案例教学法在化工原理课程中的应用

第 2 4卷第 1 1期 2 0 1 0年 1 1月 化工I I U Ch e mic a l I n d u s t r y T i me s V o 1 2 4， No 1 1 No v 1 1 2 0 1 0 d o i ： 1 0 3 9 j i s s n 1 0 0 21 5 4 X 2 0 1 0 1 1 0 2 1 案例教 学法在 化 工原理课 程 中的应 用 胡 兵 万端极 范明霞 孙凤兰 ( 湖： t I： ； T- 业大学化学与环境工程学院， 湖北 武汉 4 3 0 0 6 8 ) 摘要案例教学法是培养大学生工程意识和创新 能力 的有 效方法。结合地方 高校 的人 才培养 目标 和质 量工程建 设的要求， 从案例教学的特点、 重要性及其组织实施等方面， 探讨了案例教学在化工原理课程中应用。 关键词案例教学教学改革化工原理 化工原理是面向化工 、 轻工、 制药、 冶金、 环保等 相关专业学生的重要技术基础课 ， 要求学生在掌握基 本概念、 基本原理与计算 的同时， 学会分析和解决工 程问题的方法。围绕这一 目标 ， 如何有效组织课堂教 学、 提高学生学习的兴趣及培养学生的工程 能力 ， 一 直是广大同仁积极研究的课题。 为更好地适应地方高校人才培养模式 和人才素 质的要求 ， 加强质量工程建设 ， 近年来， 针对学生普遍 缺乏工程实践经历、 难以有效传授处理复杂工程问题 的方法的现实 ， 我们在化工原理教学实践中进行 了一 系列的改革 ， 其中运用工程案例 、 科研实例等充实教 学内容 ， 取得 了良好 的教学效果 ， 激发 了学生探究知 识和运用所学知识解决化工实际问题的积极性和创 新思维 。 案例教学的特点 案例教学是以学生为主体 ， 教师根据教学 目的和 教学内容需要， 引导学生充分运用所学的理论知识对 具体的典型案例进行思考 、 分析和讨论 ， 去寻求解决 问题途径的一种互动式教学方法 。 化工原理案例教学显著的特点是 “ 以工程案 例 为主线、 以教师为主导 、 以学生为主体” 。即以化工科 研和生产一线的典型案例作为基本教学素材 ， 将学生 被引入一个真实情境中， 激发他们分析和解决化工过 程实际问题的兴趣 ， 在老师精心组织引导下 ， 通过学 生主动参与、 自主协作、 探索创新和师生问互动， 强化 对理论知识的理解和掌握， 极大地提高学习效能， 增 强学生的工程意识和创新能力。 目案例教学在化工原理教学中的 重要性 案例教学既不 同于传统教学中的举例 ， 也不同于 “ 满堂灌” 的传统教学方式。从传统教学方式到案例 教学方法， 意味着从教学理念到教学 目的、 从教学 内 容到教学手段的彻底变革 J 。在化工原理课程教学 中， 案例教学法以其特有的教学理念和方式 ， 在创新 人才培养方面具有不可替代的功效。 案例教学能极大提高学生的积极性 、 主动性和创 新性 ， 改善教学效果。化工原理课程面临大量真实、 繁杂的实际问题 ， 影响因素较多， 设备形状复杂多变， 物料特性千差万别 ， 学生往往感觉学习难度较大。基 于这种状况 ， 我们讲授每个具体单元操作时， 适 当引 入工程案例， 激发学生开放式思维 ， 引导他们运用所 学的理论知识积极分析、 讨论工程实际问题， 提出多 种解决方案 ， 这种师生间平等交流、 学生间积极参与 的互动式教学明显活跃了课堂气氛， 极大激发了学生 的求知欲， 有利于发掘学生的创造潜能， 提高学生解 决实际问题的综合能力 。 案例教学能强化学生的工程意识， 使其牢固树立 专业思想。地方院校主要培养应用型人才 ， 具有较强 的工程能力是应用型人才的基本素质。化工原理课 程是化工基础理论与生产 实际的桥梁 ， 工程性很强 ， 在化工类学生工程观念培养方面起着举足轻重 的作 用。为此在案例教学中， 我们更多的是给学生以方法 收稿日期 ： 2 0 1 00 9 2 7 基金项 目： 湖北工业大学教研项 目与化工原理精品课程建设 资助项 目 作者简介 ： 胡兵( 1 9 6 8一) ， 男 ， 副教授 ， 主要从事化工原 理和化学工程与工艺专业课教学Em a i l ：h b w h 0 4 1 6 3 c o rn 一 7 2 胡 兵 等 案 例 教 学 法 在 化 工 原 理 课 程 中 的 应 用 2 0 1 0 V 。 I 2 4 ， N 。 1 1圈 的启迪 ， 不断地引导他们用工程思维方式分析和处 理工程实际问题 ， 使他们逐渐地从理论思维的惯性 中 解脱出来。这样既传授了知识， 又培养了学生的工程 能力 ， 学生通过独立思考、 多方探讨与辩论 ， 团结协作 意识和专业思想得到了加强 。 案例教学密切了理论教学与科研 、 生产实际的联 系， 促使教师不断更新 知识结构 ， 提高业 务水平 。与 传统的教学方法相 比， 案例教学对教师 的要求更 高 ， 主讲教师不仅要有扎实的理论知识 ， 还要有丰富的实 践经验 ， 在教学过程中要能够根据学生的分析讨论情 况 ， 及时作 出正确 反应 ， 把握讨论 的节奏 和走 向。这 就要求教师积极参与科研和经常深入生产一线 ， 了解 化学工程学科前沿发展和生产技术进步 ， 不断更新 自 身的知识结构 ， 适时将最新 的科研成果和理念引入课 堂教学中来 ， 使学生耳 目一新 ， 增 强学生学 习的积极 性， 激发他们参加科研的欲望。 案例教学的组织实施 3 1 案例的选择与编写 选择合适 的案例是成功实 施案例教学 的前提。 案例选择是否合适， 案例运用是否科学， 将直接影响 到案例教学 的效果 。教师应充分挖掘科研和化工生 产方面的案例素材， 进行充分准备和深入研究。化工 案例大多涉及化工企业技术进步 、 工艺设备改造 、 节 能减排、 安全环保等方面的问题 ， 具体情况差别较大 ， 部分案例较为复杂 ， 必须经筛选和加工处理才能引入 教学 。 所选择的案例必须与教学 目标一致 ， 即与要求学 生掌握 的知识 内容密切相关 。根据具体的教学 目标 与学生特点 ， 教师应对案例进一步精炼以确保其典型 性、 启发性 、 针对性 ， 便于学生在分析讨论过程中获取 所要掌握的知识或加深对已学知识的理解 ， 寻求解决 工程案例问题的可行方案 。老师还应反复推敲分析 所选案例 ， 确定工程案例分析必需的信息量及具体 的 教学安排。若选择与教学内容联系不密切的案例 ， 容 易偏离主题 ， 不利于学生对理论知识的理解和创新能 力的提高。 3 2案例 的导入 根据不同的教学 目标 ， 案例的导人法大致有 ： ( 1 )课前导人教师在开始讲授一个新单元操 作或新章节的引言中， 通过工程案例提 出需要解决工 程问题 ， 利用 问题导 出新课 ， 使学生明确所要学 习的 知识内容在实际生产中的应用背景 ， 以激发学生的学 习兴趣 。如在讲授“ 机械能守恒 ” 就以“ 奥林匹克” 号 和“ 豪克” 号货轮相撞事件为案例导 出。1 9 1 2年两货 轮在海上近距 离并行发生相撞事故后 ， 海事法 院判 “ 豪克” 号 为有过失方 的判决是错误 的 ， 为什么?告 诉学生学完本节后才能回答这个问题 。等本节内容 学习完毕时 ， 再引导学生深入思考讨论该案例 ， 可得 出两船相撞的原因主要是 ： 两船中间海水流速 比船外 侧 的大得多 ， 使得每艘船外侧压力 比内侧 的大 ， 即外 侧 的海水迫使 船体向 内转 向， 只不过“ 豪克 ” 号 因质 量小而转向快 ， 造成小船撞大船的假象。学生通过这 样 的案例把所学的理论知识跟工程实际结合起来 ， 思 维活跃 了， 对课程内容 的学习兴趣大 大提高 了， 课堂 气氛明显改观。 ( 2 )问题导人 在授课过程 中， 针对某 一知识 点 ， 先列举工程问题案例 ， 通过分析该问题产生 的原 因及解决该问题的方法 ， 引出本知识点的内容 。如某 化工厂机修工人将一 台闲置 的离心泵安装到车间输 水系统 ， 运行不久 ， 该泵产生剧烈振动与噪音 ， 停机检 查发现 ， 泵 的叶轮被腐蚀成蜂窝状 ， 显然出现了汽蚀。 分析原因有两个 ： 电机与泵不配套 ， 使得泵 的流量大 大超过设计值和输送水温过高， 解决办法是减小泵的 实际流量或水温不变情况下降低泵的安装高度。由 此 可以导出“ 离心泵的汽蚀和安装高度” 的相关知识 内容 。 ( 3 )总结归纳 当每个单元操作或一类传递过 程结束时 ， 列举 出相关 的工程案例， 提出需要解决 的 工程问题 ， 引导学生综合利用所学知识进行思考和讨 论 。如在讲完吸收和其它传质分离方法后 ， 我们引入 “ 利用黄磷炉尾气生产碳酸二 甲酯” 的科研实 例， 告 诉学生尾气主要组分 C O和 C O 、 硫 、 氟、 砷化合物等 的大致含量 ， 要得到合成碳酸二甲酯的原料 C O， 必须 除掉其它组分。学生通过一段时间的准备 ， 查阅了许 多文献资料 ， 进行 了大量的计算后 ， 课堂上就如何进 行气体组分的分离提出了多种方案， 主要是吸收( 物 理的、 化学的) 、 吸附( 包括变压吸附) 、 膜分离等方法 的组合运用。老师适时引导学生从技术可行 、 经济合 理 、 安全环保等多方面综合评价所有方案 ， 最后 可以 得到优化的气体净化工艺。学生通过对该类案例讨 论 ， 不仅对上述章节 的主要知识进行了复习和运用 ， 一 7 3 蟹圈2 0 1 0 V o 1 2 4 ， N o 1 1 边 缘 论 坛 深化了对相关知识的理解 ， 更重要的是锻炼了运用技 术经济、 安全、 优化的观点处理工程问题 ， 这正是化工 原理课程教学 目的的核心所在。 ( 4 )专题讲座结合新 的科研成果 ， 进行学科前 沿讲座 ， 可以把的多个单元操作或“ 三传” 组合在 同 一 化工过程中， 或将同一单元操作不同的设备应用于 同一生产工艺， 使得学生对化工单元操作与设备的基 本概念、 原理与应用有更深刻、 更系统的了解。如我 们充分利用本校膜技术所产业化的优势， 定期请所内 专家讲座最新的科研成果 ， 将膜分离技术在黄姜 、 麻 黄碱、 甘草酸、 乳制品、 B t 农药等清洁生产工艺 和大 豆加工、 造纸、 卷烟薄片等生产废水处理 中成功应用 的案例引入第二课 堂， 既理论联系实际 ， 巩固了课堂 所学的内容 ， 又开阔了学生的视野 ， 激发 了学生科技 创新的欲望。 3 3案例讨 论评价 引导学生围绕教学 目标在 良好 的气氛 中积极参 与案例讨论是案例教学的关键环节 。一方面， 应确保 学生在的主体地位。教师要引导学生进入案例情境， 积极思考分析案例 ， 激励学生发散思维 ， 在此基础上， 组织学生讨论， 提出解决问题的方法 ， 让学生在评价 、 分析过程中有所收获 ， 激发并保持其旺盛 的求知欲。 另一方面， 应充分发挥教师的主导作用。当学生讨论 出现困惑或僵局的时候， 教师应给予适当的启发或建 议 ， 形成师生之间、 学生之间良好的互动 ， 同时应科学 把握案例讨论的深度和广度 ， 在有限的时间内最大程 度发挥案例教学的功效。 3 4总结评述 总结评述是工程案例教学的重要环节， 是对整个 案例教学过程的概括和提升 J 。教师应就各种方案 的优点和不足进行客观总结、 点评， 进一步揭示工程 案例中包含 的理论 、 规律 ， 强化课程教学的内容。通 过对学生学习过程和效果 的评价 ， 引导学生深入思 考， 取长补短 ， 有效促进学生知识的迁移内化， 达到提 高学生工程意识和创新能力的目的。 实践证明， 在化工原理课程 中开展案例教学 ， 不 仅有利于培养和提高学生的工程意识及创新能力 ， 还 有利于提高教师队伍的业务水平， 对于提高课程教学 质量、 培养具有创新型人才具有十分重要的意义。当 然 ， 在收集整理案例素材、 完善案例教学技巧等方面 还需要做大量的工作 。 参考文献 1 郑金洲 案例教学指南 M 上海： 华东师范大学出版 社 ， 2 0 0 0 2 程燕， 牟新利 案例教学法在 化工企业管理 中的应用 J 内蒙古石油化工， 2 0 0 9 ， 2 4 ： 1 1 8 3 陈福松 案例教学与创新型人才培养 J 扬州大学学 报 ( 高教研究版 ) ， 2 0 0 9 ， 1 3 ( 5 ) ： 8 1 8 3 4 贾绍义， 夏清， 吴松海等 工程案例教学法在化工原理课 程教学中的应用 J 化工高等教育， 2 o l o ， 3 ： 7 88 1 ， 96 皿 橡胶及轮胎专业展览在上海举行 2 0 1 0年 l 1月2 5 E l ， 国内规模最大的橡胶及轮胎专业展览第十届中国国际橡胶技术展览会及第四届亚洲埃森轮胎展在 上海新国际博览中心开幕。在为期 3天的展览中，