探究式教學法在化工原理教學中的應用

陳懷春

摘 要： 本文從探究式教學的特點、重要性及其組織實施等方面介紹了探究式教學在化工原理課程中的應用。

關鍵詞： 探究式教學法 化工原理 教學應用

化工原理課程是化工、制藥、環境、食品等多個專業的一門重要技術基礎課，其主要內容是綜合運用高等數學、物理、物理化學等基礎知識，分析和解決化工類型生產過程中各種物理操作問題的工程學科。化工類應用型人才培養中，化工原理承擔著由理論到實踐、從基礎課程過渡到專業課程的橋梁作用[1]。化工原理課程學習的效果，將對學生業務素質和工程能力的培養及將來就業前景產生深遠影響。圍繞如何提高學生對化工原理的學習興趣、如何有效組織課堂教學內容培養學生工程實踐能力，廣大教育同行進行了大量嘗試和探索[2-4]。為了更好地加強應用型人才培養，我們在近幾年化工原理教學實踐中進行了一系列改革，其中“自主學習、主動探究”的探究式教學法在課堂教學中的應用取得了良好效果，調動了學生自主學習、主動探究新知識并運用所學知識解決化工實際問題的積極性。

1.探究式教學方法的特點

探究式教學是當前國際教學改革中各國政府和科學教育界大力倡導的一種主流教學方式。探究式教學是指教師在自由創設的、有結構的、能促進學生認知與情感發展的教學情境中，讓學生自己動腦、動手，主動獲取科學知識和發展探究能力的一種教學方式[5]。

探究式教學強調問題情境的創設，教學活動是圍繞問題展開。所謂問題情境，是教師為了引導學生學習某個知識而設置懸念、矛盾所形成的教學氛圍。創設問題情境的目的是引起學生的注意和思考，激發學生探索的興趣和強烈的求知欲，使學生產生最佳的學習心向，吸引學生積極主動地研究、探索、發現，從而主動地完成知識的構建，在自己的頭腦中形成較系統的知識體系。

2.探究式教學法在化工原理教學中的重要性

探究式教學法能夠有效調動學生學習的積極性與主動性。化工原理與數、理、化等基礎課程相比，顯著區別是工程概念強，所面對的都是真實的、復雜的生產問題，多變的物性和復雜設備的幾何形狀增加了學習的難度。符號多、公式多、單位換算多的課程特點增強了學習的枯燥性，學生普遍存在畏難的厭學情緒。基于這種狀況，我們講授每個具體單元操作時，結合實際生活、生產狀況適當創設生活情境、工程情境，調動學生的學習積極性與主動性。

探究式教學對培養學生的工程觀念、提高學生的綜合能力和解決實際問題的能力，具有重要作用。應用型人才是當前高等學校人才培養的重要方面，具有較強的工程能力是應用型人才的基本素質。在探究式教學過程中，我們更多的是采用基于生產實際的工程情境創設。通過創設的工程問題，引起學生的注意和思考，給予學生研究工程問題方法論的啟迪，引導他們運用所學理論知識積極分析、討論工程實際問題，進而解決實際問題。

探究式教學有利于加強師資隊伍建設。教師在引導和幫助學生就工程實踐問題開展“自主學習、主動探究”的過程中，自身要有較高的探究素質，需要教師具有先進的教育理念、較高的知識和能力素養及扎實的生產實踐基本功，這從客觀上必然會推動教師積極參與科研和經常深入生產一線，關注化學工程學科前沿發展和生產技術進步，更新自身的知識結構，適時將最新的科研成果和理念引入課堂教學，使學生耳目一新，提高學習積極性。

3.探究式教學法在課堂中的組織實施

探究式教學法強調問題情境的創設。從教學角度講，要根據教學目的和內容，精心準備，提出難度適度、邏輯合理的問題，營造良好的探究氛圍。探究式教學法一般沒有固定模式，針對化工原理課程內容的特點，我們采用了以下幾種形式。

3.1課前導入法

面對新的章節、新的單元操作，學生在學習之前普遍缺乏對工程實踐的認知。課前導入時，問題情境的創設一般是圍繞生活常識展開。通過對問題的探究，由熟悉的生活常識實現陌生的工程實踐的自然過渡，拉近課本知識與實踐的距離，讓學生真正認識到所要學習的知識內容在實際生活、生產中的應用背景，不僅能激發學生的學習興趣，而且能培養學生運用知識的能力，更能培養學生的創新思維能力。此類問題情境的創設很多，比如，煙囪的高、矮對燃燒的作用（流體靜力學方程應用），有、無風時人體對氣溫的感受不同（對流強化傳熱），等等。

3.2課中導入法

化工原理課程的每個單元操作都是由若干個知識點構成的。課中導入法，問題情境的創設一般是圍繞某一知識點的工程實踐展開。在授課過程中，針對某一知識點，首先列舉出工程中存在的實際問題，激發學生探索的興趣和求知欲，通過探究該問題產生的原因及解決該問題的方法，再引出本知識點的內容。例如某化工廠新進員工，在重新啟動離心泵再次輸液時，發現離心泵運轉但不能輸送液體。探究原因可能有兩個：啟動前未“灌泵”或者是離心泵吸入管路年久失修發生漏氣現象，由此可以導出離心泵的工作原理和氣縛兩個知識點。

3.3課后總結法

化工原理解決的都是工程實際問題。在每個單元操作內容學習完成后，學生要對該單元操作進行工程設計或者工程改造。課后總結法，問題情境的創設一般是圍繞該單元操作的工程設計或工程改造實例進行。例如，在學習完成蒸餾單元操作后，問題情境創設可以圍繞如下工程實例展開。某工廠利用發酵法生產酒精工藝過程中，產生一股乙醇與正丙醇的混合物，該混合物中含有乙醇45%（質量分數）。現欲用常壓精餾塔對上述混合物進行分離，要求分離后乙醇和正丙醇的純度均不小于95%（質量分數）。當處理量為20噸/小時的時候，進行板式精餾塔的工藝設計，確定塔高、塔徑、進料位置等。引導學生綜合利用本單元操作所學知識，通過思考、討論、計算、實驗等探究形式，解決該混合物系的分離問題，從完成精餾等相關化工專業知識的構建，進而培養學生的探究意識及實踐能力。

4.結語

教學實踐證明，在化工原理課程中開展探究式教學，能極大地提高學生學習興趣，有利于培養和提高學生的工程意識及主動學習能力，促進教師隊伍業務水平的提升，對于提高課程教學質量、培養應用型人才具有重要意義。

參考文獻：

[1]王曉紅，田文德，王英龍.化工原理[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]賈紹義，夏清，吳松海，等.工程案例教學法在化工原理教學中的應用[J].化工高等教育，2010（3）：78-81.

[3]馮尚華，何國芳，趙仁高，等.化工原理的案例教學[J].化工高等教育，2010（06）：79-81.

[4]周艷軍，田文彥，杜金山.化工原理課程教學方法多面改革[J].遼寧工學院學報.2007，9（1）：126-127.

[5]丁邦平.探究式科學教學：類型與特征[J].教育研究，2010（10）：81-86.

基金項目：青島農業大學應用型人才培養特色名校建設工程教改項目（XJC2013071）