化工原理實驗不僅是化學工程與工藝專業(yè)的實驗課程,也是石油工程、生物工程、食品工程、高分子材料、環(huán)境工程以及造紙工程等許多相關專業(yè)的實驗課程,因此具有專業(yè)普遍性。應針對不同的專業(yè),依據(jù)專業(yè)特點制訂培養(yǎng)計劃和教學大綱,設置不同的實驗項目;同時設置部分開放性自選實驗,學生在學完必做實驗的基礎上,可根據(jù)愛好興趣選擇實驗項目。化工原理實驗具有工程實踐性,而實際化工生產(chǎn)過程中的問題往往是復雜多變的,分析解決這些問題要樹立學生在學習中的主體地位,培養(yǎng)學生綜合應用所學知識提出問題,進而培養(yǎng)其分析、解決工程實際問題的能力和創(chuàng)新能力,從而提高學生綜合素質(zhì)。因此化工原理實驗具有探索啟發(fā)性,教學過程應以探究教學模式為主。
化工原理實驗裝置近年來多使用的是大型、多功能性設備,這為探究式教學提供了基礎,教師可根據(jù)學生的特點,確定可進行設計性和綜合性實驗的項目,引導學生提出問題,并結合所學理論知識進行選題和分析,再進行實驗設計和數(shù)據(jù)測量,最后對實驗結論分析討論。達到提高學生素質(zhì)、增強學生科研能力的目的。
一、注意強化學生實驗預習環(huán)節(jié)
化工原理實驗是學生在教師的指導下自己動手,獨立完成實驗任務,所以預習尤其重要。首先,通過預習可以使學生對實驗目的、原理和內(nèi)容有初步的了解。預習的重點可要求學生弄清楚實驗原理;明確實驗任務,也就是實驗過程中需要測定并記錄哪些數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)又通過什么方法測定;初步了解實驗儀器、儀表及設備的操作方法及注意事項;初步完成實驗后的思考題等。通過實驗預習,可以培養(yǎng)學生自學能力,提高實驗課效率,提高學生做實驗的主動性和積極性。其次,學生在完成預習報告的基礎上,可進行仿真實驗,以進一步強化預習效果。目前計算機技術快速發(fā)展,一般的化工原理實驗過程都有仿真實驗軟件。在實驗操作前讓學生先進行實驗仿真,可使學生對實驗裝置流程、操作步驟以及應測試的數(shù)據(jù)都有切實的感受,為真正實驗做好準備。仿真不同于實驗操作過程,學生多次重復進行,可強化學生對實驗過程及操作步驟的掌握,有效的改善實驗操作效果。目前的仿真軟件一般都配有操作說明,當學生操作錯誤,軟件會給出誤操作的后果以及正確的操作步驟,因此仿真實驗可強化學生對儀器設備操作注意事項的理解。其三,學生對實驗數(shù)據(jù),先進行手動處理,再通過計算機軟件處理,將處理結果進行對比、分析,找出實驗結果誤差所在,最后繪制曲線,分析誤差,如此不僅可提高學生對三傳理論的理解與應用,提高學生分析問題的能力,還可提高學生的計算機水平。需要注意的是,仿真實驗畢竟不是在設備上的實際操作,所以不能完全替代實際操作。
二、加大開放式實驗教學模式
開放式實驗教學模式依托開放型的實驗室,進行實驗時間、實驗資源、實驗內(nèi)容、教學手段、教學評價等多方面的開放。開放式教學強調(diào)學生的主體地位和教師的主導作用,賦予學生更大的獨立性、自主性、探索性,更能充分體現(xiàn)學生是學習的主體,使學生得到了多方面訓練,緩解了實驗資源緊張的矛盾,因此開放式化工原理實驗教學是必要的,其優(yōu)勢也是勿容置疑的[4]。開放式化工原理實驗教學模式首先要建設有開放的化工原理實驗室。化工原理實驗設備一般都是大型設備,投資較大,因此許多大中專業(yè)院校購置較少,且多是單臺(套)。而開放式教學模式只需增加開放時間,可很好的解決這個問題。實驗室的開放不僅是時間上的開放,從管理和人員配備上也需要要改革。管理上可細化管理制度,比如貴重儀器的使用,可從預約、登記、學習使用說明、操作使用、管理人員檢查登記等方面制定詳細的管理細則,以強化管理。化工原理實驗設備大多占地較大,配備責任心強的實驗人員是必需的。另外,開放式實驗教學模式還應依據(jù)不同的專業(yè),設置不同的驗證性能實驗、設計性實驗、綜合性實驗和研究性實驗等開放實驗項目;對同一實驗要根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)計劃,設置不同的實驗內(nèi)容和要求。對于實驗過程,教師可啟發(fā)、引導學生主動學習。比如板框式過濾實驗,由于閥門多、管路復雜、操作麻煩,學生操作過程中會出現(xiàn)無法正常過濾或者洗滌等問題,教師可引導學生分析問題,是板框放反了,還是閥門開關不對,或者是其他原因。這時,學生結合教材上板框結構方面理論知識,現(xiàn)場分析,可對板框的結構有了直觀的理解,充分掌握了板框的工作原理。通過開放式教學,學生分析問題能力和創(chuàng)新能力得到了提高。
三、注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
化工原理實驗具有工程實踐性特點,因此,對學生樹立工程實踐觀念,培養(yǎng)學生提出問題、分析問題和解決問題的創(chuàng)新能力,以及學生理論知識的綜合運用等具有重要意義。化工原理實驗創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要以學生為主體,改革傳統(tǒng)的實驗教育模式,樹立“素質(zhì)教育為基本,創(chuàng)新教育為核心”的教育理念。比如增設仿真實驗、創(chuàng)新型或者研究性等實驗項目以擴展實驗內(nèi)容體系,改革實驗運行模式、實驗考核等管理制度。創(chuàng)新教育的主體是學生,但只有創(chuàng)新型的教師才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的學生。因此注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的前提和關鍵是老師教育觀念的轉(zhuǎn)變。教學過程包含著教師的教學活動和學生的學習活動,教師的教是為了學生的學,學生的學又影響著教師的教。實驗教學過程中,要強化教師的主導作用,確立學生的主體地位,采用啟發(fā)式、討論式或者探究式等多種教學方法,充分調(diào)動學生的學習主動性、自主性和創(chuàng)造性,使學生對實驗產(chǎn)生興趣,激發(fā)他們內(nèi)在的學習動機,增加創(chuàng)新意識[5]。比如離心泵的特性曲線測定實驗,教師在講解時,可邊講解邊操作,不斷調(diào)節(jié)離心泵的流量,讓學生觀察功率表(或者電流表和電壓表)的變化,進而提取問題,啟發(fā)學生為什么啟動離心泵時要關閉出口閥。不但復習了課本上學習的理論知識,也減少了學生操作過程中的誤操作(不關閉出口閥而直接啟動離心泵),有事半功倍的效果。