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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,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。
化工原理是化工專業的一門核心骨干課程,其主要任務是教會學生化工生產過程中有關單元操作的基本知識,崗位實操的基本技能,對學生專業能力的培養有著舉足輕重的影響。2011年筆者所在學校購買了化工仿真教學軟件并在《化工原理》課程正式實施。通過教學實踐,筆者認為仿真化工教學與傳統教學相比主要具備以下幾個方面的優勢。
一、與傳統教學相比,化工仿真的動態模擬演示,更直觀形象
中職學生的特點就是喜歡直觀形象地知識,所以喜歡動手實踐,對理論往往不求甚解。在仿真實驗的過程中,學生會面臨很多問題。他們會在反復的實踐中,發現理論知識對于實踐的指導作用是不可低估的。例如,離心泵的冷態開車過程,儲罐的液位控制很多學生都控制不好,那是因為學生對液位的控制原理不理解。儲罐液位的高低和泵的輸出量和進料量有關,如果輸出量大于進料量液位就偏低,反之則偏高。進料量的大小由LVC101來控制,而輸出量得大小由FIC101來控制,而輸出量在生產中是由規定的,因此液位的控制主要是通過LVC101來調節的,如果學生不明白其中的原理,只是機械的按照步驟來做,液位是肯定控制不好的。所以在學習了一段時間仿真之后,學生會根據遇到的問題更深入的去研究相關的理論知識,再在仿真中進行實踐,達到理論與實踐共同進步的目的。
二、與傳統實訓相比,化工仿真使工藝流程認識,更方便高效
傳統實訓一般采用分組實驗的方式,由于場地、設備、課時以及師資力量等方面的原因,很難達到學生獨立完成實驗的目標,學生也很難有時間去摸清整個工藝流程,詳細揣摩設備特性,觀察和分析實驗現象。甚至有些不愿動手操作的學生整個實驗過程都是在看別人操作,最后連實驗報告上的數據都是抄同組同學的,很難達到預期的實驗效果。化工仿真技術只需要一個機房就可以實現全班四十多人一人一臺計算機進行仿真實訓,彌補了這一缺陷。通過對化工仿真實驗的反復操作,學生會對工藝流程留下深刻的印象,安全生產的意識也能滲透到學生內心,讓學生知道生產前必須要考慮的問題。
三、與企業實習相比,化工仿真的動態操作過程,更安全經濟
化工企業中的生產都是大型的、連續的,涉及的原料產品往往易燃易爆,反應條件以高溫高壓居多,存在一定的危險性。工人上崗前都是經過嚴格的安全培訓才能由師傅帶領上崗操作,因此學生實習期間是沒有機會親自動手操作的,只能觀摩。但化工仿真系統可以讓學生不進工廠就能得到模擬開車、停車和事故處理操作的機會,獲得操作經驗,建立集散控制的概念,既安全經濟,又有很強的實踐性和可操作性。采用仿真實習代替企業實習,可以節省設備運行費用,物料能量損耗費用,實習人員下廠經費等大量開支。并且學生用短短幾個月的時間就可以獲得實際生產中幾年才能積累起來的經驗,使學生實現了“零距離”就業。由此可見,仿真實習不僅安全,而且經濟高效。
四、與傳統考核相比,化工仿真的智能評價系統更簡單快捷
仿真軟件中有自動評價功能對學生掌握的知識水平隨時進行測評。學生啟動STS系統進入平臺,同時也就啟動了過程仿真系統的評分系統。過程仿真系統平臺PISP-2000評分系統是智能操作指導、診斷、評測軟件,它通過對學生的操作過程進行跟蹤,在線為學生提供操作狀態指示、操作方法指導、操作診斷及診斷結果指示、操作評定及生成評定結果等功能。通過這些功能,學生可以隨時隨地的進行測評,該軟件會將該生錯誤的操作過程或操作動作進行說明,以方便學生根據這些錯誤操作查找原因,及時糾正或在今后的訓練中調整自己練習的側重點。教師對學生進行操作考核時,可以隱藏操作步驟指示和操作方法指導等功能,讓學生自主操作。通過智能軟件對學生操作過程進行評定,對每一步進行評分,并給出整個操作過程的綜合得分,還可根據需要生成評分文件。學生最后的成績可以生成成績列表,既可以保存也可以打印。成績中還會包括學生資料、總成績、各項分步成績、操作步驟得分、質量得分等詳細的說明。可以說仿真系統所帶的這個智能軟件,使考核變得更簡單快捷,易于操作。
綜上所述,仿真教學使學生變成了學習的主體,可以充分發揮學生的學習主動性,強化了學生的實踐能力,極大地提升了化工原理課程的教學效果。化工仿真在化工專業教學中的應用給學生營造了一個逼真的化工生產環境,在情境中實現教與學的互動,直觀形象,極大地激發了學生的學習興趣,提高了學生的學習主動性。
參考文獻:
[1]付家新.淺談化工仿真在化工原理教學中的應用[J].中國科技信息.2009(05).
一、化工原理仿真系統的制作
化工原理實驗包括流體流動阻力測定、離心泵性能測定、傳熱、精餾、吸收與解吸、干燥、萃取等基本單元操作,分別由不同的儀器儀表和管道組合而成。在仿真軟件中,把各種設備和管道用flash畫出,再根據每一套裝置流程圖的要求,以真實、立體的效果來實現。
1.整體結構。實驗仿真系統的開發過程分為三個階段:實驗前的準備、實驗過程及數據記錄和數據處理。前兩個階段在Flas制作軟件上完成,第三階段在VisualStudio2005軟件開發工具上完成,并且使用Ac-cess數據庫進行數據的存儲與交換。
2.仿真系統的實現。在計算機模擬化工原理實驗時,需要通過動態數學模型來模擬真實的實驗操作,該模型主要包括實驗指導、素材演示、仿真操作、數據處理、考題測試、幫助功能等內容。下面以離心泵性能測定為例詳細說明仿真系統的制作過程。在實驗準備階段與實驗開始階段的Flas的制作過程中,考慮到實驗步驟有先后,以及更好地做到人機交互,必須使用專門為Flash腳本開發的ActionScript語言。如點擊水泵開啟按鈕必須在閥門開啟以后才能啟動,直至水灌滿后,才可以點擊關閉水泵按鈕。為了使實驗更具有真實性,需設置閥門的流量控制,分為10個級別,可以逐漸增大或減小。運用開發環境編寫C#程序,可以通過拖動添加組件,并自動生成組件需要的代碼。在制作化工原理實驗模擬課件時,可通過VisualStudio屬性窗口設置各種開發元素屬性如外觀、名稱等,且屬性窗口中顯示的內容,隨著選擇開發元素的不同而動態改變。利用VisualStudi“o工具箱”,可以向應用程序添加標準控件。在設置好窗體和控件后,利用Vi-sualStudio的代碼編輯器編寫程序代碼。在命令窗口中,可以直接輸入并執行各種命令,調試應用程序,并通過在即時窗口的命令行中輸入表達式或變量名,可以得到它們的值。編寫程序過程中,難免會遇到一些錯誤,開發人員需要對應用程序進行調試,查找錯誤的根源,以期達到設計要求。離心泵性能測定實驗涉及到流體流動、水泵運轉、儀表變化、閥門打開或關閉等動作,在仿真系統中通過Flas來實現這些動作的動態效果,使整個實驗過程表現得更加真實。用Flash中的按鈕實現動畫交互效果,控制整個實驗的操作并對數據進行采集,同時將數據傳入C#,由C#對數據庫進行讀寫操作,然后作出離心泵特性曲線圖。
3.實驗數據產生及處理。化工原理實驗過程中往往要測定溫度、壓強、濃度、流速等數據,同時必須對這些參數進行整理和分析,并運用相關的理論公式進行計算,才能達到實驗預期目的。化工原理實驗實測數據多,繪圖耗時費力,計算公式復雜,有時甚至需要進行迭代計算,借助計算機輔助程序可圓滿解決這些問題。在仿真軟件中,通過C#語言設計數據處理程序。根據各化工單元操作理論建立數學模型,使仿真數據在實際操作的數據范圍內隨機產生,以保證每個學生在進行仿真實驗時即使初始條件相同,也不會得到完全相同的實驗結果,更接近真實操作狀況。試驗完成后,點擊“記錄數據”按鈕,計算機會自動記錄數據,并在后臺進行數據傳遞,然后根據預先輸入的計算公式進行數據處理。數據處理后被保存到Access數據庫中,再通過調用,將數據輸出在DataGridView進行顯示,或據此數據繪制實驗曲線。
二、操作過程及功能概述
主界面使用VisualStudioC#中的窗體,通過添加菜單欄來控制試驗的選擇。其特點是方便、簡單易用,更重要的是為今后仿真系統的逐步完善提供了空間。首先水泵的開關按鈕是不可用的,必須在打開閥門以后,才能啟動水泵。當水泵與閥門同時啟動后,便開始灌水,在這期間禁用系統中所有的按鈕。待灌水過程結束,先關閥門再關水泵。點擊“開始實驗”按鈕,可以開啟下一個界面繼續實驗。先打開水泵,然后打開閥門,通過閥門調節流量級別,儀表數值會隨之變化。點擊“記錄數據”按鈕,將儀表的數值記錄在數據庫中。當數據記錄完畢,點擊“查看數據”按鈕,屏幕上顯示10組數據以及由公式計算得出的“揚程”、“有效功率”、“效率”數值。點擊“繪圖”按鈕,可直接繪制出H-Q、P-Q及η-Q三條特性曲線。無論是實驗結束還是中途關閉實驗窗體,都將出現一個對話框以提示實驗者“是否保存當前數據?”操作者可根據提示對實驗數據進行取舍。集合Flas和C#語言優點開發的化工原理實驗仿真系統,具有界面直觀、操作簡單、支持人機交互、占用空間小等特點,能顯著提高化工原理實驗教學的效果,減少實驗設備投資和損壞,降低實驗投入成本,避免實驗事故的發生。計算機輔助教學,特別是計算機仿真實驗在化工教學過程中的應用,使學生接觸了一種全新的實驗手段,激發了學生學習的積極性和主動性,使學生創新意識得到培養,從而提高了整體教學質量。
關鍵詞:石油化工 分餾塔 工作原理
一、分餾塔的工作原理
在石油化工生產的過程中,分餾塔是其重要的一種分餾設備,有機共沸物是通常用來進行分餾的混合物。有機共沸物在分餾的過程中,從反應釜底部液體物質受熱變成為氣體后,上升到分餾段,在分餾段內沸點較低的氣體會持續的上升,使得沸點低的物體被分餾出去,然而沸點較高的物體由于沒有達到相應的沸點,就會由于受到冷卻而回流到反應釜內,隨著分餾底部的氣體繼續加熱,沸點較低的物質就會被分餾出來,當沸點低的物質被完全分餾出去以后,沸點較高的物質也會同沸點較低的物質一樣被繼續分餾,最后分餾出的是沸點高的物質,而殘渣就會就在分餾塔的底部。由此可見,我們發現:分餾塔可以通過塔內的磁環,在有限的時間空間內,盡分餾塔最大的可能來增大液相混合物的熱交換的面積。
分餾的實質是針對液體混合物沸點的不同,而依次加熱分離的結果。分餾塔的原理主要是:通過液體的飽和蒸汽壓的不同,從而實現液態物質之間的分離。分餾塔作為石油化工中能夠分離不同化學物質的復雜塔,它能夠從塔頂分離出全部或者百分之九十以上的雜質,來凈化石油化工的產品,使用分餾塔的主要目的是使得在塔底得到雜質相對較少的產品,來凈化石油產品,所以說石油化工產品的分餾過程是石油化工產品精致的預處理過程。但是,由于每次加入分餾塔物體的沸點不同,從而導致了在加熱分離的過程中分餾出的物質是由沸點低的物質到沸點高的物質依次分餾出來的。與此同時,在研究分餾塔的過程中,還應當注意的是共沸點的問題,共沸點主要指的是共沸物的沸騰溫度,倘若沸騰物的沸騰溫度低于組成此共沸物的兩個純組分的沸點,則稱之為共沸物具有最低共沸點,反之則稱為具有最高共沸點。共沸物指的是把非理想的混合溶液,在一定的蒸汽壓下的溫度沸騰似得物質,在分餾的操作過程中,處于塔頂的餾分一般來說為混合物,通常在這種混合物當中也含有部分的塔底成分,而塔底分餾的分離過程并不那么嚴格,因此在塔底的產品中也會含有一部分塔頂的成分在里面,這些現象產生的原因就是由于共沸物和共沸點的性質而決定的,因此,對于這些共沸物來說,它是不能夠用分餾塔來分離的。
一般來說,分餾塔的內部安裝的方式分為填料塔或板式塔兩種,它們的目的是為了加快分餾的過程。在石油生產的過程中,把分餾塔的操作類型主要分為了連續分餾塔和間歇分餾塔兩種,如果想提高分餾的速度,需要在分餾塔有限的空間內,增加分餾塔的層數或者是增加燃料來提高熱交換面積。有機共沸物是精餾分餾的混合物,共沸物是由確定組分的有機物組成,首先共沸物要從反應釜內受熱上升到分餾段,沸點低的繼續上升,而正是由于塔頂在受到低沸點物的傳熱后溫度和低沸點物一致,所以低沸點物被分餾出來,而較高的沸點物因為沒有達到相應的沸點,就會因受冷卻后而回流到反應釜內或分餾柱下半部分,等到低沸點物被完全餾出后,較高沸點物相繼被分餾,然后是高沸點物的餾出,最后反應釜底部是殘渣。分餾塔的組成部分是塔內件,它在分餾塔內起到了很大的作用,它能夠使氣液在塔內有更好的接觸,來提高分餾的速度,發揮到塔的最大的生產能力和效率。分餾塔內的不同設計和安裝,對整個分餾塔的性能和操作運行起到了很大的作用。
二、分餾塔的內件安裝
1.分餾塔內構件的施工程序
分餾塔內構件的施工程序主要是:將分餾塔安裝就位是分餾塔內構件施工程序的第一步;其次,對分餾塔進行找正,調整好分餾塔的垂直位置;然后,再把分餾塔內的支撐架固定安裝好,把包裝箱打開,對分餾塔內的每一層內件進行依次的檢查在對塔內件進行安裝;最后,對塔內部進行徹底的清掃后并對其進行封控。
2.分餾塔施工前的準備工作
在分餾塔施工現場的準備工作中,首先需要對運輸管道進行疏通,保證道路的平整暢通,從而保證后續工作的有序進行。其次,需要冷箱基礎驗收完畢,吊車的工作位置和行車路線的地耐力要達到相應的使用要求,這是因為分餾塔的質量相對較大,如果準備工作沒有完成好,有可能多后續工作帶來較大的影響,還要根據自己的情況對其進行加固完善處理。吊裝的要求要與基礎周圍的強度相適應起來。再次,等到所有的吊裝機索具檢查完畢后,分餾塔筒節上的組對要臨時平臺安裝到具置,冷箱板也要按照指定的位置放好,不要讓底座直接著地;最后,將吊車需要用的繩索,卡環等用具按規格準備好,并認真的檢查用具有無質量問題。
3.分餾施工的吊裝方法
準備一輛質量為150噸的吊車,并依次對吊裝進行就位組焊,分餾塔需要分段組對吊裝。然后按照吊裝的質量、設備的頂部、標高尺寸來選用相對適宜的吊車,最后確定好吊裝回轉半徑、吊臂的長度、吊車的額定起重量等等。
4.塔盤及其內部固定件安裝
保證塔盤質量的關鍵是支撐圈的安裝位置與水平度,為了確保分餾塔塔盤和內部固定件安裝尺寸符合規范要求,還需要盡量的精確計算筒節展開的長度,當筒節所用的板材因材質較厚而直徑較小的時候,就應當對其進行伸量的拉大處理,尤其是在熱卷時拉伸量更大時,為了提高滾圓的質量,節鋼板拼接焊接縫的余高影空在允許的范圍內而且不能夠過高。鋼板為了防止滾后扭曲,因此應當保證鋼板的邊緣與棍子平行或者垂直。在對談判及其內部固定件進行計算時,首先應當考慮拆檢系數、不均衡系數動載系數和安全系數。在平衡梁采用管式梁時,首先應當考慮梁的受力情況,并通過校核來確定。最后為了確保焊接的質量,應當安排經驗豐富的老焊工對其進行焊接。在對塔盤及其內部固定件安裝的過程中,一定要認真地閱讀焊接工藝的規章制度,同時對平常的焊接經驗進行總結,并同步的做好施焊的記錄,等到式版機械性能試驗合格后,再按照焊接工藝的參數對其進行其他筒節縱縫和環縫的焊接。
5.分餾塔施工安全的注意事項
分餾塔施工的過程中,首先需要注意的是塔內件的安裝,首先應當注意塔內件的安裝標準,在此基礎上再按照橫平豎直的基本要求來進行間距、間隙、底隙、進出口堰高等這些要求嚴格的尺寸要求進行。其次,通過設置專職的安全人員負責現場安全技術規程和現場設備的安全操作,還要使用技術較高并且經驗豐富的老焊接工、鉗工技師進行高質量的操作,并保證在操作的過程中不要碰壞浮閥,并且當浮閥松動時還要及時的發現,并對其進行最快速的處理。最后,是施工人員安全的保障一定要做到位。首先,入場的人員一定要做好保護措施,并對其進行進場前的安全教育,然后還要要求入場人員做好安全防護,一定要穿安全服,戴安全帽進入施工現場,高處作業一定要系好安全帶,不得從高處亂扔、亂拋物品,還要嚴令禁止酒后作業,對特殊的作業人員進行資格的審查,避免出現大的失誤和施工事故。
三、總結
掌握好石油化工分餾塔的工作原理及其內件安裝的問題,是保證化工分餾塔正常安全生產的基礎,只有把基礎打好,才能讓以后的工作能夠更加順利的實施。因此,在對分餾塔進行安裝的過程中一定要按照施工圖及其流程圖來對管線進行核對,只有確認不會粗線任何問題和失誤以后,分別派不同的專業人員進行不同的分區管理,嚴格按照要求的內容進行施工建設,從而達到分餾塔裝置進行長周期平穩運行的目的。本文針對化工分餾塔工作原理及內件安裝問題,以化工分餾塔的工作原理作為基礎,從而探討出了石油化工分餾塔工作原理及內件安裝問題是保證石油能夠進行安全生產的基礎。
參考文獻
[1]畢杰 《化工分餾塔工作原理及內建安裝探討》 大慶油田工程建設公司慶升實業公司 黑龍江大慶 163000 2013年2月上第三期 總第159期.
[2]袁冶 王臣 《談化工分餾塔工作原理及內件安裝》 《中國石油和化工標準與質量》 2012年04期.
【關鍵詞】化工原理 多元化 教學手段 實踐教學
【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2012)24-0187-01
化工原理是當前化工相關專業所開設的最主要的專業基礎課,是學好其他專業課程的基礎。其內容由化工過程中各種單元操作的基本原理及典型設備的操作和化工基本計算所構成,同時這門課程與化工企業崗位聯系緊密。因此,如何在課堂上充分調動學生的思維靈活性,激發學生學習的主動性,培養學生運用基本原理分析和解決化工操作中的實際問題能力,是化工原理教學中的關鍵。
一 改革和完善教學方法和教學手段
1.采用多媒體教學
化工原理是一門實踐性很強的工程學科,其教學內容是與實際密切相關的,尤其離不開對設備的講解。生產中所用到的化工設備如離心泵、換熱器、精餾塔等學生以前從未接觸過,缺乏感性認識。傳統化工原理教學,教師僅用粉筆、黑板和語言表達教學內容,教學是在靜止、平面、呆板、抽象中完成,費時費事,效果又差。采用計算機多媒體技術,運用視頻、動畫、圖像等現代教學手段,如用動畫展示雷諾實驗;用動畫展示設備各種板式塔的塔板結構、漏液、液泛和霧沫夾帶等現象 ,可以形象逼真地重現設備操作和設備內部結構,使得復雜的結構直觀化,原理教學簡單化,在課堂上給學生一種很強的感性認識,使課堂內容豐富而又生動。同時,通過采用多媒體技術輔助教學,增大了課堂信息量,促進了教學內容的更新和發展,擴大了學生的知識廣度。
2.采用多元化課堂教學手段
課堂是最重要的教學陣地,在化工原理教學過程中,如何將內容講解清楚,使學生熟練掌握,調節課堂氣氛、調動學生的聽課積極性是十分關鍵的。在課堂教學過程中,運用啟發、討論、互動式的教學方法,激發學生的學習積極性;采用以教師講授為主,分階段目標實施法,類比式教學等方法,使學生有獲得成功后的喜悅。這些教學手段的實施,能大幅提高課堂教學效果和培養學生的創新意識。
3.加強教學反思
“學而不思則罔,思而不學則殆”。教學反思是教師對自己教學過程的總結。通過反思,教師可以不斷地提高自身能力并形成自己的教學思想和風格,使教學水平不斷提高,才能贏得學生的信任和領導的賞識,自己的才能才可以得到更大的發揮。反思應主要集中在平時的教學工作中,要從不同的視角和方式找出教學中的優點和各種詬病,審視自己的教育方法,尋找不同的視角看問題,在教學中不斷反思,不斷提高自己的教學水平。
二 加強化工原理課程的專題性教學
根據化工專業的人才培養目標,在可就業的化工技術領域中,化工類專業對于化工單元操作的原理和應用知識深度的要求更多。因此,應該在化工單元操作的原理和應用知識深度上進行拓寬與加深,通過進一步學習化工原理實驗課程達到該目的,因此,做好化工原理實驗課程的教學內容規劃顯得更為重要。
1.強化單元操作理論分析
首先對學生在化工原理中已經學習過的單元操作進行知識結構梳理和復習,找出重點,然后有針對性地進行深化剖析。如柏努利方程式的推導,通過流體流動機械能衡算方程式的這種導出過程,方程式的機械能是單位流體的能量,與管道中流體流量的大小無關,這個概念會給學生留下深刻的印象,從而很容易理解流體流動機械能衡算方程式可以適用于分支管道和匯合管道。通過化工原理實驗教學,能激發學生們探究問題的好奇心,活躍了思維,拓寬了視野,提高了分析問題、解決問題的能力。
2.選擇典型例題進行教學分析
在學習各單元操作的基本內容之后,如何檢查真正理解和掌握的情況? 典型考試題就是很好的教學分析材料。為了激發學生積極向上的進取心和好奇心,同時為了樹立自身的自信心,選擇典型的考試題目進行教學分析則更加有意義。
教師對題目要做好細致的分析,向學生講解之后要及時做題目,進行分析評述,要及時評價所分析題目的難易程度,使學生心里有底。
三 加強化工原理課程的實驗教學
實驗教學是化工原理課程教學的一個重要環節,其任務是讓學生加深理解和鞏固已學的設備理論和操作知識,培養學生解決工程問題的能力和掌握一定的實驗操作技能。通過對實驗現象的觀察、分析和討論來培養學生獨立思考問題和解決問題的能力。現在化工原理實驗主要是利用化工實習軟件和仿真軟件,仿真實驗是化工原理實驗的一種發展趨勢,利用仿真軟件,將傳統的“預習—操作—報告”模式改變為“預習—仿真—操作—報告”的新模式。
總之,教學改革是一個長期的過程,需要與時俱進,不斷改革創新,改變傳統教學模式,尋求新的教學方法;不斷關注學科的發展前沿,及時補充課程發展中的新成果和新動向,將學生培養為具有知識新、適應能力強等高素質的應用型人才,才能讓學生在激烈的競爭環境中脫穎而出,成為化工行業里的中流砥柱。
參考文獻
[1]嚴世強.多媒體技術在課堂教學實踐中的若干誤區探析[J].教學研究,2006(4)
[2]段東紅、劉世斌、郝曉剛等.化工類本科專業課程體系實踐性教學環節課程教學改革芻議[J].廣東化工,2008
關鍵詞:《化工原理》;必要性;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)08-0107-03
《化工原理》課是學習化學工程與工世專業的基礎。它幾乎覆蓋了化學工業的各個專業,例如:化學工程、化工工藝、高分子化工、精細化工、工業分析、電化學工程和工業催化等。作為一門基礎專業課,《化工原理》是學校開設的核心課程,為了更好地發展這門課程,在教學方法和教學手段上要相對做出調整。
一、興趣是激發學生學習的源泉
興趣是人類在需求的基礎上,逐漸的在日常活動中發生、發展的。人類需求的對象往往是興趣對象,由于人們對不同事物產生的需要不盡相同,所以能夠培養多樣的興趣對象。正如瑞士心理學家皮亞杰所指出的:“興趣,實際上就是需要的延伸,它表現出對象與需要之間的關系,因為我們之所以對于一個對象發生興趣,是由于它能滿足我們的需要。”[1]興趣幫助人類認知事物和從事各項活動,促進人們不斷的去探索并發現新事物。興趣對人類起到一定的推動作用,如在人的學習生活中,它指引人類對事物表示關注,對于感興趣的,能夠主動的帶著愉悅的心情去探究。孔子說:“知之者不如好知者,好知者不如樂知者。”孔子的這句話說的也就是興趣對于學習的重要性。所謂學生對學習感興趣,也就是說,學生帶著高漲的、激情的情緒從事學習和思考,對面前展示的真理感到驚奇甚至驚訝;學生在學習過程中能夠意識和感覺到自己的智慧和力量,體驗到創造的歡樂,為人類的智慧而感到驕傲。真正要使學生對學習感興趣,真正使你的課堂活躍起來,就使學生有對知識的渴望和有知識的愿望。[2]《化工原理》原理專業課依據自身的特點,將操作原理、規律作為核心,對以后的操作設備在選型以及設計上起到一定的輔助作用。而傳統教學模式仍保留著保守灌輸式。學生的思維方式仍然是記筆記和強化記憶,得到的效果可想而知。而理論聯系實際可以充分調動學生學習的熱情與興趣,加深印象,極大地提高了學習的質量。
二、加強理論課與實驗課的有機銜接,使學生充分消化吸收理論知識
《化工原理》實驗是與理論課同步進行的實踐教學環節,是《化工原理》教學的一個重要環節。作為一門獨立的基礎課,《化工原理》實驗在《化工原理》課程教學中舉足輕重,對加深和鞏固課堂教學的基本內容,培養學生的實踐能力、創新能力具有很大的作用。實驗室設備的提高也能培養學生實驗創新的能力。但目前《化工原理》在實驗教學方法、測試手段和技術上仍有許多問題。由于采用兩套師資隊伍,學生層次不同,理論課教材不同,難免使理論課與實驗課脫鉤,[3]實驗教師要認真組織好實驗教學,實驗課采取課前預習、寫出預習報告、現場抽題筆試和口試相結合、實驗操作、編寫實驗報告、期末書面考試的教學方式。在理論授課中,與實驗相關的章節,教師有意識的講解所要驗證的理論,使理論和實踐相結合,這樣便達到了理論與實踐的統一。
三、改進教學方法與手段,提高教學效率
傳統的黑板加粉筆的教學模式,教學方式呆板、抽象,不僅使學生覺得枯燥無味,不能理解教師所講授的內容,而且也不能帶動教師的教授熱情。化學工程課程的實踐性比較強,傳統教學模式不能取得理想效果。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。[4]
1.多媒體教學。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,將設備結構、操作原理、工藝流程中物料的流動情況等動態地展現,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。
2.教學模型與實物教學。要收集一些化工單元操作設備的實物,購買相關教學模型供課堂教學及學生在實驗室參觀使用,增強學生的直觀感受。
3.課堂時間增加討論課。在實踐中我們認識到,討論是重要的教學環節之一,是課堂教學的必要補充,為學生相互學習和提高能力提供了機會。為此,我們將10%的教學課時安排為討論課。將理論課程和課程研究項目教學過程存在的相關技術問題和理論問題溶于討論,以學生討論為教學形式,深入研究探討各個階段所涉及到的知識點,提高學生綜合運用本專業知識,分析、理解和解決本專業及相關行業的理論和實踐問題的能力。由于學生是主動投入,思維沒有受到任何禁錮,他們更容易全身心地投入到其中,其活動效能明顯高于傳統模式下的課堂教學。課堂上那種平淡而沉悶的氣氛一掃而空,學生能很快進入角色。[5]教師要充分發揮指導作用,始終把注意力集中在啟發引導學生上,保證討論不偏離方向,適時地點出結論,做好總結。
四、建立仿真實驗實踐教學模式
仿真技術是計算機編程軟件與現代化過程控制相結合的產物,應用多媒體技術對化工操作系統進行有效的模擬,使人們可以脫離現場及實際生產的限制,就能進行仿真的化工操作,有效地避免了實際操作的危險性,提高了操作水平。將仿真實訓引入教學中,可大大提高學生對化工操作的感性認識,縮短了下廠適應期,學生通過所學的知識來判斷和糾正錯誤,掌握正確的操作方法,增強了學生判斷問題和解決問題的能力,并且增加了教學效果,該系統已在實踐教學中占有十分重要的地位。化工仿真教學系統的出現將傳統的理論課、實驗課教學與化工仿真教學有機的結合起來,豐富了《化工原理》課程的教學手段,在實際應用中,化工傳統教學與化工仿真教學優勢互補,更加提高了教學效果。
五、完成課程設計
課程設計是《化工原理》課程教學中綜合性和實踐性較強的教學環節,是理論聯系實際的橋梁,是使學生體察工程問題復雜性的初次嘗試。課程設計就是對于課程的各個方面作出規劃和安排。課程設計是培養學生綜合運用所學知識,發現、分析、提出和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環節,通過課程設計,要求學生了解工程設計的基本內容,掌握化工設計的主要程序和方法,培養學生分析和解決工程實際問題的能力。是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。通過《化工原理》課程設計,要求學生能綜合運用本課程和前修課程的基本知識,進行融會貫通的獨立思考,在規定的時間內完成指定的化工設計任務,從而得到化工工程設計的初步訓練。同時,通過課程設計,還可以使學生樹立正確的設計思想,培養實事求是、嚴肅認真的工作作風。[6]歸納起來,可以培養學生以下幾個方面的能力:洞察力、抽象能力、創新能力、使用計算機的能力、撰寫論文的能力、相互交流與協作的能力。
《化工原理》是所有化工類及相關專業人才必須掌握的一門課程,如何通過該課程的學習以培養學生的思維能力、自學能力、理解能力和創造能力,增強學生的工程意識,在國家提出的質量工程改革與實踐中對化工專業及相近專業顯得尤為重要。以《化工原理》課程的教學現狀來看,它不僅要科學安排課程結構,還要考慮到課程目標、課程實施、課程評價等一系列外部環節之間的聯系,但課程改革不是一蹴而就的,它是動態的、持續的、永恒的。我們應立足現在的條件,不斷探索,不斷實踐,爭取實現我校《化工原理》教學改革新的突破,為培養21世紀工程人才提供更好的平臺。
參考文獻:
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關鍵詞:中職;化工原理;教學策略
化工原理是從事化工行業人員必須要學習的課程,它對化工生產過程中所涉及的較為常見的單元操作規律進行了全面的揭示。化工原理課程是中職院校化工類專業基礎課程的重要組成部門,是公共基礎課到專業課的過渡,是“承上啟下”的關鍵課程。化工原理課程的掌握程度對后續專業課程的學習有著重要的影響。教師應該采用有針對性的教學方法,使學生對專業基礎知識有必要的掌握,盡快進入專業內容的學習,為學生日后的職業發展打下堅實的基礎。
1 利用“化工環境背景”實施教學
中職化工原理課程的實踐性要求很強,學生除了需要教師在課堂上講解基礎理論知識,還需要在教師的指引下完成實踐操作。因此,教學過程不能僅限于教室,還應該在實驗室中搭建教學環境,為學生營造具有化工背的教學場景。職業院校的培養目標是使學生具備從業技能,而技能型人才的培養不能脫離“化工環境”。一味地追求理論教學,忽略了實踐技能的培養,將違背職業院校的教學目標。但是,技能要依靠理論的指導,不是熟練側操作工。理論教學過程的確枯燥乏味,學生不易理解,老師教著費勁。因此,化工原理課程教學過程的有效實現,可以通過對教學內容和順序的調整來完成,選取恰當的時機,對學生進行實驗教學,在實驗中遇到的問題時可先讓學生討論解決方案,然后再進行理論知識講解,讓學生理解理論知識的具體應用;在理論知識的指引下完善實驗操作,加強學生對理論知識理解的同時,強化實操技能。這樣使教學過程的有效性提升,實現了理論知識和實踐技能的有機結合。
引用多媒體教學方法對教學過程來說起到了積極的促進作用。多媒體能夠將“聲、視、色、影”形象化,對“化工環境背景”的創造來說意義重大。在教學過程中,多媒體教學方法的合理運用,不僅可以凝聚學生的注意力,激發了學生對專業知識學習的興趣,而且有效地縮短了課堂教學的時間,促進課堂教學的效率全面提升。在化工原理多媒體教學中應用較多的方法有:實驗效果演示、課件講解、仿真模擬等。例如蒸餾單元中兩個較為重要的知識點,最小回流與全回流的講解過程,教師不借助多媒體教學方式,也能夠完成知識點的講解,但是學生理解起來較為困難,教學效果不理想。多媒體課程教學,通過動畫課件演示,清晰明了地將“從全回流到最小回流的梯級變化”呈現的學生面前,有助于學生的理解,使難點知識的學習變得簡單輕松。
2 教學內容的設置要以學生為本
經典的化工操作過程及化工設備是化工原理課程講授的主要內容。以現在職業學校學生的學習狀態而言,化工原理教材章節的編排采用各種典型化工單元,教材理論會較深,學生的學習效果較差。完全打破長期形成的知識體系,在教材內容上來說也是不現實的。舉一個傳熱單元的例子,教材的內容一般都是從傳熱的基本概念開始,接下來是傳熱速率、三種基本傳熱方式、總傳熱系數、傳熱推動力、傳熱面積、到換熱器為止。在教學過程中,一般都是從基本的概念知識開始,在按照上面的順序依次講解三種傳熱方式的基本規律、計算方法等,最后講到換熱器。在當今的教學中,教師們已經習慣于這樣順序的教學。但是應用到實際教學中,針對現在中職學生的學習狀況,學習效果并不好。我認為存在更好的講授方法,在傳統的教學順序上,做出適當的改變。可以從換熱器這一知識入手,將換熱器作為學習傳熱這一整個單元的切入點。新的教學順序是:①初步了解階段:換熱器的工業應用、結構、類型、傳熱原理等知識的講授;②進一步加深印象階段:組織觀看錄像、仿真模擬實驗;③實驗階段:進入實驗室操作,現場接觸換熱器,開始換熱器的實驗,學會換熱器的操作,學習壁間兩側流體的不同流動方式,并為了下一次實驗,記錄下逆流、并流對換熱度傳熱效果的原始數據,在實驗結束后,學生之間進行對換熱器的小結和討論;④深層次學習階段:選用或設計換熱器。包含傳熱面積、傳熱推動力、傳熱速率、總傳熱系數等;⑤再次實驗階段:帶第一次實驗的原始數據,再次進入實驗室,完成測定膜系數的傳熱實驗;⑥總結:改變后的學習順序,可以使得學生學習由淺入深、從易到難、循序漸進、反復漸進、反復強化難點。同時這樣的學習方式既學習了理論的知識,又結合了實際實踐,同時符合培養職業學習的特點。將換熱器作為學習傳熱單元的切入點,從換熱器入手,通過對換熱器各項知識的深度學習,逐步完成對整個單元的學習。其他的單元也可以采用同樣的學習方法,例如蒸餾單元,切入點就可以選用精餾塔和蒸餾釜。
3 搭建第二學期平臺,激發學生潛在學習能力
除了加強課堂教學這一項可以提高學生化工原理這門課堂的效率外,也可以適當的延續課外教學,這一環節必不可少。為了進一步鞏固知識課堂上的所學,最大可能激發高職學生的潛在學習能力,建立課外的化工原理學習平臺勢在必行。現在化工原理學習一對一結對幫扶活動和化工原理興趣小組這兩項課外活動發展較為成熟,通過課堂外的多樣學習平臺和學習模式,讓課堂知識在課外得到延續和實踐,在第二課堂的學習可以主要培養學生的自主管理能力和自組學習能力,做到以學生為主體的教學,進一步激發學生的潛在學習能力和調動學生的學習積極性。
4 建立課堂教學激勵機制
激勵方式的最終目的是將學生“要我學”思維發展成“我要學”思維,最大限度調動學生的學習積極性,讓學生主動的加入到課堂內外的學習活動中。教師建立合理的激勵機制,并引入到化工原理課堂教學,讓學生有目的地帶著問題參與知識教學中。而在整體教學中,要讓學生真正成為課堂教學的主體,而教師起到指導鼓勵作用。教師需要授課前將充分研究教學內容,找出教學難點。課堂上設計良好的教學環節,例如分組討論、組間辯論等形式,做好教學的大方向把握。在課堂外,組織好學生的課外實驗實踐活動。對于重要難點的把握,避免直接將難點和方法指給學生,鼓勵學生主動發現難點,并將其分析、簡化,按照階梯難度,循序漸進的方式教授給學生。這樣多采用啟發、鼓勵的方式,將難點交給學生自己解決,可以加深學生的學習印象,更好地達到良好的學習效果。
5 總結
中職教育是技術型、實踐型和職業專門化的高等教育,經過在教學過程中不斷的探索和實踐,已經能較好的處理基礎課與專業課、專業技能與綜合素質、理論教學與實踐教學之間的關系,今后需要做到結合我國實際情況,進一步開展高層次人才培養模式,培養適應當今社會的一技多能型人才。
參考文獻
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關鍵詞:職業高中教育;求職就業;化工原理;教學優化
職業高中教育是為勞動者就業而進行的職業準備教育,培養學生的職業能力和職業素養,為用人單位輸送高技能勞動者是職高《化工原理》教學的根本目的。只有瞄準市場導向,立足學生專業發展,優化職高《化工原理》教學,才能為學生的相關專業課程學習和求職就業奠定堅實的基礎。
一、關注社會就業要求,更新教師教學理念
由于職業高中教育在我國的發展歷史比較短,無論是社會、學校還是教師對于其本質和內涵的認識還存在許多誤區,從而導致職業高中學科教學自覺或不自覺地淪入重書本、輕實踐,重理論、輕應用的老路,弱化了教學的針對性、特色性和職業趨向,背離了職業高中教育教學的目標和初衷。為了使我們培養的學生在就業市場占領先機,職高《化工原理》教師必須對應社會職業要求,從職高教育是就業教育的大方向出發,積極更新自己的教學理念;清醒地認識到職高《化工原理》作為化工及相關專業的主干課程,與化工生產過程及化工設備的構造與操作緊密相聯。該課程的學習主要是培養學生的工程觀點,讓學生掌握未來職業崗位必須的流體流動、流體輸送、過濾、傳熱、蒸餾、吸收、干燥的基本原理及典型設備的操作,培養運用與專業相關的化工知識于職業工作實踐的基本技能。所以,職高《化工原理》教學要結合社會對化工初中級專業人才的客觀實際要求,構建化工知識技能與學生職業素質的有機融合,不過分追求化工基礎知識的高難與深奧,使得涉及的內容要更廣、更新,并集綜合性、實踐應用性為一體,以期使學生通過學習與探究形成扎實的專業素質,提高分析和解決化工實際問題的能力,練就更為實際、適用的就業技能。
二、根據專業培養目標,調整課程設置和教學內容
知識與技能結構決定著學生的培養質量,課程設置和教學內容決定著學生的知識與技能結構。為了使職高《化工原理》教學更好地貫徹“以就業為導向,以服務為宗旨”的辦學思想,我們應該進行深入細致的市場調研,與企業和用工單位進行交流與溝通,虛心聽取企業和用工單位的意見,確定恰當的專業培養目標,按照企業和用工單位人才需求相應調整課程設置和教學內容,變更課程結構和權重比例,力爭做到理論與實踐、傳統內容與現代內容、專業知識與技能、綜合素質與能力的有機統一,并注重將新知識、新技術融入到課程體系和教學內容中。例如,為了實現課程與崗位、課堂與車間、學業與職業的三個對接,我們將統編的《化工原理》課程定向分解、組合成若干單元模塊,每個單元模塊又細化為多個教學模塊。各模塊內容既相對獨立,自成體系,又相互聯系,彼此對應。在實際教學中則根據學生的未來職業需求,合理取舍組合。這樣的課程設置和教學內容調整極大地改善了人才培養結構,提高了學生就業成功機會和專業對口率。
三、創新教學方法和手段,強化學生操作能力的培養
在公平競爭、雙向選擇的人才市場上,職高生的實踐能力是就業的核心競爭力。為了實現職高教育與用工單位的“無縫對接”,體現學生能力培養的中心地位,我們應該以現代職業教育先進理論為指導,創新教學方法和手段,突出化工單元仿真實訓、化工單元操作實訓等實習、實驗、實訓教學環節,加大實踐性教學力度,強化學生操作能力培養。例如:在“離心泵”單元教學中,我們沒有過多地進行課堂上的理論講授,而是將其設計成一個實訓項目,讓學生在實訓中自主掌握:①離心泵的各部分結構;②葉輪形式,理論壓頭導出過程;③離心泵的基本方程;④離心泵的主要性能參數;⑤離心泵的工作點與流量調節;⑥如何判斷汽蝕的產生;⑦離心泵打不上液體可能有哪些原因;⑧如何用儀器測定離心泵的性能參數等知識與技能。在校內實訓的基礎上,更加注重學生在企業或用人單位的實習、見習,讓學生在真實的工作環境中將所學的理論知識與生產實際緊密結合起來,執行規范的職業標準,熟練掌握各個單元過程的實際操作技能,在崗位實踐鍛煉中體現自己的專業優勢,培養個人的就業優勢。
總之,職業高中教育是以就業為導向、以崗位需求為準則的應用型教育。在就業壓力日益增大的今天,職業高中《化工原理》教學優化必須時刻關注社會、關注用人單位對學生的專業素質要求,以應用和實用為核心,實現教學對學生知識與能力、過程與方法、情感態度與價值觀三個方面的價值體現。有效提高學生的專業知識與社實踐能力修養,使學生的職業素質和就業能力得到穩步的提升。
參考文獻:
1.張永春,張慧波.情境教學模式在《化工原理》教學中的應用《職業教育研究》2009年第3期.
[關鍵詞]獨立院校;案例教學;畢業設計;互補作用
化工原理是化工及相關專業的核心專業基礎課,具有由理論到工程、由基礎到專業的橋梁作用,在培養學生專業素質和工程能力方面有著不可或缺的地位,是考研和職業資格考試的必考科目。因此,化工原理的教學改革至關重要。
一、案例教學法在化工原理教學中的重要性
化工原理課程具有很強的工程性和實踐性,要求學生對化工生產過程及設備有感性認識與了解。教學內容包括流體輸送、沉降、過濾、攪拌、傳熱、蒸發、精餾、吸收、萃取、干燥、結晶等單元操作過程,它們相互獨立,遵循的原理和法則各不相同。生活中常見與之相關的例子,如送水送氣(動量傳遞)、吹風干燥(熱量、質量傳遞)等[1]。考慮到學生的生活和實踐經驗較少,教學過程中如能適當引入工程案例,對提高授課質量、激發學生學習興趣及培養學生的創新能力,將會具有十分顯著的效果。工程案例教學法起源于20世紀20年代,是指在具有較強工程背景的課程教學中,教師通過精心組織,引入工程實際案例與學生進行分析和討論,旨在培養學生的工程觀念,提高學生綜合分析和解決實際問題的能力,以期達到激勵學生主動參與教學活動、提高教學效果、知行合一的目的[2]。化工原理案例教學能彌補教材內容相對固定與教學內容更新慢等不足,同時作為基本原理的穩定性與其應用不斷發展之間的有效銜接,能較好地反映化學工程學科的發展與化工技術的進步[1]。經過多年的實踐和探索,案例教學法的運用已日趨規范,工程案例教學法在高等院校日益受到重視,對我國高等教育的改革和發展起到了積極的促進作用。常見的化工原理案例教學包括開篇案例法、問題案例法和綜合案例法。其中,綜合案例法最為重要,即在每個單元操作的結尾,列舉出該單元操作的工程設計(或工程改造)實例,提出需要解決的工程問題,引導學生綜合利用本單元操作相關知識,解決該工程設計(或工程改造)中存在的問題[2]。綜合案例法涉及的知識點較多,實踐性較強,需要教師將多年教學經驗、參與各項工程實踐的收獲與科研研究積累三者進行有機結合。三本院校在化工原理教學中更需要轉變教育思想,根據應用型人才的培養定位,在保證基礎知識傳授的前提下,降低理論要求,多引入案例教學,突出實踐技能的訓練。筆者作為年輕教師,畢業后即從事大學教育工作,缺乏相對集中的企業實踐經歷和科研鍛煉,缺少教學案例素材的積累,因此在化工原理教學中,一直探索如何能就地取材,把案例教學和本科畢業設計課題相結合,在畢業設計指導過程中收集案例來豐富自己的教學內容,使兩者互為補充。
二、案例教學法和畢業設計相結合的可行性
在化工專業本科教學過程中,畢業設計是培養學生綜合運用多種理論知識分析與解決實際工程問題的重要教學環節,也是最能體現學生工程實踐能力和創新能力的環節[3]。畢業設計涉及化工原理、物理化學、化工分離工程、化學反應工程和過程裝備設計等課程的知識,其中化工原理知識是學生使用最多的[4]。下面列舉三個實例來說明如何將化工原理與畢業設計課題相結合,在化工原理教學過程中有的放矢地引入案例。
(一)農產品的熱風干燥研究課題
這是一個實驗型的研究課題,目的是對農產品在熱風條件下的干燥特性進行研究。實際的生產加工過程中采用變動的干燥條件,而該實驗采用洞道式干燥設備,用大量熱空氣對少量物料進行間歇干燥,并維持空氣速度及與物料的接觸方式不變,將變動干燥過程近似簡化為恒定干燥過程,實驗所得結論可用于指導實際生產。該課題涉及化工原理干燥單元操作的許多內容,如空氣干燥的基本參數的意義和濕焓圖、恒定干燥條件下等焓干燥的相關知識等。研究過程中要先根據實驗數據繪出干燥曲線和干燥速率曲線,選擇適宜干燥條件;再利用熱量衡算進行節能優化,選擇最佳能耗條件和廢氣循環比;另外為了深入考察影響因素,還需找到恒速段和降速段對流傳熱系數的不同計算方法,分析干燥過程對流傳熱系數的變化規律。因此在開題階段,指導教師就會要求學生認真學習化工原理干燥一章的內容,牢固掌握基礎知識,然后才能開始下一步的實驗研究工作。該課題將復雜的工程問題進行了合理簡化,體現了工程方法論的思想,并為講授化工原理干燥單元操作提供了實例。講授恒定條件下的干燥特性一節時引入農產品熱風干燥數據、干燥曲線和干燥速率曲線圖,有助于學生直觀理解干燥的過程和分析方法,加深對干燥原理的理解。另外,實驗能耗優化部分和廢氣循環討論可用于干燥物料衡算、熱量衡算及過程優化的教學。
(二)一硝基氯化苯生產車間硝化工段的設計課題
這是一個綜合性比較強的經典題目,來源于實際工業生產。目前,生產工藝已比較成熟,一般用混酸作為硝化介質,以氯苯為原料,運用三釜串聯在常壓等溫環境下進行連續硝化。該課題主要研究一硝基氯化苯的提純精制,廢酸與一硝基氯化苯的分離和循環利用,生產產生的廢氣、廢液處理和硝化工段的生產裝置。在課題研究過程中,學生首先根據題目搜集所需的資料和數據,進行工藝流程設計,然后對生產中各個設備進行物料衡算和熱量衡算,對主要的設備進行工藝計算和選擇,最終完成一個車間工段的設計工作。該課題涉及的專業內容比較全面,包括化工工藝設計、公用工程設計、外管設計、自動控制設計、環境安全評價及經濟核算等。整個設計過程需要進行大量的計算,單純的手工計算費時且準確度差,使用計算機輔助軟件可讓設計過程事半功倍,如使用Aspen plus、ChemCAD等進行物料衡算、熱量衡算和工藝流程圖繪制。工藝流程中除硝化反應外,其余均為物理過程,涉及流體輸送、攪拌、傳熱、非均相分離等單元操作,還涉及安全環保、儀表控制、分析檢測等。設備的計算和選型是設計的重點,包括配混酸工段的換熱器設計、硝化反應釜的夾套換熱器和蛇管換熱器的選型、萃取釜和萃取分離器設計及附屬流體輸送設備的選型。化工原理教材中對換熱器的講解以列管式換熱器為主,而該課題中多種換熱器的設計和選型很好地補充了特殊間壁式換熱器的知識;同時附屬流體設備的選型可以作為日后教學中離心泵選型的案例,尤其是書本中談及較少的耐腐蝕泵的選型案例。
(三)間壁精餾塔的流程模擬優化與水力學冷模實驗研究課題
本課題是對三元物系分離的創新型設備———間壁式精餾塔的設計和研究。常規精餾操作需要用兩個塔順序分離才能得到三種不同的純組分,而分壁塔中只需要一個單塔就可以同時得到所有組分,并能達到指定的精密分離要求。因此,間壁塔可以顯著提高精餾的熱力學效率,降低能耗,節省設備購置費用,且適用于傳統舊式精餾塔的改造。為了較好地實現塔內分隔板兩側的氣液分配,現在工業上使用的間壁塔一般會通過設計使用特殊的內構件來改變塔內壓降,從而達到調節氣液分配的目的;或者是將分隔板在塔內偏心放置,通過改變分隔板兩側的橫截面積,來改變分隔板兩側氣液分配。為了探究分壁的氣液分布規律,掌握其運行控制的關鍵技術,畢業設計中會通過冷模實驗、經驗關聯公式計算和數值模擬的方法對其氣液分布規律進行研究。因研究內容較多,故該課題可拆分為三個子課題,分別是:1.設計間壁精餾塔冷模實驗裝置并觀察氣液負荷在設計范圍內變化對氣液流量控制效果的影響;2.驗證新型氣體分配控制專利技術的特性和改進空間,分析總結氣相分配規律及變化機理;3.運用Mathcad軟件進行塔板設計、水力學計算和核算,采用Aspen Plus、ProcessⅡ軟件進行精餾塔的簡捷計算,并進一步對流程做靜態和動態模擬,針對產品的質量和能耗,進行可調節的自由度優化分析。該課題主要涉及化工原理的精餾單元操作和塔設備設計,這部分的教學中如能適當融入一些本領域的最新發展動向和創新成果,進一步拓寬教學內容,會取得更好的效果。將間壁塔課題作為新型結構塔的實例引入精餾塔設計教學中,可以極大地提高學生的學習興趣,幫助學生了解最新的前沿分離技術,還可以作為化工原理課程設計中精餾塔設計任務的擴展,進一步鍛煉學生的設計能力。
三、結語
講義作為本專業網絡教學資源庫的一部分,學生可以在實驗之前,閱讀資源庫里相關的講義及理論知識,做好預習工作,從而實驗的時候更有效率。化工原理實驗課程的順利進行,可以促使學生理論聯系實際操作,學會從化工原理的角度解決實驗中出現的相關問題。在實驗教學上采用的主要手段是引導學生循序漸進的了解單元設備和工藝過程。比如,對于流體流動單元操作來說,需要解決的問題是直管阻力損失與局部阻力損失。單元設備包括三段并聯的長直管分別來測定各個阻力損失。學生根據講義做實驗步驟設計,分別測不同情況下的阻力損失情況。處理最后結果時,學生要深刻理解相應理論知識才能做好數據處理,繪出相應曲線。完成最后的思考題,又可以將本段元操作所用的知識系統的融合在一起進行回顧,最終達到理論與實踐的完美融合。
一、合理運用實驗教學仿真軟件
化工原理實驗作為新增設的一個專業基礎科實驗,要合理選擇單元操作實驗內容,實現與理論知識更好的融合。因此,每個章節選擇一個具有代表性的單元操作內容。由于實訓基地剛剛建成,學生實驗課時有限。想在有限的課時內完全掌握每個單元操作尤為困難。這樣我們購買了一部分仿真教學軟件。在去實訓基地做實驗實訓之前先在課堂上對相關單元操作做仿真軟件模擬流程。在仿真軟件中有操作提示項目,學生可以根據自己設計的實驗步驟進行仿真實驗,若實驗步驟操作有誤,仿真軟件會及時提醒。同時仿真軟件還包括了該單元操作的相關思考題,學生通過對思考題的思考回答,重新復習了一遍理論知識,同時也掌握了該單元實驗操作的具體方法。進入到實訓基地以后,學生再做單元操作實驗會得心應手,減少了錯誤操作率,現場實驗技能大大提高,實驗效果事半功倍。
二、以學生為主體推行項目教學法
項目教學法是目前遼陽職業技術學院要求教師教學方法改革的目標。在調查了學生化工原理課程設計過程中遇到的問題和學生在大三進行企業頂崗實習所需要用到的理論和相關實踐技能之后,有目的性的選擇某一章節作為項目教學法的改革章節。學生對項目目標結合單元操作從理論的需求著手,包括該項目所需要的信息,所掌握的理論,所需要的操作步驟,所要解決的問題,和企業相關的實踐和最后的總結等方面做一定的調查與整理,形成一整套的學習方案。整個過程中,學生可以尋求教師的指導與幫助,共同面對和解決在項目進行中遇到的困難。我們選取過濾單元操作作為項目教學法的改革章節。項目要求學生掌握過濾與反沖洗兩道流程操作,需要自己設計過濾的閥門關閉狀況,需要自己掌握用料配比,需要自己控制過濾時間及需要的濾液體積,需要自己區別濾板與板框,需要自己從過濾階段順利轉換到反沖洗階段。在實驗操作中學生要熟練來回開閉相應閥門,而如果學生掌握知識不夠,任何一步操作失誤均會導致實驗失敗。通過這種項目教學方法,學生自我發揮空間大,不僅提高了學生的自主創新能力,學生在課堂上學校里就能模擬企業實際生產過程讓學生學會積極主動的面對實踐的挑戰和企業的挑戰,為以后順利進入企業奠定了堅實的專業基礎。結束語《化工原理》課程教學改革促使學生角色進行改變,學生由被動的“要我學”變為自主的“我要學”[2],提高了課堂教學效率,學生轉換為課堂的主角。在以后的教學中,還要積極探索新的教學方法和教學思路,優化教學效果,使學生的創新能力和綜合能力得到提高,適應社會發展的需要[3]。
作者:劉姣姣 單位:遼陽職業技術學院
【關鍵詞】化工原理網絡課件設計開發
本網絡課件通過各種網頁制作工具完成化工原理網絡課程課件的制作[1]。
課件內容有:(1)課程負責人主講教師(2)教學隊伍(3)課程描述(4)電子教案;(5)課程建設規劃(6)教學大綱(7)教案(8)設備動畫資源(9)作業習題(10)參考文獻(11)討論與答疑(12)模擬試卷(13)網上答題。
1 主要開發語言
本網絡課件開發語言有“Hypertext Markup Language” [2]、 “Active Server Page” 開發工具主要有 Dreamweaver8.0、Photoshop7.0、Flash8.0、Access2003。
2 主要開發過程
網站的開發由靜態網頁和動態網頁兩部分組成,靜態網頁包括:主頁(登陸后)、電子資源和動畫資源;動態網頁包括:登陸系統、在線答疑和考試系統。
2.1靜態網頁的開發
(1)主頁的開發:首先打開Dreamweaver,先定義一個站點,站點的作用是連接“書”內容的線,在創建新項目中點擊“站點”出現菜單。為站點起一個名字hgly,然后給站點的地址定義為。保留logo、上部導航、網站地圖、公告欄、用戶登錄和導航鏈接以及底部版權信息,將其他部分刪除。在網站地圖中輸入文本“首頁―>電子資源”。選擇文本“首頁”單擊右鍵,選擇“創建鏈接”,將其鏈接到index.html。這樣,當用戶瀏覽到改網頁時,能夠及時的知道自己的位置并快捷地回到瀏覽過的頁面。
在導航鏈接表格上方插入一個6行1列寬221像素高184像素的表格,并在第1行插入電子資源的菜單圖片根據分類的資料在第2、3、4、5行分別輸入“課件”“教案”“ 作業與習
題” “試題庫”。在表格1的右下單元格插入一個1行1列的表格,將其寬度設置為663像素,在表格內插入電子資源的菜單圖片,并插入>>HTML>>水平線。再在表格1中插入一個3行2列寬度為663像素的表格,分別在各個單元格中插入圖片。電子資源網的子網頁可以利用電子資源網頁來制作。
2.2動態網頁的開發
(1)登陸系統的制作:將index.html在Dreamweaver中打開,并另存為index.asp。將光標定位到公共欄左邊的單元格,并進入代碼編輯器,輸入相應代碼,完成管理員登陸界面、學生管理員界面、填寫用戶個人信息、登陸成功后修改個人資料、獲取密碼、注冊頁面、判斷是否用戶名存在。
(2)在線答疑系統的開發:在線答疑系統首先建立數據庫,打開數據庫工具Access2003,點擊文件>>新建>>空數據庫>,將文件命名為DB#guestbook,新建表“”“”“ ”,分別在其中添加如下項目:、、。
新建空白ASP文件,粘貼代碼:connDB.asp(定義檢查數據庫)、guestbook.asp(答疑主界面)、guestBook_add.asp(添加留言界面)、guest_reply.asp(回復留言界面)loginout.asp(注銷登錄界面)。
【關鍵詞】 化工分餾塔 工作原理 安裝過程
分餾塔是化工生產工藝中的一種分餾設備,通過塔內的磁環,可以在有限的空間內,盡可能的增大液相混合物的熱交換面積,常用于分餾的混合物為有機共沸物,共沸物從反應釜底部液體物質受熱成為氣體,上升至分餾段,在分餾段沸點低的氣體繼續上升,因為此時分餾塔頂受到低沸點氣態的傳熱,塔頂的溫度和低沸點物一致,所以低沸點物就可以被分餾出來,而較高沸點物因為沒有達到相應的沸點,就會由于受冷卻后回流至反應釜內,再次加熱,隨著分餾塔底部繼續加熱,低沸點物就會被完全分餾出去,當較低沸點的物質完全分餾后,較高沸點物也會同較低沸點的物質一樣,再繼續被分餾,最后餾出的是高沸點物質,而分餾塔底部殘存的只是殘渣。此時可將分餾塔底部的殘渣除掉,繼續加入液態物質繼續加熱。
1 化工分餾塔的工作原理
在分餾塔內進行的分餾過程,是由于加入分餾塔的液體混合物的沸點不同,因此在加熱分離的過程中,可以先分流出低沸點物質,然后再分流出高沸點物質。分餾塔的原理就是利用液體的飽和蒸汽壓不同的原理通過不同沸點來分離的。分餾塔一般是可以完成石油石化中不同餾分分離的設備,分餾塔可以從塔頂分離出大部分低沸點液態物質,這時候在分餾塔底就只有雜質含量較低的產品,所以石油產品的分餾過程是產品精制的預處理手段。同時應該提到共沸點的問題,在分餾操作中,塔頂的餾分一般是混合物,這種混合物通常也含有部分塔底組分,同時分餾的分離要求一般并不嚴格,塔底產品中一般也含有塔頂的雜質組分。這是因為在一定的壓力下,部分互溶的溶液會有一個同時沸騰的溫度叫共沸點,我們把非理想的混合溶液,在一定的蒸汽壓下的溫度沸騰似的物質,稱為共沸物。對于這些共沸物,是不能利用分餾塔來分離的。例如在一個大氣壓下,質量為95.6%乙醇(沸點78.4℃)與4.4%的水(沸點100℃)在78.1℃共同沸騰,這時候乙醇就無法與水分離,顯然,如果要得到100%的乙醇溶液就要采取其他的方法得到,因此高純度的乙醇的售價較高。因此,分餾是產品精制前的預處理工序,而且只能是對產品質量要求不高或雜質與產品不能形成共沸點的條件下,才能采取分餾的手段得到需要的產品。
為了加快分餾過程,分餾塔內都安裝有板式塔或填料塔等不同的方式,在化工生產中把根據操作類型分類的分餾塔叫做連續分餾塔或間歇分餾塔兩類,在這兩類分餾塔內,為了提高分離速度,都在分餾塔有限的空間內,都會增加分餾塔的層數或添加填料來增大熱交換面積,一般用于精餾分餾的混合物為有機共沸物,共沸物是由確定組分的有機物組成,從反應釜內首先受熱上升至分餾段,沸點低的繼續上升,因為塔頂在受到低沸點物的傳熱后溫度和低沸點物一致,所以低沸點物被分餾出來,而較高的沸點物還沒有達到相應的沸點,就一定會由于受到受冷而回流,至反應釜內的低沸點物質幾乎完全被餾出后,較高沸點的物質就開始分餾,然后是高沸點物的餾出,最后在反應釜底部留下的是殘渣。分餾塔內設有許多購件,它們都是為了提高等分餾速度而設置的,是分餾塔的組成部分。分餾塔內構件的作用是為了使氣液兩相在塔內更好地接觸,才能發揮分餾塔的最大生產能力和最大效率。分餾塔內構件的設計及不同的安裝方法會影響到分餾塔填料性能的發揮。
2 石油化工分餾塔內件安裝
2.1 分餾塔內構件的施工程序
首先要按照分餾塔的設計要求將分餾塔安裝就位,然后調整分餾塔的垂直位置,再固定塔內的支撐件,打開包裝箱,逐一檢查清點分餾塔每一層的內件,逐一將內件進行安裝,安裝后要將塔內的雜物清掃干凈后封孔。
2.2 分餾塔施工現場的準備工作
首先要疏通運輸道路,保證道路平整、通暢,對分餾塔的基礎要驗收合格,由于分餾塔的質量較大,因此,吊車工作位置及行車路線的地耐力應滿足使用要求,必要時應進行加固處理,基礎周圍其強度必須滿足吊裝要求,所有吊裝機索具檢查完畢,分餾塔筒節上的組對臨時平臺安裝到位。將吊車用的繩索、卡環等用具按規格準備好,并認真檢查有無損壞。
2.3 分餾塔施工的吊裝方法
用150噸吊車依次吊裝就位組焊,分餾塔要分段組對吊裝。按應吊裝質量、設備頂部、標高尺寸選用適宜吊車,確定好吊裝回轉半徑、吊臂長度、吊車額定起質量等。
2.4 分餾塔施工塔盤及內部固定件安裝
支撐圈的安裝位置與水平度是保證分餾塔塔盤安裝質量的關鍵。為確保分餾塔塔盤和內部固定件安裝尺寸符合規范要求,應盡量精確計算筒節展開長度,當筒節所用板材較厚而直徑較小時,伸量拉大,尤其是熱卷時拉伸量更大。為提高滾圓質量,節鋼板拼接焊縫的余高應控制在允許的范圍內。鋼板放置應保證板邊緣與棍子平行或垂直,防止滾后扭曲。在計算時應考慮拆減系數、不均衡系數、動載系數和安全系數的要求。平衡梁采用管式梁,應根據梁的受力分析,通過計算校核而定。為確保焊接質量,應安排經驗豐富的老焊工進行帶試板筒節的焊接。同步做好施焊記錄,待試板機械性能試驗合格后,再按照該焊接工藝參數進行其他筒節縱縫和環縫的焊接。塔內件安裝過程中應注意浮閥和降液板支撐圈的安裝,安裝標準應按照橫平豎直的基本要求進行,間距、間隙、底隙、進出口堰高等要嚴格按照尺寸要求進行,要使用有實踐經驗的鉗工技師操作。
2.5 分餾塔施工安全注意事項
設專職安全員,負責現場安全技術規程和現場設備安全操作。入場人員必須進行進場前的安全教育,入場人員必須穿戴安全防護用品,工作服、安全帽,嚴禁酒后作業,對特殊作業人員要進行資格審查。
3 結語
掌握化工分餾塔工作原理及內件安裝問題,是保證化工分餾塔正常安全生產的基礎。因此,在安裝過程中一定要按施工圖及流程圖對管線進行核對,在確認沒有問題后,并由專業人員分區負責。嚴格按要求進行驗收,以期達到確保裝置長周期平穩運行的目的。
參考文獻:
【關鍵詞】化工原理;實驗教學;問題
中圖分類號:TQ011文獻標識碼: A
一、前言
目前,化工原理實驗教學過程中,還有部分問題注意不夠,導致了化工原理教學質量不高,教學效果不佳,所以,分析化工原理試驗教學非常有必要,這是提高教學效果的必要途徑。
二、化工原理實驗教學概述
《化工原理》課程是化學工程、應用化學、過程裝備與控制、生物工程、環境工程、高分子等專業的技術基礎課。化工原理課程的主要內容是以生產中物理加工過程 為背景,按照其操作原理的共性歸納為若干“單元操作”,主要研究各單元操作的基本原理、典型設備的原則結構和工藝尺寸的設計計算以及選型。化工原理屬于工 程科學,用自然科學的原理考察、解釋和處理工程實際問題,研究方法主要是理論解析和在理論指導下的實驗研究。《化工原理實驗》是配合化工原理課堂理論教學 設置的實驗課,運用課堂學過的化工基本理論,通過實驗從實踐中進一步學習、掌握和運用基本理論,分析實驗過程中的各種現象和問題,培養學生實際動手操作實 驗設備的能力,分析、歸納、整理實驗結果及撰寫實驗報告的能力,以及嚴肅認真、實事求是的工作作風。《化工原理實驗》是培養學生工程設計能力、工程實踐能 力以及創新能力的重要教學環節,與理論課具有同等重要的教學地位。
三、化工原理實驗教學的問題
長期以來,傳統的實驗教學被固定的模式所束縛,總結起來存在以下三個方面的問題:
第一,實驗內容單一、陳舊。所開設的實驗項目大多是長期開設的經典實驗、依附于課堂理論的驗證性實驗,而反映學科前沿的、有利于學生創新性思 維的研究性、設計性實驗少。學生缺乏對實驗的積極性和興趣,故在實驗中只是機械地重復老師剛演示過的步驟,不重視實驗的細節和過程,也不注意操作是 否規范。
第二,教學模式單一、陳舊。以往的物理化學實驗教學主要是采用傳統的實驗教學模式,即由教師組織安排,學生進入實驗室先聽完老師介紹實驗目 的、實驗原理、儀器設備、實驗步驟以及實驗中的注意事項,接著學生按教師講解的步驟重復實驗,完成規定的實驗內容,記錄數據,然后按規定的格式完成實驗報 告。總的說來就是在統一規定的實驗時間內,在相同的地點,學生聽相同的講解,做相同的實驗,這樣導致學生積極性不高,厭學心理加重;且對于基礎較好的同學 實驗設計過于簡單,而對于基礎薄弱的同學則略顯復雜。
第三,實驗人數多,硬件設備缺乏。由于近幾年的教育擴招,使得學生人數增多,原本富足的實驗設備在目前看來顯得有些“捉襟見肘”,這樣做實驗時就要輪流等待,使得一組實驗做下來所消耗的時間增長,學生和教師都有怨言。
四、化工原理實驗教學措施
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。
五、實驗創新
創新能力具有很大作用。但目前化工原理實驗教學在教學方法、技術上和測試手段上仍有許多問題。教學方法上,還主要以教師講,學生照著 做為主,實驗成績仍采用學生單純做實驗定成績的教學模式;測試手段和技術比較落后,尤其是在運用計算機進行實驗的數據采集、處理和控制方面。為此我們要加 大實驗教學改革力度,進行實驗創新。
1.嚴格實驗教學管理,實行結構成績制
教師要認真組織好實驗教學,嚴格教學管理,嚴格考核制度。實驗課采取課前預習、現場提問、實驗操作、編寫實驗報告、期末書面考試的教學方式, 由以上各環節的執行情況來全面評定學生的實驗成績,既實行結構成績制。
2.將計算機引入實驗教學
開發與實驗裝置相配套的化工原理仿真系統軟件,運用仿真實驗的計算技術、圖像和圖形技術,可方便、迅速、形象地再現教學實驗裝置、實驗過程、實驗結果, 學生在計算機上可完成實驗前預習,提高實驗效率和實驗效果,同時利用計算機進行實驗數據處理,可節省學生繁雜和大量重復性計算時間,使學生有更多時間和精 力撰寫實驗報告,提高實驗報告質量。
運用計算機進行實驗的數據采集、處理和控制。現代化工生產的一個顯著特點是集成化、大型化和自動化,其實 質就是用計算機進行生產過程的自動控制。我們在有些實驗裝置上采用計算機進行數據采集、處理和控制,不僅可以模擬實際生產過程,還可以使學生對計算機在工 程上的應用有進一步的認識。
六、結束語
綜上所述,化工原理實驗教學教學過程中,必須要關注一些比較關鍵的問題,進而提出一些可行的措施來提高化工原理教學的水平,確保化工原理實驗教學質量得到提高。
【參考文獻】
[1]賴萬東.化工原理實驗課教學改革探索[J].高等工程教育研究,2011(增):96-97.