時間:2023-06-01 09:31:52
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化工原理總結,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
摘要:化工原理課程設計是與化工原理課程相配套的一個必修的實踐性教學環節。文章從理論學習、實驗設計、設備選型、工程設計、創新能力的培養等4個方面總結了化工原理課程設計在提升化工原理教學質量中的作用。
化工原理主要介紹化工生產過程中的動量、熱量和質量傳遞理論(三傳理論)以及常用單元操作中典型設備的工作原理、基本結構及設計計算等知識ti.-I,教學內容中包含大量理論公式的推導和經驗公式的運用。化工原理課程設計是學生在學完化工原理課程的相應教學內容后所安排的教學環節,不僅與化工原理課程的內容緊密相連,還要運用計算機編程.AutoC aD機械制圖、化工儀表自動化及操作控制、化_L設備機械基礎、化工制圖等先修課程的知識,是一項綜合性實踐訓練陰。該教學環節主要培養和鍛煉學生以下3個方面的能力和素質:(1)系統訓練學生的基本計算技能和文獻資料利用能力,逐步培養其工程意識;(2)培養學生綜合運用所學知識解決二(.程實際問題的能力;(3)塑造學生良好的設計理念。
在完成課程設計的過程中,學生需掌握廠程技術人員所必需具備的基本技能和工程素質,比如工具書、國家標準和規范的使用,經驗公式和經驗數據的選擇,專業文獻資料的查閱、設計成果的分析判斷等等,因此課程設計可培養學生對綜合知識的運用能力和對_L程問題的解決能力,是對學生的一次綜合訓練,也是對所學專業基礎知識的一次總結,更是對化工原理和化工設備課程教學效果的一次檢驗。本文主要通過以下4個方面總結了課程設計在提升化工原理教學質量中的作用。
1 加深學生對“三傳理論”和單元操作的理解
動量、熱量和質量傳遞理論(三傳理論)以及常用單元操作是化工原理的主要教學內容,雖然在平時的課堂教學中可通過多媒體教學、動畫演示、課堂實驗、課后練習、練習輔導等方面增強學生對化工原理基本理論和基本操作的感性認識和理解,但由于課堂教學的內容多,理論知識比較抽象,學習任務較繁重,學生自覺完成課程學習的動力明顯不足,教學效果差強人意。課程設計要求學生在指定的時間內完成一個單元操作的設計,愁一個設計任務一般均涉及物料衡算、熱.衡算、相平衡關系、傳熱傳質速率關系等典型單元操作的基本內容,經歷流程設計到!幾藝設計計算、主體設備結構設計和附屬裝置的選用等過程,因此學生在具體設計中必須全而理解和應用“三傳理論”,并選用合適的單元操作過程。過程必然影響結果,課程設計作為一個教學環節在實踐中有效地督導學生加強對理論學習內容的消化,從而加深學生對理論知識的理解。
2培養實驗設計和設備選型能力
實驗設計能力和設備選型能力的培養是化工原理課程教學的基本目標之一。學習化工原理課程時,通過講解、動畫演示和參觀等教學手段,學生熟悉了常用設備的基本操作規程,但大部分同學的實驗設計能力和設備選型能力較差。為解決這一問題,在確定課程設計內容時,有針對性地選用部分化工原理中常用的單元操作,給學生下達一個明確的任務,讓學生圍繞任務所確定的主題在指定時間內完成具體的設計_L作。如,為加強學生對干燥單元操作的理解,可要求學生設計一套離心噴霧干燥塔或設計氣流干燥器。課程設計的內容要求涵蓋一個完整的工段,為此學生需完成不同藝的方一案選擇、設備選型論證、工藝計算,并根據計算與生產經驗進行主體設備結構設計,然后確定設備總體尺寸、管口尺寸與方位,還要求進行輔助設備選型與計算,最后繪制主體設備圖及帶控制點的工藝流程圖。過程訓練效果表明,學生的實驗設計和設備選型能力得到了有效的培養。
3提高工程設計能力
化工原理課程設計是為培養學生設計能力設置的一個教學實踐環節,也是使學生完成從理論知識到實際應用的重要一環。每一個設計任務均涉及相應單元操作的基本理論,并經歷流程設計到藝設計計算、主體設備結構設計和附屬裝置的選用等過程。由于安排課程設計中只有任務而沒有參數和條件限制,學生在設計過程中可根據自己的興趣和知識背景選擇設計線路,設定和收集操作參數,完成具體的設計工作:
經濟效益是判斷設計質量的重要指標,其中設備建設費和使用操作費是其中的關鍵,而設備費和操作費的綜合考慮也是貫穿于化原理課堂教學中的一個重要問題。比如,精餾操作是化_工生產中常用的單元操作,其中物料的回流比是一個非常關鍵的操作參數C合理的物料回流比應使操作費用和設備折舊費用之和最低在該單元操作中,操作費用主要取決干再沸器中加熱蒸汽消耗量及冷凝器中冷卻水的消耗量,隨著回流比的增大而增大。設備折舊費主要取決于精餾塔中再沸器、冷凝器等設備的投資費,一般隨著回流比的增大而降低。為此,在設計過程中必須綜合考慮設備折舊費和操作費的關系。通過課程設計的訓練,學生不僅進一步提高了公式應用和數據運算能力,同時學會了主動尋求解決實際問題的方法,縮短了理論與實踐的距離,也體會到理論在解決實際問題中的重要作用,提高了理論課程的教學質量。
4培養創新能力
在完成化工原理理論課和實驗課的同時,為了滿足部分學有余力,且對化工原理問題確有興趣的學生的學習需要,教學小組創造條件為其提供進一步學習的平臺,即結合科研任務的需要設計一定數量的課程設計題目,鼓勵學生以小組的形式參與。在設計過程中嚴格堅持“以課題研究為平臺,以創新為目標”的原則,有效地將課程設計、課程教學與科研有機地結合起來。在完成工藝設計計算之后、整理設計說明書之前,要求全體課題組進行交流和總結,即每個設計課題組里選派1-2名學生代表,將本組設計情況在交流會_[向全體同學和指導老師進行匯報。交流時要求主講人用圖表、數據、結論等工程術語表達自己的設計,并在規定時間內著重講解自己設計的特點,對設計結果進行技術經濟分析,突出自己的創造性。交流過程中,指導老師也主動指點設計要領,并對進行設計進行合理評價。這樣的師生互動使學生的收獲不僅局限于自己所做的課題,對其它設計課題也有一定程度的了解,更有效地開拓了學生的設計思路。
關鍵詞:案例導向 研究型教學 化工原理
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2010)09-160-02
《化工原理》課程是化工及其他化學加工過程類各專業的一門重要的技術基礎課,以單元操作的基本原理、典型設備的結構原理、操作性能和設計計算為基礎,研究物料在工業規模條件下,發生物理或者化學變化的工業過程,涉及相關裝置的設計與操作。通過學習這門課程可以逐步引導學生由原來的純理論學習轉到實踐性、工程化學習,是一門理論與實踐密切聯系的課程。
長期以來,學生對《化工原理》的學習都存在很大的畏難情緒,這是由于課程本身存在大量工程計算,復雜的工藝流程,龐大的設備結構,枯燥復雜的概念、公式和原理,讓剛剛結束《高等數學》、《物理化學》等課程的大三學生感覺學習難度很大,而且了無興趣。在這種情況下,如果再加上傳統的照本宣科式的教學方法,學生自然叫苦不迭。在科學技術飛速發展的今天,這種教學方式也顯然不能與時俱進,得到良好的教學效果。因此,《化工原理》的教學方式亟待創新和改革。
北京工商大學是北京市重點建設的多科性大學,近年來,學校正在由教學型大學向教學科研型大學轉變的過程當中。在此大背景下,我們嘗試改變傳統的《化工原理》教學方式,將案例導向式教學法,研究型教學法相結合,應用于本門課程的教學,取得了一定成果。以下將對這種創新型的教學方法作以初步探討。
1、案例導向式教學和研究型教學
“案例導向式教學”是教育學中廣為認可的一種教學方法,它是一種通過模擬或者重現現實生活中的一些場景,讓學生把自己納入案例場景,通過討論或者研討來進行學習的一種教學方法。教學中既可以通過分析、比較,研究各種各樣的成功的和失敗的管理經驗,從中拙象出某些一般性的管理結論或管理原理,也可以讓學生通過自己的思考或者他人的思考來拓寬自己的視野,從而豐富自己的知識。《化工原理》課程本身存在大量的工程案例,教師本身從事的科研領域,在不的前提下,也會向課程提供一部分案例,使《化工原理》的案例教學成為可能。
“研究型教學”并非教育專業類書籍中可見的一個名詞,而是最近教育界提出的一種新理念。許多科研型大學比如清華大學,已經提出了“研究型教學”的概念。研究型教學體現“寓學于研”的核心思想,它至少具有以下內涵:實行教學與研究的有機結合,人才培養與學科建設的有機結合,學生有機會參與研究工作,接觸科技前沿,形成探索未知的視野:在教學過程中通過優化課程結構建立一種基于研究探索的學習模式,或者說是以研究為本的學習模式,使學生在學習過程中獲得一個發現世界、探索世界的寬松環境,提供研究問題的時間和空間,激發創新的欲望:以學生為主體,支持學生個性的發展。
從上面所述的“案例導向型教學”與“研究型教學”的思想內涵來看,二者有異曲同工之意。因此,可以將二者有機結合起來,讓學生在案例中研究,案例為研究的載體,研究是案例的應用和發展,將案例導向式教學與研究型教學相結合。共同提高《化工原理》的教學效果。以下將以《化工原理》中《沸騰傳熱》一節的教學內容為例,介紹案例導向式研究型教學的具體過程。
2、案例的選取和導入
在案例導向式研究型教學的過程中,案例的導入十分重要。在課程的開始,一個能激發學生學習興趣的案例,由教師生動地展示出來,將會給整個課程教學一個良好的開端。案例可以是教師本身所進行的研究課題,也可來自其他參考書或者各類媒體相關報道。但是案例的選擇要遵循以下幾個基本原則:
(1)案例必須具有真實性,而且不脫離生活實際。在工科教學尤其是《化工原理》這類實踐性非常強的課程教學過程中,只有用真實可信的案例,才能讓學生真正體會到知識的應用性,并且只有與生活密切相關的案例,更能激發學生的求知欲,為下一步的討論奠定良好的基礎。
(2)案例與教學內容密切相關。案例過程中所涉及的討論,將會給學生以深刻的印象,如果將案例中的核心內容設計成本節教學的重點或者難點,無疑可以得到事半功倍的教學效果,當然有效利用多媒體手段可以增強這種效果。
(3)案例應帶有啟發性,延伸性。不完整性。當案例給出時,大家便已經開始針對這個情境開始思考,一個更有懸念的案例將會更加調動起大家的積極性,因此在案例的設計中并不需要給出所有要素,有時可以刻意的回避一些關鍵點,讓同學自己去補漏。此外,一個案例討論結束后不應該就此結束,優秀案例是具有發散性和延伸性的,在深入的思考中,學生可以用研究型的心態由此知彼,靠自己的自覺性學習繼續探索。任何案例不存在絕對正確的答案,目的在于啟發學生獨立自主地去思考、探索,注重培養學生獨立思考能力,啟發學生建立一套分析、解決問題的思維方式。
以《沸騰傳熱》一節的教學內容為例,可提出北京電視臺生活頻道播出的一則新聞作為案例。內容為一位男性觀眾致電節目組說,自己最近經歷了一件怪事。某日他想沖咖啡喝,于是拿了個杯子接了一杯飲水機里的水,放到微波爐里熱了幾分鐘,之后他把杯子拿出來,發現里邊的水沒有任何動靜。于是他打開一袋速溶咖啡倒了進去。結果怪事發生了:杯里原本風平浪靜的水一下子噴了出來,并開始劇烈沸騰。這位觀眾百思不得其解之后,打電話求助電視臺。
這個案例是生活中常見的突沸現象,又與沸騰傳熱重點內容即氣泡產生的條件密切相關,同時只有現象,并未給出解答,可以鼓勵同學自己思考,并帶著問題學習當天的課程。
3、案例的討論
當案例提出后,教師要有足夠的能力規劃和引導學生進行討論。教師應該圍繞以下的幾個問題來組織討論:案例中的疑難問題是什么?哪些要素是至關重要?解決問題的方法有哪些?這些方法都是從哪方面出發考慮的?這些方法有什么優點和缺點?有無折衷的最佳方案?這個方案還可以作哪些改進?討論可分4個不同階段:(1)開始調動學生積極性:(2)討論疑難關鍵問題;(3)提供不同解決方案;(4)討論如何實施和改進。
在案例教學的討論中,教師應該本著以下幾個原則進行組織。
(1)使討論井然有序。不能影響課堂紀律。任何形式的授課方式,必然以課堂紀律的保證為前提;(2)提出切中要害的和關鍵性問題,因為這些是教師希望學生掌握的重點內容。這些問題最好由學生發現并提出:或者由教師稍加引導;(3)把學生個體的討論意見集結在一起,引導學生討論思路。整個討論必須圍繞一個案例中心主題,一定要防止跑題,集中討論更容易盡快得出結論,而廣泛撒網,會使整個案例討論節奏
松散而拖沓;(4)對案例的教學目標、難點和重點等進行分析。這就對教師掌控課堂教學的能力提出了很高的要求,不僅教師要熟知本節案例的所有知識點,并且要對學生可能出現的觀點有預見性和控制能力。教師要有意識地將學生的總體意見依課程內容重點的需要加以分析。
仍以上述案例為例子,可以圍繞以下幾個問題進行討論:(1)水的突然沸騰原因是在水、水杯、微波爐還是咖啡?(2)水為什么在加入咖啡前不沸騰?(3)如果不用玻璃杯(換陶瓷杯)會出現什么結果?(4)在杯子里面可以加些其他餐具97這些問題是與沸騰傳熱的核心內容氣泡生成直接相關的,這也是案例的核心和關鍵。
4、案例的總結
這個階段通過從案例討論中引申出一定的結論,有畫龍點睛的作用,為后續的課堂教學提供準備。在這個階段,可以讓學生總結,也可以教師自己總結,講明案例中的關鍵點,以及討論中解決方案的不足和長處。在總結中,教師要揭示出案例中包含的理論,這樣可以大大加深學生對教學的重點和難點的印象,并且為后續案例的延伸埋下伏筆,鼓勵參與討論的同學進行相關的研究,把研究型學習的思想融入其中。
以上述案例為例子,總結可以從同學找出的關鍵影響因素入手,比如純凈水、加熱溫度、干凈的杯子,咖啡的多孔性。解決方案同樣從相對應的影響因素對癥下藥。強調其中涉及到氣泡產生的兩個條件即過熱度和汽化核心。
5、案例的延伸
當討論分析以及總結結束的時候,應該對現有案例加以延伸,進一步增強同學們的探索意識。比如我們找到了突沸的原理,也就知道了沸騰的要素,那么是否可以應用這個原理去解決和改進生活中的其他設施,讓我們生活得更美好呢?
可以作業或者思考題的形式布置下去。比如可留下思考題:(1)在2010中國北京國際節能環保展,展出了一件循環加熱燒水壺,它的燒水時間比普通水壺節省一半以上,請依據沸騰傳熱的機理分析其節能的原因以及存在的問題。
(2)請提出幾種方案,對家用的熱水壺壺底進行改造,以達到強化沸騰傳熱目的。這樣的思考題會在案例結束之后再次引起學生對知識的探索興趣,提示同學們關注身邊的科學現象及相關展會,把書本知識與生活實際有機結合,從中受益匪淺。
6、研究型教學思想的體現。
在整個案例被提出導入、分析討論以及總結的過程中,教師應注重時刻將研究型教學的相關思路貫穿其中。
通過案例的提出,分析和解決,引導學生了解科學問題的一般認識過程。并且在講授提出解決方案時,及時引導學生不僅僅局限于課堂上所提出的這幾種,更鼓勵他們自己去查相關資料,了解最新的研究進展,開拓學生知識面。培養學生探索前沿知識的興趣,在案例討論的過程中,教師也需要特別注意發揮學生的主動性,形成“以學生為主體,以教師為主導”的充滿活力的課堂教學。同時應該注意教師與學生的互動性,畢竟學生只是剛剛接觸到相關知識,而教師一般是在本領域方面有所建樹的專家。
此外,當案例已經得到圓滿解決時,適時引導學生理解身邊的現象往往蘊含著深刻的科學道理,發現科學規律可以讓我們的生活變得更加美好。書本知識與實際有機結合起來,將會使我們的學習受益匪淺。
7、案例導向式研究型教學存在的問題
作為一種新型的教學方法,案例導向式研究型教學需要師生的共同配合,還需要相關資料的支撐,因此存在幾個問題需要注意:
(1)教師本身可能是剛剛從校門走出的青年人,在實踐經驗和課堂掌控經驗上還有很大不足,教師本身科研經歷的多少也對該方法的應用有很大的影響;
(2)該種教學方法對學生水平要要求也比較高,如果達不到預期的效果,教師只能考慮選擇更加簡單的案例加以討論;
(3)《化工原理》課程的實際工程案例來源并不豐富,由于課題等等原因,很多好的案例無法公開成為教學方法改革的一個制約因素。
總之,《化工原理》課程是一門非常重要的專業基礎課,任課教師要意識到課程的重要性。在教學實踐中,不斷思考。不斷創新,如果能在案例式研究型教學方法中,將案例與研究型教學統一起來,則能使原本枯燥的《化工原理》教學更加生動有趣,增強學生學習的主動性,強調綜合能力的提高,為社會培養更多合格的現代化化工人才。
參考文獻:
[1]孟曉彩,邊麗,謝艷,化工原理的教學實踐與探討[J],河南化工,2010,(27)
《化工原理》是應用化學、生物工程及材料等專業的必修課,其涉及到高等數學、物理、物理化學、計算機技術等過去所學的基礎科目。化工原理實驗有別于其他的基礎實驗,類屬于工程實驗,具有由理論到工程的橋梁作用,對學生的動手能力、創新能力、工程思維的培養起著重要的作用。化工原理實驗教學著重于實踐能力和解決實際問題能力的培養。結合近年本人在化工原理實驗教學中進行了一些探索,也收到了一些的效果。
一、在實驗教學環中更好的為學生構建知識體系 在化工原理的實驗教學中不能一味的追求作出實驗的結果,其中應更加注重理論和實際的結合。《化工原理》課程本身就是一門綜合學科,其中的理論知識和工程的方法既需要多學科作為支撐,又需要有新的理解和研究方法,因此構建學生和知識體系的重要性并不低于動手的實驗本身。因此,在開設實驗課之前應該對過去的知識進行梳理,提出相關的公式的相關性以及工程中的區別,在了解實驗設備的前提下進行實踐,對實際工廠中的生產設備有所了解,再去通過實驗去了解怎樣通過其去解決實際的問題。
二、隨著科技日新月異的發展,計算機模擬技術已經很成熟,在很多的實際科研中已經取得了很多成果,對實際的生產起到了輔助甚至預測作用。并且在化工原理實驗課往往受到場地和實驗裝置的限制,很難讓每個學生真正的完成整個實驗。因此引入計算機模擬可以解決這兩個方面的問題。其對于提高整體教學效果的作用是非常明顯的。在很大程度上,計算機模擬技術可以輔助仿真實驗,在構建模型的基礎上能讓同學們更好的理解整個過程中生產設備的運作和在使用上,更好的結合實際的情況和理論的結合。其能不受時間、場地、安全等實際實驗條件的限制。化工原理實驗教學中開展仿真實驗和計算機模擬結合應該會成為化工原理實驗教學改革的新方向。
三、采用分討論小組的實驗教學模式 為了培養學生的興趣和創新力,爭取逐步建成更完善的學習小組,根據學生的實際情況對學生進行分組,對實驗的理論、過程、和能應用的場合進行討論和匯報。合理安排學習討論內容 [1]:基本實驗,對所學的知識進行匯總,處理數據得出實驗結果。[2]總結公式對比實驗式、理論式、經驗式,將用到的公式進行匯總,構建簡單的模擬模型,用計算機模擬實際情況。[3]將實驗中的知識結合實際,探討其在實際中的應用,和在實際生產工程中應用可能出現的問題,解決方法。
四、培養學生自主處理化工原理實驗報告 實驗報告是化工原理實驗重要部分,但很大部分的學生寫實驗報告只是為了完成任務,對處理數據并不重視,抄襲現象嚴重。其主要原因可能是化工原理實驗報告內容太多,而且并不愿意用心去完成。因此,在實驗報告寫法上我們也作了相關的改進。[1] 實驗報告的紙張采用裝訂成冊的形式,不采用統一的模式,學生可以通過小組自行設計。[2]以小論文形式的寫作,可以讓學生更好的了解科研的模式,為其日后的科研學習打下基礎。除此之外論文形式也要求學生發現實驗中的問題提高創新能力。
五、計算機模擬和仿真實驗是未來的一種趨勢,更多的思考學生和學校的具體條件和能掌握的內容是我們思考的主要方向。在已有的硬件設施的情況下,還需拓展學習和交流的途徑,爭取能將化工原理實驗的改革做到更好。
關鍵詞:化工原理實驗;化學工業;工程思維;教學改革
伴隨著21世紀工業化的進程,化工類企業的數量也逐漸增多,這樣就更好為化工類專業畢業生的就業提供了更多更好的平臺。《化工原理》是一門化工類專業綜合性的課程,涉及到的實驗原理也是極為豐富,化學工業的發展離不開實驗的研究,實驗在工程領域具有舉足輕重的作用,為了適應化學工業的發展,學生不僅要在實驗中掌握基本簡單的操作,更要學習設備的原理。為了培養知識廣且具有科研創新能力的化學專業人才,化工原理實驗課程體系和教學方法及教學內容需得到適應工業發展的同步創新.而對于工科職業院校來說,形勢較更為緊迫。改革創新后的課程體系應適應學生的學習與掌握,具有開放性和包容性,這對于實驗課程的改革是一個不小的“任務”。只有做到這些,化工原理實驗的學習才能不局限與培養學生的操作技能,更可以提高學生創新科研能力,拓寬學生的知識結構,從而有利于化工專業學生的就業,促進化學工業的發展。以下總結在化工原理實驗教學中的一些經驗,對這一課程教學問題進行一些簡單的探討。
一、化工原理實驗現有教學問題
1.1學生積極性不高。
部分學生認為學習化工原理實驗僅僅滿足生產中的一些簡單操作技能,不必要更深層次去了解實驗的設備和實驗原理;化工原理實驗的教學內容均為配合理論教學的單元操作來進行實驗,大大限制在滿足課堂教學、了解單元操作原理、熟悉操作技術等方面,學生學習的積極性不但不能得到提高而且偏離了實驗所要培養復合型人才的目標。
1.2教學方法、內容相對滯后。
基本上所有的化工專業各門課程的實驗教學方法如出一轍,采用一直以往的實驗教學模式,即教師在實驗室中先將需要進行實驗的設備和相關儀器擺放整齊,學生不加思考地進入實驗室后,將從未進行過本次實驗且未見過實驗設備的情況下寫下預習報告上交,再接著學生按照教師在黑板上書寫好的實驗步驟和方法進行實驗,很明顯,在整個實驗過程中,學生該想的要做的,大部分已經被教師給“扼殺”了,只能被動地接受,這樣下來,學生連最基本的操作技能都無法掌握,更談不上要培養科研和創新的能力了,很大程度上束縛了學生對新事物新知識解讀和吸收的能力。
二、化工原理實驗教學改革的思路
2.1改變按部就班的傳統教學模式,明確培養目標 。
化工原理實驗屬于工科化學工程領域的實驗,而工程涉及的都是實際生產的情況,因生產中往往出現的問題都是復雜多樣的,需要有清晰的工程觀點才能迎刃而解,所以在培養目標上與其他基礎化學課程有很大不同,著重于培養學生在實際生產中的工程思維、創新和改造的能力及深刻的安全觀點和經濟觀點,是其他課程實驗所不及的,所以在教學過程中要明確學生的培養目標,切切實實地訓練學生在實際生產操作時解決方方面面問題的能力。所以,在教學方法上要及時創新,例如,教師在實驗課開始時,應以學生為主體,利用現有的先進的多媒體投影,先聯系現有的實驗設備和實際生產中對應的設備對學生進行圖例講解,用讓學生對工業生產的設備有了感性的認識后再安排學生進行實驗,開拓了學生視野,學生通過相互討論來完成實驗,實驗結束后讓每位學生寫下總結要點、經驗,在理論課堂上再進行一輪討論,相互分享所學,相互促進,完成化工原理實驗課培養人才的目標。
2.2改進化工原理實驗裝置。
化工原理實驗原有的都是實體設備,實驗設備占地面積大,每個單元操作實驗往往僅配套1―3套實驗裝置,實驗室面積很有限,每次只能安排1―3組學生進行實驗,若要安排完全部學生都完成實驗,就明顯增大了實驗的周期性,也無法保證集體討論的效果,實驗的效果很顯然不夠直觀和充分。如果引進dcs(集散控制系統)仿真軟件,教師在實驗教學過程中定能收到事半功倍的效果,這樣一名學生就可面對一臺計算機進行實驗操作,這樣就大大縮短了實驗周期,同時可以解決試驗裝置占地大的問題,同時可以讓更多的學生參與到實驗中來,學生在試驗中能更加直觀更加清晰地感受生產工藝的設備,更有效率地完成實驗,理解并掌握在課堂理論學習中得到知識,增強學生聯系實際的能力,大大提高了學生實驗課上學習的主動性和學習興趣,收到立竿見影的效果。 引進新設備,學生理解、分析、解決問題的能力得到了釋放,開拓了學生在理論聯系實際的思維,培養了學生的學習興趣,也拓寬了知識視野。
2.3拓寬化工原理實驗內容,注重工程觀點的培養。
化工原理實驗內容不能再由教師去主導,這樣會嚴重削弱學生的積極性,學生工程觀點的培養是對化工過程工藝體系的培養,要豪不放松地對學生進行嚴格要求。教師課堂教學講解并開展課堂實驗過程演示,演示不能過于具體,學生到達實驗室后憑借回憶―分析―判斷自行設計實驗步驟,設計實驗步驟是為了提高學生對實驗把控的綜合能力;實驗過程中培養學生自行貫穿整個實驗內容,獨立建立實驗流程,實驗步驟如果錯誤,有時會嚴重影響和干擾實驗過程,最終影響實驗結果,學生在分析實驗步驟利弊后,再去施行先做什么后做什么,這樣,充分調動學生學習的積極性,學生思考能力、創新能力以及解決實驗問題的能力培養就顯而易見了。
三、化工原理實驗應加大實驗投資和實驗管理
為了適應職業院校發展及學生就業的工作適應性,化工原理實驗設施的不斷完善是關鍵因素,這關系到本門實驗能否實現持續教學成功。學生思考、創新、聯系實際、科研的保障都依賴于實驗室,因此實驗室的建設應放置到更高的發展戰略地位,且應努力建設成一個學生展示實驗成果的平臺,這樣的平臺使得學生能更好地發揮創造力,在競爭中增加學習動力,學生在大膽實踐、團隊合作、分享成果的過程中各方面的能力都得到了發揮和鍛煉,因此,實驗室的持續打造也是打造學生持續進步保證。持續的投資不是要一步到位,即使實驗室的投資不大,獲得設備的資源也很有限,只要科學管理,優化資源配置,也能收到理想的效果。
總而言之,化工原理實驗室的教育設施不能停留在“不變”的局限中,應盡力完善,設施投入與管理體系的完善要做到同步,使得實驗室建設做到投入少,效益大的效果。
總而言之,化工原理實驗室存在問題將隨著課程發展體系的需要、實驗室設施更新需要、科研發展的需要而不斷出現,這些問題都等待著教育者去研究和解決,我們將繼續深入地研究,努力為學生學習創早更優越的條件。
參考文獻:
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關鍵詞:化工原理 復習方法 教學技巧
《化工原理》是化工專業的重要技術基礎課,也是高考的重頭戲。為使學生在該門課程的學習中,掌握各種單元操作的基本規律,熟悉其操作原理及有關典型設備的構造、性能和計算方法等,并能用以分析和解決工程技術中的一般問題,在《化工原理》課的教學過程中主要采用了以下方法:
一、吃深吃透教材
高考命題不拘泥于大綱,不追求知識的覆蓋率。可是誰也無法肯定大綱中哪些知識點不考。因此,高三的復習必須依據大綱,知識點不留盲區。對基礎知識的復習要改變傳統的教師羅列知識點的方法,要相信學生具有一定的學習能力,放手讓學生自己歸納學習內容,疏理知識結構,學生只有通過自己的思維建構起來的知識結構才是最牢靠的。教師要善于引導學生分析知識結構中的重點、難點,分析知識的內在聯系,做到融會貫通。
復習不是重復學習。每次復習都應有新的目標,復習課要做到常上常新,一步一個腳印。要達到這一要求,教師的備課相當重要,尤其是對基礎內容的復習,要落實“變”和“準”的策略,“變”就是要加強變化,改變形式,變換角度;“準”就是要熟悉學生,對學生的認知結構中可能出現的疑點、難點心中有數,采取有針對性的檢查和補救措施,做到以點帶面,牽一發而動全身。
《化工原理》課中涉及到的數學、物理、化學知識比較多,對于職高的學生來說,一般新課上下來很少有人懂,有一部分的人就準備放棄。比如熱傳導一章節應用的微積分知識,是高等數學的內容,沒有人能聽懂。我就不斷地鼓勵他們,不要急,慢慢來,選擇一種能理解的方法,像求曲線包圍的面積。自己也不斷地尋找通俗易懂的方法讓學生易于接受。這是極為困難的一步。基本上一輪復習下來,同學們非常開心,掌握了很多,有了一定的技巧,也能學好了。
二、教給學生學習技巧
《化工原理》課中涉及到的一些計算方法,如流體流動中的試差法、精餾中的圖解法、傳熱經驗公式法,是學生第一次學到,不易掌握,但又必須掌握的方法,因為這是高考的必考題。在講解這些方法時,根據自身的經驗,對計算步驟進行總結,講解例題加深印象,一般這一類型花大量的時間,精講多練。這是第二輪復習的重點。
為培養學生能力及發展智力,選擇一些比較容易看懂的內容,采用自學指導法進行。自學中提出一些應掌握或了解的問題,使學生有目的性地閱讀,最后教師對自學內容進行總結。
三、注意研究解題教學
1.選題
選編習題要以大綱和教材的內容及學生水平和認知規律為依據,要注意知識的整體性和相應能力培養的有機聯系,一個題型要聯系,消化一項基本內容,題型多樣化,層次要分明。通過這樣的訓練,可使學生順利完成知識的理解和遷移,學會正確使用,培養學生綜合應用知識的解題能力。
2.講題
目前高三復習課的教學存在的錯誤傾向:一是部分教師認為講得越多越細,學生就掌握得越多,越牢固,越有利于能力的形成,復習效果就越高。二是有的教師認為,高三復習課就是習題課,不管學生的知識如何,推出大量習題,致使學生的知識得不到網絡化,教材各部分知識均得不到很好的結合,基礎掌握不好,運用起來勢必不能得心應手,學生學科能力得不到提高,故正確處理好課堂講與練的關系,直接影響到復習質量的高低和學科能力的形成與發展。
3.評題
評知識點,分析所講習題設計到的知識點,以及這些知識點的內在聯系、深度、難度、答題要求,在歷年高考試題中出現的幾率,所占分數比例等,有意識地分析評講,可以產生多層次的刺激效應,使學生對這些知識全面掌握,并起到激發興趣,加深印象,強化記憶的作用。
評規范解題,就是把學生在答題過程中表現出來的種種情況,有針對性地評出優劣。特別是簡答題和計算題。一些學生答題與要求不符,往往是由于答題不認真,審題不準或答題不規范。因此,要正確指導學生練習讀題,審題,抓住題意關鍵,尋找答題突破點,按要求規范答題,以防誤入命題者有意設計的圈套,這樣針對學生解題中的主要問題給予透徹分析,中肯評講,就能幫助學生找出產生問題的原因,做到有的放矢,使學生銘記在心,以提高學生解題的準確性、規范性。
四、堅持輔導與答疑
關鍵詞:珠光砂混凝土 施工技術 基礎 隔冷層 配合比
中圖分類號:TB6 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)03(a)-0-01
1 工程概述
根據所查資料,很多冷塔基礎變形及破壞實例的直接原因中,最常發生事故的原因是珠光砂混凝土的施工質量不合格引發基礎凍脹,因此控制好珠光砂混凝土的施工尤為重要,該文將圍繞這個問題作一個
淺析。
2 施工原理
制氧空氣分餾塔的基本原理就是采用低溫將空氣成分分別液化,然后將液氧提取出來,一般生產過程都在-180 ℃極低溫左右,由于設備工藝故障等,極易發生深冷液體滲漏入基礎里,使基礎發生局部凍脹及凍裂破壞,使冷塔基礎產生變形及
破壞。為防止一旦設備漏液而影響到基礎本身,因此在基礎頂設備層和基礎本體中間設置一層用于隔冷的珠光砂混凝土層。
3 配合比設計
5 施工方法及要求
(1)拌制珠光砂混凝土要用非刀片式強制攪拌機拌和,不能用人工拌和;
(2)攪拌珠光砂混凝土時,用水量要嚴格按配合比添加,切記水絕對不能多加,拌和時間要嚴格控制,拌勻即停;
(3)為防止混凝土拌合物離析,運輸距離應盡量短,在停放或運輸過程中,若產生拌合物稠度損失或離析較重者,澆筑前宜采用人工二次拌合。拌合物從攪拌機卸料起到澆筑入模止的延續時間不宜超過45 min;
(4)珠光砂混凝土澆注時,由于本工程所澆筑混凝土厚度大于20 cm,宜先采用插入式振搗器振搗密實后,然后在珠光砂混凝土表面輕輕拍平即可;
(5)振搗延續時間不宜過長,以防集料上浮,時間宜在10秒左右;
(6)為防止混凝土收縮開裂,在珠光砂混凝土施工后應立即抹光,避免過振,及時養護;
(7)施工完的基礎面,水平度要求極高,壓光后不允許出現超過±2.5 mm的基面高差。
6 結語
珠光砂混凝土施工屬于特種混凝土施工,多用于鋼鐵與化工企業工程,通過這次珠光砂施工的總結,基本上總結出了它的施工工藝,施工原理和配合比設計原理。
參考文獻
[1] 建筑施工手冊[M].4版.中國建筑工業出版社.
[2] 朱登明.珠光砂混凝土在大型空分設備基礎中的應用[J].新疆鋼鐵,2008(2):55-58.
【關鍵詞】化工原理;實驗;教學;方法
素質教育是高校21世紀人才培養的方向, 教育的重點向能力素質培養轉化。只有具有較強實際工作能力和創新能力的人才, 才能適應社會的需求, 化解社會就業的競爭壓力。陜西科技大學是工科院校, 培養的是應用型人才, 大部分的畢業生將直接面向生產一線, 從事現場的生產、技術、管理工作。 作為化工類及其相近專業的技術基礎課, 化工原理課程的建設和改革一向受到各相關學校及院系的高度重視。從見諸公開發表的教學研究論文到各地各院校的精品課程名單上, 都可以看出化工原理課程的重要地位和建設水平。在構成化工原理課程的三大教學環節中, 化工原理實驗起著驗證理論、結合科學研究和生產實際、培養學生動手能力和創新能力的重要作用。實驗課與理論課是相輔相成的,是提高學生動手能力的一重要環節,是對課堂知識的一種鞏固與加深。在教學過程中,教師應該把實驗內容、理論課教學和工業實際生產緊密結合起來,要使學生所學的理論知識能夠通過實驗加以檢驗,而且要讓學生能夠學到化工生產過程中一些常用單元操作的操作過程,掌握一些常用設備的使用方法,使其動手能力得到初步的訓練,養成良好的實驗操作習慣,以適應化工企業中的基本生產過程,為學生今后的發展打下一定的基礎。 因此我們在重視理論教學的同時, 需進一步加強實驗課程教學工作的改革[ 1] , 用科學態度對待和重視實驗教學, 提高實驗課程的地位。從目前我校化工原理實驗教學實踐來看, 學生雖能在老師的指導下完成實驗課程的基本操作及對實驗數據的處理, 但仍存在以下不足: 1 實驗課的內容和操作主要靠教師在實驗室講解和演示, 多數學生僅照葫蘆畫瓢, 簡單動手,基本不動腦, 有些學生做完后仍是茫然,更不要奢談創新; 2 部分實驗內容枯燥乏味,學生對實驗目的性不明確和不感興趣, 做實驗表現為缺乏積極性、主動性; 3 實驗報告撰寫流于形式。 針對以上不足, 為提高實驗課的教學質量,筆者對以下幾方面進行了一些思考。
1 重視理論嚴謹性同時注意培養學生創新能力。
理論授課教師同時也是實驗課教師, 可在理論教學的同時穿插對實驗設計的思考和討論。同時我們應該思考如何在化工原理實驗中培養學生的創新能力, 并著重培養學生的發散思維、批判思維和聯想思維。如在課堂講完離心泵后,向學生提了一個問題,離心泵啟動后為什么不出水?學生們有的說汽蝕了,有的說氣縛了,有的說管道進了異物堵住了,有的說線路故障,有的說出口閥沒開等等,答案五花八門,有的答案并不牽扯什么高深的理論問題,但在實際操作中極有可能出現。 因此在進入實驗中, 學生就能很快能理解實驗目的, 完成實驗操作。在理論授課的同時可安排實驗的預習, 使學生進入實驗時心中有數, 得心應手,這樣才能更好發揮他們的主動性和積極性。這里還有一個問題值得注意, 即在理論課后集中開出實驗好還是上完相關章節后及時進行相應的實驗? 一般認為, 相對的集中便于實驗室的安排與管理, 理論課后及時做實驗對于學生來說肯定容易理解一些。我認為, 在條件允許的前提下,盡可能將實驗教學與課堂理論在內容與時間上協調。畢竟當代大學生要學的知識很多, 不可能在某一門課程上反反復復地花時間。
2 實驗仿真不能取代實際操作
實驗仿真是近20年來隨著計算機仿真技術的出現而出現的。在降低實驗成本、克服因實驗裝置臺套數不夠而引起的學生動手機會少、改善和加強實驗預習[ 2] 等方面, 確實發揮了不可替代的作用。近年來, 一些仿真技術公司和高校陸續推出了水平較高的化工原理實驗仿真軟件, 它們對化工原理實驗教學的貢獻是功不可沒的。當然, 實驗仿真不可能完全替代實際操作, 正如多媒體教學不能完全替代傳統板書授課,那種認為讓學生在計算機上仿真就可避免購置和使用化工原理實驗裝置的想法是錯誤的。我認為, 在實驗操作前讓學生進行實驗仿真, 既可以加深他們對理論知識的理解, 也可以強化他們對實驗過程和步驟的掌握, 以改善實驗操作效果。同時, 對于有特別要求的學生, 也可以為他們提供多次反復實驗的機會。目前存在的問題是, 現有的軟件往往是針對某一種裝置設計和開發的, 普適性不夠, 同時也不能提供給使用者以自主設計實驗的功能, 這樣不僅有礙軟件本身的推廣, 而且不利于引導和激發學生的創造性思維。
3 改革實驗報告撰寫形式
實驗報告是對實驗過程的總結, 是實踐環節中不可缺少的一個重要組成部分。很多同學在撰寫實驗報告時流于形式,不動腦, 多數內容可以照抄實驗講義。 報告要真實反映我們要作什么? 怎么作? 作的結果? 以及存在的問題。化工原理實驗報告要突出工程性及現實性; 要體現出學生應用知識能力、分析問題能力和解決問題能力; 體現出創造性和探索性。總體上化工原理實驗報告可以采用/小論文/ 的形式來寫, 但不強求一律, 給學生思考、選擇和發展的空間。學生在預習時, 根據實驗室提供的設備,在能達到教學大綱規定的實驗任務前提下, 可根據自己興趣、愛好自行確定研究重點, 自擬題目。同一實驗, 學生可以擬訂不同的題目。由于題目、方案是學生自己擬定的, 增加了實驗的主動性和興趣, 實驗報告質量由此得到明顯提高, 抄襲實驗報告的現象則可明顯減少[3-5]。
4 結論:
本文就常見于化工原理實驗教學的幾個問題提出了我自己的看法。實際上, 類似的問題也存在于其他專業基礎實驗課及其實驗室中。提高學生動手能力,對鞏固與加深課堂知識的理解,提高教學質量, 培養高素質人才, 是非常重要的。
參考文獻:
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[3] 王駿文, 郝曉剛, 劉世斌. 改革實驗教學方法, 增強學生工程意識[ J] . 實驗技術與管理, 2000, 17( 6) : 107- 110.
1.1教材內容分析及教學設計構思硫酸是人類最早制得的化工產品之一,早在1000多年前,就有過史料記載。硫酸工業作為化工產業的基礎,其發展已有200多年的歷史。硫酸是化學工業許多產品的原料(大致有上千種化工新產品需要硫酸為原料),大量用于化肥、農藥、醫藥、化學纖維等的生產,在冶金工業、石油工業、國防工業、輕工業等被廣泛應用,被稱為“化學工業之母”。硫酸在化工中的重要性決定了它與一個國家的化工發展密切相關,硫酸的制備方法的發展和演變過程、原理與生產方法的改變是人類知識進步和智慧的結晶。在硫酸制備方法的學習過程中,融入相關化工發展史的了解,一方面可加深學生對硫酸應用的理解,另一方面可以使他們在學習有關原理與設備的改進過程中,提高分析、對比和思辨能力,了解工業發展的過程,感悟人類知識和技術進步的魅力。硫酸制法是中學階段為數不多的作為重點化工知識學習的內容,其歷史生產方法的3個階段[1]:熱分解法、硝化法、接觸法,特征顯著,條理清晰,易于在教學中整合,其中包含了大量的技術原理及技術思想。基于硫酸工業在教材和工業生產中的特殊地位,為了體現其重要性和所蘊含的化學科學的人文內涵,落實普通高中化學課程標準:“通過化學發展史的線索,使學生認識化學概念和化學原理是不斷發展和深化的”[2]的建議,合理地將硫酸制備的化工發展史融入教學之中,可以更深入地使學生了解科學知識、科學方法,培養技術素養和創造精神,并有效體現情感態度與價值觀的教育。
1.2教學目標[知識與技能](1)了解并對比歷史上硫酸的制備方法;(2)學習現代硫酸工業的反應原理,了解工業生產裝置的工作原理。[過程與方法]通過分析、對比、討論,思考歷史上關于硫酸工業原理的優點與缺點,培養學生的概括能力和分析能力,加深對硫酸制備原理與裝置的認識和理解,在反思和比較中體會科技創新的過程與方法。[情感態度與價值觀](1)通過了解硫酸工業發展的歷史,感受科技進步發展的過程;(2)了解我國硫酸工業發展歷史和現狀,增強為科技進步和祖國強盛而學習的動力。
1.3教學過程[引入]硫酸是最重要的基礎化工原料,被譽為“化學工業之母”,我國自2004年硫酸產量超過美國,躍居世界第一,至2011年已連續7年位居世界第一。從表1和表2可看出硫酸應用范圍之廣、產量之大。[過渡]作為最重要的基礎化工原料之一,硫酸的制備應用經歷了很漫長的歷史。生產硫酸最古老的方法是用膽礬或綠礬為原料,在蒸餾釜中煅燒。反應的化學方程式為:一、歷史上硫酸的工業制取方法:1.加熱分解法CuSO4?5H2O高溫CuO+SO3+5H2O2FeSO4?7H2O高溫Fe2O3+SO2+SO3+14H2O。其中三氧化硫與水蒸氣同時冷凝便得到硫酸。歐洲在中世紀曾稱硫酸為綠礬油。[設疑]以上2種制硫酸的方法有明顯的缺點,請同學們思考。[生答]固體加熱高溫能耗大;原料來源少,價格昂貴;副產物多,產量小,不易利用;難以大規模生產等。[過渡]硫黃是一種使用較多的化學藥品,人們逐漸發現用硫黃與硝石(主要成分是KNO3)混合加熱也能產生硫酸(硫黃燃燒可產生SO2,硝石加熱可產生NO2)。具體反應原理可簡略表示如下:
2.氮氧化物氧化法———硝化法
SO2+NO2+H2O=H2SO4+NO2NO+O2=2NO2[投影并講述]1736年,英國人瓦德最早將這一原理應用于大規模生產硫酸,他通過特殊方法制得了大容積(300L左右)的球形玻璃容器,用大鐵盤裝上硫黃與硝石在預先加入水的玻璃容器中點燃。瓦德的工廠有近百個大玻璃容器,大規模的生產使當時的硫酸價格下降到了原先的1/16。[問題]這種方法雖然使硫酸的產量提高,成本下降了很多,但也還存在不少缺陷,請同學們思考。[生答]玻璃儀器易碎,容積不大,鐵盤易腐蝕,產量還不能很高等。[投影并講述]很快地,瓦德的生產方法被一位名叫加貝特的技術員改進了。他選擇了不易被硫酸腐蝕的鉛制成鉛室,鉛室的體積可以達到近10m
3,不斷地放入硫黃與硝石,每4個星期取出1次酸,使硫酸的產量得到了進一步的提高。到后來最大的鉛室一直做到了近200m3。[設疑]工業的發展對硫酸的需求量越來越高,大規模化的工業生產要求生產過程必須是連續的。不論是瓦德的玻璃容器還是加貝特的鉛室,制備原理都是相同的,它們的生產過程有一個極大的弱點。請同學們討論后回答。(學生討論)[生答]間斷性生產,不能連續(因每4個星期要打開鉛室取酸)。[提出問題]那么,如何解決不能連續生產的問題?(啟發并讓學生討論)[生答]向鉛室中噴水,另置燃燒硫黃與硝石的爐子將產生的氣體通入鉛室等。[過渡講解]以上在技術設備上對硫酸制備的改進,取得了很好的經濟與生產的效益,但在原理上還是相同的,都是氮氧化物氧化法的具體應用。因為游離態硫單質硫黃的分布較低,自然界中存在較多的是硫的化合物,為了降低成本,人們開始使用含硫的礦物產生SO2,開始使用氧氣氧化氨氣替代較昂貴的硝石產生氮的氧化物用于氧化SO2轉變為SO3。[提出問題]回到上述化學反應,要求學生根據反應原理,思考氮的氧化物在反應中的用途?[生答]起催化劑作用,實質上并沒有消耗。[過渡提問]因此,在工業上合理循環使用氮的氧化物就顯得很重要,可大大降低生產成本。[投影展示]蓋呂薩克的思路與管道工人格洛弗的設計組合完善了鉛室法在技術上的設計(見圖1)。一個普通工人完善了一位著名化學家的設計,在硫酸制造業中被傳為美談。鉛室法在硫酸工業200多年的生產歷史中沿用了100多年。(在教學案上作為問題展示,讓學生課后思考鉛室法的氮氧化物的循環利用裝置的原理。給予必要提示:氮氧化物溶于冷硫酸,受熱時會逸出)[設問]因二氧化硫轉化為三氧化硫都是通過氮的氧化物氧化實現的,在生產過程中會存在什么弊端?[生答]氮的氧化物有毒,會隨尾氣排出,對空氣產生污染。[再問]前面我們分析了,氮氧化物理論上來看并沒消耗,起了催化作用,從綠色化學的角度思考,將SO2氧化為SO3最好是通過什么氧化?[生答]用氧氣氧化最好,也最直接。[講述]現代工業的硫酸制法正是變革了沿用多年的氮氧化物氧化法,改用直接用氧氣氧化的方法來制得SO3。引入接觸法制硫酸。
二、硫酸的現代工業制法———接觸法制硫酸
1.二氧化硫的制取和凈化(沸騰爐)———造氣過程S+O2點燃SO24FeS2+11O2高溫2Fe2O3+8SO2
2.二氧化硫轉化為三氧化硫(接觸室)———催化氧化過程2SO2+O2催化劑幑帯幐加熱2SO3
3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成(吸收塔)———吸收成酸過程SO3+H2OH2SO4[動畫演示]接觸法制硫酸的工業流程,介紹熱交換器的工作原理。[思考]閱讀課本,思考硫酸制取過程中以下一些生產工藝中所包含的原理。(1)硫鐵礦石在進入沸騰爐前為何要粉碎?(2)SO2氣體在進入接觸室前為何要除塵、洗滌并干燥?(3)接觸室中的熱交換器的作用及工作原理是什么?(投影動畫分析)(4)為何要用98.3%的濃硫酸吸收SO3而不用水?[總結]學生在閱讀討論后,進行歸納總結。[比較分析]將硫酸的幾個不同階段的制法進行比較分析。(投影)[資料]我國硫酸工業的發展情況,結合前面表1。(1)我國硫酸工業發展狀況(投影展示:已取得的成績,缺點:產能過剩、硫資源對外依存度過高、產業集中度偏低、資源利用率待提高等)(2)對我國硫酸工業發展作出突出貢獻的孫師白(下發閱讀材料)[未來發展]硫酸工業未來的發展趨勢(投影展示。摘自中國硫酸工業協會專論:我國硫酸工業現狀及“十二五”發展規劃思路[4])(1)充分開發利用工業煙氣、工業用煤中的硫的回收,彌補我國硫黃主要依賴進口的現狀;(2)研制開發新技術、新工藝、新材料和新裝備,提高硫酸行業整體技術和裝備水平,制造高性能釩催化劑;(3)提高硫酸行業整體廢熱回收利用水平等。[作業與任務](1)試分析:SO2溶于水生成亞硫酸后,可直接氧化為硫酸,能否用這一方法生產硫酸?(SO2在常溫下的溶解度約為1∶40)(2)硫酸生產廠產生的尾氣中會含有一定量的SO2氣體,查找資料并思考,如何吸收并處理尾氣。(3)研究性學習課題:如何從冶煉煙氣中制得硫酸?
2教學反思
論文關鍵詞:素質教育 教學體系 課程質量 教學質量
論文摘要:以全面推進素質教育為根本目的,以培養學生創新精神、提高學生實踐能力為重點,建立《化工原理》課程新的教學體系,力求課程質量和教學質量達到一個新的水平。本文試根據多年課堂教學實踐就《化工原理》課程的建設與改革進行分析闡述和總結。
《化工原理》課程是化工專業的一門極為重要的專業基礎課,其主要內容是以化工生產中的物理加工過程為背景,依據操作原理的共性,分成為若干單元操作過程,研究各單元操作的基本原理,基本計算和典型設備。它涉及到化工生產中眾多的操作和設備。它要求綜合運用數學、物理、物理化學等基礎知識來分析和解決化工生產過程中的工程問題,在培養化工技術人才中擔負著由理及工、由基礎到專業的過渡,在培養學生運用工程觀點分析解決化工實際問題方面起著重要的作用。該課程有如下教學特點:涉及的知識面廣泛。
學生需具有高等數學、制圖、物理、物理化學及計算技術等先修課程的基礎知識。工程實踐性強。要求學生對于化工生產過程及設備有感性認識與了解。各單元操作過程相互獨立。遵循的原理和法則各不相同,每一單元操作均可獨立講授、單獨使用。設備類型多種多樣,且結構復雜。為了便于學生的理解和掌握,需配以大量的掛圖或設備模型。各種操作現象抽象,難于理解。老師授課時為解釋清楚,需花費大量時間。大量利用公式、半經驗公式或關聯式進行計算,學生記憶困難。
高職院校的《化工原理》課程改革,必須轉變教育思想,從根本上打破學科教育的模式,針對學生基礎普遍較薄弱的特點,降低理論要求,建立以職業能力培養為根本的課程體系,打破理論課程與實踐課程的界限,加大實踐教學比例,突出實踐技能的培養。
1課程內容的改革
《化工原理》課程經過近百年的發展完善,形成了一套完整嚴密的理論體系,這對于注重知識的系統性和全面性的普通高等教育,會給教學帶來很大方便,但這種完整的理論體系卻不適合高職教育的培養目標的要求,本著“以應用為目的,必需夠用為度,加強針對性實用性”的方針,必須對該課程的傳統內容實行必要的整合。根據高職高專教學特點,將教學內容分為兩個模塊,即基本理論知識模塊和設備知識模塊。
1.1基本理論知識模塊
內容包括各單元操作的基本概念、定律、原理闡述,過程設備的基本計算。由于高職教學中理論學時少,學生基礎較薄,本模塊對原來的理論內容進行合理的精簡,例如刪除應用性不強的內容:傳熱中的熱輻射、因次分析法等內容,吸收中傳質機理的內容等;精簡公式的理論推導,甚至直接寫出公式:簡化流體動力學中的伯努利方程推導,重點講解該方程的應用和延伸。精簡后的基本內容不脫離大綱要求,能夠精、深、突出基本概念與共性規律。通過基本內容學習。要求學生掌握化工單元操作中最基本的共性規律知識。同時為了突出該課程的工程實踐性,學習用基礎理論知識去解決實際工程問題,拓寬的知識面,將與生產實際密切聯系的內容適當補充進去,例如在離心泵一節中,分析討論:如何判斷汽蝕的產生?離心泵打不上液體的原因有哪些?在傳熱中討論:什么是換熱器的“水錘”現象?生產中為什么不采用過熱蒸汽加熱?在精餾、吸收章節中分析討論:進料量的大小對精餾塔操作有什么影響?溫度或壓力變化對塔的產品質量有什么影響?等等。這些內容即將理論聯有實際,又是學生工作后要面對的操作問題,有很強的針對性和實用性,容易激發學生的學習興趣。
1.2設備知識模塊
內容包括典型設備的構造、性能、操作原理。本模塊主要通過多種實訓來強化學生的設備知識,操作技能。通過單元操作仿真實訓,加強理論知識的理解和掌握,使學生掌握各個基本單元過程的操作控制和調節方法,培養分析和解決生產操作中各種工程技術問題的能力;通過單元操作實訓,使學生對生產設備具備實際操作技能,以便學生日后能對現行的工業生產過程進行管理,使設備能正常運行;通過課程設計使學生綜合運用所學基本理論,對化工過程設備進行工藝設計或設備選型,以便學生日后能對現行的生產過程及設備作各種改進以提高其效率,從而使生產獲得最大限度的經濟效益。
2教學手段的改革
《化工原理》課程是一門工程實踐性很強的課程,它涉及眾多大型化工設備結構、復雜的操作原理及流程、大量的工程計算。采用傳統教科書+黑板的教學模式,教師難講,學生難學,因此教學手段的改革應是教學改革的重點。為了適應現代教育技術發展的需要,滿足教學手段改革的需求,我們開發制作了《化工原理》多媒體電子教案。該電子教案針對高職教學,合理的對教學內容進行整合,精心編寫腳本,開放實用的制作平臺更有利于教學過程中對其進行修改。
實踐證明,由于多媒體教學能夠把抽象的概念或過程形象地展示,動態地展示設備結構、操作原理、工藝流程中物料的流動情況,使原本難講難學的教學內容更直觀、生動、形象,降低了教學難度,學習效果顯著提高。利用多媒體教學能夠精確做圖,進行過程分析,并能方便地多次重復再現整個分析過程,減少了教師在課堂上板書時間,從而使教師將精力與時間更多地集中在知識的講解和與學生的交流上,每節課可以節約25%的時間,利用這段時間對重點內容進行討論或結合生產實際的操作方法討論,這既強化了基本知識的應用,又是對教學內容的深化和補充。
3突出實踐教學
高職學校的教學特點是實踐課時較多。這給學生提供了理論聯系實際的極好機會:一方面實踐可以加深對該課程理論內容的理解,另一方面可經常用所學理論知識去認識實際,提高解決實際問題的能力。而且,理論教學與實踐教學的相互交叉和反復循環,從人類發展規律看,該方式符合人類從實踐到認識到再實踐再認識的發展規律;從培養學生思維能力角度看,反復的實踐活動能鍛煉學生理論知識的縱向連貫性思考和橫向分類思考,有利于培養學生良好的思維方式,使相關的理論知識轉化為個體經驗。為了強化學生實際操作的能力,《化工原理》的實踐教學由三部分組成:化工單元操作仿真實訓、化工單元操作實訓、化工原理課程設計。對實訓內容、過程、效果進行全程設計與控制,通過實訓,使每一各學生成為能熟練操作的合格技術工人,這也是職業教育的優勢所在。
3.1化工單元操作仿真實訓
采用北京東方仿真控制技術有限公司的DSC仿真培訓系統,利用計算機真實地再現生產中的基本單元過程,使學生在一個與化工生產控制室一樣的操作環境中,通過親自動手,反復操作,將所學的理論知識與實際生產緊密地結合在一起,加深理解化工單元過程及設備的基本原理,熟練掌握各個單元過程的實際操作技能,培養分析和解決生產操作中各種問題的能力。實踐證明,化工單元仿真實訓餌決了學生到現場實習只能看,不能動手,無法達到實習目的的弊端,極大地提高了學生的學習興趣和能動性,為學生畢業后能迅速上崗操作奠定良好基礎。
3.2化工單元操作實訓
學生在單元仿真實訓之后,對生產中的真實設備進行操作技能的培訓,使學生掌握化工單元過程設備的結構、原理以及各種性能數據的測定方法和整理的方法,以便學生日后能根據不同的生產任務進行過程和設備的選擇、調節,進而實現過程和設備的最優化操作,提高經濟效益。例如在離心泵單元的實訓中,布置給學生的實訓任務是:已知一管路輸送系統的管徑、管長、管件和閥門的設置、流體輸送量及供液點和終點的操作壓力、相對位置,現有一臺離心泵,但性能參數丟失,試設計一個實驗,核實該泵是否能完成規定的輸送任務。這樣由學生設計實驗內容、流程、要用的儀器、要測定的數據,變被動為主動,激發實訓興趣,提高實訓效果。
3,3《化工原理》課程設計
《化工原理》課程設計綜合應用《化工原理》和有關先修課程所學知識,以單元操作為主進行設計的實踐環節。通過這一環節,學生可以掌握化工設計的基本程序和方法,并在查閱技術資料、選用公式和計算方法,用簡潔文字、圖表表示設計結果及化工制圖等能力方面,得到一次基本的工程實踐訓練。在課程設計中,尋找一些科研或生產中的實際問題作為題目,使學生有真實的感覺,而且許多生產實際的要求和書本理論有時并不完全相同,有很多實踐經驗的因素,這更能體現工程實際問題的特點。從工程實際出發,學會分析解決工程技術問題,是《化工原理>課程教學的一項重要任務。
4改進教學方法
課程講授不僅是傳遞人類文化知識體系,而且是促進學生認識、能力、技能等全面發展的手段,而講授方法將直接影響以上各項目標的實現,為此必須改進教學方法。
《化工原理》課程是以數學、物理、物理化學等自然科學的基礎知識、基本理論分析解決化工單元操作問題的工程學科。本課程與工程實際緊密結合,但工程問題具有非線性、復雜性的特征,導致了處理工程實際問題的方法的多樣性。因此,在教學中應突出實驗研究法、數學模型法、當量法、過程分解法及參數綜合法等工程問題處理方法的應用。同時,根據“三傳”的相似性,應突出類比推理的方法在教學過程中的應用。
前言:理實一體化教學法即理論實踐一體化教學法。突破以往理論與實踐相脫節的現象,教學環節相對集中。它強調充分發揮教師的主導作用,通過設定教學任務和教學目標,讓師生雙方邊教、邊學、邊做,全程構建素質和技能培養框架,豐富課堂教學和實踐教學環節,提高教學質量。在整個教學環節中,理論和實踐交替進行,直觀和抽象交錯出現,沒有固定的先實后理或先理后實,而理中有實,實中有理。突出學生動手能力和專業技能的培養,充分調動和激發學生學習興趣的一種教學方法。
《化工單元操作》是一門理論性和實踐性很強的專業基礎課,學生對該課程學習得如何,與能否成為合格的化工人才緊密相關,因此,研究如何實施《化工單元操作》理實一體化教學很有必要。近年來,我校一直在努力嘗試更有效地將理實一體化教學模式應用到《化工單元操作》的教學中。2009年學校投資新建了化工實訓基地,筆者參與了該實訓基地的建設與使用。實踐證明,理實一體化教學模式克服了傳統教學模式的諸多缺點。
一、傳統教學模式的缺點:
在過去的教學過程中,采用的是傳統教學模式,學生只是在學期中在本校的實驗室對個別化工單元操作如離心泵的使用等簡單的教學實驗設備進行了操作練習。由于實驗設備少,學生多,達不到每個學生都動手的要求,更談不上小組成員之間的協作,有些教學實驗設備僅僅只能是參觀一下外觀而并不能真正運轉起來,因此,對于學生來說,理論和實踐是完全脫節的。在對2008級學生的教學過程中,采用的是理實一體化教學模式,學生在學校新建的化工實訓場地進行實訓,學生易懂,學習興趣高昂,收到良好的教學效果。
通過自身的教學體驗,筆者明顯地感覺到傳統教學模式的缺點:(1)學生對抽象知識茫然;(2)學生對化工設備陌生;(3)學生對復雜工藝流程混淆;(4)學生“炒冷飯”現象比較嚴重;(5)理論與實踐完全脫節;(6)學生缺乏學習興趣;(7)教師難教,學生難學,教學效率低。
二、理實一體化教學模式的實施
筆者以“精餾”化工單元操作為例,介紹《化工單元操作》理實一體化模式的授課流程:
教師介紹設備、操作原理(20分鐘):主要設備有離心泵、柱塞泵、流量計、精餾塔;操作:離心泵輸送流體、柱塞泵輸送流體及相關儀表的操作知識。先帶學生現場觀察設備,然后進討論室利用多媒體講解精餾過程中所用到的設備的內部構造、工作原理,精餾原理及其他設備的操作方法,指導學生掌握精餾操作必要的理論知識。
學生分組討論(30分鐘),每組自選一名組長負責組織工作。首先,學生在聽完教師對精餾的理論知識的指導之后,進入現場“摸流程”,然后各組分別在組長的帶領下展開討論,討論的主題有:1.設計最佳的流體輸送進精餾塔的方案,并畫出精餾工藝流程圖和工作步驟,2.全組怎樣更快更好地團結協作(分配崗位)完成精餾的操作過程。討論過程中如有疑問可請教實訓指導教師。方案設計好由教師檢查準確無誤后方可現場實施方案。
學生分組實訓操作(100分鐘)各組按組號依次上臺進行實訓操作。在操作過程中教師起著指導作用,觀察學生在實訓過程中是否能完成各自的任務,及時給予指導。
學生討論、互評階段(20分鐘)(1)學生討論。各組都完成了精餾操作后,他們在操作過程中都或多或少地犯了些小錯誤,分組歸納本組在操作過程中的心得,并找出本組成員在該操作流程中的難點、重點和疑點。(2)總結。各組代表總結本組的操作流程。(3)自評。對自己在本組中所承擔得崗位、任務進行自評,通過自評,讓學生了解在化工生產中協作的重要性。
教師就各組操作過程進行點評(10分鐘)(1)教師對每組操作點評,糾正流程中的錯誤操作。(2)教師總結重點、難點。重點:離心泵、柱塞泵的使用、精餾塔的操作(再沸器溫度調節,回流比的調節)。難點:再沸器溫度控制及回流比的調節,如何防止液泛和漏液現象。
三、理實一體化教學模式的應用效果:
雖然理實一體化教學模式在《化工單元操作》課教學中的應用還不是很成熟,但采用理實一體化教學法已有明顯的教學效果,表現在:(1)學生的學習興趣提高了,在親自動手操作的過程中,既掌握了理論知識又有了實際操作帶來的成就感;(2)抽象知識具體化,使學生覺得容易學了;(3)復雜的工藝流程變簡單了;(4)教師教學能力提高了,與學生更貼近,能及時了解學生學習的程度,并根據學生的個體差異有針對性地教學;(5)教學效率提高了,學生邊學邊練邊積極總結,能達到事半功倍的教學效果;(6)學生與企業職工之間的角色差距越來越小了。
四、結語
關鍵詞: 化工原理 系統思維 邏輯思維
化工原理是化工工藝類及其相近專業的一門主干課,是一門很重要的技術基礎課,在系統地學習基本理論知識的同時,通過本課程的實驗教學,逐步培養學生掌握一定的基本實驗技能和工程測試方法,提高分析和解決工程實際問題的能力。化工原理實驗具有承上啟下、理論聯系實際、從科學基礎教育向工程技術教育過渡的橋梁作用,是化工高等教育必不可少的核心課程。
由于本門課程屬于工程科學,與原來所學的高等數學、普通物理等自然科學課程有較大差別,需要思維方式從嚴謹的科學思維切換到工程思維,對學生系統思維和邏輯思維的要求較高,如何學好這門重要的專業基礎課是擺在化工專業教師面前的一個普適性的問題。結合課堂教學實踐,通過把化工原理課程知識點以系統思維和邏輯思維為主線編排,以很強的邏輯關聯性、層次性展示出來,并不斷用系統思維在局部與整體之間切換視野,讓學生在學習知識點的過程中體會邏輯性與系統思維,從而很好地把培養學生系統思維和邏輯思維的教學目標融合到課程教學中去[1-2]。
一、透過現象抓本質與共性,培養抽象思維與邏輯思維
化工原理是在研究化學工業共性的基礎上發展起來的。也就是說這門課程本身就是在不斷透過現象抓本質和共性,不斷拔高、不斷凝練出來的理論,然后用理論指導實踐,解決實際問題,并用實踐檢驗理論或修正理論,最后回歸實踐,周而復始,不斷凝練提升形成的。所以,課程講授時把抽象凝練共性的過程體現出來,整個知識的脈絡、邏輯層次就很清楚了,自然而然地就把知識點的講授與抽象思維與邏輯思維很好地融合在一起。
化工原理主要研究化工生產中的物理加工過程,按其操作原理的共性歸納成若干個單元操作,單元操作作為化工原理的研究對象,根據原理又可進一步凝練歸納為三類傳遞過程:動量傳遞(流體流動、流體輸送機械、沉降與過濾)、熱量傳遞(傳熱)和質量傳遞(吸收、蒸餾、干燥)。每一個傳遞又分為兩個方面:原理和設備。整本書的大脈絡就出來了,每一個細節知識點的講授都時不時地切換到這個大脈絡中,讓學生準確定位所學知識點在邏輯層次中的歸屬,并與平行邏輯層次中的相對應的知識點對比學習,在加深印象的同時,促進總結凝練。
二、抓主要矛盾,培養工程(系統)思維
自然科學課程通常采用嚴謹的、邏輯推理的思維方法進行問題分析,而所分析的問題也大多處于理想條件下的非實際問題;而作為工程科學,化工原理所面臨的是大量的工程實際問題;只有在錯綜復雜的各影響因素中,抓住主要影響因素,進行合理簡化,才能找到解決實際問題的正確途徑。這種思維方法上的轉變凸顯出工程思維的重要性。
遇到新問題,解決問題最常用的思路:希望通過某種轉化,比如理想化的假設簡化,把新問題轉化為熟悉的、已經解決了的問題。所謂理想化的假設簡化,其實就是抓主要矛盾,理想化次要矛盾,做出科學合理的假設。這種處理思維在化工原理中很常見,也是處理實際工程問題的常用思維。在課程知識點的傳授過程中,注意這種思維方式的融合,有利于培養學生的工程思維。
熱量傳遞的基本方式有三類:熱傳導、對流和輻射。化工工業基本都是對流傳熱,很顯然,對流傳熱是傳熱理論研究的重點。為了解決這個新問題,通過抓主要矛盾:流體和固體壁面之間對流傳熱過程的熱阻主要集中在層流底層中。提出有效膜理論,科學合理地把處于次要矛盾地位的過渡區和湍流主體的傳熱阻力全部疊加到厚度為8的層流底層中,于是把對流傳熱這個新問題成功轉化為熟悉的已經解決了的三層圓筒壁的熱傳導問題。適用于熱傳導的傅里葉定律也就可以用來解決化工工業中隨處可見的對流傳熱問題了。
類似的情況同樣適用于質量傳遞過程。氣體吸收單元操作中存在氣液兩相之間的對流傳質,對流傳質中又同時存在分子擴散與湍流擴散。實際情況中肯定是湍流擴散占主導,即主要矛盾,為了解決這個接近實際的新問題,同樣是抓住主要矛盾的主要方面:傳質阻力主要集中在相界面兩側的層流膜層。然后進行科學合理化的假設――雙膜理論,認為流體主體沒有濃度梯度即沒有傳質阻力,所有的阻力都理想化集中到兩個虛擬的膜層內,于是把對流傳質這個新問題轉化成了可以用分子擴散這個熟悉的已經解決了的問題來求解。于是,適用于分子擴散的菲克定律被用來解決氣體吸收單元操作的對流傳質問題。
綜上所述,當以這樣一種方式講解知識點時,就給了學生一種全新的視野和感受,看到邏輯思維在表達時的清晰思路與明確的層級關系的通透之美,看到工程思維在解決實際問題時的“避輕就重”與“直擊要害”的簡約而不簡單。在邏輯思維與工程思維的美感的吸引下,有益于提高學生的學習興趣,以拋磚引玉,把這種思維和方法論應用到其他課程的學習甚至生活中。
參考文獻:
[1]王志魁,劉麗英,劉偉.化工原理[M].北京:化學工業出版社,2012.
化工分離的教學體系主要包括理論教學和實踐教學。實踐教學具體又可分為化工分離專業實驗和化工分離生產實習兩大模塊。對于理論教學而言,該課程的綜合性很強,涉及面較廣,學生普遍感到原理多、公式長,計算繁,主動學習的興趣不高。對于實踐教學而言,由于在校的大學生普遍不具備化工廠生產操作經驗,如何讓學生牢固地掌握化工分離的理論知識,并能將其靈活應用于化工生產實踐是任課老師不得不面對的難題。將現代化的數字技術、網絡技術應用于化工分離的教學改革能克服以上困難,取得事半功倍的效果。
一、數字化在化工分離理論教學中的應用
化工分離理論教學是其后繼實驗、生產教學的基礎。課堂教學是理論教學的主要環節。傳統的教學方式主要靠黑板、掛圖和少量教學模具,而學生初涉化工領域,對分離過程及設備缺乏必要的感性認識,因此不易講清化工分離單元操作的過程理論、復雜設備的原理結構、物流內部的相變及運動狀態等工程概念較強的內容。
隨著現代化教育技術的飛速發展,數字化的計算機輔助教學(Computer Assisted Instruction,CAI)技術逐漸發展成熟。其實時操作與大屏幕投影產生的仿真動畫并配以影音的多媒體數字教學模式,解決了化工分離傳統教學中某些內容單靠黑板和掛圖很難講解的問題,如:超臨界萃取分離,由于受條件的限制,課堂上看不到真實的相變現象,會造成教師講授難度大,學生理解困難的問題。利用Flash、3D MAX等軟件制成相應的動畫CAI課件之后,因其三維形象逼真,教師講授起來輕松,學生理解得也很清楚,從而有效地強化了課堂教學過程,實現了教學手段的現代化和信息化,大大提高了教學效率和效果。
我們綜合了幾所高校的化工分離權威教材,以及部分英文最新版相關教材(如:Separation Process Principles)。按教學大綱要求組織了數字化教學課件的主要內容。當講解到具體的分離單元操作時,再使用Html語言實現超文本鏈接到用Photoshop、Animagic等軟件開發的萃取、變壓吸附、膜分離等具體分離單元操作的多維動畫上,從而使復雜的分離單元操作過程在幾分鐘內直觀、形象地得以演示講解完畢。每堂課結束前,數字課件后都附有我們用JavaScript編寫的化工分離練習題,供學生進行課堂解答,系統自動判斷對錯,然后再組織學生開展小討論,提高了學生的互動性,極大地活躍了課堂氣氛。
數字化在化工分離理論教學中的應用,大大降低了教學課時數,學生有更多的時間參與討論,這反過來又促進了學生對化工分離理論知識的理解,形成了良性循環。
二、數字化在化工分離專業實驗中的應用
化工分離課程的特點決定了其實踐性很強,化工分離專業實驗是對理論教學內容的復習并將其應用于實踐的檢驗。化工分離的實驗普遍較化工原理復雜,如反應精餾、噴霧干燥、變壓吸附分離等。為了強化實驗教學,達到綜合訓練、培養學生實際動手能力的目的,采用了Author-ware和Delphi編寫的實驗數字模擬軟件,使學生在進實驗室之前,必須完成計算機仿真實驗。在進行仿真實驗過程中,某一步操作錯誤,系統就會立即給出錯誤反饋信息,使其不能進行下一步操作,迫使學生認真地找出錯誤的原因,并提供再次練習的機會。這樣學生在具體動手實驗之前就能直觀,形象地理解整個實驗過程,熟悉正確的操作步驟及注意事項,對具體分析和解決實際遇到的問題起了極大的促進作用。
實驗完畢后,再用數字化的過程模擬計算軟件,如Matlab、MathCAD、Labview、Aspen、Proll等,進行分離過程中典型設備的工藝操作參數優化計算。學生還可以自由改變參數,反復運算,對有關參數在化工分離操作中的作用理解更加深刻,而且也可檢查實驗數據的準確性。最后整個試驗流程再用AutoCAD等數字軟件繪制出來。這樣,在提高學生實踐動手能力的同時還引導學生學會利用軟件進行實驗數據處理,鍛煉了學生分析問題、解決問題的能力。
數字化在化工分離實驗中的應用,不但提高了學生對實驗的興趣,使學生熟練進行實驗和數據處理,而且印象深刻,強化了實驗的效果和目的,還進一步提高了化工分離實驗的效率。
三、數字化在化工分離生產實習中的應用
化工分離生產實習是對其所學的分離知識的全面總結與應用。有些工廠分離操作環境噪聲很大,很難在現場給眾多學生作清晰的講解,而且學生進廠實習時間有限,不可能對每一步操作都進行具體實習。我們利用每年去不同化工廠生產實習的機會,用DC和DV拍攝下相關分離操作設備及工藝流程的數字化影像,通過音頻、視頻數字軟件對其進行編輯處理,并不斷補充完善,最后制作成化工分離生產實習用數字化教學課件。下廠實習前,先利用這些教學課件對實際生產的分離單元操作原理、工藝流程進行詳細講解,然后輔以化工分離實習軟件,可使學生較清楚地認識工廠的實際生產情況并模擬相關分離單元操作。如在計算機上模擬完成變壓吸附、多效蒸發、超濾膜分離等具體化工分離單元操作。數字化實習軟件能對操作中不正確的步驟予以指出,對操作的正確程度進行評分。這樣,學生能及時了解操作錯誤的原因所在,并掌握正確的操作要領。現在許多化工廠都實現了計算機遠程控制。而學生模擬的分離操作情況與工廠控制室的實際情況類似,這樣能將所學的化工分離理論知識與工廠實際生產情況有機地結合起來,提高了學生的興趣和操作技能。
利用數字化進行化工分離生產實習教學,再讓學生到生產現場實地實習后進行比較總結,加深了學生對分離單元操作過程的理解和認識,有效地避免了學生到生產實習基地去僅是走馬觀花,事倍功半的遺感。
四、網絡化在化工分離教學中的應用
化工分離教學是教與學的有機結合。除了教師的認真講授,學生的主動學習過程也是很重要的。現在我校已全部搬到新校區,教學樓絕大部分都是新建的多媒體教室,學生宿舍也是全部聯網。這為化工分離教改全面實現網絡化提供了可能。我們建立了化工分離數字交互網站,學生的電子版作業、實驗報告等文件在宿舍就可以通過自己的用戶名和密碼上傳到網站相應數據庫,供教師在線批改。教師的化工分離教學相關文件,如備課筆記,復習要點等均放到網站相應頁面,學生可以通過任意一網的電腦訪問電子教案,課前預習教師將要講授的內容。重要知識和習題點講解用PowerPoint制作成可供自動播放的幻燈片,學生可以通過網絡在課后復習使用。在線訪問的SQL化工分離試題庫系統,可以讓學生在完成答題后給出正確的答案和步驟,學生可以及時檢查所學知識的掌握情況。交互網絡為大多數“我想學”的學生主動學習提供了極大的便利。
現在的大學生很少愿意當面向老師提出學習中遇到的問題,我們采用了ASP編程的網絡論壇(BBS)模式,學生可以自由地通過匿名發帖提問或提教學建議,老師和學生一起回帖參于討論,大家互相平等,更為融洽,而且外校師生也可通過Internet網廣泛地參與其中,真正實現全球網絡化教學的需要。我們還將部分高校歷年化工分離考研試題及考研咨詢到論壇,供學生復習備考使用。即使假期里,學生在家也可正常登陸論壇,與全國的師生一起交流考研復習經驗和心得體會,使化工分離的教學不再局限于校園。
網絡化在化工分離教學中的應用,方便了學生預習、復習、自我檢測,并大大提高了學習的主動性。