精细化工教学改革的探索与实践

杨继生

(扬州大学化学化工学院 江苏扬州 225002)

精细化工教学改革的探索与实践

杨继生

(扬州大学化学化工学院 江苏扬州 225002)

探讨在精细化工教学中提高学生综合素质和创新能力的实践方法。通过多媒体综合教学平台的开发与使用,调动学生的创作热情,激发学生的创新意识。举例说明了综合性和设计型实验的实施过程,并强调了学生关注科技发展和信息调研能力培养的必要性。

精细化工作为一门理论与实践紧密结合的课程,在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练、提高综合实践能力与素质等方面具有重要的作用。为了培养学生的创新意识、创新能力和创新精神,提高学生的综合素质,在过去几年的精细化工课程教学中,我们逐步建设和完善了课程综合教学平台,确立了综合性和设计型实验模式,关注科技发展,培养学生信息调研能力。

1 多媒体教学平台的开发与利用

精细化工的领域很广泛。在教学中,除了要求学生掌握基本理论和原理之外,还要求他们对生产工艺、流程及相关产品有较深入的了解,而这些仅靠传统的课堂教学及有限的学时是难以实现的。近年来,随着计算机多媒体技术在高校教学中的广泛应用,许多教学课件相继出现,但目前市场上还未见到有关精细化工类的计算机辅助教学(CA I)课件出版。

我们结合自身的教学,针对精细化工专业特点,确定了该课件的设计思想,即将课程中的基本理论和方法原理结合实际工艺流程、典型设备、生产现场及产品的内容给予直观展示和动态模拟,采用集声音、文字、图片、视频、动画于一体的多媒体技术的表现手法,增强课件的趣味性和科学性,以提高教学效率和效果[1]。整个系统运行在支持多任务、多媒体的W indows环境中。系统中每个内容均是独立的模块,可以单独挂接在系统主控模块之下。这样既可以使系统的开发工作独立进行,又有利于系统的维护,使系统能方便地进行扩充。在每个模块下,按教学内容分为若干个子模块,这些子模块所完成的教学功能都有相对的独立性,学生可随时进入这些子模块反复进行学习。采用 FlashMX作为平台的主要开发工具;素材的图形处理使用 Photoshop;设备及工艺流程图使用AutoCAD来绘制;设备三维模型采用 Swift 3D制作;分子结构和化学方程式采用 ChemW in录入;视频使用UleadMediaStudio Pro来合成。

该平台有以下特点:

(1)信息量大。除了概括教科书的内容外,平台中还有大量的动画、图片、影像,使抽象的概念、原理变得直观、具体;使常规教学中不能或不易实现的实验现象 (如生产设备内部构造,极限条件及违规操作的结果等)得以展示,克服了常规条件下现场实习“无法实现”的缺憾;使平面、复杂的图形具有鲜明的立体感和动画感。此外,还增加了产品信息 (最新成果、发展趋势等)的内容。

(2)交互性强。与投影仪、电视及录像等传统媒体教育技术不同,该平台采用人机交互形式,通过多级菜单、各类按钮、快捷菜单等方式,实现切换、暂停、重复播放、图片放大等操作,使教学更具灵活性。

(3)模块化。采用了模块化设计,各模块相互独立,集成后形成系统,使系统开发与维护更方便,有利于将来对课件内容作修改和补充。

(4)多种播放形式。本课件充分发挥 Flash的特点,采用多种发布方式,如动态网页的形式,用于网络教学;可被多种程序调用的 s wf格式,用于 Flash播放器播放;以及可直接被W indows播放器播放的 exe格式等。

在教学中,除了要求学生掌握基本理论和原理之外,还要求他们对生产工艺和流程及相关产品有深入的了解。在课堂上使用“精细化工 CA I平台”,可以模拟、演示课堂教学内容,使抽象的概念、原理变得直观、具体;使在常规教学中不能或不易实现的实验现象能够得以实现;使平面、复杂的图形具有鲜明的立体感和动画感,便于学生理解。除了课堂教学外,还可利用校园网的功能,使学生上网自学。由于专业特点,每学完一段教学内容后最好能到生产现场实际参观或实习,但由于某些情况会使现场实地参观或实习的环节不能得到满足。通过该平台可展现生产现场或模拟工艺操作,使教学效果得到提高。

在平台的开发过程中,让学生参与进来,充分调动他们的创作热情,激发其创新意识,使他们将掌握的计算机技能与精细化工的专业知识相结合。如要求学生通过课程的学习完成某一产品或工艺流程及实验设计等内容的课件作业。几年来,学生制作出一批生动形象的课件,并对该教学平台不断进行完善和补充。实践证明,通过该教学平台的开发和应用,不仅可使学生有效地掌握专业知识,而且有助于培养他们的创新能力、实践能力和创业精神。一些学生由于经历了这样的训练,毕业后顺利地进入网络公司从事专业平台的开发工作。

2 提高学生的综合实验能力

精细化工实验不同于基础化学化工实验的化合物制备、理论验证、常数测定和定性定量分析,它是一项包括产品生产和技术应用在内的研究,应使学生了解精细化工的生产技术、应用技术和产品开发的一般思路和过程。这就要求精细化工实验主要进行综合性实验和设计型实验。

针对培养目标及专业特点,笔者编写了一套实验教材,在精细化工实验中加以应用。如在综合实验中安排了表面活性剂十二烷基苯磺酸盐的合成、分析及应用等。实验中以产品的生产过程为主线,从原料(烷基苯)的分析开始,经过合成(磺化、中和)和提纯,再对中间产物 (烷基苯磺酸)进行分析(中和值、磺化度、活性物)和控制,经过分离操作,得到产品 (十二烷基苯磺酸钠),再将产品加以应用(洗衣粉)与分析。通过一系列的训练,可使学生掌握产品生产的全过程,为设计型实验打好基础。在设计型实验中,要注重使学生掌握独立设计实验方案的方法,培养学生的主观能动性及分析解决问题和科学思维的能力,提高学生对专业的兴趣。如给出香波的研制作为课题,学生首先进图书馆资料室,结合网络检索,查阅资料,收集参考配方、原料性能、生产厂家及原料和产品的质量标准,然后再根据成本低、效果好、能达到产品质量标准的原则来设计配方,确定工艺路线,列出所需的仪器和设备,经论证后进行实验。在实验时,教师与学生一起对产品进行评价,做到学以致用。与过去学生按书操作的“被动”实验方式相比,经过这类实验的训练,能使学生的综合实验能力明显提高。

在实验过程中,变教师主导为教师指导。要求学生设计的实验方案必须目的明确,原理正确,路线合理,应包含实验要点和注意事项等,教师就实验装置和操作步骤的设计依据向学生提问,对实验中可能出现的问题与学生共同讨论,并提出解决方案。这样的系统训练,有助于学生提高科研素质,学到许多书本上学不到的知识;并能培养学生的实验设计能力和知识应用能力,使思维更活跃、更缜密。此外,教师还将自己的科研体会运用到实验教学中,如向学生介绍一些最新科研成果,向学生传授科研思路和实验方法中的技巧等。在教学中通过科学思维方法的启发,培养了学生的创新精神,激发了学生的研究开发热情,增强了学生的市场意识,进一步提高他们对社会的适应能力和竞争力。

3 关注科技发展培养信息调研能力

科学技术的发展日新月异,精细化工领域也是如此,新产品、新技术、新材料不断涌现。据此,我们除了在每个专题中介绍最新成果和动态外,还单独设立了高新技术与精细化工这一章,以此进一步开阔学生的眼界,激发他们的创新思维。在教学中,要求学生查阅文献资料(尤其是网络资源),了解某行业的产品现状,研究动态和发展趋势,高新技术的应用前景等。要求每个学生在课程结束前写出一篇小论文,并将撰写的论文上传到精细化工教学平台中,进行全班交流。许多学生通过查阅资料,对某个行业、某类产品产生了兴趣,为毕业设计、毕业论文作了资料准备。有些学生在人才市场上,因对企业的产品、市场、动态有较为全面的了解,显现出较强的竞争实力。学生综合素质和创新能力的增强也使他们倍受用人单位的青睐。几年来,有多名学生在全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品大赛及全国大学生化学实验邀请赛中获奖。化学与化工类专业已成为我校的热门专业。

[1] 杨继生,任成娟,唐一飞.计算机与应用化学,2005,22(10):943