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化工原理实验教学新模式探索
作者：王玉玖
关键词：化工原理；实验教学；新模式
实验教学是贯彻素质教育，培养学生实践技能的重要教学环节之一，特别是在培养学生实际动手能力、创新能力和开发学生智力等方面发挥着重要的作用。在职业技术教育不断改革与发展的过程中，如何保持与时俱进，充分利用信息技术为实践教学服务，培养学生的实践技能，是职业技术学校在实验教学改革中普遍面临的一个重要问题。目前，我院在充分利用信息技术改进实验课程的教学方面，积极进行了大量有益的探索。
传统的化工原理实验教学的不足之处
化工原理课程是化工专业学生必修的一门专业基础课，具有很强的理论性和实践性。传统化工原理实验的教学模式，已经不能很好地适应现代以提倡素质教育为核心的新要求，它的主要不足之处是：
教学目的不适应素质教育的要求传统化工原理课程实验教学的目的趋向于验证经典理论，加深对课堂理论的掌握和理解，在这个基础上再培养学生的实践技能。而在实际教学过程中，教师评定学生成绩的高低，主要是看学生的实验报告内容是否充实，实验原理、步骤、数据、实验结果是否完整，几方面缺一不可。特别强调数据测量的准确度及能否画出符合理论的曲线等等。这样常常会出现一些个别现象：有的学生为求得符合理论的曲线，人为地更改或自编数据，甚至抄袭他人的实验数据。大部分学生认为，做实验只要数据好，评定成绩就高，能交出实验报告就算完成任务。因此，这种教学模式难以达到素质教育与技能培训的最终目的。
教学方式导致学生对实验指导教师依赖性大，实验效果较差化工原理课程实验传统的教学方式为教师根据实验指导书拟定实验计划，全程指导学生完成整个实验过程。利用课堂介绍实验原理、步骤、注意事项，介绍实验室仪器设备及使用方法。实验开始后，指导教师在现场同步指导学生的实验操作。化工原理实验常常需要使用鼓风机、压缩机、离心泵等工艺设备，噪音很大。一般一个教师要同时指导2～3个实验，6～10套装置。在这种高噪音的工作条件下，指导教师经常是声嘶力竭，来回奔走，劳动强度极大。有一些学生由于缺乏实践经验，存在畏惧心理，过分依赖教师，常常教师教一步，自己做一步，经常是下课了也未完成任务，实验效果差。还有一些学生，好奇心重，什么都想动，随意乱开阀门，导致设备故障。例如传热实验，在主阀门尚未开启的情况下，将旁通阀全闭，结果酿成风机烧坏的实验事故。这样问题的出现，迫使指导教师只能立即处理事故，相对减少了指导学生实验的时间。
实验成本高，困难大传统的化工原理实验在实验室设备管理和维护方面也面临着较大困难。一方面，由于实验班级和实验课时的不断增加，在原有实验设备尚未增加的情况下，导致设备长时间满负荷运转，再加上学生实验技能的欠缺，使设备不能保证正常工作；另一方面，实验设备数量有限并逐渐老化，致使设备维修费用不断增加。
我院“化工原理技能实训”
教学新模式思路与方法
我院“化工原理技能实训”教学新模式，是对传统实验教学的一种改革尝试。具体思路是：利用信息技术，改进实验教学方法。一要培养和提高学生的实际操作技能，使之具有理论与实际相结合的分析问题和解决问题的能力，达到预期目的；二要提高实验教学的效率和效益。目前，我院“化工原理技能实训”的教学过程可分为两大阶段：仿真实训与技能实训。
第一阶段“仿真实训”该过程在计算机机房内完成。使用我院与北京化工大学联合开发的“化工原理单元仿真实验”软件，学生在虚拟现实的环境下，进行化工原理各单元过程的“仿真”操作。该软件利用计算机模拟仿真技术，在电脑上逼真地模仿了化工原理各单元过程完整的工艺流程，可以进行人机互动式的学习。如介绍实验目的、实验设备、实验流程、实验操作步骤。通过“记录授权”进行人工手动或自动记录数据以及自动进行数据的计算和曲线的绘制。该软件可以播放与真实实验操作相关的素材和多媒体教学课件。软件中还设有“思考题”、“声音”、“打印”等多项功能，其中“思考题”界面不仅可以随机给出试题，而且可以显示答题次数和总题数、成绩显示以及判断选择答案对与错，使学生能够很好地掌握相关实验设备与操作知识。
第二个阶段“技能实训”该过程在化工原理实验室和单元操作实验室内完成。我们在每个实验室内都配备了先进的电脑系统，利用多媒体课件进行计算机辅助实验教学。在课件中详细介绍了与实验目的、原理、设备、操作步骤及与实验技能操作相关的思考题，逼真地再现了实验过程。学生进入实验室一般先通过多媒体课件，对照真实的实验设备，熟悉实验流程和学习操作方法，模拟进行实验操作。预习完毕就可以动手进行实验。在“技能实训”过程中，学生通过实际操作实验设备，熟练运用在仿真室多次模拟过的操作技能，更深刻地理解了实验原理。
“化工原理技能实训”
教学模式的特点及效果
“化工原理技能实训”教学模式最大的特点就是在化工原理实验教学中引入化工原理实验仿真软件和多媒体课件辅助实验教学。借助仿真技术，模拟实验操作，不仅使学生了解和熟悉了实验设备和操作规程，而且更深入地了解实验参数变化对实验结果的影响及不遵守操作规则所带来的不良后果。通过多次仿真实验操作，加深了对知识的理解，对控制参数与控制方法建立起感性认识。同时也最大限度地减少了实验损耗，降低了教学成本。
仿真软件、多媒体课件等计算机辅助实验教学手段，与传统的化工原理实验相结合构建成新的“化工原理技能实训”教学模式，在教学目标上更趋向于注重实验过程中对学生能力的培养和技能的训练。进行“仿真实训”和“技能实训”不仅要求学生具有电脑操作知识（例如会用鼠标进行阀门开度的调节，读取仪表数据，进行虚拟的单元操作等），而且要求学生具有一定的操作化工原理设备的技能。在进行仿真实验操作过程中，只要操作方法得当，计算机系统就能给出正确的实验数据，绘制出理想的曲线。我们将重复测量实验数据的操作放在“仿真实训”中，“技能实训”环节就不再要求学生全程测量大量的实验数据，而是对实际使用化工原理设备的技能提出更高的要求。例如：怎样使用离心泵，怎样利用电位差计测量温度，如何使用仪表进行远距离操作控制等。“化工原理技能实训”新的教学模式标志着实验由“验证型”向“技能培训型”转变。
“化工原理技能实训”的教学方式主要是在借助计算机辅助实验教学的有利条件下，提高学生学习的主动性和积极性，通过自己的学习完成训练内容，学生是在教师辅导下主动学习的学习主体。我们联合开发的有关仿真软件和多媒体课件，具有良好的交互界面，容易为学生所掌握。教师的作用更多的是引导学生进行训练与思考，提高实际操作能力。我们强调让学生在计算机软件的帮助下自己学习，自己动手做实验，发现问题提倡集体讨论，教师只在一旁加以引导，最终让学生自己解决问题。在“技能实训”过程中，为了完成学习任务，学生既要分工又要彼此合作；在讨论和“动手做”的过程中，学生的学习能力、思维能力和协调能力都得到了锻炼和发展。
“化工原理技能实训”教学新模式的实施，在实验室设备管理和维护方面取得了显著的效益。改变了以往的化工原理实验教学的高消耗和高成本。采用了电脑仿真模拟操作软件，收到了良好的效果。□