多媒體技術在化工原理習題課教學中的應用

王杰　葉啟亮　潘鶴林　謝佑國　齊鳴齋

摘要 化工原理是化學工程專業中最重要的一門課程，該課程學習要求學生掌握扎實的理論基礎和較強的動手能力，能夠將書本知識運用到工業實踐中。因此，習題課教學就成為培養學生思維由理論到實踐循序漸進過程中不可缺少的環節。本文主要介紹筆者運用多媒體技術在化工原理習題課教學中的一些體會。

關鍵詞 多媒體 化工原理 習題

化工原理是化工專業最重要的專業基礎課程，是在本科生完成必要的高等數學、大學物理、物理化學、大學計算機基礎等重要基礎課程學習之后，才有能力學習的重要內容。其主要講述了化工生產過程中各單元操作的基本原理、工藝計算（設計型、操作型）、設備結構、裝置操作等重要內容。旨在學習過程中，逐步培養學生學會處理工程問題的方法，提高分析問題、解決問題的能力。

但化工原理涉及的章節多，每章要求掌握的概念、數據、公式很多。學生常常反映化工原理難學、課后練習難做。少數學生對化工原理產生畏懼心理，甚至引起厭學現象產生。

化工原理習題是教師從實際工程問題中概括提煉出來的，適合學生在較短時間完成的一些典型工程問題。因此習題教學成為該課程的鍛煉學生分析、解決工程問題能力的一個重要環節。在該環節要求學生將理論課教學時學習到的知識消化、吸收、并靈活應用，才能較好解決從工程中提煉出來的習題解答。

筆者通過對化工原理習題教學過程進行總結，發現多媒體技術的應用可便于教師演示、幫助學生理解、強化記憶、提高學習興趣，大大增強課堂效果。本文主要介紹筆者運用多媒體技術在化工原理習題課教學中的一些體會。

1 高效的電子板書

在傳統的習題教學中，教師需要用粉筆或水彩筆書寫板書（求解的過程及單元結構示意圖），這需要耗費許多時間，且如果教師的書寫不規范，往往會導致學生對知識的混淆、甚至是誤解。在教師書寫板書時，學生往往忙于抄寫，沒有集中精力領會教師講授的內容，這給學習過程造成了很大的不便。同樣的一份板書，教師在每個教學班都需要書寫一次，是人力上的浪費，更浪費了很多的寶貴時間。這時，無論從老師還是學生的角度來說，多媒體課件（電子板書）的使用都節省了大量的時間，而且還具有其他一些優點。

第一，節約資源，高效環保。傳統的粉筆式板書要求教師書寫極其規范、清楚，并保證后排的學生能夠看清楚。粉筆的殘渣會落在老師的手上、衣物上，影響老師的講課情緒，也不美觀、得體。漂浮在空氣中的粉渣對前排同學的影響非常大，對同學的健康影響較大。同時，板書的書寫會讓不同角度的同學存在視覺死角，影響上課效果。

第二，提高師生雙方的思考強度。運用傳統的板書，師生雙方在書寫、抄寫板書的過程中，都會暫停思考的過程，只專注于內容上的書寫是否正確，而不會展開更加深入、細致的思考過程，往往糾結于文字的正確，對邏輯的正確性降低了要求。電子板書的運用，教師提前將板書制作完畢，并可以在課程開始前進行多次校對、演練，將存在的問題找出，并拓展出許多新的問題，這樣可以在課堂上節省出更多的時間，為同學們提出更多的問題，也可以預留出更多的時間解答同學們的疑問。對同學們來說，課件可以在課后得到，只需要在課上記錄關鍵知識點即可，也大大提高了學習效率。

第三，提高學生的課后學習效率。傳統板書造成學生在課后往往難以辨認一些記錄的細節，且不能完全還原老師上課的講解過程，從而遺漏一些關鍵的知識點，學習效率大大降低，而這是通過考試也無法檢驗出來的，成為以后步入社會后的一個嚴重隱患。相反，電子課件完全不存在以上的缺點，能夠完整的記錄教師的講課思路，不會遺漏每一個重要的知識點，顯著地提高學生的復習效率，不再有模棱兩可的知識點的存在。

綜上，電子板書的運用能夠顯著提高教學效率，加快教學進度的同時并不會削減同學們的學習效果，加上電子板書的制作并不復雜，在大力推廣后，將起到更重要的作用。

2 生動的flash及視頻

化工原理課程是一門相對來講比較抽象的課程，而習題教學更是比較枯燥、乏味，不能引起同學們的高度關注和興趣。單憑文字的敘述難以傳達具體的科學過程，也不能加深學生的理解，這時，生動的flash及視頻的應用，能幫助其理解，從而提高習題課的效果。在化工原理習題教學中，有幾個內容對于flash及視頻的嵌入有著很好的兼容性和需求性。

首先，液體流動及管路運輸。這部分內容的學習要求學生具有很高的思考能力和很細致的思維模式，不能遺忘每一個細節，缺失的每一個環節都會導致最后計算結果的錯誤，極大地挫傷學生的學習熱情和積極性。在這里，flash和視頻的運用可以有效地幫助同學解決這個問題。它們可以完整地模擬整個流體的流動情況，對管路運輸的每一個環節的能量輸入與輸出進行衡算，在每一個閥門處的能量損失都會進行展示，從而加深同學的理解。經過一次完整的展示后，在以后的計算中，學生會很系統地思考問題，不會遺忘每一個重要環節，從而快速地解決問題。

其次，傳熱環節。傳熱內容的學習是化工原理課程中的重中之重，但由于其比較抽象，難以對具體環節進行捕捉，學生的學習效果一直不好，達不到教學要求的高度，對師生都產生了很大的影響。在加入flash及視頻教學后，同學們對于管路流體的流動方式有了直觀的認識，進出口及流向的判定更加準確，最關鍵的是，對于熱量衡算過程，有了最本質的認識。在經過這輪強化記憶后，學生在處理問題時，往往僅需畫出簡單的流程圖，便可高效地解決問題，迅速地得出問題的答案。

最后，精餾過程。精餾過程是化工原理的重要內容，也是化工廠中常使用的分離設備，它除了具有很高的利用率外，同時也要求設計者能夠準確地設計精餾塔的工藝參數，操作者能夠掌握不同工況下的操作方式。但在學習這一部分的內容與解答習題的過程中，學生往往難以理解該過程的精髓和解題方式。因此，flash及視頻的運用往往能夠解決學生的疑惑，讓他們直觀地觀察一個精餾塔的具體工作方式和理論依據，讓學生在獨立解決問題時，能夠快速地構建模型，從而解決問題。這個過程使學生獲益很大，讓其一旦學會后，遺忘速率降低，在步入工作崗位后，仍然能記憶深刻。

3 通用的模擬軟件

在當代的化工產業中，單純依靠人工計算及工廠試驗，已難以跟上時代的腳步，且造成了大量的人力、物力浪費，因此模擬逐漸成為備受工業界矚目的新興內容。在化工原理習題課教學中，適當模擬軟件的介紹和應用，可以縮短化工繁雜計算過程時間，及時獲得計算結果，便于比較多變量對化工過程的影響。

模擬在化工原理習題教學中也成為一個重要的部分，它不僅能幫助同學輕松地解決習題，更鍛煉了同學們的計算機應用能力，也進一步加深了學生對于知識的認識。此外，近年來，PRO %I等軟件的應用能力也慢慢成為企業、高校、科研機構對畢業生的專業技能的一個要求。

在模擬方面，我們分為兩個部分，一是加強學生對PRO %I等應用型軟件的操作，二是提高學生應用Matlab等原生型軟件進行自主編程。

PRO %I等應用型軟件在工業上運用很多，其操作方便，參數眾多，可以解決現代化工過程的許多問題。當代的大型化工企業都要求員工熟練掌握該系列軟件。因此，對于當代大學生，學習化工原理課程的同時，不能只停留在會簡單計算的程度上，熟練掌握該類軟件的使用，可以更直觀地對所有工藝過程進行查閱，從總體上進行了解，而在單一的化工操作單元的基礎上，將多個操作過程串聯起來，這樣，能更有效地對每一個環節加深理解，合理布局，對資源充分運用。在使用的過程中，對該系列軟件進行掌握，并與人工計算過程進行對比，尋找差異，進一步推動自己專業知識的學習，提高自己的計算精度。

應用型軟件的優點就是操作簡單，但是缺點也隨之暴露，模板化過強，對于個別獨特要求的工藝過程，難以解決。此時，原創性模擬軟件的出現就很必要了。而學生在學習習題的過程中，不僅僅需要加深自己的理論基礎，也需要具有很強的應變思考能力和計算機編程能力。通過這部分的練習，學生已不單單停留在課堂學習的平臺上，而是進入到理論聯系實際，與社會工業生產直接接軌的新高度，這種實用的教學方式，讓學生對該實用的技術具有很濃厚的興趣，從而激發其潛能，加速學習進度，大大提高學習效果，反響十分突出。

4 結束語

化工原理是化工專業的基石，而習題教學更是學習的必要過程，只有經過這一環節的鍛煉，學生才能將理論課中所學的知識更好理解、靈活運用。多媒體課件在這一教學過程中，可以起到很大的作用，而通過以上三方面的教學過程，學生可以更好地掌握基礎知識，提高解決問題能力，加強自主解決問題的信心，從而對學習效果起到顯著的提高。因此，多媒體將在未來的化工原理習題教學中起到越來越重要的作用。

參考文獻

[1] 楊宗政.化工原理教學方法探討[J].中國輕工教育，2008（4）：59-61.

[2] 楊濤，李國朝.《化工原理》教學中合理使用多媒體技術探討[J].九江學院學報，2005（2）：90-92.

[3] 郭煥美.《化工原理》課程教學研究[J].濰坊學院學報，2008.8（4）：147-148.

[4] 陳敏恒，叢德滋，方圖南.化工原理（第三版，上、下冊）[M].北京：化學工業出版社，2006.

[5] 李文安.工程思維在化學教學中的應用[J].化工高等教育，2007（1）：33-35.

[6] 倪獻智.彰顯化工原理課程內容特點強化學生工程能力的培養[J].中國大學教學，2011（12）：45-48.

[7] 段東紅，劉世斌，郝曉剛等.化工類本科專業課程體系實踐性教學環節改革方案的探索與實踐[J].化工高等教育，2007（1）：25-27.