组成设计方法

组成设计方法（精选9篇）

组成设计方法 篇1

配料设计是水泥生产工艺中的重要环节, 实施优化配料方案是生产优质熟料的前提。配料设计的计算方法有多种, 都是行之有效的, 只是繁简程度有差别, 计算结果与设定值的误差大小不同而已。矿物组成配料设计较其他配料方法具有一次成功、数据准确的优势, 故将矿物组成方法示例如下。

1 配料设计基础数据

新型干法窑2 500t/d生产线, 使用工业废渣替代黏土和铁粉, 煤热值较低, 熟料烧成热耗3 260k J/kg。原料及煤灰化学成分见表1, 煤的工业分析见表2。

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煤灰100%掺入熟料, 掺入量:3 260/20 547×25.99%=4.12%。

灼烧基原料的化学成分见表3。

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2 矿物组成设计方案

2.1 原料分析

石灰石Ca O含量为51.48%, 属泥灰岩石灰石, 按我国水泥矿山的石灰石品位划分属Ⅰ类, 因此本案石灰石为优质天然资源。尾矿和灰渣为黏土质物料, 铁含量偏高, 单独分析计算其硅酸率:n尾矿=4.10, n灰渣=1.92, 可能不属优质黏土质原料, 但两者混配, 优势互补, 成为理想的黏土质原料。

2.2 配料设计注意事项

(1) 首先要考虑所生产的水泥的性能及品质要求, 熟料应是高性能的, 确定熟料的矿物组成或率值。 (2) 重视原燃材料的技术条件和加工性能, 科学分析、客观选用原燃材料进行配料设计。 (3) 熟料要易烧, 便于热工制度的稳定和控制。 (4) 熟料要易磨, 便于加工粉磨, 适应立磨粉磨。

2.3 配料设计C3S和C3A的确定

C3S:54%, C3A:7%。

首先要保证C3S的数量不能低, 本案取C3S含量为54%是结合原料考虑的, 因为充分利用现有原料中硅、铝和铁的含量, 能够提供相应数量的C2S, 使C3S+C2S>75%。C3A适量, 保证烧结范围。这样选取的C3S和C3A值, 硅酸率偏高, 物料耐烧、熟料结粒好。

3 采用矿物组成进行配料计算

3.1 灼烧基原料、煤灰中的矿物组成计算

熟料矿物组成与主要氧化物的关系式:

根据表3数据及式 (1) ~式 (4) , 灼烧基原料和煤灰中各矿物含量计算结果见表4。

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3.2 灼烧生料C3S和C3A含量计算

1) 设计C3S:54%, 煤灰掺入量4.12%, 煤灰C3S=-571.74, 则:

解得, C3S灼生=80.89

2) 设计C3A:7%, 煤灰掺入量4.12%, 煤灰C3A=75.53, 则:

解得, C3A灼生=4.06

3.3 计算原料配比

配料为三组分配料, 满足设计C3S和C3A含量要求。先进行石灰石分别与尾矿和灰渣配比的计算, 都要满足灼烧生料C3S灼生=80.89%的配料要求。然后由石灰石与尾矿、石灰石与灰渣的比例分别计算C3A被引入的数量, 再根据计算出的C3A数量对 (石灰石+尾矿) 和 (石灰石+灰渣) 进行石灰石、尾矿与灰渣灼烧基状态的配比计算。

3.3.1 石灰石与尾矿混料配比

设石灰石比例为x石, 尾矿比例为1-x石。建立满足C3S灼生=80.89的平衡式:

解得x石=0.722 7, x尾=1-0.722 7=0.277 3

3.3.2 石灰石与灰渣混料配比

设石灰石配比为y石, 灰渣比例为1-y石。建立满足C3S灼生=80.89的平衡式:

解得y石=0.738 6, y灰=1-0.738 6=0.261 4

3.3.3 (石灰石+尾矿) 和 (石灰石+灰渣) 引入C3A的计算

(石灰石+尾矿) 和 (石灰石+灰渣) 引入C3A的计算见表5。

3.3.4 计算 (石灰石+尾矿) 与 (石灰石+灰渣) 的配比

对 (石灰石+尾矿) 和 (石灰石+灰渣) (见表5) 作为新生原料进行混合, 满足C3A为4.06%的要求, 计算配比。

设x石+尾为 (石灰石+尾矿) 的配比, 则1-x石+尾为 (石灰石+灰渣) 的配比, 则:

解得x石+尾=0.741 4, x石+灰=1-0.741 4=0.258 6

3.3.5 灼烧石灰石、尾矿、灰渣配比计算

石灰石比例:0.741 4×0.722 7×100%=53.58%0.258 6×0.738 6×100%=19.10%

小计72.68%

尾矿比例:0.741 4×0.277 3×100%=20.56%

灰渣比例:0.258 6×0.261 4×100%=6.76%

合计100.00%

3.3.6 灼烧基配比转化为干基原料配比

根据各原料烧失量 (见表1) 可计算出:

石灰石=72.68/ (100-42.67) =1.268

尾矿=20.56/ (100-1.37) =0.208

灰渣=6.76/ (100-3.06) =0.070

合计1.546

换算为原料百分比:

石灰石= (1.268/1.546) ×100%=82.02%

尾矿= (0.208/1.546) ×100%=13.45%

灰渣= (0.070/1.546) ×100%=4.53%

合计100.00%

3.3.7 配合生料及熟料成分计算

根据石灰石、尾矿及灰渣的化学成分及配比可计算出生料化学成分, 根据生料成分及煤灰掺量可计算出熟料成分, 结果见表6。

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4 矿物组成核算及熟料率值计算

4.1 C3S和C3A核算

C3S用式 (1) 计算, C3A利用式 (3) 计算:

C3S、C3A含量计算值与设计值基本相同。

4.2 熟料率值计算

4.3 C2S和C4AF的计算

5 小结

1) 熟料矿物组成配料方法简单易行, 一次成功, 误差很小。

2) 四组分、五组分和六组分配料, 可以将原料化学成分属同质类的物料如硅质、铝质或铁质按适当比例合并, 最终简化为三组分配料。

3) 熟料矿物组成配料计算方法在对矿物组成有特殊定量要求的特种水泥如道路水泥、中热水泥等的配料设计使用更加方便。

4) 水泥窑协同处置工业废物、城市污泥作为替代原燃材料时, 要非常慎重对待其引入的元素对熟料质量的影响。

组成设计方法 篇2

1、段落的组成一个段落由三部分组成：

(1)主题句:点出段落的主题(文章谈论的是什么)。

(2)扩展句:说明和支持主题。

(3)结尾句:得出结论。

2、段落的主题

一篇文章有中心意思，也就是题目。而每个段落有段落主题，段落主题是为文章中心思想服务的。每个段落只能有一个主题(centralidea)，它用一个句子加以表达，所以称为主题句。主题提出后需要很多结构严谨的句子来支持和说明，称为扩展句。最后得出一个结论，并用一个结尾句表达。

3、写好主题句

定义：主题句为一个完整的句子，用以概括、叙述和说明该段的主题。

位置：主题句一般位于段首，也可置于段尾或段中，考生最好放在段首，这样较易掌握和构思。例如：位于段首：在英文中，大部分段落的第一句便是主题句。开门见山地提出问题，后面的扩展句围绕主题句加以说明、支持、补充和解释；位于段尾：主题句位于段尾便于总结全段的内容，给读者以深刻的印象，是写作中的一种演绎方法；位于段中：位于段中的主题句起承上启下的作用，这类主题句多起转折作用，一般由“but, however, yet, anyhow, nevertheless”等词连接，用于引起下文；无主题句：有的段落中无主题句，段落的主题思想通过文章内容来提示，这种方法能促使读者对文章内容进行思考和分析，但考生一般不宜在考试中采用这种方法。

写好主题句的方法：

1)主题句要概括一定内容，不要空泛，否则扩展句将难以说明和支持它；

2)尽量使用简单句或简洁明了的句子；

3)主题句应该做到句子完整和表达的主题思想完整；

4)关键词是直接表达主题的词汇，它决定段落的内容和展开的方法，引导整个段落的发展。

4、写好扩展句和段落

围绕主题句展开，支持、说明和阐述主题句的句子便是扩展句。扩展句紧扣主题句中的关键词而展开，句子与句子之间逻辑清楚，上下转承结合得当，简明扼要，重点突出。一般来说，每个自然段除了主题句与结尾句之外，还包含了3-6个扩展句。所以，写好了扩展句便基本上完成一个自然段落。

组成设计方法 篇3

随着国家精品课程建设的深化, 学生可利用的网络资源更加丰富, 形象的动画设计、制作精美的课件, 老教授精彩的网络讲课, 国外名校的开放课程, 学生可以不受时间空间的限制, 充分地利用网络资源自主地探索, 自主地学习。国家精品课程无论在知识的底蕴、学识的渊博上, 普通老师都无法媲美。有学识渊博的大师, 有精彩的网络课堂传授知识技能, 我们的讲课是不是成了班门弄斧?我们还有存在的价值吗?我们的出路在哪里?这给老师提出了一个新的课题, 借助于网络共享平台, 迫切需要改革我们的教育教学方法。

网络如此发达的今天, 知识技能的传授完全可以依托国内外大师的讲课, 新的课程设计思路是:怎样保证学生课后进行自主自学, 怎么帮助学生更好地消化所学的理论知识, 怎样训练学生提出问题, 怎么进行自我探究性学习, 怎样提高学生的综合素质。因此需要设计以学生为中心的提高学生综合素质的自主学习的教学方法, 需要更多地加强实践教学培养创新能力, 需要有设计合理的课程纲要进行必要的自主学习指导。

一、以学生为中心的自主学习设计

但是, 学生会充分地利用时间自觉自愿去学习吗?学生真的人人有这种自觉性吗?真的可以不用教师的指导吗?真的不用任何约束吗?大学生作为社会上最活跃的年轻群体, 抵御外界诱惑, 自我约束能力还较弱, 沉溺于网络游戏、聊天、不思进取的现象比比皆是。而普教中广泛存在的应试教育模式更使学生们养成了被动学习的习惯, 相对自由的大学学习环境容易使他们在学习上产生迷茫。怎样引导学生走向一条自我学习、自我探究之路呢?需要教师对学生自主学习过程的引导, 需要老师和同学对学生的学习效果进行正确评价, 为了创立一个良好的自主学习环境, 充分有效地利用网络资源, 计算机组成原理课程设计了四个自主学习主题。

1. 国外开放课程、国家精品课程网站学习导航———张贴板教学法。

为了让学生熟悉国家精品课程网站、国外课程网站, 学会查找、搜索可用资源, 可对教师课件、教学大纲、教学要求、教学目标、教学方法、教学手段、动画设计、CAI辅助教学、课程特色、课程建设、试验内容、教学录像、试题库、不同国家之间的教学进行比较研究, 通过张贴板教学法组织课堂讨论, 调动所有学生的学习积极性, 收集国家精品课程资源信息, 共同界定国家精品课程的含义, 找出可利用的学习资源。

2. 学生讲课———模拟教学法。

在教学过程中, 对学生自学较容易的章节, 让学生先模仿网上名师讲课, 再指导学生备课, 然后课堂上由学生讲课, 老师同学共同总结, 给出评价。这样可以调动学生主动学习和思考的积极性, 很好地锻炼学生的表达能力, 抽象归纳能力, 在实施中我们发现有些学生讲课诙谐、幽默、风趣, 充满青春活力, 反过来对老师改进教学也有很大的启发作用。

3. 计算机专题研究学习———项目教学法。

项目教学法是师生共同实施一个完整的项目 (专题研究) 工作而进行的教学行动, 项目教学法一般按照以下阶段进行, 确定专题研究任务、制订研究计划、实施研究计划, 师生共同讨论检查评估。专题研究让学生成为学习的主体, 从而充分调动学生的积极性。在研究性学习中以2~3个人为一组开展协作学习, 培养团队精神和协作能力, 利用资源、搜索资源能力, 全面提高学生的思维能力、解决问题的能力以及创新能力。

4. 一台完整计算机系统设计范例自主学习———案例教学法。

一台完整计算机系统设计范例自主学习是一个非常有意义的工作, 对教学质量的提高、对学生能力的培养必将有巨大的推动作用。清华大学开发模型计算机结构复杂, 包括串口、按钮、指示灯、开关、运算器、控制器、存储器、接口、总线等部件。同时要自学汇编语言, 研究指令系统的设计, 控制器的设计, 控制信号对各部件的控制及连接, 以及相应的软件系统的设计。要仔细研究模型计算机范例的设计文档, 整机的构成和布局。这项自主学习安排和讨论对实验任务的完成、对计算机组成原理各功能部件的学习、对课程内容的消化理解都有非常重要的作用。只有学好了模型计算机系统才算真正地理解计算机组成原理, 才能将抽象的概念, 枯燥的内容变成一台简单但能运行的计算机。学生只有完成一台计算机系统设计, 才能深刻理解计算机组成原理基本概念。一台完整计算机系统设计范例自主学习在培养学生的综合能力方面将起到不可替代的作用。

二、教学手段和方法设计

虽然我们强调利用网络资源培养学生的自学能力, 加强实践教学培养学生的创新能力, 但理论教学也是不可或缺的。学生对基本原理、基本概念的掌握要通过精心设计的理论教学完成。我们应该用什么样的教学方法、什么思想来指导教学呢?课堂教育怎样培养学生、提高他们的综合素质呢?怎样训练学生提出问题、学会用精炼简短的语言表达自己呢?我们采用了如下的教育思路、教学手段和方法来提高教育质量。

1. 关注最新技术——提问教学技能。

提问是引发学生心智活动、促进学生思考发展的有效途径, 是教师学生相互交流的有效手段, 提问的种类可分为检查知识与创造知识两大类, 创造知识的问题是在学习者的内心引起新知识的问题, 答案需要学生自己思考得出, 教学是一个探索未知领域的知识与技能的过程, 因而需要展开创造知识的提问。在计算机组成原理教学过程中要时刻关注最新技术, 要善于提出问题让学生思考。例如, 当前计算机技术中CPU非常快, 内存速度不能满足要求是最被关注的难点, 继续提出问题让学生思考, 怎样去平衡CUP与内存的速率?数据的延迟有什么新的方法解决吗?高速缓存由谁来管理?哪里是影响计算机速度的瓶颈?通过关注最新技术, 学生能提出很多问题, 经过头脑风暴法组织课堂讨论, 再进行实验探究, 最后学生会把问题变成文章, 再变成一个有价值的产品。

2. 教学思路设计——悬念导入法。

有效的导入是教学中一个重要环节, 成功的导入能够承上启下, 引起学生的注意和兴趣, 把学生带入设计好的情境之中, 充分调动学生的积极性, 为完成教学任务创造条件。计算机组成原理教学中以激发学生的求知欲望为主线, 从大框架入手, 一开篇给学生展示一幅简单明了的计算机组成关联图, 并由此把学生立即领入到一个制高点, 使学生看到一个极为简单的计算机框架, 在此架构的引导下, 让学生自上向下、由表及里、层层细化, 一步一步进入计算机的微观世界。在每一步深化的过程中, 学生头脑里总会暂留一些悬念, 从而激发学生主动探索计算机内部的庞杂架构及其如何自动工作的原理。提出带有悬念的问题来导入新课, 激发了学生的兴趣和求知欲。

3. 课堂教学———思维导图法应用。

可以选用一种教学法, 比如思维导图法组织几次全班的课程教学, 教师宣布思维导图的方法, 共同讨论一个中心议题, 提出要解决的问题和目标, 遵循的原则和注意事项, 鼓励积极思考, 宣布思考的时间, 发给每组二级卡片, 写上关键词, 按顺序上讲台作一分钟解释, 展示卡片, 由老师引导学生把卡片归类整理成若干个大的方面。各组就已归类的几方面, 再提出进一步的思考, 规定思考时间。之后重复第三步, 继续由学生解释展示卡片, 此时学生展示的卡片形成了一个中间是中心议题, 往外是二层若干主要方面观点形成的思维导图的整体图象。作用是培养学生的归纳能力、自学能力、协作精神。总结归类时学生还能相互启发, 从而掌握一个比较复杂的问题。还能学会根据相关因素的主次, 进行分层思考。还可以借鉴别人的智慧, 激励自己的灵感, 产生更新更深层次的想法, 促进每个学生智商、情商和思维能力的提高, 在教学应用中常产生很好的学习效果。

三、课程纲要讨论实施———头脑风暴法、张贴板教学法

以学生为本的自主学习, 必须让学生了解课程的目标, 教学的安排, 自主学习的主题, 教师对学生的期望, 教学要求等。作为教学依据, 学习指南的课程纲要在课程一开始时就应进行讨论实施。一份精心制作的课程纲要在保证课程教学质量方面有非常重要的作用。

1. 课程纲要的主要功能。

(1) 教学的依据:是教师教学的基本依据。教师根据课程纲要的学习目标、学习主题、时间进度, 开展教学活动, 安排课外作业, 组织小测、期中考、期末考, 并且严格按照纲要约定的成绩评定方法, 客观公正地评定学生的最终成绩。 (2) 学习的指南:课程纲要还能够为学生整个学期的学习提供指导, 帮助学生熟悉课程的概念框架和逻辑体系, 提供给学生不容易获得的阅读材料, 提高学生的学习效率。 (3) 学习的动力:学生和教师在第一次课上相遇, 一起阅读和讨论课程纲要。如果学生知道教师对他们的期望和要求, 发现教师已经设计好了达到课程目标的策略, 就会感到学习这门课程是一次组织良好的、有意义的智力旅行, 就会对学习充满信心和积极性。 (4) 师生的契约:课程纲要是教师和他们的学生之间的一份约定。课程纲要通常包括精确的课程进度表、成绩的考核与评定政策、学生出勤政策、实验安排、要求等, 尤其要让学生知道, 如果学生达不到课程的要求会出现什么后果。

2. 课程纲要的基本组成部分。

头脑风暴法是老师引导学生就这一问题自由发表意见, 老师不对其正确性进行任何评价。再用张贴板教学法通过添加、移动、拿掉或更换写有内容的纸片进行讨论, 得出结论的方法。优点可以最大限度地调动学生的学习积极性, 通过讨论可以得出课程纲要的组成部分。 (1) 教师信息:包括教师姓名、办公地点、电话号码。 (2) 课程描述:包括课程名称、课程代码、课程性质、课程对象、学分数、教室位置。 (3) 课程目标:主要是指对学生学习结果的一种预期, 尤其是学生在思维能力和学习技能方面的发展。 (4) 教学方法:需要什么样的教学互动、师生互动?哪种教学方法最能够帮助学生完成学习任务? (5) 课程资源:包括课本, 补充阅读材料, 指明哪些是必读材料, 哪些是推荐材料。 (6) 课程时间表:既是课程日历, 也是课程结构图。 (7) 课程政策:包括出勤、迟到、课堂参与、作业迟交、小组贡献、实验成绩评定等政策。

总结

在快速发展的网络信息时代, 以学生为本的自主学习, 自我探究, 必将开启教育改革的新篇章。为了培养创新人才, 为了进一步提高教学质量, 老师应该改变教学观念, 给学生创设一个良好自主学习环境, 精心设计以学生为本的自主学习的教学方法、教学手段、教学内容。设计更多更丰富的实践教学环节, 设计合理的课程纲要来加强学生自主学习指导。在理论教学上更多地依托名师的精彩课堂, 和名师名校建立广泛地联系, 修订教学计划, 缩减理论课时, 把培养学生的自主学习能力摆在重要位置, 让学生在自我探究中掌握知识, 解决问题, 提高综合素质。

参考文献

[1]唐逆飞.计算机组成原理:第2版[M].北京:高等教育出版社, 2009.

[2]王诚.计算机组成原理[M].北京:人民邮电出版社, 2009.

[3]张晓东.在体系结构和操作系统课程教学中引导和启发学生进行创新性学习和思考[C].大学计算机课程报告论坛论文集, 2006.

化学教案：溶液组成的表示方法 篇4

教材从学生最熟悉的“咸”、“淡”谈起，直接引出“浓”和“稀”的`问题。继而以糖水为例把宏观的“甜”跟微观糖分子的多少联系起来，使“浓”、“稀”形象化。在这个基础上来阐明溶液组成的含义，使感性的认识上升为理性知识，学生易于接受。

在了解溶液组成的含义之后，教材介绍了一种表示溶液组成的方法，接着提出一个关系式，又给出两种组成不同的食盐溶液，用图示的方法，使学生形象地了解它们的不同组成，以加深对关系式的理解。此后，围绕溶质的质量分数的概念，通过五个计算实例，教会学生有关溶质的质量分数的具体计算方法。

教材最后常识性介绍了其他表示溶液组成的方法：如体积分数表示的溶液组成，并指出根据实际需要，溶液组成可以有多种表示方法的道理。

关于溶液组成的教学建议

在了解溶液组成时，应该教育学生尊重化学事实，明确溶液的组成是指溶质在溶解度的范围内，溶液各成分在量的方面的关系。因此，对溶液组成的变化来说，某物质的质量分数只能在一定范围内才有意义。例如：20℃时NaCl的水溶液最大的溶质质量分数不能超过26.5%，离开实际可能性，讨论更大质量分数的NaCl溶液是没有意义的。

关于溶质的质量分数的计算

在建立溶质的质量分数的概念之后，应让学生了解，化学计算不等于纯数学的计算，在计算时，要依据化学概念，通过计算不断巩固和发展化学概念，为此，可以做如下的课堂练习，并由老师指明学生练习的正误，随时对出现的错误加以纠正。

(1)100千克水里加入20千克氯化钠，溶液中氯化钠的质量分数为20%，对不对?为什么?

(2)在20℃时溶解度为21克，则它的饱和溶液中溶质的质量分数是21%，对不对，为什么?

(3)100克10%的NaCl溶液和50克20%的NaCl溶液混合，得到150克溶液，溶质的质量分数为15%，对不对?为什么?

关于如何引出溶质的质量分数的教学建议

在提出溶液组成之后，应把溶液的“浓”、“稀”及“一定量溶液”跟“溶质的量”结合起来，使学生有清楚的认识。切不要过早地引出溶质的质量分数表示溶液组成的方法。因为学生在溶液中溶质的质量分数计算中常出现一些错误，多半是由于对组成认识的模糊造成的，为此可以让学生做一些有关溶剂或溶质的量发生变化时，判断溶液浓稀变化趋势的练习，帮助学生理解溶液组成的意义。

例如：若溶质的量不变，溶剂的量减少，溶液的量如何变化?溶液的组成如何变化?

若溶质的量不变，溶剂量增加，则溶液量的变化如何?溶液组成变化如何?若溶质量增加且完全溶解，溶剂量不变，则溶液量的变化如何?溶液组成变化如何?若溶质质量减少，溶剂量不变，则溶液量的变化如何?组成怎样变化?等等。这些判断并不困难，然而是否有意识地进行过这些训练，会在做溶液中溶质的质量分数的计算题时，效果是大不一样的。

关于溶质的质量分数的计算的教学建议

关于溶质的质量分数的计算，大致包括以下四种类型：

(1)已知溶质和溶剂的量，求溶质的质量分数;

(2)计算配制一定量的、溶质的质量分数一定的溶液，所需溶质和溶剂的量;

(3)溶解度与此温度下饱和溶液的溶质的质量分数的相互换算;

(4)溶液稀释和配制问题的计算。

教材中例题1、例题2分别属前两个问题的计算类型，学生只要对溶质的质量分数概念清楚，直接利用溶质的质量分数的关系式，计算并不困难。第(3)类计算，实质上这类计算也是直接用关系式计算的类型，只是溶质、溶剂的数据，要通过溶解度的概念，从题在所给的数据中导出来。因此，只要学生了解应把溶解度和此温度下的饱和溶液中溶质的质量分数两个概念联系起来考虑，处理这类问题就不会很困难。

教材中的例题4这类稀释溶液和配制溶质的质量分数一定的溶液的计算比较复杂，需要教会学生从另一角度去思考这类问题。有关溶液的稀释和配制问题，要让学生理解，加水稀释和配制何种质量分数的溶液，溶质的质量总是不变的。犹如稠粥加水时米量是不改变的一样，因此计算时以溶质质量不变为依据建立等式关系。

例如 设某溶液A g，溶质的质量分数为a%，稀释成溶质的质量分数为b%的溶液B g，则有：Aa%=Bb%。又若用两种不同质量分数的溶液(a%、b%)A、B克，配制中间质量分数C%的溶液，则有：Aa%+Bb%=(A+B)C%

关于溶解度与溶质的质量分数关系

初学溶液中溶质的质量分数的概念，很容易跟物质的溶解度概念相混淆，教学中有必在通过组织讨论分析使之对二者加以区别，下表提供的内容供教师参考。

溶解度与溶质的质量分数的比较

比较项目	溶解度	溶质的质量分数
意义	表示物质溶解性的度量，受到外界温度、压强等影响。	表示溶液中溶质质量的多少，不受外界条件限制。
温度要求	一定	不一定
溶剂量要求	100g	不一定
溶液是否饱和	一定达到饱和	不一定
单位	g	无
关系式	(溶质质量溶剂质量)100g	(溶质质量溶液质量)100%

课程结束指导

组成设计方法 篇5

1 色谱定性基础知识简介

色谱分析仪对物质的定性通常使用保留时间和纯物质对照两种方法进行确定。色谱定性分析就是要确定各色谱峰所代表的化合物。由于各种物质在一定的色谱条件下均有确定的保留值, 因此保留值可作为一种定性指标。目前各种色谱定性方法都是基于保留值的。通常使用相对保留时间 (简称保留时间) 作为定性指标之一。在明确样品的来源、组成、性质、分析目的的基础上, 对样品组成作初步的判断, 再结合纯物质对照法则可确定色谱峰所代表的化合物。

对于我公司各种中间控制气体来说, 其组成是可知的, 在各组分的保留时间获得后, 再根据标准气进行对照即可确定其组成和含量。当色谱仪的载气流量、柱温一定后, 各种气体中的组分的保留时间就唯一的、确定的。

2 设备及实验条件

2.1 设备

安捷伦GC6820气相色谱仪 (双系统配置自动六通阀) 。

色谱柱:TDX—01 (SS) 填充柱 (规格2m×1/8’, 80-100目) , 2根。

检测器:TCD检测器 (带EPC) 2套。

进样口:吹扫填充柱进样口2套。

2.2 实验条件

柱温:100℃恒温;进样口温度:100℃;检测器温度:160℃

运行时间:14.00 min;数据采样频率:20 Hz;载气:H2

进样阀驱动时间:

0.02min 阀1 开

0.45min 阀1 关

3 双系统四个样品同时分析的思路来历

3.1 中间气体分析项目多、频次高

在我公司原始开车之初, 要求分析的项目较多、频次较高, 如:粗煤气、变换气、合成净化气、合成塔进口气、合成塔出口气、合成循环气、驰放气等多种气体, 其组份主要为N2、CO、CH4、CO2、H2, 只是含量高低不同。

3.2 使用GC 6820单系统分析用时较长

在一期原始开车期间, 我们用GC 6820单系统色谱仪分析样品, 不论选用TDX-01柱, 还是13X填充柱, 要达到较好的分离效果, 完成一个样品的检测, 均需要12min左右的时间, 因此在项目多、频次高时, 常常无法及时完成任务, 特别是在工艺系统调整时更是如此。

3.3 手动进样, 保留时间重复性差

我们初期使用的色谱仪, 配置为手动平面六通进样阀, 保留时间因人而异, 人工手动控制, 存在一定的时间差, 无法实现连续二次进样。

初步思路:配置自动六通进样阀能实现连续进样。单台设备双系统在条件相同时可同时分析两个样品。如果利用谱峰间隙进行二次进样则可以短时间内完成四个样品分析。初步确定可以配置双系统自动阀的色谱仪。在后期设备订购时, 我们考虑到这一点, 配备了一台双系统自动六通阀进样的GC6820色谱仪, 以满足工作需要。

4 双系统二次进样时机的确定及四个样品同时分析的步骤

我公司采用了先进的德士古水煤浆加压气化技术, 后续工艺气体较为干净, 气体组分较为简单, 气体稳定, 而且在每次进样分析时谱峰之间存在较大时间间隙, 我们计划在此间隙进行二次进样, 以达到快速测定目的。

对于我公司各种中间控制气体来说, 其组成是可知的。当色谱仪的载气流量、柱温一定后, 各种气体中的组分的保留时间是唯一的、确定的。在各组分的保留时间获得后, 再根据标准气进行对照即可确定其组成和含量。

4.1 单个样品 (新鲜气) 组分保留时间的测定

因为我们所分析的样品为永久性气体, 且组成简单, 在参数设定上, 我们直接选择了常规的色谱仪操作参数, 具体见上述实验条件 (初期进样未进行阀二次驱动设置) 。按上述参数测定新鲜气的标准气, 得到下列色谱图1所示:

4.2 寻找第二个样品进样的最佳时间

根据观察第一个样品各组份的保留时间知道, 在CO与CH4之间有3.14min的时间差, 而N2与CO两峰的总宽大约为1.0min, 因而, 在第一个样品的CO与CH4之间可以保证顺利而且能得到很好分离度的第二个样品的N2与CO两峰, 且它俩的总宽也应该保持为1.0m i n左右;而N2与CH4两峰的总宽大约为3.637min;第一个样品的CH4峰与CO2峰之间的时间差为5.406min, 因而, 理论上可以将第二个样的N2、CO两个峰设计到第一个样品的CO和CH4之间, 将第二个样品的CH4峰设计到第一个样品的CH4峰与CO2峰之间, 将第二个样品的CO2峰设计至第一个样品CO2完全出峰后。经过反复试验, 在第一个样品进样后1.5min, 开始进第二个样品, 这样就可以在13min内完成两个样品的分析, 同时可以得到最佳分离效果。与单台色谱分别分析两个样品相比可缩短分析时间约10min。

在单系统单个样品分析的基础上, 我们对色谱阀驱动参数进行了更改, 具体设置如下: (其余参数未变)

进样阀驱动时间:

0.02min 阀1 开

0.45min 阀1 关

1.50min 阀1 开

2.00min 阀1 关

即在按下色谱仪开始键后0.02min, 前系统进样阀1同时打开, 开始进样。0.45min后样品已全部进入色谱柱, 阀1复位。在进样口接入第二次要分析的样品, 并开始置换。置换1.05min后, 也就是首次进样1.5min后, 进样阀1打开, 进行二次进样, 0.5min后样品已全部进入色谱柱, 阀1复位。

4.3 双系统同时进样的结果

从单系统的谱图来看, 双系统同时进样应该能达到一台色谱快速测定多个样品的目的。在配备双系统的色谱仪上, 我们对色谱阀驱动参数进行了设置, 具体如下: (仪器其余参数未变)

进样阀驱动时间:

0.02min 阀1、2 开

0.45min 阀1、2 关

1.50min 阀1、2 开

2.00min 阀1、2 关

我们以下是我们在双系统色谱通过阀控制二次进样得到的色谱图2所示:

我们在色谱首次进样后, 间隔1.5min时二次进样得到的谱图如上。从以上谱图可看出通过阀控制完全可以达到快速分析4个气体样品的目的。

4.4 双系统的优化

在同一系统中, 间隔1.5min分别进不同样品, 在建立方法时, 应该注意CO2含量低的样品应优先进样, 这样可以确保低含量的C O2峰不会被高含量的峰所覆盖或分离效果不好, 这主要是考虑到在所有的色谱峰中, CO2的峰较宽一些。

4.5 实现双系统同时分析4个样品, 对样品的要求

(1) 进同一系统的2个样组分应该相同, 便于寻找第二进样的最佳时机。

(2) 各样的组分含量基本处在同一个数量级上, 便于数据处理。

(3) 组成中不能有含量过于大的组分, 便于峰的识别。

(4) 两个系统同时进样, 样品对柱箱的温度要求应该相同。

4.6 实现双系统同时分析4个样品, 对仪器的要求

(1) 每个系统进样必须为自动阀进样, 即具备六通自动阀进样系统。

(2) 一般情况下, 双柱系统同时进样, 柱箱温度应一致。

4.7 双系统色谱进样注意问题

(1) 色谱进样前要进行置换。置换时间不低于1min。

(2) 色谱进样时要平压, 保证进样体积一致。

(3) 在首次进样结束阀复位后, 应及时将二次将要分析的样品进行置换, 保证二次进样不产生误差。

5 总结

本分析方法是随着平面自动六通阀进样色谱仪, 在实际工作中广泛应用而总结出来的一种快速分析方法, 随着自动阀进样在色谱仪上的广泛使用, 相信分析数据会更加精准, 也会有更多, 更好的分析方法应用在日常的分析中。

参考文献

组成设计方法 篇6

关键词：组分,指示剂,电位滴定,快速,重复性好

在乙烯装置中,裂解产生的裂解气中含有大量的H2S、CO2及CO等酸性气体,这些酸性气体不仅腐蚀设备,而且在乙烯聚合时能引起催化剂中毒,所以在分离裂解气之前首先要将酸性气体脱除。工业上常采用采用碱洗法将其脱出,也就是用过量的碱液( 常用Na OH) 来中和裂解气中的酸性气体,其脱除原理为: 在碱洗塔中过量的Na OH与裂解气中的CO2和H2S发生化学反应,生成Na2CO3和Na2S,由此可知样品中存在的主要组分有: Na OH、Na2S、Na2CO3、H2O以及少量烃类物质。

测定碱洗塔中各组分含量的主要目的是了解游离碱Na OH、Na2S、Na2CO3的含量,这些数据既可以间接反映出酸性气体的含量,工艺人员也可以根据数据随时调整碱洗塔的操作参数,及时补充新鲜液碱的用量,从而达到脱出酸性气体的目的。因此,选择合适的碱浓度分析方法显得尤为重要。这里我们将采用电位滴定法测定碱浓度,此方法具有快速、省时省力、重复性好的优点。

1 测定原理

废碱中各组分含量的测定是基于酸碱滴定原理,测定中以Ba Cl2作为沉淀剂、利用甲醛特有性质,然后以设定的p H值为滴定终点分两步进行测定。通过各反应产物之间的摩尔关系计算得到各组分的含量其反应过程原理如下:

第一步: 取一定量样品,用标准溶液滴定至设定的p H值。

在上述溶液中加入甲醛,用标准溶液滴定至设定的p H值:

第二步: 取同样量的样品在样品中加入Ba Cl2以设定合适p H值为滴定终点。

2 材料与仪器

2. 1 试剂

根据测定原理选择所需要的试剂,试剂都选择分析纯及以上级别。

1% 酚酞; 20% Ba Cl2溶液; 40% 甲醛溶液;; 1 mol / L Na OH。

2. 2 仪器及其他器具

万通905 滴定仪; 万通869 自动进样器; 万通100 m L滴定杯; 20 m L万通滴定管; 万通水相p H电极; 天平,最小称量0. 1 g; 250 m L锥形瓶; 25 m L酸式滴定管; 10 m L移液管; 带蝴蝶夹的铁架台; 250 m L容量瓶; 洗耳球; 洗瓶。

3 滴定参数的确定

废碱的味道比较重,具有腐蚀性,并且甲醛对人体有害,测定过程应穿戴防护用品,在通风橱内进行。

3. 1 样品量的选择

裂解废碱含有一定量的油、浓度比较大需要分两步测定三种组分,计算时要求两步的取样量一致。采用直接取样法时取样量小、取样不均匀易且不能保证两次的取样量相同容易引起误差。指示剂法要求混匀试样后,称10. 0 g放入250 m L容量瓶中,稀释至刻度,取10 m L稀释样进行测定。但是采用电位滴定法时10 m L样品不足以没过电极,所以本文称取2. 0 g样品放入250 m L容量瓶中,稀释至刻度,取50 m L稀释样进行测定。这种方法既能保证样品没过电极,同时与其他炼化企业的单次分析的取样量相同。

3. 2 终点p H值的选择

酚酞的理论变色点为8. 2 ~ 10. 0,因为样品中含有机物、弱酸盐、沉淀等干扰指示剂的变色点,本文首先采用指示剂法进行滴定,然后测定滴定到终点样品的p H来估计滴定终点p H值。根据表1 数据,本文采用7. 95 做为终点p H值进行测定。

3. 3 滴定速度的选择

滴定速度过快导致反应不不及时,此时电极不能及时反映溶液p H,容易使测定结果偏高; 但滴定速度越慢工作效率降低而且采用自动进样器时样品敞开放置的时间越长,这种情况空气中CO2影响就越大,导致Na OH含量降低,Na2CO3增多。所以综合考虑,本文采用万通厂家推荐的滴定速度进行测定。滴定速度选择 “用户”,动态p H范围3,最大加液速度1. 00 m L/min; 最小加液5. 00 μL/min。

4 方法的建立

根据测定原理完成一个样品的分析需要进行两步,所以需要建立两个测定程序。

4. 1 准备工作

采用3 个滴定管,其中滴定管1 加40% 中性甲醛( 用氢氧化钠调至酚酞微红) ,滴定管2 加20% Ba Cl2,滴定管3 加的标准滴定液; 在配制中根据相应的位置填写三种溶液的名字、浓度; 连接水相p H电极。

4. 2 程序1 的参数

选择p H电极的输入口、电位滴定仪的名称、标准溶液的名称; 以p H=7. 95 为滴定终点,采用万通厂家推荐滴定速度( 3. 2) ,用H2SO4标准滴定当到达终点时记录EP1,并将此体积作为公共变量; 添加加液模块( ADD) ,在模块中选择滴定管1,设定甲醛加液量10 m L,搅拌10 s,然后以p H = 7. 95 为滴定终点,继续用H2SO4标准滴定的至终点,记录消耗体积EP2,并将此体积作为公共变量,其他选择仪器默认参数。

4. 3 程序2 的参数

选择p H电极的输入口、电位滴定仪的名称、标准溶液的名称; 采用万通厂家推荐滴定速度( 3. 2) ,添加加液模块( ADD) ,在模块中选择滴定管2,设定氯化钡加液量5 m L,搅拌10 s,以PH= 7. 95 为滴定终点,用H2SO4标准溶液滴定至。并建立公式:

5 测定步骤

( 1) 仪器准备: 打开仪器操作软件,打开自动进样器及清洗泵。用蒸馏水清洗电极,排出滴定管中气泡,确定各试剂使用有效期及剩余量,更换自动进样器清洗水。

( 2) 样品制备: 取2 g( 精确值0. 1 mg) 样品,放入250 m L容量瓶中,稀释至刻度。

( 3) 取样: 在两个滴定杯中分别取50 m L稀释后的样品,放在自动进样器的1 号和2 号位,若还有其他样品则方在3、4号位依次类推。编辑自动进样器,输入样品数量和第一个样品的位置。如步骤( 1) 。

( 4) 样品测定: 编辑软件上样品表1 号位样品选择程序1、输入样品名称,2 号位样品选择程序2,输入称取的样品量、样品名称。点击应用保存样品表。点击自动进样器开始( Start) ,点击软件 “开始”。

( 5) 数据查询

测定完成后在数据界面电极2 号位样品查看测定结果。

( 6) 关机用蒸馏水清洗电极并放在其储存液中保存,关闭自动进样器、清洗泵、电脑,清洗样品杯。

6 指示剂法和电位法数据对比

6. 1 电位滴定法测定结果

采用根据上述操作进行电位滴定分析,结果如表2。

( % )

6. 2 指示剂法测定结果

本文采用指示剂法测定,测定结果如表3。

( % )

6. 3 数据对比

指示剂法要求同一实验室、同一操作员用同一试验方法与仪器,对同一试样重复做两次试验,所得结果差值不大于其算术平均值的10% 。

通过对比表4 数据发现两种方法的最大值与最小值之差均小于测定其平均值得10% ,由此可见两种方法的重复性均满足天指示剂法的要求,另外通过对比两种方法测定结果的相对标准偏差发现电位滴定法的重复性要优于指示剂法。

7 讨论

通过对比两种方法之间的数据,根据其各自的原理、所用试剂、测定步骤误差来源等方面。总结两种方法的优缺点如表5 所示。

8 结论

根据两种方法的测定结果可知两种方法都能达到测定要求。通过对比两种方法的测定结果,以p H = 7. 95 作为滴定终点、厂家推荐滴定速度( 3. 2) 以及本文确定的取样量( 3. 1) 为参数的电位滴定法可以测定裂解裂解废碱组分含量,并且电位滴定法测定结果的重复性远高于指示剂法滴定法。总结两种方法的优缺点可知电位滴定法具有重复性好、省时省力、减少人员伤害等的优点,此方法可以在人员少、任务量大的企业推广。

参考文献

[1]中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司.SHZH-T4.30.23.325.2009,碱液中Na OH、Na2S、Na2CO3浓度的测定[S].

[2]中国石油化工股份有限公司上海金山石化公司.Q/SPC3035-2010碱洗液中氢氧化钠、碳酸钠和硫化钠含量的测定[S].

[3]王松汉.乙烯工艺与技术[M].北京:中国石化出版社,2005:110-120.

[4]GB/T601-2002,化学试剂标准滴定溶液的制备[S].

[5]GB/T 603-2002,化学试剂-试验方法中所用制剂及制品的制备[S].

[6]天津中沙石化司.Q/SHTJ(F)023027,碱液中Na OH、Na2S、Na2CO3浓度的测定[S].

组成设计方法 篇7

一、“肯定+否定”法判断溶液离子组成

例1.一瓶澄清的溶液, 其中可能含有NH4+、K+、Na+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Cl-、I-、NO3-、CO32-、SO42-离子, 取该溶液进行以下实验:

(1) 取p H试纸检验, 溶液呈酸性。

(2) 取出部分溶液, 加入少量CCl4及数滴新制氯水, 经振荡后CCl4层呈紫色。

(3) 另取部分溶液逐渐加入少量Na OH溶液, 使溶液从酸性逐渐变为碱性, 在滴加过程中和滴加完毕后, 溶液均无沉淀产生。

(4) 取上述部分碱液加碳酸钠溶液, 有白色沉淀产生。

(5) 将 (3) 得到的碱性溶液加热, 有气体放出, 该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。根据上述实验事实确定:

(1) 该溶液中肯定存在的离子是___;

(2) 肯定不存在的离子是___;

(3) 还不能确定是否存在的离子是___。

解析:溶液呈酸性肯定有H+, 所以肯定不含有CO32-;加入少量CCl4及数滴新制氯水, 经振荡后CCl4层呈紫色, 一定含有I-, 所以肯定不含有NO3-;加入Na OH溶液, 过程中和滴加完毕溶液均无沉淀产生, 肯定不含有Mg2+和Al3+;上述碱液加碳酸钠溶液, 有白色沉淀产生, 肯定含有Ba2+, 肯定不含有SO42-;将 (3) 溶液加热, 有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体放出, 肯定含有NH4+。综合以上, 溶液中肯定存在的离子是Ba2+、I-、NH4+;肯定不存在的离子是CO32-、NO3-、Mg2+、Al3+、SO42-;不能确定是否存在的离子是K+、Na+、Cl-。

这种“肯定+否定”相关联的方法确保了思维的严密性, 是正确解答问题的基础。

二、“阳离子+阴离子”法判断溶液离子组成

例2.某无色透明溶液与铝反应放出氢气, 下列离子:Mg2+, Cu2+, Ba2+, H+, Ag+, SO42-, SO32-, HCO3-, OH-, NO3-, 试判断以下两种情况何者能存在于此溶液中。

(1) 当生成Al3+时, 可能存在___。

(2) 当生成Al O2-时, 可能存在___。

解析:无色透明溶液, 一定不含Cu2+;与铝反应放出氢气, 则溶液可能酸性也可能碱性, 一定不含HCO3-;当生成Al3+时溶液呈强酸性, 含有H+, 由此排除OH-, SO32-, NO3- (HNO3和Al反应不放氢气) 存在, 溶液中至少有一种阴离子, 所以一定含有SO42-, 根据SO42-的存在排除Ba2+和Ag+, 溶液中还可能含有Mg2+。

当生成Al O2-时溶液呈强碱性, 含有OH-, 由此排除H+, Mg2+, Ag+存在, 溶液中至少有一种阳离子, 所以一定含有Ba2+, 根据Ba2+的存在排除SO42-和SO32-, 溶液中还可能含有NO3-。

溶液中至少有一种阴离子或阳离子可以使好多看似难解的题目变得豁然开朗, 是解决此类习题有效的隐形助手。

三、“定性+定量”法判断溶液离子组成

例3.有一混合物的水溶液, 只可能含有以下离子中的若干种:K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-, 现取三份100m L溶液进行如下实验:

(1) 第一份加入Ag NO3溶液有沉淀产生;

(2) 第二份加足量Na OH溶液加热后, 收集到气体0.04mol;

(3) 第三份加足量Ba Cl2溶液后, 得干燥沉淀6.27g, 经足量盐酸洗涤、干燥后, 沉淀质量为2.33g。

根据上述实验, 以下推测正确的是 ()

A.K+一定存在

B.100m L溶液中含0.01mol CO32-

C.Cl-可能存在

D.Ba2+一定不存在, Mg2+可能存在

解析:本题是一个定性加定量的判断题。加足量Na OH溶液收集到气体0.04mol, 溶液中一定含有NH4+且为0.04mol;根据加入Ba Cl2溶液得沉淀, 经盐酸洗涤后沉淀部分溶解, 溶液中一定含有CO32-、SO42-, 不含Mg2+ (Mg2+和CO32-不共存) 。

K+的存在是本题的难点, 从定性的角度没有涉及K+的反应现象, 但从电荷守恒角度分析, 溶液中有0.04mol NH4+、0.01mol SO42-、0.02mol CO32-, 不是电中性溶液, 所以溶液中一定含有K+且为0.02mol。至于Cl-, 可能有也可能没有, 如果有, K+更多。故选A、C。

四、“瞻前+顾后”法判断溶液离子组成

例4.某无色溶液, 可能由Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、Al O2-、Mn O4-、CO32-、SO42-中的若干种组成。取该溶液进行以下实验:

(1) 取适量试液, 加入过量盐酸, 有气体生成, 并得到溶液;

(2) 在 (1) 所得溶液中加入过量碳酸氢铵溶液, 有气体生成, 同时析出白色沉淀甲;

(3) 在 (2) 所得溶液中加入过量Ba (OH) 2溶液, 也有气体生成, 并有白色沉淀乙析出;则溶液中 (1) 一定不存在的离子是___; (2) 一定存在的离子是___, (3) 判断沉淀乙成分的方法是___。

解析:本题注重的不仅仅是离子之间的反应, 更应注重在题设条件下离子之间的隐含反应, 如过量的试剂带来的反应, 如离子反应后新生成离子的反应, 要把离子反应与实验现象“瞻前顾后”结合起来分析。加入过量盐酸, 有气体生成, 一定含有CO32-, 同时排除Ag+、Ba2+、Al3+的存在;第二步是本题的难点, 在 (1) 所得溶液中加入过量碳酸氢铵溶液, 有气体生成, 同时析出白色沉淀, 应该是Al3+和HCO-的双水解才会产生的现象, 不过Al3+已经在第一步被排除, 3结合第一步, Al3+应该是Al O2-和过量H+反应生成的;突破这一点, 本题题意变得明朗, 在 (2) 所得溶液中加入过量Ba (OH) 2溶液, 也有气体生成NH3, 并有白色沉淀乙析出, 由于没有涉及SO42-的反应, 乙则可能是碳酸钡也可能是硫酸钡。

答案: (1) Ag+、Ba2+、Al3+、Mn O4-;

(2) Na+、Al O2-、CO32-;

(3) 加入盐酸, 观察沉淀是否完全溶解。

组成设计方法 篇8

“计算机组成原理”是计算机各类专业学生的必修核心课程之一,主要讨论计算机各大部件的基本组成原理,它不仅可使学生从底层剖析电子数字计算机的基本组成和工作原理,掌握计算机系统的基本设计技术,而且可以培养学生分析和解决数字系统实际问题的能力,是培养计算机系统分析、系统设计和系统继承技术人员的一个有效的教育环节[1,2]。但是,随着电子技术的飞速发展,计算机内部结构日趋复杂、庞大和高度集成化,这使学生普遍感到“计算机组成原理”这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差,教师在教学中使用传统的教学方法和教学手段很难实现教学目标。出现了“老师难教,学生怕学”的尴尬局面,因此,如何改革“计算机组成原理”课程教学,培养学生学习兴趣、提高其教学效果和教学效率,是从事本课程教学的教师不断探索和亟待解决的问题。

2. 教学内容

“计算机组成原理”课程在教学内容的组织上应以模型机为背景,“脱开具体机型”,使学生建立整机概念,以信息的数字化表示、信息的传送和控制方法为主线,按基础、组成、系统三个层次阐述计算机组成原理,并掌握计算机的工作方式以及计算机内部数据的处理和控制过程。同时在实验教学的配合下,加强学生动手能力的培养,培养学生在硬件系统方面的分析、设计、开发、使用和维护的能力[1,2]。

3. 教学手段和教学工具的使用

“计算机组成原理”课程的内容覆盖面广、难度大、内容多。其中涉及有关各部件的组成结构、控制电路被封装在芯片中,芯片高度集成化,无法直观地感受到,学生只能凭想象理解,因而对这样抽象性的知识,利用传统的教学手段无法直观、形象地描述内部的结构和工作过程,为了提高教学效果,教学中利用了以下现代化教学手段和工具:

3.1 多媒体课件

为了使学生更好地理解教学内容,提高教学效果,教学中设计了计算机组成原理的立体教学模式,制作了电子教案,开发了多媒体课件和仿真系统,从而利用这三个辅助的教学手段完成课堂教学。电子教案可以加大课堂教学的信息量,多媒体课件的动画形式可以将抽象的工作原理和工作过程直观形象地表示出来,仿真系统可以直观地将各部件内部每一步的信息流动过程生动形象的展示在学生面前,使学生具有身临其境的感觉。例如在“指令的寻址方式”这一教学环节中,使用FLASH制作了各种常见寻址方式的取操作数过程,可以让学生更清楚地看到各种寻址方式寻址的过程,了解、比较各种寻址方式的特点及执行指令时的信息流动过程。在“基本模型机”工作原理这一教学环节,使用FLASH开发的模型机模拟工作环境,让学生更直观的了解模型机的工作原理,实践部分还使用LABVIEW开发了一个仿真实验系统,可以在理论教学课堂上仿真实验环节,为模型机实验打下基础。其它教学环节如高速缓冲存储器替换算法、存储器工作原理等环节也可采用类似的教学手段。

3.2 网络课程建设

为方便广大教师利用网络教学,搭建了该课程的网络课程教学平台。通过网络平台,学生可以获得教学教案、教学进度安排表、讲义浏览等资源,也能方便的使用提交作业、在线测试等功能。网络课堂的建设不仅为学生提供了方便,同时老师也可以通过学生反馈的信息发现教学中的不足,及时做出调整。

3.3 理论与实验教学相结合

该课程具有很强的理论性与实践性,因此实验教学尤为重要,通过实验教学不仅可以培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力,同时还使学生对运算器、控制器、存储器及整个硬件系统有较直观、深入、全面的理解。我校使用的ZY15Comp12BB和THTWK-2型实验教学系统,不仅可以做基础性、验证性实验,还可以做设计性、综合性实验。

对于复杂实验,为了能让学生在实验前掌握实验原理,同时,避免因操作不当造成对实验设备的损坏,我们还开发了一套组成原理实验教学系统,可以供实验学生在实验机上实验前仿真、模拟实验,然后再在实验机上实作实验。这也解决了理论教学与实践环节脱离的问题,让学生对所学内容形成一个整体,前后知识融会贯通,以提高学生综合运用所学知识的能力。

4. 教学方法的灵活应用

为了使学生对所学知识有更好的理解,灵活运用各种教学方法调动学生的学习兴趣和主动性十分重要,在实际教学中采用了很多有效的教学方法,例如在讲解到动态存储器和静态存储器时,使用启发式教学法[3,4],首先引导学生对两种存储器的存储特性进行比较,找出不同之处,在总结出存储特性不同之处后,又可以引发出它们在实际应用中应有哪些不同,这样提出问题,解决问题,环环相扣,不仅有助于提高学生注意力,还有助于提高分析问题和解决问题的能力。教学过程中还大量使用类比的方法[5],讲到进位制的进位时,用熟悉的十进制进行类比教学,讲到偏移地址时,用学生在自己本班的学号进行类比,这样可以使抽象的概念、实现方法变得简单、易懂。同时我们还采用课堂练习、章节网络自我测验、试题库测验等方式检测教学效果,然后通过网上提问、答疑等方式及时了解学生掌握知识情况,解决学生碰到的问题。

5. 结语

“计算机组成原理”课程是一门具有很强的理论性与实践性的基础课,在教学过程中应根据当前计算机科学与技术领域的发展动态、发展方向,结合自己学校实际,将理论与新技术相结合,合理组织教学内容、不断改进教学手段和教学方法,培养学生学习兴趣,提高学生学习的积极性和主动性。我校近年来采取的教学手段,特别是网络课程建设、仿真实验教学系统开发及多媒体课件的使用,真正解决了“老师难教,学生难学、怕学”的尴尬局面,使学生对这门课程的学习产生了浓厚的兴趣,提高了教学效率,取得了较好的教学效果。

参考文献

[1]白中英,戴志涛.计算机组成原理[M],第4版.北京:科学出版社.2007;1-10

[2]王爱英.计算机组成与结构[M],第4版.北京:清华大学出版社.2007;1-22

[3]万萍.浅谈启发式教育的内涵与教学优势[J].社科纵横(新理论版).2008,(1):842,942

[4]郭秀英,徐洪学.启发式教学在计算机基础教学中的应用[J].辽宁师专学报(自然科学版).2008,(1):37-38

组成设计方法 篇9

随着信息技术的飞速发展, “计算机组成原理”课程的内容也在不断地发生变化, 课堂教学和实践教学的信息量及难度也越来越大, 这就迫切需要对当前的教学方法, 特别是一些重点、难点的章节、实验项目的授课方法以及实验仪器的使用等方面进行研究和总结, 以便更好地适应当前计算机组成原理课程的大信息量、高难度的教学。笔者在经过多年的计算机组成原理教学中, 特别是实践教学中, 发现主要存在以下几方面问题:理论课与实践课不能有机的结合;前导课程起不到前导的作用, 实验手段过于单调和落后;重理论、软件讲述, 轻实践动手指导;重理论考试轻实践环节的考核和考查, 教师学生不能有效地互动, 这些都严重制约了学生对这门课程的兴趣和学习热情, 因此对这些问题进行研究和总结, 找出切实可行的教学方法, 确保课程教学效果。

1 把握计算机组成部件, 为难点实验项目做铺垫

《计算机组成原理》课程首先要从计算机的宏观上把握组成的五大部份, 其次强调组成计算机各部分的基本概念和基本原理, 由于在前导课程计算机应用基础 (计算机导论) 中已经建立了计算机五大部分的概念, 所以在本课程开始时, 各教材无一例外都在第一章节里对计算机组成的五大部分进行复习性的总结和引导, 虽然是复习, 但对于组成原理这门课来说, 起到延续引深作用, 因此, 从宏观上对计算机的各大基本部件的组成、设计方法及相互关系再进行一次学习和梳理, 使学生了解计算机系统的层次化结构的概念, 建立起一个完整的计算机系统的整机概念, 为后续课程的学习准备了必要的硬件方面的基础知识。同时为各部件的重点难点项目做好铺垫。

2 把握各部件的工作原理, 抓难点重点以点带面

计算机组成原理课程中涉及到的五大部分每一部分其工作原理特征相差很大, 要注意引导学生注重理论与实际应用相结合, 以避免理论和实际脱节。实验课前, 要把握好课堂讲授的时间和内容, 时间太长易占用学生过多的动手实践的机会, 授课时间过短, 学生不能理解和掌握实验原理及方法, 影响实验效果。通过多年授课的实践, 对于100分钟的实验课来说, 一般控制在10~15分钟为宜。授课内容主要涉及到实验原理、实验方法、实验仪器的构造及使用方法, 特别是实验原理方面, 对中央处理器、存储储器、指令系统、总线等重点部件的难点实验, 必须先让学生在理解原理的基础上再进行实验, 做到以点带面, 这样效果会更好些, 否则会出现照本做实验, 做完无收获的局面。

3 对难点实验项目采用以实际举例引导, 具体实验指导的方法

对于难点实验项目需要以实际举例加以引导, 以便提高学生对实验原理的理解能力, 从而提升实验效果。例如在进行基本模型机设计实验中, 这里即有一个验证实验, 还包括一个设计实验项目, 实验前先讲清程序中的某条指令从取出到形成完成本条指令所需微程序的首个微地址, 再介绍微程序执行过程, 这里涉及的内容较多, 首先让学生了解机器指令与微指令存放的位置不同, 其次了解机器指令与微指令的功能不同。课堂理论与实验紧密地结合, 再加上在实验或设计过程中针对重点环节加以指导, 比如微指令代码的含义, 相对每条机器指令的微程序执行的流程等, 这样大大提升了实践教学的效果。

4 将重点难点实验项目纳入理论考核, 克服轻实践的倾向

当在理论课快结束时, 有些同学只重视理论课的复习, 而将实验的内容丢弃一边, 有的甚至实验课都不愿上, 为了使同学们克服重理论、轻实践, 重一般避难点的倾向, 可将部分重点实验项目纳入到考纲中去, 在考试中我们把模型机实验与设计这一重点项目的内容在纳入到考试范围中, 这样一来, 同学们自始至终地把课堂教学与实践教学中的内容融合在一起, 克服了只重理论、轻视实践, 只重易学内容而躲避难点的学习倾向。另外在实践教学中还要重视与学生互动、每个实验结束时进行一次小结, 小结时可采用与学生互动形式, 经过实践证明, 这是一个很有效的方法, 可使同学们学得扎实、记得牢固。

目前, 对加强实践环节的呼声很大, 但是大多数还只是停留在口号中, 落实在教学计划上, 但在实际教学过程中由于各任课教师没有足够地认识或是认识程度不同则对实践教学重视程度, 大打折扣, 另外, 有些学校实验课完全由实验室教师上课, 这样理论课堂教学与实践教学的老师缺乏沟通, 导致课堂教学与实践教学脱节, 还有目前各学校、各年级使用的实验仪器也无法统一, 也造成了计算机组成原理这门课实践教学的难度, 由于上述种种原因, 提出几点思考供与行们研究, 以便更好地将计算机组成原理的实验、实训搞得更好。

5 几点思考

5.1 坚持实践教学体系与理论教学体系有机

结合, 不断探索实践教学改革, 要体现高职高专特点, 全面提升“计算机组成原理”课程的教学质量。构建以综合性、设计性的实验基地, 打破传统的以验证性为主的实验模式, 完成创新型实验项目的设计和调试过程, 提高学生的动手能力和创新能力。

5.2 将实验内容特别是重点难点实验项目的

内容纳入到考试考核中去, 以便使学生从课程开始就重视实践教学, 从而提高学生参与实践教学的积极性。

5.3 有的传统的实验仪器, 连线较复杂, 占据

了大量的实验时间, 有些实验仪虽连线简单但对各部分之间的相互关系又不太容易建立整体概念。近年来新研制的计算机组成原理与体系结构实验箱, 大都将硬件描述语言和可编程逻辑器件引入到计算机组成原理实验仪中, 可增加安排一些这方面的实验, 例如可加入VHDL (甚高速集成电路硬件描述语言) 语言的实验内容, 以取代部分传统的硬连线实验。提高同学的硬件设能力。建议国家教育部门能否与厂商共同针对目前高校组成原理与系统结构课程所需用的带有智能型的实验仪器, 进行统一标准化生产, 制造出符合学生实际应用良好的实验仪器系统。

5.4 引进国外的同类课程的教学经验和教学

方法, 进行实践探索。比如, 给学生指派研究性课题, 可让学生参与文献检索, 销售产品的检索, 实验室的研究活动等。开设CPU仿真性课题, 可让学生领悟处理器的内部操作。也可指导学生阅读、报告类题目, 要求学生阅读并分析文献中的论文等。通过这些活动, 可使同学开阔眼界, 提高学习兴趣, 增强研究和探索能力的培养。

摘要：通过对“计算机组成原理”实践课程中难点项目授课和指导方法的研究, 阐明如何对“计算机组成原理”实践课中较难实验项目的授课及指导, 提高学生对难点实验项目的理解与操作能力, 从而更好地将理论与实践相结合。同时, 通过研究更进一步推动实践教学体系的改革。

关键词：计算机组成原理,实验项目,实践教学,实践课程

参考文献

[1]白中英.计算机组成原理 (第四版) [M].北京:科学出版社, 2008.

[2]蒋本珊, 王娟, 洪杰.计算机组成原理实验改革初探[J].实验室研究与探索, 2007 (12) :270-273.

[3]蒋本珊, 王娟, 马忠梅.计算机组成原理课程实践与理论教学体系关联性研究[J].计算机教育, 2009, 24.