化学反应工程课程

化学反应工程课程（精选12篇）

化学反应工程课程 篇1

化学反应工程是化学工程、化工工艺等专业的专业核心课程。基本内容包括反应动力学和反应器设计与分析两个方面,目的是使学生掌握研究工业规模化学反应器中化学反应过程动力学的方法和基本原理,掌握理想反应器的设计和分析,进一步以化学反应动力学和理想反应器为基础,对工业反应装置的结构设计、最优操作条件的确定及控制放大等进行研究。通过该课程的学习,要求学生能掌握化学反应工程的基本原理和研究方法,了解科学发展现状,并能综合应用所学知识,对工业实际反应过程进行分析和开发。

由于化学反应工程课的内容比较枯燥,其综合性、工程性和理论性很强,概念抽象,同时又涉及到数学、物理和热力学、传质传热等多方面的知识,学生在学习该课程时普遍反映化学反应工程太难学了,从而产生畏难情绪,且学生被动学习,交差应付的现象严重,这都增大了课程教学的难度,使得教学效果也难以保证。为了让学生能系统掌握本课程的内容,提高教学质量,笔者从教学内容的选取、教学手段、教学方法和考核方式四个方面进行了探索实践,取得了较好的教学效果。

1 精心选择教材和教学内容

教学过程中教材起着非常重要的作用,因此教学中应该重视教材及教参的选择和使用。目前,我校采用的参考教材是天津大学李绍芬编写的 《反应工程》( 第三版) ,该教材是普通高等教育 “九五”国家级重点教材,内容全面,丰富,系统,连贯,是国内非常经典的教材之一。我校师生一直采用该教材,学生和教师们的反响良好。该教材在物理化学课的基础上,从应用的角度论述反应器设计与分析所涉及到的动力学问题,对于反应器设计与分析则着重在理想反应器方面,使学生打下扎实的基础,学会分析问题和解决问题的方法,以便遇到较为复杂的问题时不至于无从下手［1］。在反应类别和反应器类型的选择上重点对气固催化反应及反应器做了较为详细的讨论。这是因为该类反应及反应器十分典型,掌握其基本原理后,当起到举一反三、事半功倍的作用［1］。同时,选择一些优秀的外文版教材如Octave Levenspiel编写的 《Chemical Reaction Engineering》及国内的优秀教材如陈甘棠编写的 《化学反应工程》,朱炳辰编写的 《化学反应工程》作为教学参考书。

授课内容根据授课对象所学专业及学生的基础对众多的内容进行精选,我们教研室将反应工程的前七章作为重点内容讲解,分别为: 第一章绪论; 第二章反应动力学基础; 第三章釜式反应器; 第四章管式反应器; 第五章停留时间分布与反应器的流动模型; 第六章多相系统中的化学反应与传递现象; 第七章多相催化反应器的设计与分析。对于另外四个章节( 多相反应器、生化反应工程基础、聚合反应工程基础和电化学反应工程基础) 也作适当的讲解,以便于引导学生自学,开拓学生的视野和培养学生的创造能力。

2 教学手段的改进

化学反应工程涉及大量化学反应过程及反应器,利用多媒体技术可以使某些用实物难以演示的化学反应过程及设备构造变得可行［2］。对于初涉工程领域的学生而言,为了激发他们对化工学习的兴趣,并使他们形成更全面的感性认识,增加对本课程学习意义的更深入的了解,教师在教学中应广泛收集各种化学反应过程的反应器的图片、设计图纸,将其分类后,从化学反应、材料、反应器的设计等方面结合反应工程的基本原理逐个进行讲解剖析。学生通过真实的或者模拟的影像资料看清楚反应器的内部结构,了解反应器内传质与传热状况,对反应器的设计、放大与优化建立必要的感性认识,从而提高了教学的效果［2］。

同时,由于化学反应工程公式较多,完全采用多媒体教学,学生感到眼花缭乱,采用板书教学,更能帮助学生理解并掌握化学反应工程的基本理论。在公式推导过程中,问题的分析和推导过程是逐渐展开,教师边写边讲,能使学生紧跟老师的思维,较好地控制教学节奏,同时可以在黑板上保留整个模型建立、公式推导和例题讲解的全过程,使学生对公式的推导、模型的建立、解题的思路有整体的认识,从而可以扎实地掌握反应工程基本理论。因此,根据化学反应工程这门课程的特点,笔者采取了以板书为主、多媒体为辅的教学手段。

3 以考试改革为手段,促进教学方法的实施

考试作为一种测量教学方法、教学效果的手段是必不可少的,有利于稳定正常的教学秩序和提高教学质量。该课程的考核方式基本采用笔试,考试的内容主要是基本概念、原理和基本计算,这种考核方式对学生掌握基本理论、基本概念和公式有促进作用,但也存在一些不足之处,学生往往机械地记忆课程的概念、原理、公式,容易出现高分低能现象,忽视了学生的独立思考和创造能力［3］。

笔者在今年秋季学期,将化工产11101 班( 28 人) 的化学反应工程课程申请为长江大学课程考试改革试点课程。具体的实施方案为: ( 1) 期末考试成绩占60%,考试采取半开卷的方式。允许学生在考试中自带规定大小的知识总结,考题遵循“基础、灵活和综合”的特点,这种考核形式避免了学生考前死记硬背公式而不会应用的弊端。( 2) 平时出勤占10%。教师在每次上课时随机点名,这样可以无形之中端正学生的学习态度,提高学生上课的积极性。( 3) 作业独立完成情况占10%。严格规定,只要发现答案一模一样的学生,则这一部分学生的这次作业成绩为零。这样可以督促学生独立完成自己的作业,避免了 “错,都千篇一律,对则全班都对”的抄袭作业情况。( 4) 课堂回答问题占10%。严格规定每个学生在结课之前必须回答至少五次问题,才能取得这一部分成绩,回答问题次数越多,这部分成绩越高。这样一来,就使得本来很沉闷的教学课堂,气氛一下子变得非常活跃,甚至出现多个学生争抢回答一个问题的现象。( 5) 随堂测验占10%。为了增强学生的听课效果,笔者会不时地让学生当堂做一道或者两道小题,考试范围一般是前面的重点章节,要求学生在10 ~15 min内完成。这样的做法既能督促学生认真听课,又能督促学生在课下自觉主动地复习学过的内容,同时又起到了考勤的效果。

基于上述的课程考试改革方案,以及该门课程兼有基础课基本理论及原理变化少和专业课技术及工艺装备变化快的特征,笔者采取了以讲授法为主,辅以讨论式教学法、自学式教学法和互动式教学法。教师在课堂上根据教学计划对学生传授书本知识,在授课过程中突出重点、难点,并补充与该学科相关的前沿动态和最新发展状况; 同时避免 “填鸭式”教学,力求条理性强、语言生动,并通过设问等启发方式调动学生的积极性。

讨论式、互动式教学所采用的方式为精心准备的习题课与问答题。课前教师精心准备符合教学大纲、突出知识点与重点的习题与问答题。教师先讲解典型例题,突出例题的解题思路,然后选择一些类似的习题,让学生主动地上讲台讲解。化学工程与工艺专业产业班的学生是该专业成绩比较靠前的学生,他们在学习上比学赶帮,大部分都有积极主动参与课堂的意识。第一名同学上台讲解时,非常紧张,教师会适时地给予鼓励,缓解紧张气氛; 台下的学生们认真地听着同学的讲解,讲错的地方,教师会鼓励台下的同学进行补充,直到讲解完毕。之后再进行习题和问答题的台上讲解和讨论时,课堂气氛变得十分活跃。这种积极愉快的课堂气氛,使得同学们乐于学习 “枯燥复杂的理论”。

自学式教学所采用的方式为教师指定的四个章节: 多相反应器、生化反应工程基础、聚合反应工程基础和电化学反应工程基础。我校化学反应工程课程安排在大三上学期讲授,高年级学生的学习独立性逐步提高,加之产业班的学生基本理论功底比较扎实。笔者在课堂教学中用一节课的时间将这四章的知识点总结、梳理一下,并指定一些参考书( 朱炳辰编写的 《化学反应工程》和陈甘棠编写的 《化学反应工程》) 及相关文献,让学生自觉主动地在课下采取类比的方法进行学习。在结课前的一小节课上以习题的形式进行测验,以便于考查学生们的自学效果,增强学生独立学习的能力。

4 结语

所谓 “自知者不如好知者,好知者不如乐知者”,在有限的化学反应工程教学课时内,笔者采用这样的教学方法对我校化工专业产业班的学生进行教学,取得了较好的教学效果。我们深知,对化学反应工程这样一门最能体现化学工程与工艺特点的学科,让学生学会分析、解决工程问题是很不容易的,这就需要不断地进行教学方法的探索与改进。

摘要：化学反应工程是化工类学生的专业核心课,对培养学生的化学工程基础、强化工程分析能力具有十分重要的作用。针对化学反应工程课程的特点和教学现状,从教学内容的选取、教学手段、教学方法和考核方式四个方面进行了有益的教学改革,提高了学生学习的兴趣,取得了较好的教学效果。

关键词：化工,化学反应工程,教学改革

化学反应工程课程 篇2

大学计算机基础大学外语1高等数学III思想道德修养与法律基础大学语文计算机基础自主学习大学英语自主学习体育与健康无机与分析化学基本操作与化学基础实验军事理论与入学教育形势与政策大学生心理健康教育导论健康教育

大一下学期课程

C语言程序设计Ⅱ大学外语2高等数学III线性代数II大学物理中国近现代史纲要C语言程序设计实践大学英语自主学习大学物理实验体育与健康无机与分析化学工程制图化学与仪器分析实验形势与政策工程制图实践

大二上学期课程

大学外语3概率论与数理统计II大学物理马克思主义基本原理概论计算机综合实践大学英语自主学习大学物理实验体育与健康有机化学电工学制备与合成化学实验电工学实验形势与政策网络技术与应用数据库技术与应用VBA程序设计VB程序设计网络技术与应用实践数据库技术与应用实践VBA程序设计实践VB程序设计实践大二下学期课程

大学外语4毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论就业与创业基础概论大学英语自主学习体育与健康生物化学基础化工原理物理化学生物化学实验化工原理实验物理量与化合物常数测定实验金工实习形势与政策试验设计与数据处理生物技术概论材料科学概论大三上学期课程

毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论化工传递过程化工过程控制基础化工原理物理化学化工原理实验综合与设计性化学实验化工原理课程设计形势与政策数值计算方法工业催化结构化学实用有机波谱解析科技外语阅读

大三下学期课程

工程哲学大学生体质健康测试化学反应工程化工热力学化工过程系统工程化工设备概论化工仿真实习化工生产实习形势与政策精细化工基础化工过程程序设计绿色化学概论表面活性剂基础纳米材料化工设计

大四上学期课程

分离工程化学工艺学新型分离技术工业催化化工专业实验化工综合设计科技论文写作化工过程开发文献检索学科前沿讲座膜分离基础涂料和粘合剂概论化工安全技术

化学反应工程课程 篇3

关键词：化学信息学 制药工程 文献检索 中医药高校

中图分类号：G421 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）06（a）-0161-01

国家教育部于1984年发布《关于在高等学校开设文献检索与利用课的意见》004号文件，第二年，教育部随之下发《关于改进和发展文献课教学的几点意见》65号文件，进入1992年，教育部又下发《文献检索课基本要求》44号文件，文件要求编写课程教学大纲。对于中医药高校，特别是研究型医学专业院校，是以传播创新性的知識为基础，目的是为了培养高层次的专业人才和产出高水平的科研成果，既可以完成教书育人的职责，又为社会的科研工作做出了贡献。因此，医学信息素养的加强的是医学院校学生必须具备的基本素质之一。[1]而中医药院校中的工科制药工程专业对于文献信息的检索更是具有很大的依赖性。制药工程是一个集化学、药学（中药学）和工程学交叉的工科类专业，是以培养未来可能从事药品制造，新工艺方法、新设备研制、新品种开发、放大和设计的人才为目标。而其中的制药工程专业《文献检索》课是培养制药专业学生的获得信息的意识，掌握从各种信息源中获取所需专业信息的一门科学方法课程，也是制药专业学生开展制药工程专业知识及相关信息教育的重要课程。[2]

1 《化学信息学》课程与《文献检索》课程

1.1 《化学信息学》课程

《化学信息学》是一门集化学化工与信息、计算机科学交叉的新兴学科，它采用信息学方法来解决化学问题。近年来，借助于计算机和网络技术，在化学实验中使用大量的新仪器和新方法，从而得到了大量的实验数据。这样使得大量的信息与人们有限的时间与精力形成了很大的矛盾，所以要借助计算机和网络技术对海量信息进行处理、编译和再加利用，因而对于化学信息的处理提出了更高和更迫切的要求。今天，化学信息学已经成为化学、药物学和生命科学研究不可缺少的工具。

1.2 《文献检索》课程

文献检索是指将需要的相关信息按一定的方式组织和存储起来，并根据信息用户的需要找出有关的信息过程。对于《文献检索》课程则是对大学生开展信息素质教育的主干课程，是一门重要的方法和技能课，时代性强，特点突出。目的就是要培养学生的搜集情报意识，掌握文献检索的方法和技能，使之能在将来的工作中能够独立获取和运用文献的能力，继承前人的经验，创造科研成果。

1.3 《化学信息学》与《文献检索》之间的关系

《化学信息学》研究的领域包括化学化工文献学，化学知识体系的计算机表示和图形处理、实验数据管理与网络传输，信息处理及模拟运算，化学教育与教学的现代技术与远程信息资源等等。从上面可以看出，《化学信息学》其实包含了《文献检索》的绝大部分内容。

2 目前中医药院校开设《化学信息学》课程的情况

在中医药院校，学生不仅需要找到他们自己的专业医学文献，而且还要在各种各样的医学档案库里找到自己需要的其他信息。通过调研，结合本校的教学情况，不要说开设《化学信息学》课程，就是我们发现在中医药院校《文献检索》课程都存在着以下问题。[3]

2.1 教材内容陈旧且更新周期较长

目前，通过调研发现我国现已出版文献检索课教材多达上百种，但教材内容普遍简单，形式单一。主要表现为：重视理论教学，忽视实践教学；侧重点不能与所学相关，使得学生学习兴趣不够。文检课教材改版速度过慢，更新周期一般在数年以上。

2.2 教学手段相对落后

随着计算机网络和电子出版物在图书馆的开放使用，因此，要提高学生利用现代化手段的能力，还需要具备一定的计算机检索设施等。虽然大部分医学院校的教室都配备了多媒体教学系统，但是教学的模式仍然摆脱不了传统填鸭式教学，不仅老师讲授起来很费劲，学生听完之后也是不明所以。

2.3 师资力量相对薄弱

目前许多高校的文献检索课的教师主要来源于各自高校图书馆的工作人员，他们中部分除教学任务外，其他还担任着图书馆内的其他业务工作。这样使得相关专业的检索就变得不是很得心应手，而且教学的知识也仅限于本图书馆的相关内容，使得教学效果不是很好，影响了教学的发展。

2.4 课程开设时间欠合理

部分高校将《文献检索》课程安排在较后面的学年进行，而此时是学生找工作的关键时期，学生忙于搞毕业设计，急于找工作单位，种种因素对该课程的学习都会有一定的影响。

3 结语

目前高等教育改革的一个重点就是强调培养基础宽厚、能适应多种需要的通才教育。而信息技术教育在制药工程文献检索课中的应用仅仅是一个前提。只有学会了这种基本的技能，才能在利用信息创造性地实践自己的专业知识，才能够真正地灵活运用这项技能配合专业教师的课堂教学，进行自主学习制药工程的专业课程以及进行大学生的创新科研活动，从而达到提高制药学生自学能力、独立科研和创新能力的目的，使他们真正成长为社会需要的创新型人才。

参考文献

[1] 李媛.试论医学院校文献检索课程的教学改革[J].医学信息，2011（3）：1128-1129.

[2] 许瑞波，孙吉佑，马卫兴，等.现代信息技术应用于制药工程专业文献检索课教学的方法研究[J].甘肃科技，2011，27（13）：168-170.

化学反应工程课程 篇4

一、教学过程中存在的问题

在《化学反应工程》课程的教学过程中,传统的教学手段对抽象概念的表述具有局限性。比如表达微观流体和宏观流体的混合状态,全混流和平推流反应器中流体流动状态,非理想流动情况等等抽象概念的时候,传统的板书无法清楚的表达这些概念,PPT虽然会在一定程度上缓解抽象概念带来的压力,但是静态的图像仍不够生动,传递给同学的信息仍不够充分,还需要挖掘和完善。《化学反应工程》课程教学过程中存在的主要问题如下:

(1)课时分配少,而课程内容较多,需要在有限的学时中将大量的知识传达下去,这就需要更有效的传达方法。

(2)课程理论性强,概念抽象,数学公式繁多,形式复杂,学生理解起来非常困难,很容易产生厌学、畏学等情绪,这需要改善教学环境,不断地刺激学生,保证学习积极性。

(3)学生只能把课上的理论知识了解,往往难以做到难以学以致用,不能解决实际问题,这需要在教学过程中加入实际案例分析。

(4)多媒体教学,只是运用课件将教材内容简单复现。如果只是将课件的快速播放,并加入适当的板书,对于难理解的知识点学生仍然难以消化,这需要加入更形象的展示体系。

现在对于“化学反应工程”中抽象知识点的体现和挖掘不深入。抽象概念的可视化不仅可以提高学生的上课兴趣,并且能对课上内容进行准确形象的表达,提高上课效率,激发学生上课积极性。

二、可视化手段

可视化是将复杂的数据、晦涩难懂的知识、抽象的信息等转化为可视的表示形式,也就是说通过可以觉察的视觉方式将思维进行外化呈现出来。这种方式可以把知识的内部特征通过图示的方式展现出来,将内隐或者无序的知识进行逻辑化的梳理,使得信息能够容易并快速被人理解,放大了人类的感知,对知识获得了更深层次的认识。现阶段,随着计算机技术的发展及教育理论的更新,可视化的理论研究及实际应用不断得到研究。教育领域中,可视化教学引起了教育技术学家与教育实践者的关注,利用可视化技术来促进教学,将成为教学界的发展新方向。

现阶段,可视化教学可以利用一些智能软件如Flash、Java Script和Matlab等,将基本概念和原理用动态的方式,结合文字、声音和图像等展现出来,这样既提高了教师的教学水平,也使得学生的思维能力得到提高。据相关统计,人的感觉77%来自于视觉,14%来自于听觉,9%来自于其他,视觉对于学习效果的提高具有关键作用。

1. Flash动画

Flash动画应用较为广泛,一般具有以下特点:

(1)Flash动画所表现的画面生动形象,趣味性强,Flash动画为学习者创设了生动的情境。在Flash动画中,根据学习内容绘制的场景既是对知识理论的再现。

(2)Flash动画的交互性强。通过Flash动画可以建立交互性强、生动有趣的练习,从而使学习内容得到巩固,学习兴趣得到提高。

(3)在Flash动画开发的过程中,会将一些素材或者资源导入Flash源文件中,通过对它们统一管理,重复使用,生成其它学习内容。

(4)在学生的使用过程中,通过学生的参与,可以充分调动学生课上积极性和主动性,促使他们认真思考,积极探索。使教学达到事半功倍的效果。

2. FLV格式动画

FLV格式动画具有容量小、下载快、播放流畅等优点。FLV流媒体格式是一种新的视频格式,全称为Flash Video。FLV格式文件播放器是内嵌在IE当中,播放器是基于IE浏览器的,因此,在使用过程中不需要再下载其他的播放软件。

三、知识体系可视化

多媒体教学主要采取图示、动画、多媒体等手段,这些手段既充分调动人的视觉积极性,使教与学变得更加生动活泼。这些手段还可以使人在视觉上将抽象、复杂的东西形象化、具体化、简单化,提高教师教学的效果。如图:

但是可视化教学不应该仅仅局限于将文字的内容或者静态的内容动态化,应该深入到课程的核心,建立理论知识之间的逻辑和内在关系,使学生能够抓住问题的关键进行思考。可视化教学最终通过将知识化繁为简、化难为易,使得知识变得易于理解和掌握,从而优化教师施教的方式手段,提高学生学习的积极性及学习效果。一般从以下几个方面入手:

第一,将抽象知识形象化、简单化、动态化。可视化教学将各种可视化的技术手段,特别是声音、图片和视频与教学内容进行结合,将抽象的概念形象地表现出来,将教学中抽象的知识形象化,最大限度地增强教学的吸引力,达到最佳的教学效果。

第二,坚持“厚—薄—厚”的思路。“可视化”的教学方法利用视频、Flash等形式对课本上抽象难懂的概念进行描述,了解这些概念的含义,让同学们把书读透,将每一个复杂的知识的内在含义理解清楚,把书读“厚”。“可视化”教学通过对课本上知识点的梳理,确定知识体系,将知识点之间的关系确定起来,使同学们们在学习过程中产生知识体系,将复杂的东西简单化,做到将书读薄。

在《化学反应工程》课程教学中,只有高度重视和积极应用可视化教学,综合利用动画、图片知识体系图,才能提高《化学反应工程》课程教学的可视点、可听点和可感点,收到事半功倍的教学效果。

四、可视化教学对教学的影响

可视化教学首先通过将静态图或者文字转化为动态图,这样在课上可以提高学生的上课积极性,避免的上课注意力不集中、打瞌睡、走神、玩手机等现象。再通过可视化手段将书本内容进行梳理,整理课上知识结构,便于学生学习,可以提高上课效果。学生愿意学,兴致高,与老师互动好,可以激发教师的上课热情,使教师更好的投入到教学岗位中,更好的提高教学效果,这样可以达到一个良性的循环。

五、前景展望

现阶段可视化教学只要依靠PPT和Flash视频,可视化手段单一,只是做到了将课本内容利用PPT、动画简单的呈现出来。下一步需要做的就是制作CAI课件,将《化学反应工程》课程中的知识点联系起来,帮助学生建立知识体系,能更好的的理解课上内容。但这只是课程可视化的一小步,最终建立《化学反应工程》可视化教学平台(网络教学),对大量的学习资源进行有效的分类和管理,做到教师和同学直接交换信息资源,才是可视化教学的最终目标。

摘要：《化学反应工程》课程主要研究反应过程速率变化规律、传递规律及其对化学反应的影响。《化学反应工程》课程的最终目的为掌握反应器的开发、设计、放大以及优化的目的。《化学反应工程》课程内容繁多,理论复杂,抽象难懂,教学效果差。为此,对《化学反应工程》课程进行教学改革,使抽象概念动态化,利用动画使学生们更好的学习理论知识。

关键词：可视化,教学改革,反应工程

参考文献

[1]阮隽.《信号与系统》课程可视化教学探讨[J].广西物理.2014,35(2):41-44

[2]李芒.可视化教学设计方法与应用[J].电化教育研究,2013(3):16-22

[3]洪文学,王金甲.可视化和可视化分析学[J].燕山大学学报,2010(3):95-99

[4]王玉学,李悦书.“基础”课可视化教学的可行性与实现路径[J].岭南师范学院学报,2015,36(5):148-150

[5]李香勇,王艳,庄文杰.Flash在对外汉语可视化教学平台中的应用[J].教育技术导刊,2007,10:7-8

[6]HORTIN J A.Instrusctional Design and Visualization[J].Performance and Instruction,1983,2(8):20-21

[7]郭宝龙,朱娟娟,吴宪祥等.“信号与系统”课程可视化教学的实践探索[J].电气电子教学学报,2010,32(5):62-64

化学反应工程课程 篇5

GSP气化工艺流程

蒸汽网脱硫系统脱盐水火炬水煤气锅炉补给水脱盐水脱硫脱碳系统

变换工艺流程

甲醇合成硫回收燃气热回收 NHD脱硫脱碳工艺流程

造粒

硫回收工艺流程

新鲜气蒸汽弛放气

合成工艺流程

二甲醚

精馏工艺流程

入塔气新鲜气弛放气出分离器气体循环气粗甲醇出塔气

2、甲醇合成塔结构示意图

1、合成物料流程图

变换脱硫脱碳预变换水解脱硫脱硫脱碳

1水煤气 ；2预变换气；3变换气；4调节CO浓度后的变换气；5水解气； 6发电水解气；7调节变换气CO浓度的水解气；8新鲜气；9燃气发电气

化学课程中的能量与化学能量观 篇6

关键词：科学观念；科学教育；化学能量观；化学课程；能量

文章编号：1005–6629（2015）1–0007–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

能量常简称为“能”，是化学课程中常常要涉及的一个重要概念，跟化学能量观有关的问题日益受到人们的关注。然而，对于什么是能量观、化学课程中要关注哪些能量问题、怎样应用能量观搞好化学教学等基本问题，不少人若明若暗，也还有一些问题需要深入讨论。本文拟就这些基本问题以及为什么要重视化学能量观、怎样养育学生正确的能量观等做一些初步的探讨。

1 能量与能量观概述

1.1 能量概念形成简史

观察周围运动着的物体，可以看到它们中的大多数最终会停下来。但是，千百年来对天体运动的观测，并没有发现宇宙运动有减少的迹象。由此，16、17世纪的许多哲学家都认为，宇宙间运动的总量是不会减少的，只要能够找到一个合适的物理量来量度运动，就会看到运动的总量是守恒的。这个物理量是什么呢？法国哲学家、数学家和物理学家笛卡尔（Rene Descartes，1596～1650）根据弹性碰撞运动提出，质量和速率的乘积是一个合适的物理量。后来牛顿（Isaac Newton，1643～1727）对此作了重要的修改：不用质量和速率的乘积，改用质量和速度的乘积mv来量度运动。牛顿把mv叫做“运动量”，就是现在说的动量。1686年，莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646～1716）根据落体运动认为，mv2是能使物体活泼起来（动起来、热起来）的“活力”，是物体的真正运动量度；并认为静止物体的压力或拉力是“死力”，其量度是mv。他所说的“活力”实际上跟能量概念相似。

经过半个多世纪的争论，直到19世纪中期，恩格斯（Friedrich Von Engels，1820～1895）根据当时自然科学的最新成就，特别是能量转换与守恒定律的发现，从运动转换的观点，精辟地论述了动量和动能这两个概念。恩格斯指出：“如果已经存在的机械运动以保持机械运动的方式进行传送，那么它是按照质量和速度的乘积的比例进行传送的。但是，如果机械运动传送的方式是：它作为机械运动是消失掉了，而以位能、热、电等等形式重新出现，一句话，如果它转变为另一种形式的运动，那么这一新形式的运动的量就同原来运动着的质量和速度平方的乘积成正比。一句话，mv是在机械运动中量度的机械运动。 mv2是在机械运动转化为一定量的其他形式的运动的能力方面来量度的机械运动。我们已经看到，这两种量度因为是互不相同的，所以归根到底并不互相矛盾。[1]”

现代意义的能量一词是英国的托马斯·杨（Thomas Young，1773～1829）在1807年提出的，他把能量定义为“作了功的力”，把力与能量区分开来，并揭示了能量可以用功来测量。但是，杨的提议在相当长的时间里没有为人们所接受，直到19世纪50年代以后，“能”这个术语才逐渐被物理学界广泛承认和采用[2，3，4]。1905年，爱因斯坦（Albert Einstein，1879～1955）创立了狭义相对论，进一步指出动量和动能原来是一个统一的“能量-动量矢量”的不同分量，揭示了两种量度的统一，从而在新的水平上平息了两种量度旷日持久的争论[5]。

在能量概念形成过程中，人们或多或少受到发现质量守恒定律的启示。例如，俄国的罗蒙诺索夫（Михаил Васильевич Ломоносов，1711～1765）在1748年就说过：“这个普遍的自然规律也可以引申到运动的规律上去，因为一个物体用自己的力去推动另一个物体时，它本身就失去了这个力，而把它传给另一个由此获得运动的物体。[6]”

总之，虽然能量是一个常用的和基础的物理概念，但由于它非常抽象、难以简明地定义，物理学家一直到19世纪中叶才真正理解能量这个概念，在此之前能量常常被与力、动量等概念相混。

1.2 对能量的一些认识

1.2.1 能量的形式

能量跟运动紧密联系着，任何运动都需要能量。对应于物质的多种运动形式，能量也有多种形式，例如机械能、热能、电能、光能、声能、化学能等等。不同形式的能量彼此可以互相转换，不会消失，只能转移。

1.2.2 内能

内能是体系内部能量的总和，跟内部的结构（如原子结构、分子结构、晶体结构等）位能和微粒运动产生的动能有关。具体地说，内能包括组成物质系统的分子的平动能、转动能、振动能、分子内部电子的动能和位能、原子核内质子和中子的动能和位能、分子间相互作用的位能，以及空间电磁辐射能等。内能是体系本身的性质，仅决定于体系内部运动状态。内能的改变只与起止状态有关，在定态下有一定的值，与变化过程无关。

对于一个系统的内能的改变来说，做功和传递热量具有相同的作用，它们都可以作为内能变化的量度。

1.2.3 热能

热能是物体之间因为温度不同而传递的能量，其本质是物体内部大量实物粒子（分子、原子等）无规则运动的动能（包括平动能、转动能和振动能）之和，是分子热运动的动能。热能是能量的一种形式，是内能的一部分，把热能与内能等同起来是错误的。

物体具有的热能是其构成微粒无规则运动并相互碰撞的表现。有作者坚持“不相互碰撞的分子或原子的无序运动产生的能量称为物质的热能”，这个说法是错误的。按照这个说法，只有在无限的空间里物质才会具有热能，因为在有限的空间里分子或原子无序运动一定要相互碰撞，而事实是：物体无论大小都是具有或多或少的热能的。而且，把能量说成是运动的结果也是不妥的。

在热的认识史中，为了解释燃烧过程总是伴随着发热、发光的现象，拉瓦锡（A. L. Lavoisier，1743～1794）曾提出空气是氧与热素、光素的混合物，物体在燃烧时夺走了其中的氧，剩下了热素和光素，所以就出现了发热、发光现象。他在1789年提出的元素表中就列有热素和光素。然而，1798年伦福德（Rumford，1753～1814）发现，在一个密封的水箱中用钻头钻炮筒时，炮筒的温度能升得很高，显然，这热不是来自于周围空气，也不可能来自于水，结论只能是来自于摩擦，否定了热素的存在。1799年戴维（Humphry Davy，1778～1829）在低温真空装置中使两块冰摩擦，得出了跟伦德福相同的结论。1857年，克劳修斯（Rudolf Clausius，1822～1888）在研究理想气体分子的热运动时，证明气体的绝对温度由其分子的平均动能决定。后来，麦克斯韦和波尔茨曼证明任何物体都是如此。1878年焦耳（James Prescott Joule，1818～1889）最后确定了热功当量，终于牢固地确立了热动说。

1.2.4 能量的转换

当能量是属于非热能的形式时，它转换成其他形式的能量的效率可以很高甚至是完美的转换。然而如果是热能的话，在转换成另一种形态时，总会有转换效率的限制。

在能量转换的过程中，系统的总能量保持不变，总系统的能量在各子系统间做能量的转移，当某个子系统损失能量时，必定会有其他子系统得到这损失的能量，所以总能量不改变。这个能量守恒定律，是在19世纪初所提出的，适用于任何孤立系统。

1.2.5 能量的耗散

能量以热的形式散发到周围空间而无法再继续做功的现象称之为能量的耗散。在能量的转换过程中，能量的耗散是不可避免的。这就是为什么能量守恒，能源是不守恒的原因所在。熵是不能再被转换做功的能量的量度，熵的大小是无效能量的大小。

关于能量，还有许多秘密有待于通过进一步探索来揭开，例如：宇宙中的能量从哪里来？宇宙中的能量总量究竟是多少？它是怎样产生的？能量是标量吗？有没有负能量存在？……

1.3 能量的本质与界定

能量与物质有着内在的联系。1905年，著名物理学家爱因斯坦在狭义相对论中导出了E=mc2这一质能关系式，表明质量和能量是同一的，是它们的统一体的两种表述，深刻地阐明了能量的物质性：质量就是内敛的能量，能量就是外显的质量。由于反物质与正物质发生碰撞将会完全湮灭、100%地转化成能量，有人认为：说“能量也属于物质”，倒不如说是“其实物质属于能量”。

世界万物是不断运动着的，运动是物质的存在方式。在物质的一切属性中，运动是最基本的属性，其他属性都是运动属性的具体表现。能量是物质的一种存在方式，并且反映着物质的运动属性。有人说“能量来源于运动”，这种说法实际上把能量与物质运动二元化，否定了能量是物质的一种存在方式，否定了能量是物质运动的反映，是欠妥的。

物理学和哲学都关注能量，它们分别从自己的视角对能量做出了不同的界定。

能量的物理学定义是：能量是描写系统或者过程的一个量。对于系统来说，一个系统的能量可以被定义为从一个被定义的零能量状态转换为该系统现状的功的总和；对于过程来说，能量是物质运动的表现和一般量度，是物质运动规模的单值函数。后一个定义说明了能量是什么，前一个定义只说明了量度能量变化的操作性思路。

能量的通俗定义是“做功的本领”，寓意通过量度物体所做的功即可确定其能量。实际上，能量不只是用来做功，还可能以热量形式表现出来，物体也不能竭尽其所有能量来做功。这个定义没有揭示能量的本质，但是以这个定义为基础，通过热功当量综合考虑做功和热量变化可以确定物体的能量变化。

能量的哲学定义是：能量是一种客观存在，自然界的万物都是它的表现形式。能量的哲学定义涉及了能量的本质问题。

1.4 能量观的定位与结构

根据上面的讨论，能量观应该跟物质观有着直接的、密切的联系，两者在观念体系中应该位于同一层级。有些作者把能量观划属于次级的物质结构观或者物质变化观（化学反应观），甚至划属于物质应用观之下，显然是欠妥的。

就人类现在居住的地球环境而言，目前人们关于能量的认识，大体上可以归结为对能量本质的认识；对能量形式及其分类的认识；对能量转换的认识；对能量耗散的认识以及对能量守恒的认识等。与此对应，能量观是由能量本质观、能量形式观、能量转换观、能量耗散观和能量守恒观等构成的认识体系。

2 化学能与化学能量观

为了深入认识物质及其化学变化，化学一方面接受并运用了物理学中的能量概念，同时也衍生形成了具有化学学科特点的能量概念，作为化学能量观核心概念的“化学能”就是这样的典型。

2.1 化学能

前面已经说到，能量跟运动紧密联系着，对应于物质的多种运动形式，能量也有多种形式。通常把物质在进行化学运动（即发生化学变化）时所吸收或者释放的能量叫做化学能。由此可以确定，化学能只有在发生化学变化时才释放出来，变成热能或者其他形式的能量。

化学反应是原子重新组合变成新的物质的过程。在化学反应过程中，总要发生一些化学键的消失（断裂）和另一些化学键的形成。不同的化学键一般具有不同的能级。因此，物质发生化学反应时，体系的能量同时要发生变化。化学键的断裂和形成跟电子运动状态的改变有关，这意味着化学键能的本质是电子在电磁场中的位能发生变化。

但是，发生化学变化时所吸收或者释放的能量（化学能）并不是只跟化学键能有关。根据热力学的研究，在恒温恒压条件下进行的任何过程，都有一个焓变ΔH（恒温恒压条件下的反应热），它包括两部分的能量，一部分是ΔG，能自由地转变为各种形式的功（即做有用功，包括体积功、电功、机械功、反抗地心引力功等），所以被叫做自由能变化；另一部分是ΔQ，不能用于做有用功，而是消耗于增大体系混乱度或增加熵变，是用于改变体系组织（有序性）的能量，通常表现为热量：ΔH=ΔG+ΔQ。

ΔQ跟温度T和熵变ΔS有如下关系：ΔQ=TΔS，因此，ΔH=ΔG+TΔS。

在恒温恒容条件下进行的过程，体系内能变化ΔU也可以分为两部分：一部分是恒温恒容条件下的自由能ΔF（赫姆霍茨自由能），另一部分是TΔS。其关系式为ΔU=ΔF+TΔS。

实际上，有限的物质体系都有达到最低位能状态和最大混乱度的倾向，一旦其混乱度（或有序性）发生变化，就要有能量的释放或吸收。

化学反应的发生，往往需要克服一个能量障碍：满足活化能（E）要求。根据玻尔兹曼分布因子e-E/kT（即分子在给定的温度T下，能量大于或等于活化能的概率），化学反应速度与活化能是相关的。化学反应所需要的活化能，可以热能的形式提供。

化学能是一种内能，是一种隐蔽的能量，需要经由化学反应释放出来，不能直接用来做功。

2.2 化学能量观

2.2.1 什么是化学能量观

所谓“化学能量观”只是泛指化学领域中跟能量关联的各种问题的概括性的、综合性的、总结性的认识（见解、看法），一般不针对某一个特定的问题，跟“化学能观”不是一回事。

化学能量观跟一般的能量观也不是一回事，后者视野更广，层次更高，不能把两者混为一谈。化学能量观是一般能量观在化学领域的映射，因而应服从于一般能量观。

有人认为，“化学能量观是指从能量角度认识化学反应的学科观念”，这种说法似乎把化学能量观窄化了，因为化学能量观不只是从能量角度认识化学反应问题，它也涉及研究分子轨道的能量以认识分子的性质等；另一方面，虽然能量是一个核心的科学概念，也是一个基础的物理概念，在化学中并不是基础的概念，把它说成（化学的）“学科观念”是否妥当还需深入思考。

有人说：“化学能量观包含下列4部分：（1）物质都具有能量，不同的物质或同一物质不同的状态具有不同的能量；（2）化学能是能量的一种存在形式，它可以跟其他形式的能量相互转换，化学变化不仅是物质发生变化，它总是伴随着能量的转移或者转换，而且遵循能量守恒定律；（3）能量是影响化学反应速率和化学平衡的重要因素；（4）能源是社会发展的基础，能源的开发和利用离不开化学。”其中的第1部分应该划归一般能量观；第2部分其实也可以划归一般能量观；第3部分将温度跟能量等同起来，是欠妥的；第4部分有将能源与能量混淆之嫌，不应划归化学能量观。

2.2.2 化学能量观的结构

参照一般能量观的结构，可以推论化学能量观包含着化学能量本质观、化学能量形式观、化学能量转换观、化学能量耗散观等组成部分。

所谓化学能量本质观的涵义主要是：化学变化总是伴随着能量现象，化学变化中的能量变化是有关物质系统化学运动的重要表现和一般量度。物质在发生化学变化时所吸收或者释放的能量（即化学能）跟物质系统内部电子的电磁场位能变化、内部电子的动能、原子核内质子和中子的动能和位能、结构微粒运动的动能（包括平动能、转动能、振动能等）、结构微粒间相互作用位能的变化，以及物质体系组织改变消耗的能量等有关。

化学能量形式观的涵义主要是：物质在发生化学变化时所吸收或者释放的能量形式，除了涉及化学能、热能和各种功（例如体积功、电功）之外，还可能涉及多种辐射能（光能、电磁能）、声能等等。

化学能量转换观的涵义主要是：物质在发生化学变化时可以发生能量由一种形式向另一种的转换、内能与外部能量的相互转换；化学变化时的能量转换遵守能量守恒规律。不同能量形式之间的转换是有条件的，例如，在涉及物质转化时，通常要发生能量的耗散；有时需要满足活化能、需要借助于特殊的技术装置。

化学能量耗散观的涵义主要是：物质在发生化学变化时总要有一部分用于改变体系组织状态（改变体系的熵或微观混乱度），形成以热为形式的能量耗散现象，导致化学能与自由能不相等。

2.2.3 化学能量观的特点

化学能量观有两个显著的学科性特点：

（1）化学能量现象一般都涉及物质（实物材料）的变化（包括可能的变化），即涉及化学变化；

（2）涉及物质的微观结构的变化，既涵盖跟化学变化相联系的电离能、键能、轨道能、晶格能等微观的能量概念，也涵盖反应热、燃烧热、中和热、结晶热等宏观的化学能量概念。

2.3 化学能量观的教育教学价值

化学能量观的教育教学价值主要在于：

（1）从化学学科角度丰富和深化对能量的认识。物质运动的多样性决定了能量形式的多样性。能量是一个核心的科学概念，只有从多种角度认识能量，才能更深入地了解它的本质、形式、转换及其规律等等，化学能量观的教育教学价值首先就在于此。

（2）促进对化学变化和物质结构等知识的认识。科学观念是具有方法论意义的，化学能量观也是如此。它可以帮助人们从特定角度解释和理解物质的化学性质和行为，确定化学变化的条件，发现化学运动的规律，拓展化学反应的应用等等。例如，没有化学能量观，很难教好、学好“化学键”、“热化学”、“电化学”、“化学反应速率和化学平衡”等重要内容。电离能、键能、晶格能等能量概念有助于学生形成原子、分子和晶体的稳定结构等认识。

（3）拓展化学的研究和化学知识的应用。化学能量观可以拓展化学的研究，例如根据键能、活化能等概念以及能量形式相互转换规律，辐照化学、超声化学得以形成。化学能量观还可以拓展化学知识的应用，例如化学能和其他形式能量的相互转换规律在能源化学等领域已经得到了广泛的应用。

（4）强化化学跟物理学、生物学等学科之间的联系，促进统一的科学概念形成和学科的融合，从而有利于提升学生的科学素养。

（5）深化和强化学生对辩证唯物主义的理解。

3 化学课程中的能量和能量观

要了解中学化学中涉及哪些化学能量观，需要先了解中学化学课程中涉及哪些跟能量有关的知识技能。

现行化学课程标准[7，8]中规定的有关能量的内容如表1所示。

由表1可以看出，现行课程标准中涉及能量的内容是不多的，深度是较浅的。而且，这些内容的分布有两个特点：（1）主要是对化学中的能量现象和某些特殊能量概念的介绍，以及对化学中的能量转换的介绍；（2）高中必修部分集中于《化学2》模块；高中选修部分集中于《化学反应原理》模块和《物质结构与性质》模块。

根据上述规定和分布特点，现行中学化学课程可以使学生在物理学课程中初步形成的能量意识得到强化；但是，由于不能使大多数高中生获得足够的能量知识以及对能量本质的认识，现行化学课程难以使学生形成比较全面的能量观；在有关内容的教学中，学生（甚至于教师）仍可能产生一些错误或模糊的认识，例如把焓变等同于反应热、把实测的一些能量数据绝对化，需要注意研究相应对策；等等。

4 化学课程中能量及能量观的教学

总的看来，中学化学课程中对化学能量观的教学要求不宜太高，在平时的教学中只要搞好有关的知识技能教学，掌握有关的能量概念、规律和计算、了解不同形式能量转换的典型实例，能够举例或者用于解释不太复杂的问题就可以了，不必加码提出过高的要求。在复习阶段，可以对同类能量现象作一点初步的、简单的概括。对能量的本质可以只做渗透，不做要求。

一般说来，在中学化学教学涉及能量和能量观的教学中应注意下列几点：

（1）搞好有关的能量概念的教学。要注意通过分析、综合来概括各种化学能量现象，明确其涵义和化学认知功能，在此基础上形成宏观的和微观的化学能量概念，以利于进一步概括、综合、总结形成有关的观念。

（2）注意形成和巩固能量形式及其转换规律的认识，引导学生明确能量变化跟化学变化的关系，渗透辩证唯物主义教育。

（3）注意有关知识的应用，能应用有关知识解释能量变化的原因，解释和举例说明某些能量现象、物质性质、实际意义等，让学生在应用中深化和拓展对能量的认识。

（4）宏观能量变化的测量和计算是能量研究的重要内容，但在中学化学中只安排中和热的简单测定和应用盖斯定律进行反应热的简单计算。在教学中应着重让学生了解测量和计算的基本思路，不宜提出过高的要求。

（5）介绍焓变、熵变和自由能等抽象的能量概念，是为“用焓变和熵变说明化学反应的方向”教学服务的，应结合“用焓变和熵变说明化学反应的方向”的教学进行。课程标准必修部分对这些内容并未安排，更未提出要求；选修部分要求也不高，并且不作为高考内容。

有些教师在教学中仿照大学的教学模式给中学生讲授这个内容，其效果很差，方法是欠妥的。在教学时不妨采用科普手法，应用实例通俗地说明。这是完全可能的，因为热力学第二定律概括了大量的事实，涉及生活和自然环境的方方面面，贴近学生生活寻找好例子完全可能。例如，人在进行体力劳动做功时身体总是要发热、出汗，这个例子对于帮助学生认识和理解化学能在自由地转化为其他形式的能或功（“自由能”）的同时总要有一部分以热的形式释放出来，是十分有效的[9]。

“用焓变和熵变说明化学反应的方向”涉及化学中的能量耗散，对学生了解化学反应的方向、全面地认识能量现象是有意义的。笔者认为，适当地扩大这个内容的科普范围，让更多的学生有所接触、有所了解是有益的，这样做不会增加学习负担。

（6）搞好化学能量观养育的整体设计，注意平时教学与专题复习的合理分工和相互配合。

参考文献：

[1]恩格斯著.于光远等译编.自然辩证法[M].北京：人民出版社，1984：173～184.

[2][美] G. Holton著.S. G. Brush增订.物理科学的概念与理论导论[M].北京：人民教育出版社，1983，367～414.

[3]林宏德著.科学思想史（第二版）[M].南京：江苏科技出版社，2004：161，124.

[4]江晓原主编.科学史十五讲[M].北京：北京大学出版社，2006：266.

[5]北京师范学院物理系中学物理教学研究编委会.中学物理教学研究第4集[M].北京：原子能出版社，1983：3～4.

[6]库德梁夫采夫.罗蒙诺索夫传略[M].北京：科学出版社，1962：47.

[7]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

[8]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验版）[S].北京：人民教育出版社，2003.

化学反应工程课程 篇7

《化学反应工程》是化学反应工程与工艺专业本科学生的一门必修课,也是大多数学校应用化学专业学生必修的一门重要的工程技术基础课程。该课程一般在学生学习过《化工原理》———即“三传”在各单元操作中的应用后开设,重点讲述“一反”———物理因素(工程因素)对化学反应的影响,并据此作为工业反应器设计和放大的基础。可以说,《化学反应工程》具有理论与实践并重的特点,是衔接基础化学知识和化工生产实践的知识桥梁,对于培养学生的工程思维能力和解决工程实际问题的能力都有着重要意义。该课程的开设也为应用化学专业学生毕业后顺利转入工科类的研究生学习或进入化工企业工作提供了重要的指导作用,得到了学生的普遍关注。然而,《化学反应工程》作为化工专业的核心课程,素有“大学里最难学的课程”之称[3],工科的学生尚且觉得困难,对于以理科见长的应用化学专业的学生而言,更是难上加难。因此,本文将从师范院校的实际出发,根据本地区相关化工企业人才需求的目标和要求,结合应用化学专业学生的学科背景,浅谈当前形势下对《化学反应工程》课程的教学改革。

1 充分利用实习基地优势,实践先行

实践先行是指先带领学生进行工厂实习,实地考察化工企业,对于工艺流程、反应器有了简单清晰的具体认识之后,再进行课堂教学。以我校为例,应用化学专业的学生在第6学期的暑假进行生产实习,第7学期开设《化学反应工程》课程的学习,课堂教学总课时为45学时。我校应用化学专业的生产实习地点为中国石油总公司洛阳分公司。该公司是中国石油化工集团公司下属的一家集炼油、化工、化纤为一体的特大型石油化工企业。目前共有20多套大型石油化工生产装置及相应的辅助系统和配套设施,是化学化工相关专业学生理想的实习基地。我校2012级和2013级应用化学专业的学生经过严格的安全培训后,先后分别进入该公司的一联合、二联合、三联合、四联合、加氢及聚丙烯车间进行实习。实习期间,学生除了对实习车间的生产工艺流程、设备特点、车间的主要原料及产品、操作工艺条件的控制,产品的经济效益等有了较为全面的理解外,对各车间的核心反应器也有了直观的了解。如催化裂化的流化床反应器、催化重整中的移动床反应器、蜡油加氢的固定床反应器、聚丙烯的环管反应器等,以及填料塔、板式塔、喷雾塔等。另外,对于工业用催化剂如重整催化剂、催化裂化催化剂、加氢催化剂、脱硫催化剂等也有了基本的认识。在这些认知的基础上,再开展课堂教学,可以大大提高讲课的效率。此外,通过先去工厂进行实习,使得学生对化工厂有了切实的体验,了解到化学反应工程的理论知识在工业生产中的深刻实践,无疑会大大提高学生对该课程的学习兴趣,有利于教学活动地展开,充分发挥学生在学习过程中的主观能动性。

2 精选教材,有的放矢

目前市场上有《化学反应工程》的教材有几十余种,根据我院应用化学专业学生的实际情况,充分考虑人才供给与社会需求的关系,避免在教学过程中盲目追求高、精、深的误区,我们选用了难度深度适宜的由张濂等主编的《化学反应工程原理》。

在教学内容的选择和教学顺序上,我们注意由浅入深、循序渐进,注意突出重点、难点。整个教学内容大致分为三大部分。第一部分着眼于化学反应动力学。根据本校应化专业学生物理化学基础知识扎实的特点,引导学生推导出复杂化学反应动力学的表达式;从基本概念上深入理解基元反应和非基元反应动力学、本征反应动力学和宏观反应动力学的本质和区别。第二部分的核心内容讲述典型的理想反应器。从反应速率方程式的定义出发,联系化工原理课程中学过的物料衡算和能量衡算的基本概念,引导学生推导出理想反应器的基本设计方程,并结合典型的化学反应的特点,讨论浓度效应和温度效应等工程因素对各反应的影响。第三部分的主要内容为非理想反应器,注重讲解非理想产生的原因。精选混合与返混、复合反应的收率和选择性、反应过程热量和质量传递、反应器的热稳定性等内容,重点讲解混合、传质和传热等工程因素对反应结果的影响,引导学生思考在工业反应器的开发中抑制返混、强化传质传热的措施,为学生开发反应过程和反应器打下扎实的理论基础。教学过程中紧紧围绕“反应器的选型和操作方式”这一主线,明确课程内容的讲解思路,使学生较容易理解和掌握化学反应工程的基本分析方法。

3 利用网络辅助教学、翻转课堂和互动式教学相结合,改进教学手段

近年来,随着互联网和信息技术的高速发展,翻转课堂作为一种变革性的教学方式应运而生。翻转课堂提倡新知识的讲授和学习利用网络在线资源在课外完成,而新知识的内化则通过课堂中老师的帮助和同学的协助完成[4]。

利用网络辅助教学,将翻转课堂引入到《化学反应工程》课程中,一方面可实现优质教学资源共享并对传统课堂进行有益补充与延伸,便于开展个别化教学,实现因材施教。学生通过网络平台学习,按照课前任务单的要求,可对课程中的基本原理概念、难点和重点内容等对知识点进行梳理和理解,对于课程中的疑问,可通过网络平台得到老师的个别指导,给因材施教带来了便利。网络资料的丰富性和宽泛性也使学生的学习空间扩大,目前,仅教育部的爱课程网站上就分享了四种不同教材的《化学反应工程》精品课程,能满足不同层次不同个性的学生的需要。

另一方面,《化学反应工程》是一门综合性较强的课程。该课程的学习,不仅需要学生具备化工原理、物理化学及工业催化等专业基础,还需要具有较好的数学基础。而作为师范院校化学类应用化学专业的本科生,数学基础较为薄弱,《化学反应工程》课程中涉及到的二阶非线性常微分方程的求解、概率论和数理统计知识、离散数据的数值分析方法等对学生来说,都没有足够的知识储备。数学基础的欠缺阻碍了学生对《化学反应工程》课程重要知识点的理解,面对复杂繁多的公式,学生感到学习困难,自信心受挫,学习兴趣降低。利用网络辅助教学,可以帮助学生弥补基础知识的不足。随着大规模的开放在线课程,即网络公开课在全球迅速发展,学生能及时获得专业而详细的帮助,调动学生自主学习的兴趣,发挥主观能动性。

此外,通过网络辅助教学和翻转课堂等教学模式的改变,也大大提高了课堂互动式教学的教学效果,有助于在教学过程中充分发挥教师和学生的主观能动性,形成师生间的相互对话、相互讨论、相互交流和相互促进,从而提高教学质量,让学生能够满怀信心地及时进行课后复习、体验到利用知识、研究知识、拓展知识所带来的乐趣。

4 结语

化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学,是一门实践性很强的学科。《化学反应工程》课程的开设,对于提高应用化学专业学生的工程思维能力、满足本地区相关化工企业人才的需求具有重要的意义。本文从师范院校的实际出发,探讨了在当前形势下,利用实践先行、精选教材内容、改革教学模式等手段,对应用化学专业《化学反应工程》课程进行改革。这些措施能有助于发挥学生学习的主体地位和教师的引导作用,激发学生的学习积极性和主观能动性,提升课堂的效率和教学效果,使得学生的思维能力和科研素质得到增强,实现对化学化工行业应用型人才的培养。

摘要：化学反应工程是化学工业类专业的核心课程,是衔接基础化学知识和化工生产实践的知识桥梁,对于培养学生的工程思维能力和解决工程实际问题的能力都有着重要意义。本文从师范院校的实际出发,探讨了在当前形势下,利用实践先行、精选教材内容、改革教学模式等手段,对应用化学专业《化学反应工程》课程进行改革,以达到较好的教学效果,培养高水平的创新人才。

关键词：应用化学,化学反应工程,翻转课堂,教学改革

参考文献

[1]李群,吕洲.应用化学专业特色方向的确立与教学体系的构建[J].中国大学教学,2015(10):43-48.

[2]杨荣榛,段兴潮,董文生,等.师范院校化工课程教学的改革与实践[J].化学教育,2007(8):36-37.

[3]王莅,辛峰,徐艳.互动式教学在本科生反应工程教学中的实践[J].化工高等教育,2005(4):64-66.

化学反应工程课程 篇8

一、教学内容的改革

1. 适当精简原有课程内容。

在我校制订的教学计划中, 理科专业化学工程基础课程的理论授课学时数为32学时。在授课学时数有限的条件下, 既让学生初步了解化学工业与化工生产过程的有关知识, 又能领会该课程核心内容———“三传”的精神, 我们对该课程内容进行了适当的精简, 主要从三个方面进行。首先精简选修课程 (如物理、物理化学) 中已学过的内容。例如流体静力学、传热的三种基本方式、吸收过程的相平衡等。其次, 不同章节中部分原理的理论推导过程 (如伯努利方程式) 进行弱化, 直接导入结论, 把理论推导过程作为学生的自学内容。另外适当削减以设备设计为目的的有关工科专业视为重点的教学内容。

2. 将课程内容分为主讲内容与略讲内容两部分。

主讲内容放在具有代表性的三传单元操作上, 流体流动与输送、传热、精馏与吸收。主讲内容的教学要求精、深, 突出基本概念与共性规律。通过主讲内容的教学, 要求学生掌握三传操作的基本原理和处理工程问题的思想方法, 会用基础理论知识解决工程中实际问题。略讲内容如沉降、蒸发、干燥等单元操作则只要学生有一般了解, 而且可以因专业、因人而异。如需了解更多的工程技术知识, 可自学加教师课外辅导的办法进行。

3. 适当增加反映学科发展的新知识。

当今社会的快速发展, 要求学生具有较宽广的知识面, 因而课程讲授内容应该紧跟时代的步伐, 融入最新的科技成果。例如, 在传质分离方面, 膜分离技术、超临界流体萃取技术已成为当今分离科学中最重要的手段之一, 使用范围相当广泛, 已在许多行业得到了蓬勃发展。这些新技术、新设备、新成果在相关章节的补充讲解, 非常有利于拓宽学生的知识视野, 同时也会增强学生的学习兴趣。

二、教学方法的改革

1. 采用趣味教学。

化学工程基础课程概念多、物理量多、公式多、计算多, 课堂讲授内容较为枯燥, 学生学习起来也较为吃力。如何调动学生的学习主观能动性是该课程主讲教师面临的重要任务。俗语说得好, 兴趣是最好的老师, 学习化学工程基础课程也是这样, 只有让学生对这门课程产生浓厚的兴趣, 学生学习的主动性才能增强, 才会获得良好的教学效果和学习成果。在教学实践中我们发现, 把日常生活现象、工厂实例和书本知识相结合是一种非常好的教学方法。例如:由日本福岛核事故、我国的“南水北调”工程引入流体流动单元操作;由火山喷发解释抽象的静压能概念;由日常生活中的太阳能热水器引入热传递;由海水晒盐引入蒸发单元操作;由实验室倾倒纯净水引出物理虹吸现象;由石油的炼制引入精馏单元操作等。通过把这些生活中常见的事例及工厂实例引入到教学过程中, 既增强了课堂的趣味性, 又激发了学生的学习兴趣, 实现了教师授课和学生学习的双赢。

2. 引入课堂讨论。

《化学工程基础》课程是为学生传授化工基础知识, 提高他们理论联系实际、分析和解决问题的能力。教学过程中应注重突出学生的主体地位, 真正实现由“学会”转变为“会学、会想、会用”等三个转变。为此, 加强师生间的互动交流, 以一种平等、相互激活的课堂讨论方式组织课堂教学活动是一种良好的教学模式。课堂讨论课的教学一般应分三个步骤:第一步, 设置问题, 一般是授课教师有目的提出一个小型讨论专题, 可以在课前布置给同学们。第二步, 同学们讨论, 要求学生用已学过的知识, 提出解决问题的思路并进行相关论证, 其他同学也可说出自己对专题内容的理解和看法, 也可对他人观点进行评议。第三步, 教师总结, 依据讨论的结果, 老师进行现场归纳总结。课堂讨论能使学生的注意力高度集中, 激发学生思维, 使学生由被动学习变成主动学习, 还能充分挖掘师生之间互动的内在潜力, 提高教学效果。如在讲解流体输送机械一章节时, 我们设计了一个讨论专题“农田灌溉时, 离心泵为什么不能安装太高?”, 同学们畅所欲言, 争论不休, 并自觉地应用前面所学习的流体流动能量守恒方程式来阐述和论证自己的观点, 在老师的引导下不由自主的就加深了对“气缚、气蚀”现象的理解, 这种教学方式让学生真正感受到了化学工程基础课程的重要性及魅力所在。

3. 树立学生的工程意识。

化学工程基础课程的学习目的是解决各单元操作过程和设备的开发、设计和操作过程中遇到的问题, 这些问题都具有很强的工程性。在教学过程中应多结合工程实例, 让学生充分认识到学习不是理论知识的简单累加, 要学会运用掌握的知识和技能去分析与解决工程中的实际问题, 让学生感到学以致用, 从而激发其学习的主观能动性。考虑到当前毕业求职的需要, 学生对知识有“实用性”要求非常迫切。工程实例的引入, 一方面使授课内容具体化, 加深学生印象, 同时也给学生一种成就感, 认为自己是有能力解决工程中实际问题的, 从而激发其学习兴趣。

三、教学手段的改革

多媒体技术是一种把文本、图形、视频、动画、声音等运载信息的媒体集成在一起, 并通过计算机综合处理和控制的一种信息技术。在化学工程基础教学过程中, 将多媒体技术引入课堂教学, 可以起到事半功倍的效果。对于初涉工程领域的学生而言, 由于对化工操作过程及设备缺乏必要的感性认识, 所以不易讲清过程机理、复杂设备内部结构和流体内部运动状态等内容, 学习兴趣会大打折扣。引入多媒体教学后, 可以形象逼真地再现设备操作现象、设备内部结构及流体运动规律, 使得复杂结构直观化, 抽象概念简单化。如在授课过程中, 可以借助多媒体技术展示离心泵的叶片结构、填料塔及板式塔的内部构造等, 使教学内容形象化。另外, 一些动态实验现象如离心泵气缚、气蚀现象、板式塔液泛现象、雷诺实验等也可在多媒体教学中轻易实现。这些教学形式可以给学生一种很强的实物感, 既丰富了课堂教学内容, 又增加了课堂信息量, 大大提高了教学效果。另外, 多媒体教学辅助手段的使用, 还可以大大节省教师的板书时间, 有利于教师把精力集中在讲深、讲透基本概念、基本原理和提高基本技能上, 对有限学时条件下拓宽教学内容、提高教学效果是至关重要的。

教学改革是一项复杂的系统工程, 在进行非化工专业化学工程基础教学改革的探索过程中, 我们深刻感受到在非常有限的教学时间内从教学内容、教学方法、教学手段等三个方面改革是非常必要的。另外, 考虑到化学工程基础课程的特点, 在理论教学之外, 适当进行部分实验性教学, 特别是仿真实验对培养学生的操作能力、观察能力、分析和解决问题能力是大有裨益的, 建议学校在这一块能给予关注。

摘要：《化学工程基础》是非化工专业开设的一门重要的技术基础课。基于该课程授课学时有限的特点, 本文提出了从教学内容、教学方法及教学手段等三个方面进行改革的想法, 并提出了自己的观点和建议。

化学反应工程课程 篇9

关键词：包装工程专业,大学化学,教学改革

大学化学作为一门重要的基础学科, 是高等院校非化学专业学生不可缺少的一门课程。同时也是我校包装工程专业一门重要的基础课程。通过这门课程的学习, 让包装工程专业的学生能跟上千变万化的前沿科技, 对涉及化学的一些实际问题, 可以做出初步的分析和判断。同时为包装工程专业学生后续专业课的学习做好铺垫。大学化学教学目标、教学内容、教学形式以及考核方式, 都应适应该专业学生的基本能力以及专业培养目标的需要。

一、大学化学的重要性

中国工程院院士黄尚廉教授指出:“工程是各式各样的, 但其基础仍是相通的, 化学已深入到机械、电气、热力、能源、材料、信息、生命等各个科技领域之中, 大学生的基础化学教育是非常有必要加以重视的, 不能只看局部和眼前而就事论事[1]。另外, 同济大学刘艳生等[2]查阅了该校环境、材料、机械工程、汽车工程等8个系1991年后的322篇博士和硕士论文, 其中有106篇不同程度地与化学直接相关, 从一个侧面体现了化学学科的基础性、渗透性和重要性。包装工程是一个综合性的科学与技术, 数学、物理、化学、力学、材料科学与工程、生命科学等学科对包装工程学科的发展具有重大影响。化学是包装工程专业后续包装材料学、包装防护原理等专业课程的重要基础, 在包装工程专业中具有重要的地位。

二、目前教学存在的问题

1. 学生学习目的不明确。

包装工程专业大学化学课程安排在大学第一学期开课, 学生刚刚独立外出学习, 心理上仍处于不完全成熟阶段, 对未来工作学习目标不明确[3], 对自己的专业没有很多的了解, 有的甚至对于包装工程专业所具有的学科综合性更是一无所知, 因此, 有很多学生认为大学化学与自己的专业离得太远, 认为学习化学用处不大, 学习的积极性不高, 学习效果自然也不理想。这就提醒我们, 在化学教学过程中不仅要传授知识, 还要告知学生学习大学化学的必要性和重要性, 提高学生学习的效果和学习的积极性。

2. 教学重点不突出。

培养应用型人才是地方工科院校打造特色教育的着眼点。化学与材料、生物、金属、能源、机电、电子技术等学科相互渗透[4]。包装工程是一个综合性的科学与技术, 数学、物理学、化学、材料科学与工程、计算机科学与技术、生命科学等学科对包装工程学科的发展具有重要影响。而目前大学化学的教学内容还是遵循非化学研究类、非化学生产类的学生普遍的教学内容进行授课, 并没有很好的跟包装工程专业要求挂钩。

3. 教学方法陈旧。

传统的教学方法不能提高学生学习的积极性, 学生的主观能动性得不到充分发挥。根据现在大学生的培养目标, 要求教学内容涉及面要广, 而且教学内容要新, 要能解决一些实际生产生活中的问题, 这就要求教师突破传统, 建立现代教学理念, 应用现代教育手段实现人才培养目标。

4. 成绩考核方式单一, 考后总结不到位。

考试是教学中经常采用的一种手段, 各类各级考试的目的都是为了对学生所学知识和能力进行评价, 考试应对学生的学习起到积极的推动作用。对于大学化学课程, 考核方法还没有发生根本性变化, 现在很多高校的考核方法还是采取期末卷面考试的传统考核方式, 这种考试方法虽然能够检查学生对所学知识的掌握情况, 但是也导致学生为应付考试而对相关的理论知识死记硬背, 出现“高分低能”现象, 不利于提高学生学习兴趣、发展学生创造能力, 这与培养应用型人才的目标是相悖的。同时, 学生考试完后, 教师只根据卷面成绩对考试结果进行分析, 考试情况分析显示学生的成绩符合正态分布, 就说明该方式能够有效地考察学生的学习情况[5]。而考后并没有根据考试情况具体分析为什么会出现这样的考试结果, 考试只是为了考试, 分析只是为了分析, 并没有对下次的教学起指导作用。

三、教学新方法探索

1. 从专业学习角度让学生意识到课程学习的重要性。

大学化学课程是包装工程专业一门重要的专业基础课程, 教师必须在第一堂课就跟学生强调大学化学课程与包装工程后续专业课的联系。例如, 大学化学课程与包装材料学、包装防护原理、涂料学等专业必修课有密切联系。让学生在明白大学化学在该专业中的重要性的同时也让大一新生了解了一些自己专业的相关信息 (部分学生对于包装工程到底学些什么并不太清楚, 高考填志愿也是比较盲目的) 。这样会提高学生学习的主动性。

2. 立足本专业, 突出教学重点。

我校包装工程专业大学化学课程是在2007年培养方案调整时, 将无机及分析化学和有机化学合并而成的。但因为国家教委对大学生四年的总学时有严格的规定, 包装工程专业大学化学课程的课时并不是以前两门化学课课时的总和, 而是相当于以前一门课的课时量。大学化学理论教学40学时, 实验课16学时。针对大学化学存在内容多学时少的问题, 根据包装工程专业特点、培养目标和为后续课程服务的原则, 我们在《大学化学》课程的教学内容上做了相应调整。

3. 教学方法改进。

(1) 了解学生知识背景, 突出以学生为中心的教学。由于包装工程专业的学生来自五湖四海, 高中阶段化学教育背景存在较大差异, 学生的知识水平参差不齐, 因此有必要在开课前对学生的知识背景进行摸底调查。就此, 我们以问卷的形式调查学生对化学基础知识的认知程度、对化学学习的兴趣、对本课程学习后获得知识能力的期望等。通过分析总结调查问卷的结果, 从而对学生的化学基础知识和学习心理有了明确清晰的认识, 将教学设计和学生实际情况与需求结合进行课程教学。以充分利用有限的课堂教学时间引导学生有效学习、掌握教学内容。 (2) 充分调动学生学习兴趣。爱因斯坦说过:“我自己并没有特别的天赋, 只有强烈的好奇心。”兴趣才是学习的本质动机。讲课时注意理论联系实际, 这样学生就由原来的被动学习变为主动要求学习。 (3) 理论与实验相互促进的教学方式。大学化学是实践性很强的一门课程, 教学中不仅需要注重学生对理论知识的掌握, 还注重学生理论联系实际能力的培养。例如, 理论课上讲述沉淀平衡时可要求学生根据所学的理论知识解答下面的问题:某溶液中含有0.01 mol·L-1的Cl-和Cr O42-, 当逐滴加入Ag+时哪种离子先沉淀?同时, 可以安排类似的实验, 通过动手操作, 让同学们对沉淀平衡理论有更深刻的认识。在金属防腐部分, 理论学习后, 可以安排综合型实验, 自己选择一种金属防护方法处理金属表面, 测定其耐腐蚀性。该实验的安排既加强了学生对理论知识的掌握, 提高了学生的动手能力, 同时也跟包装工程专业后续的学习密切相关。

4. 多种考核方式相结合, 并形成一定的考后信息反馈体系。

大学化学是包装工程专业一门重要的基础课程, 基本理论的考核是必要的, 但是还要注重实际应用所学知识能力的考核。采用多元化考核的方法对学生成绩进行综合评定, 具体的方法可以是:期末进行闭卷考试, 考核对理论知识的掌握程度, 所占比率为60%;平时动态考核占20%, 动态考核包括学生平时出勤和课堂互动、平时的作业评价和专题讨论、课程进行中的章节测验等;知识应用能力考核, 这个也占20%。能力考核方法是提出一些他们所学专业中涉及到化学的比较前沿的实际问题, 例如, 能否利用反应:NO+CO=1/2N2+CO2来消除大气污染物NO和CO呢?能源危机日益严重, 那么水变油是否可行呢?让他们通过查找资料提出解决问题的方法, 并且以思考题或论文的方式提交给老师, 这种考核方式让学生既学习了基本理论知识, 又学会灵活应用所学化学理论知识的能力。考试完成后, 找部分有代表性的学生进行考后交流是十分必要的, 这有利于收集学生对大学化学教师教学情况和学生学习情况的信息。通过对信息的分析和总结, 进一步指导今后教学的方向。例如, 在考后找这3类人谈话, 一是考试成绩优异者 (卷面成绩超过90分) , 通过跟他们交流, 了解他们考的好的原因, 是教师课上得好还是对该课程有浓厚的兴趣, 还是考前进行的复习很到位。二是考试不及格者, 通过跟他们交流, 了解他们考不好的原因, 是教师课上得不好还是化学基础差, 还是考前进行的复习不到位。三是平时表现很好而考试成绩不很理想者, 这类学生平时表现很活跃, 给人的感觉是完全能跟上教师的节奏, 但考试成绩并未达到预期结果。通过考后跟学生的交流, 更好地掌握教学和情况学生心理状态, 为进一步提高教学质量打下基础。

包装工程专业开设《大学化学》课程为学生建立现代化学的观点、完善知识体系提供途径, 同时为后续课程的学习打下基础。在课程教学实践中紧扣专业特色对教学内容、教学方式和成绩考核进行改革尝试能促进大学化学的教学工作, 同时能增强学生对专业的了解和学习的积极性。

参考文献

[1]金秋, 苏同福, 郑先福, 等.大学化学教学新方法研究[J].洛阳师范学院学报, 2012, 31 (11) :56-57.

[2]刘艳生, 姚天明, 杨勇, 等.普通化学教学目标与教学内容的研究[J].教学与教材研究, 1998, (4) :24-26.

[3]谢敏, 李万琪, 宁顺群, 等.化学教育——培养科学素养的重要途径[J].贵州教育学院学报 (自然科学版) , 2005, 8 (4) :33-36.

[4]孙宇飞, 邓冬梅, 廖春燕, 等.机械自动化专业大学化学课程教学实践探讨[J].广州化工, 2014, 42 (17) :219-220, 234.

化学反应工程课程 篇10

关键词：机械工程,大学化学,教学内容

化学是一门在原子和分子尺度研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的自然科学[1]。化学的核心部分包括无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、分析化学和化学工程与技术等。该学科与材料科学、生命科学、信息科学、环境科学、能源科学、纳米科学、地球科学、空间科学和核科学等学科密切交叉和相互渗透, 因此又产生了环境化学、化学生物学、材料化学、能源化学、放射化学等学科。目前, 大学化学在国内高校材料类、地质类、矿业类、环境科学与工程类等近化学类专业普遍开设此课程, 是一门重要的自然科学类基础课程。大学化学是高等工科院校非化学化工类专业一门不可缺少的自然科学基础课。它阐述的是化学学科的基本原理和知识, 并力求把化学的理论方法与工程技术、社会生活联系起来, 是培养全面发展的工程技术人员知识结构和能力的重要组成部分, 在化学和工程之间起着桥梁作用[2]。

宁夏大学机械工程专业 (卓越工程师方向) 是国家第二批卓越工程师教育培养计划专业, 为了实现该专业“重基础, 宽口径, 科学与工程实践并行”等人才培养方案指导思想, 学院在该专业开设了《工程化学》这门课程。在机械类专业尤其是机械工程专业开设此课程在国内并不多见, 相关的教学探讨、改革和实践更是少见。根据大学化学课程概念多, 内容抽象特点[3]。开课之处, 作为该门课程的任课教师, 我的基本思想主要有两点:第一, 培养化学的自然科学思想, 第二, 在工程中涉及到化学问题, 会用化学相关原理解决工程实际。随着该课程教授的不断进行, 笔者在教学内容、考核方式等方面逐步形成了一系列的想法。下面, 根据教学实际情况, 对机械工程专业《工程化学》课程教学做些有益的探讨。

1 教学内容

1.1 立足教材, 打好化学基础

经过反复比较, 本课程选择的教材是大连理工大学普通化学教研组编著的《大学普通化学》 (第六版) , 该教材到目前为止, 经过了多次修改和教学实践, 体系相对成熟。因此, 本课程教学首先应把教材用好。该教材的主体部分是前四章:物质结构, 化学反应, 溶液和电化学;专题部分有三章:化学与材料, 化学与能源, 化学与环境。教材主体部分主要讲解基本概念、原理和规律, 对于具体的计算、推导等不作过多要求;专题部分以总结性内容为主, 该部分由学生讲解;对于化学与生活、生命部分, 化学前沿部分不作教学要求。

1.2 根据专业特点, 增加教学内容

由于授课对象是机械工程专业, 因此, 在专题部分增加了一个“化学与机械”专题。该专题由任课老师从网上和书上搜集资料, 整理成文档和PPT。主要包括:成形制造、传统机械制造、先进机械制造、机械表面界面及摩擦学、再制造等。

1.2.1 成形制造部分

铸造部分, 铸造属于液态成形技术, 它是将液态金属浇铸到铸型型腔中, 待其冷却后, 获得一定形状的毛坯或零件的办法。液态金属结晶的过程是一个动态平衡, 要用到化学热力学知识, 在理论熔点处, 液态和固态的吉布斯自由能相等, 只有在固态吉布斯能量更低的情况下才能保证结晶继续进行, 因此, 就存在过冷度这一现象;铸造过程中的金属及其合金的成分, 都是化学工作者的研究对象;熔铸过程中杂质的去除、熔体纯净化等问题都涉及到高温状态下的各种化学反应。

塑性成形部分, 在热塑性成形阶段, 晶粒的大小都要受到化学热力学的影响。因此, 过热、过烧等现象都是化学的最直接体现。

焊接部分, 焊接属于连接成形, 是采用物理或化学的方法, 使分离的材料产生原子和分子结合, 形成具有一定性能要求的永久连接。从概念上讲, 焊接本身就是一个在熔池的局部熔炼, 是一个冶金的过程, 因此和化学关系极大。焊接时焊条和基体成分发生化学冶金, 最后形成焊缝, 其中的硫、磷的含量控制, 熔渣的成分控制, 脱氧处理等都是化学知识。而气焊更是利用氧气和乙炔发生反应原理来进行焊接的。

热处理部分, 热处理的相变原理离不开化学热力学和动力学, 化学热处理是化学在热处理中的直接体现。热处理过程的各种缺陷, 如过热, 过烧, 氧化, 脱碳等, 以及为了防止热处理产生缺陷采取的措施, 如在工件表面惹涂硼酸等, 都是化学和热处理的交叉内容。

1.2.2 传统机械制造

说起传统制造, 大家一般想到的是冷加工。其实, 在传统制造领域, 也有很多是利用化学知识的, 如电镀、电铸、电解加工、化学机械去腐、化学机械磨削加工等均是利用化学的原理进行。这给传统的机械制造开辟了新思路, 要制造零件, 不再全部是用切削加工的冷加工办法来进行, 也可以用化学办法来以柔克刚, 达到机械制造的目的, 甚至超硬材料的加工也不例外。就是传统的冷加工领域, 也涉及到刀具的摩擦学等化学知识。另外, 冷加工的钢材预处理以及机器成品的喷漆包装等也要用到化学知识。

1.2.3 先进制造

先进制造用到的化学知识那就更多了。可以这么说, 先进制造主要就是利用物理、化学、生物等原理来进行制造的。如快速成形机制技术、精密超精密加工技术、特种加工技术、高能束与特种能场制造、微/纳制造等都离不开化学。先进制造中的表征和检测很多也是化学原理来实现的, 如国内利用半导体材料的红外透射特性, 采用红外白光干涉技术和条纹解算算法, 实现了高深宽比维/纳结构侧壁相貌的重构;国内还有基于拉曼光谱及高频调质技术的圆片级维/纳结构的应力测试仪。

1.2.4 机械表面界面及摩擦学

机械的表面界面, 涉及到表面工程技术, 如电镀和化学镀, 化学膜转化技术, 表面涂敷技术, 气相沉积技术, 高能束表面技术等都是化学知识, 常见的机械零部件, 如轴承, 齿轮、模具、刀具等都要用到该技术。摩擦学里面的摩擦、磨损和润滑技术也要用到化学的原理。中国科学院兰州化学物理研究所就是利用化学和物理知识来研究表面界面及摩擦学等课题的机构, 而清华大学摩擦学国家重点实验室主要是从机械的角度来研究摩擦学。这也充分说明化学和机械是有交集的。

1.2.5 再制造

再制造是指以废旧产品作为生产毛坯, 通过专业化修复或升级改造的方法来实现其质量特性不低于原有新品水平的制造过程。在再制造中, 零部件的清洗工作, 再制造加工 (如表面改性或者激光技术) 均离不开化学知识。

2 进一步规划及展望

该课程经过一年的教授, 结果较为理想。根据学生和老师的实际情况, 以及结合学院实际, 可做以下进一步规划和展望:

(1) 增加开设化学类课程。机械工程专业 (卓越工程师方向) 开设此课程以来, 收到了一定的效果, 也加深了学生对自然科学、工科和理科、科学和技术、宏观和微观等关系的理解。因此, 可在其他相关专业也开设大学化学课程, 如过程装备与控制工程专业, 也可以在其它相关专业开展相应的讲座。

(2) 教师自己编写讲义。目前使用的教材是针对所有非化学类工科专业而编写的。为了达到在机械工程学科开设此课程的目的, 教师应自己编写讲义。讲义重点要增加“化学与机械”相对应的内容。目前国内做这方面工作的较少, 因此, 可以作为有益的尝试。

(3) 规划“机械制造课程群”建设, 机械制造是一个连续工序, 有着自己的工艺规程。可以从化学学科等理科起步, 以材料学科为基准, 设立安全服役的机器为终极目标, 理顺各个学科之间的衔接关系, 建立相应的“机械制造课程群”。

3 结论

在机械工程专业开设大学化学课程对于培养学生自然科学素养是一个有益的尝试。根据专业特点和化学学科特点, 从教学内容上对该课程做了较为明确的教授范围。同时, 根据实际情况, 提出了自己的想法和进一步规划。今后, 我们还需继续在该课程方面做出更多的教学探讨。

参考文献

[1]孟长功.大学普通化学.6版[M].辽宁:大连理工大学出版社, 2007:1.

[2]曾政权, 甘孟瑜, 等.大学化学.3版[M].重庆:重庆大学出版社, 2001:1.

[3]徐红.提高学生学习大学化学兴趣的探索与实践[J].化工高等教育, 2011 (6) :82-84.

化学反应工程课程 篇11

[关键词] 教学设计； 精品课程； 教师专业化发展

[中图分类号] G434[文献标识码] A

[作者简介] 李佳（1981—），女，湖北京山人。讲师，在读博士，主要从事科学教育学研究。E-mail：amberlee1117@163.com。

“化学教学论”课程是一门帮助化学教育专业本科生掌握化学教学论的基础知识和化学教学的基本技能，培养从事中学化学教学工作和进行化学教学研究的职前教师教育课程。教学设计是运用系统方法， 将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标（或教学目的）、教学条件、教学方法、教学评价等教学环节进行具体计划的系统化过程。[1]这是化学教师必须具备的基本教学能力之一，也是“化学教学论”课程的重要内容。而课程自身的教学设计对化学专业师范生具有极强的示范作用，对化学教师专业化发展意义深远。因此，本文以“化学教学论”精品课程为样本，探讨职前化学教师教育课程的教学设计，以期对职前教师教育课程建设进行理性思考。

一、 教师专业化取向的“化

学教学论”精品课程

教师专业化问题，是世界各国中小学教师队伍建设的逻辑起点，教师专业化的发展也因此成为教师教育的新命题。在迅猛发展的信息化潮流推动下，教育信息化环境的课程教学更令教师专业发展面临严峻挑战。教师的“专业化”存在两种模式：技能熟练模式与反思性实践模式，前者认为教师的专业程度就是凭借学科内容的专业知识、教育学和心理学的科学原理与技术的熟练程度来保障，后者认为教师的专业程度是凭借“实践性知识”来加以保障。因此，教师专业建设和专业发展也就注重于在实际的教学情境中通过实践、积累经验，形成具有个性特点的案例知识，并且通过共同体的相互影响，将个性化的隐形实践知识转化为社会化的教师专业知识。[2]

作为职前教师教育课程的“化学教学论”，是一门将来想要从事化学教育教学工作、想要进行教育实习和获得教师资格证的化学专业师范生必修的专业课程，也理应以教师专业化作为课程改革的价值取向，着眼于教师专业化发展的教学实践能力、教学研究能力和教学反思能力的三个目标，体现职前教师教育课程思想性、师范性和实践性三大特点，密切结合初中化学和高中化学的课程及教学实际，通过丰富的教学案例和教学问题的研讨等多种学习活动，向学生介绍化学教育教学（课程与教学）系统的各核心要素，引导和帮助学生树立正确的化学教育教学观念，了解现代化学教育教学的基本理论和基本方法，初步形成化学教师教学工作的基本能力。

精品课程作为具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程，是国家为贯彻落实《教育部关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》（教高[2001]4号）精神而提出的一项重要举措。十余年来，“化学教学论”精品课程已形成两门国家级、三门省级、若干校级的三级格局，既方便不同学校的广大化学教育专业的师范生共享最优秀的教学资源，方便师生、生生之间的交流和沟通，也促进了化学教学论工作者之间互相借鉴、及时更新和互为提高，推动“化学教学论”课程的建设与发展，而教案和教学内容上网还能为远程教育提供资源和促进国际交流。因而，选择“化学教学论”精品课程这类优秀的示范性职前化学教师教育课程作为研究对象，既能反映出该课程建设的前沿动态，对同类课程有所启示，也能发现建设中需要及时解决的问题，进一步完善课程体系。

二、 “化学教学论”精品课程教学设计分析

教学设计的目的在于有效促进学生的学习，一方面是帮助学生最有效地获取知识，一方面是帮助学生学会学习。教学设计是为了实现教学目标而对教学活动进行系统规划的技术过程，需要遵循一定的规则和程序。[3]教学设计模式经历了从以“教”为中心的教学设计模式到以“学”为中心的教学设计模式的发展历程，无论是以系统论、传播理论、学习理论、教学理论为基础的肯普模式、史密斯—雷根模式、狄克—柯瑞模式、梅瑞尔的“目标—内容”二维模式等，还是以建构主义的学习理论为基础的以“学”为中心的模式，教学设计模式都包括学习需要分析、学习内容分析、学习目标的阐释、学习者分析、教学策略的制定、教学媒体的选择和利用、教学设计成果的评价等基本内容。[4]《国家精品课程评估指标》既是评价精品课程的参照标准，也是很多精品课程实际建设的重要参考。自2003年启动精品课程建设以来，该指标经过多年的发展已日趋完善，而“教学设计”则是2006年在“教学方法与手段”指标中新添加的一项二级指标，其内涵也由2006年的“重视研究性学习、探究性学习、协作学习等现代教育理念在教学中的应用；能够根据课程内容和学生特征，对教学方法和教学评价进行设计”[5]发展为2010年的“重视探究性学习、研究性学习，体现以学生为主体、以教师为主导的教育理念；能根据课程内容和学生特点，进行合理的教学设计（包括教学方法、教学手段、考核方式等）”，[6]体现出精品课程评审强调以“学”为中心的教学设计理念。因此本文确定以何克抗的以“学”为中心的教学设计模式作为分析框架展开教学设计研究。

本研究选取“化学教学论”国家级、省级精品课程网络平台提供的申报表、教学大纲、课程标准、教案、课件等文本材料为研究对象，采用内容分析法，对“化学教学论”精品课程的教学设计展开分析。

（一）教学目标分析

教学目标分析是对整门课程及各教学单元进行教学目标分析， 以确定当前所学知识的“主题”。所有精品课程都明确提供了课程目标，部分课程在教案或课件中提供了教学单元的教学目标，另有部分课程则以教学要求、教学内容等形式阐述了教学模块的教学目标。对同一教学内容，各精品课程的教学目标趋于一致，以“化学教学设计”模块的教学目标为例：华东师范大学主持的省级精品课程阐述为：“1.了解化学教学设计的含义和作用；2.掌握化学教学设计的方法和步骤；3.学会编写化学教案”；华中师范大学主持的省级精品课程则以五条更详细地陈述了如上目标；北京师范大学主持的国家级精品课程虽没有明确用教学目标字眼陈述目标，却在教学要求中作了如下说明：“通过分析和讨论元素化合物（化学概念原理）知识的典型教学案例，引导学生认识元素化合物（化学概念原理）知识的学习特点，了解元素化合物（化学概念原理）知识的教学方式和教学策略；学习如何进行元素化合物（化学概念原理）知识的教学设计。”可见，三门课程均以学会化学教学设计的方法和步骤为基本教学目标。教学目标的明确既提高了教学的有效性，也能激发师范生的内部学习动机。

（二）情境创设

情境创设是指创设与主题相关的、尽可能真实的情境。通过对五门精品课程理论部分所采用的教学方法作初步统计（见表1），数据显示所有精品课程均采用了多元化的教学方法，案例教学法已成为所有精品课程一致采用的重要教学方法。为了避免从理论到理论的讲解，所有课程均能根据化学教育专业师范生的已有认识和经验，在教学中充分利用中学化学教学案例，将师范生引入一个特定事件的真实情境中，通过师生之间、生生之间的双向和多向互动，积极参与，平等对话和研讨，学习和掌握化学教学论课程的概念和理论， 促使师范生充分理解化学教学过程的复杂性、变化性、多样性等属性。有的课程是在课堂教学过程中直接使用，有的则是将优秀的教学案例上传到网络上，便于师范生利用业余时间观看，教师在课堂上组织学生进行分析与研讨。在使用教学案例的过程中，有的课程还突出应用对比策略，即对同一个化学教学内容，让学生观摩或教师介绍不同教学处理的案例，如教学内容展开主线索的不同、采用核心教学方法的不同、学生活动线索的不同、学生活动组织形式的不同、教学内容取向的不同（STS 取向或者化学学科取向）、核心驱动性问题的不同等。通过对比案例的分析，使学生充分体会多种教学方式与教学策略的应用，认识不同教学处理的特点，打开教学设计的思路与线索，展示化学教学的艺术性，让学生初步能够进行教学设计并实施教学。

（三）信息资源设计

信息资源的设计是指确定学习本主题所需信息资源的种类和每种资源在学习本主题过程中所起的作用。对于应从何处获取以及如何有效地利用这些资源等问题， 如果学生确实有困难， 教师应给以适当的帮助。精品课程建设的目的就在于利用网络分享优质教学资源，因而所有“化学教学论”精品课程都建有网络教学平台，提供了大量的电子教材、教案、课件、授课录像等学习资源。两门国家级精品课程除此之外，还建有专门的教学资源网，如北京师范大学王磊教授主持的“中国化学课程网”和安徽师范大学江家发教授主持的“中学生化学教学资源网”（http://www.zxshx.cn），不仅提供大量优质的教学资源，还建有博客区和在线论坛区，定期开展网络教研、备课、疑难解答、信息交流等活动。而在单元教学过程中，大部分精品课程都能合理利用这些信息资源，将现代教学媒体与传统板书板画相融合，并积极引导师范生获取、利用信息资源，以促进自学能力及学习质量的提高。

（四）自主学习设计

建构以“学”为中心的建构主义环境，是自主学习设计的关键。由于化学教育专业师范生缺乏教育教学实践经验，为了转变学生被动听讲为积极主动思考并热情探讨化学教育问题，“化学教学论”精品课程通常会采用多样化的教学方法与教学手段，在充分考虑体现以学生为中心的三个要素——发挥学生的首创精神、知识外化和实现自我反馈的基础上，从各个方面调动学生的积极性与主动性。通过具体的问题与活动任务驱动，能有效帮助学生进入积极思考与解决问题状态，这是北京师范大学主持的国家级精品课程经实践得出的经验：通过三类具体的驱动性任务与问题——辩论活动、分析活动、设计活动，不但使学生深入思考，而且形成学生分析相关问题的思路，将陌生的化学教学论概念融入具体的问题解决过程中，学生也比较容易掌握并理解相关概念。活动任务的内容紧密围绕教学专题设计，如辩论素质教育与应试教育、初中化学课程标准分析及其与教学大纲的比较、设计一节元素化合物内容的课堂教学并进行说课等。这种基于抛锚式教学原理的学习设计不仅能激发师范生的创造精神，促进知识的外化，还能提高他们的自我反思。安徽师范大学主持的国家级精品课程则提倡学生进行反思型学习，组织师范生写读书笔记和小论文，加强微格教学训练、模拟课堂教学、说课、实习等实践环节，着力提高师范生的教育、教学技能和教师职业素质。采用专题讲座、走进中学化学课堂等多样化的教学方法，充分发挥现代教育技术等多样化的教学手段，采取实践环节来带动理论学习的策略，为学生提供探究、体验与反省的情境和机会，也是激发学生对化学教育的热情、真正实现学习的积极性与自主性的重要措施，最终达到培养师范生从事教学和教学研究的初步能力的目标，为他们日后的专业化发展奠定坚实基础。

（五）协作学习环境设计

协作学习环境的设计在于利用小组协作的方式，通过个体之间的对话、商讨、争论等形式对问题进行充分论证，以进一步完善和深化对主题的意义建构。协作活动有利于发展师范生个体的思维能力，增强师范生个体之间的沟通能力以及对师范生个体之间差异的包容能力。此外，协作学习对提高学习业绩、形成批判性思维与创新性思维、对待学习内容与学校的乐观态度、小组个体之间及其与社会成员的交流沟通能力、自尊心与个体间相互尊重关系的处理等都有明显的积极作用。“化学教学论”精品课程中大量以小组活动开展协作学习的案例，例如华中师范大学主持的省级精品课程在实施“化学教学实施技能”一章教学时要求师范生任选课题，为有关内容的讲解设计问题或“问题阶梯”，引导学习活动逐步深入或拓展，并与同组师范生交流、讨论、修改，尝试进行微格教学。北京师范大学主持的国家级精品课程在实施“义务教育阶段化学课程内容与教材分析”专题教学时，也安排师范生分组合作完成以下三个学习活动：（1）义务教育课程标准的内容标准分析；（2）几个主要版本初中化学教材的总体特点、内容选取与组织、教材呈现方式的分析；（3）针对某具体教学主题进行教学内容设计，并进行汇报交流。整个协作学习过程均由教师组织指导，讨论的问题皆由教师提出，且设计的问题要稍稍超前于学生智力发展的边界（即最邻近发展区），对于学生在讨论过程中的表现， 教师适时作出恰当的评价。

（六）学习效果评价设计

作为示范性课程，为了改革以往教学评价中存在的考试单一、重理论轻技能的检测和训练、缺乏对学生教学过程和创新能力的检测、缺乏对学生语言表达和心理素质的检测和训练等问题，“化学教学论”精品课程采用了多元化的教学评价方式，构建了过程性、表现性评价（包括基本功摸底测试、平时学习活动汇报、教学设计、片段教学展示）与终结性纸笔考试相结合的评价模式。其中，乐山师范学院主持的省级精品课程所构建的多元化评价体系较有代表性，该体系由教学过程评价与教学理论和方法知识的形成检测—半期考试与教学综合能力检测—期末多元化考试三个维度构成。而华中师范大学主持的省级精品课程在表现性评价及总结性评价中设置的多样化的研究性习题，北京师范大学主持的国家级精品课程所采用的表现性评价形式——学期课程论文汇报答辩，颇具创意。实践证明，“化学教学论”课程采用多元化评价有利于理论与实践相联系的教学，有利于学生综合教学能力的检测与培训相结合，有利于促进师资的成熟化，缩短了师范生向合格教师过渡的时间，有利于师范生的就业应聘，是一种较为理想的教学评价模式。

（七）强化练习设计

设计强化练习意在帮助师范生巩固和强化学习，因此可为师范生设计出可供选择并有一定针对性的强化练习。练习题的挑选， 既要反映基本概念、基本原理，又要能适应不同学生的要求， 以便达到符合要求的意义建构。五门精品课程在单元教学设计中均设置有一到四个左右的思考题或者活动任务，并在网络平台上设有“试卷集锦”栏目，提供近年课程总结性评价试题及答案，以便师范生自学、复习参考。除此之外，部分精品课程还在其网络平台上设置了“问题集锦”、“问题题库”，分单元提供具有针对性的思考题和活动任务。安徽师范大学主持的国家级精品课程还充分利用网络的交互性、反馈的及时性，设置了在线试题。

通过以上的结构性分析，可以看出“化学教学论”精品课程无论是教学设计理念还是具体实施，均体现了一定的时代性和示范性，适应了基础教育师资培育的需要，实现了精品课程的建设目的。

三、 问题及建议

（一）电子教案类似电子教材

“化学教学论”精品课程一般都提供有电子教材、电子课件及视频录像等教学资源，部分课程还提供有电子教案。然而部分电子教案在内容和形式上与电子教材相同，内容也多以课程知识为主，未能体现能力与知识并重的教学理念，学习活动过程的设计也不明确。而电子教案无论对化学教学论教育工作者的教学，还是师范生的自主学习都有一定的参考价值，如何避免与电子教材的简单雷同，有效发挥各类资源的独特功能，值得“化学教学论”精品课程的建设者和化学教学论教育工作者深思。

（二）自学指导有待强化

部分“化学教学论”精品课程在教学设计方面缺乏对学习目标、学习指导以及学习动机的设计，而这些正是激发师范生学习主体性、引导学生自学最需要的。而能充分发挥网络优势的在线论坛，则存在使用率不高，甚至零使用率，或者链接失败等问题，这可能与网络平台管理、教师教学引导等因素有关，因此可以看出“化学教学论”精品课程在教学设计的自学指导方面还需要进一步加强和重视。

[参考文献]

[1] 何克抗.也论教学设计与教学论——与李秉德先生商榷[J].电化教育研究，2001，（4）:8.

[2] 钟启泉.教师“专业化”: 理念、制度、课题[J].教育研究，2001，（12）:14~15.

[3] 杨九民，梁林海.教学系统设计理论与实践[M].北京:北京大学出版社，2008.

[4] 乌美娜.教学设计[M].北京：高等教育出版社， 1994.52.

[5] 2006年国家精品课程评估指标[EB/OL]. [2008-5-21]http://www.enetedu.com/topic/html/2008-5-21/20085211553221.htm.

化学反应工程课程 篇12

关键词：工程化学,教学改革,课程体系

21 世纪的教育趋于综合化和整体化,随着高校教育教学改革素质教育的不断推进,化学在当代教育和经济建设中日益发挥着日益明显的作用,学生的创新思维和实践能力成为教学的重要目标。“工程化学”是本科院校针对非化学非化工专业学生开设的一门公共基础课。其特点是学时数少,学生人数多,内容含量大,动手能力差,理论联系实际不足,应用性不强。针对以上特点,初步对工程化学的课程体系设置和教育教学方法及内容构建进行改革与探讨。

1 工程化学改革的背景

随着新世纪各个新学科的不断涌现,交叉学科的优势日益体现出来。诸多工科专业如金属加工、功能材料、土木建筑、能源、材料科学、采矿、机电、汽车、电工电子等技术学科无一不与化学相关。以往的 “工程化学”和 “大学化学”的教学把 “无机化学”、 “有机化学”、 “物理化学”、 “环境化学”、“结构化学”“分析化学”等诸多化学分支中的重点内容组合起来,突出基础的理论知识的教学,和当今飞速发展的前沿知识联系不足,存在着学完考完就忘的现象。很难从根本上让学生认识化学,接受化学。而各个专业对化学需求的角度不同,侧重点不一。统一用一本书,一个教案去面对所有的学生,明显有所牵强。在可持续发展的大环境下,如何在有限的学时内优化教育教学内容,根据各专业的不同需要进行有的放矢的删改,根据当代不断变换的大时代进行信息更新和重组,是每一位 “工程化学”的教师面临的刻不容缓的任务。 “工程化学”理论和实践的改革势在必行[1,2]。

2 教学内容的重组

2. 1 基础知识和应用知识的整合

“工程化学”的授课对象是非化学专业的学生,因此相对于化学专业的学生,难度应该有所降低,弱化微观化学,强化知识的应用。对于公式的推导和计算应该有所删减,对于结构化学部分中的电子运动状态、能级跃迁,量子数、极化和非极化、杂化轨道理论、原子轨道理论和分子轨道理论、波函数等内容作为简单了解。而加强缓冲溶液,材料的老化与保护,电镀与化学镀,金属的腐蚀与老化,溶液的酸碱性,水体及大气的污染及防治,绿色化学,化工环保与安全,新能源的开发与利用,溶液的依数性等应用性强的知识加强讲解,为后续的专业课所用,为未来的工作所用[3]。

2. 2 课内外知识相辅相成

传统 “工程化学”教材内容大多以基础知识为主,面对当今不断涌现的新思维新方法更新不足。化学与其他学科之间的关联日益紧密,备课时,不仅仅是背书本,备学生,备方法,更要关注最近知识的积累与应用[4,5,6]。通过网络、杂志、报刊、媒体把最新的化学知识传输给学生。例如在讲解富勒烯时,把2010 年的诺贝尔物理学奖石墨烯介绍给同学; 讲 “化学与环境”时,介绍DDT的错误发明和淡水水质污染情况,讲解能源时向学生介绍世界各国的探月历史,原因和月球上的能源。同时增加海水淡化、酸雨和臭氧层空洞、汽车尾气的排放、PM2. 5、核辐射与污染、垃圾的分类处理等众多和生活生产息息相关的知识[6]。增强环保理念,建立可持续发展的理念,使学生意识到发明创造的同时要把环保理念放在首位,为子孙后代留一片绿色的天空[7]。

2. 3 教学模块的设置

根据工程化学内容以及工科院校学生的需要,大致把工程化学的教学分为三个模块: 基础模块、应用模块和实验模块。基础模块涵盖了普通化学所涉及到的化学基本理论知识,包括化学热力学、化学动力学、化学平衡、电化学基础、物质的结构等。应用模块包括化学与能源、化学与环境、化学与社会、化学与材料以及有关于化学的前沿科技与信息。实验模块包括水质监测实验、电离平衡实验、粘合剂的性能及选用实验等。三个模块的学时分配比例为2∶2∶1,总学时控制在40 ~ 50 之间。

3 加强实验教学

大力加强对大学生实验能力的培养,是高校提高教学质量的重中之重。而化学是一门以实验为基础的学科,学生在实验中分析问题、发现问题、解决问题,再把得到的结论和对应的理论知识进行整合,从而即达到了对理论知识的加深领悟,又在实践中增强了动手能力。在总学时中,适当增加实验学时比例。在有限的实验学时内,尽可能多的让学生熟悉化学仪器,在实验操作中,侧重训练学生的精、准、细。同时在验证性实验的基础上,增加探究性实验,学生自己进行资料的整理收集,方法的设计,实验的分析总结。在整个实验的运行中,学生之间的团结协作精神得以体现,同时学生的多种能力同时得以锻炼,获益匪浅。在实验中同时体现环保意识和绿色化学,通过改进实验装置,减少污染物的排放[8]。使学生在实验的基础上,逐渐建立起绿色化学和可持续发展的概念,为学生后继课程的学习以及将来的工作打下基础。同时可以引导学生以此立项,参加大学生创新创新项目。

4 对学生创新精神的培养

开拓创新精神要求我们必须具有创造性思维和较强的从经验、事实和材料中提炼出自己思想的能力。培养大学生的开拓创新精神,既依赖于教师的教,又依赖于学生的学及自我培养,应将两方面有机地结合起来化学教学中的很重要的目标就是在向学生传授知识的同时,培养学生的创新精神。这种精神的培养,会直接关系到以后的学习和工作。在过去几年的工程化学教学实践探索中,进一步完善了教学方法、教学内容,学生既学到了化学理论的基本知识又掌握了学习方法,同时提高了实践能力。今后,对于工程化学的改革还应该结合我校的实际情况不断的进行深化与提高。在课堂教学中以教师为主导,学生为主体,突出以生为本的教学理念。在每章开始时,讲明重点,让学生带着问题去学习。尽最大的可能对学生进行启发,引导,鼓励学生多发言,学生也可以自行提出问题,其他同学进行探讨,进而培养学生独立获取知识的能力和独立解决问题的能力; 鼓励学生提出教师课堂教学中存在的问题,并给出合理化的建议。

在具体的实践教学中,多设置发散性思维习题,习题是学生进行创造性思维训练好教材,通过学习一题多解、可以培养学生的创造性思维,一题多变可以使学生的定势思维转为多向思维,拓宽学生的思路。同时创造化学课堂教氛围,结合化学知识的发展历史和最新科研,利用学生的好奇心和求知欲,培养学生的创新精神。根据高等学校化学实验教学的实际情况,加强学生实验内容的探究性,多增加化学实验的设计性实验、探究性实验、综合性实验,以提高学生的创新精神和创新意识。

5 结论

在多年的 “工程化学”的教学过程中,不断积累经验,拓展知识,完善教学方法和内容。使学生在有限的时间内尽可能的学到更多的化学知识,学生的学习方法和学习能力都得到了提高。在今后的教学中,结合我校的工程文化背景,进一步对“工程化学” 这门基础课进行优化改革,使之上一个新的台阶。

参考文献

[1]刘明贵.应用型人才培养:新建本科高校的根本任务[J].嘉应学院学报,2010,28(6):66-70.

[2]万红敬,张敏,崔海萍.工程化学教学实践与思考[J].大学化学,2007,22(3):15-18.

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[6]陈林根编,工程化学基础[M].北京:高等教育出版社,1999:56-58.

[7]张变香,方莉,魏学红.绿色化学在山西大学的探索与实践[J].化工高等教育,2010,27(6):27-29.