化工計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐改進(jìn)

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[摘要]摘地方院校的轉(zhuǎn)型發(fā)展對(duì)專(zhuān)業(yè)建設(shè)提出了更高的要求，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革又是化工專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重點(diǎn)建設(shè)領(lǐng)域，本文以化工專(zhuān)業(yè)特色實(shí)驗(yàn)課-化工計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)為載體，分析了在化工計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中遇到的問(wèn)題，從清晰的認(rèn)識(shí)課程的屬性和特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)的相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)模式和課程考核兩方面提出了改進(jìn)的方法，明顯提高了實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)反饋良好。

[關(guān)鍵詞]仿真實(shí)驗(yàn)；教學(xué)實(shí)踐；改進(jìn)

近年來(lái)，根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010~2020年)》的指導(dǎo)思想，地方本科院校在化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)建設(shè)過(guò)程中，加快了應(yīng)用型本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展步伐，我院結(jié)合本校“開(kāi)放辦學(xué)、服務(wù)地方，與區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)互動(dòng)發(fā)展”的理念，積極探索適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式，在課程群的設(shè)置和特色課程建設(shè)上，不斷的摸索和改進(jìn)，積累經(jīng)驗(yàn)，提高教學(xué)質(zhì)量?；?zhuān)業(yè)是化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、工程學(xué)等交叉的學(xué)科，要求培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)的基本原理和有關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)各種化工及其相關(guān)過(guò)程和化學(xué)加工工藝進(jìn)行分析、研究的能力，并能較熟練地利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行過(guò)程模擬和過(guò)程設(shè)計(jì)。化工計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)是我院化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)特色實(shí)驗(yàn)課程之一，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)[1-3]，本文就這門(mén)與理論教學(xué)緊密結(jié)合的特色實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中遇到的問(wèn)題和教學(xué)中摸索的改進(jìn)方案做一介紹，供交流討論。

1課程特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)是化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的特色實(shí)驗(yàn)課程之一，是在化工原理、化工工藝學(xué)、化學(xué)工程學(xué)、化工自動(dòng)化及儀表等專(zhuān)業(yè)理論課的基礎(chǔ)上[4-5]，結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)而形成的一門(mén)上機(jī)操作的實(shí)驗(yàn)課。課程設(shè)置的目的是：通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，模擬化工生產(chǎn)過(guò)程中的主要單元操作和化工工藝流程，完成設(shè)備的選型、進(jìn)出物料、化工設(shè)備的操作、工藝過(guò)程的儀表控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與處理等實(shí)驗(yàn)操作，提高學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程的認(rèn)識(shí)，掌握現(xiàn)場(chǎng)模擬操作、工藝過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集處理等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，為今后在現(xiàn)場(chǎng)工作奠定基礎(chǔ)。工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)踐學(xué)習(xí)可以使知識(shí)變成解決問(wèn)題的能力[6-8]，但由于化工專(zhuān)業(yè)的特殊性，在校期間，學(xué)生在化工廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)操作的機(jī)會(huì)非常少，受到了安全性和實(shí)習(xí)單位生產(chǎn)實(shí)際的限制，而化工計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)可以提供一個(gè)模擬的化工生產(chǎn)環(huán)境，作為有限的實(shí)驗(yàn)室操作和化工廠參觀學(xué)習(xí)的補(bǔ)充，完善了化工專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的體系。

2教學(xué)中存在的問(wèn)題

我院近五年的化工計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況反應(yīng)，學(xué)生對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)有非常濃厚的興趣和較高的期待，這對(duì)我們教學(xué)過(guò)程是個(gè)非常好的事情，但是在教學(xué)過(guò)程中存在以下幾個(gè)問(wèn)題，往往使學(xué)生的上機(jī)操作流于過(guò)程，淺入淺出，學(xué)習(xí)效果不是很理想。(1)本課程相對(duì)其他實(shí)驗(yàn)課程，所需理論課程的綜合性較強(qiáng)，有一定的難度，隨著課程的進(jìn)行，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣越來(lái)越低，學(xué)習(xí)主動(dòng)性差；(2)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課過(guò)程中雖然在按步驟要求進(jìn)行操作，但進(jìn)度拖拉，部分學(xué)生不能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)操作；(3)部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作按部就班，不注意細(xì)節(jié)，出錯(cuò)率高。例如：進(jìn)料只是按下進(jìn)料泵，沒(méi)有細(xì)心的等待完成所需的進(jìn)料量而是直接進(jìn)行下一步操作，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行到某一步后無(wú)法繼續(xù)；干燥過(guò)程中參數(shù)的設(shè)置混亂，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作得到的數(shù)據(jù)不合格等。針對(duì)以上教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，在教學(xué)實(shí)踐中，我們不斷的觀察、分析、總結(jié)，發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題不能僅限于表面，一味的要求學(xué)生課前認(rèn)真預(yù)習(xí)，上課認(rèn)真操作，按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)等，在教學(xué)中能起到的作用有限，要改善以上問(wèn)題，必須從教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行改革，“軟硬兼施”，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性的同時(shí)嚴(yán)格考核制度，督促學(xué)生被動(dòng)的提高學(xué)習(xí)意識(shí)。

3改革內(nèi)容與方法

3.1教學(xué)模式改革

3.1.1教學(xué)內(nèi)容的學(xué)時(shí)分配化工計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)共32課時(shí)，以往和一般實(shí)驗(yàn)課一樣，按32課時(shí)直接安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)改革后，把32課時(shí)分為三部分進(jìn)行教學(xué)：第一部分2課時(shí)，安排課程介紹、軟件介紹、學(xué)習(xí)要求等內(nèi)容的講解，使學(xué)生首先對(duì)本課程建立一個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)，在有所準(zhǔn)備的情況下進(jìn)入化工單元操作的學(xué)習(xí)，有效的避免了學(xué)習(xí)過(guò)程中的盲目性；第二部分26課時(shí)，根據(jù)所選擇的教學(xué)內(nèi)容的難易程度，順序由易到難。學(xué)生在剛接觸實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，不能因?yàn)槠淅碚摬糠趾蛯?shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單而壓縮講解的時(shí)間，而應(yīng)該幫助學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)，講解實(shí)驗(yàn)操作的方法和步驟，在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，這樣做有利于建立學(xué)生的自信心，使學(xué)生在剛開(kāi)始接觸操作時(shí)多了一份信心和耐心，能有效的提高操作的正確率，即便操作失誤也會(huì)主動(dòng)去分析原因，重新完成正確的操作過(guò)程，教學(xué)效果良好；第三部分4課時(shí)，主要用于復(fù)習(xí)和獨(dú)立摸索，要求學(xué)生對(duì)本課程涉及到的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，重點(diǎn)針對(duì)自己在實(shí)驗(yàn)操作中不是很熟練的、有疑惑的部分(例如：精餾過(guò)程中，回流比的改變對(duì)塔頂組成的影響等)，或是同一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)或單元操作可以選擇不同的方式或操作對(duì)象的內(nèi)容(例如：干燥對(duì)象由棉布換成木塊時(shí)，參數(shù)的選擇和設(shè)置等)。這部分操作可有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深入掌握教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)也是效率較高的復(fù)習(xí)方法。3.1.2教學(xué)內(nèi)容的講解方式及處理學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)的教學(xué)方式化工計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容涉及到的專(zhuān)業(yè)理論課程往往使作為本科的先導(dǎo)課程已經(jīng)在上學(xué)期或更早的時(shí)間完成了，學(xué)生在上機(jī)操作過(guò)程中運(yùn)用到相關(guān)知識(shí)時(shí)不一定能記得很清楚，所以在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中就會(huì)遇到這樣那樣的問(wèn)題，而在實(shí)驗(yàn)課的講解過(guò)程中，有限的時(shí)間內(nèi)不可能面面俱到，除過(guò)在課前布置內(nèi)容要求學(xué)生主動(dòng)預(yù)習(xí)并加強(qiáng)預(yù)習(xí)報(bào)告的檢查之外，在課堂教學(xué)中，對(duì)涉及到的理論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，以“鏈條”的形式串講，使學(xué)生對(duì)整個(gè)操作過(guò)程涉及到的理論有連續(xù)性的了解，有助于學(xué)生理解工藝生產(chǎn)過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)操作中遇到問(wèn)題后，鼓勵(lì)學(xué)生思考、提問(wèn)，老師和學(xué)生采取相互探討的方式，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作嘗試性的解決問(wèn)題，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，教學(xué)效果良好。

3.2考核模式改革

3.2.1每節(jié)課結(jié)束及時(shí)總結(jié)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過(guò)程中，分組上課，每組不多于20人，在實(shí)驗(yàn)操作中大家可以相互討論，在課程結(jié)束時(shí)，指導(dǎo)教師逐一檢查學(xué)生電腦上自動(dòng)生成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，和學(xué)生們一起總結(jié)本節(jié)課的表現(xiàn)及存在的共性、個(gè)性的問(wèn)題，使學(xué)生養(yǎng)成及時(shí)總結(jié)的習(xí)慣，有利于知識(shí)點(diǎn)的深入理解和學(xué)習(xí)，同時(shí)對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課時(shí)注意力和精力的投入有明顯的督促的作用，有效的改善了學(xué)生上課時(shí)拖拉、懶散的情況。3.2.2期末考核期末考試的成績(jī)組成設(shè)置由原來(lái)的平時(shí)表現(xiàn)(包括預(yù)習(xí)報(bào)告20%、實(shí)驗(yàn)操作40%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%)占總成績(jī)60%，期末操作考試占總成績(jī)40%，調(diào)整為平時(shí)表現(xiàn)(包括預(yù)習(xí)報(bào)告20%、實(shí)驗(yàn)操作40%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%)占總成績(jī)70%，期末操作考試占總成績(jī)30%，強(qiáng)化平時(shí)成績(jī)的比例，督促學(xué)生把每一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)學(xué)到細(xì)處、深化理解。期末操作考試的試題設(shè)計(jì)注重理論、操作、數(shù)據(jù)處理三部分內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，采用上機(jī)操作，現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)相結(jié)合的方式，綜合考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的掌握。試題采用現(xiàn)場(chǎng)抽題的方式，分組進(jìn)行，保證1人1題，獨(dú)立完成，好的考試風(fēng)氣反過(guò)來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)風(fēng)氣的改進(jìn)。

4結(jié)語(yǔ)

化工計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)是化工專(zhuān)業(yè)非常有特色的一門(mén)實(shí)驗(yàn)課，具是一門(mén)理論知識(shí)綜合性較強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜、工藝過(guò)程貼近生產(chǎn)實(shí)際的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課。化工計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)以模擬生產(chǎn)工藝過(guò)程的實(shí)驗(yàn)為主，在操作中所遇到的問(wèn)題也可能會(huì)出現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)核心的能力要求，通過(guò)合理的課時(shí)設(shè)置、課前鏈條式的理論知識(shí)串講、課內(nèi)探討式的引導(dǎo)、課后及時(shí)總結(jié)分析遇到的問(wèn)題、強(qiáng)化平時(shí)成績(jī)、期末綜合考核等不同層次的教學(xué)模式改革，有效的改善了以前教學(xué)中存在的問(wèn)題，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，課內(nèi)學(xué)習(xí)氣氛濃厚，期末考試成績(jī)良好，學(xué)生對(duì)教學(xué)的評(píng)價(jià)良好，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

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作者:靳文娟 單位:安康學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院