淺析以動態演示促進化工原理教學的有效性

化工原理課程是化工類及其相關專業本科生學習的一門重要技術基礎課，課程涉及的各種單元操作及設備參數的設計和調試來自化工生產實踐，又指導著化工生產實踐，具有顯著的工程性。課程內容需運用數學、物理、化學等基礎知識相結合，研究實際化工物理過程中的客觀規律，用以指導實踐生產過程。本課程擔負著承前啟后、由理及工的橋梁作用。熟練掌握化工原理課程涉及內容，對學生后續各專業課程的順利學習和加強學生的工程素質發揮著非常重要的作用。因此，如何培養學生的工程觀念，使學生快速接受工程學科的學習方法，激發學生學習化工原理的興趣，提高化工原理教學質量，這是每位講授這門課程的教師必須思考的問題。根據我們課題組教師多年從事化工原理課程的教學體會，本文闡述了以動態演示促進教學，提高化工原理教學質量的重要作用和做法。
一、課程體系發展與現實問題
1.課程體系的發展。課程體系是指同一專業不同課程門類按照門類順序排列，是教學內容和進程的總和，課程門類排列順序決定了學生通過學習將獲得怎樣的知識結構。最初的化工原理課程體系主要由兩部分組成，即理論教學和實驗教學。然而，隨著化學工業的蓬勃壯大，推動了化學工程學科的快速發展和分化，有力地推動了化工原理課程體系的發展。根據目前的教育情況，化工原理課程體系一般由三部分組成，即理論教學、實驗教學和化工原理課程設計。而化工原理的教育重點在于如何培養學生的工程觀念，使學生快速理解工程學科實際意義，掌握理論與實踐相結合的工程學習方法，具備熟悉和指導實際生產的能力，讓學生快速融入工程學科的學習和實踐中。
2.課程體系的現實問題。課程體系不夠完善。目前化工原理課程體系較最初已較為完善，但是不管是理論教學、實驗教學還是課程設計都只針對某個單元操作去深入研究和解析，學生經過三個環節的系統學習可以針對單獨一個單元操作的原理、應用理解清楚，但是他們無法把學到的單元操作知識很好地與化工生產過程關聯上，綜合運用各單元操作的能力很差，這與實際化工生產和技術研究所需要的人才有著明顯的差距。化工生產過程中，每一個單元都是緊密聯系而不可分的，學生需要熟悉和掌握整個工藝流程，具有把握全局的意識，才能很好地將自己所學的理論知識與實際生產相聯系，做到以理論指導生產。
課程的組織實踐有待加強。化工原理的實踐教學環節一般主要分為兩部分，即化工原理實驗和化工原理課程設計。化工原理實驗是學習、掌握和運用化工原理理論知識必不可少的重要教學環節，是化工原理理論課的重要輔助和補充，對化工類及相近專業學生的業務素質和工程能力的培養起著至關重要的作用。
但是就學生對化工廠生產過程的了解和掌握而言是不夠的，也正因此，各個高校增加了各種實習和見習的機會，可以使學生的理論更扎實、工程實踐能力與創新能力得到全面的提高。
二、動態演示對化工原理課程教育的有效性
1.動態演示的作用。演示集文字、圖形、圖像、聲音以及視頻剪輯等多媒體元素于一體，可以把自己所要表達的信息組織在一組圖文并茂的畫面中，在化工原理教學課程中加入動態演示，這樣可以讓課堂變得具有樂趣和魔力。演示最大的特點在于加強教學的直觀性，而動態演示則更加直觀和充滿吸引力，可以有效地展示事物和現象的發展過程、客觀事物和現象的內部結構及內部的變化特性等，讓學生在動態上獲得感性認識。這些感性認識是學生學習和理解科學概念、原理和規律最重要的基礎條件，再以理性知識為基礎，兩者相結合，這樣就會對這些知識印象鮮明、記憶深刻、理解透徹，長時間不易忘記或者遇到類似的知識時可以很快想起，起到醍醐灌頂的作用。
2.動態演示的有效性。實際的化工生產過程是由一個個單元操作相連接而成的工藝流程。雖然基本組成是單元操作，但是單純的了解和掌握單個的設備構造和操作是遠遠不夠的，必須熟悉整個工藝技術路線才能指導實際生產過程，具備應急突發事件的能力。
而在化工原理的課程教育中往往很難做到對化工工藝流程進行有效的教育，如各設備參數之間的相互影響、內部物料的流向以及能量的傳遞等。課堂中可以學到的科學知識和現實化工廠的生產有很大區別，所以必須將理論和認知相結合，讓學生能夠充分感受到實際化工的生產過程。例如安全知識是學生去化工廠必須掌握的，安全知識講座可以讓學生認識到在化工廠注意安全的重要性，但是想讓學生記住并時刻意識到注意安全，單純的講解是做不到的，大量的事故案例演示則可以收到有效的教育效果。
在單純的理論教學、實驗教學和化工原理課程設計中，實驗教學可以讓學生掌握理論在實際中的應用，但實驗教學所牽涉的流程過于簡單，且不容易掌握設備內部的物態和物料變化以及流動特性。化工原理課程設計可以進一步強化學生的理論知識，熟悉和掌握化工生產設備的特性，但是太過于單一，不利于對整個流程的理解和把握。所以各高校均增加了實習和見習的機會，讓學生進入實際的化工生產中去，以了解實際的生產工藝技術。但是這種機會是比較少且時間也是短暫的。在理論教學中，我們可以加入學生感興趣的流程進行講解，并動態地演示出來，相信會大大提高學生對化工原理課程學習的樂趣，可以有效增強學生對工藝過程的了解，理解理論與實際相結合的作用。
例如下圖是普通的干燥工藝流程，相信很多學生在學習了干燥的理論知識以后都覺得挺簡單的，在干燥過程的實驗教學中也是很容易的，但是實際的干燥工藝技術與想象的大不相同，它需要多個單元相結合，且不同的干燥工藝的設備、參數和連接方式各不相同，遠比學生在書本上、實驗室和設計資料上見到的復雜得多。通過這樣的動態展示，可以更加直觀地看出整個干燥流程所涉及的設備、連接方式以及各個物料的流通特性。通過有效的感性認識可以大大提高學生的學習興趣和認知能力，在將來的實際生產中也具有有效的參考和指導價值。
三、結語
化工原理是一門工程性、實踐性很強的學科，課程教育應當與實際化工生產過程相結合。通過分析化工原理課程體系的發展和所存在的問題，針對目前課程教育缺點，提出以動態演示促進化工原理課程教育的有效性。動態演示可以有效地增加學生對課程學習的興趣，提高理論與實際相結合的能力，在原有的教學基礎上，可以讓學生更快地掌握和理解實際生產的工藝過程，更好地融入實踐中，具備為實際生產做出貢獻的能力。