化工类本科教育中学生创新能力的培养

陈红萍　侯彩霞

【摘 要】本科生创新能力的培养取决于对学生的引导和对教师的要求。本文结合化工原理教学的体验，阐述了创新能力培养中对学生学习意识和自我培养的引导。同时，对教师传授知识的方法提出要求，问题式教学和工程师的思维引导。

【关键词】化工 本科学生 创新能力 培养

创新能力的培养是素质教育的重中之重。对于化工类本科生，创新能力主要是对科学和工程

问题的重大革新和改进的能力，如进行新技术、新工艺和新方法等的提出。如何培养和提高学生创新能力，使学生真正具备提出问题、分析问题和解决问题的科技创新能力，专业基础课和专业课教学是相当重要的一个环节。

一、创新能力培养中对学生的引导

1.狠抓基础理论教育，使学生有扎实的基础

专业基础扎实是科技创新的前提。化工原理课程是化工类本科生的一门综合性技术基础课，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识分析和解决化工过程中各种单元操作问题的工程学科。从基础理论、设备构造、设计方法、工程操作等方面对学生进行全面训练。化工原理的基础理论就是各单元操作的原理，而各单元操作的原理又是基本理论在解决实际问题中的应用。从基础理论到实际问题的解决需应用到高等数学的建模知识，将实际问题数学化，需要学生有扎实的数学基础；各单元操作设备的构造、设计方法及相关的计算，需要应用到立体几何、机械制图、数值计算、经济分析等一系列基础知识作铺垫；工程操作所需基础知识就更多了。学生只有在牢固掌握基础知识的前提下，对科学问题才能够融会贯通，举一反三地进行科学思考。

2.从书本知识走向实践，培养工程意识

用数学知识解决实际问题，尤其是多影响因素下的实际问题，往往使学生感觉到一头雾水。如何将实际问题理想化——可以建模，将数学知识实际化——可以解决实际问题，这就是工程观点。化工原理在解决学生工程观点培养方面投入较大力度。首先，在课堂讲授上明确解决问题的思路：实际物系理想化——理想物系实际性处理，用量纲分析法解决多因素影响参数的确定，从而用基础理论解决实际问题。其次，是多安排实践教学内容，使其在实践过程培养工程观点，增强其综合分析问题解决问题的能力。化工原理实践内容包括认识实习、课程实验和课程设计等。认识实习使学生接触到了实际的生产过程和设备，使其对处理问题的对象有了感性的认识，有利于对课程内容的理解和掌握。实验课程使学生在实验室接触到了各单元操作的设备及具体操作，并就实验中的问题进行思考并提出解决办法，提高了学生动手的能力和综合分析和处理问题的能力，并对课堂所学的理论知识有了进一步的理解和认识。课程设计是学生对所学知识的一个综合运用过程，通过一人一题的课程设计，学生在完成整个设计过程，进行了信息查阅、数据查询、工艺优化选择、设计计算、绘图、撰写设计说明书等综合能力的训练。对课堂所学理论知识有了更深的理解和认识，更重要的是锻炼了他们理论结合实际的能力。实践课程加强了工程意识教育，突出了工程特点，使其逐步形成了工程观念。

3.培养学生的主动学习意识和学习能力

在课堂上，教师通过细化的讲解，把课本中的基础知识、基本技能、基本概念、基本原理讲授给学生。但“为什么学习这些，学了这些有什么用？”是很多同学学习过程中的迷茫。例如，学习吸收单元操作时，需讲授单向扩散，内容比较枯燥难懂，主动学习的可能性不大。如果我们先用工业上的例子讲起，让洗油只吸收苯，不吸收或少吸收其他组分，这时在洗油表面就存在这样一种现象，洗油表面富集其他组分而苯含量很低，怎么让苯吸收得尽可能多，就需知道苯的传质受哪些因素影响，推导出传质速率方程，从而可以使学生带着欲望来学习。有些问题提出后，可以作为作业留下，让学生自己去寻求答案，学生在找答案过程中学习能力得到提高。

4.培养学生的洞察力，培养其发现、分析和解决问题的能力

观察问题、发现问题、分析问题和解决问题的能力培养，是建立在理论知识教育和技术技能学习基础上。主体活动的积极性，求知欲望和知识经验是能否发现问题的三个主要因素。只有具备了扎实的基础知识，才能发现问题；求知欲望越强烈的人，就越容易发现问题。活动经验越丰富，活动范围越广，活动的积极性越高，越能发现问题。创造性地解决问题是创造性思维的目的。化工原理从专业课的学习和实践教学环节两方面实现这一能力培养。在理论知识和实践认知环节上，从动画素材的演示和实验过程中观察现象，提出问题、分析问题并加以总结，在此基础上进行归纳、分析，发现事物本质。通过不断地训练和实践活动，提高学生的观察、发现、分析和解决问题的能力。

二、创新能力培养中对教学的要求

1.问题式教学

问题意识是思维的动力，我们在教学的过程中，通过引发问题意识，来启发学生的思维。在理论课教学中，教师巧妙提出问题，让学生在思考中跟上老师的思路。在关键时刻进行反问，使学生在积极思考中接受知识，而不是被动地往“口袋”装。例如，在讲到“流体流动”单元操作的时候，提出同学在做真空抽滤实验时，抽滤瓶液满了，不能停，怎么向外放液，从而引出连续操作的真空装置排液问题，从而提出“水封”。在反复的提问中，让大家提出各种设想，在综合分析各种解决方法的同时，对于学生思维的启迪和思路的开拓具有重要的意义。

化工原理涉及到的全是生产中的实际问题，各单元操作的具体问题很多，如何提出问题，提出什么样的问题才能使学生领会到“单元操作原理是什么样的？如何运用这样的理论思考问题、分析问题和解决问题”是讲课的关键。

2.“零适应期”教学

化工专业课教学需要面向企业，面向生产实践。教材侧重于基础理论，教学需要结合实际使用和教材讲授。河北理工大学属地方院校，毕业生大多面向地方企业就业。因此，在教学过程中，多以地方工厂一个具体的单元操作为背景讲授整个单元的全过程。既力求把基础理论讲清楚，又传授学生面对工程实际问题如何应用这些基础理论。如精馏单元操作讲授中，我们以粗苯精馏为例，首先，讲解如何利用物质的沸点不同进行分离。同时，引导学生利用网络资源查阅粗苯的组成，各物质的物性数据，展开讨论，如何将粗苯制成各苯产品，采用什么样的精馏工艺流程，进而给出了精馏的原理及所需设备。其次，是考察设备和操作条件的确定，如何获得合格产品，即理论板数数的求取和回流比的确定。最后，根据工艺要求设计设备和工艺条件。操作过程中参数的改变会导致的结果及塔异常操作的原因及故障处理，又可激发学生对工作的严谨态度。学生在学习时沉浸在生产实际中的成就感，进工厂后，有一种曾经经历的感觉，从而较快地进入生产角色，达到“零适应期”的目的。也可在生产中尽快找到问题，运用所学理论分析和解决问题。