探究式教学法在化工原理教学中的应用

陈怀春

摘 要： 本文从探究式教学的特点、重要性及其组织实施等方面介绍了探究式教学在化工原理课程中的应用。

关键词： 探究式教学法 化工原理 教学应用

化工原理课程是化工、制药、环境、食品等多个专业的一门重要技术基础课，其主要内容是综合运用高等数学、物理、物理化学等基础知识，分析和解决化工类型生产过程中各种物理操作问题的工程学科。化工类应用型人才培养中，化工原理承担着由理论到实践、从基础课程过渡到专业课程的桥梁作用[1]。化工原理课程学习的效果，将对学生业务素质和工程能力的培养及将来就业前景产生深远影响。围绕如何提高学生对化工原理的学习兴趣、如何有效组织课堂教学内容培养学生工程实践能力，广大教育同行进行了大量尝试和探索[2-4]。为了更好地加强应用型人才培养，我们在近几年化工原理教学实践中进行了一系列改革，其中“自主学习、主动探究”的探究式教学法在课堂教学中的应用取得了良好效果，调动了学生自主学习、主动探究新知识并运用所学知识解决化工实际问题的积极性。

1.探究式教学方法的特点

探究式教学是当前国际教学改革中各国政府和科学教育界大力倡导的一种主流教学方式。探究式教学是指教师在自由创设的、有结构的、能促进学生认知与情感发展的教学情境中，让学生自己动脑、动手，主动获取科学知识和发展探究能力的一种教学方式[5]。

探究式教学强调问题情境的创设，教学活动是围绕问题展开。所谓问题情境，是教师为了引导学生学习某个知识而设置悬念、矛盾所形成的教学氛围。创设问题情境的目的是引起学生的注意和思考，激发学生探索的兴趣和强烈的求知欲，使学生产生最佳的学习心向，吸引学生积极主动地研究、探索、发现，从而主动地完成知识的构建，在自己的头脑中形成较系统的知识体系。

2.探究式教学法在化工原理教学中的重要性

探究式教学法能够有效调动学生学习的积极性与主动性。化工原理与数、理、化等基础课程相比，显著区别是工程概念强，所面对的都是真实的、复杂的生产问题，多变的物性和复杂设备的几何形状增加了学习的难度。符号多、公式多、单位换算多的课程特点增强了学习的枯燥性，学生普遍存在畏难的厌学情绪。基于这种状况，我们讲授每个具体单元操作时，结合实际生活、生产状况适当创设生活情境、工程情境，调动学生的学习积极性与主动性。

探究式教学对培养学生的工程观念、提高学生的综合能力和解决实际问题的能力，具有重要作用。应用型人才是当前高等学校人才培养的重要方面，具有较强的工程能力是应用型人才的基本素质。在探究式教学过程中，我们更多的是采用基于生产实际的工程情境创设。通过创设的工程问题，引起学生的注意和思考，给予学生研究工程问题方法论的启迪，引导他们运用所学理论知识积极分析、讨论工程实际问题，进而解决实际问题。

探究式教学有利于加强师资队伍建设。教师在引导和帮助学生就工程实践问题开展“自主学习、主动探究”的过程中，自身要有较高的探究素质，需要教师具有先进的教育理念、较高的知识和能力素养及扎实的生产实践基本功，这从客观上必然会推动教师积极参与科研和经常深入生产一线，关注化学工程学科前沿发展和生产技术进步，更新自身的知识结构，适时将最新的科研成果和理念引入课堂教学，使学生耳目一新，提高学习积极性。

3.探究式教学法在课堂中的组织实施

探究式教学法强调问题情境的创设。从教学角度讲，要根据教学目的和内容，精心准备，提出难度适度、逻辑合理的问题，营造良好的探究氛围。探究式教学法一般没有固定模式，针对化工原理课程内容的特点，我们采用了以下几种形式。

3.1课前导入法

面对新的章节、新的单元操作，学生在学习之前普遍缺乏对工程实践的认知。课前导入时，问题情境的创设一般是围绕生活常识展开。通过对问题的探究，由熟悉的生活常识实现陌生的工程实践的自然过渡，拉近课本知识与实践的距离，让学生真正认识到所要学习的知识内容在实际生活、生产中的应用背景，不仅能激发学生的学习兴趣，而且能培养学生运用知识的能力，更能培养学生的创新思维能力。此类问题情境的创设很多，比如，烟囱的高、矮对燃烧的作用（流体静力学方程应用），有、无风时人体对气温的感受不同（对流强化传热），等等。

3.2课中导入法

化工原理课程的每个单元操作都是由若干个知识点构成的。课中导入法，问题情境的创设一般是围绕某一知识点的工程实践展开。在授课过程中，针对某一知识点，首先列举出工程中存在的实际问题，激发学生探索的兴趣和求知欲，通过探究该问题产生的原因及解决该问题的方法，再引出本知识点的内容。例如某化工厂新进员工，在重新启动离心泵再次输液时，发现离心泵运转但不能输送液体。探究原因可能有两个：启动前未“灌泵”或者是离心泵吸入管路年久失修发生漏气现象，由此可以导出离心泵的工作原理和气缚两个知识点。

3.3课后总结法

化工原理解决的都是工程实际问题。在每个单元操作内容学习完成后，学生要对该单元操作进行工程设计或者工程改造。课后总结法，问题情境的创设一般是围绕该单元操作的工程设计或工程改造实例进行。例如，在学习完成蒸馏单元操作后，问题情境创设可以围绕如下工程实例展开。某工厂利用发酵法生产酒精工艺过程中，产生一股乙醇与正丙醇的混合物，该混合物中含有乙醇45%（质量分数）。现欲用常压精馏塔对上述混合物进行分离，要求分离后乙醇和正丙醇的纯度均不小于95%（质量分数）。当处理量为20吨/小时的时候，进行板式精馏塔的工艺设计，确定塔高、塔径、进料位置等。引导学生综合利用本单元操作所学知识，通过思考、讨论、计算、实验等探究形式，解决该混合物系的分离问题，从完成精馏等相关化工专业知识的构建，进而培养学生的探究意识及实践能力。

4.结语

教学实践证明，在化工原理课程中开展探究式教学，能极大地提高学生学习兴趣，有利于培养和提高学生的工程意识及主动学习能力，促进教师队伍业务水平的提升，对于提高课程教学质量、培养应用型人才具有重要意义。

参考文献：

[1]王晓红，田文德，王英龙.化工原理[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]贾绍义，夏清，吴松海，等.工程案例教学法在化工原理教学中的应用[J].化工高等教育，2010（3）：78-81.

[3]冯尚华，何国芳，赵仁高，等.化工原理的案例教学[J].化工高等教育，2010（06）：79-81.

[4]周艳军，田文彦，杜金山.化工原理课程教学方法多面改革[J].辽宁工学院学报.2007，9（1）：126-127.

[5]丁邦平.探究式科学教学：类型与特征[J].教育研究，2010（10）：81-86.

基金项目：青岛农业大学应用型人才培养特色名校建设工程教改项目（XJC2013071）