王杰　葉啟亮　潘鶴林　謝佑國(guó)　齊鳴齋

摘要 化工原理是化學(xué)工程專業(yè)中最重要的一門(mén)課程，該課程學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的動(dòng)手能力，能夠?qū)?shū)本知識(shí)運(yùn)用到工業(yè)實(shí)踐中。因此，習(xí)題課教學(xué)就成為培養(yǎng)學(xué)生思維由理論到實(shí)踐循序漸進(jìn)過(guò)程中不可缺少的環(huán)節(jié)。本文主要介紹筆者運(yùn)用多媒體技術(shù)在化工原理習(xí)題課教學(xué)中的一些體會(huì)。

關(guān)鍵詞 多媒體 化工原理 習(xí)題

化工原理是化工專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是在本科生完成必要的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等重要基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)之后，才有能力學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。其主要講述了化工生產(chǎn)過(guò)程中各單元操作的基本原理、工藝計(jì)算（設(shè)計(jì)型、操作型）、設(shè)備結(jié)構(gòu)、裝置操作等重要內(nèi)容。旨在學(xué)習(xí)過(guò)程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)處理工程問(wèn)題的方法，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

但化工原理涉及的章節(jié)多，每章要求掌握的概念、數(shù)據(jù)、公式很多。學(xué)生常常反映化工原理難學(xué)、課后練習(xí)難做。少數(shù)學(xué)生對(duì)化工原理產(chǎn)生畏懼心理，甚至引起厭學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生。

化工原理習(xí)題是教師從實(shí)際工程問(wèn)題中概括提煉出來(lái)的，適合學(xué)生在較短時(shí)間完成的一些典型工程問(wèn)題。因此習(xí)題教學(xué)成為該課程的鍛煉學(xué)生分析、解決工程問(wèn)題能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)要求學(xué)生將理論課教學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)到的知識(shí)消化、吸收、并靈活應(yīng)用，才能較好解決從工程中提煉出來(lái)的習(xí)題解答。

筆者通過(guò)對(duì)化工原理習(xí)題教學(xué)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)多媒體技術(shù)的應(yīng)用可便于教師演示、幫助學(xué)生理解、強(qiáng)化記憶、提高學(xué)習(xí)興趣，大大增強(qiáng)課堂效果。本文主要介紹筆者運(yùn)用多媒體技術(shù)在化工原理習(xí)題課教學(xué)中的一些體會(huì)。

1 高效的電子板書(shū)

在傳統(tǒng)的習(xí)題教學(xué)中，教師需要用粉筆或水彩筆書(shū)寫(xiě)板書(shū)（求解的過(guò)程及單元結(jié)構(gòu)示意圖），這需要耗費(fèi)許多時(shí)間，且如果教師的書(shū)寫(xiě)不規(guī)范，往往會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的混淆、甚至是誤解。在教師書(shū)寫(xiě)板書(shū)時(shí)，學(xué)生往往忙于抄寫(xiě)，沒(méi)有集中精力領(lǐng)會(huì)教師講授的內(nèi)容，這給學(xué)習(xí)過(guò)程造成了很大的不便。同樣的一份板書(shū)，教師在每個(gè)教學(xué)班都需要書(shū)寫(xiě)一次，是人力上的浪費(fèi)，更浪費(fèi)了很多的寶貴時(shí)間。這時(shí)，無(wú)論從老師還是學(xué)生的角度來(lái)說(shuō)，多媒體課件（電子板書(shū)）的使用都節(jié)省了大量的時(shí)間，而且還具有其他一些優(yōu)點(diǎn)。

第一，節(jié)約資源，高效環(huán)保。傳統(tǒng)的粉筆式板書(shū)要求教師書(shū)寫(xiě)極其規(guī)范、清楚，并保證后排的學(xué)生能夠看清楚。粉筆的殘?jiān)鼤?huì)落在老師的手上、衣物上，影響老師的講課情緒，也不美觀、得體。漂浮在空氣中的粉渣對(duì)前排同學(xué)的影響非常大，對(duì)同學(xué)的健康影響較大。同時(shí)，板書(shū)的書(shū)寫(xiě)會(huì)讓不同角度的同學(xué)存在視覺(jué)死角，影響上課效果。

第二，提高師生雙方的思考強(qiáng)度。運(yùn)用傳統(tǒng)的板書(shū)，師生雙方在書(shū)寫(xiě)、抄寫(xiě)板書(shū)的過(guò)程中，都會(huì)暫停思考的過(guò)程，只專注于內(nèi)容上的書(shū)寫(xiě)是否正確，而不會(huì)展開(kāi)更加深入、細(xì)致的思考過(guò)程，往往糾結(jié)于文字的正確，對(duì)邏輯的正確性降低了要求。電子板書(shū)的運(yùn)用，教師提前將板書(shū)制作完畢，并可以在課程開(kāi)始前進(jìn)行多次校對(duì)、演練，將存在的問(wèn)題找出，并拓展出許多新的問(wèn)題，這樣可以在課堂上節(jié)省出更多的時(shí)間，為同學(xué)們提出更多的問(wèn)題，也可以預(yù)留出更多的時(shí)間解答同學(xué)們的疑問(wèn)。對(duì)同學(xué)們來(lái)說(shuō)，課件可以在課后得到，只需要在課上記錄關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)即可，也大大提高了學(xué)習(xí)效率。

第三，提高學(xué)生的課后學(xué)習(xí)效率。傳統(tǒng)板書(shū)造成學(xué)生在課后往往難以辨認(rèn)一些記錄的細(xì)節(jié)，且不能完全還原老師上課的講解過(guò)程，從而遺漏一些關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)效率大大降低，而這是通過(guò)考試也無(wú)法檢驗(yàn)出來(lái)的，成為以后步入社會(huì)后的一個(gè)嚴(yán)重隱患。相反，電子課件完全不存在以上的缺點(diǎn)，能夠完整的記錄教師的講課思路，不會(huì)遺漏每一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，顯著地提高學(xué)生的復(fù)習(xí)效率，不再有模棱兩可的知識(shí)點(diǎn)的存在。

綜上，電子板書(shū)的運(yùn)用能夠顯著提高教學(xué)效率，加快教學(xué)進(jìn)度的同時(shí)并不會(huì)削減同學(xué)們的學(xué)習(xí)效果，加上電子板書(shū)的制作并不復(fù)雜，在大力推廣后，將起到更重要的作用。

2 生動(dòng)的flash及視頻

化工原理課程是一門(mén)相對(duì)來(lái)講比較抽象的課程，而習(xí)題教學(xué)更是比較枯燥、乏味，不能引起同學(xué)們的高度關(guān)注和興趣。單憑文字的敘述難以傳達(dá)具體的科學(xué)過(guò)程，也不能加深學(xué)生的理解，這時(shí)，生動(dòng)的flash及視頻的應(yīng)用，能幫助其理解，從而提高習(xí)題課的效果。在化工原理習(xí)題教學(xué)中，有幾個(gè)內(nèi)容對(duì)于flash及視頻的嵌入有著很好的兼容性和需求性。

首先，液體流動(dòng)及管路運(yùn)輸。這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)要求學(xué)生具有很高的思考能力和很細(xì)致的思維模式，不能遺忘每一個(gè)細(xì)節(jié)，缺失的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)導(dǎo)致最后計(jì)算結(jié)果的錯(cuò)誤，極大地挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。在這里，flash和視頻的運(yùn)用可以有效地幫助同學(xué)解決這個(gè)問(wèn)題。它們可以完整地模擬整個(gè)流體的流動(dòng)情況，對(duì)管路運(yùn)輸?shù)拿恳粋€(gè)環(huán)節(jié)的能量輸入與輸出進(jìn)行衡算，在每一個(gè)閥門(mén)處的能量損失都會(huì)進(jìn)行展示，從而加深同學(xué)的理解。經(jīng)過(guò)一次完整的展示后，在以后的計(jì)算中，學(xué)生會(huì)很系統(tǒng)地思考問(wèn)題，不會(huì)遺忘每一個(gè)重要環(huán)節(jié)，從而快速地解決問(wèn)題。

其次，傳熱環(huán)節(jié)。傳熱內(nèi)容的學(xué)習(xí)是化工原理課程中的重中之重，但由于其比較抽象，難以對(duì)具體環(huán)節(jié)進(jìn)行捕捉，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果一直不好，達(dá)不到教學(xué)要求的高度，對(duì)師生都產(chǎn)生了很大的影響。在加入flash及視頻教學(xué)后，同學(xué)們對(duì)于管路流體的流動(dòng)方式有了直觀的認(rèn)識(shí)，進(jìn)出口及流向的判定更加準(zhǔn)確，最關(guān)鍵的是，對(duì)于熱量衡算過(guò)程，有了最本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。在經(jīng)過(guò)這輪強(qiáng)化記憶后，學(xué)生在處理問(wèn)題時(shí)，往往僅需畫(huà)出簡(jiǎn)單的流程圖，便可高效地解決問(wèn)題，迅速地得出問(wèn)題的答案。

最后，精餾過(guò)程。精餾過(guò)程是化工原理的重要內(nèi)容，也是化工廠中常使用的分離設(shè)備，它除了具有很高的利用率外，同時(shí)也要求設(shè)計(jì)者能夠準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)精餾塔的工藝參數(shù)，操作者能夠掌握不同工況下的操作方式。但在學(xué)習(xí)這一部分的內(nèi)容與解答習(xí)題的過(guò)程中，學(xué)生往往難以理解該過(guò)程的精髓和解題方式。因此，flash及視頻的運(yùn)用往往能夠解決學(xué)生的疑惑，讓他們直觀地觀察一個(gè)精餾塔的具體工作方式和理論依據(jù)，讓學(xué)生在獨(dú)立解決問(wèn)題時(shí)，能夠快速地構(gòu)建模型，從而解決問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程使學(xué)生獲益很大，讓其一旦學(xué)會(huì)后，遺忘速率降低，在步入工作崗位后，仍然能記憶深刻。

3 通用的模擬軟件

在當(dāng)代的化工產(chǎn)業(yè)中，單純依靠人工計(jì)算及工廠試驗(yàn)，已難以跟上時(shí)代的腳步，且造成了大量的人力、物力浪費(fèi)，因此模擬逐漸成為備受工業(yè)界矚目的新興內(nèi)容。在化工原理習(xí)題課教學(xué)中，適當(dāng)模擬軟件的介紹和應(yīng)用，可以縮短化工繁雜計(jì)算過(guò)程時(shí)間，及時(shí)獲得計(jì)算結(jié)果，便于比較多變量對(duì)化工過(guò)程的影響。

模擬在化工原理習(xí)題教學(xué)中也成為一個(gè)重要的部分，它不僅能幫助同學(xué)輕松地解決習(xí)題，更鍛煉了同學(xué)們的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，也進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)于知識(shí)的認(rèn)識(shí)。此外，近年來(lái)，PRO %I等軟件的應(yīng)用能力也慢慢成為企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)對(duì)畢業(yè)生的專業(yè)技能的一個(gè)要求。

在模擬方面，我們分為兩個(gè)部分，一是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)PRO %I等應(yīng)用型軟件的操作，二是提高學(xué)生應(yīng)用Matlab等原生型軟件進(jìn)行自主編程。

PRO %I等應(yīng)用型軟件在工業(yè)上運(yùn)用很多，其操作方便，參數(shù)眾多，可以解決現(xiàn)代化工過(guò)程的許多問(wèn)題。當(dāng)代的大型化工企業(yè)都要求員工熟練掌握該系列軟件。因此，對(duì)于當(dāng)代大學(xué)生，學(xué)習(xí)化工原理課程的同時(shí)，不能只停留在會(huì)簡(jiǎn)單計(jì)算的程度上，熟練掌握該類軟件的使用，可以更直觀地對(duì)所有工藝過(guò)程進(jìn)行查閱，從總體上進(jìn)行了解，而在單一的化工操作單元的基礎(chǔ)上，將多個(gè)操作過(guò)程串聯(lián)起來(lái)，這樣，能更有效地對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)加深理解，合理布局，對(duì)資源充分運(yùn)用。在使用的過(guò)程中，對(duì)該系列軟件進(jìn)行掌握，并與人工計(jì)算過(guò)程進(jìn)行對(duì)比，尋找差異，進(jìn)一步推動(dòng)自己專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高自己的計(jì)算精度。

應(yīng)用型軟件的優(yōu)點(diǎn)就是操作簡(jiǎn)單，但是缺點(diǎn)也隨之暴露，模板化過(guò)強(qiáng)，對(duì)于個(gè)別獨(dú)特要求的工藝過(guò)程，難以解決。此時(shí)，原創(chuàng)性模擬軟件的出現(xiàn)就很必要了。而學(xué)生在學(xué)習(xí)習(xí)題的過(guò)程中，不僅僅需要加深自己的理論基礎(chǔ)，也需要具有很強(qiáng)的應(yīng)變思考能力和計(jì)算機(jī)編程能力。通過(guò)這部分的練習(xí)，學(xué)生已不單單停留在課堂學(xué)習(xí)的平臺(tái)上，而是進(jìn)入到理論聯(lián)系實(shí)際，與社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)直接接軌的新高度，這種實(shí)用的教學(xué)方式，讓學(xué)生對(duì)該實(shí)用的技術(shù)具有很濃厚的興趣，從而激發(fā)其潛能，加速學(xué)習(xí)進(jìn)度，大大提高學(xué)習(xí)效果，反響十分突出。

4 結(jié)束語(yǔ)

化工原理是化工專業(yè)的基石，而習(xí)題教學(xué)更是學(xué)習(xí)的必要過(guò)程，只有經(jīng)過(guò)這一環(huán)節(jié)的鍛煉，學(xué)生才能將理論課中所學(xué)的知識(shí)更好理解、靈活運(yùn)用。多媒體課件在這一教學(xué)過(guò)程中，可以起到很大的作用，而通過(guò)以上三方面的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生可以更好地掌握基礎(chǔ)知識(shí)，提高解決問(wèn)題能力，加強(qiáng)自主解決問(wèn)題的信心，從而對(duì)學(xué)習(xí)效果起到顯著的提高。因此，多媒體將在未來(lái)的化工原理習(xí)題教學(xué)中起到越來(lái)越重要的作用。

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