论“小结”——《化工原理》教学方法研究

时间: 2009-07-10 栏目: 化学化工论文

论“小结”——《化工原理》教学方法研究(二)
王福良
                   ( 宁夏大学化学化工学院, 宁夏银川 750021 )               (宁夏  
摘要:《化工原理》是化学工程专业的一门重点课程,公式多、应用广,给教学带来一定的困难。为使学生                              牢固地掌握该课程的基本概念、基础知识,便于记忆,便于运用,笔者介绍一种行之有效的讲授、学习方法—小结,多年的教学实践证明:效果较好。
关键词:化工原理;小结;教学方法
中图分类号:013,04;064,G424.1    文献标志码 :  A
 提起《化工原理》不少学化工的人感到这门课既重要、又难学。该课程是技术基础课,它以高等数学、普通物理、化学、物理化学等课程为基础,后续课是反应工程、工艺课程等,有承上启下的桥梁作用,技术性很强、实用性很广,几乎为所有的化工专业服务,。这门课学不好,后续课程的学习难度很大。许多在化工企业工作的学生都认为《化工原理》用处很大,后悔当初没有学好,感到遗憾。
     众所周知,化学工业门类齐全、品种繁多,探讨其共性的东西,不外乎反应与分离二大基本过程。分离包括原料的提纯与精制,反应后的产物与未反应的原料的分离。分离有物理方法与化学方法,宜于操作、降低成本,多采用物理方法。要完成分离任务,(1),需要动量传递(流体流动与输送);(2),热量传递(传热过程);(3),质量传递(蒸馏、吸收、萃取、干燥等过程)。共同的过程:三传;共同的研究方法:实验研究方法,即经验方法;数学研究模型方法,即半理论、半经验方法,构成化工单元操作,简称化工原理。
   由上可知,学好《化工原理》不仅需要坚实的数、理、化基础,而且这门课程本身具有较强的理论性与实践性,其特点是:概念多、知识点分布广、公式繁、应用性强,不少初学者感到很棘手,就是一些对这门课程很熟悉的同志也认为《化工原理》不太好学。怎样化难为易、化繁为简呢?笔者通过多年的教学实践,归纳出一些教学方法,小结就是其中之一。
1  小结的必要性
一次学习一层楼,一次总结一层天,只知道学习,不知道总结,如同只管播种,不问收获一样。学习重要,总结更重要。总结的过程,是一个使知识条理化、规律化、系统化的过程,它是记忆的需要,提高的需要、应用的需要。
1.1  记忆的需要
     俗话说,“要想记得,必先懂得”。理解是记忆的基础。有些学生为了期末考试过关,竟然用学文科的办法,背《化工原理》以往的考题和答案,十分辛苦,受效甚微。以概念为例,流体的粘度 是衡量流体粘性大小的物理量。要理解粘度,必须理解粘性,要理解粘性还得理解内摩擦力……只有把上述所有问题都弄清楚了,才能理解粘度的涵义,理解牛顿粘性定律,运用牛顿粘性定律解释、解决实际问题。
化工原理每一章都有几十个知识点和公式,它们之间有什么关系?怎样联系?要搞清上述内容就必须小结,找出一根主线,把这些散乱的知识象珠子一样串在一起,使之条理化、系统化、规律化,既便于理解、又便于记忆。
1.2  提高的需要
      要对某一个知识理解深,应该对其追本溯源,了解它是什么?为什么?从哪里来?到哪里去?它的适用范围是什么?有什么局限性?发展趋势又是什么?它与其他知识有什么联系等?只有把上述问题回答清楚了,你才能彻底了解它、认识它、掌握它。如果浅尝辄止、蜻蜓点水、浮光掠影式的学习,只能知其然而不知其所以然,永远也达不到提高的目的。
    我们学习知识要想深入、提高,不是了解一个点、一个面,而是从整体上把握,从全局上理解该知识点所处的位置、起的作用。而如此,就必须用小结的方法,把所学知识认真、仔细地梳理一遍,把每个概念、定理、公式放在它应该占据的位置,使所学知识构筑成一个立体体系,这样我们才能对其理解深刻、认识全面、记忆牢固。
1.3  应用的需要
     学以致用是每个学习者的追求与目的。现在存在的问题是:一听就懂、一放就忘、一用就错。问题的症结是初学者对知识理解的不深不透、似是而非,所以,不敢用、不会用。知识是工具、是武器,必须把它弄熟、搞透,才能掌握它,用起来得心应手。现在由于学习任务繁重、社会上玩的东西也多,竞争激烈等因素,使不少学生产生浮燥心理,干什么事总想急于求成、急功近利。坐不下来、沉不下去,平时马马虎虎,考试加班加点。这种突击式的学习方法十分普遍,非常有害。因为它不符合记忆的规律,记的快、忘的更快,最后全还给老师了。  
要用的好,就须理解得深、记的牢,多练习。小结后的知识成体系、有规律,便于相互比较,利于记忆。如化工中“当量”的概念,就有当量直径、当量长度、当量体积等。再如蒸馏中气液平衡方程:y= ;吸收中气液平衡关系为:Y*=  ;萃取中,溶质A在萃取液与萃余液中的组成关系为:y'A= 三个方程式形式非常相似[1]。化工原理中此类例子不胜枚举。
2  小结的效果
    二十多年前,有学生问我,老师,化工原理公式那么多,咋记?那时候,学生入校时年龄、学历相差较大,厚厚的二大本化工原理教科书的确使许多人望而生畏。为解决记忆难的问题,我反复研究各个公式、定理、概念之间的关系,终于用小结的形式对各章都作了细致、深入的概括、总结,展开一大片、收缩几句话,便于理解与记忆。如流体流动与输送机械这二章,我归纳为:一个前提:连续稳定;二个概念;密度、粘度;三个方程:连续性方程、柏努利方程、阻力计算方程;多种应用、核心求He。因为流量Q、有效压头He是选择流体输送机械泵与风机的依据。这样总结的效果十分明显,它把各个定理、公式有机地联系在一起,各起什么作用,它们之间是如何联系的等,使学生看的清清楚楚,学的明明白白。学生对这样的总结很欢迎,于是,多年来我养成小结的习惯,每讲完一章就大总结一次,每次课后用简单的几句话把本节内容小结一下。为了节省时间,我已经把《化工原理》电子教案、(内含各章小结)制成光盘,可以上课使用,也可到院里网上查询,方便教学、能更好地为学生服务。
3  小结的方法
    毛主席在《矛盾论》中说:“事物的性质主要地是由取得支配地位的矛盾的主要方面所规定的。取得支配地位的矛盾的主要方面起了变化,事物的性质也就随着起变化。”意思是说,主要矛盾的主要方面决定事物的性质,我们要小结好,就必须找准主要矛盾。比如流体输送这一章,柏努利方程是核心方程,其常用表达式为:
                       Z1+ + +He=z2+ + +Hf
    该方程中包含的概念(物性参数)最多,是能量守恒方程在机械能守恒方面的体现[2]。方程有8项,只要知道任意7项,则第8项就可以求出,所以至少有8种用途。通过连续性方程可以求出流速u,通过阻力方程可以求出压头损失Hf,所以,连续性方程与阻力方程都是为柏努利方程服务的。阻力方程中隐含着粘度 ,其中最重要的二个参数,密度 、粘度 全包含于该方程中。流体输送中核心参数He的求解,必须使用这个方程。柏努利方程在流体输送中具有举足轻重的统帅作用,具体小结时,我以柏式为中心,作两个坐标轴,纵轴(纵向)从实际流体柏式→理想流体柏式,由8项变成6项。从理想流体柏式→静力学基本方程,由6项变成4项。从静力学基本方程→用压强表示的静力学基本方程: ,由4项变成3项,当 时, ,由3项变成2项。而 代入上式, 。由上不难看出,复杂由简单组成,而最简单的则是压强的概念。概念的重要性不言而喻地凸现出来。横轴(横向),对柏式每一项进行分析探讨其来源或求法,这样一来把流体输送中所有的概念、定律、公式全部拎了出来,各种联系、关系自然暴露无遗。最后再用几句话进行概括总结,由归纳→演绎→归纳,经过这一过程的消化、理解、运用,该章的公式就牢牢印在学习者的脑海中了,他就不会有散乱无章的感觉,而是井然有序地排列、组合。
4  养成小结的习惯
    有位哲人曾经说过,人做事情不是凭理智,往往是靠习惯。可见,习惯对人是何等重要!所以,各种好习惯要培养、要坚持。小结习惯一旦养成,对各门课程的学习受益极大,那时就可以获得事半功倍的效果。
列夫•托尔斯泰曾经说过:“知识只有当它靠积极的思维得来而不是凭记忆得来的时候,才是真正的知识。”让我们通过“小结”来获取更多的真知吧!

参考文献:
[1]、[2] 姚玉英:《化工原理》[M].天津:天津科学技术出版社,2004:下册第5、79、213;页;上册第21页。