如何提高化工原理实验教学质量的思考

2022-10-29

化工原理实验是学习、掌握和运用化工原理课程必不可少的重要教学环节。化工原理实验教学的根本目的着重于实践能力和解决实际问题能力的培养, 学习和掌握化工原理的实验及其研究方法, 是学生从理论学习到工程应用的一个重要实践过程。

近年来, 我校对化工原理实验建设非常重视, 先后投入了近120万资金, 添置和改造了部分设备。增添设备的套数, 引入实验数据处理系统, 购置了成套的教学立体模具。尽管从事化工原理实验教学的教师作了较大的努力, 研制和开发了不少综合设计性实验及设备, 已更新了不少实验装置, 但化工原理实验教学质量不高。实验教学效果不明显, 效率低下。要提高化工原理实验教学质量, 笔者就实验教学方面作了如下探索, 并取得了不错的成绩。

1 实验教学现状

笔者通过调查发现, 实验教学质量低下体现在以下方面: (1) 报告抄袭现象严重, 学生独立思考问题能力得不到锻炼; (2) 学生动手操作机会少, 学生工程实践能力得不到提高, 在实验室做实验学生照搬教师的, 处于一种被动接受的状态, 再加之实验时间短、实验内容多、实验装置复杂、操作要求高等, 学生全面动手机会较少, 工程实践能力得不到锻炼; (3) 综合型、设计型、提高型实验数目不多, 学生创新能力得不到培养, 实验的内容较为单一, 学生很少有自由发挥的空间, 创新能力培养机会较少; (4) 化工原理实验考核单一, 化工原理实验成绩大部分是实验报告成绩, 而实验操作成绩却占小部分, 从而往往会出现“高分低能”的现象, 因此实验成绩缺乏应有的说服力。

2 实验教学改革思考

提高实验教学质量一定要“实”, 优化实验教学环境和完善实验设备是基础, 关键是抓实验教学的“内涵”。

2.1 开放实验教学, 全面提高学生的综合素质

经过多年实验教学, 作者认为实验教学应从传统实验教学向开放实验教学转变。这是因为开放实验教学具有以下作用:

(1) 开放实验教学可引导学生的独立思考

在开放式教学中, 教师在实验过程中有意识地考查每一个重要实验步骤所涉及的理论背景, 引导学生进行观察和分析并提供独立思考空间, 让理论与实践有效结合, 再通过实验进一步让学生学习、掌握和运用所学过的理论知识, 加深对化工单元操作的理解, 最后起到巩固和深化所学的理论知识。

(2) 开放实验教学可激发学生的创新能力

在开放实验教学中, 教师要有意识开展一些设计性实验。设计性实验是学生在教师的指导下, 根据给定的实验目的和实验条件自己设计实验方案、选择实验器材、拟定实验程序, 自己加以实现并对结果进行分析处理的实验。这类实验的开设打破了传统实验固定的教学模式, 学生由被动学习转变为主动学习, 学习的积极性得到有效调动。设计性实验方法的多样性, 不同学生可以通过不同的途径和方法达到同一个实验目的, 在实验过程中, 学生的独立思维、才智、个性得到充分尊重, 有利于创新人才的培养, 体现以人为本的教学思想。其目的在于培养学生的设计、综合能力, 激发学生的主动性、创造性, 提高学生认识能力、组织能力和开拓创新的意识。

例如上完《化工原理》第一章流体流动后, 可以布置一个实验设计题目, 有关流体流动阻力实验内容, 要学生根据已学的知识设计实验相关内容。教师的主要作用是解惑, 解答学生在设计实验中遇到的各种问题, 引导他们独立思考, 并尽可能地将他们在设计实验中闪现的“智慧火花”付诸实施, 不留疑问, 从而培养学生的创新能力。并且还可以进一步提高学生对化工原理实验的认识。经调查发现, 凡经过设计实验强化后的学生, 再做化工原理实验就不会感到陌生, 加深理论知识, 对自己的设计的不足和全面性有更深的理解。

(3) 开放实验教学可提高学生操作能力

开放实验教学, 要求教师树立开放的教学观念, 实行教学内容的开放、教学过程的开放、教学手段的开放、教学结构的开放, 打破传统的课堂教学时空概念, 拓宽教学的领域, 激发学生的学习兴趣, 促进学生掌握基本知识。在教学实践过程中, 我们欣喜地发现学生探求知识的积极性被调动起来, 绝大部分在实验过程中所得数据不合理、规律不明显的同学, 会主动要求重新做。同时, 实验过程中学生会积极主动去动手实验。这与以前学生做实验不知所措、根本不动手、只是一味的抄书, 抄报告的现象有很大的改观。

总之, 开放性实验模式, 给学生提供了较大的创新思维的空间, 培养了学生的创新精神与实践能力。作为实验教学主体的学生, 可以充分运用自己所掌握的知识和技能, 淋漓尽致地发挥自己的特长和聪明才智。

2.2 严格要求学生, 提高全面素质能力

教学质量的高低, 最终是通过学生从化工原理实验教学中获益多少来评价的。因此, 在整个实验过程中, 学生是主体, 如何在实验教学过程中, 让学生获得更多的知识的能力, 这是我们教师应思考的问题, 作者认为, 可以从以下几方面做起:

(1) 强化预习过程, 增强学生工程意识能力

在传统化工原理实验教学中, 实验预习只是让学生抄一下预习报告, 熟悉原理和操作步骤, 而许多学生只是盲目抄, 至于抄了什么心中无底, 在上课提问, 仍是一问三不知, 预习不到位。而化工原理实验有其自身特点:化工原理实验装置接近化工实际, 经常会遇到各种测量仪表和仪器的操作问题, 还涉及到水、电、泵、风机和钢瓶的使用等安全知识, 容易发生错误操作、事故。因此应从以下几个方面进行预习:认真阅读实验教材, 清楚地掌握实验项目要求, 实验所依据的原理, 实验步骤及所需测量的参数, 并设计出原始实验数据记录表格;在机房进行计算机仿真练习, 要求仿真实验测试成绩达到8 5分以上方可参加实验;增设实验前教师现场提问的环节, 参加实验的每位同学都会被提及实验各方面的问题, 将其成绩纳入预习成绩;实验装置的现场预习。学生结合前面的预习, 到实验装置前充分了解实验装置的结构特点, 操作流程, 掌握各设备和控制点的作用, 老师进行现场演示, 增强感性认识。

(2) 细化实验操作过程, 提高学生实验能力

在实验教学过程中, 教师不仅要讲解实验内容, 把课堂理论教学和工业实际生产紧密结合起来, 还要注意讲解实验中设备的正确使用方法、操作步骤、化工生产常用单元操作流程、设备调试、安全注意事项、常见事故的处理方法等生产必备知识, 使学生掌握基本的化工生产常用设备的使用方法、单元操作流程、设备调试和注意事项, 进而独立完成化工原理实验, 使学生动手能力得到初步训练, 养成良好的实验操作习惯和安全生产意识, 以适应化工企业的基本工作要求和今后的学业发展。例如, 对于离心泵性能实验, 首先让学生充分理解离心泵性能实验的原理, 三条特性曲线是如何测试出来的, 并画出流程图;其次, 让学生设计一下操作步骤, 并说明理由;最后, 需知道实验注意事项, 例如在这个实验中, 一定要在关闭出口阀后, 才能启动离心泵, 这是为了减小启动电流保护电机, 另外, 数据点的布置应注意, 大流量多布点, 小流量少布点, 这是因为效率最高点往往会出现在大流量范围内。通过解析实验内容、细化操作过程, 使学生对整个实验做到心中有数, 操作起来就能得心应手、有条不紊, 明白自己要做什么以及如何做, 从而能够独立完成实验。

在整个实验过程中, 教师经常巡视、勤于观察、指导, 及时纠正学生不当操作, 并经常提问以启发和引导学生勤于思考, 鼓励学生勤于动手、勇于动手。有意识训练学生的思考能力, 调动学生的主观能动性, 提高学生的实验能力和解决实际问题的能力。

2.3 严格实验成绩考核制度

实验课的考核有别于理论课的考核, 实验课着重考察学生的实验技能、实验中的态度与表现、治学态度及观察问题、分析问题和解决问题的能力。为此, 我们改变了过去仅依实验报告评定实验成绩的做法, 采用分项记成绩的办法。

我们对《化工原理实验》主要进行如下几项内容的考核, 其具体内容和所占分值如下:

考勤 (占10%) 、预习 (占10%) 、仿真实验 (占1 0%) 、现场实验并得到较为合理的实验数据 (占40%) 、实验报告 (占30%) 。分项统计成绩重点在实验操作部分, 根据学生实验中的表现、实验操作、动手能力及分析问题和解决问题的能力评定成绩, 而实验报告占的分值大大缩小, 从而有效地杜绝学生拼凑数据、改写数据、抄袭数据的不诚实现象, 避免了雷同实验报告的出现, 使学生的实验成绩真实反映其实验情况, 从而达到提高学生的实验能力、动手能力、培养学生科学严谨、实事求是的科学态度。

3 结语

通过实验教学形式的改革, 构建了化工原理实验教学的“基础-演示-综合”内容互补、“启发-交互-指导”方法相结合的实验开放教学模式。有效解决了以前教学中存在的问题, 培养了学生的实验动手能力、创造能力和科研能力, 教学质量和学生的综合素质都得到了全面提高。对实验成绩评定的客观性和准确性, 极大地调动了学生学习和实验的主动性, 使学生对每次实验的训练都非常重视, 能够积极主动地探讨实验中的问题, 收到了较好的效果。

摘要：化工原理是一门兼具综合性、设计性和创新性等特点的化工类重要课程, 化工原理实验教学又是化工原理的重要实验环节, 本文就对传统化工原理实验教学过程中存在的各种问题进行了详细的分析总结, 并重点以实验教学方式和实验管理模式两个方面论述了如何提高化工原理实验教学质量的各种策略。

关键词：化工原理,实验教学,教学质量,策略