淺談化工單元操作技術教學中創新思維的培養

夏偉 王璇 鄭佳 樊姝婧

摘要：化工單元操作技術是石油化工專業的及化工相關專業的一門從自然科學到工程科學的專業核心課程，與時俱進的教學模式改革對提升學生的工程素養和創新意識具有重要意義。在該課程教學的創新意識培養改革探索中，充分體現以學為本的教學理念，通過課堂討論和線下討論相結合、以賽代練及以訓促學、優化考評制度等方式，激發學生學習的主觀能動性，提高課程教學質量。 筆者作為應用型本科院校的一位化工專業課教師，在化工單元操作技術教學中，結合實際培養學生的創新思維，給學生創設體現創新的情境，在成功與歡樂中去感受創新，總結出一些心得體會，覺得對教學有一定的指導意義。

關鍵詞：化工單元操作;創新思維;教學改革

一、注重公式的記憶和應用

化工單元操作技術公式繁雜，但單元操作的整個計算遵循著自然界的共同規律，其計算公式是質量守恒、能量守恒、動量守恒的具體應用。如在流體流動單元操作中，通過對某一系統的能量衡算導出描述流體流動規律的柏努利方程。傳熱、蒸發及干燥等單元操作中，通過熱量衡算計算冷熱流體流量、熱空氣消耗量等。而流體流動中的連續性方程、吸收的操作線方程及精餾段和提餾段的操作線方程均由物料衡算導出。

二、把握章節間的聯系和區別

化工單元操作技術涉及的單元操作有流體流動、流體輸送機械、非均相物系的分離和固體流態化、傳熱、蒸發、蒸餾、干燥、液液萃取等，教學中是按章節逐一介紹各單元操作。在各單元操作之間存在著許多相互連貫和銜接的知識點。如在流體輸送機械單元操作中，在求離心泵的特性曲線或工作曲線時，要用到流體流動單元操作中的柏努力方程;在蒸發單元操作中求算蒸發設備的面積時，要用到傳熱單元操作中總傳熱速率方程。

三、分清內容主次，理清思路，突出重點

教學內容的優化是提高教學質量的關鍵，要處理好教學內容首先做到重點突出，詳略得當，切忌面面俱到，泛泛而過。因此，教師要精心組織講課內容，思路清晰、線條清楚，由淺入深、重點、難點突出。要做到“主線明確，重點突出”，教師必須吃透全部傳授內容，對教材進行精心處理，對教學內容反復推敲，認真備好每節課，哪點該細講哪點該略講應做到心中有數，不斷提高教學水平。

四、優化問題設計，促進創新思維

興趣能推動學生去尋求知識，轉眼問題，開拓眼界，這個調動學習積極性的重要條件。課堂教學作為培養創新思維的主陣地，在教學中應不斷創設趣味性的問題，對學生創新思維的培養，會有意想不到的效果。

教師在課堂中教學提問大致分四類：（1）判別性問題;（2）敘述性問題;（3）述理性問題;（4）擴散性問題。在組織課堂教學中，要善于設計問題，激勵學生的創造性思維，應加大對后兩類問題的提出，同時對問題的提出要注意有序性和階梯性，同一問題，也應注意用幾個小問題提出，使問題切入口較小。例如：對板框式壓濾機原理的分析，可作這樣分步提問討論：（1）過濾板、洗滌板與框有怎樣特點？（2）板與框之間如何組合？（3）如何形成懸浮液、濾液通道？（4）濾液流程如何？（5）洗滌液的流程如何？通過這樣五個問題的分析，足以清晰分析板框式壓濾機的工作原理，如果再加上讓學生結合過濾原理及板框壓濾機的優缺點，猜想如何對板框壓濾機進行改進，則更加有利于學生對知識的深化，同時激活了學生的創新思維。

五、展開豐富聯想，推動創新思維

創造性思維能力來源于創造性思維，而沒有豐富的聯想則沒有創造性思維。

聯想是由一事物想到另一事物，是記憶的再現。在教學過程中不僅要充分利用書本知識，而且應注意聯系生活實際及最新科技成果，用直觀的實例，來喚起聯想的靈感，對推動學生的創新思維，學好化工單元操作技術都大有益處。例如：講翅片式換熱器聯想到暖氣片，講蒸餾原理聯想到實驗室中無水酒精的提取，學習蒸發原理聯想到粗食鹽的提純實驗等，這些直觀實例，都能大大幫助學生提高學習效率，同時也有了充分發散性思維的鍛煉。另外能夠同時通過聯想進行聚合性思維，則更能有助于推動學生的創新思維。例如：學習精餾塔的兩條操作線方程和進料線方程時，鼓勵學生進行聚合思維，不難發現三個方程的獲得僅僅是對精餾不同范圍進行物料衡算的結果，這樣可以非常清晰地使學生了解三條直線的含義，將學生發散思維和聚合思維結合，展開了豐富的想象，對學生理解知識，推動創新思維作用是不可低估的。

另外，豐富的想象，可促進知識的遷移，并以其推動創新思維。如推出吸收速率方程時，可讓學生聯想所學過的多層壁的導熱，以及傳熱方程式，不難發現兩者有驚人相似。講吸收的氣膜控制和液膜控制則可聯想到傳熱數K與管內、管外對流傳熱分系數的關系，這樣不僅使所學習的知識得到了遷移，同時學生的思維能力也達到了較高的鍛煉。

總之，我們應鼓勵學生遇到問題時，應盡可能提出更多的設想，找到解決問題的途徑，不僅可使學生對所學知識融會貫通，解決問題游刃有余，同時學生的豐富想象力也為創新思維的培養插上翅膀。

六、企業學習實踐，培養創造性思維的最佳途徑

化工單元操作技術作為一門實踐性很強的一門學科，要能熟練了解各種單元操作及其設備的原理，離不開實踐觀察，要能夠從學習中提出創造性建議，更離不開實踐觀察，而對于能夠幫助學生學好化工單元操作技術，從學習中培養學生創造性思維，擴大學生的認知領域，企業學習實踐則是最佳途徑。例如：（1）通過調查發現，學生中看見過與沒有看見過板框壓濾機的同學相比較而言，學習時看見過的同學很快就能了解其結構和流體通道及操作原理等問題。（2）學校組織參觀化工廠，學生看到換熱器、旋風分離器、管道及閥門、反應罐、離心機、干燥器等設備后，學生能夠針對實際設備與書本知識進行比較提出了大量問題，并自覺地聯想。進行科學猜測，并能通過適當途徑去論證，真正做到科學思維的過程，通過企業學習實踐，使學生的創新意識得以發揮。

當然，創新思維的培養，不是一朝一夕可以完成的，只要平時有心去做，點點滴滴地積累，那么在創新思維的培養過程中，教師和學生心將都能體驗到創新帶來的樂趣。化工單元操作技術教學過程中注意采用靈活多樣的教學方法，發揮各教學手段的積極作用，不斷激發學生的學習興趣，提高教學效果。

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