浅析以动态演示促进化工原理教学的有效性

化工原理课程是化工类及其相关专业本科生学习的一门重要技术基础课，课程涉及的各种单元操作及设备参数的设计和调试来自化工生产实践，又指导着化工生产实践，具有显著的工程性。课程内容需运用数学、物理、化学等基础知识相结合，研究实际化工物理过程中的客观规律，用以指导实践生产过程。本课程担负着承前启后、由理及工的桥梁作用。熟练掌握化工原理课程涉及内容，对学生后续各专业课程的顺利学习和加强学生的工程素质发挥着非常重要的作用。因此，如何培养学生的工程观念，使学生快速接受工程学科的学习方法，激发学生学习化工原理的兴趣，提高化工原理教学质量，这是每位讲授这门课程的教师必须思考的问题。根据我们课题组教师多年从事化工原理课程的教学体会，本文阐述了以动态演示促进教学，提高化工原理教学质量的重要作用和做法。
一、课程体系发展与现实问题
1.课程体系的发展。课程体系是指同一专业不同课程门类按照门类顺序排列，是教学内容和进程的总和，课程门类排列顺序决定了学生通过学习将获得怎样的知识结构。最初的化工原理课程体系主要由两部分组成，即理论教学和实验教学。然而，随着化学工业的蓬勃壮大，推动了化学工程学科的快速发展和分化，有力地推动了化工原理课程体系的发展。根据目前的教育情况，化工原理课程体系一般由三部分组成，即理论教学、实验教学和化工原理课程设计。而化工原理的教育重点在于如何培养学生的工程观念，使学生快速理解工程学科实际意义，掌握理论与实践相结合的工程学习方法，具备熟悉和指导实际生产的能力，让学生快速融入工程学科的学习和实践中。
2.课程体系的现实问题。课程体系不够完善。目前化工原理课程体系较最初已较为完善，但是不管是理论教学、实验教学还是课程设计都只针对某个单元操作去深入研究和解析，学生经过三个环节的系统学习可以针对单独一个单元操作的原理、应用理解清楚，但是他们无法把学到的单元操作知识很好地与化工生产过程关联上，综合运用各单元操作的能力很差，这与实际化工生产和技术研究所需要的人才有着明显的差距。化工生产过程中，每一个单元都是紧密联系而不可分的，学生需要熟悉和掌握整个工艺流程，具有把握全局的意识，才能很好地将自己所学的理论知识与实际生产相联系，做到以理论指导生产。
课程的组织实践有待加强。化工原理的实践教学环节一般主要分为两部分，即化工原理实验和化工原理课程设计。化工原理实验是学习、掌握和运用化工原理理论知识必不可少的重要教学环节，是化工原理理论课的重要辅助和补充，对化工类及相近专业学生的业务素质和工程能力的培养起着至关重要的作用。
但是就学生对化工厂生产过程的了解和掌握而言是不够的，也正因此，各个高校增加了各种实习和见习的机会，可以使学生的理论更扎实、工程实践能力与创新能力得到全面的提高。
二、动态演示对化工原理课程教育的有效性
1.动态演示的作用。演示集文字、图形、图像、声音以及视频剪辑等多媒体元素于一体，可以把自己所要表达的信息组织在一组图文并茂的画面中，在化工原理教学课程中加入动态演示，这样可以让课堂变得具有乐趣和魔力。演示最大的特点在于加强教学的直观性，而动态演示则更加直观和充满吸引力，可以有效地展示事物和现象的发展过程、客观事物和现象的内部结构及内部的变化特性等，让学生在动态上获得感性认识。这些感性认识是学生学习和理解科学概念、原理和规律最重要的基础条件，再以理性知识为基础，两者相结合，这样就会对这些知识印象鲜明、记忆深刻、理解透彻，长时间不易忘记或者遇到类似的知识时可以很快想起，起到醍醐灌顶的作用。
2.动态演示的有效性。实际的化工生产过程是由一个个单元操作相连接而成的工艺流程。虽然基本组成是单元操作，但是单纯的了解和掌握单个的设备构造和操作是远远不够的，必须熟悉整个工艺技术路线才能指导实际生产过程，具备应急突发事件的能力。
而在化工原理的课程教育中往往很难做到对化工工艺流程进行有效的教育，如各设备参数之间的相互影响、内部物料的流向以及能量的传递等。课堂中可以学到的科学知识和现实化工厂的生产有很大区别，所以必须将理论和认知相结合，让学生能够充分感受到实际化工的生产过程。例如安全知识是学生去化工厂必须掌握的，安全知识讲座可以让学生认识到在化工厂注意安全的重要性，但是想让学生记住并时刻意识到注意安全，单纯的讲解是做不到的，大量的事故案例演示则可以收到有效的教育效果。
在单纯的理论教学、实验教学和化工原理课程设计中，实验教学可以让学生掌握理论在实际中的应用，但实验教学所牵涉的流程过于简单，且不容易掌握设备内部的物态和物料变化以及流动特性。化工原理课程设计可以进一步强化学生的理论知识，熟悉和掌握化工生产设备的特性，但是太过于单一，不利于对整个流程的理解和把握。所以各高校均增加了实习和见习的机会，让学生进入实际的化工生产中去，以了解实际的生产工艺技术。但是这种机会是比较少且时间也是短暂的。在理论教学中，我们可以加入学生感兴趣的流程进行讲解，并动态地演示出来，相信会大大提高学生对化工原理课程学习的乐趣，可以有效增强学生对工艺过程的了解，理解理论与实际相结合的作用。
例如下图是普通的干燥工艺流程，相信很多学生在学习了干燥的理论知识以后都觉得挺简单的，在干燥过程的实验教学中也是很容易的，但是实际的干燥工艺技术与想象的大不相同，它需要多个单元相结合，且不同的干燥工艺的设备、参数和连接方式各不相同，远比学生在书本上、实验室和设计资料上见到的复杂得多。通过这样的动态展示，可以更加直观地看出整个干燥流程所涉及的设备、连接方式以及各个物料的流通特性。通过有效的感性认识可以大大提高学生的学习兴趣和认知能力，在将来的实际生产中也具有有效的参考和指导价值。
三、结语
化工原理是一门工程性、实践性很强的学科，课程教育应当与实际化工生产过程相结合。通过分析化工原理课程体系的发展和所存在的问题，针对目前课程教育缺点，提出以动态演示促进化工原理课程教育的有效性。动态演示可以有效地增加学生对课程学习的兴趣，提高理论与实际相结合的能力，在原有的教学基础上，可以让学生更快地掌握和理解实际生产的工艺过程，更好地融入实践中，具备为实际生产做出贡献的能力。