3］黃少云，周紅，潘志權，向建敏.大學化學，2009，24（2），27.

［4］李學慧，吳正舜，陳義鋒，伍強賢.大學化學，2011，26（5），48.

［5］李蓮花，王正平，吳莉.大學化學，2013，28（5），15.

［6］郭躍萍，馮慶華，徐向陽，常彥龍.高校實驗室工作研究，2013，117（3），39.

中圖分類號：O6；G64

doi:10.3866/PKU.DXHX201505011

*通訊作者，Email:liujianjun7979@163.com

The Reform and Exploration for Teaching of the Laboratory Course of Chemical Engineering Principle

LIU Jian-Jun*XU Xiang-YangFENG Qing-HuaCHANG Yan-Long
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Lanzhou University，Lanzhou 730000，P.R.China）

Abstract:The approaches to enhance students′experimental skills and autonomous learning ability in the laboratory class of chemical engineering principles are discussed in this article，including the transformation of teaching idea，the improvement of teaching mode as well as the reform of examination form.

Key Words:Principles of chemical engineering；Laboratory teaching；Autonomous learning；Reform