案例互动教学在化工原理教学中的应用

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1、案例互动教学在化工原理教学中的应用[摘要]化工原理是一门工程性很强的应用课程，是化工、化工类相近专业一门重要的技术基础课。化工原理这门课程的工程实践性较强，课时少的专业学生很难在短时间内掌握化工原理的知识。针对课时少的专业，笔者在教学过程中探索以案例为导向；以学生课堂互动讨论为教学形式；试着激发学生对化工原理和化工过程领域知识的探索精神，使其能够深刻的掌握该课程内容。　　[关键词]化工原理教学体会案例教学互动教学　　　　1.引言　　化工原理课是高校化学工程与工艺、应用化学、环境工程、制药工程、生物技术等专业的一门理论性、实践性很强的专业技术课。

2、课程以工业工程应用为背景；以单元操作过程为对象；以三传一反为原理框架。它主要讲授化工单元操作过程的基本原理、典型过程设备结构，进行过程工艺设计计算、设备设计或选型及单元过程的操作分析，是理论与实践密切结合的技术基础课。化工原理是门实践性较强的学科，而学生在学习过程中缺乏生产实践及经验知识，缺少对单元过程、设备的认识和了解。因此，学生普遍感觉此门学科的理论知识和计算方法抽象，不易理解；学生普遍反映课程学习起来较困难[1]。究其原因：首先，该课程的很多知识点是工程实践直接经验化而来，其次，该课程综合了物理化学、高等数学、化工热力学、传递过程和反应工

3、程等众多学科。再次，目前很多高校迫于政策调整，对这门课程的课时进行压缩减少，使得这门课程的理论课时减少了10-20%左右[1]。因此，对于化工原理这门学科，尤其是学时少，学生学习起来更加困难。故针对少学时的专业，设计一套更为符合本门专业学生实际情况的教学计划显得尤为重要。　　2.案例互动教学　　化工原理是一门实践性较强的课程，它和工业领域的实际操作过程有着紧密的联系。由于化工原理中每个单元操作都面临着复杂的实际问题。因此，使得学生学好这门课，建立起学习的兴趣是必要的。为此，笔者在教学过程中摸索出了一种因材施教的新方法，即案例互动教学。简单概括为

4、，在每一章内容之前，介绍一个和本章关系较大的工业或者日常生活案例，案例需要具备一定的科学性以及需要用到本章原理去解释[2-3]。在介绍过程中（展示形式多样，可以口述，也可以以多媒体形式展示），适当的留一些问题，让学生带着问题去听课，之后和学生就案例中的问题进行互动讨论。以下笔者给出化工原理教学中传热案例，这样的案例将有意于激发学生的学习兴趣，让学生从易于理解的案例中获得一些科学原理，从而建立起探索科学问题的兴趣。　　3.传热案例　　以家庭暖气片为例：从房间内暖气片的换热现象开始，以提问的方式引导学生。首先，介绍换热片的传热原理，引出传热的第一种

5、方式：热传导；接着，假设房间内有空气流动，如：风扇强制空气对流，这将使得传热速率加快、使得房间里远处的人很快感受到温度的升高，这就是“热对流”。再次，通过自然界和工业界的例子引出热辐射。这里将详细讲解传热案例。　　热传导：热量为什么会传递？暖气片温度高，导致和换热片接近的空气温度升高，高温空气分子能量较高，通过在无规则的碰撞分子之间发生能量传递，高温的分子使得相邻的低温分子温度升高，从而实现热量传递。在密闭房间内，假设无空气流动，仅仅靠无规则的分子碰撞发生热量传递，这样的热传递就是热传导[4]。　　热对流：在房间内，起初无空气流动，仅仅是热传导

6、。若将电扇打开，增强空气流动，空气分子发生对流，此时可以和学生互动，让学生来解答在有空气流动和无空气流动的时候哪种方式传热更快，即哪种方式更利于暖气片散热。学生的回答是前者，即有空气流动的情况下更易于传热。此时让学生阐述为何有空气流动下更易于传热。从学生的阐述中可以了解学生对传热过程的兴趣。接着教师点评学生的观点。从学生的观点里可以提取一些比较能容易让学生接受的热对流原理。将这些原理加入科学术语，学生会有较深的映像，因为这是从学生自己的思维理解里总结出的“为什么？”。最后总结热对流的基本概念。在有介质对流的存在下，冷热的介质将热量从高温处传递到

7、低温处的现象称为热对流。在案例中，暖气片周围温度较高，有空气对流时，空气的流动使得暖气片周围的热空气和远处的冷空气发生位移从而混合，导致冷热流体发生传热，最后导致的结果是房间内对流程度越大，房间平均温度升温越快[5]。　　热辐射：高温的物体激发产生电磁波，向空间传播，称为热辐射。太阳就是个很好的例子。阳光明媚户外里人体为什么能感受到热？这样的问题看起来很简单，学生的答案较多。热辐射这个名词听起来较深奥，但是学生们知道太阳就是热辐射的一个典型例子，就会对热辐射不陌生。热辐射有的地方需要加强有的地方需要减弱。可以适当例举一些例子加以深化说明。减弱热

8、辐射的例子：很多工业管道上都有一层银色的保温层，这是为了减少热辐射，防止管道内热量以热辐射的方式向外传热。这是因为银色物质对热辐射有反射作用，能将辐射