朱俊生 胡光洲 秦志宏

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程、應(yīng)用化學(xué)及生物工程等專業(yè)的重要實(shí)踐課程，對(duì)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和化工原理理論水平有重要的支撐作用[1]。目前，多數(shù)學(xué)校將化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和化工原理分別獨(dú)立設(shè)課，體現(xiàn)了學(xué)校對(duì)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的重視，然而這在一定程度上造成了化工原理理論和實(shí)驗(yàn)的脫節(jié)。不少學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)只知道按照老師所講，按部就班地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，不愿動(dòng)腦、對(duì)各個(gè)單元操作思考甚少，只知其然，不知其所以然[2-4]。

為解決學(xué)生“機(jī)械”地做實(shí)驗(yàn)、怕吃苦、怕動(dòng)腦筋的問(wèn)題，以精餾實(shí)驗(yàn)為例，提出以“問(wèn)題導(dǎo)向”為出發(fā)點(diǎn)，分“三步走”開(kāi)展化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)學(xué)生手腦并用，提高學(xué)生知識(shí)水平和工程實(shí)踐能力。

1 實(shí)驗(yàn)課前——充分預(yù)習(xí)、邊講邊問(wèn)

預(yù)習(xí)是搞好精餾實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，為了提高教學(xué)效果，實(shí)驗(yàn)前老師一般都要求學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，傳統(tǒng)方法主要是看實(shí)驗(yàn)教材、寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告等[5]。誠(chéng)然，這種做法能起到一定的作用，尤其是對(duì)學(xué)習(xí)積極主動(dòng)的“好學(xué)生”有很大幫助。但對(duì)于不少學(xué)生，尤其是化工原理學(xué)得不太好的學(xué)生，由于實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容較枯燥、抽象，加上這部分學(xué)生理論基礎(chǔ)較薄弱，其預(yù)習(xí)往往流于形式，雖然也寫(xiě)了預(yù)習(xí)報(bào)告，但是相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備寥寥，直接影響實(shí)驗(yàn)效果。為了促使所有學(xué)生都能真正搞好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)工作，我們從兩方面進(jìn)行改革。一方面，上課前除了基本的實(shí)驗(yàn)教材外，還給學(xué)生提供精餾實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫(huà)、實(shí)驗(yàn)室錄制的精餾實(shí)驗(yàn)視頻和相關(guān)網(wǎng)站等，以提高資料的生動(dòng)性和學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另一方面，將學(xué)生的預(yù)習(xí)效果與其平時(shí)成績(jī)直接掛鉤，在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后、開(kāi)始實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行提問(wèn)并根據(jù)回答情況打分，鞭策其認(rèn)真預(yù)習(xí)。

精餾實(shí)驗(yàn)主要包括間歇和連續(xù)精餾兩大部分，一般先做間歇精餾，再做連續(xù)精餾，原料采用乙醇-水二元體系。為了提高效率，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，首先讓學(xué)生觀察板式塔和填料塔的結(jié)構(gòu)，然后讓學(xué)生打開(kāi)再沸器或塔釜對(duì)原料進(jìn)行加熱，開(kāi)始間歇精餾。由于預(yù)熱時(shí)間較長(zhǎng)，剛好可以利用來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解。和傳統(tǒng)的老師先講解，然后學(xué)生按老師要求，按部就班地做實(shí)驗(yàn)不同，我們?cè)谥v解時(shí)采用邊講邊問(wèn)，并且記錄成績(jī)作為平時(shí)成績(jī)的重要組成部分。常用問(wèn)題有精餾開(kāi)車(chē)時(shí)要進(jìn)行什么操作？全回流的概念是什么？什么情況下精餾塔內(nèi)操作達(dá)到穩(wěn)定？對(duì)于間歇精餾的全回流實(shí)驗(yàn)，告訴學(xué)生要在隨后的實(shí)驗(yàn)中利用阿貝折射儀測(cè)出塔頂乙醇摩爾分?jǐn)?shù)xD、原料中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)xF，并近似按照泡點(diǎn)進(jìn)料，計(jì)算精餾塔的最小回流比。至于如何算則不予講解，要求每名同學(xué)結(jié)合理論知識(shí)認(rèn)真思考。同時(shí)告訴學(xué)生接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)是實(shí)際回流比的確定，而如果算不出最小回流比，就無(wú)法得到實(shí)際回流比，下一步的部分回流實(shí)驗(yàn)操作就無(wú)法進(jìn)行，將耽誤其實(shí)驗(yàn)進(jìn)度和“吃飯時(shí)間”。因此講完實(shí)驗(yàn)后，對(duì)這些概念仍不清楚的同學(xué)會(huì)積極思考和請(qǐng)教老師、同學(xué)。接著講解間歇精餾部分回流實(shí)驗(yàn)，可以固定回流比，測(cè)隨時(shí)間的延長(zhǎng)，xD和xW的變化情況。同時(shí)提問(wèn)學(xué)生理論上x(chóng)D隨時(shí)間的延長(zhǎng)將會(huì)增大還是減??？對(duì)于隨后進(jìn)行的連續(xù)精餾實(shí)驗(yàn)，先講解一下如何進(jìn)料、需要測(cè)哪些摩爾分?jǐn)?shù)等，同時(shí)提問(wèn)學(xué)生工廠一般采用什么溫度進(jìn)料？如何計(jì)算某塊塔板的單板效率，需要測(cè)哪些濃度？連續(xù)精餾的精餾線、q線、提餾線怎么畫(huà)，理論板怎么圖解等。通過(guò)邊講邊問(wèn)，促使學(xué)生不斷思考、不斷提高。

2 實(shí)驗(yàn)課中——隨時(shí)檢查、不時(shí)提問(wèn)

實(shí)驗(yàn)課講完后，學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，一般每組2～4名同學(xué)，為了減少“課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲”、“課中混時(shí)間”、“坐等靠”等現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求每名同學(xué)獨(dú)立處理所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)老師來(lái)回巡查，并且隨時(shí)檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理情況并進(jìn)行提問(wèn)和指導(dǎo)，尤其是針對(duì)開(kāi)小差的同學(xué)，提問(wèn)實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容，使其不得不認(rèn)真思考、認(rèn)真處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如，間歇精餾全回流時(shí)，要求每名學(xué)生能說(shuō)出最小回流比的概念并算出最小回流比；在間歇精餾部分回流第一組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，要求學(xué)生把全回流時(shí)的操作線、理論板數(shù)、板式塔的全塔效率、填料塔的等板高度計(jì)算出來(lái)。在間歇精餾部分回流第二組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，要求學(xué)生把部分回流第一組實(shí)驗(yàn)的操作線、理論板數(shù)、板式塔的全塔效率、填料塔的等板高度計(jì)算出來(lái)。對(duì)于不會(huì)或錯(cuò)誤處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的同學(xué)及時(shí)進(jìn)行教育、指正，督促其看書(shū)、思考、動(dòng)手處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3 實(shí)驗(yàn)課后——全面提問(wèn)、毫無(wú)遺漏

學(xué)生所有實(shí)驗(yàn)做完后，指導(dǎo)老師在其記錄和處理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上簽名后，學(xué)生方可離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室。要想拿到精餾實(shí)驗(yàn)老師的簽名，必須接受老師的全面提問(wèn)和考核，考核不通過(guò)需要重新思考、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直至達(dá)到老師的要求才可得到簽名。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的提問(wèn)，我們做到了“全方位、無(wú)死角”，每名同學(xué)都要逐一接受檢查和提問(wèn)。例如有的同學(xué)塔效率計(jì)算錯(cuò)誤，責(zé)令其退回修改，改正后方予以簽字；有的同學(xué)數(shù)據(jù)處理都是正確的，我們就關(guān)閉所有資料，讓其回答他的最小回流比是怎么算出來(lái)的，間歇精餾部分回流操作線是怎么畫(huà)的？連續(xù)精餾操作線是怎么畫(huà)的？如果學(xué)生認(rèn)真做了實(shí)驗(yàn)并獨(dú)立完成數(shù)據(jù)處理，就能輕松回答出來(lái)，獲得簽名；否則就會(huì)回答得磕磕巴巴，對(duì)該類學(xué)生則進(jìn)行批評(píng)教育并責(zé)令其抓緊時(shí)間思考、不予簽字；對(duì)于實(shí)驗(yàn)相關(guān)問(wèn)題和數(shù)據(jù)處理都非常清楚的“好學(xué)生”，我們也因材施教提出一些更具啟發(fā)性的問(wèn)題，激發(fā)其進(jìn)一步思考，例如乙醇-水二元體系常壓精餾xF等于0.6，能想辦法使得xD達(dá)到0.92嗎？又如乙醇-水二元體系xF等于0.6，泡點(diǎn)進(jìn)料，xD等于0.82時(shí)，最小回流比應(yīng)該怎么計(jì)算？通過(guò)最后的全面檢查，讓普通學(xué)生掌握精餾實(shí)驗(yàn)的基本原理、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及分析，讓優(yōu)秀學(xué)生在達(dá)到上述要求基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解和理論知識(shí)的掌握，對(duì)學(xué)生因材施教、共同進(jìn)步。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)“三步走”策略，我們一方面努力提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，另一方面靠“問(wèn)題導(dǎo)向”督促學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷思考、不斷進(jìn)步，使學(xué)生快速、高效地掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并不斷提高動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)、工程思想和理論知識(shí)。這種基于“問(wèn)題導(dǎo)向”、提高學(xué)生主觀能動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法也可推廣到其他化學(xué)化工相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，筆者謹(jǐn)以此文拋磚引玉，以期共同進(jìn)步。