探究式教学在化工原理教学中的应用

摘 要：文针对农科院校非化工专业学生的特点，提出了探究式教学方法，使学生在不断的自我探索与自行解决问题的过程中提高对化工原理课程的学习兴趣，并且提供工程意识和实践能力。

关键词：化工原理；非化工类专业；探究式教学

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.008

1 引言

化工原理是化工及其相关专业的一门主要的专业基础课，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工及其相关类型生产中各种物理过程问题的工程学科[1]。化工原理课程是一门实验和计算相结合的学科，具有很强的工程背景。本课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用，化工原理教学水平的高低对化工及其相关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，化工原理具有内容多、计算多、内容枯燥、抽象、工程性强等特点，因此学生学习兴趣不高，特别是农科院校的学生，大多数学生由于理学基础较差会很头疼上这样的课。究其原因主要是传统的理论传授式教学模式主张学生的被动接受，学生上课注意力很难集中，教学效果差。因此，有必要对现有的教学方式进行改革，以激发学生学习化工原理课程的积极性和主动性，并提高其应用化工原理知识解决学习和生产中遇到的实际问题的能力。

探究式教学模式目前被广泛认为是最科学的教学模式，其指导思想是在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索，以掌握认识和解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律，形成自己的知识体系。[2]目前，探究式教学在高等教育中主要应用于数据库原理[3]、生物化学[4]、力学[5]、电工学[6]、生物材料[2]等理论科目，以及大学化学等实验科目的教学当中。目前没有发现将探究式教学引入化工原理教学中的研究。为了提高教学质量我们首次将探究式教学方法引入到化工原理教学中。

2 实施方法

仅仅通过看、听这类输入式的方式接受知识一方面比较枯燥，另一方面接受起来也比较困难，我们提倡的探究式教学方式是一种让学生充分的参与到问题的发现、研究直到解决的全过程中的教学方式。这种教学方式充分调动学生视觉、触觉、听觉甚至味觉来感觉所涉及的问题或现象，并通过充分的思考来积极解决这些问题。这样学生不仅能够更好的掌握知识还能体会的科学的魅力，从而爱上这门学科。下面我们以牛顿粘性定律以及牛顿型流体与非牛顿型流体的区别为例来讨论探究式教学的具体实施方法。

传统的教学方式中我们讲到这个问题的时候会很呆板的讲“运动着的流体内部相邻两流体层间的作用力，又称为粘滞力或粘性摩擦力。由于粘滞力的存在使得流体在垂直于流动方向上速度存在梯度。实验表明，两流体层之间的摩擦力τ与垂直于流动方向上的速度梯度成正比，即。式中μ称为粘性系数，或动力粘度，简称粘度。一类在流动中形成的剪应力与速率梯度的关系完全符合牛顿粘性定律的流体是牛顿型流体，如水、空气等。但工业中还有多种流体。如泥浆、某些高分子溶液、悬浮液等，并不服从牛顿粘性定律，这类流体称为非牛顿型流体。”学生听完后往往一片茫然，觉得毫无趣味而言。但是如果以探究式的方式来与学生一起讨论这个问题那么学生，那么学生既能体会到科学的趣味又能有所得。

同样的课程内容我们可以这样进行：老师多提问一些问题，比如“河中心的水流动速度快还是河边的水流动速度快呢？”，“流体流动阻力的大小与流速有没有什么关系呢？”，让学生充分的思考，并在此过程中解决学生提出的问题，最后总结“这些问题的答案牛顿曾经也不知道，但他努力去做研究，最终发现：两流层之间单位面积上的内摩擦力τ与垂直于流动方向上的速度梯度成正比，即。于是，人们把这一发现称为牛顿粘性定律。

接着继续提问：“这个定律是不是对于所有的流体都适用呢？”这时老师可以拿番茄酱及玉米糊做实验，看看什么情况下番茄酱会流出来，什么情况下玉米糊会固化，从而引出非牛顿流体的概念，并带领学生探讨流体流动性与流体受力之间的关系。经过研究学生会发现这是一个非常有趣现象，有些流体受力流动性会变好，比如番茄酱；而有些流体受力后流动性会变差，比如流沙、玉米糊等。

用类似这样探究式的方法来教学，学生会实时参与到教学中，并能体会到科学的乐趣，课堂气氛非常活跃且学生能更容易掌握所学知识。因此，探究式教学是种非常有效的教学方法。

参考文献：

[1]贾绍义，夏清，吴松海，姜峰.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，2010（03）：78.

[2]朱建华，崔名芳.大学化学教学中探究式教学与实验课程建设[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2012（29）：156.

[3]陈林，徐化祥.基于探究式的数据库原理课程设计教学研究[J].软件导刊，2012（11）：161.

[4]杨志伟，张玮玮，陈志玲，廖蓟，刘晓晴，万平.生物化学探究式教学的设计和实施[J].生命的化学，2013（33）：105.

[5]傅玲，何新凤.探究式教学在“力学”课程中的实践[J].教法研究，2012（03）：148.

[6]李华，刘素贞，黎霞，毛一之.探究式教学在“电工学”课程中的探索实践[J].电气电子教学学报，2012（09）：71.

作者简介：张洁婧（1983-），女，河北人，博士，主要研究方向：化工原理教学及传质与分离。

*通讯作者