林业院校特色专业化工原理特色教学的研究与实践

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  [摘要]本文对新形势下林业高等院校中制浆造纸工程、林产化工等特色专业的专业基础课化工原理进行特殊教学进行了较深入的研究与实践,在如何进行科学地组织课堂理论教学、如何加强实践性教学、不断改进与强化理论教学与实践教学关系方面进行了研究和探讨,并在教学实践中加以应用,收到良好的教学效果。
  [关键词]林业院校特色专业 化工原理特色教学 研究与实践
  一、引言
  制浆造纸、林产化工等专业是林业高等院校特有的特色专业,以上专业的化工原理课程属于专业基础课,是大学本科中基础课与专业课进行衔接的主要课程之一,具有承上启下的作用,同时化工原理具有工程类学科课程的主要特征,即利用有限的知识和数据去创造性地解决大量复杂的实际工程问题。要使学生认识未知世界,更需要一种创造性,这是工程类问题的关键所在,也是乐趣所在。随着我国高等教育水平的飞速发展,为适应社会对人才的需求,我们结合林业院校专业的特点,将教学放在了培养学生严谨、求实的科学态度和完善基本操作技能以及具有初步的社会实践能力等方面,因此,我们在化工原理教学方面与具体专业相结合、与专业特色相结合,进行课程体系研究与实践。我们进行了课堂教学模式的多样化研究、理论教学与实践性教学关联的研究,实践教学如何反作用于理论教学的研究,重视对学生创新能力的培养等研究。[1][2] [3][4][5]。
  二、关于科学组织课堂理论教学的研究
  化工原理属于理论性和实践性都非常强的课程。在课堂教学活动中,如何将较难的理论知识与生产企业的实际相结合,如何将理论与专业特色相结合是十分重要的。我们认为,首先化工原理课堂教学效果的成功与否,直接影响着学生在今后工作中的适应能力,影响学生第一时间即课堂学习本的兴趣,影响着学生在实践教学环节中是否能够顺利地将理论知识与实际生产联系的能力,与本专业的实际应用相联系,以及化工原理作为基础对专业课学习的影响,例如制浆造纸工程专业的专业课中黑液碱回收的内容主要依赖于化工原理的蒸发操作基础,林产化学加工工程专业的专业课的林产品提取主要依赖于化工原理传质操作的基础等等。
  多年来,我们一直进行着化工原理教学方法的研究、探讨与改革,并取得了一定的成果,总结出一套符合我校教学实际情况,及林业特色专业的教学方式、方法。本科教学特别是化工基础课教学阶段,应该以课堂为载体,让学生首先在拥有一定基础理论知识和基本技能的基础上,在对未知的好奇、不解和矛盾的同时去学习、去探讨。要实现这一目标,必须从根本上改变原有的教学模式。新模式应借鉴前人教学上的先进经验,同时结合现代化多媒体教学手段,对学生完成基本知识的学习和训练及科学素质培养,同时给学生一定的的创造空间,让学生在大量知识和实际应用中去体会知识内容。我们的研究和探讨工作,旨在尊重本课程的特点,吸取历史经验,探索一条适应于新世纪需要的,培养高素质人才的化工原理课堂教学模式。
  理论课教学的最为突出的问题,是以“原理+实例”的方式讲授。理论的讲解最忌讳的是以空洞的、枯燥的方式进行。科学地组织课堂教学,讲究授课艺术,是教学的关键之一。授课是一门艺术,一门科学,也是一次创造性的劳动。因此,合理安排各种教学环节,是教师创造力和驾驭教学能力的体现。我们利用多媒体、实体教具、工厂企业的生产实例等进行课堂教学,在应用举例上多选择后续课程实习工厂的实例,学生特别感兴趣,课堂教学效果很好。
  (一)储备素材是决定授课成功与否的关键
  既使已讲授多年的课程,也要认真准备好每一堂课的内容。只有对教学内容非常熟悉,才能融会贯通地讲好每一次课。
  讲授好一门课,我们认为其讲授好绪论的部分非常重要,使学生在第一次接触“化工原理”时,就能够清楚地认识到为什么学习化工原理?学习化工原理可以解决什么实际问题?化工原理在整个化工过程发展历史中的位置以及作用怎样?化工过程今后的发展状况如何?怎样才能真正学好化工原理课程?让学生对本课程有比较清晰的明确的认识,关键通过第一次的课堂教学引起学生学习化工原理的兴趣,在第一次与学生的接触中,展示化工原理是一门非常有实际应用价值、又有魅力、但是有点难学的课程。为了完成上述教学目的和教学内容,必须查阅大量的文献、资料,利用多媒体的先进教学手段,抛开教材中绪论内容少而空洞的东西,让学生在第一次接触该课程就喜欢上这门课程。
  为了切实提高教学效果,我们积极采用现代化的教学模式与手段,提高教学效果。但其中仍然融入粉笔和黑板的传统教学方法,因为这样教学可以处进课堂的启发式教学。在传统教学手段中,不断地、逐渐地增加多媒体课件的内容,同时加入实物模型教学,大大提高了课堂教学效果。
  随着教学理念、教学思想的变化,高等教育正在由应试教育到素质教育,由统一模式培养到创新性、个性化培养,这样对教学条件、教学方法都提出了更高的要求。
  为此,我们经过几年的教学实践,结合专业特点逐步研制和完善了轻化工程(制浆造纸专业)、林产化工等专业与教材(我们仍采用全国统编优秀教材)同步的多媒体教学课件,同时不断积累储备与专业密切相关的素材,包括将某造纸企业生产中的切割纸浆的水刀原理、良浆与渣浆的分离操作、化学法制浆的黑液碱回收操作、纸张干燥操作、热敏性物质药品等等。引进新的、先进的教学模式的同时,不是摒弃传统的教学方法,而是将传统的教学方法与新型教学方法相结合,达到一种新的教学高度,使教学效果有一个较大的飞跃。
  (二)科学地组织课堂的教学内容
  在理论教学课堂中,为了学生更好地掌握其化工原理的基本理论知识与基本技能,课堂上所选取的例子也很重要。因此在举什么例子方面下大功夫。我们将流体流动中连续稳定流动原理与变径的水刀原理相结合,将干燥理论与具体的纸张干燥、热敏性物质干燥、药品的干燥操作相结合,将过滤分离理论与纸浆的分离、污水处理操作原理相结合,将传热理论与节能原理相结合,将萃取、精馏理论与植物的提取相结合,将吸收理论与环保相结合,有利于学生理解,教学效果比较突出。我们还将举一些与我们每个人的生活相关、熟悉的物品生产过程等实例,从学生们平时接触到的生活用品和身边见到的现象入手,使学生感到化工原理的知识就在自己身边,与实际生活息息相关,认识到学习好化工原理对今后的工作非常重要,因此,学生有了很大的学习积极性、兴趣和动力。   在理论教学的授课过程中,授课教师的“现场感”是十分重要的,同时还要与学生进行交流、沟通与互动。根据化工原理课程的特点,同时根据学生对生产实际了解得非常有限的具体情况,为了讲授好基本原理,使复杂的、深奥的理论问题能够深入浅出,找问题的切入点,将生活、生产中的实例结合到教学中,将难懂的理论以简单易懂的方式讲授,学生比较容易的接受,学生有一种亲切感,又能够使理论与实际结合得比较密切,教学效果比较好。例如:在讲授节能的原理时,举酿酒厂、造纸厂的蒸发工段是怎样通过实际操作实现了热能的合理利用,怎样实现节能减排;在讲换热器时,举例相同的换热设备,在造纸厂、在酒精厂、糖厂、乳品厂等是怎样应用的;在讲旋风分离器时,同一设备在PVC生产、奶粉生产及饲料生产等过程中如何应用,冷冻干燥技术在制药生产中是如何实现的,等等。
  在理论课堂的教学过程中,尽量淡化繁琐的数学推导与数学运算,强化基于基本概念、基本理论的直观判断,突出分析思路、分析问题的方法与解决问题的方法。讲授如何突出工程理念的思路,突出解决方法,因此,在数学公式推导前,一定对所要推导的数学公式中所涉及的物理量或结论进行定性分析,使学生懂得“要解决的问题是什么?”“问题的性质是什么?”“解决问题的方法是什么?”“解决问题的目的是什么?”同时加强与学生的沟通与互动,引导学生进行思考。对一些简单的结论可以尽量让学生自己得出,尽管有时学生得出的结论是错误的,但同时说明这代表了一部分学生的想法,这样可以及时地在课堂上发现问题,及时地解决学生对概念理解上的错误或偏差问题。在理论课的授课上,我们教师始终追求精神饱满、情绪高昂、给学生一种对科学的自信和追求感。追求那种我们自己讲授的课程,是受学生欢迎的课程之一。
  传统的教学模式具有其自身的规律和特点,与计划经济时代有着密切的联系,随着我国经济建设和教育的飞速发展,尤其是我国高等教育的快速发展,我们所面临着为培养适应我国经济发展需求的人才,有专家将化工原理课程比作理论与实际的“桥梁课程”,同时在适应高校的宽基础新形式下,面对缩少学时数,扩大信息量的矛盾,我们应将传统的教学方式与现代化计算机多媒体教学方式相结合,才是解决矛盾的比较好方法。
  三、加强与完善课程体系中实践教学环节
  化工原理教学体系中,实践对于化工原理课程的学习是非常重要的部分。在实践教学中着重解决理论课堂教学提出的、与实际生产关联的原理及设备相关问题,各个单元操作对应的化工设备所具有的共性和通用性问题,解决课堂所学内容与实习工厂实际设备应用情况相联系、相融合的问题;解决每种化工设备其具有各自的特性与通性的问题;解决好相同化工设备在不同企业、不同流程中的应用所具有的差异问题。解决好课程实习与课程设计的关系,在设计过程中解决一两个实际问题。[6][7]
  (一)课堂教学与实践教学相互作用的研究
  化工原理的理论与实践教学是有着内在联系、相辅相成的两个支柱,具有相同的重要作用。因此,化工原理课堂理论教学中,始终贯穿与坚持着实际生产的实例,将理论知识不断地、深入浅出地与生产实例相结合,与身边的生活现象相结合,与学生比较熟悉的产品知识相结合。在课堂教学中我们尽量多地引用生产实例。教师将不同企业,例如造纸企业、制药企业、制酒企业、乳品企业等与化工原理单元操作有关的实例及化工设备引进课堂教学中,与理论教学的内容紧密结合。在到工厂实习的过程中,我们再将课堂理论课的内容与工厂企业的具体流程、设备及操作联系,使学生在书本与生产之间找到联结点,在理论与实践之间架起一座桥梁,收到良好的教学效果。
  我们以轻化工程、林产化工等特色专业的学生为载体,进行理论与实践的相互作用的教学方法,学校与企业建立教学实习基地,最大限度解决理论教学与实践教学相互联系问题,使学生能够有更多地机会将书本中、课堂上学习的理论知识与不同类型工厂进行对比,由实践再回到理论。
  (二)逐步完善化工原理教学体系
  化工原理课程体系包括理论课、实验课、课程实习和课程设计等。我们根据专业特色加强理论教学,不断完善实践教学,使学生尽量多地掌握生产实际信息,加强学生的感性认识,锻炼学生适应社会实践的能力,然后将感性认识作用于理论认识,增强学生的理论水平与实际相继结和的能力。
  学生通过课程实践教学环节,培养了勤思考、善观察、肯动脑的精神。通过到企业生产第一线的与生产的密切接触,将书本中、课堂上的知识与生产中相关的设备、流程有机地联系在一起,找出自己的不足与差距,更加珍惜当前的学习机会,为自己今后的就业找到的的目标和方向。
  加强实践教学环节,完善化工原理的教学体系,使理论课学习和生产实际有机地、密切地结合起来,十分必要。我们研究和探讨理论课所讲授的内容(单元操作及各个单元操作所应用的化工设备等),如何与不同生产企业所采用的设备、生产流程以及所涉及到的原理之间的联系与差别,使学生将的理论知识在实践中得到升华。[8] [9]
  四、结束语
  我们的教学是以培养学生在大学本科阶段的学习能力为中心,以“从理论——到实践——再上升为理论”为宗旨的教学理念,与时俱进不断改革教学方式与方法,使我们的教学适应社会的需求。
  资助信息:黑龙江省高教学会“十二五”规划课题(HGJXB2110401)资助;东北林业大学重点课程资助。
  [参考文献]
  [1]Dong Xueru, Qiang Liming, Zhao Longtao, Hu Jie.Materials and Chemical Engineering Department; Hennan Institute of Engineering; Zhengzhou 450007; China
  董雪茹,强黎明,赵龙涛,胡捷.[化工原理课程理论教学的研究] 广 东 化 工2009 年.第12 期 .广 东 化 工.第36 卷.总第200 期   [2]LIUZuohua, LIZequan, XUE ongshu, TAN Shiyu, ZHOUXiaohua. Classroom Teaching of Chemical Engineering Principles and Cultivation of Green Chemical Engineering Awareness. Journal of Chongqing Institute of Technology(Natural Science 2008年7月 Vol.22 No.7
  刘作华,李泽全,薛荣书,谭世语,周小华.[“化工原理”的课堂教学与绿色化工意识的培养].重庆工学院学报(自然科学)第22卷第7期
  [3]QIANG Liming; ZHAO Longtao; DONG Xueru; HU Jie. Engineering Education in the Practice Teaching of Chemical Engineering Principle.Department of Material and Chemical Engineering; Henan Institute of Engineering; Zhengzhou 450007; China. Vol122,No12 2010年 6月
  强黎明,赵龙涛董雪茹,胡捷.[化工原理实践课教学中的工程教育].河南工程学院学报.自然科学版.第22卷第2期
  [4]Jia Dongmei Liu Yuanwei Liu Ming Zheng Xiaodong. The Cultivation of Engineering Quality and Creative Ability on Chemical Engineering Principles.Chemical Engineering & Equipment
  贾冬梅,刘元伟,刘明,郑晓冬.[化工原理教学中工程素质与创新能力的培养].化学工程与装备2008 年.第7 期,126
  [5]Liu Haixia, Gong Yanwen, Shen Yanmin. Analysis of Theory Teaching Process of Chemical Engineering Principles for students of non-chemistry majors.China Science and Technology Information Nor 208
  刘海霞,龚彦文,申颜敏.[非化工专业化工原理理论教学浅析].中国科技信息.2008年.22期.278页
  [6]范钦珊,[以内容方法技术为重点深化课程教育改革],中国高等教育.2004.年1期
  [7]陈欲晓,苏文强[非化工类化工原理教学中工程理念的建立及课程研究].高等教育课程建设与教学改革研讨会 07-08 July2012 HECTR2012 VOL.1110.52页
  [8]陈欲晓等,[化工原理理论教学与实践教学关系的研究及探讨] 提高高等教育质量创新与实践(高教科研论文集),2010年度(获得优秀教育科研论文贰等奖(发证机关:黑龙江省高等教育学会)证书编号:10129)
  [9]陈欲晓等,[化工原理课堂教学新模式的探讨与建设],2006年度教育部高等学校工程类专业教学研讨会,(获得优秀论文奖,发证机关:教育部高等学校林业工程类专业指导委员会)
  (作者单位:东北林业大学 黑龙江哈尔滨)
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