精細(xì)化工教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

楊繼生

(揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 江蘇揚(yáng)州 225002)

精細(xì)化工教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

楊繼生

(揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 江蘇揚(yáng)州 225002)

探討在精細(xì)化工教學(xué)中提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的實(shí)踐方法。通過(guò)多媒體綜合教學(xué)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與使用,調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)作熱情,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。舉例說(shuō)明了綜合性和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程,并強(qiáng)調(diào)了學(xué)生關(guān)注科技發(fā)展和信息調(diào)研能力培養(yǎng)的必要性。

精細(xì)化工作為一門(mén)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程,在培養(yǎng)大學(xué)生探求真理、強(qiáng)化社會(huì)意識(shí)、進(jìn)行科學(xué)研究基本訓(xùn)練、提高綜合實(shí)踐能力與素質(zhì)等方面具有重要的作用。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),在過(guò)去幾年的精細(xì)化工課程教學(xué)中,我們逐步建設(shè)和完善了課程綜合教學(xué)平臺(tái),確立了綜合性和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?關(guān)注科技發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生信息調(diào)研能力。

1 多媒體教學(xué)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與利用

精細(xì)化工的領(lǐng)域很廣泛。在教學(xué)中,除了要求學(xué)生掌握基本理論和原理之外,還要求他們對(duì)生產(chǎn)工藝、流程及相關(guān)產(chǎn)品有較深入的了解,而這些僅靠傳統(tǒng)的課堂教學(xué)及有限的學(xué)時(shí)是難以實(shí)現(xiàn)的。近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)在高校教學(xué)中的廣泛應(yīng)用,許多教學(xué)課件相繼出現(xiàn),但目前市場(chǎng)上還未見(jiàn)到有關(guān)精細(xì)化工類(lèi)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CA I)課件出版。

我們結(jié)合自身的教學(xué),針對(duì)精細(xì)化工專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),確定了該課件的設(shè)計(jì)思想,即將課程中的基本理論和方法原理結(jié)合實(shí)際工藝流程、典型設(shè)備、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)及產(chǎn)品的內(nèi)容給予直觀展示和動(dòng)態(tài)模擬,采用集聲音、文字、圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)于一體的多媒體技術(shù)的表現(xiàn)手法,增強(qiáng)課件的趣味性和科學(xué)性,以提高教學(xué)效率和效果[1]。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在支持多任務(wù)、多媒體的W indows環(huán)境中。系統(tǒng)中每個(gè)內(nèi)容均是獨(dú)立的模塊,可以單獨(dú)掛接在系統(tǒng)主控模塊之下。這樣既可以使系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作獨(dú)立進(jìn)行,又有利于系統(tǒng)的維護(hù),使系統(tǒng)能方便地進(jìn)行擴(kuò)充。在每個(gè)模塊下,按教學(xué)內(nèi)容分為若干個(gè)子模塊,這些子模塊所完成的教學(xué)功能都有相對(duì)的獨(dú)立性,學(xué)生可隨時(shí)進(jìn)入這些子模塊反復(fù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。采用 FlashMX作為平臺(tái)的主要開(kāi)發(fā)工具;素材的圖形處理使用 Photoshop;設(shè)備及工藝流程圖使用AutoCAD來(lái)繪制;設(shè)備三維模型采用 Swift 3D制作;分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)方程式采用 ChemW in錄入;視頻使用UleadMediaStudio Pro來(lái)合成。

該平臺(tái)有以下特點(diǎn):

(1)信息量大。除了概括教科書(shū)的內(nèi)容外,平臺(tái)中還有大量的動(dòng)畫(huà)、圖片、影像,使抽象的概念、原理變得直觀、具體;使常規(guī)教學(xué)中不能或不易實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (如生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造,極限條件及違規(guī)操作的結(jié)果等)得以展示,克服了常規(guī)條件下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)“無(wú)法實(shí)現(xiàn)”的缺憾;使平面、復(fù)雜的圖形具有鮮明的立體感和動(dòng)畫(huà)感。此外,還增加了產(chǎn)品信息 (最新成果、發(fā)展趨勢(shì)等)的內(nèi)容。

(2)交互性強(qiáng)。與投影儀、電視及錄像等傳統(tǒng)媒體教育技術(shù)不同,該平臺(tái)采用人機(jī)交互形式,通過(guò)多級(jí)菜單、各類(lèi)按鈕、快捷菜單等方式,實(shí)現(xiàn)切換、暫停、重復(fù)播放、圖片放大等操作,使教學(xué)更具靈活性。

(3)模塊化。采用了模塊化設(shè)計(jì),各模塊相互獨(dú)立,集成后形成系統(tǒng),使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與維護(hù)更方便,有利于將來(lái)對(duì)課件內(nèi)容作修改和補(bǔ)充。

(4)多種播放形式。本課件充分發(fā)揮 Flash的特點(diǎn),采用多種發(fā)布方式,如動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的形式,用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué);可被多種程序調(diào)用的 s wf格式,用于 Flash播放器播放;以及可直接被W indows播放器播放的 exe格式等。

在教學(xué)中,除了要求學(xué)生掌握基本理論和原理之外,還要求他們對(duì)生產(chǎn)工藝和流程及相關(guān)產(chǎn)品有深入的了解。在課堂上使用“精細(xì)化工 CA I平臺(tái)”,可以模擬、演示課堂教學(xué)內(nèi)容,使抽象的概念、原理變得直觀、具體;使在常規(guī)教學(xué)中不能或不易實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能夠得以實(shí)現(xiàn);使平面、復(fù)雜的圖形具有鮮明的立體感和動(dòng)畫(huà)感,便于學(xué)生理解。除了課堂教學(xué)外,還可利用校園網(wǎng)的功能,使學(xué)生上網(wǎng)自學(xué)。由于專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),每學(xué)完一段教學(xué)內(nèi)容后最好能到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際參觀或?qū)嵙?xí),但由于某些情況會(huì)使現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地參觀或?qū)嵙?xí)的環(huán)節(jié)不能得到滿足。通過(guò)該平臺(tái)可展現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或模擬工藝操作,使教學(xué)效果得到提高。

在平臺(tái)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái),充分調(diào)動(dòng)他們的創(chuàng)作熱情,激發(fā)其創(chuàng)新意識(shí),使他們將掌握的計(jì)算機(jī)技能與精細(xì)化工的專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合。如要求學(xué)生通過(guò)課程的學(xué)習(xí)完成某一產(chǎn)品或工藝流程及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容的課件作業(yè)。幾年來(lái),學(xué)生制作出一批生動(dòng)形象的課件,并對(duì)該教學(xué)平臺(tái)不斷進(jìn)行完善和補(bǔ)充。實(shí)踐證明,通過(guò)該教學(xué)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,不僅可使學(xué)生有效地掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí),而且有助于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神。一些學(xué)生由于經(jīng)歷了這樣的訓(xùn)練,畢業(yè)后順利地進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)公司從事專(zhuān)業(yè)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)工作。

2 提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/h2>

精細(xì)化工實(shí)驗(yàn)不同于基礎(chǔ)化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)的化合物制備、理論驗(yàn)證、常數(shù)測(cè)定和定性定量分析,它是一項(xiàng)包括產(chǎn)品生產(chǎn)和技術(shù)應(yīng)用在內(nèi)的研究,應(yīng)使學(xué)生了解精細(xì)化工的生產(chǎn)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一般思路和過(guò)程。這就要求精細(xì)化工實(shí)驗(yàn)主要進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。

針對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)及專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),筆者編寫(xiě)了一套實(shí)驗(yàn)教材,在精細(xì)化工實(shí)驗(yàn)中加以應(yīng)用。如在綜合實(shí)驗(yàn)中安排了表面活性劑十二烷基苯磺酸鹽的合成、分析及應(yīng)用等。實(shí)驗(yàn)中以產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程為主線,從原料(烷基苯)的分析開(kāi)始,經(jīng)過(guò)合成(磺化、中和)和提純,再對(duì)中間產(chǎn)物 (烷基苯磺酸)進(jìn)行分析(中和值、磺化度、活性物)和控制,經(jīng)過(guò)分離操作,得到產(chǎn)品 (十二烷基苯磺酸鈉),再將產(chǎn)品加以應(yīng)用(洗衣粉)與分析。通過(guò)一系列的訓(xùn)練,可使學(xué)生掌握產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程,為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)中,要注重使學(xué)生掌握獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的方法,培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性及分析解決問(wèn)題和科學(xué)思維的能力,提高學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的興趣。如給出香波的研制作為課題,學(xué)生首先進(jìn)圖書(shū)館資料室,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)檢索,查閱資料,收集參考配方、原料性能、生產(chǎn)廠家及原料和產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),然后再根據(jù)成本低、效果好、能達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的原則來(lái)設(shè)計(jì)配方,確定工藝路線,列出所需的儀器和設(shè)備,經(jīng)論證后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)時(shí),教師與學(xué)生一起對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià),做到學(xué)以致用。與過(guò)去學(xué)生按書(shū)操作的“被動(dòng)”實(shí)驗(yàn)方式相比,經(jīng)過(guò)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,能使學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰γ黠@提高。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,變教師主導(dǎo)為教師指導(dǎo)。要求學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案必須目的明確,原理正確,路線合理,應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)等,教師就實(shí)驗(yàn)裝置和操作步驟的設(shè)計(jì)依據(jù)向?qū)W生提問(wèn),對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題與學(xué)生共同討論,并提出解決方案。這樣的系統(tǒng)訓(xùn)練,有助于學(xué)生提高科研素質(zhì),學(xué)到許多書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí);并能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和知識(shí)應(yīng)用能力,使思維更活躍、更縝密。此外,教師還將自己的科研體會(huì)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,如向?qū)W生介紹一些最新科研成果,向?qū)W生傳授科研思路和實(shí)驗(yàn)方法中的技巧等。在教學(xué)中通過(guò)科學(xué)思維方法的啟發(fā),培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神,激發(fā)了學(xué)生的研究開(kāi)發(fā)熱情,增強(qiáng)了學(xué)生的市場(chǎng)意識(shí),進(jìn)一步提高他們對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)力。

3 關(guān)注科技發(fā)展培養(yǎng)信息調(diào)研能力

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異,精細(xì)化工領(lǐng)域也是如此,新產(chǎn)品、新技術(shù)、新材料不斷涌現(xiàn)。據(jù)此,我們除了在每個(gè)專(zhuān)題中介紹最新成果和動(dòng)態(tài)外,還單獨(dú)設(shè)立了高新技術(shù)與精細(xì)化工這一章,以此進(jìn)一步開(kāi)闊學(xué)生的眼界,激發(fā)他們的創(chuàng)新思維。在教學(xué)中,要求學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料(尤其是網(wǎng)絡(luò)資源),了解某行業(yè)的產(chǎn)品現(xiàn)狀,研究動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì),高新技術(shù)的應(yīng)用前景等。要求每個(gè)學(xué)生在課程結(jié)束前寫(xiě)出一篇小論文,并將撰寫(xiě)的論文上傳到精細(xì)化工教學(xué)平臺(tái)中,進(jìn)行全班交流。許多學(xué)生通過(guò)查閱資料,對(duì)某個(gè)行業(yè)、某類(lèi)產(chǎn)品產(chǎn)生了興趣,為畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文作了資料準(zhǔn)備。有些學(xué)生在人才市場(chǎng)上,因?qū)ζ髽I(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、動(dòng)態(tài)有較為全面的了解,顯現(xiàn)出較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的增強(qiáng)也使他們倍受用人單位的青睞。幾年來(lái),有多名學(xué)生在全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品大賽及全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽中獲獎(jiǎng)。化學(xué)與化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)已成為我校的熱門(mén)專(zhuān)業(yè)。

[1] 楊繼生,任成娟,唐一飛.計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué),2005,22(10):943