化工原理实验教学模式的改革与探索

刘建军　　徐向阳　　冯庆华　　常彦龙

（兰州大学化学化工学院，兰州730000）



化工原理实验教学模式的改革与探索

刘建军*徐向阳冯庆华常彦龙

（兰州大学化学化工学院，兰州730000）

摘要：为提高大学生在化工实验中的实际操作能力和学习自主性，从教师教学理念的转变、教学方式的改进以及考核形式的改革等几方面出发，探讨了化工原理实验教学中不断提高学生自主学习能力的改革方法。

关键词：化工原理；实验教学；自主学习；改革

化工原理是研究化工单元操作的基本原理以及典型化工单元设备的一门课程［1］，是为工科类学生开设的与工业生产实际紧密联系的一门专业基础课。化工原理实验教学对化工原理课程的课堂教学作用非常大，是化工原理课程教授的重要环节，有助于提高学生对课本知识的深入理解。

本文以调动学生自主学习的积极性、提高学生自学能力作为研究重点，根据作者多年的化工原理实验教学经验，对这一重点进行了分析研究，从教师教学理念的转变、教学方式的改进以及考核形式的改革几方面着手，探讨了如何在化工原理实验教学中培养学生学习这门课程的自主性，提高学生独立完成学习任务的能力。

1　教学思维的转变

随着教学改革的深入发展，化工原理实验教学也发生了很大的变革［2-4］。传统的填鸭式教学模式已不适用于大学专业课的讲授和专业技能的培养。教师的教学思维理念应该发生改变，不能只是仅仅讲好实验，更应该调动学生学习的热情，引导学生形成自主学习的意识，提高学生自主学习的能力，让学生掌握学习的方法和技能。

在传统的教学模式中，教师注重的是如何讲好实验，如何把实验的过程演示清楚，如何在实验的过程中保证安全。

现在教学更应该注意的是如何调动学生的自主学习积极性，如何让学生从被动地接受到主动地学习。化工原理实验具有一定的特殊性，采用的是轮流制，有些单元操作进行装置实验的时候有可能课堂教学还没有讲到，仅仅依靠半个小时的讲解不可能让学生理解得很透彻。为了让学生能够更加深入地理解单元操作的内容，实验教师要学会放手，让学生自己去讲解。为了完成讲解任务，为了能够清楚地回答问题，学生们会想方设法自己先掌握单元操作的原理及过程。实验过程中，实验指导教师也应该放手让学生演示，甚至可以让学生自己设计实验过程。总而言之，实验教师教学思维模式应该从如何讲好实验转变为如何让学生自己动手做好实验，要学会适当放手。当然放手并不是什么都不管，而是尽量让学生自己完成实验，教师从旁指导，目的是提高学生的自主学习能力，让学生熟练掌握实验技能。

2　教学方法的改进

在传统的实验教学模式中，实验原理的讲授、实验过程的演示、实验任务的分配都由教师来完成，这种模式无法提高学生的自主学习意识与创新意识［5］。为改变这一现象，提高学生的学习积极性，可以让学生参与到实验的讲授和分配中来，让每一位学生有事可做。这样可以有效调动学生的积极性，培养学生的创新意识和团队合作意识。具体过程分为以下几点：

1）实验分组，实行组长负责制。

化工原理实验所用设备体积庞大，占地面积广，很难做到一人一套实验设备，可以将每4个人组成一个实验小组并选出各个小组的组长。指导教师将实验要求提前告诉组长，由组长分配各个组员的具体工作。除此之外，组长还要完成实验原理、过程及数据处理的讲授以及组员的分工和具体过程的安排。指导教师全程监督完成，但并不参与其中。

小组实验模式将以往由教师完成的原理讲授、人员分配、实验总结等过程让学生自己来承担，可以极大地调动学生的学习积极性，培养学生的责任心，加强学生对理论知识的理解，提高学生的团队合作能力。并且，组长轮流制可以让每一个学生都得到锻炼的机会。

2）将各种实验教学辅助方法进行系统化。

将多媒体教学引入到实验教学中来。组长讲授实验原理时采用多媒体设备，既能够使实验原理生动直观，又可以使学生熟悉PPT等常用软件的应用，同时给学生提供了一个展现自我的机会。

完成装置实验之后，再通过相关单元操作的计算机仿真实验对流程反复操作，以进一步加深学生对该单元操作的原理及过程的理解［6］。本校开设了各个单元操作的仿真实验，而且教师站上设有事故设定，可以人为设定突发事件。通过实验室仿真实验可以使学生“身临其境”，并进一步熟悉单元操作的原理、操作过程以及注意事项，培养学生对突发事故的分析及处理能力。

3）实验总结。

在传统的实验教学活动中，实验结束后，学生们便离开实验室，我们增加了实验总结、分析这一教学环节。在实验结束以后，由组长主持，小组成员共同对实验中发现的问题以及实验结果进行讨论与分析。如遇到不理想数据，找出原因，提出改进方法。指导教师旁听整个过程，并提出意见。表1、表2列出了改革后的教学模式与传统模式在内容和实验报告上的差异。

例如流体流动阻力测定实验，为了完成实验教师安排的讲授任务，学生在课堂教学过程中认真听讲，对伯努利方程的原理、直管阻力以及局部阻力的计算力求熟练掌握。在实验原理的讲授及回答问题过程中能够进一步发现知识点薄弱的部分。实验进行过程中，一改往日一个学生记录、其他同学无所事事的局面，由组长统一分工，具体安排流量调节、气体排放、数据记录和读取的人员，全组成员共同完成实验。讨论过程中，由组长主持全组成员对于“为什么截止阀U型压差计要用水银作为指示剂”、“当流量为零时指示剂不水平怎么处理”等问题积极讨论，并对下一次流体流动阻力测定的仿真实验应该注意什么问题及如何预防事故的发生给出预定方案。通过自主实验能够使学生在课堂讲授时更加专心听讲，熟练掌握伯努利方程的应用以及流体直管阻力和局部阻力的计算方法。

表1　改革前后教学内容的比较

表2　改革前后实验报告内容比较

在实验进行的全过程中，让学生最大限度地掌握主动权，能够培养学生的学习积极性以及自主学习能力，同时提高学生的团队合作能力。指导教师起到监督指导的作用，既不能完全撒手不管，同时也不能过度干预。

3　考核形式的改革

传统的考核形式一般分为预习、操作、实验报告、纪律卫生四个方面，很难全面地考查学生应用理论知识解决实际问题的能力。化工原理实验所涉及到的知识面比较广，与生产实践联系较为紧密。这就要求我们在进行学习效果考核的时候应该结合实验主题的选择、实验要求的设定、实验方案的实施、实验数据的处理等几个方面综合考量，并兼顾公平、公正，不能只凭一份报告就给出成绩。

为此，制定标准的考核统计表，实验过程中所涉及到的各种操作技能分列在其中，对不同的技能设定不同的最高分，根据学生在实验活动中的具体表现对学生进行评价，可以帮助学生发现自己的不足之处，有利于学生加强锻炼，不断改进。

可以将评分表分为：预习15分，将预习部分分为预习报告和讲解以及回答问题两个部分，主要考查学生对实验原理以及操作的预习情况，比起单纯的预习报告，实验原理讲解以及回答问题更能体现出学生对本次实验的预习程度。操作30分，主要考查学生对装置的熟悉程度和实际动手能力，以及相互之间的合作能力。纪律和卫生5分。讨论20分，该部分采取现场打分的形式，包括学生互评10分，通过讨论部分的考查可以提高学生发现问题和解决问题的能力。并且，学生是实验的实际操作者，最为了解实验过程，学生互评的考核可以提高学生的团队协作能力，同时起到监督作用。实验报告30分，整体考查学生对装置实验的掌握程度以及数据处理能力。表3列出了实验教学改革前后评分细则的对比。

表3　改革前后实验考核评分细则

比起传统的考核表，现行考核表增加了讨论、互评、讲解及回答问题三个部分。通过这种方式可以让学生掌握实验中的主动权，享受到学习过程中不断进步的乐趣，能够改变学生以前那种只要会模仿就会得高分的错误思想认识，有利于调动学生的创新意识，激发学生自主学习的意识，不断提高学生的学习能力、动手能力，引导学生养成良好的实验习惯。

4　体会与思考

社会在飞速地发展，对各个学科专业人才的综合技能与整体素质水平提出了越来越高的要求，这对大学教学特别是实验教学也是一个挑战。要求我们在化工原理实验课教学过程中，不断地寻找科学合理的方式，培养学生养成良好的自主学习意识，提高学生自主学习的能力。将传统实验教学模式中优异的部分保留，同时，让学生参与讲授以及考核。这样的教学方法不仅有利于调动学生的学习积极性，同时也培养了学生实践动手能力及团队精神，有利于为化工行业培养一批兼具应用与创新能力的人才，促进我国化工事业的进一步发展。

参考文献

［1］陈敏恒，丛德滋，方图南，齐鸣斋.化工原理.第3版.北京:化学工业出版社，2006.

［2］杨连利，王云芳，杨振，张卫红.大学化学，2010，25（4），28.

［3］黄少云，周红，潘志权，向建敏.大学化学，2009，24（2），27.

［4］李学慧，吴正舜，陈义锋，伍强贤.大学化学，2011，26（5），48.

［5］李莲花，王正平，吴莉.大学化学，2013，28（5），15.

［6］郭跃萍，冯庆华，徐向阳，常彦龙.高校实验室工作研究，2013，117（3），39.

中图分类号：O6；G64

doi:10.3866/PKU.DXHX201505011

*通讯作者，Email:liujianjun7979@163.com

The Reform and Exploration for Teaching of the Laboratory Course of Chemical Engineering Principle

LIU Jian-Jun*XU Xiang-YangFENG Qing-HuaCHANG Yan-Long
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Lanzhou University，Lanzhou 730000，P.R.China）

Abstract:The approaches to enhance students′experimental skills and autonomous learning ability in the laboratory class of chemical engineering principles are discussed in this article，including the transformation of teaching idea，the improvement of teaching mode as well as the reform of examination form.

Key Words:Principles of chemical engineering；Laboratory teaching；Autonomous learning；Reform