计算机辅助教学在应用化学专业教学中的应用探究

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随着计算机技术的发展,商业化的分子模拟计算程序包被越来越多的化学工作者用作探究化学问题的重要手段之一,因其处理化学问题的准确性和可预测性而被广泛接受。近年来相关辅助软件的开发,使分子模拟程序包的操作过程变得简便快捷。摘要:本文论述了计算机辅助教学在应用化学专业课教学中的必要性和优越性,介绍了计算机辅助教学在应用化学专业教学中的应用,并指出了应注意的问题。

关键词:计算机辅助教学应用化学专业随着计算机应用的普及和发展,计算机技术已深人到各个学科和技术领域,计算机辅助教学也成为当今教育科学及教学手段的重要组成部分,具有教学与辅助双重功能,为教学研究与改革注入了新的活力。它的发展和应用,是教育领域的一次信息改革,也是信息社会对教育的挑战和要求。实践证明,计算机辅助教育在推动教育改革中的作用是显著的,代表一种教学思想和教学方式。

因此,我们必须正视计算机辅助教学在应用化学专业的中应用。1. 计算机辅助教学在应用化学专业教学中的必要性应用化学专业是在传统的化学专业基础上发展起来的集基本知识、基本理论、基本技能与工程技术于一体的应用型专业,理论性和实践性都比较强。在学习过程中经常会遇到利用计算机进行网上文献检索、处理化工实验数据、实验模型参数的确定、非线性方程的求解、化工图样的绘制、化工论文的编辑、化工信息的多媒体发布以及一些常用化学化工软件如CAD、ORIGIN、MATLAB、ASPEN使用等方面的问题。

而现阶段应用化学专业课程教学计划表中,与计算机有关课程一般有《计算机应用基础》、《微机化工应用》等,存在课时少、课程内容广而杂;同时因为硬件原因,学生进行实践的机会少,学生很难通过上述两门课程的学习解决实践过程中遇到的与计算机有关的问题。而计算已成为化学化工生产中不可缺少的工具,作为一名传授知识的高校教师,努力将这一现代化技术应用于教学,培养出适应时代发展需要的化学化工技术人才,责无旁贷。

因此,我们要积极提倡在应用化学专业教学中开展计算机辅助教学。2. 计算机辅助教学在应用化学专业教学中的优势应用化学专业有些课程具有抽象、对数学要求比较高等特点,学生学起来存在一定的困难。计算机辅助教学能帮助专业教师解决用其它方式不易解决的抽象繁杂的问题,提高课堂效率和教学效果。例如,在化工原理,分离工程等理论课的教学中,数学推理、化工计算以及作图求解等数学物理方法应用很多,教学中处理不当就容易把化学课变成数学课,学生看到满黑板的数学公式也容易产生烦躁情绪,分散注意力。

利用MATLAB语言,微分、积分甚至数学推导和作图都变得易如反掌,数学问题变得非常简明,老师就可着重讲解化工过程的计算原理和方法了。又如,在化工机械与设备教学中,学生很难建立立体感,这样就造成一部分学生不会识图与绘图。利用计算机BASIC语言,以一定的程序把三视图显现在屏幕上,再把三视图回原为立体图,这样可以大大帮助学生从感性认识飞跃到理性认识,从而建立了立体感,为识图与绘图莫定了良好的基础。

这样,教师就可增加了课堂教学密度,把多出的时间留给学生,做到当堂操练、当堂消化、当堂巩固、并且能达到抛砖引玉的效果,激发学生学习的兴趣,多渠道地学习计算机知识,以适应更高的化工生产及管理的需要。3. 计算机辅助教学在应用化学专业教学中的实践3.1 在基础化学理论课教学中的应用在基础化学理论课中有许多内容是研究物质的微观结构、性能和变化,如有机化学、结构化学等,这些内容抽象、枯燥,学生较难掌握,教师讲授时也难以描述。

传统的教学方法中一般是借助于模型教具帮助学生理解,但模型也是静态的构型,不能进行动态体现。在计算机辅助教学中,用动画来模拟物质的微观结构和运动变化过程,不但可以帮助学生理解复杂的化学微观概念,而且可帮助学生解决可视化理解和记忆动态化学过程中所遇到的困难。3.2 在实验课教学中的应用实验教学是应用化学专业教学中一个十分重要的环节。但在实际教学中常因大型仪器或昂贵药品的缺乏,或实验中存在有毒、有害物质等原因,使得许多重要实验无法正常开设。

运用计算机辅助教学软件开设实验课可以解决上述问题。学生在模拟软件上进行实验,操作错误时,系统会提示警告或扣分,以引起学生的重视,在培养学生创新精神同时保证了教学效果。3.3 在数据处理教学中的应用在实验教学中,实验数据的处理是整个实验的重要组成部分。在开设数据处理课程时,在计算机辅助教学课件中增加程序框图以提高学生对数据处理的认识,进一步在练习中让学生自主编写程序,对于提高学生的逻辑思维能力、计算机应用水平及教学质量均会起到事半功倍的作用。

如在分析化学中让学生编程绘制多元弱酸分步电离pH-C图,在化工原理实验中让学生自编程序绘制精馏实验的M-T图等。3.4 在专业实习教学中的应用专业实习是辅助专业课学习的一个重要环节。目前各工厂出于生产的安全、管理和经济等方面的原因,并不欢迎学生到工厂实习。学生即使到了生产现场,除了感受到现代化生产的气氛外,难以了解生产工艺流程的组织原则、设备内部结构及工作原理、工艺条件的控制手段等更深入的内容,学生自己动手操作更是不可能的事。

因此,下厂实习效果势必大打折扣,有时甚至会流于形式。开发仿真模拟实习系统,将其应用于工科院校学生的生产实习也许是解决当前下厂实习困难的最经济有效的方案。仿真模拟实习系统采用声音、图片、动画及录像等将生产现场生动、真实地展现在学生面前。通过对流程的深入剖析,利用二维和三维动画形象地描绘出设备的内部结构、物料流动状态及作用原理。学生可以在屏幕前进行开车、停车、模拟运行及改变设备运行条件等一系列操作,甚至可以制造事故运行状态学着自行排除故障。

仿真模拟实习系统虽不能完全代替现场实习,但作为一种重要的辅助手段也能比较接近教学目标的实现,对于培养技术型人才有明显的作用。3.5 在工艺设计教学中的应用工艺设计是学生在学完部分或全部专业课程后进行的实践性、综合性相当强的教学环节,主要包含单元操作设备的设计和流程设计。在常规教学模式中,存在理论与实践的脱节及学生由于设计条件不同,运算量很大,容易出错等问题。

在这种条件下,要求教师进行一对一的教学是不可能的。从而使教师很难发现学生在设计过程中的每个错误及准确校核学生的设计结果,于是造成设计过程中学生乱编数据现象,严重影响了科学严谨的治学态度和教学效果。计算机辅助教学的应用,很好地解决了这些问题。在设计开始时,通过学习、测验阶段,进入设计阶段,在整个设计过程中,数据处理通过计算机程序完成,减少了繁杂的计算过程,保证计算结果的准确性,在培养学生创新精神的同时,保证了教学效果,刹住了不求实的治学作风。

计算机辅助教学在应用化学专业教学中的应用探究