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1干燥速率的測定方法
將濕物料試樣置于恒定空氣流中進行干燥實驗,隨著干燥時間的延長,水分不斷汽化,濕物料質量減少。若記錄物料不同時間下質量G,直到物料質量不變為止,也就是物料在該條件下達到干燥極限為止,此時留在物料中的水分就是平衡水分X*。將X對干燥時間τ作圖,即為干燥曲線。我們教學過程中發現學生普遍缺陷是學生動手能力不強,不重視動手能力的培養。單純的實驗講解比較枯燥,學生容易走神,教學效果有限。學生花在實驗室的時間是有限的。很多課程上都有規定:實驗課2個學時或者4個學時,然而,實際上學校的實驗不到時間,人都已經走光了。
為什么呢,學生都按照已經寫出的實驗步驟做完了。在每個實驗前,學生已經明確要做什么實驗,用什么藥品,怎樣使用。到了實驗室,按部就班的照作一遍就行,做好就走人。因此,化工原理實驗課堂教學的中心問題不是簡單的知識或者內容的傳授,將內容或結果簡單灌輸給學生的過程。強調通過教育過程的設計、組織、控制、引導,是學生積極參與教學活動和實踐探索,從而培養學生獲取知識,處理信息,以及運用信息解決實際問題的能力。過程教學要求學生在教師所創設的環境和程序性活動中,主動去發現問題,積極探索形成體驗,并內化成知識或者技能。知識傳授中,老師精心設計實驗活動的過程,讓學生自主探索發現的過程要遠比傳授知識要有意義得多。該過程不著重與教學內容,而在學生學會知識的方法和本領,重視學上對于科學探索過程的體驗、科學價值觀和精神的形成,而不渴求學生探索的具體結果。我們在化工原理干燥實驗中,采用啟發式教學模式進行實驗教學。
2干燥速率的測定步驟
(1)放置托架,開啟總電源、加熱電源和風機電源。提問:加熱電源和風機電源開啟先后順序應該是怎樣的?為什么?讓學生理解了不開風機,只開加熱會導致過熱損壞加熱管。(2)打開儀表電源開關,加熱器通電加熱,旋轉加熱按鈕至適當加熱電壓(根據實驗室溫和實驗講解時間長短)。在U型濕漏斗中加入一定水量,并關注干球溫度,干燥室溫度(干球溫度)要求達到恒定溫度(例如70℃)。(3)將毛氈加入大概20g的水并使其潤濕均勻。(4)當干燥室溫度恒定在70℃時,將濕毛氈十分小心地放置于稱重傳感器上。放置毛氈時應特別注意不能用力下壓。一般的教學步驟,大致為:設計問題情境,產生問題;通過資料從事必要的觀察;有條不紊的展開所想出的解決問題的方法;檢驗或驗證解決為題的方法是否有效。這里關鍵一步是產生問題,是真實的問題,學生自己產生的問題,而不是教材規定的問題,不是老師主觀的問題,更不是為了提問題而提出的問題。因此在一門課堂上,會有兩種不同的評價。我們一般是給學生講授,直至全都懂了,沒有問題,特別是大學本科三四年紀的學生,年齡越大,年級越高,問題越少。通過啟發,學生注意到傳感器的負荷重量上限僅為300g,用力過大容易損壞稱重傳感器。(5)每分鐘記錄一次控制柜上顯示的重量數據W1。(6)待毛氈恒重時,即為實驗終了時,小心地取出毛氈,記錄控制柜上顯示的重量數據W2。學習活動對于學習者是否有意義來區分兩類不同的學習:一種是所謂的認知學習,它只是腦力活動,沒有個人情感投入;另一種是意義學習,它指一種是個體的行為態度、個性以及在未來選擇行為方針時發生重大變化的學習。純粹的吸收實施知識的學習,對已現實意義不大,對于學生今后步入社會意義更小。學習的關鍵在于營造有利于學習的氣氛,既然學生具有內在學習的動力,他們所需要的不是壓抑,能讓他們好奇心和創造性得以自由舒展的土壤、陽光和空氣。這些條件一旦具備,那顆求知的種子就會自主發芽生長,而教師主要作用就是營造這種促進學習的氣氛。(7)先關閉加熱器電源,繼續通風一段時間后,再關閉風機電源及儀表電源,切斷總電源,清理實驗設備。實驗過程中,不要拍打、碰扣裝置面板,以免引起料盤晃動,影響結果。要求學生通過動手做經歷知識的發生過程,從而獲得直接經驗。加強觀察,實驗讓學生通過動手操作,親身經歷知識發生過程,加強實習和練習,讓學生在這些活動中運用已經掌握的知識去分析和解決實踐中的問題,讓學生在觀察中思考,對探究結果的猜測,提出假說,為后繼研究制定計劃,考慮變量的選擇和控制,對獲得的數據進行整理、分析等處理,在與同伴的對話,與老師的交流中相互質疑和評價,反思自己的預設,考慮可能的其他解釋,從中得出結論。(8)將毛氈放入烘箱中,在120℃條件下烘干30min至恒重,馬上用天平稱量其絕干質量Gc。有同學提問,為什么需要烘干30min?老師沒有急于給予答案,而是讓學生根據所學知識思考并判斷,嘗試著烘干20min,30min和35min后分別稱量發現重量有并沒有變化,前后對比說明達到恒重。這是以激發學生產生問題為開始,以產生新的問題為終的過程中,培養學生的懷疑精神和創新精神。由于每位學生的背景不同,認知風格各有差異,所產生的問題自然會有差異,解決問題的程序,假設和結果也會不同,這樣,科學教育的過程就不再是追求標準答案的過程,而是發展學生富有個性的綜合科學素養的過程。(9)關閉烘箱電源。在實驗結束以后,對學生進行單元小結性學習引導,讓學生質疑探索以后,在課堂上集中學習、交流、探索談論,充分調動學生的積極性,從而加深理論的理解,鞏固所學內容。
培養對化工原理實驗的觀察能力和提出問題的能力,增進對提出問題意義的理解;發展提出猜想和形成假設的能力,了解假設對化工探究的作用;發展制定計劃,進行進行化工原理實驗設計和手腦并用的實踐能力,認識實驗探究中的重要性。它不僅可以幫助學生獲取化工原理知識,而且對學生的思維能力的提高有著不可替代的作用。先由學生自學實驗課內容,教師提出自學的要求,交給學生自學方法。允許學生進行討論,老師適時地引導學生把已經有的知識經驗和要探究的內容聯系在一起,在學生討論的過程中,啟發學生通過觀察分析比較,區分有關因素和物管因素,迅速抓住問題的本質,發現和提出自己要研究的問題,并對問題提出初步假設和猜想,老師適時引導學生緊緊圍繞這些猜想和假設,積極尋找設計,驗證猜想和假設的實驗方法。如對比法,控制變量法,排除法,理想實驗法,定量測定法等試驗方法。老師讓學生充分發揮智慧和想象力,盡快發散思維,獲得多向思維的最佳方法,在此基礎上,老師幫助學生修改,選擇或者綜合設計出最好的實驗方案,并使學生從中收益。
3結語
啟發式教學沒有千篇一律的固定程式,強調根據具體的教學內容和教學對象靈活多變和具有伸縮性,它否定對學生的嚴格控制,倡導學生按照自己的想法去尋找結論。鼓勵學生應用各種信息查詢手段查得所需資料,同時溝通知識點上的橫向聯系和縱向聯系。橫向指個學科之間的相互聯系,比如化工原理精餾實驗涉及到化學中溶液濃度,氣液相的相互轉化問題,數學中溶液配比的計算等問題的相互聯系。而縱向是指把握教育時間性,使得各個實驗內容在教學內容上的相互銜接和逐步遞進加深。
作者:白薇揚趙清華譚懷琴李軍單位:重慶理工大學化學與化工學院