探究式教學在化工原理教學中的應用

張潔婧++張建峰++朱學軍

摘 要：文針對農科院校非化工專業學生的特點，提出了探究式教學方法，使學生在不斷的自我探索與自行解決問題的過程中提高對化工原理課程的學習興趣，并且提供工程意識和實踐能力。

關鍵詞：化工原理；非化工類專業；探究式教學

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.008

1 引言

化工原理是化工及其相關專業的一門主要的專業基礎課，它是綜合運用數學、物理、化學等基礎知識，分析和解決化工及其相關類型生產中各種物理過程問題的工程學科[1]。化工原理課程是一門實驗和計算相結合的學科，具有很強的工程背景。本課程擔負著由理論到工程、由基礎到專業的橋梁作用，化工原理教學水平的高低對化工及其相關專業學生的業務素質和工程能力的培養起著至關重要的作用。

但是，化工原理具有內容多、計算多、內容枯燥、抽象、工程性強等特點，因此學生學習興趣不高，特別是農科院校的學生，大多數學生由于理學基礎較差會很頭疼上這樣的課。究其原因主要是傳統的理論傳授式教學模式主張學生的被動接受，學生上課注意力很難集中，教學效果差。因此，有必要對現有的教學方式進行改革，以激發學生學習化工原理課程的積極性和主動性，并提高其應用化工原理知識解決學習和生產中遇到的實際問題的能力。

探究式教學模式目前被廣泛認為是最科學的教學模式，其指導思想是在教師的指導下，以學生為主體，讓學生自覺地、主動地探索，以掌握認識和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發現事物發展的起因和事物內部的聯系，從中找出規律，形成自己的知識體系。[2]目前，探究式教學在高等教育中主要應用于數據庫原理[3]、生物化學[4]、力學[5]、電工學[6]、生物材料[2]等理論科目，以及大學化學等實驗科目的教學當中。目前沒有發現將探究式教學引入化工原理教學中的研究。為了提高教學質量我們首次將探究式教學方法引入到化工原理教學中。

2 實施方法

僅僅通過看、聽這類輸入式的方式接受知識一方面比較枯燥，另一方面接受起來也比較困難，我們提倡的探究式教學方式是一種讓學生充分的參與到問題的發現、研究直到解決的全過程中的教學方式。這種教學方式充分調動學生視覺、觸覺、聽覺甚至味覺來感覺所涉及的問題或現象，并通過充分的思考來積極解決這些問題。這樣學生不僅能夠更好的掌握知識還能體會的科學的魅力，從而愛上這門學科。下面我們以牛頓粘性定律以及牛頓型流體與非牛頓型流體的區別為例來討論探究式教學的具體實施方法。

傳統的教學方式中我們講到這個問題的時候會很呆板的講“運動著的流體內部相鄰兩流體層間的作用力，又稱為粘滯力或粘性摩擦力。由于粘滯力的存在使得流體在垂直于流動方向上速度存在梯度。實驗表明，兩流體層之間的摩擦力τ與垂直于流動方向上的速度梯度成正比，即。式中μ稱為粘性系數，或動力粘度，簡稱粘度。一類在流動中形成的剪應力與速率梯度的關系完全符合牛頓粘性定律的流體是牛頓型流體，如水、空氣等。但工業中還有多種流體。如泥漿、某些高分子溶液、懸浮液等，并不服從牛頓粘性定律，這類流體稱為非牛頓型流體。”學生聽完后往往一片茫然，覺得毫無趣味而言。但是如果以探究式的方式來與學生一起討論這個問題那么學生，那么學生既能體會到科學的趣味又能有所得。

同樣的課程內容我們可以這樣進行：老師多提問一些問題，比如“河中心的水流動速度快還是河邊的水流動速度快呢？”，“流體流動阻力的大小與流速有沒有什么關系呢？”，讓學生充分的思考，并在此過程中解決學生提出的問題，最后總結“這些問題的答案牛頓曾經也不知道，但他努力去做研究，最終發現：兩流層之間單位面積上的內摩擦力τ與垂直于流動方向上的速度梯度成正比，即。于是，人們把這一發現稱為牛頓粘性定律。

接著繼續提問：“這個定律是不是對于所有的流體都適用呢？”這時老師可以拿番茄醬及玉米糊做實驗，看看什么情況下番茄醬會流出來，什么情況下玉米糊會固化，從而引出非牛頓流體的概念，并帶領學生探討流體流動性與流體受力之間的關系。經過研究學生會發現這是一個非常有趣現象，有些流體受力流動性會變好，比如番茄醬；而有些流體受力后流動性會變差，比如流沙、玉米糊等。

用類似這樣探究式的方法來教學，學生會實時參與到教學中，并能體會到科學的樂趣，課堂氣氛非常活躍且學生能更容易掌握所學知識。因此，探究式教學是種非常有效的教學方法。

參考文獻：

[1]賈紹義，夏清，吳松海，姜峰.工程案例教學法在化工原理課程教學中的應用[J].化工高等教育，2010（03）：78.

[2]朱建華，崔名芳.大學化學教學中探究式教學與實驗課程建設[J].安徽工業大學學報（社會科學版），2012（29）：156.

[3]陳林，徐化祥.基于探究式的數據庫原理課程設計教學研究[J].軟件導刊，2012（11）：161.

[4]楊志偉，張瑋瑋，陳志玲，廖薊，劉曉晴，萬平.生物化學探究式教學的設計和實施[J].生命的化學，2013（33）：105.

[5]傅玲，何新鳳.探究式教學在“力學”課程中的實踐[J].教法研究，2012（03）：148.

[6]李華，劉素貞，黎霞，毛一之.探究式教學在“電工學”課程中的探索實踐[J].電氣電子教學學報，2012（09）：71.

作者簡介：張潔婧（1983-），女，河北人，博士，主要研究方向：化工原理教學及傳質與分離。

*通訊作者