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化學(xué)反應(yīng)工程是被教育部頒發(fā)的《目錄》確定的寬口徑化學(xué)工程與工藝專業(yè)的四門主干課程之一,也是涉及研究過程工業(yè)(即通過化學(xué)變化或物理-化學(xué)變化制造產(chǎn)品的工業(yè),包括化工、石油、冶金、材料、輕工、醫(yī)藥、生化、食品、建材、軍工、環(huán)境等) 中生產(chǎn)過程、生產(chǎn)裝置、工藝技術(shù)規(guī)律的諸多專業(yè)重要的必修或選修的技術(shù)類或技術(shù)基礎(chǔ)課程[1]?;瘜W(xué)反應(yīng)工程既包含化學(xué)現(xiàn)象,又包含物理現(xiàn)象,是一門綜合性強(qiáng)、涉及基礎(chǔ)知識(shí)面廣、對數(shù)學(xué)要求高的專業(yè)技術(shù)學(xué)科,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)普遍感到理論抽象、計(jì)算繁瑣,不少學(xué)生認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)工程課程是大學(xué)中最難學(xué)習(xí)的課程之一。又加之我校為一所地方性本科院校,學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)并不扎實(shí),實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)條件有限,因此,如何在較短的課時(shí)數(shù)內(nèi)使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握本課程主要內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念和創(chuàng)新能力,成為我校化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)改革的重點(diǎn)。基于此,我們在傳統(tǒng)教學(xué)方式的基礎(chǔ)上,進(jìn)行教學(xué)改革,引入師生互動(dòng)教學(xué)模式,并取得了一些進(jìn)展。
1 化學(xué)反應(yīng)工程的主要內(nèi)容和作用
化學(xué)反應(yīng)工程是化工類專業(yè)的一門專業(yè)主干課程、核心課程,涉及物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工傳遞過程、優(yōu)化與控制等。主要研究工業(yè)規(guī)?;瘜W(xué)反應(yīng)過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制。該課程對于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、強(qiáng)化工程分析能力具有十分重要的作用[2]。本課程的基本內(nèi)容包括反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)器設(shè)計(jì)與分析兩個(gè)方面,重點(diǎn)是介紹氣——固相催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)、氣——固相催化反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)、理想流動(dòng)反應(yīng)器、反應(yīng)器中的混合及對反應(yīng)的影響、氣液反應(yīng)及反應(yīng)器和流——固相非催化反應(yīng)等基本理論。目的是使學(xué)生掌握研究工業(yè)規(guī)?;瘜W(xué)反應(yīng)器中化學(xué)反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)的基本方法和基本原理,具備進(jìn)行反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)操作條件的確定和最佳工況的分析控制、過程的開發(fā)研究和模擬放大的基本能力。
2 化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的主要問題
傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)方式單一,主要是教師在講臺(tái)上講,學(xué)生臺(tái)下聽。課堂教學(xué)不具有主體性、創(chuàng)造性、全面性、發(fā)展性的行為,其不足之處有以下幾方面:灌輸式過多,參與式過少。教師的啟發(fā)式與學(xué)生的參與體現(xiàn)得不夠,學(xué)生被動(dòng)聽課,課堂氣氛大多比較沉悶。結(jié)論型過多,問題型過少。教師教給學(xué)生的都是定論,啟發(fā)學(xué)生思考問題、提出問題不夠,學(xué)生的問題意識(shí)和提出問題、研究問題的能力較弱,授課效果不佳?,F(xiàn)代教學(xué)理論認(rèn)為,教學(xué)是一個(gè)雙邊互動(dòng)的過程。在這一過程中,教師是主導(dǎo),學(xué)生是主體,任何一方的作用都不能忽視[3-4]。所以我們在化學(xué)反應(yīng)工程的教學(xué)中,根據(jù)地方院校的特點(diǎn)引入了師生互動(dòng)教學(xué)法。
3 互動(dòng)式教學(xué)法在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中的運(yùn)用
互動(dòng)式教學(xué)是指在教師的指導(dǎo)下,利用合適的教學(xué)選材,通過教與學(xué)雙方交流、溝通,激發(fā)教學(xué)雙方的主動(dòng)性,拓展學(xué)生思維,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,以達(dá)到提高教學(xué)效果的一種教學(xué)模式[5]。這種教學(xué)模式需要營造多邊互動(dòng)的教學(xué)環(huán)境,在教學(xué)雙方平等交流探討的過程中,達(dá)到不同觀點(diǎn)碰撞交融,進(jìn)而激發(fā)教學(xué)雙方的主動(dòng)性和探索性,從而提高教學(xué)效果?;?dòng)式教學(xué)常用的方式有多種,本教學(xué)改革選擇問題教學(xué)法、案例教學(xué)法、上課提問、課后互動(dòng)多種方法進(jìn)行教學(xué),由傳統(tǒng)的講授式轉(zhuǎn)向講授與提問、討論相結(jié)合的教師與學(xué)生雙向交流的啟發(fā)式教學(xué)。在教改過程中,我們充分發(fā)揮互動(dòng)式教學(xué)法的優(yōu)勢,努力尋找互動(dòng)式教學(xué)與化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)的最佳結(jié)合點(diǎn),促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)的開展。
3.1問題教學(xué)法與案例教學(xué)
問題教學(xué)法是指圍繞問題展開教學(xué)雙方互動(dòng)。一般為:提出問題—思考討論問題—尋找答案—歸納總結(jié)。比如,在講授多級(jí)cstr串聯(lián)的計(jì)算及優(yōu)化時(shí)采用此教學(xué)方法。首先提出兩個(gè)問題,第一個(gè)問題是分析多級(jí)cstr串聯(lián)的必要性,第二個(gè)問題是如何求串聯(lián)體系的轉(zhuǎn)化率。然后引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)平推流和全混流反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)和兩種理想流動(dòng)反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型的建立方法進(jìn)行思考、討論;進(jìn)而利用已學(xué)知識(shí)點(diǎn)尋找答案,教師最后歸納總結(jié)。在講授反應(yīng)器中的混合及對反應(yīng)的影響這章時(shí),充分利用案例教學(xué)。案例教學(xué)一般程序?yàn)榘咐庹f—嘗試解決—設(shè)置懸念—理論學(xué)習(xí)—剖析方案。在這一章中利用案例教學(xué),啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)所測得的停留時(shí)間分布情況,利用非理想流動(dòng)模型解決實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的操作型和設(shè)計(jì)型問題。
3.2加強(qiáng)課堂提問
【關(guān)鍵詞】化學(xué)方程式;多樣化與零散性;推導(dǎo);理解與應(yīng)用
對化學(xué)反應(yīng)xA+yB=mC+nD+qE(系數(shù)x、y、m、n、q的值為大于或等于0的整數(shù)),推導(dǎo)分析如下。
一、分解反應(yīng)
當(dāng)x=0、q=0時(shí),則該反應(yīng)為分解反應(yīng),B必然是化合物,C和D不一定都是單質(zhì)。
1.若B是氧化物的液體,則該反應(yīng)需在通電條件下發(fā)生分解;若B是含非極性鍵的氧化物,則B必含過氧根。
2.若C是氧氣,D為含鉀的化合物,則B可能是氯酸鉀。
3.若C是能使澄清石灰水變渾濁的氣體,則B所含的陰離子是碳酸根離子或亞硫酸根離子。
4. 若B中有元素化合價(jià)發(fā)生變化的,則為氧化還原反應(yīng)。
5.若B是一種鹽類,C、D均為單質(zhì),則反應(yīng)條件通常是通電。
二、化合反應(yīng)
當(dāng)n與q均為0時(shí),則C一定是化合物,該反應(yīng)為化合反應(yīng),A和B不一定都是單質(zhì)。
1. 若固體A在B中燃燒時(shí)火星四射,則C是四氧化三鐵。
2.若A是良好的高能燃料,則C是水。
3.若C的水溶液能使酚酞變紅色,B是常見的液體,則A一定是堿性氧化物或氨。
4. 若A是具有還原性的固體非金屬單質(zhì),B是氣體化合物,則C具有還原性和毒性。
5.若C溶液的pH=1,并能與BaCI2溶液反應(yīng)生成白色沉淀,B是常見液體,則A是三氧化硫。
6. 若A是短周期原子半徑最大的元素,B是空氣中常見氣體,則C可能是氧化鈉或過氧化鈉。
7.若C含有能使硫氰根離子變紅色的離子,則該反應(yīng)有電子得失。
三、置換反應(yīng)
當(dāng)A和C是單質(zhì)、q=0時(shí),則該反應(yīng)是置換反應(yīng)。
1.若D的溶液為淺綠色,C為紅色固體,則A是鐵。
2.在加熱下,若B是金屬氧化物,D為無色液體,則A是氫氣。
3.在加熱下,若B是金屬氧化物、D是氣體化合物,則A是碳。
4.若C和D均是可燃性氣體,則D為一氧化碳
5.若B為藍(lán)色溶液,則A活潑于C。
6.若B溶液的pH=1時(shí),A為活潑金屬,則C為氫氣。
7.若B為藍(lán)色溶液,當(dāng)加入一定量的金屬鈉時(shí),則最終產(chǎn)物中一定有氫氧化銅。
四、復(fù)分解反應(yīng)(含中和反應(yīng))
當(dāng)A、B、C、D是均為沒有化合價(jià)變化的化合物、q=0,該反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)。
1.若D溶液具有不穩(wěn)定性,常溫下易分解為兩種氧化物,B溶液能使石蕊變紅色,則A可能是碳酸鹽或亞硫酸鹽。
2.若B為AgNO3溶液,在酸性環(huán)境中,C為難溶物,則A可能含鹵素離子。
3. 若B為含鋇離子的溶液,C為不溶于酸的固體,則A可能是硫酸根或亞硫酸根。
4.若C和D都是可溶于水的物質(zhì),則該反應(yīng)是否發(fā)生?(可能發(fā)生反應(yīng))。
5.若C和D均是鹽,則該反應(yīng)是否一定發(fā)生?(可能發(fā)生反應(yīng))。
6.若D為藍(lán)色固體,則A、B中應(yīng)含有OH-。
7.若A和B所含的陽離子分別為Na+和Ba2+,則該反應(yīng)是否一定發(fā)生?(不一定發(fā)生反應(yīng))
8、若A為硫酸鹽,B為BaCI2溶液,混合后有白色沉淀出現(xiàn),則A是否一定可溶?(不一定可溶)
五、復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)
若A、B、C、D、E中有元素化合價(jià)變化的,則為復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)。
1.若A為鐵或鋁,B為濃硝酸或濃硫酸,在常溫下會(huì)發(fā)生反應(yīng)嗎?(鈍化)若在加熱下,會(huì)發(fā)生怎樣的反應(yīng)呢?
2. 若A為濃鹽酸,C為氯氣,則B可能是哪些物質(zhì)呢?(二氧化錳、高錳酸鉀、氯酸鉀等)
3.若A為漂白粉,要在什么條件下才能漂白?(酸)
4.若A為鋅,B為濃硝酸,則可生成幾種氣體?若B為濃硫酸,情況又如何?(二氧化氮、一氧化氮等)(二氧化硫、氫氣)
5.若A為硫化氫,B為濃硫酸,則可生成幾組產(chǎn)物?若A為碳,則產(chǎn)物如何?
六、有機(jī)物
當(dāng)q=0時(shí)的有機(jī)物反應(yīng)
1.若A是有機(jī)物,B為氧氣時(shí),則燃燒產(chǎn)物一定有CO2和H2O。
2.若C、D分別是CO2和H2O,B為單質(zhì)氣體,則A一定含碳?xì)鋬煞N元素,可能含氧元素。
3.若A為烷烴或芳香烴,B為鹵素,則可發(fā)生取代反應(yīng)。
4.若A為羧酸類,B為醇類或酚類,則可在無機(jī)酸的作用下發(fā)生酯化反應(yīng);若A為酯類,要得到羧酸類和醇類或酚類,可在無機(jī)酸或堿的條件下發(fā)生水解,則B為水。
當(dāng)n=0、q=0時(shí)的有機(jī)反應(yīng)
5.若A為烯烴或炔烴,在一定條件下可發(fā)生加成反應(yīng),則B可為多種物質(zhì),如氫氣、水、鹵素、鹵化氫等。
七、質(zhì)量守恒定律
1.若反應(yīng)物A、B各為α克,則生成物C和D、E的總量不定是2α克。
2.反應(yīng)物A與B的質(zhì)量比,不一定等于生成物C和D的質(zhì)量比。
3.系數(shù)x和y之和,不一定等于m和n、q之和。
八、化學(xué)反應(yīng)條件
1、在高溫時(shí),鐵在純氧中燃燒,劇烈反應(yīng),火星四射,生成Fe?O?,F(xiàn)e?O?可以看成是FeO·Fe?O?。鐵在氧氣中燃燒火星四射的原因是鐵絲中通常含有少量碳元素,而純鐵燃燒幾乎不會(huì)有火星四射的現(xiàn)象。)
化學(xué)方程式為:3Fe+2O?=Fe?O?(點(diǎn)燃)。
2、鐵在常溫下,與水、空氣作用生成氧化鐵,原理是和氧氣、水反應(yīng),這也就是鐵銹的生成原理。氧化鐵是鐵銹的主要成分。鐵銹的主要成因是鐵金屬在雜質(zhì)碳的存在下,與環(huán)境中的水分和氧氣反應(yīng),鐵金屬便會(huì)生銹。
化學(xué)方式為:4Fe+3O?+XH?O=2Fe?O?·XH?O。
(來源:文章屋網(wǎng) )
一、原電池和電解池的兩極的變化
1.在原電池中,要弄清“誰”在負(fù)極失(失電子)、升(化合價(jià)升高)、氧(被氧化,發(fā)生氧化反應(yīng),生成氧化產(chǎn)物),“誰”在正極得(得電子)、降(化合價(jià)降低)、還(被還原,發(fā)生還原反應(yīng),生成還原產(chǎn)物)。在原電池中根據(jù)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)判斷:還原劑在負(fù)極失、升、氧;氧化劑在正極得、降、還。
2.在電解池中,要弄清“誰”在陽極失、升、氧,“誰”在陰極得、降、還。根據(jù)陰極和陽極的放電順序判斷:金屬陽極或陰離子在陽極失、升、氧:陽離子在陰極得、降、還。
即:陽極:金屬陽極(Pt、Au除外)>S>I>Cl>OH>含氧酸根>F。
陰極:Ag>Fe>Cu>H(濃)>Pb>Sn>Fe>Zn>H>Al>Mg>Na>Ca>K。
二、書寫電極反應(yīng)式的三個(gè)關(guān)鍵問題
1.原電池根據(jù)自發(fā)氧化還原反應(yīng)找出在負(fù)極和正極發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)。電解池根據(jù)陰極和陽極的放電情況,找出在陰極和陽極發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)的物質(zhì)或離子。
2.考慮對應(yīng)的氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物能否和介質(zhì)反應(yīng),如果反應(yīng)要寫反應(yīng)以后的產(chǎn)物。
3.通過比較電極反應(yīng)的左邊和右邊氧原子數(shù)目的多少,根據(jù)溶液的酸堿性,按結(jié)合氧、提供氧的方法,調(diào)平兩邊的氧原子和氫原子。
(1)結(jié)合氧的物質(zhì)是:HO或H
中性或堿性環(huán)境:1 mol HO結(jié)合1mol O轉(zhuǎn)化成2mol OH
酸性環(huán)境:2 mol H結(jié)合1mol O轉(zhuǎn)化成1mol HO
(2)提供氧的物質(zhì)是:HO或OH
中性或堿性環(huán)境:2mol OH提供1molO轉(zhuǎn)化成1 mol HO
酸性環(huán)境: 1 mol HO提供1mol O轉(zhuǎn)化成2mol H
4.通過原子守恒、電荷守恒配平電極反應(yīng)式。
三、常見電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書寫
(一)原電池中電極反應(yīng)式的書寫
1.負(fù)極參與反應(yīng),正極不參與反應(yīng):在這類原電池中,負(fù)極的電極材料:失、升、氧,一般為金屬;正極本身不參與反應(yīng),只起導(dǎo)體的作用,正極周圍的離子或分子(如:H、Cu、O、Cl,等等)得、降、還。
例1.寫出以Al、空氣,海水為能源的海水電池的電極反應(yīng)式。
解:還原劑:Al作負(fù)極:失、升、氧,對應(yīng)的氧化產(chǎn)物為:Al與介質(zhì)海水不反應(yīng)。
負(fù)極:4Al-12e=4Al
氧化劑:O在正極:得、降、還,對應(yīng)的還原產(chǎn)物為O,需要考慮結(jié)合氧的問題,由于反應(yīng)環(huán)境呈弱堿性,所以用6 mol HO結(jié)合6mol O生成12mol OH。
正極:3O+12e+6HO=12OH。
2.正極和負(fù)極都參與反應(yīng):這類電池的兩電極材料分別由金屬和金屬的化合物組成。金屬作為負(fù)極:失、升、氧。金屬的化合物作為正極:得、降、還。
例2.鉛蓄電池(放電),負(fù)極是Pb,正極是PbO、HSO是電解質(zhì),寫出該電池的電極反應(yīng)。
解:還原劑:Pb作負(fù)極:失、升、氧,對應(yīng)的氧化產(chǎn)物為:Pb,與介質(zhì)中的SO反應(yīng)結(jié)合成:PbSO沉淀。負(fù)極:Pb-2e+SO=PbSO。
氧化劑:PbO在正極:得、降、還,對應(yīng)的還原產(chǎn)物為:Pb,與介質(zhì)中的SO反應(yīng)結(jié)合成:PbSO沉淀。且反應(yīng)環(huán)境呈酸性,所以用4mol H結(jié)合2mol O生成2molHO。
正極:PbO+2e+4H+ SO=PbSO+2HO
3.正極和負(fù)極都不參與反應(yīng):電池的電極材料均為惰性材料,且為同一材料,但在兩極周圍的物質(zhì)有差別。負(fù)極周圍的物質(zhì)有還原性:失、升、氧,正極周圍的物質(zhì)有氧化性:得、降、還。
例3.氫氧燃料電池,分別以KOH和HSO作電解質(zhì)溶液。
解:(1)KOH作電解質(zhì)溶液
還原劑:H在負(fù)極;失、升、氧,對應(yīng)的氧化產(chǎn)物為:H,與反應(yīng)環(huán)境中的OH不能共存,要反應(yīng)生成HO。負(fù)極:2H-4e+4OH=4HO。
氧化劑:O在正極;得、降、還,由于反應(yīng)環(huán)境呈堿性,所以用2mol HO結(jié)合2mol O生成4mol OH。正極:O+4e+2HO=4OH。
(2)HSO作電解質(zhì)溶液
還原劑:H在負(fù)極;失、升、氧,對應(yīng)的氧化產(chǎn)物為;H負(fù)極:2H-4e=4H。
氧化劑:O在正極;得、降、還,由于反應(yīng)環(huán)境呈酸性,所以用4mol H結(jié)合2mol O生成2mol HO。正極:O+4e+4H=2HO。
練習(xí):甲烷、空氣、燃料電池,寫出分別以KOH和HSO作電解質(zhì)溶液的電極反應(yīng)式。
(二)電解池中電極反應(yīng)式的書寫
1.陰極和陽極都不參與反應(yīng)。即為惰性電極,還原性強(qiáng)的離子或者分子在陽極上失、升、氧,發(fā)生氧化反應(yīng);氧化性強(qiáng)的離子或者分子在陰極上得、降、還,發(fā)生還原反應(yīng)。
例4.分別用惰性電極電解硫酸溶液、氫氧化鈉溶液,寫出電極反應(yīng)式。
解:(1)硫酸溶液
根據(jù)陰離子的放電順序判斷:水電離出的OH在陽極:失、升、氧,對應(yīng)的氧化產(chǎn)物為:氧氣。陽極:2HO-4e= O+4H
根據(jù)陽離子的放電順序判斷。硫酸提供的H在陰極:得、降、還,對應(yīng)的還原產(chǎn)物為:氫氣。陰極:4H+4e= 2H
(2)氫氧化鈉溶液
根據(jù)陰離子的放電順序判斷:氫氧化鈉提供的OH在陽極:失、升、氧,對應(yīng)的氧化產(chǎn)物為:氧氣。陽極:4OH-4e= 2HO+ O。
根據(jù)陽離子的放電順序判斷:水電離出的H在陰極:得、降、還,對應(yīng)的還原產(chǎn)物為:氫氣。陰極:4HO +4e= H+4OH。
2.陽極參與反應(yīng),陰極不參與反應(yīng)。此時(shí)陽極為金屬,金屬陽極失、升、氧,生成對應(yīng)的金屬陽離子;陰極按陽離子的放電順序判斷。如:電解法精煉銅的電極反應(yīng)式。
(三)研究原電池和電解池的電極反應(yīng)可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律
1.正極反應(yīng)還可由原電池反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)直接、迅速獲得。
陰極反應(yīng)還可由電解池反應(yīng)減去陽極反應(yīng)直接、迅速獲得。
2.充電時(shí)相當(dāng)于電解池,由于電解反應(yīng)就是該原電池反應(yīng)的逆反應(yīng),因此電解(充電)時(shí)的電極反應(yīng)也必定就是該原電池電極反應(yīng)的逆反應(yīng),故又可迅速寫出電解池的陰極反應(yīng)與原電池負(fù)極的電極反應(yīng)推得。
[中圖分類號(hào)] R4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 1673-9701(2017)13-0132-03
[Abstract] Objective To explore the feasibility and effectiveness of the application of clinical simulation teaching system and participatory teaching method in the process of resident medical training, and to explore new ways to ensure the quality of resident training and to cultivate qualified medical talents. Methods 150 doctors in our hospital for resident physician standardized training from January 2015 to October 2016 were divided into three groups. Among them, 50 subjects in group A were given mimetic teaching method, 50 in group B were given participatory teaching method, and 50 in group C were given traditional clinical practice. The theoretical study, basic operation, case analysis and the total score of examination between the three groups were compared. Results The theoretical learning, basic operation, case analysis and total score of group A and group B were significantly higher than those of group C(P0.05). The stimulating learning interest, improving clinical thinking ability, mastering basic knowledge, improving problem-solving ability, cultivating self-learning ability and teaching satisfaction score in group A and group B were significantly higher than those in group C(P
[Key words] Resident physician standardized training; Clinical simulation teaching system; Participatory teaching method; Theory
住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)是醫(yī)學(xué)生畢業(yè)后教育的重要組成部分,對于培訓(xùn)臨床高層次醫(yī)師、提高醫(yī)療質(zhì)量具有重要作用[1]。住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)過程具有更強(qiáng)的實(shí)踐性和專業(yè)性,因此其教學(xué)方法也應(yīng)有所區(qū)別,但因長期以來由于我國尚無規(guī)范化的住院醫(yī)師培訓(xùn)制度,因此也缺乏與之相適應(yīng)的教學(xué)模式及方法,從而影響了住院醫(yī)師培訓(xùn)的效果[2]。因此根據(jù)住院醫(yī)師培訓(xùn)的內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)探索更有效、針對性的教學(xué)方法勢在必行。模擬教學(xué)法作為一種新的教學(xué)方法,其通過各種模擬教學(xué)設(shè)備,創(chuàng)設(shè)模擬臨床情境,在醫(yī)學(xué)生的臨床教學(xué)中已得到廣泛應(yīng)用[3]。參與式教學(xué)方法(Participatory Teaching Method)是目前國際上普遍倡導(dǎo)的一種進(jìn)行教學(xué)、培訓(xùn)和研討的方法[4]。本研究旨在探討臨床模擬教學(xué)系統(tǒng)、參與式教學(xué)方法在住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)中的應(yīng)用效果,并與傳統(tǒng)臨床實(shí)習(xí)教學(xué)方式進(jìn)行比較,現(xiàn)報(bào)道如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
選擇2015年1月~2016年10月來我院進(jìn)行住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的醫(yī)師150例。其中A組50例采用模擬教學(xué)法,其中男27例,女23例,年齡最小23歲,最大35歲,平均(27.8±5.2)歲,其中本科16例、碩士32例、博士2例。B組50例采用參與式教學(xué)方法,其中男26例,女24例,年齡最小22歲,最大36歲,平均(26.1±6.3)歲,其中本科15例、碩士32例、博士3例。C組50例采用傳統(tǒng)臨床實(shí)習(xí)方式,其中男25例,女25例,年齡最小23歲,最大34歲,平均(26.8±7.1)歲,其中本科18例、碩士31例、博士1例,各組入選研究對象的性別、年齡、學(xué)歷等基礎(chǔ)資料比較,組間差異不顯著(P>0.05),具有可比性。
1.2 方法
將參加培訓(xùn)的住院醫(yī)師分為三組:A組采用臨床模擬教學(xué)系統(tǒng)(包括臨床實(shí)驗(yàn)教學(xué)、臨床智能模擬實(shí)踐教學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)化病人實(shí)踐教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué));B組采用參與式教學(xué)方法(如課堂討論、頭腦風(fēng)暴、示范和指導(dǎo)練習(xí)、小組活動(dòng)、案例分析、辯論等方法)進(jìn)行教學(xué),按照住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)內(nèi)容和目標(biāo)的要求組織統(tǒng)一考核以評(píng)價(jià)培訓(xùn)效果;C組采用傳統(tǒng)臨床實(shí)習(xí)方式。每組均培訓(xùn)3個(gè)月。
1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)
(1)3個(gè)月后進(jìn)行出科考試,包括理論學(xué)習(xí)(40%)、基本操作(30%)、病例分析(30%),總分共100分[5]。(2)設(shè)計(jì)規(guī)培醫(yī)生對教學(xué)效果評(píng)價(jià)的調(diào)查問卷,主要包括激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高臨床思維能力、基礎(chǔ)知識(shí)的掌握、提高解決問題能力、培養(yǎng)自學(xué)的能力、教學(xué)滿意度等方面。每個(gè)方面采用五級(jí)評(píng)分法:很有幫助、有幫助、一般幫助、無幫助、毫無幫助或非常滿意、滿意、一般滿意、不滿意、很不滿意,其分值分別為5分、4分、3分、2分及1分[6]。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
使用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件包處理,計(jì)量資料以(x±s)表示,兩組比較采用t檢驗(yàn),多組間比較進(jìn)行方差分析,檢驗(yàn)水準(zhǔn)取α=0.05,P
2 結(jié)果
2.1 各組考試成績分?jǐn)?shù)比較
見表1。A組、B組的理論學(xué)習(xí)、基本操作、案例分析及總分分別顯著高于C組,組間比較,差異具有顯著性(P0.05)。
2.2各組規(guī)陪醫(yī)生對教學(xué)效果的評(píng)價(jià)
見表2。A組、B組的激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高臨床思維能力、基礎(chǔ)知識(shí)的掌握、提高解決問題能力、培養(yǎng)自學(xué)的能力、教學(xué)滿意度評(píng)分分別顯著高于C組,組間比較差異具有顯著性(P0.05)。
3討論
醫(yī)學(xué)是實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,臨床實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)人才的重要環(huán)節(jié),沒有反復(fù)、規(guī)范的操作實(shí)踐就不會(huì)有熟諳疾病的診斷和治療技術(shù)。傳統(tǒng)臨床實(shí)踐技能訓(xùn)練的每一步都離不開操作的對象――患者[7]。但隨著醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)變、醫(yī)療法規(guī)的實(shí)施及患者自我保護(hù)意識(shí)的提高,臨床實(shí)踐機(jī)會(huì)越來越少。首先,《中華人民共和國執(zhí)業(yè)醫(yī)師法》規(guī)定,醫(yī)學(xué)生畢業(yè)后在執(zhí)業(yè)醫(yī)師指導(dǎo)下必須有至少1年的臨床工作經(jīng)歷,然后通過嚴(yán)格的理論和技能考核,并經(jīng)注冊后獲得執(zhí)業(yè)醫(yī)師資格才能實(shí)施臨床醫(yī)療行為[8]。也就是說,如果沒有醫(yī)師資格,不能合法地從事醫(yī)療操作,這無疑給臨床實(shí)踐教學(xué)帶來極大困難。其次,患者越來越重視自身的“隱私權(quán)”,“自我保護(hù)意識(shí)”日漸增強(qiáng),對教學(xué)的配合程度日益下降,實(shí)習(xí)醫(yī)生經(jīng)常陷入患者不讓“碰”的尷尬處境,特別是涉及到患者隱私的醫(yī)療操作更是舉步維艱[9]。再次,最高人民法院關(guān)于醫(yī)療糾紛訴訟中實(shí)行“舉證責(zé)任倒置”的司法解釋,使得許多臨床教師對風(fēng)險(xiǎn)較大的操作項(xiàng)目采取回避態(tài)度,臨床實(shí)踐機(jī)會(huì)銳減。同時(shí),由于高校研究生、本科生招生規(guī)模的增加,可以利用的臨床教學(xué)資源相對不足[10]。凡此種種,導(dǎo)致臨床實(shí)習(xí)困難重重,臨床能力培養(yǎng)受到了嚴(yán)重的影響。
住院醫(yī)師培訓(xùn)是對臨床醫(yī)學(xué)本科及以上學(xué)歷的醫(yī)學(xué)畢業(yè)生在臨床培訓(xùn)基地實(shí)施畢業(yè)后教育,使其成?楹細(xì)竦牧俅滄?科醫(yī)師。住院醫(yī)師規(guī)范培訓(xùn)是醫(yī)學(xué)生畢業(yè)后教育的重要組成部分,是培養(yǎng)合格的臨床醫(yī)學(xué)人才、提高臨床醫(yī)療水平的重要措施之一。住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)的目的側(cè)重于臨床思維能力及臨床技能的訓(xùn)練,使醫(yī)學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲呐R床醫(yī)生。
在這種情況下,模擬教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,其以更加符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)的方式進(jìn)行醫(yī)學(xué)教學(xué),已經(jīng)成為我國醫(yī)學(xué)教學(xué)改革的必然趨勢。模擬教學(xué)通過各種模擬教學(xué)設(shè)備,創(chuàng)設(shè)模擬臨床情境,創(chuàng)造了實(shí)踐操作機(jī)會(huì),其直觀、清晰、可多次重復(fù),顯示了教學(xué)上的優(yōu)越性,在醫(yī)學(xué)生教學(xué)中已得到廣泛應(yīng)用并取得了良好效果,在住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)過程中發(fā)揮了更大的作用[11]。
參與式教學(xué)方法(Participatory Teaching Method)是目前國際上普遍倡導(dǎo)的一種進(jìn)行教學(xué)、培訓(xùn)和研討的方法,是一種師生共同推進(jìn)教學(xué)的教學(xué)形式。參與式教學(xué)過程是指受教育者在明確的教學(xué)目標(biāo)指導(dǎo)下,運(yùn)用科學(xué)的方法,在民主、寬容的課堂環(huán)境中,積極主動(dòng)、具有創(chuàng)造性地介入教學(xué)活動(dòng)的每一個(gè)環(huán)節(jié),從而接受教育、獲取知識(shí)并發(fā)展能力。教師與學(xué)生以平等的身份參與到教學(xué)活動(dòng)中,共同討論、共同解決問題[12-15]。
(一)“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊
化學(xué)反應(yīng)原理是高中化學(xué)開設(shè)的六個(gè)選修模塊之一,授課對象是對化學(xué)反應(yīng)有濃厚興趣的同學(xué)。通過該模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究,可以讓學(xué)生了解各種化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象及原理,加深對化學(xué)物質(zhì)本質(zhì)變化的了解,可以利用化學(xué)反應(yīng)創(chuàng)造新物質(zhì),推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展。
“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊理論性較強(qiáng),學(xué)生理解起來也存在一定的困難。因此在該模塊教學(xué)的時(shí)候,教師除了向?qū)W生傳授書本基礎(chǔ)知識(shí),還需要通過實(shí)驗(yàn)的方式讓學(xué)生更加直觀的了解各種化學(xué)反應(yīng),加深學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)原理的印象。
(二)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)
化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指的是在某個(gè)固定情境中,為了實(shí)現(xiàn)本節(jié)課的化學(xué)教學(xué)目標(biāo),教師開展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)?;瘜W(xué)是門抽象性較強(qiáng)的學(xué)科,如果僅僅通過文字內(nèi)容講解,學(xué)生很難體會(huì)其中的原理,因此需要通過實(shí)驗(yàn)加以輔助。學(xué)生通過觀察和參與實(shí)驗(yàn),在加深對書本知識(shí)認(rèn)識(shí)的同時(shí),還可以提高動(dòng)手創(chuàng)新的能力,是培養(yǎng)學(xué)生全方位素質(zhì)的重要途徑。
二、“化學(xué)反應(yīng)原理”教學(xué)現(xiàn)狀
(一)學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣情況
通過筆者對某校高中生的調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),有80.6%的學(xué)生對“化學(xué)反應(yīng)原理”章節(jié)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較感興趣。在對這80.6%學(xué)生的深入調(diào)查中發(fā)現(xiàn),不同學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣點(diǎn)也存在不同。絕大多數(shù)學(xué)生興趣停留在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和感官體會(huì)上,對于化學(xué)實(shí)驗(yàn)所揭示的原理卻很少關(guān)注。在對19.4%不感興趣學(xué)生的調(diào)查中發(fā)現(xiàn),這部分學(xué)生之所以對實(shí)驗(yàn)不感興趣,是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為實(shí)驗(yàn)趣味性不強(qiáng),有的學(xué)生害怕實(shí)驗(yàn)中有各種危險(xiǎn)隱患,還有的學(xué)生是因?yàn)椴幌雽憣?shí)驗(yàn)報(bào)告。這些因素的存在,都導(dǎo)致學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)失去了興趣。
(二)學(xué)生參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情況
在實(shí)踐教學(xué)中,教師通常采用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是教師演示和學(xué)生動(dòng)手操作兩種,也有部分老師會(huì)利用動(dòng)畫演示來替代動(dòng)手操作過程。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn),87.29%的學(xué)生認(rèn)為老師有動(dòng)手演示的必要,只有這樣學(xué)生才會(huì)更加直觀感受到化學(xué)反應(yīng)變化情況。同時(shí)也有部分學(xué)生希望通過教師演示,了解實(shí)驗(yàn)的步驟、操作方式等。
對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰φ{(diào)查發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為自己動(dòng)手能力與觀測力比較強(qiáng),但是對方案設(shè)計(jì)、結(jié)果總結(jié)、原理探索等能力則很弱。這也要求教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,多注意培養(yǎng)學(xué)生方案設(shè)計(jì)的能力,還需要培養(yǎng)學(xué)生善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的好習(xí)慣。
(三)教師在開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的困境
在“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊的教學(xué)中,絕大多數(shù)教師都可以感受到該模塊實(shí)驗(yàn)比例越來越低,造成這種情況的原因也是多種多樣的。
在對教師調(diào)查結(jié)果中顯示,有60%的教師認(rèn)為學(xué)校實(shí)驗(yàn)室所配備的設(shè)備基本可以支撐“化學(xué)反應(yīng)原理”模塊的教學(xué);20%教師所在的學(xué)校配備了專職的實(shí)驗(yàn)管理員,但是仍然有許多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)員是兼職。從化學(xué)實(shí)驗(yàn)次數(shù)來看,很多學(xué)校每周化學(xué)實(shí)驗(yàn)的次數(shù)在1次之下。
從化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來看,“原電池工作原理”“溶液酸堿性測試”“化學(xué)反應(yīng)速率”這三個(gè)板塊的教學(xué)經(jīng)常采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,其它板塊比如“熱效應(yīng)”“金屬腐蝕”等都是以多媒體動(dòng)畫取代手工實(shí)驗(yàn)。
三、“化學(xué)反應(yīng)原理”教學(xué)對策
(一)培養(yǎng)學(xué)生正確的實(shí)驗(yàn)方法
在“化學(xué)反應(yīng)原理”教學(xué)模塊中,通過實(shí)驗(yàn)的方式是最佳教學(xué)途徑。筆者以“壓強(qiáng)對化學(xué)平衡產(chǎn)生的影響”為例,設(shè)計(jì)教學(xué)方案。
教師在這個(gè)板塊的教學(xué)中,可以通過幾個(gè)比較明顯的化學(xué)現(xiàn)象,來向?qū)W生解釋化學(xué)平衡的概念。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),除了利用多媒體技術(shù)來使化學(xué)結(jié)果放大化,還可以通過傳感器來精確化結(jié)果,讓學(xué)生直觀感受到各種要素的變化。
教師先在傳感器中裝入NO2和N2O4的氣體,并且將該注射器與傳感器相連接,在電腦上顯示出傳感器數(shù)據(jù)的變化情況。教師讓學(xué)生自己動(dòng)手推動(dòng)注射器,觀察壓強(qiáng)與現(xiàn)象變化之間的關(guān)系,并且繪制曲線圖。學(xué)生通過直觀感受,發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣體被壓縮到一半的時(shí)候,因?yàn)槿萜髦蠳O2濃度加大,顏色變深。
(二)開發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>
教師也可以讓學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn),鞏固已知的理論知識(shí)。筆者以“化學(xué)反應(yīng)速率”教學(xué)來解釋該方法的運(yùn)用“化學(xué)反應(yīng)速率”教學(xué)板塊,教師通過實(shí)驗(yàn)研究不同要素對化學(xué)反應(yīng)速度產(chǎn)生的影響。
在課前預(yù)習(xí)階段,學(xué)生可以通過查閱資料的方法了解生活中的化學(xué)反應(yīng),判斷哪些要素會(huì)影響到化學(xué)反應(yīng)速率。
在課堂教學(xué)階段,教師可以提問學(xué)生:哪些化學(xué)反應(yīng)需要加速?哪些則需要減速?學(xué)生會(huì)回答:希望在冰箱里的食物可以保存的更久?鐵制品希望腐蝕速度慢些等等。教師可以進(jìn)一步提問:如何控制化學(xué)反應(yīng)速率,才能更好為人們生活服務(wù)呢?
在實(shí)驗(yàn)階段中,教師設(shè)置鋅片和銅片與鹽酸反應(yīng)速率對比;物體在純氧和空氣中燃燒劇烈程度對比等實(shí)驗(yàn),來得出會(huì)影響反應(yīng)速率的要素。在活塞保持一段時(shí)間不動(dòng)之后,注射器當(dāng)中的氣體顏色會(huì)越來越前,這說明了化學(xué)反應(yīng)平衡出現(xiàn)了變化。同樣,在減壓氣體體積逐漸提高之后,注射器中顏色也會(huì)越來越淺,這是因?yàn)镹O2氣體濃度越來越小,而后顏色的變深意味著平衡再次發(fā)生移動(dòng)。
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2013.03.027
一、設(shè)計(jì)思想
化學(xué)課堂教學(xué)中應(yīng)遵循“從生活走進(jìn)化學(xué),從化學(xué)走向社會(huì)”的思路,教師在教學(xué)中要注意聯(lián)系實(shí)際,幫助學(xué)生拓寬視野,開闊思路。因此,本節(jié)課從生活實(shí)際引入,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,使學(xué)生初步了解化學(xué)反應(yīng)與能量之間的關(guān)系;然后從分類的角度出發(fā),讓學(xué)生從每一種反應(yīng)類型中選做實(shí)驗(yàn),使學(xué)生把握化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律。進(jìn)而讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、宏觀、微觀等角度認(rèn)識(shí)反應(yīng)放熱和吸熱的原因?;诨瘜W(xué)服務(wù)于生活的理念,本節(jié)課采用暖寶寶引入新課又以它結(jié)束新課,同時(shí)展示了化學(xué)能的應(yīng)用,讓知識(shí)學(xué)以致用,使學(xué)生體驗(yàn)到用化學(xué)知識(shí)解決生活中實(shí)際問題的成就感,能給學(xué)生一種積極向上、健康樂觀的學(xué)習(xí)情感。
二、教學(xué)目標(biāo)
⑴知識(shí)與技能:了解化學(xué)鍵的斷裂、形成與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系;通過實(shí)例和實(shí)驗(yàn)了解化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化;了解溫度傳感器的使用。
⑵過程與方法:通過實(shí)驗(yàn)探究,使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程;同時(shí),利用分類、類比等思想豐富學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)及其能量變化的認(rèn)識(shí)角度。通過數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)采集并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),讓學(xué)生觀察到溫度隨著化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的變化情況。
⑶情感、態(tài)度與價(jià)值觀:體會(huì)能量轉(zhuǎn)化在生活生產(chǎn)、社會(huì)進(jìn)步中的重要地位;通過關(guān)注化學(xué)能源,使學(xué)生感受到化學(xué)學(xué)科的價(jià)值與魅力。
三、教學(xué)過程
[引入]播放視頻――暖寶寶廣告之廣告語“溫暖體貼長達(dá)12小時(shí),溫暖只要一片?!?/p>
(發(fā)給每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組暖寶寶使學(xué)生體驗(yàn)熱量變化,學(xué)生異常興奮,迫不及待想體驗(yàn))
設(shè)計(jì)意圖:從生活中走進(jìn)化學(xué),拉近學(xué)科知識(shí)與生活的距離;小組體驗(yàn),拉近了教師與學(xué)生之間的距離。
[提出問題]為什么撕開包裝后,暖寶寶就變暖了呢?
(學(xué)生討論,提醒學(xué)生認(rèn)真閱讀暖寶寶包裝上的說明書)
[小組匯報(bào)]撕開包裝后,鐵粉與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng),放出能量。
設(shè)計(jì)意圖:引導(dǎo)學(xué)生解決問題從已有知識(shí)開始,使學(xué)生產(chǎn)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的需求。
[提出問題]是不是所有的化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化呢?
(大部分學(xué)生持肯定回答,少部分學(xué)生則相反)
[教師引導(dǎo)]實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn),但由于時(shí)間、藥品、儀器等方面的限制,我們不可能將所有的化學(xué)反應(yīng)逐一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[交流討論]如何設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案呢?
[小組匯報(bào)]可將化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分類,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)類型,每一類型的反應(yīng)選做一個(gè)或幾個(gè)實(shí)驗(yàn)。
設(shè)計(jì)意圖:學(xué)生自由討論歸納出結(jié)論,增強(qiáng)了學(xué)生合作意識(shí)和交流能力,并能從分類的角度對知識(shí)進(jìn)行整理和歸納,有利于學(xué)生學(xué)科思維的培養(yǎng)。
[實(shí)驗(yàn)探究](根據(jù)化學(xué)反應(yīng)類型,每一類型的反應(yīng)選做一個(gè)或幾個(gè)實(shí)驗(yàn),并填寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告)
實(shí)驗(yàn)報(bào)告
提供的藥品和儀器:鋁條、6mol/L鹽酸、NaHCO3固體、2mol/LNaOH溶液、NH4Cl固體、Ba(OH)2?8H2O晶體、蒸餾水、試管、導(dǎo)管若干、溫度計(jì)、燒杯、玻璃片、砂紙等。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
小組成員:
選擇的分類方式:
按照所選的分類方式你們小組計(jì)劃做哪些實(shí)驗(yàn)?(可不填滿也可補(bǔ)充)并按要求填寫下表。
(學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和自由討論,并提醒學(xué)生可以參閱教材實(shí)驗(yàn);教師巡視各組學(xué)生操作,對一些不當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作進(jìn)行糾正。)
[匯報(bào)交流]通過實(shí)驗(yàn),我們得出的結(jié)論是:有的化學(xué)反應(yīng)放熱,有的化學(xué)反應(yīng)吸熱。如金屬與酸反應(yīng),酸堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng);Ba(OH)2?8H2O晶體與NH4Cl固體反應(yīng)是吸熱。
設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,增?qiáng)了學(xué)生的合作意識(shí);同時(shí)體現(xiàn)了理論對實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)作用;通過溫度計(jì)的使用,培養(yǎng)學(xué)生從定量的角度認(rèn)識(shí)反應(yīng)中能量的變化;使學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)升華到理性認(rèn)識(shí)。
[提出問題]凡是經(jīng)過加熱而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)嗎?試舉例說明。
[學(xué)生回答]不一定,如鋁熱反應(yīng)。
設(shè)計(jì)意圖:概念的矯正,避免學(xué)生形成錯(cuò)誤的概念。
[演示實(shí)驗(yàn)]利用溫度傳感器測定鋁和鹽酸、NaOH溶液和鹽酸、Ba(OH)2?8H2O晶體與NH4Cl固體反應(yīng)過程中溫度的變化。
設(shè)計(jì)意圖:讓現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,使學(xué)生感受到現(xiàn)代技術(shù)在化學(xué)中的應(yīng)用;無論在學(xué)科知識(shí)的擴(kuò)展方面,還是在學(xué)生研究能力的培養(yǎng)方面都是行之有效的。
[引導(dǎo)和設(shè)問]化學(xué)反應(yīng)中除了有新物質(zhì)生成,還伴隨著能量的變化。而能量的變化通常表現(xiàn)為熱量的變化,據(jù)此你能得出什么結(jié)論?
[學(xué)生回答]化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)要遵循質(zhì)量守恒定律,能量要遵循能量守恒。
設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)知識(shí)遷移的能力,從質(zhì)量守恒定律遷移到能量守恒定律,幫助學(xué)生建立能量守恒的觀點(diǎn)。
[提出問題]化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是什么?可以從哪些角度判斷一個(gè)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)或者放熱反應(yīng)?
(學(xué)生討論,可以提醒學(xué)生鍵的斷裂、形成與能量的關(guān)系)
[小組匯報(bào)]化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是:舊的化學(xué)鍵斷裂,新的化學(xué)鍵形成;可以從宏觀、微觀、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象三個(gè)角度判斷反應(yīng)是放熱還是吸熱。
[教師講解](宏觀角度)一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)完成后的結(jié)果是吸收能量還是放出能量,決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小,我們可以將反應(yīng)物與生成物類比于不同勢能的水,請同學(xué)們看課本圖2-1水能、化學(xué)能變化對比示意圖。
(微觀角度)化學(xué)鍵的斷裂和形成是物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因。
[投影]放熱反應(yīng)H2+Cl2=2HCl,H-H,Cl-Cl,H-Cl的鍵能數(shù)據(jù)和能量-反應(yīng)過程示意圖。
設(shè)計(jì)意圖:從宏觀、微觀的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,使學(xué)生初步了解類比思維方法,培養(yǎng)學(xué)生用圖表的方式形象的解釋反應(yīng)放熱、吸熱的原因。
[提出問題]請用所學(xué)的知識(shí)解釋暖寶寶制熱的原因(從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、宏觀、微觀三個(gè)角度)。并討論化學(xué)能在日常生活中的廣泛應(yīng)用。
設(shè)計(jì)意圖:學(xué)以致用,應(yīng)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)解釋生活中的問題,化學(xué)服務(wù)于生活。體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的價(jià)值所在,引發(fā)學(xué)生關(guān)注社會(huì),培養(yǎng)對社會(huì)的責(zé)任感和使命感。
[教師總結(jié)并投影]根據(jù)所學(xué)知識(shí),對化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行新的分類,可分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。常見的放熱反應(yīng)有:燃燒反應(yīng)、活潑金屬與水或酸的反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、絕大多數(shù)化合反應(yīng);吸熱反應(yīng)有:Ba(OH)2?8H2O晶體與NH4Cl的反應(yīng)、大多數(shù)分解反應(yīng)、C和CO2、C和H2O反應(yīng)等。
設(shè)計(jì)意圖:對本節(jié)課的知識(shí)進(jìn)行總結(jié),幫助學(xué)生形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò),有利于學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
四、教學(xué)反思
新課程的理念就是要將知識(shí)與生活聯(lián)系起來,讓知識(shí)服務(wù)于生活。本節(jié)課播放暖寶寶視頻,讓學(xué)生親身體驗(yàn)到了暖寶寶的制熱原理,在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,產(chǎn)生了學(xué)習(xí)新知的欲望與沖動(dòng)。通過精心設(shè)計(jì)問題情境,引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究和分類、類比等思維方法對化學(xué)能與熱能的關(guān)系進(jìn)行了深入討論和交流,使學(xué)生經(jīng)常處于“憤悱”狀態(tài),從而達(dá)到能讓學(xué)生從宏觀、微觀角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。本節(jié)課最后采用暖寶寶和化學(xué)能在日常生活中的應(yīng)用結(jié)束新課,首尾相應(yīng),讓知識(shí)學(xué)以致用,應(yīng)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)解釋生活中的問題,真正體現(xiàn)“從生活走進(jìn)化學(xué),從化學(xué)走向社會(huì)”的思想。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞: 《化學(xué)反應(yīng)原理》 新人教版 教學(xué)策略
自新課程改革以來,全國大部分省市均紛紛進(jìn)入高中新課程改革試驗(yàn)階段,將高中化學(xué)課程劃分為多個(gè)模塊,并分別定義為必修和選修兩種類型。這就直接為新高考的內(nèi)容奠定了考題基礎(chǔ),在新高考必考內(nèi)容當(dāng)中,新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》的開設(shè)主要針對理科生,該教材具體劃分為四個(gè)章節(jié),即化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡、水溶液中的離子平衡及電化學(xué)基礎(chǔ)。如今新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》在多個(gè)省市使用多年,其在高考中真正占據(jù)極重要的地位。
1.新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》與《必修2》第二章之間的對比分析
1.1比較教學(xué)內(nèi)容
新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》對比《必修2》第二章的內(nèi)容,其更系統(tǒng)地介紹了化學(xué)基礎(chǔ)性的原理知識(shí),包含了更豐富的知識(shí)點(diǎn),但是整體內(nèi)容比《必修2》第二章更抽象。因此,《必修2》第二章其實(shí)就是新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》的重要基礎(chǔ),而新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》是《必修2》第二章的內(nèi)容深化。在《必修2》第二章中,學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)更全面,但點(diǎn)到為止,并不深入探索。而新人教版則更在于對化學(xué)問題的揭示,著重對學(xué)生無機(jī)化學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng),內(nèi)容中添加大量無機(jī)化學(xué)知識(shí),表現(xiàn)在電離度、有效碰撞理論、溶度積及沉淀溶解平衡等方面[1]。
1.2比較教學(xué)目標(biāo)
兩者在教學(xué)目標(biāo)方面的具體表現(xiàn)為多樣性和層次性的特點(diǎn),像《必修2》第二章更多地重視化學(xué)知識(shí)和社會(huì)、科技之間的關(guān)系,因此學(xué)習(xí)該教材的目標(biāo)主要是學(xué)生更多地了解、知道、掌握及體會(huì)更多的相關(guān)化學(xué)知識(shí),可以說是一種認(rèn)識(shí)性學(xué)習(xí)目標(biāo)及體驗(yàn)性學(xué)習(xí)目標(biāo),對學(xué)生技能掌握要求不高。而新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》更注重學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基本思路和方法,主要教學(xué)目的是希望學(xué)生理解、認(rèn)知、學(xué)會(huì)、應(yīng)用及體會(huì)化學(xué)相關(guān)知識(shí)。相比《必修2》第二章而言,新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》對學(xué)生的體驗(yàn)性和技能性提出更高的要求,教學(xué)目標(biāo)也由此提升,所以直接成為考試的重點(diǎn),從而為學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)增加不小的難度。
2.新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》難點(diǎn)及教學(xué)策略
2.1新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》難點(diǎn)
新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》難點(diǎn)具體表現(xiàn)在三個(gè)方面:(1)教材本身知識(shí)點(diǎn)過于集中,且內(nèi)容較抽象,學(xué)生要理解所有知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容,具有一定的難度。(2)學(xué)生自身原因所致,由于教材知識(shí)點(diǎn)集中,內(nèi)容抽象,多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣嚴(yán)重匱乏。也有部分學(xué)生本身學(xué)習(xí)方法不當(dāng),真正投入學(xué)習(xí)的時(shí)間和精力嚴(yán)重不足等。(3)教材內(nèi)容知識(shí)容易,但考試題目偏難,教材內(nèi)容的設(shè)定是為了讓學(xué)生更快地學(xué)習(xí)和掌握,但是考試試題完全不同,因此很多學(xué)生會(huì)感覺考試題目比教材知識(shí)難很多,從而形成教學(xué)難點(diǎn)。
2.2新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》教學(xué)策略
2.2.1合理調(diào)整教材章節(jié)順序。
新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》不可能適用每個(gè)學(xué)校和班級(jí),這就要求教師必須改善教材的內(nèi)部特征,促使教材本身不斷優(yōu)化。要對教材進(jìn)行創(chuàng)新性的應(yīng)用,合理地調(diào)整教材章節(jié)學(xué)習(xí)順序,比如第一章,化學(xué)反應(yīng)與能量;第二章,電化學(xué)基礎(chǔ);第三章,化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡;第四章,水溶液中的離子平衡。這樣才能避免知識(shí)分散情況,便于學(xué)生理解學(xué)習(xí)[2]。
2.2.2化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合多媒體展開教學(xué)。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,但是因?yàn)樾陆滩慕虒W(xué)難點(diǎn)問題,可以選擇與多媒體聯(lián)合教學(xué)的方式和策略。在這種教學(xué)模式下,學(xué)生可自行動(dòng)手探究化學(xué)宏觀現(xiàn)象,從而由此得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,使自身的學(xué)習(xí)方式更形象。
例如:探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,可以采用投影儀向?qū)W生展示出食物在冰箱內(nèi)保存的時(shí)間長短,通過多媒體的方式進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè),幫助學(xué)生更好地體會(huì)到生活和化學(xué)之間的聯(lián)系,有效地激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教師可借機(jī)提問:“食物在冰箱內(nèi)時(shí)間較長,說明溫度能夠影響化學(xué)反應(yīng)速率,但是怎么影響的呢?”由此促使學(xué)生進(jìn)行討論猜想,最終得出結(jié)論:在其他條件不變的情況下,溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率將隨之加快。
2.2.3精選考題,總結(jié)解題經(jīng)驗(yàn)。
經(jīng)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)生反映學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)時(shí),都覺得教師所介紹的解題策略嚴(yán)重不足,知識(shí)學(xué)習(xí)起來容易,但是考試做題時(shí)卻面臨較大的難度。由此極大地打擊學(xué)生化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣,要改善這一情況,必須改善教學(xué)情況,強(qiáng)化學(xué)生習(xí)題練習(xí),幫助學(xué)生理清知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。但是切記不可選擇題海戰(zhàn)術(shù),這樣不但會(huì)挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,還將削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這就需要采取針對性的措施,精選經(jīng)典考題,由此歸納出不同的解題策略和思路,最終解決教學(xué)難點(diǎn)問題。
3.結(jié)語
新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》與《必修2》第二章之間的差異對比非常明顯,集中表現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)方面。因此新人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》由此逐漸成為高考的重要考試內(nèi)容,然而該教材在教學(xué)當(dāng)中面臨一定的教學(xué)難點(diǎn)問題,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳,對提高教學(xué)質(zhì)量增加阻力。為此,本文推出合理調(diào)整教材章節(jié)順序、化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合多媒體展開教學(xué)以及精選考題,總結(jié)解題經(jīng)驗(yàn)等策略加以解決,期望由此改善此類問題。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:化學(xué)反應(yīng)工程;教學(xué)改革;教材;實(shí)施方案
《化學(xué)反應(yīng)工程》課程是化工類及相關(guān)專業(yè)的核心課程之一,屬于本專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課,在化工類學(xué)生的培養(yǎng)過程中起著舉足輕重的作用?;瘜W(xué)反應(yīng)工程是一門研究與化學(xué)反應(yīng)工程相關(guān)問題的一門科學(xué)技術(shù),是從上世紀(jì)30年代初萌生到50年代末形成的一門由過程控制、傳遞工程、物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工工藝學(xué)、催化劑等相關(guān)學(xué)科互相交叉互相滲透而演變成的一門邊緣學(xué)科[1]。通過近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),學(xué)生普遍認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)工程是大學(xué)課程中最難學(xué)的基礎(chǔ)課程之一,學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)理論計(jì)算公式復(fù)雜,反應(yīng)器種類繁多,課程學(xué)習(xí)結(jié)束后感到一頭霧水,抓不住重點(diǎn)。因此,面對這樣一門課程,如何進(jìn)行教學(xué),讓學(xué)生理解起來更加形象生動(dòng),從更本上改變化學(xué)反應(yīng)工程的教學(xué)現(xiàn)狀是我們目前的重要任務(wù)。本文結(jié)合不同種類高等學(xué)校選用教材的特點(diǎn)和差異,并根據(jù)我校化工專業(yè)的特色,提出了《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)的側(cè)重點(diǎn),從多方面對本課程的教學(xué)提出了改革實(shí)施方案。
1《化學(xué)反應(yīng)工程》教學(xué)在化工專業(yè)中的作用
化學(xué)反應(yīng)工程的主要任務(wù)是研究化工生產(chǎn)過程中反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)規(guī)律和傳遞現(xiàn)象,使化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的一門技術(shù)科學(xué),是提高化工生產(chǎn)技術(shù)所必需的科學(xué)技術(shù)理論?;瘜W(xué)反應(yīng)工程在化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用,目前各種化學(xué)品的生產(chǎn)和應(yīng)用無不借助于化學(xué)反應(yīng)工程相關(guān)的理論知識(shí)。在20世紀(jì)40年代,一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程的技術(shù)開發(fā)到真正的工業(yè)生產(chǎn)大概需要十年以上的時(shí)間,而現(xiàn)在只需要三到五年。此外,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,中試試驗(yàn)的規(guī)模不斷縮小,試驗(yàn)的次數(shù)也不斷減少,大大加快了化工廠建設(shè)的步伐,降低了投資建設(shè)的成本[2]。因此,作為一門理論教學(xué)課程,將化學(xué)反應(yīng)工程這門課程作為化工專業(yè)方向的重點(diǎn)課程進(jìn)行建設(shè),對于高等學(xué)校教學(xué)改革的促進(jìn)、本科教學(xué)質(zhì)量的提高、優(yōu)秀化工專業(yè)人才的培養(yǎng)具有十分重要的意義。濟(jì)南大學(xué)作為一所省部共建的大學(xué),化學(xué)工程與工藝專業(yè)一直是本學(xué)校的特色學(xué)科,學(xué)校對化工類學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)一直是培養(yǎng)應(yīng)用型高技術(shù)的人才,每年為我國的精細(xì)化工和石油化工行業(yè)輸送大約240名高水平人才,對精細(xì)化工和石油化工行業(yè)的發(fā)展起到重要的作用。為此在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)過程中,我們緊密結(jié)合我校的特點(diǎn)和化工實(shí)際生產(chǎn)的需要,著重提升學(xué)生的反應(yīng)工程知識(shí)儲(chǔ)備,培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際工程問題的能力,并在教學(xué)過程中不斷地進(jìn)行教學(xué)改革和實(shí)踐,把課程、教材的理論研究和教學(xué)方法相結(jié)合,不斷提升《化學(xué)反應(yīng)工程》的教學(xué)效果。
2不同類型高校選用教材的特點(diǎn)和差異
直到20世紀(jì)70年代,化學(xué)反應(yīng)工程的相關(guān)研究成果才開始被大量地介紹到國內(nèi),其中華東理工大學(xué)的陳敏恒教授,天津大學(xué)的李紹芬教授,浙江大學(xué)的陳甘棠教授,四川大學(xué)的王建華教授等是國內(nèi)最早從事反應(yīng)工程教學(xué)的學(xué)者。到了80年代以后,國內(nèi)從事化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科教學(xué)研究的隊(duì)伍迅速壯大,并且化學(xué)反應(yīng)工程的研究逐漸滲透到各種化工領(lǐng)域,與世界研究水平之間的差距也不斷縮小,不同版本的教科書和各種各樣的專著也相繼出版。反應(yīng)工程已經(jīng)成為我國化工類專業(yè)學(xué)生的一門非常重要的專業(yè)課程。目前國內(nèi)已有120所大學(xué)和科研單位培養(yǎng)化工類相關(guān)專業(yè)的人才,例如清華大學(xué)、天津大學(xué)、華東理工大學(xué)、北京化工大學(xué)、中國石油大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、大連理工大學(xué)、四川大學(xué)、華南理工大學(xué)和濟(jì)南大學(xué)等。目前化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科正在蓬勃發(fā)展,由于國內(nèi)高校地區(qū)和專業(yè)特色的不同,不同高校在化學(xué)反應(yīng)工程教材選擇上也存在差異,各有各的特點(diǎn)。作者就不同高校所使用的《化學(xué)反應(yīng)工程》教材進(jìn)行了匯總和分析。首先介紹一下陳甘棠教授主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》(第三版),這本教材是國內(nèi)許多化工類高校選用的主要教材之一,隨著我國在化學(xué)反應(yīng)工程這一重要學(xué)科的教育方面日漸普及,該部教材自1981年第一版問世以來,已經(jīng)出版到了第三版,受到廣大化工類專業(yè)師生的好評(píng)[3]。該部教材的特點(diǎn)是著重基礎(chǔ),本書共分為十章,分別介紹了均相反應(yīng)過程,包括均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、均相反應(yīng)器、非理想流動(dòng):非均相反應(yīng)過程,包括氣—固相催化反應(yīng)過程、非催化兩流體相反應(yīng)過程、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器;聚合反應(yīng)過程,包括聚合過程的化學(xué)與動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ);生化反應(yīng)過程,包括生化動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、生化反應(yīng)器。該部教材注重反應(yīng)工程研究方法的介紹,在不同的章節(jié)內(nèi)容中論述了反應(yīng)工程學(xué)的發(fā)展方向,有助于讀者進(jìn)一步深入研究。朱炳辰老師主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》也受到國內(nèi)很多工科類高?;I(yè)老師和學(xué)生的青睞。本部教材的第一版是由化學(xué)工業(yè)出版社于1993年出版,截至目前本部教材已經(jīng)出版到第四版,其中第三版累計(jì)發(fā)行量高達(dá)32000冊。《化學(xué)反應(yīng)工程》第四版主要吸收了一些關(guān)于現(xiàn)代化學(xué)反應(yīng)工程發(fā)展方向方面的知識(shí),本部教材的主線是圍繞化學(xué)反應(yīng)與動(dòng)量、質(zhì)量、熱量傳遞交互作用的共性歸納綜合的宏觀反應(yīng)過程,以及如何解決反應(yīng)裝置的工程分析和設(shè)計(jì)。該書對近年來出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)新概念、新理論和新方法做了大量闡述。另外,對于國內(nèi)一些偏工科的化工類高等院校,選用的教材大多數(shù)以郭鍇老師主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》為主,本部教材的主要內(nèi)容包括:均相單一反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和理想反應(yīng)器、復(fù)合反應(yīng)和反應(yīng)器選型、非理想流動(dòng)反應(yīng)器、氣固相催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)、氣固相催化反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)、氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器、氣固相催化反應(yīng)流化床反應(yīng)器、氣液相反應(yīng)過程與反應(yīng)器、反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性和參數(shù)靈敏性。本部教材的特點(diǎn)是主要突出了該門課程的重點(diǎn)和難點(diǎn),刪除了一些與教學(xué)大綱聯(lián)系不是十分密切相關(guān)的內(nèi)容,并著重講解解決化學(xué)工程問題的基本方法。除此之外,羅康碧老師主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》教材結(jié)合了理科和工科的綜合優(yōu)勢,吸收了國內(nèi)外相關(guān)教材的許多內(nèi)容和好的經(jīng)驗(yàn),增添了一些反應(yīng)工程研究方面的最新成果。另外,本部教材在貫徹“少而精”的原則上更注意刪繁就簡,將重點(diǎn)放在化工專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)共性的基本問題上,并且同時(shí)體現(xiàn)了其教學(xué)性。本部教材先重點(diǎn)闡述基本概念和基本原理,然后結(jié)合實(shí)際生產(chǎn),詳細(xì)論述各種常用反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方法,并列出詳細(xì)的例題和課后習(xí)題,用于幫助學(xué)生利用所學(xué)到的反應(yīng)工程原理去分析和解決實(shí)際應(yīng)用問題。近年來,梁斌等老師主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版也受到國內(nèi)許多化工類高校老師和學(xué)生的歡迎。在本部教材中,主要內(nèi)容是以《化學(xué)反應(yīng)工程》、《反應(yīng)器理論分析》及國內(nèi)外相關(guān)優(yōu)秀教材為基礎(chǔ),致力于培養(yǎng)學(xué)生的分析問題能力和提高學(xué)生的工程實(shí)際知識(shí)儲(chǔ)備,減少了教材內(nèi)容在模型分析上的過程描述,加強(qiáng)學(xué)生在建立模型方面的訓(xùn)練。另外,本部教材還增加了工業(yè)應(yīng)用背景的實(shí)例分析和課后習(xí)題,在分析解答這些習(xí)題的過程中讓學(xué)生充分掌握反應(yīng)工程的基本原理和相關(guān)知識(shí),使教學(xué)內(nèi)容盡量與科學(xué)研究和工程實(shí)踐同步。
3我校化工專業(yè)的特點(diǎn)和教學(xué)側(cè)重點(diǎn)
濟(jì)南大學(xué)的化學(xué)工程與工藝專業(yè)屬于理論性和應(yīng)用性兼顧的一門特色化工學(xué)科,本專業(yè)始建于1992年,前身為山東建材學(xué)院精細(xì)化工專業(yè),1993年招生,是濟(jì)南大學(xué)重點(diǎn)學(xué)科的重要組成部分,2007年被學(xué)校授予校級(jí)特色專業(yè),2012年成為山東省品牌(特色)專業(yè),現(xiàn)為山東省氟化學(xué)化工材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托專業(yè)之一。其中化學(xué)反應(yīng)工程這門課是本專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課,另外,化學(xué)反應(yīng)工程課程的理論教學(xué)是本專業(yè)本科教學(xué)的重要組成部分,起著理論指導(dǎo)和基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)的作用。另外,從學(xué)校每年安排的工程實(shí)習(xí)學(xué)時(shí)就可以看出,學(xué)校對學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力提出了更高的要求。例如學(xué)校每年組織化學(xué)工程與工藝專業(yè)大三學(xué)生去山東金城醫(yī)藥化工有限公司進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí),主要參觀和學(xué)習(xí)2-甲氧羰基甲氧亞胺基-4-氯-3-氧代丁酸生產(chǎn)車間的反應(yīng)器設(shè)計(jì)和工藝裝置流程圖。通過調(diào)研每年的學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果發(fā)現(xiàn):學(xué)生在學(xué)習(xí)完實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)裝置后,對課本上的基本概念和原理理解的更加透徹。根據(jù)我校化工專業(yè)的特點(diǎn),在《化學(xué)反應(yīng)工程》的課程教學(xué)上,我們選擇的教材是郭鍇老師主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》第二版。在課堂教學(xué)過程中我們的教學(xué)目標(biāo)為:通過對反應(yīng)工程理論的學(xué)習(xí),能夠運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)工程的理論方法建立數(shù)學(xué)模型,優(yōu)化設(shè)計(jì)反應(yīng)器、或者改善化學(xué)反應(yīng)場所、改進(jìn)現(xiàn)有的化工生產(chǎn)工藝;進(jìn)一步提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力,培養(yǎng)學(xué)生判斷和解決問題的能力,使學(xué)生學(xué)會(huì)研究的方法,為進(jìn)入研究生學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ);掌握由化學(xué)動(dòng)力學(xué)特性建立動(dòng)力學(xué)方程、建立數(shù)學(xué)模型、優(yōu)化和設(shè)計(jì)反應(yīng)器及改進(jìn)化工工藝的理論;運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)工程的知識(shí),能夠進(jìn)行基本化工反應(yīng)裝置反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。
4擬采用或已經(jīng)實(shí)施的教學(xué)方法
化學(xué)反應(yīng)工程具有跨接多種學(xué)科的特點(diǎn),結(jié)合本?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的特色和優(yōu)勢,筆者從以下方面進(jìn)行了教學(xué)方法的改進(jìn)。(1)結(jié)合我校特點(diǎn)濟(jì)南大學(xué)在醫(yī)藥中間體工業(yè)化生產(chǎn)、氟化學(xué)材料合成、精細(xì)化學(xué)品制備和環(huán)境催化方向具有鮮明的特色和優(yōu)勢,已經(jīng)發(fā)展成為以新產(chǎn)品開發(fā)、新工藝設(shè)計(jì)、新技術(shù)應(yīng)用為特色的精細(xì)化工和化工領(lǐng)域高級(jí)人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和新技術(shù)開發(fā)的重要基地之一,并多次獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)和發(fā)明獎(jiǎng)。因此,在本科教學(xué)過程中,要結(jié)合我校化工專業(yè)的特色,著重講解氣固相催化反應(yīng)和氣液相反應(yīng)過程,并要求學(xué)生能夠運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)工程的知識(shí)進(jìn)行基本化工反應(yīng)裝置或反應(yīng)器的設(shè)計(jì),進(jìn)一步提高學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力,培養(yǎng)學(xué)生判斷和解決問題的能力,為社會(huì)培養(yǎng)優(yōu)秀的化學(xué)化工(醫(yī)藥中間體、氟化學(xué)材料和精細(xì)化學(xué)品)相關(guān)人才。(2)闡述方法和教學(xué)方式的改進(jìn)目前全國高等學(xué)校的教學(xué)方式還是以灌輸式教學(xué)為主,老師主動(dòng)講,學(xué)生盲目聽,導(dǎo)致課堂利用率低,學(xué)生學(xué)習(xí)效率不高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,多媒體技術(shù)在高校已經(jīng)普遍使用,雖然這樣可以改善課堂教學(xué)方式,豐富課堂教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,但是多媒體技術(shù)的使用導(dǎo)致每節(jié)課的授課內(nèi)容大大增加,學(xué)生并不能高效率的吸收每節(jié)課中所有的知識(shí)點(diǎn),導(dǎo)致在學(xué)期末時(shí)學(xué)生對這門課的了解程度并不高[4]。例如,我在第一次講授《化學(xué)反應(yīng)工程》這門課程時(shí),由于講課經(jīng)驗(yàn)和技巧都很欠缺,所以在整個(gè)課堂教學(xué)過程中完全按照多媒體上的內(nèi)容進(jìn)行閱讀,這樣生硬的填鴨式的教學(xué)模式,導(dǎo)致整個(gè)課堂教學(xué)效果很差。因此這樣的灌輸式教學(xué)模式會(huì)導(dǎo)致學(xué)生盲目聽從,其自主性和能動(dòng)性大大缺失,所以在以后的教學(xué)過程中,我們要“授之以漁”,而非“授之以魚”,這需要我們在教學(xué)方式上加以引導(dǎo)[5]。筆者認(rèn)為改變這種填鴨式的教學(xué)模式,主要的突破口就是讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)過程中,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性并培養(yǎng)學(xué)生對本門課的學(xué)習(xí)興趣。針對這一措施,筆者在教學(xué)過程中進(jìn)行了一些探索和改進(jìn),取得了很好的效果。具體探索過程如下:在闡述一些基本概念和原理的時(shí)候,可以在課前讓學(xué)生充分的查閱資料,然后在課堂上讓學(xué)生進(jìn)行講解,在這過程中并進(jìn)行充分討論,最后老師做總結(jié),并糾正學(xué)生的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。這種“查閱資料-主題討論-問題反饋”的教學(xué)模式,能夠讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)過程中,讓學(xué)生做課堂真正的主人,提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性,改變填鴨式教學(xué)的不足。(3)注重理論和實(shí)際的結(jié)合在高校的課堂教學(xué)過程中,教科書是一種不可或缺的教學(xué)工具,但也不能作為唯一的使用工具,教科書在本科教學(xué)過程中只能作為一種輔助的工具。這樣就要求老師在教學(xué)過程中要靈活應(yīng)用教材,既不能完全拘泥于教材,也不能完全脫離教材,在講清楚基本原理和基本概念的基礎(chǔ)上,注重理論和實(shí)際相結(jié)合。在每一章的講述過程中,把每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都與實(shí)際工業(yè)應(yīng)用相互關(guān)聯(lián),并闡明其主要的熱量傳遞、動(dòng)量傳遞、質(zhì)量傳遞及化學(xué)反應(yīng)在實(shí)際過程中是如何應(yīng)用的,以加深學(xué)生對每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解。另外,還要注意結(jié)合科研成果,對學(xué)科前沿知識(shí)進(jìn)行講解,讓學(xué)生了解目前化學(xué)反應(yīng)工程的研究動(dòng)向,例如在講解氣固相催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)時(shí),可以引入最新發(fā)表的經(jīng)典文獻(xiàn),通過對文獻(xiàn)的講解,加深學(xué)生對氣固相反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)的理解,知道如何來研究一個(gè)催化劑的本征反應(yīng)活性。通過這種理論與實(shí)際相結(jié)合的方法,可以大大提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效率。在對《化學(xué)反應(yīng)工程》課程教學(xué)方法不斷改進(jìn)后,獲得了良好的課堂效果,這不僅對教師的教學(xué)能力是一種轉(zhuǎn)變和提高,對化工類學(xué)生思維和能力的培養(yǎng)也具有重要的意義。
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