多媒体技术在化工原理习题课教学中的应用

王杰　叶启亮　潘鹤林　谢佑国　齐鸣斋

摘要 化工原理是化学工程专业中最重要的一门课程，该课程学习要求学生掌握扎实的理论基础和较强的动手能力，能够将书本知识运用到工业实践中。因此，习题课教学就成为培养学生思维由理论到实践循序渐进过程中不可缺少的环节。本文主要介绍笔者运用多媒体技术在化工原理习题课教学中的一些体会。

关键词 多媒体 化工原理 习题

化工原理是化工专业最重要的专业基础课程，是在本科生完成必要的高等数学、大学物理、物理化学、大学计算机基础等重要基础课程学习之后，才有能力学习的重要内容。其主要讲述了化工生产过程中各单元操作的基本原理、工艺计算（设计型、操作型）、设备结构、装置操作等重要内容。旨在学习过程中，逐步培养学生学会处理工程问题的方法，提高分析问题、解决问题的能力。

但化工原理涉及的章节多，每章要求掌握的概念、数据、公式很多。学生常常反映化工原理难学、课后练习难做。少数学生对化工原理产生畏惧心理，甚至引起厌学现象产生。

化工原理习题是教师从实际工程问题中概括提炼出来的，适合学生在较短时间完成的一些典型工程问题。因此习题教学成为该课程的锻炼学生分析、解决工程问题能力的一个重要环节。在该环节要求学生将理论课教学时学习到的知识消化、吸收、并灵活应用，才能较好解决从工程中提炼出来的习题解答。

笔者通过对化工原理习题教学过程进行总结，发现多媒体技术的应用可便于教师演示、帮助学生理解、强化记忆、提高学习兴趣，大大增强课堂效果。本文主要介绍笔者运用多媒体技术在化工原理习题课教学中的一些体会。

1 高效的电子板书

在传统的习题教学中，教师需要用粉笔或水彩笔书写板书（求解的过程及单元结构示意图），这需要耗费许多时间，且如果教师的书写不规范，往往会导致学生对知识的混淆、甚至是误解。在教师书写板书时，学生往往忙于抄写，没有集中精力领会教师讲授的内容，这给学习过程造成了很大的不便。同样的一份板书，教师在每个教学班都需要书写一次，是人力上的浪费，更浪费了很多的宝贵时间。这时，无论从老师还是学生的角度来说，多媒体课件（电子板书）的使用都节省了大量的时间，而且还具有其他一些优点。

第一，节约资源，高效环保。传统的粉笔式板书要求教师书写极其规范、清楚，并保证后排的学生能够看清楚。粉笔的残渣会落在老师的手上、衣物上，影响老师的讲课情绪，也不美观、得体。漂浮在空气中的粉渣对前排同学的影响非常大，对同学的健康影响较大。同时，板书的书写会让不同角度的同学存在视觉死角，影响上课效果。

第二，提高师生双方的思考强度。运用传统的板书，师生双方在书写、抄写板书的过程中，都会暂停思考的过程，只专注于内容上的书写是否正确，而不会展开更加深入、细致的思考过程，往往纠结于文字的正确，对逻辑的正确性降低了要求。电子板书的运用，教师提前将板书制作完毕，并可以在课程开始前进行多次校对、演练，将存在的问题找出，并拓展出许多新的问题，这样可以在课堂上节省出更多的时间，为同学们提出更多的问题，也可以预留出更多的时间解答同学们的疑问。对同学们来说，课件可以在课后得到，只需要在课上记录关键知识点即可，也大大提高了学习效率。

第三，提高学生的课后学习效率。传统板书造成学生在课后往往难以辨认一些记录的细节，且不能完全还原老师上课的讲解过程，从而遗漏一些关键的知识点，学习效率大大降低，而这是通过考试也无法检验出来的，成为以后步入社会后的一个严重隐患。相反，电子课件完全不存在以上的缺点，能够完整的记录教师的讲课思路，不会遺漏每一个重要的知识点，显著地提高学生的复习效率，不再有模棱两可的知识点的存在。

综上，电子板书的运用能够显著提高教学效率，加快教学进度的同时并不会削减同学们的学习效果，加上电子板书的制作并不复杂，在大力推广后，将起到更重要的作用。

2 生动的flash及视频

化工原理课程是一门相对来讲比较抽象的课程，而习题教学更是比较枯燥、乏味，不能引起同学们的高度关注和兴趣。单凭文字的叙述难以传达具体的科学过程，也不能加深学生的理解，这时，生动的flash及视频的应用，能帮助其理解，从而提高习题课的效果。在化工原理习题教学中，有几个内容对于flash及视频的嵌入有着很好的兼容性和需求性。

首先，液体流动及管路运输。这部分内容的学习要求学生具有很高的思考能力和很细致的思维模式，不能遗忘每一个细节，缺失的每一个环节都会导致最后计算结果的错误，极大地挫伤学生的学习热情和积极性。在这里，flash和视频的运用可以有效地帮助同学解决这个问题。它们可以完整地模拟整个流体的流动情况，对管路运输的每一个环节的能量输入与输出进行衡算，在每一个阀门处的能量损失都会进行展示，从而加深同学的理解。经过一次完整的展示后，在以后的计算中，学生会很系统地思考问题，不会遗忘每一个重要环节，从而快速地解决问题。

其次，传热环节。传热内容的学习是化工原理课程中的重中之重，但由于其比较抽象，难以对具体环节进行捕捉，学生的学习效果一直不好，达不到教学要求的高度，对师生都产生了很大的影响。在加入flash及视频教学后，同学们对于管路流体的流动方式有了直观的认识，进出口及流向的判定更加准确，最关键的是，对于热量衡算过程，有了最本质的认识。在经过这轮强化记忆后，学生在处理问题时，往往仅需画出简单的流程图，便可高效地解决问题，迅速地得出问题的答案。

最后，精馏过程。精馏过程是化工原理的重要内容，也是化工厂中常使用的分离设备，它除了具有很高的利用率外，同时也要求设计者能够准确地设计精馏塔的工艺参数，操作者能够掌握不同工况下的操作方式。但在学习这一部分的内容与解答习题的过程中，学生往往难以理解该过程的精髓和解题方式。因此，flash及视频的运用往往能够解决学生的疑惑，让他们直观地观察一个精馏塔的具体工作方式和理论依据，让学生在独立解决问题时，能够快速地构建模型，从而解决问题。这个过程使学生获益很大，让其一旦学会后，遗忘速率降低，在步入工作岗位后，仍然能记忆深刻。

3 通用的模拟软件

在当代的化工产业中，单纯依靠人工计算及工厂试验，已难以跟上时代的脚步，且造成了大量的人力、物力浪费，因此模拟逐渐成为备受工业界瞩目的新兴内容。在化工原理习题课教学中，适当模拟软件的介绍和应用，可以缩短化工繁杂计算过程时间，及时获得计算结果，便于比较多变量对化工过程的影响。

模拟在化工原理习题教学中也成为一个重要的部分，它不仅能帮助同学轻松地解决习题，更锻炼了同学们的计算机应用能力，也进一步加深了学生对于知识的认识。此外，近年来，PRO %I等软件的应用能力也慢慢成为企业、高校、科研机构对毕业生的专业技能的一个要求。

在模拟方面，我们分为两个部分，一是加强学生对PRO %I等应用型软件的操作，二是提高学生应用Matlab等原生型软件进行自主编程。

PRO %I等应用型软件在工业上运用很多，其操作方便，参数众多，可以解决现代化工过程的许多问题。当代的大型化工企业都要求员工熟练掌握该系列软件。因此，对于当代大学生，学习化工原理课程的同时，不能只停留在会简单计算的程度上，熟练掌握该类软件的使用，可以更直观地对所有工艺过程进行查阅，从总体上进行了解，而在单一的化工操作单元的基础上，将多个操作过程串联起来，这样，能更有效地对每一个环节加深理解，合理布局，对资源充分运用。在使用的过程中，对该系列软件进行掌握，并与人工计算过程进行对比，寻找差异，进一步推动自己专业知识的学习，提高自己的计算精度。

应用型软件的优点就是操作简单，但是缺点也随之暴露，模板化过强，对于个别独特要求的工艺过程，难以解决。此时，原创性模拟软件的出现就很必要了。而学生在学习习题的过程中，不仅仅需要加深自己的理论基础，也需要具有很强的应变思考能力和计算机编程能力。通过这部分的练习，学生已不单单停留在课堂学习的平台上，而是进入到理论联系实际，与社会工业生产直接接轨的新高度，这种实用的教学方式，让学生对该实用的技术具有很浓厚的兴趣，从而激发其潜能，加速学习进度，大大提高学习效果，反响十分突出。

4 结束语

化工原理是化工专业的基石，而习题教学更是学习的必要过程，只有经过这一环节的锻炼，学生才能将理论课中所学的知识更好理解、灵活运用。多媒体课件在这一教学过程中，可以起到很大的作用，而通过以上三方面的教学过程，学生可以更好地掌握基础知识，提高解决问题能力，加强自主解决问题的信心，从而对学习效果起到显著的提高。因此，多媒体将在未来的化工原理习题教学中起到越来越重要的作用。

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