化工原理实验

2024-08-27

化工原理实验(共12篇)

化工原理实验 篇1

化工原理课程是基于单元操作为主体的一门专业主干课程,起着从理论到工程、从基础到专业的桥梁作用。化工原理实验,使学生加深理解和强化化工单元操作的基本原理,熟悉和掌握各单元操作设备的工作原理、特色及使用方法,并在实验中使学生熟悉分析问题和解决化学工程问题处理能力,强化学生动手能力和实验技能[1,2]。2010年7月江苏省教育厅、江苏省化学化工学会、江苏省大学生化学化工实验竞赛组委会和江苏省化学化工实验教学示范中心联席会主办了首届大学生化学化工竞赛,旨在促进江苏省高校化学、化工实验教学改革,培养大学生的创新精神、实践能力和应用能力,提高本科化学化工教育水平与人才培养质量,推动教学改革与创新,引领化学化工人才教育的未来。我校组队参加了比赛。通过竞赛,学生不仅锻炼了的实践创新能力,而且提高了实验教学的水平。比赛结束后,如何改革化工原理实验教学理论,促进实验教学的发展,需要我们不断的实践和探索[3,4,5]。

1 学生在竞赛中暴露出的问题

竞赛是对学生化工原理实验能力的全面审查,也是对高校教学质量的一种考核评价,测试的是学生,评价的是学校。化工原理实验竞赛要求学生在几个小时内,完成一个单元操作。在这个过程中,不仅仅考察学生对化工原理单元操作的掌握程度,而且要求学生熟练掌握化工仪表的原理并能熟练操作[6,7,8]。

化工原理实验是我校应用化学及相关专业的专业基础课,是化工原理教学中的重要实践环节,着重于实践能力和解决实际问题能力的培养,是学生由理论学习到工程应用的一个重要的实践过程。

化工原理实验能激发学生学习化工原理的兴趣和积极性,可以培养学生的实验技能、技巧和应用知识分析问题和解决问题的技能技巧,培养学生的工程意识和工程实践,后续课程的学习和将来从事科学研究打基础。

实验教学在高校的人才培养体系中具有其独特的地位,它是学生理论课学习的继续,能够巩固深化理论知识的理解与掌握。它不仅能传授知识和技能,也培养学生的能力和分析问题、解决实际工程问题能力,是其他教学方法不可替代的。

基础实验教学,现在已经成为一个最重要的基础实践教学的环节,直接关系到学校本科人才培养质量和整体水平,对学校的生存和发展的起着重要作用。我校应用化学专业起步较晚,在校院领导的关心和全体师生的努力下,发展较快。在实验室硬件设施、实验教学体系、实验师资队伍等方面都有着显著的特色优势。但从此次竞赛中暴露出不少的问题。

(1)理论联系实际能力较差。

许多学生不能运用所学知识分析问题和解决问题。不能运用理论知识分析化工单元操作,在操作过程中很难准确地确定化工仪表故障点,不能独立解决问题。

(2)实验课程体系不完善。

设置的实验内容方面,实验课时少,实验困难小,这个问题是在实验竞赛突出显现。例如我们在做离心泵实验时,按照教学大纲要求只做了单泵实验,对于泵的串联和并联实验并不开展。这样很难培养学生系统的实验技能。

(3)实验条件有限。

学校起步较晚,实验室设备的投资有限,有些设备只能够完成的单元操作的一部分,这样导致理论和实践脱节。

2 化学化工竞赛促进实践教学改革

因为受传统的教育思想和高等教育模式的影响,出现了重视课堂上传授知识,轻视能力培养,重继承轻创新,重理论轻实践的教育理念,过分强调课堂知识传授,教学实践处于次要地位。这一教育理念的指导下,教师往往把重点放在对学生书籍知识的传授,考试成绩好坏,而学生集中精力于习题的练习,以获得考试高分为学习目标。缺乏创造性思维训练的学生,动手能力差,继续学习能力不足,不能将书本知识和实践经验很好地结合起来,不能满足现代化的经济和社会发展的需要。

围绕江苏省首届化学化工竞赛的思想和要求,根据现有的办学条件和教育观念,对应用化学专业的基础化工原理实验教学资源优化整合,改善实验条件方法和手段,凸显对知识综合运用能力、系统设计能力、创新精神和工程实践能力培养能力。化学化工实验竞赛与化工原理实验教学改革相辅相成,以化学化工实验竞赛的要求指导实验教学改革的方向,为培养创新人才服务[9,10,11]。

2.1 转变教学理念,改变学生学习观念

教育理念对教育实践具有重要的指导意义。教育理念的变化是不容易的,它需要教育者或被教育者对某种教育观有深刻的切身体会才能够得以转变,需要不断的实践,以加深对其理解。学校对实验室建设的理念是紧跟时代潮流,与时俱进的。学校实验室的建设理念是跟上时代潮流,与时俱进。一定要把握经济发展的主要脉搏,社会发展趋势,来考虑到实验室的建设。应因校制宜,根据学校的学科特点、学科方向、人才的结构来布局。因此在这次江苏省大学生化学化工实验竞赛活动中,做好教师和学生的思想动员。教师指导学生参与竞争的过程中,加深对实验实践教学的认识,充分认识到实践教学的重要性,逐步转变教学理念,树立实验实践为教学中心。

加强教导学生的基本操作和基本实验技能测试,注重培养学生的动手能力和运用知识分析问题和解决问题能力,目的是使学生经过化工原理实验的科学培训。经过教学改革,逐步减少的单一实验和验证实验的性质,增加的全面性和设计性实验,接近工程接近专业的实验。

2.2 加大开放性实验,增加自主创新

学校增加实验室的建设投资,并努力改善实验教学条件。学校实验室建设,围绕培养创新人才,创新成果的角度,发挥多种功能。因此,在学校发展过程中,实验室的价值能够得到充分的体现,我们也将进一步关心和支持实验室的建设和发展。学校不断加强实验室的规范化管理,修订和完善实验室的规章制度,建立实验室工作人员在各项实验教学工作的管理制度,建立实验室记录和各类岗位人员实验职责的管理系统制度,实现实验室规范化管理。

依据江苏省化学化工实验竞赛的特点,有针对性地开放式实验教学,根据化工原理实验的特性,努力提高综合性实验,设计实验内容,为学生参加类似的各种比赛奠定一个良好基础,将“要学生学”转变到“学生要学”。培训期间,依据学生和教师的要求,提供学生开放的实验场所和必要的条件支持。化工原理实验教学的根本目的是培养学生的实践能力和创新意识,提高整体素质,这是一个渐进的过程,一方面,要学生的主观努力,另一方面,实验室提供学生发展创新能力的机会,积累工程经验,通过努力学习和实践,才能在实践中将知识转化为能力,才能在发现问题与解决问题过程中增强创新意识,培养创新能力。通过一系列措施,学生的创新意识和动手能力进一步得到提高。

3 结 语

“江苏省首届大学生化学化工实验竞赛”在使我们及时发现教学中存在的问题的同时,加快了我校化工原理实验教学改革的步伐。通过教学改革,逐步完善了我校化工原理实验教学体系,对实验内容、教学手段、考核体系进行了全方位的改革,提高了学生的综合素质,应用知识的能力,分析问题和解决问题的能力。

化工原理实验 篇2

化工原理是环境工程专业必修的一门极为重要的专业基础课,化工原理实验是学习、掌握和运用这门课程的重要环节。比起我们之前做的普通实验,化工原理实验更具工程特点,要求我们对理论知识的掌握也更加严格。通过化工原理及做实验的整个过程,我不仅学到了专业知识,在理解和巩固了理论知识的同时也积累了许多生活经验,了解到生活中我们所接触的普通事物的基本原理。

每次实验之前,在我们预习了教材的有关理论,理解了实验目的、原理及要求,了解了实验流程及操作步骤基础上,会先做仿真实验具体了解实验主要操作及过程,真正做实验时老师会及其细致的再将实验原理及实验所涉及的知识讲解一遍,同时具体的介绍实验流程、装置及主要设备的结构、测控元件及仪器仪表的使用方法,介绍实验操作步骤、数据测量和整理方法,最后,辅助我们对实验数据进行正确处理。这一整套流程,保证我们实验能够顺利进行,并能够对实验中发生的现象加以分析,从而找出原因加以解决。这种手脑结合的方式,启发和诱导了我们的思维,充分调动我们的参与意识和学习积极性,同时培养我们的学习兴趣,锻炼和培养了独立思考、分析问题和解决问题的能力,达到了高效学习的效果。

无论是化工原理课程学习中还是做实验过程中,老师都强调了伯努力方程的重要性,老师在讲到流体流动一章中的伯努利方程时,引导我们思考“人往高处走,水往低处流”的科学道理的基础上,思考着“水能不能由低处流向高处?能不能由低压容器流向高压容器呢?”。我们思维会使我们直接回答不会,但仔细思考,在无外界作用下确实不会,但如果这时把问题引到能量守恒上来,对流体做功使得流体具有能量再将能量转换成势能是完全可以的,这时又会想到引出流体的输送设备即“泵与风机”。老师在讲解原理时,将实际生活中与之紧密联系的现象,诸如飞机起飞、乒乓球的弧线球的产生与喷雾器原理等加以解释,强化我们对伯努力原理的理解,这样就可以在实际生活及科研过程中灵活地运用伯努力原理。在老师引导下,我懂得了不仅要考虑设备费及节能降耗,还要考虑产品产量与操作稳定性等问题,从而提炼一些工程观点。我们通过这种独立思考的方式,对问题产生浓厚的兴趣,从而产生急于找出问题答案和解决问题的心理状态,很好地培养思维能力和想象力。

这学期我们做了三个化工原理实验,每一次实验都有不足之处,理论知识的不完善导致对整个实验操作过程理解不够透彻,最后在分析实验结果时不能够准确分析出实验中所出现的问题并总结出结论,但每一次实验都比前一次实验有经验,做之前也会更注重理论知识的理解与掌握。流体流动阻力的测定实验中,我们主要研究影响流体阻力的因素,测定了在镀锌钢管、不锈钢管及突然扩大管中流体流动情况,从而推算出直管阻力和局部阻力,得出λ与Re的关系。同时联系实际我们也就懂得了泳衣,船头,模仿鲔鱼体形的核潜艇,流线型汽车的工作原理。在离心泵的性能测定实验中,不仅对离心泵的原理有了深入了解,更对离心泵的内部结构,叶轮,平衡孔,轴封装置等有了初步认识,同时知道了确定泵的最佳工作范围的方法。而传热实验更与我们生活实际密切相关。

“化工原理”是一门与生产和生活实际紧密联系的课程,其基本理论在实际生产、科研和生活中应用非常广泛。工程理论的重要性就体现在它的实用性,应用工程理论处理实际问题时,一定要明确工程理论的应用条件。因此,在学习过程中不仅要充分利用书本知识,而且应注意联系实际生活,注意将各种工程问题进行分类,培养抓住问题的本质,从根本上找出解决问题的思路、方法和步骤的能力。简单来说,化工原理是用直观的实例,来唤起联想的灵感,发挥我们的创新思维,所以学好化工原理大有益处。

化工原理实验 篇3

关键词:化工原理实验 虚拟教学 实验教学

中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)05(a)-0143-02

自从2002年美国麻省理工大学(MIT)通过互联网发布全部课程的教学信息而成为全球共享资源以来,其普遍、快速、交互的特点引起了对知识传播模式的全新探讨,极大地改变了基础教育领域内教与学的方式、手段和过程。采用基于网络(WEB)的虚拟教学模式来完善、甚至是部分替代传统的教学模式,必将成为未来教育的主渠道。从技术角度看,当前的网络技术已相当成熟,图像、动画、视频、音频等多媒体信号的制作及传输方式也是多样化的。系统运行于校园网上,既可用于计划性较强的日常教学,也适用于灵活的培训、辅导讲座及师生间交流。近年来,对这一模式在英语课程、计算机课程及思政课程教学中应用的研究不断地深入,但目前应用于工程实验课程的实践则相对寥寥。

《化工原理实验》课程是一门以培养学生的工程能力、创新思维为目标,以实验研究方法处理化学工程问题为特色的实践性课程,是学习、掌握和运用化工原理理论知识必不可少的重要教学环节。实验教学过程担负着从理论到工程、从基础到专业的桥梁作用,必然要求适应时代的教学模式与之匹配。目前高校所采用的实验教学模式多为传统的、验证性的模式:即实验中采用分组实验的形式,教师讲解实验要点后由学生采集实验数据,经课后整理后上交实验报告。这种实验教学模式导致学生机械地循序操作,而且由于受到场地和实验装置的限制,很难实现学生个人独立完成实验的目的。另外《化工原理实验》中,介质在密闭的管道或塔器内进行传质传热过程,无法观察到实际的过程变化或产生故障的情况,这些因素都不可避免地剥夺了学生思考的权利。除此之外,作为工程实验,要花大量的时间在准备实验上,但如果碰到设备出现问题,将直接影响实验的进展;作为对实践环节的总结,实验报告是实验课程的重要组成部分,也是评判学生实验结果的依据。但在实际的教学当中,学生的实验报告单纯是数据的整理,且容易抄袭。对于报告中体现的较大误差甚至是失败的实验,学生得到的只是一个成绩,而没有修正或改进的实践机会。为建立《化工原理实验》教学的基础性、综合性、自主性、创新性相结合的实验教学模式,鼓励学生选择、自学、尝试、乃至允许失败并总结经验,巩固课堂教学知识点,弥补课堂教学的盲点,基于WEB的《化工原理实验》开放式虚拟教学的探讨势在必行。

1 《化工原理实验》开放式虚拟教学模式的主题模块

顺应科技教育的趋势,我们提出了以《化工原理实验》教学过程的设计及学习资源的利用为特征,以信息库的建立及实验CAI的网络化作为整个虚拟实验教学核心的模式,组建包括资源创作、视频教学、多媒体课件的教学信息库,实现《化工原理CAI》仿真的网络化,开发综合学习、资源、评估及信息交流的教学平台体系。通过网络联通的PC机,学生不仅可使用模拟软件搭建的虚拟实验环境,根据实训的要求,任意时段、任意次数地进行实验练习,而且能够利用多媒体通讯技术构造的学习环境,进行实时视频点播教学、多媒体个别化交互式网络学习等教学活动。以此为主旨的主体模块为:

1.1 网络化仿真实验平台

基于WEB的实验仿真系统的开发。东华大学的《化工原理实验》现为上海市精品课程,自主研制的《化工原理CAI》以其三维立体界面、逼真的动态效果、切合教材的操作流程,以及方便的操作界面等优点已经在《化工实验原理》课堂教学中使用,教学效果良好。但由于其必需以软件的形式单独安装在每台电脑中,无法进行使用者个体间的交流,也无法在没有购买或安装此软件的学生个人电脑中使用,限制了在实验室外的使用条件。因此,将流程仿真、动态实验过程通过计算机技术、多媒体技术、数字压缩技术、网络通信技术的融合交叉,制作成适用于网络传输的实验仿真系统是迫切的需求,是虚拟实验系统的关键组成部分。在虚拟的教学实验中,学生们可以再现和模拟实验发生和发展的条件、现象,直观清晰生动地为学生提供大量的感性材料来验证课堂理论讲授的内容。对于难做的实验,学生可以重复进行实验,而不受时间、场地、安全等实际实验条件的限制。实验报告可以用小论文的形式,运用课堂教学的理论知识、学生自身实践的数据成果,允许学生在仿真实验中模拟错误实验条件及操作下的异常现象和可能出现的实验事故,鼓励他们勇于实践、不怕失败、善于从成功与失败中吸取经验,培养和促进学生的语言知识、逻辑思维能力和概括能力。不仅能够最大限度地利用各种教学资源;能够实现任何学生、在任何时间、任何地点、从任何实验章节开始实践;而且可以使教師与学生、学生与学生之间,通过网络进行全方位的交流,最大范围的教学资源共享,大大地提高实验教学的质量和效率。

1.2 虚拟实验教学管理

打破许多实验内容的设置还停留在把书本上的文字直接上传到网上的方式,建立和完善“数据库”服务体系。不仅局限于教学大纲,教学日历,教案等文字资料,还应以流媒体信息模式以在线播放或下载播放提供教室讲课录像、声音、图像等,丰富教材内容。将录制好的视讯影片剪辑安排,结合Flash动画等形式,针对教学内容,以不同的教学策略提出问题来启发、促进与引导讨论。数据库的建设是一个长期的过程,需要该实验课程的专业教师和技术人员共同开发,结合传统的网页资源及预录的视频播放,充分调动人的多种感官,以达到良好的教学效果。

2 基于WEB的开放式虚拟教学模式应用于《化工原理实验》的教学体会

无论对学生还是老师来说,虚拟实验教学都是新体验,不仅在形式上,也将是在思想上的一次创新。建立网络交互体系,将教学过程中教师与学生的交流形式网络化,延伸课堂教学的空间和时间,密切师生之间的交流也是本项目的关键之处,可以通过BBS主题讨论和与师生间的电子邮件在线非实时答疑,构建民主平等的新型师生关系与和谐愉快的心理氛围。在此两项基础之上,建立讨论答疑及考试系统。提供练习、作业、考试等多种试卷类型,以满足不同用户考试、学习、培训、竞赛的应用需要。学生可以查看自己的成绩和答卷,参照设定的正确答案和答案要点说明,了解自己的知识盲区,有效地提高在教学上的应用效果。同时,教师的角色不再单纯地作为知识的传播者,而是从“教”到“导”。引导学生高效率地学习,掌握学习策略,培养学生自我调节、自我监控等能力,形成良好的学习习惯。只要在有网络的地方,就能够成为真实意义上的开放实验室.虚拟实验室的优势是硬件设备无法可比的,但也不可忽视它的局限性,毕竟是一个模拟的环境,对那些在处理硬件设备是还有很多细节问题上要同学们反复练习、熟练操作;在教学过程中应该要灵活运用虚拟实验室和教学实验室之间的互补,虚实结合、取长补短,为学生们进行更高层次的学习提供良好的学习和实验的环境。

参考文献

[1]陈寅生,刘建奇.化工原理创新实验平台的构建[J].纺织教育,2011,26:329-331.

[2]陈寅生.化工原理实验及仿真[M].2版.东华大学出版社,2008.

化工原理实验教学改革探讨 篇4

1. 化工原理实验教学的目的及化工原理实验的特点

1.1 化工原理实验教学的目的

化工原理实验的主要内容是将化工过程分为多个单元, 实验过程以解决工程中存在的问题为主, 提高学生的工程能力、创新能力以及探索思维。化工原理实验教学的目的主要在于提高学生的综合能力, 培养学生对化工的兴趣爱好的同时加强学生间的合作交流能力, 培养团结合作、认真严谨的工作学习的态度, 在提高学生的动手能力的同时将分析和解决工程问题能力的主导思想溶入到教学实验中, 促进学生进入主动学习实践的状态, 以高起点的教学实验方式, 达到培养学生综合运用知识和创新能力的目标。除此之外, 化工原理实验能够让学生将理论与实际相结合, 掌握运用数学建模及因次论理论处理工程基础问题。增强学生发现问题、分析问题、解决问题的能力, 提高学生正确使用工程测试仪表的能力, 学生可通过对化工原理实验正确的分析、讨论及总结, 提高其工程创新能力等。[1]

1.2 化工原理实验的主要特点

化工原理实验是化学工程与工艺、应用化学、环境工程、制药工程、生物技术等专业的一门必修实验课, 化工原理实验也是一门紧密联系化工生产实际、实践性强的基础实验课程, 同时化工原理实验具有工程实验的特点。[2]化工原理实验内容主要根据化工理论课程内容, 针对化工生产中常见的问题提出解决办法。化工原理实验设计内容广泛, 使用模拟与探索的实验方法, 将理论技术和计算机技术以及实验方法相结合, 解决生产中存在的问题。化工原理实验具有工程的特点, 每个单元操作实验就相当于化工生产中的一个基本过程, 通过它能建立起一定的工程概念。

2. 当前化工原理实验教学中存在的问题

2.1 学生学习积极性不高

学生学习积极性不高的原因主要有以下三点:第一, 实验前预习不足, 实验时无从下手。课前预习非常重要, 尤其是实验课, 通过预习可以了解实验内容, 需要用到的实验仪器、实验试剂。学生没有提前预习的情况下, 对实验仪器不熟悉, 实验课时无从下手, 失去学习兴趣和积极性。第二, 实验教材与理论内容脱节。[3]实验课一般与理论课同步进行, 学生没有将理论内容消化好就开始实验课程, 使学生对实验原理、内容缺乏理解, 照本宣科, 降低实验课对学生学习的作用。第三, 实验设备少, 实验场地小, 学生人数多, 几个人分到一个实验设备, 学生动手操作受到限制, 使其失去兴趣。学生的积极性不高就会影响学习效率, 降低化工原理实验课的教学意义。

2.2 教学方式不适应学生的受教思维

当前的化工原理实验教学方式以教师讲解为主, 学生通过老师演示, 按照实验教材的步骤操作, 没有经过自己思考, 不知道每个操作步骤的理由, 每个实验的原理, 做过的实验印象不深, 更没有和课本理论知识相联系, 这种以讲为主的教学方式已经不适应现代学生的受教思维, 也使得化工原理实验失去意义。

3. 化工原理实验教学改革方案探索

3.1 提高学生的学习积极性

兴趣是最好的老师, 因此要想让学生做好化工原理实验, 就要提高学生的学习兴趣和积极性。首先, 重新编写实验教材。因为实验讲义是学生预习实验, 开展实验的重要依据, 是教学指导思想、教学内容、教学方法的综合体现。只有学生在学前做好预习, 掌握实验的主要内容、流程, 才能增强其做实验的兴趣和信息。而且, 实验课程和教材编排要根据理论课程进度而定, 针对学生的学习情况以及学校实验设备情况进行合理安排。其次, 实验教材内容上要有所创新, 对每个实验的目的、内容、原理、流程、步骤等进行说明, 除了对实验内容进行详细说明外, 还要对使用的实验设备、仪器的使用方法、注意事项等进行说明。实验教材还应安排思考题部分, 让学生完成实验后对相关内容进行思考回答, 加深实验印象。最后, 学校应重视化工原理实验教学, 其中实验装置是学生进行实验的物质基础, 也是一个实验室综合水平的体现。实验装置既要与本学科的内容与发展相匹配, 又要与人才培养目标相适应。因此应该增加实验设备, 扩大实验室规模, 让每个同学都有动手操作的机会, 提高其学习兴趣。

3.2 调整教学方式

传统的教学方式以讲解为主, 将实验目的、原理、内容、步骤等通过讲解的方式传达给学生, 将实验过程先操作演示, 再由学生自己操作完成, 这种教学方式很难提高学生的学习兴趣, 集中学生的注意力。因此, 我们需要采用启发式实验教学方法, 开设综合性、开放性实验, 提高学生的学习兴趣, 培养学生的创新能力。启发式实验教学方法可以让学生在学习过程中的将被动学习转为主动学习, 学会主动思考问题, 加强教师与学生互动, 充分发挥学生的主观能动性, 学生从被动受教育到主动吸收, 能促使学生获取更多的知识, 提高了学生学习的兴趣.而且能培养学生善于观察、深入思考的能力, 培养具有创新能力的人才。除此之外, 教师还要注重加强对学生实际操作能力的培养, 实验仪器和设备的使用学生应该熟练掌握, 并且可以根据实验流程自己完成实验内容, 培养良好的操作习惯。

结语

化工原理实验是联系化工理论与实践的桥梁, 是对课堂知识的补充与辅助, 既能加强学生对理论知识的理解, 又能培养学生分析问题, 解决问题的能力, 还能锻炼学生的实践动手操作能力, 所以化学原理实验非常重要。当前化学原理实验教学中存在较多问题, 教学改革势在必行, 所以学校、教师应充分重视起来, 提高化工原理实验的教学质量。

摘要:化工原理实验是强化化工原理课程内容的实践应用, 其主要作用在于加强学生的动手操作能力, 加强学生对理论知识的理解, 学会解决工程中常见的问题。本文作者通过分析化工原理实验教学的目的及化工原理实验的特点, 提出化工原理实验教学存在的问题, 并提出教学改革的具体措施。

关键词:化工原理,实验教学,改革探讨

参考文献

[1]蓝平, 谢涛, 钟磊, 等.高校化工原理实验教学的改革[J].广西民族大学学报:自然科学版, 2010 (3) :97-100.

化工原理实验 篇5

?

一、实验目的1、? 熟悉填料吸收塔结构和流程

2、? 观察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线

3、? 掌握气相总体积系数kYa和气相总传质单元高度HOG的测定方法。

?

二、实验原理

1、? 填料塔流体力学特性

图2-73 填料层压降-空塔气速关系示意图填料塔的压降与泛点气速是填料塔设计与操作的重要流体力学参数,气体通过填料层引起的压降与空塔气速关系如图2-73所示:

当无液体喷淋时,干填料层压降Dp对气速u的关系在双对数坐标中可得斜率为1.8~2的直线,(图中aaˊ线)。当有液体喷淋时,在低气速下,(c点以前)对填料表面覆盖的液膜厚度无明显影响,填料层内的持液量与空塔气速无关,仅随喷淋量的增加而增大,压降正比于气速的1.8~2次幂,由于持液使填料层的空隙率减少,因此,压降高于相同气速下的干填料层压降,是图中bc段为恒持液区。随气速的增加液膜增厚,出现填料层持液量增加的“拦液状态”(或称载液现象),此时的状态点,图中的c点称载点或拦液点。气速大于载点气速后,填料层内的持液量随气速的增大而增加,压降与气速关系线的斜率增大,图中cd段为载液区段。当气速继续增大,到达图中d点,该点成为泛点,泛点对应的气速称为液泛气速或泛点气速。此时上升气流对液体产生的曳力使液体向下流动严重受阻,积聚的液体充满填料层空隙,使填料层压降急剧上升,压降与气速关系线变陡,图中d点以上的线段为液泛区段。填料塔实际操作的气速控制在接近液泛但又不发生液泛时的气速,此时传质效率最高。一般操作气速取液泛气速的60%~80%。

2、? 气相总体积吸收系数kYa的测定

(1)?? 气相总体积吸收系数

??(2—63)

式中:V ——惰性气体流量,kmol/s;

z ——填料层的高度,m;

W——塔的横截面积,m2;

Y1、Y2——分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比,kmol(溶质)/kmol(惰性组分); ——塔顶与塔底两截面上吸收推动力与的对数平均值,称为对数平均推动力。

??(2—64)

在本实验中,由测定进塔气体中的氨量和空气量求出Y1,由尾气分析器测出Y2,再由平衡关系求出Y*。数据整理步骤如下:

(1)?? 空气流量

标准状态的空气流量为V。用下式计算:

?(2—65)

式中:V1——标定状态下的空气流量,(m3/h);

T0、P0——标准状态下空气的温度和压强,kPa;

T1、P1——标定状态下空气的温度和压强,kPa;

T2、P2——使用态下空气的温度和压强,kPa;

(2)?? 氨气流量

标准状态下氨气流量 用下式计算:

(2—66)

式中:——氨气流量计示值,(m3/h);

——标准状态下空气的密度,kg/m3;

——标准状态下氨气的密度, kg/m3。

若氨气中含纯氨为98%,则纯氨在标准状态下的流量V0〞用下式计算:

??? ?(2—67)

(3)?? 混合气体通过塔截面的摩尔流速:

(2—68)

式中:d——填料塔内径,m。

(4)?? 进塔气体浓度

??(2—69)

式中:n1——氨气的摩尔分率。

n2——空气的摩尔分率。

根据理想气体状态方程式:

∴? ?(2—70)

(5)??平衡关系式

如果水溶液<10%的稀溶液,平衡关系服从亨利定律,则:

Y*=mx???(2—71)

式中:m——相平衡常数,??(2—72)

H——亨利系数,Pa;

p——系统总压强,Pa.?(2—73)

?

式中:p*——平衡时的氨气分压,(mmHg或Pa),其数值可从附录5.1氨气的平衡分压表查得。

(6)?? 出塔气体(尾气)浓度

出塔气体(尾气)浓度由尾气分析仪测得,具体见附录5.4,尾气浓度的测定方法。尾气中氨的浓度由下式计算:

???(2—74)

式中:T1、p1——空气流经湿式气体流量计的压强和温度;

T0、p0——标准状态下空气的温度和压强;

V1——湿式气体流量计所测得的空气体积,ml;

Vs——硫酸体积,L;

Cs——硫酸浓度,mol/L;

rs——反应式中硫酸配平系数,本实验rs =1;

r2——反应式中氨配平系数,本实验r2=2。

(7)?? 出塔液相浓度

根据物料平衡方程:

(2—75)

因进塔液相为清水,即X2=0,则

?(2—76)

(8)?? 计算

由对数平均推动力公式计算,其中∵X2=0∴Y*=0

(9)?? 求气相总体积吸收系数KYa3、? 传质单元高度HOG的测定

?(2—77)

式中:HOG——气相总传质单元高度,m;

NOG——气相总传质单元数,无因次。

z已知,NOG求出后,则HOG可求得。

?

三、实验装置及流程

图2-74 吸收装置流程图

l—风机;2—空气调节阀;3—油分离器;4—转子流量计;5—填料塔;6—栅板;7—排液管; 8—喷头;9—尾气调压阀;10—尾气取样管;11—稳压瓶;12—旋塞;13—吸收盒;14—湿式气体流量计;

15—总阀;16—水过滤减压阀;17—水调节阀;18—水流量计;19—压差计;20、21—表压计;

22—温度计;23—氨瓶;24—氨瓶阀;25—氨自动减压阀;

26、27—氨压力表;28—缓冲罐; 29—膜式安全阀;30—转子流量计;31—表压计;32—闸阀

四、实验步骤及注意事项

1、? 实验步骤

(1)?? 填料塔流体力学测定操作

1)? 先全开叶氏风机的旁通阀,然后再启动叶氏风机,风机运转后再逐渐关小旁通阀调节空气流量。做无液体喷淋时,干填料层压降Dp对应气速u的关系。

2)? 全开旁通阀,再打开供水系统在一定液体喷淋量下,缓慢调节加大气速到接近液泛,使填料湿润,然后再回复到预定气速进行正式测定。

3)? 正式测定时固定某一喷淋量,测量某一气速下填料的压降,按实验记录表格记录数据。

4)? 实验完毕停机时,必须全开空气旁通阀,待转子降下后再停机。

(2)?? 气相总体积吸收系数测定的操作

1)? 实验前确定好操作条件(如氨气流量、空气流量、喷淋量)准备好尾气分析器。

2)? 按前述方法先开动水系统和空气系统,再开动氨气系统,实验完毕随即关闭氨气系统,尽可能节约氨气。

2、? 注意事项

(1)填料塔流体力学测定操作,不要开动氨气系统,仅用水与空气便可进行操作。

(2)正确使用供水系统滤水器,首先打开出水端阀门,再慢慢打开进水阀,如果出水端阀门关闭情况下打开进水阀,则滤水器可能超压。

(3)正确使用氨气系统的开动方法,事先要弄清氨气减压阀的构造。开动时首先将自动减压阀的弹簧放松,使自动减压阀处于关闭状态,然后打开氨瓶顶阀,此时自动减压阀的高压压力表应有示值,关好氨气转子流量计前的调节阀,再缓缓压紧减压阀的弹簧,使阀门打开,低压氨气压力表的示值达到5ⅹ104Pa或8ⅹ104Pa时即可停止。然后用转子流量计前的调节阀调节氨气流量,便可正常使用。关闭氨气系统的步骤和开动步骤相反。

(4)尾气浓度的测定,详见附录5.4。

?

五、实验报告要求

1、? 在双对数坐标纸上绘出干填料层压降Dp与空塔气速u的关系曲线及一定液体喷淋密度下的压降Dp与空塔气速u的关系曲线。

操作条件下液体的喷淋密度 [m3/m2.h]

???(2—78)

2、? 测定含氨空气~水系统在一定的操作条件下的气相总体积吸收系数KYa和传质单元高度HOG。

六、思考题

1、? 阐述干填料压降线和湿填料压降线的特征。

2、? 为什么要测Dp~u的关系曲线?实际操作气速与泛点气速之间存在什么关系?

3、? 为什么引入体积吸收系数KYa?它的物理意义是什么?

化工原理实验 篇6

摘要:化工原理是非化工专业中一门重要的技术基础课, 亦是一门理论与实践紧密结合的工程性课程。根据各专业特点,探讨面向非化工专业的化工原理课程理论教学、实验教学、课程设计三环节的改革与实践,能够更好的为社会培养具有创新精神和实践能力的高素质专门人才。

关键词:非化工专业;化工原理;教学改革

【中图分类号】G642

化工原理是化学工程与工艺、过程装备与控制工程、应用化学、环境工程、生物工程、制药工程等专业开设的一门理论与实践紧密结合、工程实践性强的课程,是自然科学领域基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程。化工原理教学内容包括理论教学、实验教学、课程设计三个教学环节,应在这门课程的教学中使学生尽早建立工程意识,树立工程概念,培养学生工程思维、技术经济思维的能力,使学生能用工程观念分析、解决工程中的实际问题。

对于非化工专业,化工原理是由理到工起重要桥梁作用的专业基础平台课。但是由于化工原理理论教学中既有严谨的理论推导,又有实践经验的总结,同时在课程的各个章节中涵盖了大量化工设备的选型与设计知识,实践性强,难于理解;非化工专业化工原理理论课课时较少(一般为32课时或48课时);学生几乎从未接触过化工实际生产, 工程观念不强, 对于工程设备的种类结构及其操作缺乏直观认识,对知识接受较慢;课程的这些特点给“教” 与“学” 都带来了许多挑战。本文在传统的化工原理教学基础上,综合各专业特点,探讨面向非化工类专业的小课时化工原理课程体系,对其教学内容和教学方法做了如下改进。

1、理论教学环节的改进

1.1 阐明化工生产与非化工专业生产间的内在联系

对于大部分非化工专业,化工原理一般安排在三年级上学期,此时学生刚学完公共基础课,尚未正式接触专业课程,对专业知识及未来可能从事的工作对象了解不多,因此初学化工原理且感觉与本专业知识相差较大时,会打击学习积极性与能动性。因此,在开始化工原理课程的正式讲授前,讲授者应向学生着重阐明讲解该课程与其专业实际生产之间的内在联系,指明两类操作间的异同点,使学生充分认识到化工原理课程在专业学习中的重要性,才能从根本上提高学习主动性,在学习化工原理课程的同时建立起对本专业生产过程的普遍认识。

1.2 根据专业特点整合调整教学内容

化工原理课程的改革须紧紧围绕着该专业的培养目标和特点来进行,同时课程的设置必须满足社会需求。以制药专业为例,相比化工类专业, 化工原理教学学时要少得多,一般为32课时。因此,如何在有限的学时内,引导同学们在掌握基本化工操作知识的基础上,学会分析制药生产的过程原理、操作要领等,是一个非常现实的问题。

因此,要结合开课对象的专业特点,将课程的内容大幅度精简,突出重点,加强课程教学的针对性,同时,讲授者应适当介绍学生自身专业的新型生产技术,介绍学科新的发展和跨学科的新动态。

1.3 增选与专业密切相关的习题例题

目前,很多高校对不同专业(化工、化学、制药、生物等)化工原理的教学均采用一样的教材、一样的习题、一样的考核等等。这种单一的教学模式已经不符合时代特点和学生的实际状况。在现今的化工原理教材中,计算例题多是为了说明某公式的应用而假定或编套的,对于非化工专业的学生,难以达到应有的示例效果。讲授者应根据专业特点,增选合适的习题例题,力求所授例题均来自于实际的专业相关生产过程,能反映生产实际问题,增加真实性,同时计算结果应符合常见的工程取值,可与工程实际相比较,加强学生对工程计算特点的理解,让学生在解题中逐步建立工程的观念。这样不但可以强化课堂教学的目的性,提升了教学效果;而且通过该类例题的讲解,极大帮助学生们培养和树立正确的工程观念,锻炼学生们的工程分析与逻辑思维能力。

1.4传统教学法与现代教学手段相结合

多媒体教学和板书教学各有优缺点,根据课程特点,结合各专业的特点,采用多媒体结合板书进行课堂教学。

化工原理是一门工程实践性很强的课程,涉及复杂的化工设备结构和大量复杂的工程计算,传统的板书教学往往枯燥乏味大有纸上谈兵之意,使学生感到讲解内容过于空洞和难于理解。而多媒体教学通过文字、图片、动画等形式有机组合,形象动态地展示了化工单元操作过程和设备结构,信息量大,增加感性认识,便于学生理解和掌握一些复杂抽象的过程,为课程教学手段的改革开拓了一个新的方向。例如, 在讲授离心泵的工作原理时,利用动画素材, 将叶轮运转、液体在泵内的流向、吸液和排液等逼真地呈现出来,从而使学生非常容易地理解了离心泵的工作原理、内部结构和操作时应注意的问题。

2、实验教学环节的改进

化工原理实验是以化工原理为基础的一门工程实验课程,化工原理实验再现化工过程现象和客观规律。通过实验使学生熟悉单元操作设备的结构及性能,掌握其操作方法,加深对理论教学内容的理解。在实验教学过程中培养学生的实验技能、科学研究能力和解决工程实际问题的能力。

笔者教研室根据各专业特点,选择有代表性的实验内容,将化工原理实验按照相应各章理论教学的顺序进行安排,化工原理实验的顺序为流体阻力、离心泵性能测定、过滤、传热、吸收、精馏和干燥。既避免了实验的盲目性,还有利于加深学生对新知识的感性认识。

3、课程设计环节的改进

化工原理课程设计是化工原理教学三大内容之一,是化工原理教学中综合性和实践性较强、 培养学生技术经济和工程观点的重要教学环节。通过课程设计使学生初步掌握化工单元操作设计的基本程序和方法,熟悉查阅技术资料和国家技术标准,正确选用经验公式,确定经验数据,运用简洁文字和工程语言正确表述设计思想和设计结果,同時树立实事求是的科学态度、正确的设计思想和严谨的工作作风,提高学生综合运用所学知识,独立解决实际问题的能力,是对学生解决实际问题能力的一次全面的检验过程。

目前,在课程设计的选题过程中,寻找一些科研或生产中的实际问题作为题目,多为工艺计算量相对较少的换热器设计以及精馏塔设计,这样可以保证学生的主观能动性。设计内容包括设计方案简介、主要设备的工艺设计计算、典型辅助设备的选型和计算、工艺流程简图和主体设备工艺条件图等。

结论

综上所述,结合化工原理和各非化工专业的专业特点,笔者对非化工专业的化工原理课程的理论教学、实验教学及课程设计三个环节提出了几点建议,希望对小课时化工原理课程教学的提高有一定的借鉴作用,使学生尽早建立工程意识,树立工程技术观念,为后续专业课的学习打下良好的基础。

参考文献

[1] 黄德春,史益强,王志祥. 面向制药类专业的化工原理课程教改实践. 化工高等教育, 2009(3):30-32.

化工原理实验 篇7

本文针对应用化学专业培养计划, 结合多年教学经验, 现对化工原理实验室建设和实验教学进行初步探索并提出几点建议, 旨在合理、有效利用教学资源, 使学生充分掌握理论知识, 并能与实践相结合, 在将来的工作岗位上能够解决相关实际工程问题, 实现专业培养目标。

1 实验室建设

实验室作为教学实践的场所, 是培养创新人才的重要课堂。实验教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊作用。因此, 规划好、建设好、管理好、使用好实验室对提高教学质量, 为学校教学、科研提供优良的环境和物质基础显得尤为重要。现结合专业培养计划, 对化工原理实验室建设提出以下建议。

1.1 针对理论教学内容, 购置典型的实验设备

化工原理实验不同于其它的基础课程实验, 属于工程实验范畴[2] , 其实验都是按各单元操作原理设置的, 实验设备都是相应单元操作的典型小型设备。为了强化理论课教学效果, 使学生通过小型实验进而掌握单元操作中的基本问题及其解决措施, 化工实验设备应该与理论课内容紧密结合, 每个单元操作都选择典型而不重复的实验设备。例如, 为了使学生进一步理解干燥原理、干燥曲线和干燥速率曲线, 可以选择易于操作的洞道干燥设备, 实验过程操作简单, 数据重现性好, 便于学生的操作和对干燥过程的理解;为了让学生掌握单元操作——吸收和精馏, 可以选择板式精馏塔和填料吸收塔, 这样既避免了设备的重复, 完成了两种重要单元操作的实践, 又使学生对两种典型的气液传质设备——板式塔和填料塔及其相关理论知识有了实际了解, 可谓一举两得。

化工实验作为工程实验, 侧重于培养学生的手动能力, 目的是使学生掌握单元操作原理和相关设备操作。因此, 实验设备应注重综合性和实用性。现在很多实验设备过度注重自动化, 多数参数均由仪表显示, 通过计算机采集并分析处理, 而忽略了学生手动能力的培养。这使得学生懒于思考操作的注意事项、实验数据的合理性及其处理方法。另外, 设备自动化程度越高, 维修费用就越大, 这无疑增加了实验成本。因此, 实验设备更应该注重手动, 各个参数可调可控, 即增加了学生操作机会, 使学生能够真正参与到实验中来, 又为学生自主设计操作参数, 增强实验的综合性和设计性提供了可能性。

1.2 兼顾科研, 充分调动教师教学积极性, 提高教学质量

大多数院校化工原理课程都以教学为主。与基础实验室相比, 化工原理实验室侧重教学而忽略了教师的科研。人们常说, 教学与科研相辅相成[3] 。只专注教学而没有科研, 教师很难了解化工学科前沿, 对于一些理论知识也很难从深层次去剖析, 这将导致教师难以将理论知识全面而透彻的教授给学生, 甚至影响教学方法、教学手段的不断革新。科研硬件条件差, 也会影响教师个人发展。教师个人知识层次得不到提高, 必将影响工作热情和教学效果, 进而导致教师流动性大, 甚至留不住优秀人才, 给学校增加教育投入。因此, 在实验室建设中, 适当兼顾新装置的科研功能, 并购置一定的科研装置显得非常重要。当实验室具备了一定的研究条件, 就有可能争取相关课题。这样可以促使教师与学科前沿保持接触, 提高自身素质。在出学术成果和提高职称等事关每个人切身利益的事情上, 如果能创造基本的条件, 将有利于调动教师教学积极性, 有利于留住和吸引优秀人才来从事基础课教学。事实上, 教师从事一定的科研, 既能提高他们在学生心目中的地位, 对丰富自身的专业经验也是非常有利的。例如, 购置反应精馏装置。该装置将化学反应和产物分离结合起来, 即能完成学生简单精馏实验, 又为教师进行相关科研提供了基础设备。

1.3 加强师资队伍建设

作为一门好的实验课程, 不仅要有一系列性能优良的实验装置, 同时还需要具有一支素质全面、业务精良、团结协作的教师队伍, 以及一套科学的管理办法。在实验过程中, 教师起着“领路人”的角色, 学生的许多新观念、新思路都源自于教师的点拨与指导, 这就需要指导教师不仅对实验内容十分熟悉, 同时对本专业的前沿技术、研究动向及学科交叉知识有所了解和掌握。只有创新的教师, 才能培养出有创新能力的学生[3] 。为了加强专业师资队伍建设, 应组建课程小组, 小组成员定期进行专业交流, 互相学习, 互相促进;组织教师参加课程相关培训和学习, 及时了解专业最新动态, 以创新教法。除了注重提高教师专业素养之外, 还应重视教师师德建设, 培养教师高尚的道德品质和崇高的精神境界。教师的基本素质渗透在全部教育教学过程中, 它将对学生产生潜移默化的影响。从某种意义上说, 推进教师素质教育, 等同于提高学生基本素质。

1.4 完善实验室管理制度

实验室是进行实验教学的重要基地, 也是做好实验准备的条件和基础。要充分有效的利用实验室为学生和教师开展实验, 首先要健全实验室各项规章制度。例如:建立大型仪器设备的操作规章、使用维修保养制度;建立大型仪器设备的技术档案, 使用卡和维修记录;健全实验室安全、卫生、保卫制度;制订仪器设备保管、借用、损坏赔偿等条例;制订实验室技术人员责任制等。对于学生, 建立完整的实验室考勤、数据记录、实验考核等制度。

2 实验教学

2.1 实验教学模式多样化

传统的化工实验教学无非两种, 一种是教授完一种单元操作的理论知识后开展相关实验;第二种是理论课教学结束后集中开展实验教学。这两种方法各有利弊。第一种方法有利于学生尽快巩固和掌握理论知识, 但不利于原理和操作相似的单元操作的横向类比。第二种教学模式与前一种恰好相反, 虽然学生可以很好的将相似操作进行比较, 却由于理论与实验教学时间跨度较大, 学生对部分知识有所遗忘, 这不仅增加了学生实验预习难度, 又影响了实验教学效果。笔者认为, 实验教学不应该拘泥于一种模式, 应将各种模式有机结合, 旨在提高教学质量。例如, 普通精馏实验和吸收实验虽然分属于两个单元操作, 但基本原理均为质量传递, 可以将这两个实验安排在理论课教学之后同时开展, 以便于学生掌握传质过程原理和传质相关设备。雷诺演示实验可以安排在理论教学之前, 先让学生观察墨水流线型状, 提出不同流动形态, 激发学生的好奇心和学习兴趣, 然后教授理论知识, 让学生通过学习解开心中疑惑。

2.2 加强综合性、设计型实验开展

传统的化学实验都是验证性实验, 从实验装置、实验物系到仪器调试, 一切都由教师事先准备好。实验时, 教师还要先讲解实验目的、步骤及注意事项, 甚至演示一遍。这样的实验给学生一种单一性和验证性错觉, 极不利于学生创新能力的培养[4] 。开展综合性、设计型实验, 能让学生尽早接触工程或科研实际, 培养或考察他们灵活运用所学知识解决实际问题的能力, 尤其是创新能力[5] 。综合性、设计型实验的开发是提高学生素质, 增强学生科研能力的重要手段, 它可以使学生掌握基本的科学研究过程, 提高学生提出问题、解决问题的能力。化工原理综合实验设备多使用大型多功能性设备, 可以完成某项单元操作的多项实验任务。在完成基本的实验内容后, 利用较为先进的实验设备, 认真筛选, 确定一些可进行综合性实验的单元操作, 指导学生进行选题、理论分析、实验设计、数据处理、结论分析, 最后形成科技论文, 使学生所学的理论知识得以在实际中应用, 科研能力得到锻炼并有所提高。例如, 在开展完简单精馏实验之后, 学生已经基本掌握了精馏设备的操作和精馏塔的流体力学特性, 在此基础上指导学生设计简单反应精馏实验, 培养学生的实验设计能力和创新能力。

2.3 适当引入仿真实验

所谓仿真, 就是虚拟现实技术。该技术是由计算机硬件、软件以及各个传感器构成的三维信息的人工环境——虚拟环境。而化工仿真就是利用软件在计算机上, 以实际生产流程为基础, 通过建立生产装置中各种单元操作的动态特性模型以及各种设备的特性模型, 从而建立起与各种化工生产操作相关的虚拟环境。其流程原理、控制手段、操作场景、操作界面与化工生产实际情况基本相似[6] 。

传统的化工实验都是采用分组的方式, 让学生在真实的设备上操作。但是化工实验设备体积大, 实验周期长, 采用分组方式很难让每个学生操作一遍仪器。如果像基础实验一样, 让每个学生独立完成实验, 则需要较大的实验场地和较多师资以及耗费大量课时, 这给实验开展增加了成本和难度。另外, 实验室中一台装置只能反映一种单元操作, 而实际工业生产往往是多种单元操作组合成一条完整的生产线, 这对每一个单元操作的控制提高了要求。传统实验很难让学生对完整工业生产建立感性认识, 学生难以理解各个单元操作的有机结合。利用化工仿真系统所建立起的虚拟环境, 将各种化工单元的流程、操作点以及控制参数等信息逼真的呈现在学生面前。学生在互动良好的仿真实验平台上进行模拟操作, 掌握复杂控制系统的投运和调整技术, 提高对化工过程动态运行的分析和决策能力。传统的化工实验若操作不当, 会损坏设备, 甚至引发安全事故。而仿真实验操作中如果出现失误不会引发任何安全问题, 反而便于学生运用已学知识判断和纠正错误。教师还可以自行设置故障, 模拟故障现象, 提高学生判断问题和解决事故的能力。由此可见, 化工原理实验中适当引入典型的综合性仿真实验, 有利于强化课程教学效果。

总之, 对化工原理实验室进行全面建设, 对实验教学方法、内容、模式等进行全面的改革和建设, 是提高教学质量的主要途径, 对提升化工原理实验教学的硬件和软件环境大有好处。通过实验室建设, 提高了实验室利用率, 降低了实验成本;通过实验教学改革, 提高了实验课程的教学质量;利用仿真实验教学, 培养了学生对实验的兴趣, 调动了学生参加实验的积极性;利用综合性与设计型实验, 提高了学生的综合实验能力、实验技能和解决问题能力, 从而大大提高了课程教学效果。

参考文献

[1]宋建争, 张永强, 王丽琴.化工原理实验教学改革[J].教学研究, 2008, 31 (5) :448-450.

[2]李梅, 张彦军.化工原理实验课程的教学改革与实践[J].新课程研究, 2008 (123) :60-61.

[3]周锡堂, 郑秋霞, 邹纲明.化工原理实验教学中的几个问题[J].化工高等教育, 2007, 95 (3) :45-47.

[4]刘佰猛.化工原理实验教学中学生创新能力的培养[J].牡丹江教育学院学报, 2009, 116 (4) :115-116.

[5]胡章文, 张翠歌, 李芳.化工原理实验教学创新与实践[J].中国现代教育装备, 2009, 85 (15) :68-70.

上好《化工原理》实验课的途径 篇8

可以毫不夸张地说, 化工技术工作者无论是从事化工过程的开发、设计还是生产, 都必然而且经常会遇到各种单元操作问题, 因此必须熟练掌握化工原理的基本概念、基本知识和基本方法。《化工原理》要求学生必须熟练了解各种单元操作及其设备的原理, 而化工原理实验是学习、掌握和运用化工原理理论知识必不可少的重要教学环节。化工原理实验是一门实践性很强的技术基础课, 与课堂教学相互衔接, 构成一个有机整体。化工原理实验不同于基础课实验之处在于所面对实际问题的错综复杂性:物料千变万化, 设备形式大小各异, 等等。所以化工原理实验属于工程实验范畴, 担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。由于化工原理实验教学的目的着重于培养学生的实践能力和解决实际问题能力, 因此对化工类及相近专业学生的业务素质和工程能力的培养也起着至关重要的作用。

如何上好《化工原理》实验课, 让学生能通过实验, 将理论知识融汇贯通并与实践结合起来, 锻炼他们的分析和解决问题能力, 成为摆在化工专业课教师的难题。在此, 我结合多年来《化工原理》实验课的教学经验, 特将实验课的教学方法总结如下, 希望能起到抛砖引玉的作用, 得到同行的指正。

一、注重预习, 把好实验第一关

预习是实验教学的关键环节。以往《化工原理》实验教学基本上是“被动式”, 将学生“抱着走”, 学生的主体地位没能得到充分发挥, 动手能力不强。针对这种情况, 在教学中我加强了预习环节的考核, 包括现场和仿真预习, 主要是考查学生围绕实验任务, 掌握实验原理、实验流程、操作方法;明确实验中应测取哪些数据, 预估实验数据变化规律 (趋势) 或范围等情况。预习不合格者, 不准正式操作实验。

预习途径有多种, 如通过阅读实验讲义, 利用多媒体课件网上预习, 现场观察设备流程, 等等, 学生可根据自己的情况自行选择。在布置预习的作业中, 要求学生写出预习报告, 如实验目的、原理、装置流程示意图、实验步骤与注意事项等, 拟好实验原始数据表格。

二、规范实验操作, 注重实验细节

在化工原理实验中, 教师应注重培养科学的实验态度和严谨的实验作风。教师要提醒学生根据不同的实验, 做到以下几点。

1. 实验中应密切注意仪表示数的变动, 随时调节, 以保证过程的稳定。

我们一定要在过程稳定后方可取样或读取数据, 所以实验条件改变后, 要等一段时间才能取样或读数, 时间的长短视实验是“热模”还是“冷模”、仪表的滞后等情况而定。

2. 凡是影响实验结果或与实验相关的数据均应测取, 如大气压、室温、水温、设备有关尺寸、物料性质等, 不应遗漏。

注意:并非所有数据都能直接测取, 如水的粘度、密度等可通过测定水温得到。

3. 同一条件下, 至少应该读取两套数据, 如果重复性较好, 方可改变条件, 继续实验。

4. 实验过程中不要只顾埋头操作和读数, 忽略了对过程现象的观察。

须知, 实验现象往往与过程的内在机理、规律密切相关。如塔板上两相接触状态与效率的关系。

5. 实验中若出现异常现象, 或者数据有明显误差时, 应在记录中如实注明。

小组成员应与教师一起进行认真讨论, 研究异常现象的原因, 及时发现问题、解决问题, 或者对现象作出合理的分析、解释。

6. 用事先拟好的原始数据表格认真进行记录, 不得随便拿一张纸记录。

要保证数据清楚、准确, 记录后应及时复核, 避免读错、写错, 注明所测物理量的名称、符号、单位。

7. 实验记录需交教师检查、签字后方可书写实验报告。

8. 实验结束后, 按操作规程关闭仪器设备;

检查水、电、气是否关闭, 仪器设备的复原情况, 将场地打扫干净方可离开。

三、书写实验报告, 提高综合能力

实验报告是对实验过程的总结, 是实践环节中不可缺少的一个重要组成部分, 实验报告要表达简洁、准确, 条理清楚。正确书写实验报告, 可以培养使得学生的分析能力、语言表达能力、解决问题能力等综合能力得到锻炼。报告一般包括如下几项:1.实验目的;2.实验原理;3.实验装置流程 (包括流程示意图和主要设备、仪表型号规格) ;4.实验步骤:根据实际记录, 操作要领;5.实验数据及处理;6.实验现象分析及结果讨论;7.回答思考题、总结、收获。实验报告中以数据处理、现象分析和结果讨论两项最为重, 实验数据表格要一目了然, 表头上各物理量的符号、单位要标清楚;注意记录的是原始数据, 将结果数据整理成曲线或拟合成经验公式时, 要根据数据间的关系或预测的函数形式, 来选择曲线是画在直角坐标上还是对数坐标上, 使图形线性化。实验现象分析、数据评价、结果讨论等应有自己独到的见解和分析, 切忌不动脑子, 人云亦云。

在批改化工原理实验报告过程中, 我发现大多数学生写实验报告流于形式, 抄袭现象严重。为此, 我在学生中进行了一些调查, 绝大部分学生认为化工原理实验报告内容太多、太长, 撰写实验报告耗时多、收效小, 建议改革。因此, 我对实验报告的写作进行了改革, 要求学生的实验报告以小论文形式的写作, 使学生的知识和能力进一步升华。学生要撰写一份符合规范的小论文形式的实验报告, 首先要应用的是语言知识;要使报告严谨、完整, 需要严密的逻辑思维能力和推理;在数据处理时, 要运用函数、曲线图、数学模型等数学知识;在分析、讨论问题中, 要用到有关化学、化工、自动化、制图、机械等相关知识;结论要求学生用几句话来概括, 可以培养学生的逻辑思维能力和概括能力。

四、引入仿真试验, 改革实验模式

化工原理实验课大都采用传统的分组实验的形式, 由于受到场地和实验装置的限制, 很难实现学生个人独立完成实验的目的。引入仿真实验教学则在很大程度上解决了这个问题。仿真实验是对真实实验的模拟, 它是真实实验的一种有效的补充。虽然与真实的实验操作环境还存在一定的差距, 但仿真实验引入到化工原理实验课中, 对于提高整体教学效果的作用是非常明显的。在实验教学中, 利用仿真实验, 可以保证每个学生都能自己动手做实验, 观察实验现象, 验证公式、原理定理, 提高学生实际动手能力。同时, 对于难做的实验, 学生可以重复进行实验, 而不受时间、场地、安全等实际实验条件的限制。所以在化工原理实验教学中开展仿真实验已经成为化工原理实验教学改革的新方向。

随着社会的发展和科学技术的进步, 社会对人才的需求正在发生着深刻的变化, 作为一名职教专业课教师, 我将继续努力探索适合专业课的教法, 为社会培养出更多适应新形势的高素质劳动者和实用性人才。

参考文献

[1]冯亚云编.化工基础实验.化学工业出版社.

[2]化工原理 (第二版) .化学工业出版社.

[3]化工原理 (第三版) .化学工业出版社.

化工原理实验教学的探索与实践 篇9

为了适应高校实验教学改革的要求,我院改革实验模式,通过改革实验教学方法和充实实验内容,实行“验证性实验+综合性实验+设计性实验”的实验教学模式,通过实验对学生进行实验设计、实验技能、实验思路、实验数据处理以及观察问题、发现问题、解决问题能力的全面训练,使学生的操作能力、科研能力及创新能力得到全面提升。在近年的实验教学中着重从教学方法、改革和扩展实验内容以及实验成绩综合考核这三个方面进行探索和实践。具体做法如下:

1教学方法的改革和实践

1.1对实验教学过程进行改革

传统的教学模式是“老师讲,学生照方抓药”,学生完全按照实验指导书按部就班的进行实验,学习的主动性积极性不高。实验结束后,很多学生感到就是按照书上的顺序去操作了一下阀门,读了几个数据。对所作的内容,为何要如此操作,及所操作的设备并不甚了解。为此我们对实验教学过程进行了改革。实验教学过程中先集中讲授,参观了解实验仪器的构造和功能,并要求学生按规定写好实验预习报告,然后进行小测验,测验合格后进入实验室,由学生对仪器设备进行观察,分析。通过小组内讨论弄清楚每根管路的连接,每个仪表的作用,每个阀门的开关,每个数据的测定方法。然后由教师随机提问,学生通过讲解实验步骤及操作流程,合格后方能进行实验,实验结束后写出实验报告,并用ppt进行集中汇报。

在集中讲授的过程中,教师主要讲授实验的目的和原理,提出问题,让学生根据所学的知识进行思考,要想达到实验目的,需要测哪些数据,如何测这些数据。例如最简单的雷诺实验,实验目的是建立“滞流和湍流两种流动形态”的感性认识,以及观察雷诺准数与流体流动类型的相互关系。此时教师提出问题,如何观测流动形态?此时学生很容易根据课堂所学到的知识回答,可以通过观测红墨水的流动情况来判断。此时教师可以继续提问,如何建立雷诺准数与流体流动类型的相互关系?借此可以引导学生进行思考,某一流动形态此时对应一雷诺准数,流动形态可通过红墨水观察得到结论,而所对应的雷诺准数如何得到?学生会很容易想到雷诺准数的公式:Re=duρμ,此时再进一步引导学生,让学生思考如何得到Re,即d,u,ρ,μ应分别如何获取,如何通过调节来测定不同的流动状态的Re。进而可以让学生初步对实验设备进行设计,画出初步的设计图,通过与书上的设备图进行对比,让学生发现不同之处,并进一步分析为何要这样设计,这样设计有什么作用等等。这样的教学过程使学生在探究中进行学习,让学生觉得学习并不枯燥,而是探索的过程,发现的过程,和对所学的知识应用的过程,从而激发了学生的学习兴趣,提高了学生的实践能力。学生在实际操作雷诺实验中,会遇到雷诺数Re<2000时就发生湍流的情况,这显然是和教材中的理论知识相违背的。在ppt汇报中可以让学生进行讨论,实际流型问题可能与外界扰动有关,既有环境因素,也有人为的操作因素。在出现这种特殊情况时,可借机引导学生灵活地运用理论知识,结合实际情况来分析影响流动形态的因素,使学生更深刻的体会层流和湍流的本质区别,认识到这就是化工原理实验的复杂性和多变性工程性质的具体体现。这样,对拓宽学生的思维方式、增强学生观察和分析实际问题的能力能起到积极的作用。

1.2建立实验教学过程监督制度

由于近些年的高校扩招,生源倍增。目前我校进行化工原理实验的学生每年会达到300人以上,负责化工原理实验的教师有6名。如何使实验教学规范化,系统化成为一个亟待解决的问题。教研组对教师的实验讲解、指导和报告批改等过程都进行了严格的规范,明确实验要求和实验考核规定,形成文件下发,并进行必要和及时的监督。学生了解实验原理、实验设备和操作要点等的主要途径之一就是实验的讲解,讲解的好坏将直接严重影响实验效果。因此我们通过每个设备的主讲教师进行试讲这一程序,来提高讲解环节的质量。试讲中由其他教师听课并集体讨论,提出问题及建议。教学组教师共同备课,最后整理形成该实验的讲解教案,并建立统一的题库。根据以往教师在实验过程中指导不尽心可能会导致的实验结果不佳、数据发生错误以至于实验数据无法处理等情况,建立由实验负责人及其他教师定期抽查和现场询问制度,了解实验过程中教师是否有离开,是否及时解决问题,指导实验过程中是否提问,解答是否清楚明白等情况,进行及时有效的监督。在课程结束后由教学管理部门组织教师集中抽查评判实验报告批改情况,进行总体评价,对评价较低的教师限期改正并予以跟踪监督。

2实验内容的改革

我们对化工原理的实验内容进行了改革和扩展。以期改变传统的化工原理实验教学内容和模式带给学生实验单一性、验证性的错觉,来提升和培养学生的创新能力。例如旋风分离实验,原来是一个最简单的演示实验。我院的旋风分离装置采用的是文丘里管自吸式进料,通过这个装置可以使学生对静压能和动能的转换有一个很好的认识。原来这个实验过程很简单,往往和其他实验一起给学生演示,内容比较单一。经过讨论,给学生增加了“测定气固分离效率”这一任务,让学生自行思考设计方案进行操作。这样能有效督促学生对设备加以仔细研究,对实验过程印象更为深刻,而且培养了学生的动手能力,也是对后续更为复杂实验设计的一次预练习。

对于某一实验,指导书中一般只提供一种方法,局限性较大。但同一实验,往往可以有多种实验方法,因此,可以对原有实验内容进行扩展,扩展的内容主要是综合型、设计型、研究型的实验内容,这些实验内容,可以将提高学生的动手能力、分析解决工程问题的思想融入其中。我们主要对传热实验和精馏实验内容进行了改革。例如传热实验,实验分为基础和设计两个实验部分。通过基础实验部分的讲解,让学生对基础的理论和该套实验装置所能进行的工作和测定的数据进行了解和掌握。然后让学生根据已掌握的知识,利用现有仪器,分组进行实验设计,测定完成不同的实验任务所需要的数据(实验任务有(1)通过比较普通管和螺纹管,对强化传热的途径探讨;(2)通过对流给热系数的测定,对一定生产任务的列管换热器设计;(3)通过对流给热系数的测定,对一定生产任务的套管换热器设计)。通过这些任务的完成,既加深了学生对基本实验原理的了解,又让学生对所学知识进行了灵活运用,提高了学生的探究能力。又例如原精馏实验主要测定全回流状态下全塔效率的测定,通过扩展实验内容,我们开设了综合实验“不同进料浓度对操作条件和分离能力的影响,测定全回流条件下塔体浓度(温度)分布”。还开设了设计实验内容“回流比、进料位置、进料热状况等操作条件对精馏塔分离效率的影响”,这样实验中学生要得出各因素对精馏塔分离效率的影响规律,要求学生采用正交试验法进行实验优化,得出最佳操作条件。在原有实验中,乙醇-水体系往往用用酒度计来进行测定。在综合实验和设计实验中,可以启发学生通过查资料,选择比重计、阿贝折射仪和气相色谱等仪器进行测量,并由各小组之间比较不同方法的优越性。这个实验的开展,加深了学生对精馏操作的认识,对课程设计的顺利完成也提供了很好的基础。因此,通过精心改进的设计性和综合性实验丰富了实验内容,实验方法、测试手段,这就要求学生不仅有更广的知识面,还要充分了解相关的知识并能灵活运用。通过完成这样的设计性实验,学生学到的知识不但比仅仅是简单的验证性实验要全面得多,最主要的是提高了学生的能动性,激发了学生的学习热情和创造性。

我院化工原理实验是成立于1982年,很多是1982~1987年购买的实验设备,使用时间大都已达20余年,设备淘汰后如果直接丢弃,对我们新升本实验经费非常紧张的院校来说很可惜,也不符合现在所倡导的节能降耗的实验理念。我们利用这些废旧仪器,建立起演示装置和模型陈列台,还建立了学生可以自己动手的实验装配平台。学生可以根据自己的设计来拆卸、组装设计实验装置,培养了学生的创新能力。还可以通过这个实物平台开阔学生的视野,让他们结合实物消化课堂内容,了解各种装置和元器件的作用,认识仪器设备的发展演变,掌握各种装置的结构和特点、适用的范围,从而指导今后实践中仪器设备的选型,同时也启发学生对新仪器设备的开发。这样的展示场所成为学生的一个很好的校内实习基地,开放后大受学生的欢迎。

3实验成绩考核的改革

实验模式、内容的改革调整以及教学方法的改革必须有配套的考试方法和成绩评定。为此对化工原理实验的考试方法和成绩评定也进行了相应的改革。

成绩由预习考核+现场实验考核+实验报告考核三部分构成。预习考核要求充分体现学生预习的重要性。其中包括预习报告、实验设备和操作的认识、题库口头答题成绩、设计实验(综合实验)的设计思想等,占总成绩的30%。

现场实验考核是学生动手能力的真实体现,包括操作过程中操作是否规范,仪器、仪表的使用方法是否正确,操作参数

的控制是否稳定以及设计(综合)实验的操作调控能力,设计能力等,在实验成绩考核中比重较大,约占总成绩的40%~50%。

实验报告考核包括实验数据的处理、结果的正确性及ppt汇报,对实验现象和实验结果的分析和讨论是否充分,结论的科学严谨性。其中ppt汇报是权重比较大的一项,由教师和学生一起参与打分,占总成绩的20%~30%。

参考文献

[1]徐宁,牟建明,郑学伦.在化工原理实验教学中建立工程概念[J].实验室研究与探索,2005,24(7):82-103.

化工原理实验 篇10

实验是教学中常用且重要的教学手段, 特别是在高职高专院校显得尤其重要。化工原理实验作为化工原理课程的一个重要教学环境, 其基本任务是使学生加深理解和巩固化工原理课程中阐述的理论, 培养学生解决工程问题并掌握一定的实验操作技能。而传统的化工原理实验内容具有多而散的特点, 表现在概念多、设备多, 单元操作之间的相互联系比较疏松, 所以必须对原实验进行改革, 提高实验的演示度, 增强演示实验效果, 最大限度地发挥实验的作用。

1 我国高职教育教学的特点

高等职业技术教育的最大特点就是培养应用型、操作型技术人才, 要求强化理论联系实际, 因此要求改变传统的教学方法;由于课程种类和课程内容急剧增加与教学学时压缩的矛盾日益突出, 为在有限课时内使学生获得更丰富、更新颖的知识, 又不至于大量增加学生的学习负担, 也要求必须改变传统的教学方法, 更新教学手段。多媒体网络教学模式恰恰带动了教学方法的改革, 解决了以上问题。它不仅应用于理论教学, 在实验课、操作技能训练、教学实习等许多方面, 大有用武之地。在实验技能课教学实践中, 难以实地、实景操作训练和无法演示教学内容, 可以运用计算机多媒体来进行模拟教学, 解决某些重要岗位不好实地实习的困难。

2 多媒体技术在化工原理实验教学中的作用

2.1 增强感官效应, 提高学习效率

多媒体技术运用于教学打破了“一块黑板、一支粉笔”的以教师灌输为主的传统教学模式, 构建起以文本、动画、音频、视频等多媒体共存的新型教学模式。使学生从被动接受知识转为主动学习, 从呆板、抽象的教学内容转变为形象、生动、色彩缤纷的教学情境, 促进学生发展思维能力, 拓展空间概念, 加深对事物的理解, 主动参与课堂教学的全过程, 最大限度地提高学习效率。这很适应高等职业技术院校的教学模式和学生的学习模式。比如在讲蒸馏过程, 结合精馏塔的立体图, 塔顶的馏出物和塔釜的残馏液使学生一目了然。

2.2 有利于实现创造性的学习

多媒体技术在教学中的运用具有灵活多样、生动逼真、便于控制、易于控制的特点, 可以引发学生的想象力和创造力, 进行创造性学习, 并能满足个性化的学习要求;可以促进学生创造力与想象力相互结合, 以全方位的想象能力产生出前所未有的思维空间和创造灵感。这种具有创造性的学习过程, 是其它任何一种教学媒体所无法比拟的。如将化工原理课中的一些设备构造以立体图的形式表现出来, 结合流程图, 使学生一目了然, 这是传统教学方式所不能达到的。借助于多媒体教学手段, 可以把无法拆卸和搬动的大型仪器以图片和动画的形式把基本结构、工艺流程等直观地展现在学生面前。还可以生动地模拟出分离等工作原理, 这些内容较抽象, 利用多媒体表现出来, 激发了学生的积极性, 加深了理解和记忆, 达到了抽象概念具体化、静态图像动态化、微观模型宏观化。

2.3 模拟情景的应用

在实验教学中, 往往有许多情景无法演示, 而有些实验虽然可以演示, 但其内部过程无法看到, 可信度小, 学生难以理解。利用Power Point、author ware、Flash等软件在多媒体计算机制作逼真的模拟情景课件, 可以帮助学生摆脱这些认识障碍。例如在离心泵教学中, 利用传统的实验根本无法向学生直观地演示离心泵工作原理以及发生气缚、气蚀等现象。但可利用计算机显示的动画效果, 将整个物理过程通过模拟方法予以表达。

有些实验准确性要求较高, 一旦学生操作失误, 不仅会导致实验失败, 造成仪器损坏, 引起某些危险性, 更会引起学生的恐惧心理, 影响学生学习的兴趣, 采用多媒体技术设计制作一些模拟情景, 让学生在计算机前进行模拟操作, 以掌握正确的操作和对不正确操作的理解, 再进行实验, 将大提高学生实验的有效性。

3 多媒体实验教学带来的成效

我校结合理论课教学大纲先后开设了流体流动阻力、离心泵特性曲线、过滤常数、给热系数测定、精馏实验和干燥实验等6个仿真实验, 每个实验都有实验原理、装置认识、操作引导、动态演示、思考答疑等五个方面的内容。学生普遍认为, 多媒体教学能够大大提高实验的预习效果和实验内容的掌握程度;学生可从繁重的数据处理工作中解脱出来后, 有更多的时间去思考、分析和讨论实验的现象和结论;因而增强了学习的主动性和自主性。而传统实验教学条件下, 往往一开始教师讲解实验目的、原理方法和步骤, 讲的很多, 但实际学生真正理解、仔细在听的不多, 以致作实验中, 手忙脚乱, 实验步骤不清楚, 时间安排不合理, 做实验过程显得非常被动, 直接影响实验效果。

两年来的教学实践, 我们深刻认识到:改革和完善现行的实验教学方法, 是提高实验教学质量的主要途径, 实验教学质量的好坏, 很大程度上反映在实验教学的方法和内容是否得当。实验教师组织的实验内容以及指导实验的方法得当, 不仅可以培养学生对实验教学的兴趣, 调动他们参加实验教学的积极性, 提高他们的动手能力, 而且也可以巩固和加深理论课所学的知识。使学生对每一个实验的全部过程有一个比较系统的了解, 培养他们独立思考和独立工作的能力。在做实验的时候教师的讲解要少而精, 尽可能用启发式教学, 给学生留有思考问题的时间, 对实验得出的结果要与学生一起认真分析, 认真总结, 错要知道为什么错, 错在那里, 自己主动重做作对以后, 问题也就真正搞懂了。

摘要:化工原理实验是化工原理课程的一个重要教学环境。结合高职教育教学的特点, 为提高实验课的效果, 增强感官效应, 提高学习效率, 实现创造性的学习以及模拟情境的设置。尝试采用多媒体仿真教学, 提高了学生实验的预习效果和实验内容的掌握程度, 巩固加深对理论课内容的掌握。

关键词:化工原理实验,多媒体,仿真,教学

参考文献

[1]张若兰, 等.化工原理实验多媒体教学改革的实践与体会[J].南京农专学报, 2000 (4) :99~101.

[2]李宁.浅析多媒体技术在高职教育教学中的应用[J].辽宁经济管理干部学院学报, 2008 (1) :87~88.

[3]胡秀华.化工原理多媒体教学的实践与思考[J].高师理科学刊, 2006, 26:105~107.

化工原理实验 篇11

[关键词]化工原理 教学 培养 创新思维

在化工原理学科教学中,关于如何给学生创设体现创新的情境,使之在成功与欢乐中去感受创新,我从以下几个方面开展了一些工作。

一、培养学生兴趣,激发创新意识

兴趣是学习的动力,同时兴趣也是创新的动力,创新的过程需要兴趣来维持。点燃学生求知的火把,需要教师在教学中独具匠心,巧妙地创设情境,激发学生的学习兴趣。化工原理作为化工专业一门重要的专业基础课,对初学者具有很大难度。因此,培养学生学习兴趣是激发学生创新意识之首要任务。我是这样做的:(1)首先应建立一个民主、平等的师生关系。创造和谐融洽的创新氛围,激发学生勇于参与,勇于创新的心情。(2)采用适宜的教学方法。结合化工原理的学科特点,教学中应注意多采用日常生活中的实例和化工原理最新科技成果去刺激学生,使学生身临其境去探讨和解决问题,在问题的创造性解决过程中体验到喜悦和快乐。

二、优化问题设计,促进创新思维

“教学应以问题为纽带”,而所谓以问题为纽带的教学就是让学生带着问题走进教室,带着问题走出教室。因此,问题的好坏是一堂课成败的关键,它不但可以活跃课堂气氛,激发学生兴趣,了解学生掌握知识的情况,还可以深入学生的心灵,诱发学生思考,开发学生智能,调节学生思维,实现师生间的情感交流。课堂教学作为培养创新思维的主阵地,在教学中不断设些趣味性的问题,对学生创新思维的培养,会有意想不到的效果。爱因斯坦说过:“发现问题往往比得到解答更为重要,解答可能仅仅是技巧问题,而提出问题并从新的角度去考虑问题,则要求创新性的想象并且标志着科学的真正进步。”

教师在课堂中教学提问大致分四类:(1)判别性问题(是不是,对不对);(2)叙述性问题(是什么);(3)述理性问题(为什么);(4)扩散性问题(是什么、为什么、有什么)。在组织课堂教学中,关于设计问题,激励学生的创造性思维,应加大对后两类问题的提出,同时做到对问题的提出,就注意有序性和阶梯性,同一问题,也应注意用几个小问题提出,使问题切入口较小。例如:对板框式压滤机原理的分析,可作这样分步提问讨论:(1)过滤板,洗涤板与框有怎样特点?(2)板与框之间如何组合?(3)如何形成悬浮液、滤液通道?(4)滤液流程如何?(5)洗涤液的流程如何?这样五个问题的分析,足以清晰分析板框式压滤机的工作原理,如果再加上让学生结合过滤原理及其板框压滤机的优缺点,猜想如何对板框压滤机进行改进,则更加有利于学生对知识的深化,同时激活了学生的创新思维。

三、展开丰富联想,推动创新思维

创造性思维能力来源于创造性思维,而没有丰富的联想则没有创造性思维。陶行之先生曾经说过:"真正的教育必须培养出会思考会创造的人。"在教学过程中不仅要充分利用书本知识,而且应注意联系生活实际及最新科技成果,用直观的实例,来唤起联想的灵感,对推动学生的创新思维,学好化工原理都大有益处。例如:讲翅片式换热器联想到暖气片,讲蒸溜原理联想到实验室中无水酒精的提取,学习蒸发原理联想到粗食盐的提纯实验等,这些直观实例,都能大大帮助学生提高学习效率,同时也有了充分发散性思维的锻炼。另外,通过联想进行聚合性思维,则更能有助于推动学生的创新思维。例如:学习精馏塔的两条操作线方程和进料线方程时,鼓励学生进行聚合思维,不难发现三个方程的获得仅仅是对精馏不同范围进行物料衡算的结果,这样可以非常清晰地使学生了解三条直线的含义。教者巧将学生发散思维和聚合思维结合展开了丰富的想象,对学生理解知识、推动创新思维作用是不可低估的。

另外,丰富的想象,可促进知识的迁移,并以其推动创新思维。如推出吸收速率方程时,可让学生联想所学过的多层壁的导热,以及传热方程式,不难发现两者有惊人相似。讲气膜控制和液膜控制则可联想传热数K与∝1、∝2的关系,这样不仅使所学习的知识得到了迁移,同时学生的思维能力也达到了较高的锻炼。

四、参加实习实践,拓展创新思维

化工原理作为一门实践很强的一门学科,要能熟练了解各种单元操作及其设备的原理,离不开实验实习和社会实践,从而拓展创新思维。例如:(1)通过调查发现,学生中看见过与没有看见过板框压滤机的同学相比较而言,学习时看见过的同学很快就能了解其结构和流体通道及操作原理等问题。(2)学校组织参观化工厂,学生看到换热器、旋风分离器、管道及阀门、反应罐、离心机、干燥器设备等设备后,学生能够针对实际设备与书本知识进行比较,提出了大量问题,并自觉地联想,进行科学猜测,并能通过适当途径去论证,真正做到科学思维的过程。

化工原理实验 篇12

1 加强实验室建设

重庆理工大学于2005年开设化工原理实验室建设, 目前实验室总面积240多平方米, 累计投入近100万元。购买了数字化筛板精馏塔实验装置、全数字化给热系数测定实验装置、喷雾干燥实验装置、超临界萃取装置等实验装置。此外, 我校老师针对化工原理实验教学的实际, 还联合四川大学开发了综合流体力学实验装置、典型错误配置教学实验装置及吸收实验装置等实验装置。其中, 综合流体力学的实验装置包括了实验大纲要求的三大类共6个实验的内容:离心泵特性曲线测试、流量计校核实验、流体力学、雷诺实验、局部阻力测定、直管阻力测定等功能, 通过把相关实验综合在一台设备上, 可以避免把一个整体工艺流程割裂开来, 从而失去工程性。典型错误配置教学实验装置包含三类错误, 分别是操作步骤错误、仪表选配安装错误、流程设计安装错误, 通过把生产中常见的错误有针对性地配置在实验装置中, 引导学生去分析, 解析设备问题, 以加深对知识的掌握和理解, 提高分析问题和解决问题的能力。吸收实验装置并联4个不同填料, 分别为700X规整填料、700Y整装填料、θ环和拉西环, 学生可在同一工艺条件下, 考察不同填料对传质系数的影响, 加深对实验的理解。

以上实验装置均采用了智能程序控温仪等先进的测试手段, 部分实验装置可运用计算机进行控制并可进行在线数据采集, 体现了化工原理实验的工程特点。这可以使学生在进行实验时, 可直接观测到实验结果, 及时获得准确的实验数据, 降低实验误差, 避免了实验操作错误及重做实验, 提高了实验效率。以上实验装置的购买与开发为化工原理实验教学质量的提高提供了坚实的基础。

2 强化实验前预习

强化实验前预习, 是保证实验效果, 提高实验教学质量的有效措施。实验前的预习不仅能够加深学生对化工原理实验内容的理解, 而且是培养学生分析问题的能力以及思考问题能力的过程。预习可以加强学生对化工原理的理论知识如何与实践相结合的理解, 促进其对相关问题的思索, 激发学生的学习兴趣, 培养学生良好的自学能力[4]。

实验指导教师在每次实验前, 应结合相应的实验项目及其思考题要求学生有针对性地预习, 而不是简单、机械地看一遍实验指导书, 要求学生写出预习报告, 并在实验前进行检查和指导, 预习不合格者, 不准进行实验。学生在预习中应达到以下效果: (1) 清楚地掌握实验原理、实验目的以及实验步骤等内容; (2) 明确实验过程中的测量点以及控制点的位置, 合理布置实验点数; (3) 明确实验装置中相应阀门的用途及作用; (4) 明确实验装置中管路的走向以及物料的传输过程; (5) 掌握装置中各仪器仪表的使用方法; (6) 在实验数据记录本上列出原始数据记录表。学生如实验前不认真预习, 就难以掌握实验的主动权, 即使做了实验也较难有一个深刻的印象, 学不到相应的实验方法和技能, 降低了实验教学的质量。

3 改进教学方法

化工原理实验是学生第一次接触工程装置, 实验课怎样上好, 实验内容如何讲解, 这是实验指导老师应认真思考的问题[5]。我们以前是按照教学计划做某几个实验, 实验的准备工作由教师进行, 上课前, 实验指导教师对实验目的、实验步骤、实验原理及注意事项等进行讲解。这种传统的教育方法, 使学生在实验过程中处于被动地位, 学生不会主动地思考问题, 造成依赖思想。实验后, 学生对实验及相关理论知识大多仍不清楚。因此, 我们对化工原理实验教学方法进行了改革。

学生进入实验室之后, 实验指导老师仅对实验内容进行简单讲解, 用较短的时间做知识上的补充, 并强调实验要求、注意事项, 以防止出现意外事故。然后, 要求学生根据实验要求并结合实验指导书及实验装置, 详细了解设备的组成、管路结构、阀门开关、物料流程等, 发挥学生的主观能动性, 让学生去发现问题、思考问题。此外, 实验指导老师应提醒学生实验中可能出现的问题并探讨其解决办法。指导教师的主导作用就是有意识地以问题的形式给学生提出实验目的、设计原则、采取手段、程序要求等, 让学生回答, 从而检查他们的预习情况。实验应由学生亲自动手完成, 以提高学生的动手能力及化工原理实验的教学质量。

4 突出实验过程管理

在整个实验进行过程中, 指导教师应勤于观察、经常巡视, 及时指出学生的不正确操作, 引导学生分析错误操作的原因, 找出纠正错误的方法, 使学生在失败中吸取教训, 获取正确的实验技能。指导教师在巡视过程中应与学生进行互动, 经常结合实验内容有针对性的提问, 有意识培养学生的思考能力, 调动学生的主观能动性, 启发引导和鼓励学生勤于动手, 提高学生的实验动手能力, 掌握实验技能。在实验指导过程中, 指导教师应向学生释疑实验过程中发现的问题或存在的某种现象。指导教师应具有高度的责任心, 结合具体实验内容, 尽可能地要求每个学生都要亲自动手操作, 如精馏实验中, 我们要求每个学生必须掌握酒精比重计的使用。指导教师应时刻提醒学生在实验过程中要集中精力, 观察实验现象, 认真地读取数据, 决不允许编造实验结果。指导教师应对每组学生的原始实验数据进行核查, 签字方可有效。

通过突出实验过程的管理, 使学生掌握化工生产常用设备的使用方法, 单元操作流程和注意事项等, 提高了学生的动手能力, 培养了学生严谨的科学态度, 使其养成良好的操作习惯和安全生产意识, 进而适应化工企业的基本工作要求并为今后的学业发展打下基础。

5 改进考核方法

与理论课的考核相比, 化工原理实验课的考核有其特殊性, 其侧重于考察学生的实验技能、实验中的态度与表现、观察问题、分析问题和解决问题的能力[6]。因此, 我们将化工原理实验考核成绩分为以下几个部分:考勤 (占10%) 、预习 (占10%) 、实验中的态度与表现 (占40%) 、实验报告 (占40%) 。考勤主要考核学生是否迟到、早退、中间离场等;预习主要考核学生是否掌握实验原理、操作步骤以及注意事项等;实验中的态度与表现主要考核学生实验操作是否严格按照范进行、所得实验数据是否真实及合理、对实验现象是否能够正确解释等;实验报告主要考核学生、数据处理是否正确、分析问题是否全面, 书写是否规范等。通过以上考核方法的改进, 使学生的实验成绩能够比较客观、准确地反映其实验情况, 解决了仅仅依靠实验报告评定实验成绩的不足。提高了学生实验动手能力, 培养了学生科学严谨、实事求是的科学态度, 进而提高了化工原理实验教学的质量。

参考文献

[1]郑建东.化工原理实验教学方法探讨[J].滁州学院学报, 2010, (2) :123-125.

[2]曾永林, 雷存喜, 王锋.化工原理实验教学过程中的思考[J].化学工程与装备, 2009, (11) :189-191.

[3]蓝平、谢涛、钟磊等.高校化工原理实验教学的改革[J].广西民族大学学报 (自然科学版) , 2010, (3) :97-100.

[4]范明霞、龙毅、胡兵等.提高化工原理实验教学质量浅探[J].实验室科学, 2008, (6) :44-45.

[5]吴洪特、于兵川.强化化工原理实验教学过程, 提高教学质量[J].长江大学学报 (社会科学版) , 2010, (5) :57-59.

上一篇:民间美术游戏下一篇:现代机械设计方法研究