多媒体教学与化学反应工程的教学改革探讨

2022-09-10

1 多媒体教学模式的优点

课堂教学是化学反应工程理论教学的主要环节。对于初涉工程领域的学生而言, 由于对化工过程及反应设备缺乏必要的感性认识, 所以不易讲清反应器内的化学反应机理与传递过程等内容。往往是教师花了很大的精力和时间画图讲解, 而学生仍是如雾里看花, 囫囵吞枣, 其结果是事倍功半。多媒体技术把声音、文本、图形、图像、动画、视频等多媒体信息结合起来, 能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境, 有利于激发学习者的学习兴趣和师生间的交流互动。引入多媒体教学模式后, 可用多媒体技术模拟反应器操作的仿真动画或播放化工生产实际操作中的影像资料。这样不但解决了传统教学中的难题, 学生容易听懂看懂, 而且大大提高了教学效率和效果, 丰富了课堂教学内容, 同时也培养了学生的学习兴趣与工程观念。

2 教学改革与实践

在多年的教学实践中, 我们深刻认识到:在化学反应工程的教学过程中, 既要积极开发和应用现代化教学媒体, 又要继承传统教学媒体中的合理成分, 同时顺应全球经济发展与化学工业可持续性发展的需要, 充分发挥教与学的积极性, 培养适应全球经济一体化趋势下化学工业对人才发展目标的新要求。为此, 我们进行了如下教学改革。

2.1 因材施教, 培养精英型人才与大众型人才

美国教育社会学家马丁.特罗认为, 高等教育随着适龄青年入学比例的扩大, 经历了精英型、大众型和普及型三阶段的发展。我国普通高校从1999年开始扩招, 高等教育在其规模上于2005年达到大众化阶段, 但我国高等教育目前仍处在精英型教育向大众型教育的过渡阶段。

对化学反应工程课程的改革, 首先要从观念上进行着手, 因材施教, 即要培养未来化学工业科技推动力所需的精英型人才, 也要培养化学工业实现规模经济所需的大众型人才。我校从2002年9月在2000级化学工程与工艺专业开始启动特色班教育模式, 该班于二年级末从本专业的8个班中遴选出成绩优秀, 同时具有较强的求知欲, 渴望参与科技活动的同学组成一个班。针对特色班同学成绩优秀、基础课扎实和求知欲望高的特点, 在教学中借鉴国外知名大学的教学资料、教学计划, 引入国外名校著名教材——C h e m i c a l R e a c t i o n Engineering, 0.Levenspiel著。上课课件、板书全部采用英语书写, 考试试题与解答也全部采用英语表达。在特色班采用双语教学开阔了学生的眼界, 激发了学生的学习兴趣。吸引了全班所有同学积极了解国外科技前沿动态, 参与了从国家自然科学基金到大学生创新实验等各种科技活动。特色班的同学在学习与科研中不断培养对化学与化工的研究兴趣, 科研素养也得到不断提升。特色班的近3年的考研率为100%, 录取率大于90%, 为我国研究生教育输送了大量的优秀人才。

2.2 精心策划授课内容, 不断补充新知识

化学反应工程是化学工程学科“三传一反”的一个重要分支, 是以化学反应研究为基础, 以反应器的设计与优化为目标, 同时以工程问题为研究对象的一门综合性学科, 着重向学生讲述化学反应动力学、间歇反应器、理想流动反应器、返混、反应过程中的热量和质量传递、多重反应选择性、反应器热稳定性等基本理论, 以及在实际生产中所涉及的一些反应器的类型、结构等基础知识和设计要点。根据授课对象及学生基础学习上的差异, 针对普通班与特色班采用不同的教学课件。普通班的教学内容进行精选, 主要以反应动力学、理想反应器、停留时间分布基础知识为主, 这些部分的内容介绍、公式推导要详细, 为学生后面学习打下坚实的基础;注意理论和实际相结合, 要根据这部分知识主要集中在反应种类、反应器类型与结构、应用方面的特点, 为学生多介绍一些工厂生产、实际操作等。特色班的课件在普通班教学课件的基础上增加大量国内外在新型反应器研究与应用方面进展, 如生化反应工程、精细化学品反应工程、环境反应工程、催化反应工程等领域。

2.3 融入最优化技术, 培养工程经济观念

当今正值石油化工大发展的黄金时期, 以通用塑料、合成橡胶和合成纤维为主要终端产品的石化工业规模不断扩大。世界各大著名化工公司无不是以其优势核心业务为主进行结构调整, 他们大多都已收缩经营范围, 放弃非核心业务, 加强核心产业, 使其在某一领域的垄断地位得以进一步加强。化学工程研究则主要服务于化学工业对规模化生产的要求, 以过程强化为主要任务, 对过程工艺、装备及系统进行优化, 追求时空效率和物能利用的最大化。

化工工程技术人员在处理化学工程问题时不仅要考虑技术上的先进性、适用性和生产的可能性, 而且要考虑经济上的合理性。现在大学生的弊病之一就是书本理论知识和知识的实际应用之间存在鸿沟, 即使成绩较好的毕业生在遇到实际工程问题时, 从技术上考虑较多而从经济上考虑较少, 所以应对工科大学生进行工程经济性观念的培养。最优化技术研究的是在一定条件下如何用最小的投资获取最佳的经济效益, 同时为了满足可持续性发展的需要, 也应具有一定的环境效益与生态效益。作为一门新兴的应用技术, 近年在反应器的设计与优化中应用越来越广泛, 所以把最优化技术融入化学反应工程教学中, 有助于学生树立工程经济性观念。

2.4 强化实践环节, 培养学生创新能力

环视世界化工界, 国外著名的化学公司正集中核心产业向专业化和特色化发展, 同时高新技术和高附加值产业已成为影响世界化学工业国际竞争力的重要因素。以信息化技术、生物技术、纳米技术、催化技术、新能源利用技术、新材科技术等为代表的新技术, 将为世界化工产业在新经济时代的升级换代提供巨太的动力和强有力的支持。促进世界化工技术产生新的重大突破, 发挥其第一生产力的作用, 创新是推动其发展的核心动力。高等院校作为科研工作者培养的前沿阵地, 走教育创新之路, 实施创新教育工程, 是经济社会发展的内在要求, 也是新世纪我国教育发展与改革的时代课题和任务。

化学反应工程专业实验课程除开设实验教材中的有关实验外, 校长基金和大学生创新实验等科研项目依托我校湖北省新型反应器与绿色化工工艺重点实验室为广大学生提供了从事科研活动, 培养和发挥创造力的良好平台和丰富资源。这些项目的主持人均为学生本人, 从项目的申请、立项、完成及结题, 所有工作都是学生在有关老师的指导下, 独立自主地完成。在完成这些项目的过程中, 充分发挥了学生在实验过程中的主动性和探索精神, 学生基本技能和实验动手能力不断得到加强, 而且科研能力与素质也得到了较大提升。

3 结论

化学反应工程是一门工程类的学科, 理论抽象, 数学模型复杂, 实践性和应用性很强。通过多媒体教学模式改革, 适应学生不断变化的求知需要, 充分提高学生学习的主观能动性与学习效率。结合时代发展合理需求, 积极更新教育观念, 既要培养满足化学工业发展所需的大众型人才, 也要培养具有探索精神和创造能力的精英型人才, 符合国家对工科大学生培养的要求, 是新时代工科教学改革与建设的方向。

摘要：本文从多媒体教学改革出发, 结合化学反应工程教学特点, 阐述了积极更新教育观念, 培养具有探索精神和创造能力的精英人才以及具有工程观念的大众型工程技术人才的重要性。

关键词：化学反应工程,工程观念,创新能力,教学改革