化工計算機仿真實驗教學(xué)的實踐改進(jìn)
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[摘要]摘地方院校的轉(zhuǎn)型發(fā)展對專業(yè)建設(shè)提出了更高的要求，而實驗教學(xué)改革又是化工專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重點建設(shè)領(lǐng)域，本文以化工專業(yè)特色實驗課-化工計算機仿真實驗為載體，分析了在化工計算機仿真實驗教學(xué)中遇到的問題，從清晰的認(rèn)識課程的屬性和特點出發(fā)，結(jié)合教學(xué)實踐中總結(jié)的相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗，從教學(xué)模式和課程考核兩方面提出了改進(jìn)的方法，明顯提高了實驗課教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)反饋良好。
[關(guān)鍵詞]仿真實驗；教學(xué)實踐；改進(jìn)
近年來，根據(jù)《國家中長期教育改革和發(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專業(yè)建設(shè)過程中，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?！伴_放辦學(xué)、服務(wù)地方，與區(qū)域經(jīng)濟和社會互動發(fā)展”的理念，積極探索適應(yīng)地方經(jīng)濟社會發(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，提高教學(xué)質(zhì)量?；I(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)生綜合運用化學(xué)的基本原理和有關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識，對各種化工及其相關(guān)過程和化學(xué)加工工藝進(jìn)行分析、研究的能力，并能較熟練地利用計算機技術(shù)進(jìn)行過程模擬和過程設(shè)計?；び嬎銠C仿真實驗是我院化學(xué)工程與工藝專業(yè)特色實驗課程之一，也是實驗教學(xué)改革的重點[1-3]，本文就這門與理論教學(xué)緊密結(jié)合的特色實驗課程在教學(xué)實踐過程中遇到的問題和教學(xué)中摸索的改進(jìn)方案做一介紹，供交流討論。
1課程特點
計算機仿真實驗是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的特色實驗課程之一，是在化工原理、化工工藝學(xué)、化學(xué)工程學(xué)、化工自動化及儀表等專業(yè)理論課的基礎(chǔ)上[4-5]，結(jié)合計算機仿真技術(shù)而形成的一門上機操作的實驗課。課程設(shè)置的目的是：通過計算機仿真實驗，模擬化工生產(chǎn)過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、工藝過程的儀表控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與處理等實驗操作，提高學(xué)生對化工生產(chǎn)過程的認(rèn)識，掌握現(xiàn)場模擬操作、工藝過程控制、數(shù)據(jù)采集處理等專業(yè)知識，為今后在現(xiàn)場工作奠定基礎(chǔ)。工科類專業(yè)通過項目的實踐學(xué)習(xí)可以使知識變成解決問題的能力[6-8]，但由于化工專業(yè)的特殊性，在校期間，學(xué)生在化工廠現(xiàn)場實踐或?qū)嶒灢僮鞯臋C會非常少，受到了安全性和實習(xí)單位生產(chǎn)實際的限制，而化工計算機仿真實驗可以提供一個模擬的化工生產(chǎn)環(huán)境，作為有限的實驗室操作和化工廠參觀學(xué)習(xí)的補充，完善了化工專業(yè)實踐教學(xué)的體系。
2教學(xué)中存在的問題
我院近五年的化工計算機仿真實驗教學(xué)情況反應(yīng)，學(xué)生對仿真實驗有非常濃厚的興趣和較高的期待，這對我們教學(xué)過程是個非常好的事情，但是在教學(xué)過程中存在以下幾個問題，往往使學(xué)生的上機操作流于過程，淺入淺出，學(xué)習(xí)效果不是很理想。(1)本課程相對其他實驗課程，所需理論課程的綜合性較強，有一定的難度，隨著課程的進(jìn)行，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣越來越低，學(xué)習(xí)主動性差；(2)學(xué)生在實驗課過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)生不能按時完成實驗操作；(3)部分學(xué)生對實驗操作按部就班，不注意細(xì)節(jié)，出錯率高。例如：進(jìn)料只是按下進(jìn)料泵，沒有細(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)致實驗操作進(jìn)行到某一步后無法繼續(xù)；干燥過程中參數(shù)的設(shè)置混亂，導(dǎo)致實驗操作得到的數(shù)據(jù)不合格等。針對以上教學(xué)過程中遇到的問題，在教學(xué)實踐中，我們不斷的觀察、分析、總結(jié)，發(fā)現(xiàn)解決問題不能僅限于表面，一味的要求學(xué)生課前認(rèn)真預(yù)習(xí)，上課認(rèn)真操作，按時完成實驗任務(wù)等，在教學(xué)中能起到的作用有限，要改善以上問題，必須從教學(xué)過程中進(jìn)行改革，“軟硬兼施”，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)主動性、積極性的同時嚴(yán)格考核制度，督促學(xué)生被動的提高學(xué)習(xí)意識。
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)時分配化工計算機仿真實驗共32課時，以往和一般實驗課一樣，按32課時直接安排實驗教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)改革后，把32課時分為三部分進(jìn)行教學(xué)：第一部分2課時，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)生首先對本課程建立一個宏觀的認(rèn)識，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)過程中的盲目性；第二部分26課時，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)生在剛接觸實驗內(nèi)容時，不能因為其理論部分和實驗操作簡單而壓縮講解的時間，而應(yīng)該幫助學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)的理論知識，講解實驗操作的方法和步驟，在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，這樣做有利于建立學(xué)生的自信心，使學(xué)生在剛開始接觸操作時多了一份信心和耐心，能有效的提高操作的正確率，即便操作失誤也會主動去分析原因，重新完成正確的操作過程，教學(xué)效果良好；第三部分4課時，主要用于復(fù)習(xí)和獨立摸索，要求學(xué)生對本課程涉及到的實驗內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，重點針對自己在實驗操作中不是很熟練的、有疑惑的部分(例如：精餾過程中，回流比的改變對塔頂組成的影響等)，或是同一個實驗內(nèi)或單元操作可以選擇不同的方式或操作對象的內(nèi)容(例如：干燥對象由棉布換成木塊時，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)生遇到問題時的教學(xué)方式化工計算機仿真實驗的教學(xué)內(nèi)容涉及到的專業(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)期或更早的時間完成了，學(xué)生在上機操作過程中運用到相關(guān)知識時不一定能記得很清楚，所以在實驗操作和數(shù)據(jù)處理的過程中就會遇到這樣那樣的問題，而在實驗課的講解過程中，有限的時間內(nèi)不可能面面俱到，除過在課前布置內(nèi)容要求學(xué)生主動預(yù)習(xí)并加強預(yù)習(xí)報告的檢查之外，在課堂教學(xué)中，對涉及到的理論知識點進(jìn)行整合，以“鏈條”的形式串講，使學(xué)生對整個操作過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)過程，在實驗操作中遇到問題后，鼓勵學(xué)生思考、提問，老師和學(xué)生采取相互探討的方式，引導(dǎo)學(xué)生通過實驗操作嘗試性的解決問題，加強學(xué)生對知識的理解和記憶，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，教學(xué)效果良好。
3.2考核模式改革
3.2.1每節(jié)課結(jié)束及時總結(jié)實驗課教學(xué)過程中，分組上課，每組不多于20人，在實驗操作中大家可以相互討論，在課程結(jié)束時，指導(dǎo)教師逐一檢查學(xué)生電腦上自動生成的實驗報告，通過實驗結(jié)果和實驗數(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、個性的問題，使學(xué)生養(yǎng)成及時總結(jié)的習(xí)慣，有利于知識點的深入理解和學(xué)習(xí)，同時對學(xué)生在實驗課時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)生上課時拖拉、懶散的情況。3.2.2期末考核期末考試的成績組成設(shè)置由原來的平時表現(xiàn)(包括預(yù)習(xí)報告20%、實驗操作40%、實驗報告40%)占總成績60%，期末操作考試占總成績40%，調(diào)整為平時表現(xiàn)(包括預(yù)習(xí)報告20%、實驗操作40%、實驗報告40%)占總成績70%，期末操作考試占總成績30%，強化平時成績的比例，督促學(xué)生把每一個實驗內(nèi)容的知識點學(xué)到細(xì)處、深化理解。期末操作考試的試題設(shè)計注重理論、操作、數(shù)據(jù)處理三部分內(nèi)容的有機結(jié)合，采用上機操作，現(xiàn)場提問相結(jié)合的方式，綜合考核學(xué)生對實驗內(nèi)容的掌握。試題采用現(xiàn)場抽題的方式，分組進(jìn)行，保證1人1題，獨立完成，好的考試風(fēng)氣反過來促進(jìn)學(xué)習(xí)風(fēng)氣的改進(jìn)。
4結(jié)語
化工計算機仿真實驗是化工專業(yè)非常有特色的一門實驗課，具是一門理論知識綜合性較強、實驗操作復(fù)雜、工藝過程貼近生產(chǎn)實際的專業(yè)實驗課?；び嬎銠C仿真實驗以模擬生產(chǎn)工藝過程的實驗為主，在操作中所遇到的問題也可能會出現(xiàn)在實際生產(chǎn)中，在實驗教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，是實驗教學(xué)核心的能力要求，通過合理的課時設(shè)置、課前鏈條式的理論知識串講、課內(nèi)探討式的引導(dǎo)、課后及時總結(jié)分析遇到的問題、強化平時成績、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)中存在的問題，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性，課內(nèi)學(xué)習(xí)氣氛濃厚，期末考試成績良好，學(xué)生對教學(xué)的評價良好，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
