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(一)將化工原理課程與學(xué)生的就業(yè)前景相結(jié)合
當前,就業(yè)已經(jīng)成為大學(xué)生極其關(guān)心或擔(dān)憂的問題,學(xué)生均希望能夠找到一個收入較高,發(fā)展前景較好的職業(yè)。大批的學(xué)生積極去考各種證書、駕照,就是這種心理狀態(tài)的反映。此外,很多學(xué)生認為大學(xué)里的很多課程與其自身的就業(yè)沒有任何關(guān)系,所以對許多課程的學(xué)習(xí)持非常消極的態(tài)度,認為考試及格就可以了,無需真正去學(xué)習(xí)課程知識。而對于與就業(yè)有關(guān)聯(lián)的課程,學(xué)習(xí)則積極努力。如果能夠?qū)⒒ぴ碚n程與學(xué)生的就業(yè)前景相結(jié)合,建立起化工原理課程內(nèi)容與職業(yè)選擇與發(fā)展的緊密聯(lián)系,必然能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理課程的積極性。基于這種理念,筆者在化工原理課程的緒論部分就向?qū)W生講授化工原理課程涉及的各種單元操作,以及物料衡算、能量衡算原理不僅廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn),而且也是食品工程、環(huán)境工程、生物工程和制藥工程行業(yè)必需的基礎(chǔ)知識。學(xué)好化工原理課程,不但能夠從事化工行業(yè),而且能夠拓展就業(yè)范圍,將就業(yè)范圍從化工領(lǐng)域向食品工程、環(huán)境工程、生物工程和制藥工程領(lǐng)域伸延拓展。為了加深學(xué)生的這種認識,筆者向?qū)W生講述了化學(xué)工程技術(shù)(必然涉及多種單元操作的組合)造福人類社會的若干重大成就(包括大規(guī)模的抗生素生產(chǎn)、生物醫(yī)學(xué)工程、生物技術(shù)和污染控制等),同時在課程緒論部分的物料衡算、能量衡算的例題和習(xí)題中,筆者專門使用了速溶咖啡生產(chǎn)、海水淡化、提純酶制劑等涉及食品、生化行業(yè)領(lǐng)域的例子,讓學(xué)生切身體會到化工原理課程講述的知識和方法不僅僅作用于化工領(lǐng)域,在其他行業(yè)領(lǐng)域也非常重要。筆者每講到化工原理課程的某一章節(jié)時,總會要求學(xué)生在課余時間去登錄網(wǎng)上的智聯(lián)招聘網(wǎng)站等大型招聘網(wǎng)站,讓學(xué)生查看尋找有多少公司需求與本章節(jié)涉及的化工單元操作相關(guān)的職位,其職位的具體要求又是什么,按照具體職位的具體要求,大家應(yīng)該去學(xué)習(xí)什么。我們通過這種方式,建立起當前的單元操作與就業(yè)職位的真實聯(lián)系,使得學(xué)生有了具體目標,激發(fā)了學(xué)習(xí)化工原理課程的主動性與積極性。這種教學(xué)方式,在學(xué)生中產(chǎn)生了較良好的反響。很多學(xué)生表示,通過上招聘網(wǎng)站查看,學(xué)習(xí)的目的性更強了,目標更明確了,不但促使自身努力學(xué)習(xí)化工原理的相關(guān)理論和知識,還促進了自身學(xué)習(xí)其他知識,如計算機編程、Autocad繪圖等。
(二)提高化工原理課程的趣味性
由于化工原理概念多,公式多而復(fù)雜,計算較繁瑣,學(xué)生普遍反映化工原理難學(xué)、難懂,不少人由此對化學(xué)習(xí)工原理課程失去了興趣。偉大的科學(xué)家愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師。”如果學(xué)生一旦對化工原理課程內(nèi)容有了濃厚的興趣,就會主動去求知、去探索、去實踐,并在求知、探索、實踐中產(chǎn)生愉快的情緒和體驗,從而顯著提高化工原理課程的教學(xué)效果。在提高化工原理課程的趣味性,提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面,筆者在相關(guān)章節(jié)的例題和習(xí)題中多采用趣味性較強的例子。如化工原理的量綱分析方法是分析解決化工流動、傳熱和傳質(zhì)問題的重要方法,但由于量綱分析方法較為抽象復(fù)雜,大多數(shù)學(xué)生無法掌握。筆者首先以學(xué)生熟悉的鐘擺為例子,講述量綱分析的基本原理,通過對鐘擺的周期進行量綱分析,得到準數(shù)關(guān)系。當學(xué)生發(fā)現(xiàn)以前需要通過牛頓第二定律推導(dǎo)才能得到結(jié)論,現(xiàn)在通過簡單的量綱分析就能得到,其學(xué)習(xí)興趣一下子就被調(diào)動起來了。接著,筆者又給學(xué)生講述了一個利用量綱分析方法分析步行過程的例子,揭示了從人到動物(如鴕鳥、狗、駱駝和大象)的行走速度與行走步長、腿長之間的關(guān)系。這個關(guān)系甚至可以預(yù)測已滅亡的恐龍的步行速度。這個例子向?qū)W生展示了量綱分析的趣味性和巨大用處與威力,完全激發(fā)起了學(xué)生學(xué)習(xí)量綱分析方法的興趣。又如,筆者在傳熱章節(jié)講完后,要求學(xué)生綜合100提高學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理課程積極性的一些探索傳熱學(xué)知識,建立傳熱數(shù)學(xué)模型,估算冬天設(shè)有暖器的教室內(nèi)的空氣溫度,并與實際測量溫度進行比較。又比如,筆者在講述化工原理課程吸收章節(jié)時,向?qū)W生講述了一個把人體的肺看做空氣中O2的吸收器的例題,在給出空氣中O2-血液中的O2平衡曲線和空氣中CO2-血液中CO2平衡曲線的前提下,應(yīng)用吸收單元操作理論,對人在某些特殊情況下(身處氧氣濃度只有平原濃度一半的高原;人由于失血過多后采取靜脈注射)的呼吸狀況(呼吸速率和脈搏速率)和為了保持血液中O2濃度正常應(yīng)采取的措施進行分析。上述例子引起了很多學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理課程相關(guān)理論、方法并靈活運用的興趣,收到了很好的課堂教學(xué)效果。
(三)提高化工原理課程的互動性與參與性
在課堂教學(xué)中,如果僅是教師在課堂上教授,學(xué)生在下面被動地聽講,時間長了,難免會使得學(xué)生昏昏欲睡,降低學(xué)習(xí)興趣。因此,促使學(xué)生主動參與到化工原理課程教學(xué)中來,是非常必要的。比如在筆者講授化工原理課程的萃取章節(jié)之前,筆者會給學(xué)生布置圍繞萃取技術(shù)和相應(yīng)產(chǎn)品的專題,要求學(xué)生從圖書館、互聯(lián)網(wǎng)查資料(包括文字材料和視頻材料)寫報告,然后由學(xué)生在課堂上作演講,闡述對專題的解決方案。解決方案的正確與否不當堂公布,而是在萃取章節(jié)的不斷深化講授中師生共同揭示和判斷。這種課程設(shè)計的方法打破了循序漸進型的學(xué)習(xí)方式,引進的是提問式的學(xué)習(xí)研究方法。由于學(xué)生首先接觸到的是問題和沒學(xué)過的原理,這樣就會引起學(xué)生的關(guān)注和興趣,甚至是挑戰(zhàn)。在學(xué)生看來,教師講述的后續(xù)課程是為解答學(xué)生在完成專題中遇到的問題而設(shè)置的。這無疑會大大提高課程的互動性與參與性。
在給學(xué)生布置化工原理作業(yè)時,筆者既會給學(xué)生布置傳統(tǒng)的化工原理習(xí)題,又會給學(xué)生布置少量將化工原理課程的基礎(chǔ)理論知識、學(xué)科前沿進展和化工生產(chǎn)實際相結(jié)合的工程案例分析題。為了完成這些案例分析題,學(xué)生需要大量的查閱文獻,仔細研究后寫出報告或論文。這類案例分析作業(yè)培養(yǎng)了學(xué)生探索未知的學(xué)習(xí)研究能力,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理課程的互動性與參與性,對于學(xué)生理解和掌握基本概念和原理,靈活運用基本概念和原理解決實際化工問題大有裨益。
(四)引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生使用計算機完成化工原理課程作業(yè)
化工原理課程的特點是物理量多、概念多、公式多和計算繁雜。為了完成操作型或設(shè)計型的問題,往往需要查閱圖表、代入繁瑣的公式和進行試差計算等。比如利用查圖-試差方法求解管路流動問題,整個求解的過程不僅繁瑣,而且不容易準確。又如傳熱過程的計算往往需要涉及計算各種情況的對流傳熱系數(shù),傳熱的操作型問題也往往涉及試差。蒸餾、吸收等章節(jié)在計算理論塔板數(shù)和填料層高度時,也需要涉及復(fù)雜的計算或作圖。計算的復(fù)雜性,可能是學(xué)生對化工原理課程產(chǎn)生畏難、厭煩的原因之一。
事實上,這些計算、作圖工作都可以通過計算機編程完成。當前,學(xué)生個人擁有計算機(含手提電腦)的情況很普遍,使用公共計算機(圖書館和學(xué)校的公用計算機房)的條件也很好。但學(xué)生往往僅使用計算機上網(wǎng)瀏覽新聞、娛樂網(wǎng)頁、看電影電視劇等,這樣就浪費了計算機資源。考慮到學(xué)生對計算機感興趣的人很多,考計算機證書的學(xué)生也很多,因此筆者引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生使用計算機完成化工原理課程作業(yè),并將程序和計算結(jié)果(包括圖形)的打印稿作為作業(yè)上交,將學(xué)生對計算機的興趣向有利于學(xué)業(yè)的方面引導(dǎo)。通過這種方式,很多學(xué)生發(fā)現(xiàn)原本復(fù)雜、繁瑣的化工原理計算不但變得輕松而簡單,而且能夠獲得更精確的計算結(jié)果和更美麗的圖表輸出,同時大大提高了自身的計算機應(yīng)用水平。學(xué)生嘗到這種完成作業(yè)方式的甜頭,學(xué)習(xí)化工原理課程的興趣就更加濃厚了。
(五)總結(jié)
化工原理課程的教學(xué)效果在很大程度上取決于學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度,即學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,因此,通過多種方式,引導(dǎo)學(xué)生積極主動的去學(xué)習(xí)課程的知識和解決問題的方法,是提高化工原理課程教學(xué)效果的一個重要方面。
作者:鄭冀魯海棠張軍華尉芹單位:西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院林產(chǎn)化工學(xué)組