時(shí)間:2022-04-12 08:53:56
導(dǎo)語(yǔ):在化工原理實(shí)驗(yàn)論文的撰寫(xiě)旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
摘 要:化工原理是化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)體系中的核心課程,其在基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課之間起著承前啟后的作用,而且對(duì)其他專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有重要意義。本文對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了思考和分析,并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了精餾和過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程正常使用的若干改進(jìn),并考察了改進(jìn)后的設(shè)備及實(shí)驗(yàn)過(guò)程的效果。
關(guān)鍵詞:化工原理;過(guò)程改進(jìn);精餾;過(guò)濾;
一、引言
化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生驗(yàn)證理論知識(shí)、加深對(duì)化學(xué)工程有關(guān)知識(shí)的理解、掌握課程基礎(chǔ)概念、強(qiáng)化工程實(shí)踐能力和建立工程概念必不可少的組成部分。特別是化工類(lèi)、應(yīng)用化學(xué)類(lèi)、生物工程、食品工程等專(zhuān)業(yè)學(xué)生將來(lái)要從事工程技術(shù)方面的有關(guān)工作,因此具備良好的動(dòng)手能力和分析解決實(shí)際問(wèn)題能力、創(chuàng)新與實(shí)踐能力是必不可少的。故學(xué)生掌握化工原理單元操作的實(shí)踐能力,建立良好的工程觀念,進(jìn)而提高解決實(shí)際問(wèn)題的綜合實(shí)踐能力是化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一項(xiàng)重要課題。
針對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中常出現(xiàn)的如精餾實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)氣液接觸效果不理想、操作不穩(wěn)定,過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程中單位濾漿體積所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題,本文對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析,并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了精餾和過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程正常使用的若干改進(jìn),取得良好效果。滿(mǎn)足了基本的教學(xué)和提高學(xué)生對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題的分析能力,并加深對(duì)工程概念的理解。
二、精餾實(shí)驗(yàn)過(guò)程改進(jìn)
精餾實(shí)驗(yàn)是傳質(zhì)操作單元的重要內(nèi)容之一,如何在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使設(shè)備處于最佳狀態(tài),使實(shí)驗(yàn)操作的效果符合實(shí)驗(yàn)要求,給予學(xué)生更感性的認(rèn)識(shí),是值得我們討論的。目前,學(xué)?;ぴ韺?shí)驗(yàn)中心有四套篩板精餾實(shí)驗(yàn)裝置,所用的連續(xù)精餾塔是天津大學(xué)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心制造的連續(xù)精餾過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置主體是一座由直徑57mm、篩孔直徑10mm的篩孔塔板(共7塊,每塊塔板的開(kāi)孔率6.6 )所組成的不銹鋼篩板精餾塔。塔內(nèi)徑為50mm,板間距為100mm,塔高1.5m,銅質(zhì)降液管外徑8mm,塔體部分上下端各裝有一玻璃視盅,用以觀察塔板上的氣液鼓泡接觸情況和回流情況。該裝置主要用途為分離正丙醇和乙醇混合物,具有連續(xù)進(jìn)料、出料,回流比可調(diào)等性能。精餾塔維持最佳狀態(tài)是通過(guò)電加熱控制、控制塔內(nèi)壓力、進(jìn)料的量(組分、溫度)、冷凝劑量、回流比等方法實(shí)現(xiàn)。但在目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中存在如下問(wèn)題:氣液接觸效果不理想;操作不穩(wěn)定,操作彈性差,常出現(xiàn)爆沸現(xiàn)象。為提高教學(xué)質(zhì)量.我們分析了原因,并采取一些相應(yīng)措施,使實(shí)驗(yàn)效果有了明顯的改善。
(一)原料體系的改進(jìn)
塔在使用一定時(shí)間后,各塊塔板上的傳質(zhì)效果逐步變差,出現(xiàn)氣泡大而且不均勻的現(xiàn)象,有的塔板上鼓泡層很高,有的塔板上鼓泡層很低,學(xué)生在玻璃塔節(jié)中看不到比較正常的氣液接觸現(xiàn)象。因此,我們分析原因,認(rèn)為低級(jí)醇類(lèi)之間表面張力相互接近,而低級(jí)醇類(lèi)和水的表面張力相差兩倍以上,是導(dǎo)致塔內(nèi)各板上鼓泡層高度相差懸殊、操作不易穩(wěn)定的原因之一。此外,由于學(xué)校位處南方,氣候潮濕且空氣濕度大(空氣濕度經(jīng)常達(dá)90%以上),所以估測(cè)體系在空氣中吸入一定量的水分。而在原料體系中采樣做氣相色譜分析時(shí)發(fā)現(xiàn),分析結(jié)果表明原料體系含水量均在10%左右。從維護(hù)費(fèi)用方面考慮,我們選用干燥劑對(duì)原料體系進(jìn)行了干燥,干燥劑選擇原則是要操作簡(jiǎn)單,不污染原料體系,同時(shí)可重復(fù)使用。我們嘗試使用了氯化鈣(熔融過(guò)的)、活性氧化鋁、硫酸鎂、硫酸銅、分子篩等,這些干燥劑的特點(diǎn)都是吸水能力強(qiáng)、干燥速度快、可烘干再生。通過(guò)試驗(yàn),由于氯化鈣(熔融過(guò)的)、活性氧化鋁、硫酸鎂、硫酸銅等干燥劑本身具弱酸堿性或成型性差,均給原料體系帶來(lái)少許污染,易于染色,腐蝕設(shè)備,因此,我們選用分子篩,分子篩成型性好,吸水能力強(qiáng),呈中性,對(duì)原料體系不污染、不染色,便于干燥操作,所以我們定期用分子篩對(duì)原料體系進(jìn)行干燥,并取得良好效果。
(二)保溫層方面的改進(jìn)
用于教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般希望從啟動(dòng)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)之間的開(kāi)車(chē)時(shí)間越短越好。精餾實(shí)驗(yàn)設(shè)備是利用熱能的設(shè)備,保溫的好壞不僅關(guān)系到能量的節(jié)約與否,而且還涉及到開(kāi)車(chē)時(shí)間的長(zhǎng)短,涉及到操作的穩(wěn)定性。原先的保溫措施是在塔柱體纏上低密度石棉,然后在外面包不銹鋼鐵皮,但使用后發(fā)現(xiàn)外層的溫度仍較高,約有70℃左右,散熱量較大。往往塔的下段已產(chǎn)生了液泛現(xiàn)象,而塔的上部溫度仍低于正常值,且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),要達(dá)到穩(wěn)定,開(kāi)車(chē)時(shí)間很長(zhǎng)。我們分析后認(rèn)為,產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因是保溫效果不好,使塔下部的熱量過(guò)多地散入環(huán)境;而塔內(nèi)上升蒸氣過(guò)多、過(guò)早地冷凝是引起塔內(nèi)各板上鼓泡層高度相差懸殊、操作不易穩(wěn)定的另一原因。因此,根據(jù)實(shí)驗(yàn)體系和設(shè)備的具體情況,選用既有較小的導(dǎo)熱系數(shù)、又能耐受設(shè)備所要求最高溫度的聚氨酯泡沫塑料作保溫內(nèi)層,外包加厚高密度石棉氈。通過(guò)對(duì)精餾塔操作系統(tǒng)的上述改進(jìn),收到了比較好的實(shí)驗(yàn)效果,改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間縮短,塔內(nèi)各板上鼓泡小而均勻。操作范圍變寬,學(xué)生易于操作,在有限的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),學(xué)生可增加操作參數(shù)的變化次數(shù),觀察精餾實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和現(xiàn)象,加深理解精餾原理;同時(shí)也獲得了比較準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重顯性。利用作圖法求得在一定分離效果時(shí)的理論塔板數(shù)及全塔效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)整理如下,本實(shí)驗(yàn)中實(shí)際塔板數(shù)N=7,實(shí)驗(yàn)中一定回流量下對(duì)應(yīng)的塔底輕組分濃度為0.15,塔頂輕組分濃度為0.80,求得的理論塔板數(shù)為5~6,全塔效率為71.5%~85% 。y,x分別為氣液兩相中乙醇摩爾百分?jǐn)?shù)。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),其數(shù)據(jù)的重顯性很好。
三、恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程改進(jìn)
恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置的懸浮濾漿液為水、碳酸鈣,以紡織狀物為過(guò)濾介質(zhì),采用真空吸濾方式進(jìn)行過(guò)濾,過(guò)濾推動(dòng)力恒定。在外力的作用下,懸浮液的液相通過(guò)介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截留下來(lái),從而實(shí)現(xiàn)固液分離。目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中存在如下問(wèn)題,即使在大壓差和低濃度濾漿的條件下,過(guò)濾速率依然小,獲得單位濾液體積所需要的時(shí)間長(zhǎng)。在使用實(shí)驗(yàn)裝置一段時(shí)間后,在不更換漿液的條件下,在同樣的壓差、攪拌速度、濾漿濃度操作條件下,單位濾漿體積所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng),就會(huì)影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。分析原因,影響過(guò)濾速度的主要因素是壓強(qiáng)差、濾餅厚度、濾餅和懸浮液的特性、懸浮液溫度、過(guò)濾介質(zhì)的阻力等。由于實(shí)驗(yàn)條件(如壓差、濾漿濃度、攪拌速度、溫度等)不改變,同時(shí)每次實(shí)驗(yàn)都要求學(xué)生清洗濾餅,依然解決不了單位濾漿體積所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,因此我們認(rèn)為隨著實(shí)驗(yàn)操作次數(shù)增加,學(xué)生反復(fù)清洗濾餅的次數(shù)也多,其接觸懸浮液的次數(shù)越來(lái)越多。而在正常教學(xué)過(guò)程中,多數(shù)學(xué)生用完餐后就急急忙忙來(lái)到實(shí)驗(yàn)室,或多或少會(huì)帶進(jìn)一些生物成分(如淀粉、細(xì)菌、食用油等),這些成分會(huì)包覆在碳酸鈣顆粒表面,使顆粒表面被改性,顆粒被乳化而形成膠體,從而改變?yōu)V餅的特性,影響過(guò)濾速率。為了節(jié)約費(fèi)用,降低工作強(qiáng)度,減少碳酸鈣懸浮濾漿液更換次數(shù),我們加入一定量的防止濾渣堆積過(guò)于密實(shí)且能使過(guò)濾順利進(jìn)行的細(xì)碎程度不同的不溶性惰性材料助濾劑,加入助濾劑后,在過(guò)濾同樣濃度的漿液和一定操作壓力下,獲得100ml體積的濾液所需時(shí)間,由原來(lái)的5分鐘縮短為2分鐘。通過(guò)對(duì)過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程的改進(jìn)和實(shí)際使用證明,改進(jìn)后學(xué)生易于實(shí)驗(yàn)操作,在有限的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),更好完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
四、結(jié)語(yǔ)
化工原理日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涉及的設(shè)備較多,且使用頻率較高,善于發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的問(wèn)題并及時(shí)改進(jìn)為教學(xué)任務(wù)的順利完成提供了保障。通過(guò)對(duì)精餾和過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程的改進(jìn),能夠使實(shí)驗(yàn)快速準(zhǔn)確完成的同時(shí),達(dá)到使學(xué)生掌握并運(yùn)用化工原理課程教學(xué)中的基本理論的目的,互動(dòng)效果較好。
【摘要】本文主要集中分析了化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題,分析了化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一些比較可行的建議和措施,以期可以為化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考。
【關(guān)鍵詞】化工原理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);問(wèn)題
一、前言
目前,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,還有部分問(wèn)題注意不夠,導(dǎo)致了化工原理教學(xué)質(zhì)量不高,教學(xué)效果不佳,所以,分析化工原理試驗(yàn)教學(xué)非常有必要,這是提高教學(xué)效果的必要途徑。
二、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)概述
《化工原理》課程是化學(xué)工程、應(yīng)用化學(xué)、過(guò)程裝備與控制、生物工程、環(huán)境工程、高分子等專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課。化工原理課程的主要內(nèi)容是以生產(chǎn)中物理加工過(guò)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(shè)備的原則結(jié)構(gòu)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及選型。化工原理屬于工 程科學(xué),用自然科學(xué)的原理考察、解釋和處理工程實(shí)際問(wèn)題,研究方法主要是理論解析和在理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究?!痘ぴ韺?shí)驗(yàn)》是配合化工原理課堂理論教學(xué) 設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課,運(yùn)用課堂學(xué)過(guò)的化工基本理論,通過(guò)實(shí)驗(yàn)從實(shí)踐中進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握和運(yùn)用基本理論,分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種現(xiàn)象和問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作實(shí) 驗(yàn)設(shè)備的能力,分析、歸納、整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果及撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力,以及嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的工作作風(fēng)?!痘ぴ韺?shí)驗(yàn)》是培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能 力以及創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié),與理論課具有同等重要的教學(xué)地位。
三、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題
長(zhǎng)期以來(lái),傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)被固定的模式所束縛,總結(jié)起來(lái)存在以下三個(gè)方面的問(wèn)題:
第一,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一、陳舊。所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多是長(zhǎng)期開(kāi)設(shè)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)、依附于課堂理論的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),而反映學(xué)科前沿的、有利于學(xué)生創(chuàng)新性思 維的研究性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)少。學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性和興趣,故在實(shí)驗(yàn)中只是機(jī)械地重復(fù)老師剛演示過(guò)的步驟,不重視實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)和過(guò)程,也不注意操作是 否規(guī)范。
第二,教學(xué)模式單一、陳舊。以往的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,即由教師組織安排,學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室先聽(tīng)完老師介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)?的、實(shí)驗(yàn)原理、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng),接著學(xué)生按教師講解的步驟重復(fù)實(shí)驗(yàn),完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,記錄數(shù)據(jù),然后按規(guī)定的格式完成實(shí)驗(yàn)報(bào) 告。總的說(shuō)來(lái)就是在統(tǒng)一規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),在相同的地點(diǎn),學(xué)生聽(tīng)相同的講解,做相同的實(shí)驗(yàn),這樣導(dǎo)致學(xué)生積極性不高,厭學(xué)心理加重;且對(duì)于基礎(chǔ)較好的同學(xué) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單,而對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)則略顯復(fù)雜。
第三,實(shí)驗(yàn)人數(shù)多,硬件設(shè)備缺乏。由于近幾年的教育擴(kuò)招,使得學(xué)生人數(shù)增多,原本富足的實(shí)驗(yàn)設(shè)備在目前看來(lái)顯得有些“捉襟見(jiàn)肘”,這樣做實(shí)驗(yàn)時(shí)就要輪流等待,使得一組實(shí)驗(yàn)做下來(lái)所消耗的時(shí)間增長(zhǎng),學(xué)生和教師都有怨言。
四、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)措施
1、重視理論嚴(yán)謹(jǐn)性同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
理論授課教師同時(shí)也是實(shí)驗(yàn)課教師,可在理論教學(xué)的同時(shí)穿插對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考和討論。同時(shí)我們應(yīng)該思考如何在化工原理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,并著重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、批判思維和聯(lián)想思維。如在課堂講完離心泵后,向?qū)W生提了一個(gè)問(wèn)題,離心泵啟動(dòng)后為什么不出水?學(xué)生們有的說(shuō)汽蝕了,有的說(shuō)氣縛了,有的說(shuō)管道進(jìn)了異物堵住了,有的說(shuō)線路故障,有的說(shuō)出口閥沒(méi)開(kāi)等等,答案五花八門(mén),有的答案并不牽扯什么高深的理論問(wèn)題,但在實(shí)際操作中極有可能出現(xiàn)。因此在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生就能很快能理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,完成?shí)驗(yàn)操作。在理論授課的同時(shí)可安排實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí),使學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)時(shí)心中有數(shù),得心應(yīng)手,這樣才能更好發(fā)揮他們的主動(dòng)性和積極性。這里還有一個(gè)問(wèn)題值得注意,即在理論課后集中開(kāi)出實(shí)驗(yàn)好還是上完相關(guān)章節(jié)后及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?一般認(rèn)為,相對(duì)的集中便于實(shí)驗(yàn)室的安排與管理,理論課后及時(shí)做實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)肯定容易理解一些。我認(rèn)為,在條件允許的前提下,盡可能將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂理論在內(nèi)容與時(shí)間上協(xié)調(diào)。畢竟當(dāng)代大學(xué)生要學(xué)的知識(shí)很多,不可能在某一門(mén)課程上反反復(fù)復(fù)地花時(shí)間。
2、實(shí)驗(yàn)仿真不能取代實(shí)際操作
實(shí)驗(yàn)仿真是近20年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。在降低實(shí)驗(yàn)成本、克服因?qū)嶒?yàn)裝置臺(tái)套數(shù)不夠而引起的學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少、改善和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等方面,確實(shí)發(fā)揮了不可替代的作用。近年來(lái),一些仿真技術(shù)公司和高校陸續(xù)推出了水平較高的化工原理實(shí)驗(yàn)仿真軟件,它們對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的貢獻(xiàn)是功不可沒(méi)的。當(dāng)然,實(shí)驗(yàn)仿真不可能完全替代實(shí)際操作,正如多媒體教學(xué)不能完全替代傳統(tǒng)板書(shū)授課,那種認(rèn)為讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上仿真就可避免購(gòu)置和使用化工原理實(shí)驗(yàn)裝置的想法是錯(cuò)誤的。我認(rèn)為,在實(shí)驗(yàn)操作前讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真,既可以加深他們對(duì)理論知識(shí)的理解,也可以強(qiáng)化他們對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和步驟的掌握,以改善實(shí)驗(yàn)操作效果。同時(shí),對(duì)于有特別要求的學(xué)生,也可以為他們提供多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。目前存在的問(wèn)題是,現(xiàn)有的軟件往往是針對(duì)某一種裝置設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的,普適性不夠,同時(shí)也不能提供給使用者以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的功能,這樣不僅有礙軟件本身的推廣,而且不利于引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
3、改革實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)形式
實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的總結(jié),是實(shí)踐環(huán)節(jié)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。很多同學(xué)在撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)流于形式,不動(dòng)腦,多數(shù)內(nèi)容可以照抄實(shí)驗(yàn)講義。報(bào)告要真實(shí)反映我們要作什么?怎么作?作的結(jié)果?以及存在的問(wèn)題。化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告要突出工程性及現(xiàn)實(shí)性;要體現(xiàn)出學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力、分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題能力;體現(xiàn)出創(chuàng)造性和探索性??傮w上化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以采用/小論文/的形式來(lái)寫(xiě),但不強(qiáng)求一律,給學(xué)生思考、選擇和發(fā)展的空間。學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí),根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備,在能達(dá)到教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)前提下,可根據(jù)自己興趣、愛(ài)好自行確定研究重點(diǎn),自擬題目。同一實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以擬訂不同的題目。由于題目、方案是學(xué)生自己擬定的,增加了實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和興趣,實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量由此得到明顯提高,抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象則可明顯減少。
五、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新
創(chuàng)新能力具有很大作用。但目前化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)方法、技術(shù)上和測(cè)試手段上仍有許多問(wèn)題。教學(xué)方法上,還主要以教師講,學(xué)生照著 做為主,實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)圆捎脤W(xué)生單純做實(shí)驗(yàn)定成績(jī)的教學(xué)模式;測(cè)試手段和技術(shù)比較落后,尤其是在運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、處理和控制方面。為此我們要加 大實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革力度,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。
1.嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理,實(shí)行結(jié)構(gòu)成績(jī)制
教師要認(rèn)真組織好實(shí)驗(yàn)教學(xué),嚴(yán)格教學(xué)管理,嚴(yán)格考核制度。實(shí)驗(yàn)課采取課前預(yù)習(xí)、現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)操作、編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、期末書(shū)面考試的教學(xué)方式, 由以上各環(huán)節(jié)的執(zhí)行情況來(lái)全面評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī),既實(shí)行結(jié)構(gòu)成績(jī)制。
2.將計(jì)算機(jī)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)
開(kāi)發(fā)與實(shí)驗(yàn)裝置相配套的化工原理仿真系統(tǒng)軟件,運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)的計(jì)算技術(shù)、圖像和圖形技術(shù),可方便、迅速、形象地再現(xiàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 學(xué)生在計(jì)算機(jī)上可完成實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí),提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)效果,同時(shí)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,可節(jié)省學(xué)生繁雜和大量重復(fù)性計(jì)算時(shí)間,使學(xué)生有更多時(shí)間和精 力撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量。
運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、處理和控制。現(xiàn)代化工生產(chǎn)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是集成化、大型化和自動(dòng)化,其實(shí) 質(zhì)就是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。我們?cè)谟行?shí)驗(yàn)裝置上采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和控制,不僅可以模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,還可以使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)在工 程上的應(yīng)用有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
六、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)教學(xué)過(guò)程中,必須要關(guān)注一些比較關(guān)鍵的問(wèn)題,進(jìn)而提出一些可行的措施來(lái)提高化工原理教學(xué)的水平,確?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量得到提高。
化工原理實(shí)驗(yàn)屬于一種工程性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),應(yīng)用于高校輕工化工課課堂教學(xué),所涉及的領(lǐng)域主要為化學(xué)工程學(xué)以及建立其基礎(chǔ)之上的技工領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)學(xué)生的操作能力和分析解析問(wèn)題的能力會(huì)有一定的考驗(yàn)。因此,化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的優(yōu)劣將會(huì)直接對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)造成影響。目前,我國(guó)各技工院校中仍有不少學(xué)?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)采取的是傳統(tǒng)的教學(xué)模式,傳統(tǒng)教學(xué)模式過(guò)于強(qiáng)調(diào)同學(xué)合作和教師主導(dǎo),對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果造成阻礙,給學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)帶來(lái)不便。
一、開(kāi)放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式概述
時(shí)間開(kāi)放方面。開(kāi)放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,時(shí)間開(kāi)放針對(duì)的不僅僅是教學(xué)課堂,還包含著課堂之外的時(shí)間。也就是說(shuō),實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的時(shí)間與學(xué)校圖書(shū)館無(wú)異,由此,每個(gè)學(xué)生都可以在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)操作和觀察,并沒(méi)有嚴(yán)格的時(shí)間限制和約束。這對(duì)于任何類(lèi)型的學(xué)生都很適用。對(duì)于那些熱愛(ài)學(xué)習(xí),熱衷于工科實(shí)驗(yàn)和車(chē)間作業(yè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生來(lái)說(shuō),他們可以根據(jù)自己的課程安排來(lái)安排自己的實(shí)驗(yàn);而那對(duì)于些實(shí)驗(yàn)?zāi)芰η芳训膶W(xué)生而言,為了保證課前的預(yù)習(xí)質(zhì)量和課后知識(shí)的鞏固,也可以根據(jù)自己的時(shí)間來(lái)安排實(shí)驗(yàn),直至達(dá)到自己的理想狀態(tài)。
內(nèi)容開(kāi)放方面。開(kāi)放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容即實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)放是保障開(kāi)放式教學(xué)的基礎(chǔ)。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ袕?qiáng)弱,知識(shí)吸收速度有快慢,另外,學(xué)校學(xué)生的專(zhuān)業(yè)、興趣和能力都會(huì)有所差別,因而,實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的開(kāi)放性正好符合了學(xué)生們的需要。教師可以將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分組,如:基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)等。學(xué)生們可以根據(jù)自己的實(shí)際情況來(lái)安排實(shí)驗(yàn),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這不僅有益于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于化工原理實(shí)驗(yàn)和車(chē)間實(shí)驗(yàn)操作的興趣,還有助于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。我們知道,很多的發(fā)明創(chuàng)造及天才般的靈感大多數(shù)都來(lái)源于自由實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,大多技術(shù)工人車(chē)間技術(shù)操作的精煉來(lái)源平時(shí)的努力和積累。因此,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開(kāi)放實(shí)際上是為學(xué)生們提供了一個(gè)自由發(fā)揮想象力和創(chuàng)新能力的平臺(tái),而對(duì)于學(xué)校來(lái)說(shuō),它可以借此平臺(tái)來(lái)培養(yǎng)更多多樣化、個(gè)性化的專(zhuān)業(yè)人才。
資源開(kāi)放方面。開(kāi)放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,資源開(kāi)放是對(duì)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)一步完善。化工原理實(shí)驗(yàn)范圍廣且過(guò)程復(fù)雜,對(duì)于儀器設(shè)備和資料教材方面的要求頗多,因此,先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器和全面的資料教材是保證實(shí)驗(yàn)進(jìn)行下去的關(guān)鍵。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)資源,不僅有助于構(gòu)建良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,還有助于學(xué)生自學(xué)能力的提高。
二、開(kāi)放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式方案的探討
做好實(shí)驗(yàn)相關(guān)的準(zhǔn)備工作。開(kāi)放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置為實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行提供了基礎(chǔ)。因此,學(xué)生在開(kāi)放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)前,就應(yīng)當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置有一定的了解。了解實(shí)驗(yàn)裝置,不論是對(duì)于授課老師還是學(xué)生都有一定的好處。首先,了解實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu),知曉它的操作方法,可以讀取儀表類(lèi)設(shè)備的數(shù)值,這有利于學(xué)生理解教師講解的實(shí)驗(yàn)過(guò)程;再次,對(duì)于實(shí)驗(yàn)裝置的了解可以增強(qiáng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。
在講解實(shí)驗(yàn)裝置時(shí),可以讓學(xué)生猜想這些儀器設(shè)備各自的功用和效能,或者安排學(xué)生進(jìn)行小組討論,發(fā)表對(duì)接下來(lái)實(shí)驗(yàn)的看法,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,為接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。
讓學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)者。學(xué)生的求知欲往往會(huì)引導(dǎo)他們積極的探索新事物。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂上,教師處于主導(dǎo)地位,課程內(nèi)容由教師策劃設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)進(jìn)程由教師決定。由此,學(xué)生往往會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中聽(tīng)任老師的指揮和指導(dǎo),實(shí)驗(yàn)原理、步驟和結(jié)果以及注意事項(xiàng)并沒(méi)有用心的去思考和體會(huì),最終導(dǎo)致他們完成實(shí)驗(yàn)的目的只是為了取得一個(gè)合格成績(jī)。因此,在開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師應(yīng)當(dāng)注意區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué),讓學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)課堂的主導(dǎo)者,來(lái)掌控實(shí)驗(yàn)課堂。
讓學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)者,有利于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。而且,每個(gè)學(xué)生的能力水平不一致,教師對(duì)實(shí)驗(yàn)課堂的控制并不利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的理解和思考,學(xué)生的自主控制正好解決了這一問(wèn)題。該文原載于中國(guó)社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)》總第539期2014年第07期-----轉(zhuǎn)載須注名來(lái)源如:設(shè)備制冷維修技術(shù)的課堂上,教師提出“為什么目前的一些化工行業(yè)會(huì)應(yīng)用到制冷設(shè)備,如何保證這些化工原料的一直處于常態(tài),不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?”對(duì)此,傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師指名學(xué)生回答,或者是老師直接解釋。這并不利于學(xué)生想象力和分析解析問(wèn)題能力的提高。因此,教師只需要引導(dǎo)學(xué)生“思考――討論――綜合意見(jiàn)――說(shuō)明理由”即可,如果學(xué)生講解不全面,教師可以適時(shí)來(lái)補(bǔ)充。這不僅有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課堂產(chǎn)生興趣,還有利于培養(yǎng)學(xué)生自主思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
完善教學(xué)方式。傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是通過(guò)教師講解,輔助資料不外乎課本和參考資料。開(kāi)放式化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)手段來(lái)豐富、完善教學(xué)方法避免這一現(xiàn)狀。如今信息技術(shù)在教育教學(xué)中應(yīng)用普遍,同樣,也可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)結(jié)合起來(lái)。目前較為常用的輔助教學(xué)設(shè)備主要有:幻燈片、實(shí)驗(yàn)錄像、CAI、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。信息技術(shù)的應(yīng)用有助于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣,同時(shí)也能從多方面來(lái)加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解,從而拓寬知識(shí)面。
改變傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式。在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)主要參考目標(biāo)為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)際上,學(xué)生為了追求高分?jǐn)?shù),往往會(huì)制作虛假的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。究其原因,還是由于傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法較為關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的整體質(zhì)量和報(bào)告內(nèi)容的完整性,由此,更改數(shù)據(jù)或者是編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)成為了學(xué)生為獲取高分而長(zhǎng)用的手段。這種結(jié)果的分?jǐn)?shù)并不能呈現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和操作能力,因此,改變傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式勢(shì)在必行。
可以參照學(xué)校其他科目成績(jī)的評(píng)定方法,對(duì)其完善。首先,將實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)分成平時(shí)的出勤率、實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性、筆試測(cè)試成績(jī),小組評(píng)定成績(jī)這幾大板塊;再次,根據(jù)每大板塊所能真實(shí)反映學(xué)生綜合能力的程度,來(lái)分配比例,如:平時(shí)的出勤率為15%的計(jì)分值。這之中,所要注意的是,學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)的真實(shí)性,上文提到,學(xué)生為了獲得高分?jǐn)?shù),可能會(huì)編寫(xiě)數(shù)據(jù)。這種全新的評(píng)分機(jī)制就是為了評(píng)分公平,因此,為了保障公平,實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整性的比例數(shù)值可以稍稍降低;最后,成績(jī)的評(píng)定應(yīng)當(dāng)脫離全部由教師評(píng)定的方式,學(xué)生自己也可以參與到分?jǐn)?shù)評(píng)定中來(lái)。具體操作時(shí),可以由實(shí)驗(yàn)小組成員來(lái)評(píng)定其他成員的成績(jī),而這個(gè)成績(jī)所占的比率可以控制在10%左右。
化工原理實(shí)驗(yàn)開(kāi)放式教學(xué)模式在技工院校中應(yīng)用過(guò)程中,其優(yōu)勢(shì)明顯,不論是對(duì)于教師還是學(xué)生而言,都具有明顯的便利性和輔助功能。因此,解決好化工原理實(shí)驗(yàn)開(kāi)放式教學(xué)模式運(yùn)行實(shí)踐過(guò)程中的問(wèn)題,便顯得尤為重要了。在運(yùn)行實(shí)踐過(guò)程中,想要做好開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師們應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn):做好實(shí)驗(yàn)相關(guān)的準(zhǔn)備工作、讓學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)者、完善教學(xué)方式和改變傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式,只有這樣,才能真正的實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
(作者單位:冷水江市高級(jí)技工學(xué)校)
【摘 要】仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段,本文分析了仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn),同時(shí)指出仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合,更有利于提高教學(xué)效果和學(xué)生能力的培養(yǎng)。
【關(guān)鍵詞】仿真實(shí)驗(yàn);化工原理;實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
化工原理是我校藥物制劑專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,該課程以化工傳遞過(guò)程的基本理論和工程方法論為兩條主線,系統(tǒng)地講授了化工生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)單元操作的工作原理、相關(guān)設(shè)備的工藝結(jié)構(gòu)和具體的操作過(guò)程,在整個(gè)教學(xué)體系中起著承上啟下的重要作用[1-2]。隨著時(shí)代的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和教育理念的革新,尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)教學(xué)思想、教學(xué)方法和教學(xué)手段提出了全新的要求和挑戰(zhàn)。在這樣的形勢(shì)下,化工原理課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段也在進(jìn)行著新的嘗試與改革,把計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)用于化工原理課程的教學(xué)將成為一種趨勢(shì)[3]。
化工仿真實(shí)驗(yàn)利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)建模與仿真技術(shù),對(duì)生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字仿真,建立虛擬的操作環(huán)境 ,同時(shí)營(yíng)造類(lèi)似于工廠控制室的教學(xué)環(huán)境,訓(xùn)練學(xué)生分析問(wèn)題 、解決問(wèn)題和故障處理的能力,是一種先進(jìn)的教學(xué)手段。
1 仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)
1.1 直觀性
仿真實(shí)驗(yàn)可以模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)全過(guò)程,形象逼真生動(dòng)、簡(jiǎn)明易懂,既有科學(xué)性又富有趣味性,便于學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)了解實(shí)驗(yàn)單元的操作方法和操作技巧[4]。通過(guò)模擬開(kāi)車(chē)、停車(chē)、正常運(yùn)行以及發(fā)生事故時(shí)所涉及的參數(shù)及數(shù)據(jù)的變化,明白正常狀態(tài)、事故發(fā)生狀態(tài)以及事故處理的規(guī)律和方法,加深學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)裝置操作過(guò)程的了解和對(duì)其功能把握,鞏固所學(xué)知識(shí)。
1.2 可操作性
由于實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備的規(guī)模及內(nèi)容有限,同時(shí)受教學(xué)時(shí)數(shù)的限制,很多情況下一些實(shí)驗(yàn)被簡(jiǎn)化、調(diào)整甚至放棄。有時(shí)某些實(shí)驗(yàn)采取教師演示操作學(xué)生觀看或者幾個(gè)學(xué)生一組的合作實(shí)驗(yàn),每個(gè)學(xué)生得到單獨(dú)操作練習(xí)的機(jī)會(huì)很少,這樣會(huì)造成學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解不夠透徹,動(dòng)手能力得不到應(yīng)有的鍛煉,甚至所學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié),教學(xué)效果會(huì)受到一定程度的影響。利用仿真實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以在仿真軟件上反復(fù)進(jìn)行設(shè)備的開(kāi)、停車(chē)及事故處理訓(xùn)練,直到操作技能達(dá)到要求,這在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中和實(shí)驗(yàn)室中是難以實(shí)現(xiàn)的。
1.3 安全性
對(duì)于化工原理課的一些實(shí)驗(yàn),學(xué)生由于之前預(yù)習(xí)不充分或者課堂上開(kāi)小差,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由實(shí)驗(yàn)操作失誤現(xiàn)象,輕則影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度,重則還會(huì)危害教師和學(xué)生的身體健康,造成嚴(yán)重的教學(xué)事故。例如:離心泵的啟動(dòng)或關(guān)停的誤操作會(huì)引起離心泵電機(jī)的燒毀;吸收塔操作失誤則會(huì)引起氨氣泄露等安全事故。在教學(xué)的過(guò)程中使用仿真實(shí)驗(yàn),即使學(xué)生在仿真計(jì)算機(jī)上進(jìn)行誤操作時(shí)也不會(huì)發(fā)生人身危險(xiǎn),同時(shí)也不會(huì)造成儀器設(shè)備、儀表、元件破壞和環(huán)境污染等經(jīng)濟(jì)損失。
1.4 經(jīng)濟(jì)性
化工原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般價(jià)格高、體積大,而仿真實(shí)驗(yàn)只需將軟件安裝在電腦上即可運(yùn)行,且在使用過(guò)程中,仿真實(shí)驗(yàn)沒(méi)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的日常維護(hù)和實(shí)驗(yàn)藥品的消耗,在達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的同時(shí),還能減少教學(xué)投資,節(jié)約實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。
2 仿真實(shí)驗(yàn)的不足
任何事物具有雙面性,仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于教學(xué)有利也有弊,在教學(xué)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)了仿真實(shí)驗(yàn)有以下三個(gè)不足之處。
2.1 真實(shí)生產(chǎn)與仿真實(shí)驗(yàn)存在較大差別
仿真實(shí)驗(yàn)操作的模擬性和程序化與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作的靈活性、不可預(yù)見(jiàn)性還有相當(dāng)?shù)木嚯x。以仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程的離心泵操作實(shí)驗(yàn)為例,仿真軟件可以模擬離心泵的操作順序,在操作順序出錯(cuò)時(shí),軟件會(huì)報(bào)警提示,而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,泵在啟動(dòng)前要盤(pán)泵,檢查密封裝置及潤(rùn)滑油的液位等,而仿真系統(tǒng)中這些操作步驟是沒(méi)有的。同時(shí)真實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中存在大量的不可預(yù)見(jiàn)性的問(wèn)題,需要操作人員憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)迅速反應(yīng)并及時(shí)果斷處理,而仿真實(shí)驗(yàn)只是實(shí)際生產(chǎn)裝置的簡(jiǎn)單化處理。
2.2 減少學(xué)生應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的機(jī)會(huì)
而在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中遇到儀器故障、突發(fā)問(wèn)題等,會(huì)使學(xué)生增加克服困難的訓(xùn)練機(jī)會(huì),提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。而仿真實(shí)驗(yàn)室的條件相對(duì)理想,減少了學(xué)生應(yīng)對(duì)突發(fā)事件、排除故障及對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的常規(guī)檢修的機(jī)會(huì),又由于仿真實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)也是程序設(shè)置好的,也減少了使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析這一環(huán)節(jié)體驗(yàn),同時(shí)也減少了對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的反思及尋找可用的經(jīng)驗(yàn)和過(guò)失機(jī)會(huì)。
2.3 不利于學(xué)生安全生產(chǎn)觀念的培養(yǎng)
仿真實(shí)驗(yàn)帶有游戲色彩,學(xué)生在電腦面前通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)來(lái)操縱生產(chǎn)過(guò)程時(shí)沒(méi)有壓力,完全可以處于輕松的心理狀態(tài),操作失誤時(shí)可以通過(guò)重新再做來(lái)彌補(bǔ)前次操作的過(guò)失,很難體會(huì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作的緊張及工作壓力,不利于增強(qiáng)學(xué)生安全生產(chǎn)的高度責(zé)任感、緊迫感。因此,要讓學(xué)生真正掌握化工生產(chǎn)操作技能,了解化工生產(chǎn)安全問(wèn)題的重要性,提高分析判斷和處理的問(wèn)題的能力,還必須與實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。
3 結(jié)論
化工仿真和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合,既可以在仿真中理解所學(xué)的理論知識(shí),又可提高學(xué)生對(duì)化工操作的感性認(rèn)識(shí)。通過(guò)仿真訓(xùn)練與真實(shí)操練有機(jī)結(jié)合,揚(yáng)長(zhǎng)避短,既節(jié)省成本,又提升學(xué)生實(shí)際操作能力訓(xùn)練的有效性,更加提高了教學(xué)效果。
摘 要:依靠校園內(nèi)網(wǎng)絡(luò),利用計(jì)算機(jī)建模和仿真技術(shù),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)版的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)表現(xiàn)。既能夠提供教學(xué)信息資源,使學(xué)生在很大程度上對(duì)學(xué)習(xí)的時(shí)間、過(guò)程和空間具有更多的支配權(quán),而且能夠?qū)㈧o態(tài)教材轉(zhuǎn)變?yōu)閳D、文、聲、像并茂的動(dòng)態(tài)教材,甚至對(duì)因設(shè)備、場(chǎng)地等原因無(wú)法開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌颉吧須v其境”地感受實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的生動(dòng)性和豐富性。
關(guān)鍵詞:化工原理實(shí)驗(yàn) 虛擬教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
自從2002年美國(guó)麻省理工大學(xué)(MIT)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)全部課程的教學(xué)信息而成為全球共享資源以來(lái),其普遍、快速、交互的特點(diǎn)引起了對(duì)知識(shí)傳播模式的全新探討,極大地改變了基礎(chǔ)教育領(lǐng)域內(nèi)教與學(xué)的方式、手段和過(guò)程。采用基于網(wǎng)絡(luò)(WEB)的虛擬教學(xué)模式來(lái)完善、甚至是部分替代傳統(tǒng)的教學(xué)模式,必將成為未來(lái)教育的主渠道。從技術(shù)角度看,當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已相當(dāng)成熟,圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻、音頻等多媒體信號(hào)的制作及傳輸方式也是多樣化的。系統(tǒng)運(yùn)行于校園網(wǎng)上,既可用于計(jì)劃性較強(qiáng)的日常教學(xué),也適用于靈活的培訓(xùn)、輔導(dǎo)講座及師生間交流。近年來(lái),對(duì)這一模式在英語(yǔ)課程、計(jì)算機(jī)課程及思政課程教學(xué)中應(yīng)用的研究不斷地深入,但目前應(yīng)用于工程實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)踐則相對(duì)寥寥。
《化工原理實(shí)驗(yàn)》課程是一門(mén)以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新思維為目標(biāo),以實(shí)驗(yàn)研究方法處理化學(xué)工程問(wèn)題為特色的實(shí)踐性課程,是學(xué)習(xí)、掌握和運(yùn)用化工原理理論知識(shí)必不可少的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程擔(dān)負(fù)著從理論到工程、從基礎(chǔ)到專(zhuān)業(yè)的橋梁作用,必然要求適應(yīng)時(shí)代的教學(xué)模式與之匹配。目前高校所采用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式多為傳統(tǒng)的、驗(yàn)證性的模式:即實(shí)驗(yàn)中采用分組實(shí)驗(yàn)的形式,教師講解實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)后由學(xué)生采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),經(jīng)課后整理后上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生機(jī)械地循序操作,而且由于受到場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)裝置的限制,很難實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)人獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的目的。另外《化工原理實(shí)驗(yàn)》中,介質(zhì)在密閉的管道或塔器內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱過(guò)程,無(wú)法觀察到實(shí)際的過(guò)程變化或產(chǎn)生故障的情況,這些因素都不可避免地剝奪了學(xué)生思考的權(quán)利。除此之外,作為工程實(shí)驗(yàn),要花大量的時(shí)間在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)上,但如果碰到設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題,將直接影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展;作為對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的總結(jié),實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)課程的重要組成部分,也是評(píng)判學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的依據(jù)。但在實(shí)際的教學(xué)當(dāng)中,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告單純是數(shù)據(jù)的整理,且容易抄襲。對(duì)于報(bào)告中體現(xiàn)的較大誤差甚至是失敗的實(shí)驗(yàn),學(xué)生得到的只是一個(gè)成績(jī),而沒(méi)有修正或改進(jìn)的實(shí)踐機(jī)會(huì)。為建立《化工原理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)的基礎(chǔ)性、綜合性、自主性、創(chuàng)新性相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,鼓勵(lì)學(xué)生選擇、自學(xué)、嘗試、乃至允許失敗并總結(jié)經(jīng)驗(yàn),鞏固課堂教學(xué)知識(shí)點(diǎn),彌補(bǔ)課堂教學(xué)的盲點(diǎn),基于WEB的《化工原理實(shí)驗(yàn)》開(kāi)放式虛擬教學(xué)的探討勢(shì)在必行。
1 《化工原理實(shí)驗(yàn)》開(kāi)放式虛擬教學(xué)模式的主題模塊
順應(yīng)科技教育的趨勢(shì),我們提出了以《化工原理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)及學(xué)習(xí)資源的利用為特征,以信息庫(kù)的建立及實(shí)驗(yàn)CAI的網(wǎng)絡(luò)化作為整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)核心的模式,組建包括資源創(chuàng)作、視頻教學(xué)、多媒體課件的教學(xué)信息庫(kù),實(shí)現(xiàn)《化工原理CAI》仿真的網(wǎng)絡(luò)化,開(kāi)發(fā)綜合學(xué)習(xí)、資源、評(píng)估及信息交流的教學(xué)平臺(tái)體系。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通的PC機(jī),學(xué)生不僅可使用模擬軟件搭建的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,根據(jù)實(shí)訓(xùn)的要求,任意時(shí)段、任意次數(shù)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí),而且能夠利用多媒體通訊技術(shù)構(gòu)造的學(xué)習(xí)環(huán)境,進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻點(diǎn)播教學(xué)、多媒體個(gè)別化交互式網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等教學(xué)活動(dòng)。以此為主旨的主體模塊為:
1.1 網(wǎng)絡(luò)化仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
基于WEB的實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。東華大學(xué)的《化工原理實(shí)驗(yàn)》現(xiàn)為上海市精品課程,自主研制的《化工原理CAI》以其三維立體界面、逼真的動(dòng)態(tài)效果、切合教材的操作流程,以及方便的操作界面等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在《化工實(shí)驗(yàn)原理》課堂教學(xué)中使用,教學(xué)效果良好。但由于其必需以軟件的形式單獨(dú)安裝在每臺(tái)電腦中,無(wú)法進(jìn)行使用者個(gè)體間的交流,也無(wú)法在沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)或安裝此軟件的學(xué)生個(gè)人電腦中使用,限制了在實(shí)驗(yàn)室外的使用條件。因此,將流程仿真、動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、數(shù)字壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的融合交叉,制作成適用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)是迫切的需求,是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。在虛擬的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生們可以再現(xiàn)和模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)生和發(fā)展的條件、現(xiàn)象,直觀清晰生動(dòng)地為學(xué)生提供大量的感性材料來(lái)驗(yàn)證課堂理論講授的內(nèi)容。對(duì)于難做的實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),而不受時(shí)間、場(chǎng)地、安全等實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件的限制。實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以用小論文的形式,運(yùn)用課堂教學(xué)的理論知識(shí)、學(xué)生自身實(shí)踐的數(shù)據(jù)成果,允許學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)中模擬錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)條件及操作下的異?,F(xiàn)象和可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)事故,鼓勵(lì)他們勇于實(shí)踐、不怕失敗、善于從成功與失敗中吸取經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)和促進(jìn)學(xué)生的語(yǔ)言知識(shí)、邏輯思維能力和概括能力。不僅能夠最大限度地利用各種教學(xué)資源;能夠?qū)崿F(xiàn)任何學(xué)生、在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、從任何實(shí)驗(yàn)章節(jié)開(kāi)始實(shí)踐;而且可以使教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全方位的交流,最大范圍的教學(xué)資源共享,大大地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率。
1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理
打破許多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置還停留在把書(shū)本上的文字直接上傳到網(wǎng)上的方式,建立和完善“數(shù)據(jù)庫(kù)”服務(wù)體系。不僅局限于教學(xué)大綱,教學(xué)日歷,教案等文字資料,還應(yīng)以流媒體信息模式以在線播放或下載播放提供教室講課錄像、聲音、圖像等,豐富教材內(nèi)容。將錄制好的視訊影片剪輯安排,結(jié)合Flash動(dòng)畫(huà)等形式,針對(duì)教學(xué)內(nèi)容,以不同的教學(xué)策略提出問(wèn)題來(lái)啟發(fā)、促進(jìn)與引導(dǎo)討論。數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,需要該實(shí)驗(yàn)課程的專(zhuān)業(yè)教師和技術(shù)人員共同開(kāi)發(fā),結(jié)合傳統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)資源及預(yù)錄的視頻播放,充分調(diào)動(dòng)人的多種感官,以達(dá)到良好的教學(xué)效果。
2 基于WEB的開(kāi)放式虛擬教學(xué)模式應(yīng)用于《化工原理實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)體會(huì)
無(wú)論對(duì)學(xué)生還是老師來(lái)說(shuō),虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是新體驗(yàn),不僅在形式上,也將是在思想上的一次創(chuàng)新。建立網(wǎng)絡(luò)交互體系,將教學(xué)過(guò)程中教師與學(xué)生的交流形式網(wǎng)絡(luò)化,延伸課堂教學(xué)的空間和時(shí)間,密切師生之間的交流也是本項(xiàng)目的關(guān)鍵之處,可以通過(guò)BBS主題討論和與師生間的電子郵件在線非實(shí)時(shí)答疑,構(gòu)建民主平等的新型師生關(guān)系與和諧愉快的心理氛圍。在此兩項(xiàng)基礎(chǔ)之上,建立討論答疑及考試系統(tǒng)。提供練習(xí)、作業(yè)、考試等多種試卷類(lèi)型,以滿(mǎn)足不同用戶(hù)考試、學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、競(jìng)賽的應(yīng)用需要。學(xué)生可以查看自己的成績(jī)和答卷,參照設(shè)定的正確答案和答案要點(diǎn)說(shuō)明,了解自己的知識(shí)盲區(qū),有效地提高在教學(xué)上的應(yīng)用效果。同時(shí),教師的角色不再單純地作為知識(shí)的傳播者,而是從“教”到“導(dǎo)”。引導(dǎo)學(xué)生高效率地學(xué)習(xí),掌握學(xué)習(xí)策略,培養(yǎng)學(xué)生自我調(diào)節(jié)、自我監(jiān)控等能力,形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。只要在有網(wǎng)絡(luò)的地方,就能夠成為真實(shí)意義上的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室.虛擬實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)是硬件設(shè)備無(wú)法可比的,但也不可忽視它的局限性,畢竟是一個(gè)模擬的環(huán)境,對(duì)那些在處理硬件設(shè)備是還有很多細(xì)節(jié)問(wèn)題上要同學(xué)們反復(fù)練習(xí)、熟練操作;在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該要靈活運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)實(shí)驗(yàn)室之間的互補(bǔ),虛實(shí)結(jié)合、取長(zhǎng)補(bǔ)短,為學(xué)生們進(jìn)行更高層次的學(xué)習(xí)提供良好的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的環(huán)境。
【摘 要】為了提高學(xué)生動(dòng)手能力,對(duì)鞏固與加深課堂知識(shí)的理解, 列舉了化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的幾個(gè)問(wèn)題,提出了一些解決方法
【關(guān)鍵詞】化工原理;實(shí)驗(yàn);教學(xué);方法
素質(zhì)教育是高校21世紀(jì)人才培養(yǎng)的方向, 教育的重點(diǎn)向能力素質(zhì)培養(yǎng)轉(zhuǎn)化。只有具有較強(qiáng)實(shí)際工作能力和創(chuàng)新能力的人才, 才能適應(yīng)社會(huì)的需求, 化解社會(huì)就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)壓力。陜西科技大學(xué)是工科院校, 培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才, 大部分的畢業(yè)生將直接面向生產(chǎn)一線, 從事現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)、技術(shù)、管理工作。 作為化工類(lèi)及其相近專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課, 化工原理課程的建設(shè)和改革一向受到各相關(guān)學(xué)校及院系的高度重視。從見(jiàn)諸公開(kāi)發(fā)表的教學(xué)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(shè)水平。在構(gòu)成化工原理課程的三大教學(xué)環(huán)節(jié)中, 化工原理實(shí)驗(yàn)起著驗(yàn)證理論、結(jié)合科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要作用。實(shí)驗(yàn)課與理論課是相輔相成的,是提高學(xué)生動(dòng)手能力的一重要環(huán)節(jié),是對(duì)課堂知識(shí)的一種鞏固與加深。在教學(xué)過(guò)程中,教師應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、理論課教學(xué)和工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)緊密結(jié)合起來(lái),要使學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn),而且要讓學(xué)生能夠?qū)W到化工生產(chǎn)過(guò)程中一些常用單元操作的操作過(guò)程,掌握一些常用設(shè)備的使用方法,使其動(dòng)手能力得到初步的訓(xùn)練,養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣,以適應(yīng)化工企業(yè)中的基本生產(chǎn)過(guò)程,為學(xué)生今后的發(fā)展打下一定的基礎(chǔ)。 因此我們?cè)谥匾暲碚摻虒W(xué)的同時(shí), 需進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)工作的改革[ 1] , 用科學(xué)態(tài)度對(duì)待和重視實(shí)驗(yàn)教學(xué), 提高實(shí)驗(yàn)課程的地位。從目前我?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐來(lái)看, 學(xué)生雖能在老師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)課程的基本操作及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理, 但仍存在以下不足: 1 實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容和操作主要靠教師在實(shí)驗(yàn)室講解和演示, 多數(shù)學(xué)生僅照葫蘆畫(huà)瓢, 簡(jiǎn)單動(dòng)手,基本不動(dòng)腦, 有些學(xué)生做完后仍是茫然,更不要奢談創(chuàng)新; 2 部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容枯燥乏味,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康男圆幻鞔_和不感興趣, 做實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)為缺乏積極性、主動(dòng)性; 3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)流于形式。 針對(duì)以上不足, 為提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量,筆者對(duì)以下幾方面進(jìn)行了一些思考。
1 重視理論嚴(yán)謹(jǐn)性同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
理論授課教師同時(shí)也是實(shí)驗(yàn)課教師, 可在理論教學(xué)的同時(shí)穿插對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思考和討論。同時(shí)我們應(yīng)該思考如何在化工原理實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力, 并著重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、批判思維和聯(lián)想思維。如在課堂講完離心泵后,向?qū)W生提了一個(gè)問(wèn)題,離心泵啟動(dòng)后為什么不出水?學(xué)生們有的說(shuō)汽蝕了,有的說(shuō)氣縛了,有的說(shuō)管道進(jìn)了異物堵住了,有的說(shuō)線路故障,有的說(shuō)出口閥沒(méi)開(kāi)等等,答案五花八門(mén),有的答案并不牽扯什么高深的理論問(wèn)題,但在實(shí)際操作中極有可能出現(xiàn)。 因此在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)中, 學(xué)生就能很快能理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?完成實(shí)驗(yàn)操作。在理論授課的同時(shí)可安排實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí), 使學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)時(shí)心中有數(shù), 得心應(yīng)手,這樣才能更好發(fā)揮他們的主動(dòng)性和積極性。這里還有一個(gè)問(wèn)題值得注意, 即在理論課后集中開(kāi)出實(shí)驗(yàn)好還是上完相關(guān)章節(jié)后及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)? 一般認(rèn)為, 相對(duì)的集中便于實(shí)驗(yàn)室的安排與管理, 理論課后及時(shí)做實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)肯定容易理解一些。我認(rèn)為, 在條件允許的前提下,盡可能將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂理論在內(nèi)容與時(shí)間上協(xié)調(diào)。畢竟當(dāng)代大學(xué)生要學(xué)的知識(shí)很多, 不可能在某一門(mén)課程上反反復(fù)復(fù)地花時(shí)間。
2 實(shí)驗(yàn)仿真不能取代實(shí)際操作
實(shí)驗(yàn)仿真是近20年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。在降低實(shí)驗(yàn)成本、克服因?qū)嶒?yàn)裝置臺(tái)套數(shù)不夠而引起的學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少、改善和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)[ 2] 等方面, 確實(shí)發(fā)揮了不可替代的作用。近年來(lái), 一些仿真技術(shù)公司和高校陸續(xù)推出了水平較高的化工原理實(shí)驗(yàn)仿真軟件, 它們對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的貢獻(xiàn)是功不可沒(méi)的。當(dāng)然, 實(shí)驗(yàn)仿真不可能完全替代實(shí)際操作, 正如多媒體教學(xué)不能完全替代傳統(tǒng)板書(shū)授課,那種認(rèn)為讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上仿真就可避免購(gòu)置和使用化工原理實(shí)驗(yàn)裝置的想法是錯(cuò)誤的。我認(rèn)為, 在實(shí)驗(yàn)操作前讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真, 既可以加深他們對(duì)理論知識(shí)的理解, 也可以強(qiáng)化他們對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和步驟的掌握, 以改善實(shí)驗(yàn)操作效果。同時(shí), 對(duì)于有特別要求的學(xué)生, 也可以為他們提供多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。目前存在的問(wèn)題是, 現(xiàn)有的軟件往往是針對(duì)某一種裝置設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的, 普適性不夠, 同時(shí)也不能提供給使用者以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的功能, 這樣不僅有礙軟件本身的推廣, 而且不利于引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
3 改革實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)形式
實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的總結(jié), 是實(shí)踐環(huán)節(jié)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。很多同學(xué)在撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)流于形式,不動(dòng)腦, 多數(shù)內(nèi)容可以照抄實(shí)驗(yàn)講義。 報(bào)告要真實(shí)反映我們要作什么? 怎么作? 作的結(jié)果? 以及存在的問(wèn)題?;ぴ韺?shí)驗(yàn)報(bào)告要突出工程性及現(xiàn)實(shí)性; 要體現(xiàn)出學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力、分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題能力; 體現(xiàn)出創(chuàng)造性和探索性。總體上化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以采用/小論文/ 的形式來(lái)寫(xiě), 但不強(qiáng)求一律, 給學(xué)生思考、選擇和發(fā)展的空間。學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí), 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備,在能達(dá)到教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)前提下, 可根據(jù)自己興趣、愛(ài)好自行確定研究重點(diǎn), 自擬題目。同一實(shí)驗(yàn), 學(xué)生可以擬訂不同的題目。由于題目、方案是學(xué)生自己擬定的, 增加了實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和興趣, 實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量由此得到明顯提高, 抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象則可明顯減少[3-5]。
4 結(jié)論:
本文就常見(jiàn)于化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾個(gè)問(wèn)題提出了我自己的看法。實(shí)際上, 類(lèi)似的問(wèn)題也存在于其他專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課及其實(shí)驗(yàn)室中。提高學(xué)生動(dòng)手能力,對(duì)鞏固與加深課堂知識(shí)的理解,提高教學(xué)質(zhì)量, 培養(yǎng)高素質(zhì)人才, 是非常重要的。
摘 要:化工原理是化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)重要基礎(chǔ)課程,而化工原理實(shí)驗(yàn)室化工原理課程中的一個(gè)版塊。教授化工原理實(shí)驗(yàn),學(xué)生能夠更加有效地掌握化工原理知識(shí),培養(yǎng)自己的創(chuàng)新、思考和實(shí)踐能力。在化工原理教學(xué)的過(guò)程中,使用實(shí)驗(yàn)裝置能夠把課程變得更加生動(dòng)形象,學(xué)生也更加容易理解知識(shí),有利于學(xué)生形成工程觀念。
關(guān)鍵詞:化工原理 實(shí)驗(yàn)裝置 應(yīng)用
化工原理實(shí)驗(yàn)是化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的一門(mén)課程,這門(mén)課程和其它的實(shí)驗(yàn)課不一樣?;ぴ韺?shí)驗(yàn)室化工原理課程中的一個(gè)版塊,它較為注重實(shí)踐和工程觀念的培養(yǎng)?;ぴ韺?shí)驗(yàn)的工程性質(zhì)明顯,學(xué)科綜合性較強(qiáng)。它是對(duì)課程上理論教學(xué)的補(bǔ)充,而且還能夠培養(yǎng)學(xué)生的工程觀,拓展知識(shí)面。
為了適應(yīng)新時(shí)代下人才培養(yǎng)的要求,這些年學(xué)校一直積極開(kāi)展教學(xué)改革,探索學(xué)生能力培養(yǎng)和提升的途徑。實(shí)驗(yàn)教學(xué)部能夠只鞏固學(xué)習(xí)過(guò)的理論知識(shí),還需要培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。這就要求我們進(jìn)行工程化教育,也就是把人才培養(yǎng)的目標(biāo)安排到教學(xué)中,在教學(xué)過(guò)程中體現(xiàn)出工程的特色。
化工原理實(shí)驗(yàn)裝置體積大,投資資金多,而且很多會(huì)受到場(chǎng)地等因素的限制,學(xué)校一般會(huì)開(kāi)設(shè)化工原理仿真實(shí)驗(yàn)課程,通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬真實(shí)的化工原理實(shí)驗(yàn)。學(xué)生能夠了解實(shí)驗(yàn)步驟等,顯著提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。但是計(jì)算機(jī)仿真存在一定的缺陷,比如說(shuō)無(wú)法進(jìn)行手動(dòng)操作,學(xué)生的實(shí)踐能力無(wú)法得到實(shí)訓(xùn)。因此學(xué)校研究設(shè)計(jì)了小型的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)合仿真軟件使用,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解變得清晰透徹[1]。
一、化工原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)狀
學(xué)校在早些年前就開(kāi)設(shè)了化工原理,其中也包括化工原理實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置制造的時(shí)間較早,大部分裝置已經(jīng)老化。學(xué)校擴(kuò)大招生,實(shí)驗(yàn)人數(shù)和課時(shí)增加,原先的實(shí)驗(yàn)裝置已經(jīng)無(wú)法承受長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ话?,?shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)常出故障,如果不及時(shí)更換,設(shè)備維修的費(fèi)用大幅度增加。學(xué)生進(jìn)行化工原理實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,只是簡(jiǎn)單地完成預(yù)先設(shè)定的流程,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),最終完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。完成報(bào)告的時(shí)候,如果得到與書(shū)本不一致的結(jié)論,學(xué)生一般會(huì)把問(wèn)題歸結(jié)到實(shí)驗(yàn)儀器老化。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生觀察、分析和解決問(wèn)題的能力無(wú)法得到鍛煉,自然學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)也無(wú)法得到增強(qiáng)。化工原理教學(xué)模式陳舊固定,一般都是一些演示及驗(yàn)證性質(zhì)的實(shí)驗(yàn),無(wú)法鍛煉學(xué)生的能力,學(xué)生的工程觀念也無(wú)法得到培養(yǎng),背離了化工原理教學(xué)的目標(biāo)。因此我們需要進(jìn)行“以化工原理基礎(chǔ)知識(shí)為基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工程觀念為目的”的教學(xué)改革。
二、化工原理實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新
實(shí)驗(yàn)裝置能夠檢驗(yàn)學(xué)生的操作能力,豐富他們的知識(shí)體系。每一套實(shí)驗(yàn)裝置都是工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備、流程的縮小版,應(yīng)該結(jié)合化工、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等專(zhuān)業(yè)知識(shí),不能夠簡(jiǎn)單作為化工現(xiàn)象的演示。學(xué)校要把培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念和創(chuàng)新能力作為要求,設(shè)計(jì)制造有代表性的實(shí)驗(yàn)裝置。學(xué)校在建設(shè)典型實(shí)驗(yàn)裝置,應(yīng)該注重實(shí)驗(yàn)裝置的綜合性和先進(jìn)性。實(shí)驗(yàn)裝置也需要與工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備相一致,在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置基礎(chǔ)上運(yùn)用數(shù)字化技術(shù),使用計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置的工作。這樣學(xué)生不僅能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)基本操作,而且還能夠掌握處理工程問(wèn)題的方法。學(xué)生使用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這樣就能夠把實(shí)驗(yàn)過(guò)程和工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系起來(lái)[2]。
目前化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在技術(shù)和測(cè)試方法上都存在很大的問(wèn)題,特別是使用計(jì)算機(jī)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和控制,所以我們需要加大改革的力度,對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新。
首先,老師需要制定嚴(yán)格的教學(xué)管理考核制度。提醒學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程之前做好預(yù)習(xí)工作,做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)行提問(wèn),最后還需要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。其次,把計(jì)算機(jī)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。開(kāi)發(fā)一套和學(xué)校實(shí)驗(yàn)裝置匹配的仿真軟件,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)。學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行預(yù)習(xí),這樣可以大大提高實(shí)驗(yàn)的效率。學(xué)生也能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這樣就能夠節(jié)約大幅度計(jì)算時(shí)間,學(xué)生就能夠把精力集中在報(bào)告撰寫(xiě)上。把計(jì)算機(jī)用到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和實(shí)驗(yàn)控制。現(xiàn)代的化工生產(chǎn)的特點(diǎn)是大型化和自動(dòng)化,化工生產(chǎn)的實(shí)質(zhì)是使用計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)過(guò)程, 這樣不僅能夠讓學(xué)生真實(shí)地感受工業(yè)中的化工生產(chǎn)過(guò)程,而且還能夠了解計(jì)算機(jī)在工程中的使用[3]。
三、綜合性實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用
在化工生產(chǎn)中,離心泵一直被用來(lái)進(jìn)行液體的傳輸。離心泵的操作也被視為化工生產(chǎn)中的基本操作。在化工原理教學(xué)中,液體的傳輸是典型的傳遞過(guò)程,它是化工原理課程中最為基礎(chǔ)的部分,主要研究的是單元操作??茖W(xué)技術(shù)在不斷進(jìn)步,各行各業(yè)都已經(jīng)開(kāi)始使用計(jì)算機(jī),化工過(guò)程中也得到大幅度使用計(jì)算機(jī)。在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流體流動(dòng)阻力及離心泵的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,需要引入計(jì)算機(jī)過(guò)程模擬、再現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及傳輸和控制技術(shù),使用信號(hào)傳感器來(lái)傳輸信號(hào)。
原先測(cè)定阻力的裝置只能夠簡(jiǎn)單地測(cè)定直管的阻力,一根光滑,一根粗糙。離心泵測(cè)定泵的特定曲線也只能測(cè)定一臺(tái)定時(shí)的離心泵,測(cè)量的數(shù)據(jù)誤差比較大。以前通過(guò)溫度計(jì)測(cè)定溫度,壓力表和真空表測(cè)定壓力真空度。而新的阻力和泵聯(lián)合使用裝置,能夠測(cè)定一臺(tái)泵的特性曲線,也能夠測(cè)定兩臺(tái)泵的特定曲線。
測(cè)定液體阻力的時(shí)候,可以通過(guò)這套裝置在線采集數(shù)據(jù),比如壓力、溫度等。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置流程清楚,設(shè)備減小而又具有代表性,能夠大幅度減輕人力消耗,實(shí)驗(yàn)室的裝置也能夠變得功能更加全面,性能完全優(yōu)于單一的實(shí)驗(yàn)裝置。在化工原理教學(xué)中使用實(shí)驗(yàn)裝置,這不僅能夠豐富教學(xué)的內(nèi)容,而且還能夠讓學(xué)生掌握書(shū)本之外的知識(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易形成工程觀念,視野得到開(kāi)拓[4]。
四、結(jié)束語(yǔ)
化工原理的工程性質(zhì)很強(qiáng),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。使用綜合性的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行教學(xué),能夠加深學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解,進(jìn)一步拓寬知識(shí)面。借助綜合性的實(shí)驗(yàn)裝置教學(xué),實(shí)驗(yàn)的效率得到提高,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也得到激發(fā)。裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中大幅度采用信息化和數(shù)字化裝置,這樣測(cè)定的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。教師在教授化工原理實(shí)驗(yàn)時(shí),保證效率的同時(shí)變得更為輕松。綜合實(shí)驗(yàn)裝置的使用,課堂質(zhì)量和效率得到改善,也進(jìn)一步促進(jìn)了化工原理教學(xué)改革的深入[5]。
作者簡(jiǎn)介:南京化工技師學(xué)院 江蘇省南京市 姓名林瑜(出生年-月)1966年9月;,性別男 ,民族漢,籍貫福建福清 ,學(xué)歷本科 ,職稱(chēng) 講師 ,研究方向 化工工藝專(zhuān)業(yè)化工原理課程。
摘要:采用Visual Basic開(kāi)發(fā)了基于Windows平臺(tái)下的化工原理傳熱實(shí)驗(yàn)仿真CAI課件,該課件具有簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話(huà)窗口,仿真過(guò)程中的關(guān)鍵操作步驟會(huì)自動(dòng)提示學(xué)生操作;實(shí)踐證明該系統(tǒng)能夠讓學(xué)生更加深刻地了解傳熱實(shí)驗(yàn),縮短了實(shí)際操作時(shí)間,具有推廣應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞:化工原理;實(shí)驗(yàn)仿真;對(duì)流傳熱
化工原理實(shí)驗(yàn)是化工原理課程教學(xué)中的重要一環(huán),屬于工程實(shí)驗(yàn)范疇,它采用自然科學(xué)的原理和工程實(shí)驗(yàn)方法來(lái)解決化工及相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)際問(wèn)題。因理論研究跟不上生產(chǎn)發(fā)展的速度,有些重要數(shù)據(jù)的獲得依賴(lài)實(shí)驗(yàn)手段,如求熱量傳遞中的傳熱系數(shù)等。隨著高校的擴(kuò)招,部分院校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地或經(jīng)費(fèi)不足等問(wèn)題,使學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)少不利于加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和動(dòng)手能力的提高。為此我們開(kāi)發(fā)了對(duì)流給熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)仿真,以便學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程獲得直接的感性體驗(yàn),尤其對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟和操作程序產(chǎn)生深刻的印象。
一、仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的選擇
早期的仿真軟件大多是基于DOS操作系統(tǒng),由于開(kāi)發(fā)工具復(fù)雜、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)不完善,致使某些化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件存在容易死機(jī),界面不友好等缺點(diǎn)[1]。目前,仿真軟件的開(kāi)發(fā)通常有2種方式[2-4]:一是應(yīng)用可視化開(kāi)發(fā)語(yǔ)言工具如:Microsoft公司的Visual C++和Visual Basic以及Borland公司的C++Builder和Delphi等。二是應(yīng)用多媒體合成平臺(tái),如Macromedia公司的Authorware[5]等。VB采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法(OOP),在整個(gè)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)完成之后,還可編譯生成可執(zhí)行文件(.EXE)脫離VB環(huán)境,因此本課件選用VB作為化工原理實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境。
二、仿真系統(tǒng)的制作過(guò)程
對(duì)流給熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)是用蒸汽和空氣在套管換熱器中逆流換熱,蒸汽壓力和空氣流量均可調(diào)節(jié),空氣進(jìn)出口溫度、空氣流量、蒸汽壓力、蒸汽進(jìn)口溫度、換熱器壁面溫度為測(cè)量值。
三、結(jié)論
1.選擇Visual Basic開(kāi)發(fā)的基于Windows操作系統(tǒng)的化工原理對(duì)流給熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)仿真軟件,作為化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助教學(xué)手段,可以直觀地展示對(duì)流給熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行過(guò)程,有助于學(xué)生加深對(duì)傳熱實(shí)驗(yàn)的理解。
2.在軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,充分利用Visual Basic中的Timer計(jì)時(shí)器通過(guò)編程來(lái)控制畫(huà)圓、畫(huà)線等來(lái)解決設(shè)計(jì)中的動(dòng)畫(huà)效果,也達(dá)到了令人滿(mǎn)意的效果。
3.該軟件具有實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)必備的基本功能,應(yīng)用實(shí)踐表明:該仿真軟件能夠滿(mǎn)足輔助教學(xué)的要求,具有一定的推廣價(jià)值。
【摘要】目前化工原理課程存在內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法單一、手段落后等問(wèn)題。為符合勞動(dòng)力市場(chǎng)對(duì)人才的要求,在化工原理教學(xué)中應(yīng)精選教材內(nèi)容、因材施教;加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)能夠適應(yīng)現(xiàn)代化化工技術(shù)要求的專(zhuān)門(mén)人才。
【關(guān)鍵詞】化工原理 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 課程改革
為深化教學(xué)改革,加強(qiáng)課程建設(shè),適應(yīng)我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化建設(shè)對(duì)職業(yè)技術(shù)人才的需求,全面提高教學(xué)質(zhì)量,是我們每位教師所面臨的一項(xiàng)重要課題。
化工原理(又稱(chēng)單元操作)是實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課,也是一門(mén)主干課程,是用自然科學(xué)的基本原理來(lái)分析和處理化工生產(chǎn)中的物理過(guò)程?;ぴ砑劝ɡ碚摻虒W(xué)又包括實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),在化工及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中起著舉足輕重的作用。筆者認(rèn)為,要培養(yǎng)高素質(zhì)的職業(yè)技術(shù)人才,應(yīng)從這類(lèi)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程作為教學(xué)改革的突破口。化工原理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,主要應(yīng)從以下幾方面著手:
一、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新
創(chuàng)新能力具有很大作用。但目前化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)方法、技術(shù)上和測(cè)試手段上仍有許多問(wèn)題。教學(xué)方法上,還主要以教師講,學(xué)生照著做為主,實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)圆捎脤W(xué)生單純做實(shí)驗(yàn)定成績(jī)的教學(xué)模式;測(cè)試手段和技術(shù)比較落后,尤其是在運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、處理和控制方面。為此我們要加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革力度,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。
1.嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理,實(shí)行結(jié)構(gòu)成績(jī)制
教師要認(rèn)真組織好實(shí)驗(yàn)教學(xué),嚴(yán)格教學(xué)管理,嚴(yán)格考核制度。實(shí)驗(yàn)課采取課前預(yù)習(xí)、現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)操作、編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、期末書(shū)面考試的教學(xué)方式, 由以上各環(huán)節(jié)的執(zhí)行情況來(lái)全面評(píng)定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī),既實(shí)行結(jié)構(gòu)成績(jī)制。
2.將計(jì)算機(jī)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)
開(kāi)發(fā)與實(shí)驗(yàn)裝置相配套的化工原理仿真系統(tǒng)軟件,運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)的計(jì)算技術(shù)、圖像和圖形技術(shù),可方便、迅速、形象地再現(xiàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果,學(xué)生在計(jì)算機(jī)上可完成實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí),提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)效果,同時(shí)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,可節(jié)省學(xué)生繁雜和大量重復(fù)性計(jì)算時(shí)間,使學(xué)生有更多時(shí)間和精力撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量。
運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、處理和控制?,F(xiàn)代化工生產(chǎn)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是集成化、大型化和自動(dòng)化,其實(shí)質(zhì)就是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。我們?cè)谟行?shí)驗(yàn)裝置上采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和控制,不僅可以模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,還可以使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)在工程上的應(yīng)用有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
二、教學(xué)內(nèi)容改革
對(duì)于中職學(xué)校學(xué)生,本門(mén)課教學(xué)內(nèi)容多,教師要精選授課內(nèi)容,加強(qiáng)對(duì)單元操作和基礎(chǔ)理論共性的分析。同時(shí)要注重理論聯(lián)系實(shí)際,這樣有利于提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;對(duì)于教材中散、亂、雜的內(nèi)容,教師要仔細(xì)歸納, 為學(xué)生理清思路,突出主線;另外教學(xué)內(nèi)容要更新,教師可利用講座或其它形式向?qū)W生介紹當(dāng)代化工最新進(jìn)展,如膜分離技術(shù)、熱板換熱器、靜態(tài)混合等內(nèi)容,使學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸更多技術(shù)發(fā)展的新成果,擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面。
三、教學(xué)方法改革
1.因材施教、分層教學(xué)
學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)成績(jī)有差異,學(xué)習(xí)興趣也有所不同,教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的這些差異因材施教,對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)較差的學(xué)生,教師應(yīng)個(gè)別輔導(dǎo),幫助他們掌握已學(xué)內(nèi)容。對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生,有條件的可舉辦加強(qiáng)班,該班的授課主要以多媒體課件為主,增加課容量,增加新的知識(shí)點(diǎn),采用啟發(fā)式教學(xué),加強(qiáng)教師與學(xué)生教學(xué)中的研討,積極引導(dǎo)學(xué)生自學(xué),注意學(xué)生綜合能力、創(chuàng)新能力、工程能力的培養(yǎng)。分層次教學(xué),對(duì)于成績(jī)差的學(xué)生把教學(xué)內(nèi)容做的簡(jiǎn)單些,容易理解,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中能體會(huì)到快樂(lè)。對(duì)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生,可利用第二課堂,教師幫助他們選擇題目或?qū)W生根據(jù)自己興趣選題,可利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的儀器、設(shè)備,在教師指導(dǎo)下完成一些實(shí)驗(yàn)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或設(shè)計(jì)一些綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,增進(jìn)學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)的熱愛(ài),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的工作能力。
2.習(xí)題課與作業(yè)布置
對(duì)每章的重點(diǎn)內(nèi)容,教師通過(guò)習(xí)題課及布置適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè),可強(qiáng)化教學(xué)效果。對(duì)本門(mén)課中講解的各種單元操作的計(jì)算方法以及一些工程實(shí)際問(wèn)題,主要以習(xí)題形式出現(xiàn),這樣可以幫助學(xué)生復(fù)習(xí)、理解、鞏固和運(yùn)用所學(xué)知識(shí),獨(dú)立解決工程問(wèn)題。對(duì)典型的單元操作過(guò)程,教師還可布置1-2個(gè)綜合性強(qiáng)、結(jié)合工程實(shí)際的獨(dú)立課外作業(yè),使學(xué)生從查找數(shù)據(jù)、確定計(jì)算方法、過(guò)程計(jì)算、對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析等方面得到鍛煉,提高學(xué)生的綜合能力和工程能力。
3.加強(qiáng)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)
認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)化工原理課程的學(xué)習(xí)有一定的促進(jìn)作用,是對(duì)課堂教學(xué)的一種補(bǔ)充。為提高認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)教學(xué)效果,避免學(xué)生到工廠去走過(guò)場(chǎng),教師可在實(shí)習(xí)前,利用多媒體課件進(jìn)行演示教學(xué),將單元操作過(guò)程在課堂上先演示,讓學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行比較,加深學(xué)生對(duì)單元操作過(guò)程的理解和認(rèn)識(shí),使本門(mén)課的教學(xué)不再抽象。
四、教學(xué)手段的改革
傳統(tǒng)的化工原理教學(xué),教師僅用粉筆、黑板和教師的語(yǔ)言表達(dá)教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)方式抽象、靜止、平面,費(fèi)時(shí)費(fèi)事,這對(duì)于實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,教學(xué)效果不理想。運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段,采用多媒體技術(shù)的活動(dòng)視頻、圖像、動(dòng)畫(huà)等手段進(jìn)行教學(xué),可以形象逼真地重現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備操作現(xiàn)象,使得抽象概念簡(jiǎn)單化,復(fù)雜結(jié)構(gòu)直觀化,在課堂上就可以給學(xué)生一種很強(qiáng)的實(shí)物感,課堂內(nèi)容既生動(dòng)又豐富。同時(shí)通過(guò)采用多媒體技術(shù)輔助教學(xué),促進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容的更新和發(fā)展,增大了課堂信息量,使學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸更多技術(shù)發(fā)展的新成果,擴(kuò)大了學(xué)生的知識(shí)面。
總之,提高教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵方面是建設(shè)好課程,本文就化工原理課程建設(shè)從內(nèi)容的改革、教材體系的更新、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行了探討,并采取相應(yīng)措施,取得了一定的成效。
[摘要]文章分析了現(xiàn)有化工原理實(shí)驗(yàn)課程存在的問(wèn)題,通過(guò)對(duì)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加?qiáng)實(shí)驗(yàn)師資建設(shè)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和引進(jìn)仿真軟件、增設(shè)綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等方面的改革提出一些建議,希望能夠提高化工原理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果和教學(xué)水平。
[關(guān)鍵詞]化工原理實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革 應(yīng)用能力 創(chuàng)新能力
《高等教育法》明確指出:高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才?;?zhuān)業(yè)的主干課程——化工原理,主要任務(wù)是介紹流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)的基本原理及主要單元操作的典型設(shè)備構(gòu)造、操作原理、計(jì)算及選型?;ぴ韺?shí)驗(yàn)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要環(huán)節(jié),是培養(yǎng)化工專(zhuān)業(yè)大學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識(shí)分析研究生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力,進(jìn)行工程師基本訓(xùn)練的基礎(chǔ)課程。如何使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)中,培養(yǎng)創(chuàng)造性思維和工程實(shí)踐的能力,是化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)。筆者根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了一些探索。
一、傳統(tǒng)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足之處
傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已經(jīng)沿用數(shù)十年,不能很好的適應(yīng)現(xiàn)代化工教學(xué)要求,它的主要不足之處主要包括以下幾點(diǎn):
(一)教學(xué)目的主要是驗(yàn)證經(jīng)典理論。傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容取決于化工原理理論課所學(xué)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)定及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定固定而死板。教師對(duì)學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí),主要依據(jù)最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容是否充實(shí),特別注重測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度,往往忽視實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程。這樣做的結(jié)果就是容易導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為只要寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告就行,不親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),只是更改或抄襲他人數(shù)據(jù),應(yīng)付了事。
(二)教師實(shí)踐能力有待提高。很多化工實(shí)驗(yàn)課程的授課教師都是學(xué)校畢業(yè)后即從事化工實(shí)驗(yàn)教學(xué),對(duì)化工生產(chǎn)實(shí)踐缺乏了解,而化工恰恰是以實(shí)踐為基礎(chǔ)的學(xué)科。這就導(dǎo)致了許多教師對(duì)化工實(shí)驗(yàn)本身理解不深,每次講課都是照本宣科,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和工程實(shí)踐的能力有很大的限制作用。
(三)教學(xué)方式陳舊,實(shí)驗(yàn)效果差。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是教師預(yù)先調(diào)試好實(shí)驗(yàn)設(shè)備,學(xué)生實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),然后教師講解實(shí)驗(yàn)原理、步驟、注意事項(xiàng),介紹實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備及使用方法,最后由學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),教師全程指導(dǎo)學(xué)生完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在這種實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生處于被動(dòng)地位,學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性思維無(wú)法調(diào)動(dòng),導(dǎo)致學(xué)生對(duì)指導(dǎo)教師的依賴(lài)性大。
(四)實(shí)驗(yàn)設(shè)備老舊,導(dǎo)致運(yùn)行成本高,困難大。隨著科技的發(fā)展及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益廣泛,化工生產(chǎn)的設(shè)備和條件發(fā)生了根本性變化,但很多化工原理實(shí)驗(yàn)室沿用幾十年前的設(shè)備,自動(dòng)化水平很低,操作的工作量大且危險(xiǎn),導(dǎo)致學(xué)生對(duì)參加化工生產(chǎn)產(chǎn)生抵觸情緒。同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)班級(jí)和課時(shí)的增加,原有實(shí)驗(yàn)設(shè)備所需實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng),長(zhǎng)時(shí)間滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),再加上學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的欠缺,使設(shè)備不能保證正常工作。
二、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革措施
(一)分析課程狀況,明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康??;ぴ韺?shí)驗(yàn)課程的主要目的是:以培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程概念及綜合素質(zhì)為目標(biāo),在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革中,引入現(xiàn)代化的教學(xué)理念和教學(xué)手段[4]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容上注重學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,教師對(duì)學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定要從實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程入手,全面合理設(shè)置學(xué)生的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
(二)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)伍的建設(shè)。化工原理實(shí)驗(yàn)室涉及化工、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、儀表自動(dòng)化等多方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。這就要求實(shí)驗(yàn)教師在具有較強(qiáng)理論知識(shí)的同時(shí)有較強(qiáng)的動(dòng)手能力,對(duì)儀器設(shè)備、儀表設(shè)備等能夠熟練的操作,進(jìn)而確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行。這就要求教師必須經(jīng)常下到工廠(或者參與學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)),以及盡量從事化工類(lèi)課題的研究和開(kāi)發(fā),不斷提高自身的工程水平。在講授實(shí)驗(yàn)時(shí),教師就可以實(shí)際工程為例,將理論知識(shí)融合到工程實(shí)際當(dāng)中,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題及時(shí)解決,有利于學(xué)生綜合能力的提高。
(三)改變陳舊教學(xué)方式,增加綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。將一些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),以激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造意識(shí)。比如,傳熱過(guò)程被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)過(guò)程中,因此,換熱器的計(jì)算及傳熱系數(shù)的測(cè)定就成了化工原理實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的,只是讓學(xué)生了解換熱器的結(jié)構(gòu)、選型,學(xué)會(huì)測(cè)定總的傳熱系數(shù),由于與生活實(shí)踐沒(méi)有聯(lián)系,學(xué)生印象不深。為了加強(qiáng)對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng),將實(shí)驗(yàn)?zāi)康母臑椤澳硴Q熱器的設(shè)計(jì)、選型及參數(shù)計(jì)算”。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生考慮影響傳熱的因素,在給定要求的前提下要求學(xué)生自己查閱相關(guān)資料、擬定實(shí)驗(yàn)方案,測(cè)定和分析數(shù)據(jù),歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,教師要嚴(yán)格把關(guān),嚴(yán)謹(jǐn)分析實(shí)驗(yàn)方案的可行性,之后方可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。
(四)改進(jìn)設(shè)備和引入仿真實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和引進(jìn)高水平實(shí)驗(yàn)設(shè)備。當(dāng)代化工產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)是以科技為先導(dǎo)的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)[3]。隨著化工技術(shù)不斷更新,整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度很高。這就要求在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)原有設(shè)備的進(jìn)行改進(jìn),一般主要側(cè)重于引進(jìn)先進(jìn)的檢測(cè)儀表和手段,特別是可運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制并可在線數(shù)據(jù)采集的設(shè)備,提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,實(shí)驗(yàn)過(guò)程的自動(dòng)化程度。
為更好的完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),可引進(jìn)“化工原理”實(shí)驗(yàn)仿真軟件。在實(shí)驗(yàn)室新的設(shè)備中引進(jìn)實(shí)驗(yàn)仿真軟件,通過(guò)仿真技術(shù),在計(jì)算機(jī)上全面形象表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)規(guī)律,從而把復(fù)雜、抽象的教學(xué)信息轉(zhuǎn)化為學(xué)生易于接受的信號(hào)。對(duì)于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、加強(qiáng)學(xué)生理論知識(shí)的掌握和運(yùn)用、提高學(xué)生工程應(yīng)用能力有較大的促進(jìn)作用。
三、總結(jié)
社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展需要大批的應(yīng)用型人才,所以應(yīng)用性較強(qiáng)的化工原理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革勢(shì)在必行。通過(guò)以上改革措施,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及綜合應(yīng)用水平,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,為當(dāng)今化工企業(yè)輸送兼具應(yīng)用與創(chuàng)新能力的化工工程師類(lèi)人才打下良好的基礎(chǔ)。
摘要:在Windows操作系統(tǒng)下,聯(lián)合應(yīng)用功能強(qiáng)大的C#語(yǔ)言和Flash軟件,開(kāi)發(fā)化工原理實(shí)驗(yàn)仿真和數(shù)據(jù)模擬處理系統(tǒng),具有快速、簡(jiǎn)單、人機(jī)交互,真實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)步驟等特點(diǎn)。本文論述了開(kāi)發(fā)仿真系統(tǒng)的方法及其應(yīng)用于化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì),指出在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)將成為教學(xué)改革的新方向。
關(guān)鍵詞:仿真系統(tǒng);化工原理;編程;實(shí)驗(yàn)教學(xué)
化工原理課程的實(shí)踐教學(xué)涉及化工生產(chǎn)中的單元操作,由于實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備和教學(xué)時(shí)數(shù)的限制,難以做到以學(xué)生為主體,學(xué)生動(dòng)手能力訓(xùn)練效果不佳。將實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)處理與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合,通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)裝置的仿真操作軟件是一個(gè)很好的教學(xué)輔助手段,能夠很好地彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)中的不足。Flash動(dòng)畫(huà)具有體積小、表現(xiàn)力強(qiáng)、支持音頻、交互性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)演示或多媒體光盤(pán)的制作。Flash使用ActionScript語(yǔ)句,增強(qiáng)了對(duì)于交互事件的動(dòng)作控制,使用戶(hù)可以更精確、更容易地控制動(dòng)畫(huà)的播放。Flash軟件傾向于簡(jiǎn)潔漂亮的動(dòng)畫(huà)過(guò)程,可以實(shí)現(xiàn)許多人機(jī)交互特效,但進(jìn)行復(fù)雜的模擬過(guò)程和數(shù)據(jù)處理就力不從心了。以C#語(yǔ)言結(jié)合動(dòng)畫(huà)軟件Flash,可開(kāi)發(fā)出一種形象逼真、操作簡(jiǎn)潔的化工原理仿真軟件。
一、化工原理仿真系統(tǒng)的制作
化工原理實(shí)驗(yàn)包括流體流動(dòng)阻力測(cè)定、離心泵性能測(cè)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(shè)備和管道用flash畫(huà)出,再根據(jù)每一套裝置流程圖的要求,以真實(shí)、立體的效果來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1.整體結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程分為三個(gè)階段:實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理。前兩個(gè)階段在Flash動(dòng)畫(huà)制作軟件上完成,第三階段在Visual Studio 2005軟件開(kāi)發(fā)工具上完成,并且使用Access數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與交換。
2.仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)模擬化工原理實(shí)驗(yàn)時(shí),需要通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作,該模型主要包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、素材演示、仿真操作、數(shù)據(jù)處理、考題測(cè)試、幫助功能等內(nèi)容。下面以離心泵性能測(cè)定為例詳細(xì)說(shuō)明仿真系統(tǒng)的制作過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段與實(shí)驗(yàn)開(kāi)始階段的Flash動(dòng)畫(huà)的制作過(guò)程中,考慮到實(shí)驗(yàn)步驟有先后,以及更好地做到人機(jī)交互,必須使用專(zhuān)門(mén)為Flash腳本開(kāi)發(fā)的ActionScript語(yǔ)言。如點(diǎn)擊水泵開(kāi)啟按鈕必須在閥門(mén)開(kāi)啟以后才能啟動(dòng),直至水灌滿(mǎn)后,才可以點(diǎn)擊關(guān)閉水泵按鈕。為了使實(shí)驗(yàn)更具有真實(shí)性,需設(shè)置閥門(mén)的流量控制,分為10個(gè)級(jí)別,可以逐漸增大或減小。運(yùn)用Visual Studio. Net開(kāi)發(fā)環(huán)境編寫(xiě)C#程序,可以通過(guò)拖動(dòng)添加組件,并自動(dòng)生成組件需要的代碼。在制作化工原理實(shí)驗(yàn)?zāi)M課件時(shí),可通過(guò)Visual Studio 屬性窗口設(shè)置各種開(kāi)發(fā)元素屬性如外觀、名稱(chēng)等,且屬性窗口中顯示的內(nèi)容,隨著選擇開(kāi)發(fā)元素的不同而動(dòng)態(tài)改變。利用Visual Studio“工具箱”,可以向應(yīng)用程序添加標(biāo)準(zhǔn)控件。在設(shè)置好窗體和控件后,利用Visual Studio的代碼編輯器編寫(xiě)程序代碼。在命令窗口中,可以直接輸入并執(zhí)行各種命令,調(diào)試應(yīng)用程序,并通過(guò)在即時(shí)窗口的命令行中輸入表達(dá)式或變量名,可以得到它們的值。編寫(xiě)程序過(guò)程中,難免會(huì)遇到一些錯(cuò)誤,開(kāi)發(fā)人員需要對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)試,查找錯(cuò)誤的根源,以期達(dá)到設(shè)計(jì)要求。離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)涉及到流體流動(dòng)、水泵運(yùn)轉(zhuǎn)、儀表變化、閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉等動(dòng)作,在仿真系統(tǒng)中通過(guò)Flash動(dòng)畫(huà)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的動(dòng)態(tài)效果,使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程表現(xiàn)得更加真實(shí)。用Flash中的按鈕實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)交互效果,控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,同時(shí)將數(shù)據(jù)傳入C#,由C#對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作,然后作出離心泵特性曲線圖。
3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理。化工原理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往要測(cè)定溫度、壓強(qiáng)、濃度、流速等數(shù)據(jù),同時(shí)必須對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行整理和分析,并運(yùn)用相關(guān)的理論公式進(jìn)行計(jì)算,才能達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)期目的?;ぴ韺?shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)多,繪圖耗時(shí)費(fèi)力,計(jì)算公式復(fù)雜,有時(shí)甚至需要進(jìn)行迭代計(jì)算,借助計(jì)算機(jī)輔助程序可圓滿(mǎn)解決這些問(wèn)題。在仿真軟件中,通過(guò)C#語(yǔ)言設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理程序。根據(jù)各化工單元操作理論建立數(shù)學(xué)模型,使仿真數(shù)據(jù)在實(shí)際操作的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生,以保證每個(gè)學(xué)生在進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)即使初始條件相同,也不會(huì)得到完全相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,更接近真實(shí)操作狀況。試驗(yàn)完成后,點(diǎn)擊“記錄數(shù)據(jù)”按鈕,計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù),并在后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞,然后根據(jù)預(yù)先輸入的計(jì)算公式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理后被保存到Access數(shù)據(jù)庫(kù)中,再通過(guò)調(diào)用,將數(shù)據(jù)輸出在DataGridView進(jìn)行顯示,或據(jù)此數(shù)據(jù)繪制實(shí)驗(yàn)曲線。
二、操作過(guò)程及功能概述
主界面使用Visual Studio C#中的窗體,通過(guò)添加菜單欄來(lái)控制試驗(yàn)的選擇。其特點(diǎn)是方便、簡(jiǎn)單易用,更重要的是為今后仿真系統(tǒng)的逐步完善提供了空間。首先水泵的開(kāi)關(guān)按鈕是不可用的,必須在打開(kāi)閥門(mén)以后,才能啟動(dòng)水泵。當(dāng)水泵與閥門(mén)同時(shí)啟動(dòng)后,便開(kāi)始灌水,在這期間禁用系統(tǒng)中所有的按鈕。待灌水過(guò)程結(jié)束,先關(guān)閥門(mén)再關(guān)水泵。點(diǎn)擊“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”按鈕,可以開(kāi)啟下一個(gè)界面繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。先打開(kāi)水泵,然后打開(kāi)閥門(mén),通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)流量級(jí)別,儀表數(shù)值會(huì)隨之變化。點(diǎn)擊“記錄數(shù)據(jù)”按鈕,將儀表的數(shù)值記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)數(shù)據(jù)記錄完畢,點(diǎn)擊“查看數(shù)據(jù)”按鈕,屏幕上顯示10組數(shù)據(jù)以及由公式計(jì)算得出的“揚(yáng)程”、“有效功率”、“效率”數(shù)值。點(diǎn)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(wú)論是實(shí)驗(yàn)結(jié)束還是中途關(guān)閉實(shí)驗(yàn)窗體,都將出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話(huà)框以提示實(shí)驗(yàn)者“是否保存當(dāng)前數(shù)據(jù)?”操作者可根據(jù)提示對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行取舍。
集合Flash動(dòng)畫(huà)和C#語(yǔ)言?xún)?yōu)點(diǎn)開(kāi)發(fā)的化工原理實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng),具有界面直觀、操作簡(jiǎn)單、支持人機(jī)交互、占用空間小等特點(diǎn),能顯著提高化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果,減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備投資和損壞,降低實(shí)驗(yàn)投入成本,避免實(shí)驗(yàn)事故的發(fā)生。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),特別是計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)在化工教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用,使學(xué)生接觸了一種全新的實(shí)驗(yàn)手段,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,使學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)得到培養(yǎng),從而提高了整體教學(xué)質(zhì)量。
作者簡(jiǎn)介:臧紅霞(1970-),女,邢臺(tái)學(xué)院生物·化學(xué)系,講師,工程師,畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)化學(xué)系應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)。
摘要:化工原理實(shí)驗(yàn)屬于專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課,它是化工原理理論的重要補(bǔ)充、輔助、驗(yàn)證和深化;它是實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要組成部分;它是將理論與實(shí)踐相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力,通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀摩、分析、討論來(lái)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。筆者結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題,從“課堂教學(xué)方法改革、學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)、規(guī)范實(shí)驗(yàn)報(bào)告”三個(gè)方面淺談了自己的看法,以提高化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)高素質(zhì)的技能型、實(shí)用型人才。
關(guān)鍵詞:化工原理;教學(xué)體會(huì);實(shí)驗(yàn)
一、課堂教學(xué)方法改革,學(xué)生畫(huà)、學(xué)生做、學(xué)生講、互相問(wèn)答
在我們傳統(tǒng)的教學(xué)中,總是老師先講,講完后,學(xué)生按照老師講解的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、工藝流程、操作步驟來(lái)獲取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù),學(xué)生簡(jiǎn)單、重復(fù)、機(jī)械化的操作著。筆者初步的探索是將本校石油化工系10級(jí)煤化工班分成兩組,第一組采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式,第二組采用筆者提出的“學(xué)生畫(huà)、學(xué)生做、學(xué)生講、互相問(wèn)答”的教學(xué)方式。
1.學(xué)生畫(huà)。學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室,我可以先讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置的構(gòu)造、設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝流程、物料走向等用紙畫(huà)出來(lái)。通過(guò)畫(huà)圖使學(xué)生對(duì)裝置有個(gè)短暫的熟悉過(guò)程,有一定的感性認(rèn)識(shí),然后再來(lái)認(rèn)識(shí)、了解設(shè)備的名稱(chēng)和結(jié)構(gòu),設(shè)備的型號(hào)、位號(hào)、檢測(cè)控制點(diǎn)、工藝參數(shù)等。畫(huà)完后,老師在課堂及時(shí)做講評(píng)并將成績(jī)納入到現(xiàn)場(chǎng)操作成績(jī)中。
2.學(xué)生做。放開(kāi)手、大膽讓學(xué)生帶著問(wèn)題去操作。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,先不要講解、做演示,否則學(xué)生就會(huì)不思考、不觀察,完全是老師牽著他們的鼻子走,這樣也調(diào)動(dòng)不起他們的主動(dòng)性、積極性和對(duì)學(xué)習(xí)的興趣。但是實(shí)驗(yàn)老師放手不能放眼,放手不是放縱,要勤于觀察,允許失誤、失敗,發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作有誤及時(shí)去糾正,并理論解釋。在學(xué)生操作中,我們可以在他們操作到不正常的現(xiàn)象或后果時(shí),先讓學(xué)生在裝置上直接觀察錯(cuò)誤操作的現(xiàn)象或后果,然后解釋為什么會(huì)有這種現(xiàn)象和后果,讓學(xué)生在糾正錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)正確的操作步驟。在操作中,我們也可以故意設(shè)置障礙來(lái)鍛煉他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。比如在板式精餾塔的操作及其性能的評(píng)定實(shí)驗(yàn)中,我們想知道什么是泡沫夾帶,老師可以將裝置的正常狀態(tài)調(diào)為泡沫夾帶不正常的現(xiàn)象,然后讓學(xué)生來(lái)觀察現(xiàn)象、分析原因,再讓學(xué)生將不正常的現(xiàn)象調(diào)成正?,F(xiàn)象。通過(guò)這樣,學(xué)生就知道哪種現(xiàn)象是泡沫夾帶,為什么會(huì)有這種現(xiàn)象,如何解決此現(xiàn)象了。只有這樣才能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,對(duì)正確操作的記憶,同時(shí)也加強(qiáng)了他們的動(dòng)手操作能力。
3.學(xué)生講。通常在課堂上是老師講、學(xué)生聽(tīng),這在一定程度上限制了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。我們?yōu)槭裁床粐L試讓學(xué)生來(lái)講,老師來(lái)聽(tīng),讓學(xué)生當(dāng)一當(dāng)老師(尤其實(shí)驗(yàn)課)呢。同學(xué)在講解的過(guò)程中既鍛煉了他們的口頭表達(dá)能力,又熟悉了裝置的結(jié)構(gòu)、工藝流程、操作步驟等。所以在職業(yè)技能資格考試中或?qū)嶒?yàn)成績(jī)中我們完全可以加上口試成績(jī)。不論是在同學(xué)們的操作中,還是在講解的過(guò)程中,我們一定要多鼓勵(lì)、多肯定他們,激發(fā)他們對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣,對(duì)學(xué)習(xí)的興趣。
4.互相問(wèn)答。實(shí)驗(yàn)老師可以提一些如何改進(jìn)裝置的工藝、裝置設(shè)備在設(shè)計(jì)中有什么弊端等相關(guān)知識(shí)的問(wèn)題,從而提高他們的想象力和創(chuàng)新力。當(dāng)然老師也可以詢(xún)問(wèn)學(xué)生老師在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法中存在哪些問(wèn)題和不足,以便老師改正,提高教學(xué)質(zhì)量與效果。學(xué)生也可以提一些問(wèn)題讓老師或?qū)W生來(lái)答,互相提問(wèn),互相回答。師生共同總結(jié)、歸納,得出正確解答,師生彼此都有了進(jìn)步和提高。
通過(guò)兩種教學(xué)模式,最后發(fā)現(xiàn)前一組學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不積極、不主動(dòng),缺乏學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思想,動(dòng)手能力弱。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,在操作方面還不規(guī)范、不熟悉,理論知識(shí)的理解程度不深等。而第二組采用“學(xué)生畫(huà)、學(xué)生做、學(xué)生講、互相問(wèn)答”融為一體的教學(xué)模式后,實(shí)驗(yàn)效果、學(xué)生綜合素質(zhì)有了明顯的提高和改善。
二、規(guī)范實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)報(bào)告本是實(shí)驗(yàn)過(guò)程的總結(jié),但是在批改的過(guò)程中,我發(fā)現(xiàn)有一些學(xué)生不假思考地將實(shí)驗(yàn)講義的內(nèi)容抄一遍,記錄的數(shù)據(jù)都是自己編的,更嚴(yán)重的是相互抄襲,實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容一模一樣,這純屬于應(yīng)付、走形式,導(dǎo)致老師批改時(shí)也沒(méi)有心勁。針對(duì)這種情況,我認(rèn)為首先要提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告在實(shí)驗(yàn)成績(jī)和化工原理整個(gè)課程成績(jī)中的比例。實(shí)驗(yàn)報(bào)告也可以納入到職業(yè)技能考試中,也可以定期舉行實(shí)驗(yàn)報(bào)告展評(píng)等方法來(lái)讓學(xué)生在思想上重視實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的操作步驟,我們讓學(xué)生用自己的話(huà)將實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程做一總結(jié)、概括。對(duì)于數(shù)據(jù)處理方面,我們?cè)谏险n期間,將學(xué)生記錄完的原始數(shù)據(jù)及時(shí)核對(duì)并簽字,同時(shí)指定某同學(xué)分開(kāi)處理數(shù)據(jù)(實(shí)驗(yàn)一組中有3~4個(gè)人,記錄的數(shù)據(jù)一樣),學(xué)生上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)必須將原始數(shù)據(jù)一并上交。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中,我們鼓勵(lì)學(xué)生寫(xiě)一些老師在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、裝置工藝流程、設(shè)計(jì)等存在的問(wèn)題,自己有什么好的意見(jiàn)和建議及心得體會(huì)。只有這樣學(xué)生才會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告重視、認(rèn)真,才能達(dá)到編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的重要性和必要性,只有這樣老師才能更有利于反省自己、提高自己、完善自己。
三、學(xué)生輔助教學(xué)
我校實(shí)驗(yàn)老師在承擔(dān)大量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)時(shí),還要負(fù)責(zé)分管教室的衛(wèi)生,設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng),有機(jī)、無(wú)機(jī)、分析實(shí)驗(yàn)還要提前做準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn),這無(wú)形中占用了老師大量的時(shí)間,一天下來(lái)老師筋疲力,也影響備課、講課。針對(duì)這種情況,我們可以鼓勵(lì)和選拔在校品學(xué)兼優(yōu)、素質(zhì)比較高的學(xué)生來(lái)輔助教學(xué),讓學(xué)生來(lái)負(fù)責(zé)教室的衛(wèi)生、設(shè)備的清洗與日常保養(yǎng),對(duì)于一些簡(jiǎn)單的設(shè)備故障、磨損,也完全讓學(xué)生去修理,準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)也可以讓學(xué)生提前幫老師去準(zhǔn)備,如配溶液、清洗試管等。這樣不僅豐富了學(xué)生的知識(shí),提高了他們的動(dòng)手能力及綜合素質(zhì),也給老師擠出來(lái)了不少時(shí)間,老師可以利用這些時(shí)間認(rèn)真的去備課、講課、搞科研。當(dāng)然為了能讓這些學(xué)生更有積極心、責(zé)任心,學(xué)校在這些學(xué)生入黨、就業(yè)、評(píng)優(yōu)等方面應(yīng)優(yōu)先考慮。
四、結(jié)束語(yǔ)
以上就是針對(duì)多年來(lái)我在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題提出了自己的幾點(diǎn)體會(huì)。希望高等院校加強(qiáng)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革,不斷改進(jìn)教學(xué)方法,樹(shù)立學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體地位,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),從而提高化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量,培養(yǎng)合格的高等技術(shù)應(yīng)用型、技能型人才。
作者簡(jiǎn)介:朱對(duì)虎(1983-),男,陜西米脂人,銀川科技職業(yè)學(xué)院石油化工系助教,主要從事化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。
摘要:為了實(shí)現(xiàn)民辦院校的人才培養(yǎng)目標(biāo),以化工原理實(shí)驗(yàn)為例,從實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與拓展、實(shí)驗(yàn)要求等方面進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué)改革與實(shí)踐。
關(guān)鍵詞:民辦院校;化工原理實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;人才培養(yǎng)
民辦院校近幾年實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展,它的出現(xiàn)為我國(guó)實(shí)現(xiàn)大眾高等教育做出了貢獻(xiàn)。民辦高校作為后勁力量要想縮短與老資歷公辦院校的差距,要想提高其競(jìng)爭(zhēng)力,在人才培養(yǎng)方面一定要有自己的鮮明特色,更應(yīng)該以社會(huì)和市場(chǎng)的需求為導(dǎo)向,在注重基礎(chǔ)理論的同時(shí),以培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才為目標(biāo)?;ぴ硎腔ゎ?lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)必修課程,是一門(mén)以單元操作為主要內(nèi)容的工程技術(shù)課,課程重視實(shí)驗(yàn)課的教學(xué),強(qiáng)調(diào)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)方法和手段將書(shū)本知識(shí)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。本文探討以人才培養(yǎng)目標(biāo)為方向標(biāo),對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革與實(shí)踐探索。
一、采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室管理方式,輔助教改的進(jìn)行
實(shí)驗(yàn)室的管理必須要有嚴(yán)格的規(guī)章制度,它是協(xié)調(diào)各方面工作的依據(jù),也是保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的條件。如確定“儀器設(shè)備損壞、丟失賠償制度”,“設(shè)備定期維護(hù)制度”等,學(xué)校專(zhuān)門(mén)配備儀器設(shè)備維修人員,以免請(qǐng)外面專(zhuān)家維修耽誤教學(xué)時(shí)間等等。實(shí)驗(yàn)室印發(fā)實(shí)驗(yàn)室安全手冊(cè)(其中注明儀器設(shè)備的保養(yǎng)和維護(hù)常識(shí)),發(fā)放到每個(gè)實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生手中,加強(qiáng)教師和學(xué)生對(duì)儀器的全面認(rèn)識(shí)。
二、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè),完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)
改變以往教師溝通較少的局面,調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)課老師的積極性,加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè),集體做預(yù)備實(shí)驗(yàn),集體討論,有條件的話(huà)可以集體校外進(jìn)修或參觀實(shí)習(xí)。鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員上實(shí)驗(yàn)課,提高實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量。讓理論課老師來(lái)上實(shí)驗(yàn)課,雖然理論上了解比較透徹,但有時(shí)因上理論課課時(shí)過(guò)多,投入實(shí)驗(yàn)課精力有限;再加上若一個(gè)人全部講完整個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn),面對(duì)眾多儀器的操作與維護(hù)勢(shì)必有點(diǎn)力不從心,而實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員長(zhǎng)期在實(shí)驗(yàn)室工作,對(duì)化工儀器設(shè)備了解較多,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題了解比較全面,所以不妨大量鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員上實(shí)驗(yàn)課。這樣無(wú)論從人員層次、結(jié)構(gòu)梯隊(duì),還是研究領(lǐng)域上都得到了互補(bǔ),創(chuàng)造了一個(gè)全新且又有潛力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。
三、結(jié)合實(shí)際情況,選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并拓展
為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力,為了今后從事研發(fā)或生產(chǎn)操作打下良好的基礎(chǔ),需要開(kāi)設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。若按教育部文件的要求,以上“三型”實(shí)驗(yàn)應(yīng)在學(xué)科基礎(chǔ)上占到70%以上,這勢(shì)必要求改革,從以往化工原理實(shí)驗(yàn)為課內(nèi)實(shí)驗(yàn),改為單獨(dú)設(shè)課,且學(xué)時(shí)數(shù)也應(yīng)該相應(yīng)增加。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面,增設(shè)實(shí)驗(yàn)課題,同時(shí)將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行拓展,例如,以往離心泵實(shí)驗(yàn)只是進(jìn)行離心泵特性曲線的測(cè)定等,拓展后要求學(xué)生進(jìn)行離心泵工作點(diǎn)的確定與流量調(diào)節(jié)機(jī)理的研究,同時(shí)進(jìn)行離心泵性能與轉(zhuǎn)速關(guān)系的比例定律對(duì)離心泵效率的研究。通過(guò)這一系列操作,讓學(xué)生了解了企業(yè)主要的生產(chǎn)流程,鍛煉了他們的動(dòng)手能力。結(jié)合學(xué)生的興趣與要求,在課余時(shí)間開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室[1]。實(shí)驗(yàn)室可以購(gòu)置一些演示儀,例如雷諾演示儀、伯努利演示儀等;可以購(gòu)買(mǎi)一些化工原理教學(xué)模型,這樣學(xué)生就可以較靈活的利用自己的課余時(shí)間選擇學(xué)習(xí);還可以將教師的科研課題分為子課題同實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,提高學(xué)生的科研能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)為了突出理論教學(xué)與實(shí)際工程和社會(huì)應(yīng)用相結(jié)合,鼓勵(lì)學(xué)生暑期參與社會(huì)實(shí)踐,聯(lián)系對(duì)口企業(yè)讓學(xué)生實(shí)地參觀與實(shí)際上崗操作,讓學(xué)生真正的長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)、增才干。
四、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)理念,與時(shí)俱進(jìn)
1.PBL教學(xué)法。PBL(Problem-Based Learning)教學(xué)法,打破教師傳統(tǒng)的教學(xué)方法,強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主的“提出問(wèn)題―查找資料―討論研究―總結(jié)反思”探究式教學(xué)模型[2]。以往授課大部分時(shí)間都是教師在主講,學(xué)生則盲目地聽(tīng),機(jī)械地操作一遍,收不到很好的效果。改革后,授課教師于下課前提出下節(jié)課實(shí)驗(yàn)的相關(guān)問(wèn)題,學(xué)生課后查閱相關(guān)文獻(xiàn),教師在下節(jié)課做實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)學(xué)生回答,督促了學(xué)生自主學(xué)習(xí);做實(shí)驗(yàn)時(shí),對(duì)學(xué)生容易忽視的地方教師適當(dāng)進(jìn)行針對(duì)性的引導(dǎo);等做完實(shí)驗(yàn)后,組織學(xué)生分組進(jìn)行交流、討論,然后教師帶著同學(xué)們一起小結(jié)。
2.綠色化學(xué)理念。綠色化學(xué)核心是從源頭上防止污染[3],所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)手段、實(shí)驗(yàn)方法等方面考慮對(duì)環(huán)境減少污染。我校推廣使用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器,節(jié)約藥品減少對(duì)環(huán)境污染;降低藥品的濃度并注意尾氣的吸收,妥善處理實(shí)驗(yàn)的廢棄物。例如做完吸收實(shí)驗(yàn)后,滴定分析用到的試劑帶來(lái)的Ba+,以免重金屬污染,實(shí)驗(yàn)操作完后立刻處理。
五、強(qiáng)化對(duì)學(xué)生的要求,提高實(shí)驗(yàn)成效
1.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。化工原理實(shí)驗(yàn)具有工藝性和工程性,學(xué)生接觸到這種工程裝置的實(shí)驗(yàn),如果不預(yù)習(xí),往往不知如何下手,面對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無(wú)從分析,所以教師一定要嚴(yán)格檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告,強(qiáng)調(diào)不預(yù)習(xí)就不上崗操作。并且要求學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)擬定詳細(xì)完整的實(shí)驗(yàn)方案,不能只停留于以往的簡(jiǎn)單抄寫(xiě)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等,而是通過(guò)擬定實(shí)驗(yàn)方案,理順實(shí)驗(yàn)思路,懂得實(shí)驗(yàn)順序,以免做實(shí)驗(yàn)時(shí)盲目得不知所措。
2.實(shí)驗(yàn)分工和操作。改變以往3~4人一組的狀況,采取循環(huán)式進(jìn)行實(shí)驗(yàn),即將學(xué)生分成A、B兩個(gè)組交替循環(huán)做實(shí)驗(yàn),每組兩人成立實(shí)驗(yàn)小分隊(duì),二人操作相互配合,不再是以往眾人旁觀的場(chǎng)景。課后分工查閱文獻(xiàn),進(jìn)行討論式分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象,然后共同完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,此法避免了相互抄實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象,同時(shí)節(jié)約時(shí)間查文獻(xiàn)。小組分工做實(shí)驗(yàn)既提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能,加強(qiáng)了學(xué)生的主動(dòng)性與合作精神,又提高了儀器的利用率。
3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能僅限于對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的列舉、實(shí)驗(yàn)步驟的記錄、數(shù)據(jù)的采集、思考題的解答等,一定要嚴(yán)格要求學(xué)生詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,提醒學(xué)生寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告跟預(yù)習(xí)報(bào)告不一樣,不是簡(jiǎn)單的抄書(shū),而是做實(shí)驗(yàn)的一種回憶。另外還要舉例詳細(xì)描述數(shù)據(jù)的處理過(guò)程,并且引導(dǎo)學(xué)生以小論文的形式分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
4.合理公正地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考評(píng)。我?;ぴ韺?shí)驗(yàn)成績(jī)是平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作占70%,期末成績(jī)占30%,其中平時(shí)成績(jī)由預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告三部分決定,這種措施加大了對(duì)學(xué)生平時(shí)的考核力度,督促了學(xué)生平時(shí)主動(dòng)的參與操作。另外期末成績(jī)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告和大作業(yè)代替以往的試卷考核,避免了學(xué)生機(jī)械記憶的缺點(diǎn),加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐綜合應(yīng)用的能力。
通過(guò)對(duì)我?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐,促進(jìn)了學(xué)生主動(dòng)探索分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,提高了學(xué)生動(dòng)手操作和團(tuán)隊(duì)合作能力,學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力明顯加強(qiáng),為他們今后更快更好適應(yīng)社會(huì)奠定了好的基礎(chǔ)。
基金項(xiàng)目:武漢市教學(xué)研究項(xiàng)目(2009K117);武漢生物工程學(xué)院校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目(2009J19)
摘要:化工原理實(shí)驗(yàn)是《化工原理》理論課程的實(shí)踐課,是學(xué)生將課堂掌握的工程方法付諸于動(dòng)手、思考的不可缺少的良好的平臺(tái)。隨著化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展,化工原理實(shí)驗(yàn)課程體系、教學(xué)方法及教學(xué)內(nèi)容需不斷進(jìn)行更新、改進(jìn)、創(chuàng)新。.職業(yè)院?;?zhuān)業(yè)不僅要培養(yǎng)能生產(chǎn)、懂生產(chǎn)人才,更要注重培養(yǎng)具有科研能力的復(fù)合型人才。致力于發(fā)展好化工原理實(shí)驗(yàn)是有利于貫穿化工專(zhuān)業(yè)各門(mén)基礎(chǔ),更有助于培養(yǎng)學(xué)生工程思維及科研能力。以下就目前職業(yè)院?;ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題,提出若干觀點(diǎn)并進(jìn)行探索.
關(guān)鍵詞:化工原理實(shí)驗(yàn);化學(xué)工業(yè);工程思維;教學(xué)改革
伴隨著21世紀(jì)工業(yè)化的進(jìn)程,化工類(lèi)企業(yè)的數(shù)量也逐漸增多,這樣就更好為化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)提供了更多更好的平臺(tái)?!痘ぴ怼肥且婚T(mén)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)綜合性的課程,涉及到的實(shí)驗(yàn)原理也是極為豐富,化學(xué)工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)的研究,實(shí)驗(yàn)在工程領(lǐng)域具有舉足輕重的作用,為了適應(yīng)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,學(xué)生不僅要在實(shí)驗(yàn)中掌握基本簡(jiǎn)單的操作,更要學(xué)習(xí)設(shè)備的原理。為了培養(yǎng)知識(shí)廣且具有科研創(chuàng)新能力的化學(xué)專(zhuān)業(yè)人才,化工原理實(shí)驗(yàn)課程體系和教學(xué)方法及教學(xué)內(nèi)容需得到適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的同步創(chuàng)新.而對(duì)于工科職業(yè)院校來(lái)說(shuō),形勢(shì)較更為緊迫。改革創(chuàng)新后的課程體系應(yīng)適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)與掌握,具有開(kāi)放性和包容性,這對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程的改革是一個(gè)不小的“任務(wù)”。只有做到這些,化工原理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)才能不局限與培養(yǎng)學(xué)生的操作技能,更可以提高學(xué)生創(chuàng)新科研能力,拓寬學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu),從而有利于化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生的就業(yè),促進(jìn)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。以下總結(jié)在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些經(jīng)驗(yàn),對(duì)這一課程教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的探討。
一、化工原理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)有教學(xué)問(wèn)題
1.1學(xué)生積極性不高。
部分學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)化工原理實(shí)驗(yàn)僅僅滿(mǎn)足生產(chǎn)中的一些簡(jiǎn)單操作技能,不必要更深層次去了解實(shí)驗(yàn)的設(shè)備和實(shí)驗(yàn)原理;化工原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容均為配合理論教學(xué)的單元操作來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),大大限制在滿(mǎn)足課堂教學(xué)、了解單元操作原理、熟悉操作技術(shù)等方面,學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不但不能得到提高而且偏離了實(shí)驗(yàn)所要培養(yǎng)復(fù)合型人才的目標(biāo)。
1.2教學(xué)方法、內(nèi)容相對(duì)滯后。
基本上所有的化工專(zhuān)業(yè)各門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法如出一轍,采用一直以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,即教師在實(shí)驗(yàn)室中先將需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)備和相關(guān)儀器擺放整齊,學(xué)生不加思考地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后,將從未進(jìn)行過(guò)本次實(shí)驗(yàn)且未見(jiàn)過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的情況下寫(xiě)下預(yù)習(xí)報(bào)告上交,再接著學(xué)生按照教師在黑板上書(shū)寫(xiě)好的實(shí)驗(yàn)步驟和方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),很明顯,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生該想的要做的,大部分已經(jīng)被教師給“扼殺”了,只能被動(dòng)地接受,這樣下來(lái),學(xué)生連最基本的操作技能都無(wú)法掌握,更談不上要培養(yǎng)科研和創(chuàng)新的能力了,很大程度上束縛了學(xué)生對(duì)新事物新知識(shí)解讀和吸收的能力。
二、化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路
2.1改變按部就班的傳統(tǒng)教學(xué)模式,明確培養(yǎng)目標(biāo) 。
化工原理實(shí)驗(yàn)屬于工科化學(xué)工程領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn),而工程涉及的都是實(shí)際生產(chǎn)的情況,因生產(chǎn)中往往出現(xiàn)的問(wèn)題都是復(fù)雜多樣的,需要有清晰的工程觀點(diǎn)才能迎刃而解,所以在培養(yǎng)目標(biāo)上與其他基礎(chǔ)化學(xué)課程有很大不同,著重于培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際生產(chǎn)中的工程思維、創(chuàng)新和改造的能力及深刻的安全觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn),是其他課程實(shí)驗(yàn)所不及的,所以在教學(xué)過(guò)程中要明確學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo),切切實(shí)實(shí)地訓(xùn)練學(xué)生在實(shí)際生產(chǎn)操作時(shí)解決方方面面問(wèn)題的能力。所以,在教學(xué)方法上要及時(shí)創(chuàng)新,例如,教師在實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始時(shí),應(yīng)以學(xué)生為主體,利用現(xiàn)有的先進(jìn)的多媒體投影,先聯(lián)系現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)應(yīng)的設(shè)備對(duì)學(xué)生進(jìn)行圖例講解,用讓學(xué)生對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備有了感性的認(rèn)識(shí)后再安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),開(kāi)拓了學(xué)生視野,學(xué)生通過(guò)相互討論來(lái)完成實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后讓每位學(xué)生寫(xiě)下總結(jié)要點(diǎn)、經(jīng)驗(yàn),在理論課堂上再進(jìn)行一輪討論,相互分享所學(xué),相互促進(jìn),完成化工原理實(shí)驗(yàn)課培養(yǎng)人才的目標(biāo)。
2.2改進(jìn)化工原理實(shí)驗(yàn)裝置。
化工原理實(shí)驗(yàn)原有的都是實(shí)體設(shè)備,實(shí)驗(yàn)設(shè)備占地面積大,每個(gè)單元操作實(shí)驗(yàn)往往僅配套1―3套實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)室面積很有限,每次只能安排1―3組學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),若要安排完全部學(xué)生都完成實(shí)驗(yàn),就明顯增大了實(shí)驗(yàn)的周期性,也無(wú)法保證集體討論的效果,實(shí)驗(yàn)的效果很顯然不夠直觀和充分。如果引進(jìn)dcs(集散控制系統(tǒng))仿真軟件,教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中定能收到事半功倍的效果,這樣一名學(xué)生就可面對(duì)一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,這樣就大大縮短了實(shí)驗(yàn)周期,同時(shí)可以解決試驗(yàn)裝置占地大的問(wèn)題,同時(shí)可以讓更多的學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中來(lái),學(xué)生在試驗(yàn)中能更加直觀更加清晰地感受生產(chǎn)工藝的設(shè)備,更有效率地完成實(shí)驗(yàn),理解并掌握在課堂理論學(xué)習(xí)中得到知識(shí),增強(qiáng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際的能力,大大提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣,收到立竿見(jiàn)影的效果。 引進(jìn)新設(shè)備,學(xué)生理解、分析、解決問(wèn)題的能力得到了釋放,開(kāi)拓了學(xué)生在理論聯(lián)系實(shí)際的思維,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,也拓寬了知識(shí)視野。
2.3拓寬化工原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,注重工程觀點(diǎn)的培養(yǎng)。
化工原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能再由教師去主導(dǎo),這樣會(huì)嚴(yán)重削弱學(xué)生的積極性,學(xué)生工程觀點(diǎn)的培養(yǎng)是對(duì)化工過(guò)程工藝體系的培養(yǎng),要豪不放松地對(duì)學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格要求。教師課堂教學(xué)講解并開(kāi)展課堂實(shí)驗(yàn)過(guò)程演示,演示不能過(guò)于具體,學(xué)生到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后憑借回憶―分析―判斷自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟是為了提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)把控的綜合能力;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生自行貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,獨(dú)立建立實(shí)驗(yàn)流程,實(shí)驗(yàn)步驟如果錯(cuò)誤,有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響和干擾實(shí)驗(yàn)過(guò)程,最終影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,學(xué)生在分析實(shí)驗(yàn)步驟利弊后,再去施行先做什么后做什么,這樣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)生思考能力、創(chuàng)新能力以及解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力培養(yǎng)就顯而易見(jiàn)了。
三、化工原理實(shí)驗(yàn)應(yīng)加大實(shí)驗(yàn)投資和實(shí)驗(yàn)管理
為了適應(yīng)職業(yè)院校發(fā)展及學(xué)生就業(yè)的工作適應(yīng)性,化工原理實(shí)驗(yàn)設(shè)施的不斷完善是關(guān)鍵因素,這關(guān)系到本門(mén)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊駥?shí)現(xiàn)持續(xù)教學(xué)成功。學(xué)生思考、創(chuàng)新、聯(lián)系實(shí)際、科研的保障都依賴(lài)于實(shí)驗(yàn)室,因此實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)應(yīng)放置到更高的發(fā)展戰(zhàn)略地位,且應(yīng)努力建設(shè)成一個(gè)學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)成果的平臺(tái),這樣的平臺(tái)使得學(xué)生能更好地發(fā)揮創(chuàng)造力,在競(jìng)爭(zhēng)中增加學(xué)習(xí)動(dòng)力,學(xué)生在大膽實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作、分享成果的過(guò)程中各方面的能力都得到了發(fā)揮和鍛煉,因此,實(shí)驗(yàn)室的持續(xù)打造也是打造學(xué)生持續(xù)進(jìn)步保證。持續(xù)的投資不是要一步到位,即使實(shí)驗(yàn)室的投資不大,獲得設(shè)備的資源也很有限,只要科學(xué)管理,優(yōu)化資源配置,也能收到理想的效果。
總而言之,化工原理實(shí)驗(yàn)室的教育設(shè)施不能停留在“不變”的局限中,應(yīng)盡力完善,設(shè)施投入與管理體系的完善要做到同步,使得實(shí)驗(yàn)室建設(shè)做到投入少,效益大的效果。
總而言之,化工原理實(shí)驗(yàn)室存在問(wèn)題將隨著課程發(fā)展體系的需要、實(shí)驗(yàn)室設(shè)施更新需要、科研發(fā)展的需要而不斷出現(xiàn),這些問(wèn)題都等待著教育者去研究和解決,我們將繼續(xù)深入地研究,努力為學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)早更優(yōu)越的條件。
摘 要: 本文作者闡述了化工原理實(shí)驗(yàn)的重要性,介紹了在教學(xué)過(guò)程采用注重預(yù)習(xí)、規(guī)范操作、書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告三步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法。在此基礎(chǔ)上本文作者指出:將仿真試驗(yàn)引入課堂,可以提高教學(xué)教學(xué)效果,改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法。
關(guān)鍵詞: 職業(yè)教育 《化工原理》實(shí)驗(yàn)課 教學(xué)方法
職業(yè)教育的宗旨是為就業(yè)服務(wù),職業(yè)技術(shù)教育的目標(biāo)是為就業(yè)市場(chǎng)輸送合格的勞動(dòng)力,職業(yè)教育訓(xùn)練的課程內(nèi)容都應(yīng)該圍繞著人才市場(chǎng)的供求信息來(lái)制定。我校是以化工專(zhuān)業(yè)為示范專(zhuān)業(yè)的一所職業(yè)技術(shù)學(xué)校,學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)方向主要是我市工業(yè)園區(qū)的各類(lèi)化工企業(yè)?,F(xiàn)代化工企業(yè)需要的是具有技術(shù)性人才,職業(yè)學(xué)校是培養(yǎng)技能型人才的重要場(chǎng)所。作為職業(yè)學(xué)校,我們必須為企業(yè)培養(yǎng)出不但具有理論和一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí),而且具有一定的實(shí)際操作技能的學(xué)生?!痘ぴ怼肥腔ゎ?lèi)專(zhuān)業(yè)的主干課程之一,該課程是一門(mén)以典型的單元操作為主要內(nèi)容,以傳遞過(guò)程和研究方法論為主線的工程技術(shù)基礎(chǔ)課,在整個(gè)教學(xué)體系中起著由理及工的橋梁作用。
可以毫不夸張地說(shuō),化工技術(shù)工作者無(wú)論是從事化工過(guò)程的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)還是生產(chǎn),都必然而且經(jīng)常會(huì)遇到各種單元操作問(wèn)題,因此必須熟練掌握化工原理的基本概念、基本知識(shí)和基本方法?!痘ぴ怼芬髮W(xué)生必須熟練了解各種單元操作及其設(shè)備的原理,而化工原理實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)、掌握和運(yùn)用化工原理理論知識(shí)必不可少的重要教學(xué)環(huán)節(jié)?;ぴ韺?shí)驗(yàn)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課,與課堂教學(xué)相互銜接,構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體。化工原理實(shí)驗(yàn)不同于基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)之處在于所面對(duì)實(shí)際問(wèn)題的錯(cuò)綜復(fù)雜性:物料千變?nèi)f化,設(shè)備形式大小各異,等等。所以化工原理實(shí)驗(yàn)屬于工程實(shí)驗(yàn)范疇,擔(dān)負(fù)著由理論到工程、由基礎(chǔ)到專(zhuān)業(yè)的橋梁作用。由于化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的著重于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力,因此對(duì)化工類(lèi)及相近專(zhuān)業(yè)學(xué)生的業(yè)務(wù)素質(zhì)和工程能力的培養(yǎng)也起著至關(guān)重要的作用。
如何上好《化工原理》實(shí)驗(yàn)課,讓學(xué)生能通過(guò)實(shí)驗(yàn),將理論知識(shí)融匯貫通并與實(shí)踐結(jié)合起來(lái),鍛煉他們的分析和解決問(wèn)題能力,成為擺在化工專(zhuān)業(yè)課教師的難題。在此,我結(jié)合多年來(lái)《化工原理》實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),特將實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)方法總結(jié)如下,希望能起到拋磚引玉的作用,得到同行的指正。
一、注重預(yù)習(xí),把好實(shí)驗(yàn)第一關(guān)
預(yù)習(xí)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以往《化工原理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上是“被動(dòng)式”,將學(xué)生“抱著走”,學(xué)生的主體地位沒(méi)能得到充分發(fā)揮,動(dòng)手能力不強(qiáng)。針對(duì)這種情況,在教學(xué)中我加強(qiáng)了預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的考核,包括現(xiàn)場(chǎng)和仿真預(yù)習(xí),主要是考查學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)任務(wù),掌握實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)流程、操作方法;明確實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)取哪些數(shù)據(jù),預(yù)估實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)變化規(guī)律(趨勢(shì))或范圍等情況。預(yù)習(xí)不合格者,不準(zhǔn)正式操作實(shí)驗(yàn)。
預(yù)習(xí)途徑有多種,如通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)講義,利用多媒體課件網(wǎng)上預(yù)習(xí),現(xiàn)場(chǎng)觀察設(shè)備流程,等等,學(xué)生可根據(jù)自己的情況自行選擇。在布置預(yù)習(xí)的作業(yè)中,要求學(xué)生寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告,如實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、裝置流程示意圖、實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)等,擬好實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)表格。
二、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作,注重實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)
在化工原理實(shí)驗(yàn)中,教師應(yīng)注重培養(yǎng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)作風(fēng)。教師要提醒學(xué)生根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn),做到以下幾點(diǎn)。
1.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)密切注意儀表示數(shù)的變動(dòng),隨時(shí)調(diào)節(jié),以保證過(guò)程的穩(wěn)定。我們一定要在過(guò)程穩(wěn)定后方可取樣或讀取數(shù)據(jù),所以實(shí)驗(yàn)條件改變后,要等一段時(shí)間才能取樣或讀數(shù),時(shí)間的長(zhǎng)短視實(shí)驗(yàn)是“熱?!边€是“冷模”、儀表的滯后等情況而定。
2.凡是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果或與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)均應(yīng)測(cè)取,如大氣壓、室溫、水溫、設(shè)備有關(guān)尺寸、物料性質(zhì)等,不應(yīng)遺漏。注意:并非所有數(shù)據(jù)都能直接測(cè)取,如水的粘度、密度等可通過(guò)測(cè)定水溫得到。
3.同一條件下,至少應(yīng)該讀取兩套數(shù)據(jù),如果重復(fù)性較好,方可改變條件,繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。
4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要只顧埋頭操作和讀數(shù),忽略了對(duì)過(guò)程現(xiàn)象的觀察。須知,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象往往與過(guò)程的內(nèi)在機(jī)理、規(guī)律密切相關(guān)。如塔板上兩相接觸狀態(tài)與效率的關(guān)系。
5.實(shí)驗(yàn)中若出現(xiàn)異常現(xiàn)象,或者數(shù)據(jù)有明顯誤差時(shí),應(yīng)在記錄中如實(shí)注明。小組成員應(yīng)與教師一起進(jìn)行認(rèn)真討論,研究異?,F(xiàn)象的原因,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題,或者對(duì)現(xiàn)象作出合理的分析、解釋。
6.用事先擬好的原始數(shù)據(jù)表格認(rèn)真進(jìn)行記錄,不得隨便拿一張紙記錄。要保證數(shù)據(jù)清楚、準(zhǔn)確,記錄后應(yīng)及時(shí)復(fù)核,避免讀錯(cuò)、寫(xiě)錯(cuò),注明所測(cè)物理量的名稱(chēng)、符號(hào)、單位。
7.實(shí)驗(yàn)記錄需交教師檢查、簽字后方可書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
8.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,按操作規(guī)程關(guān)閉儀器設(shè)備;檢查水、電、氣是否關(guān)閉,儀器設(shè)備的復(fù)原情況,將場(chǎng)地打掃干凈方可離開(kāi)。
三、書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,提高綜合能力
實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的總結(jié),是實(shí)踐環(huán)節(jié)中不可缺少的一個(gè)重要組成部分,實(shí)驗(yàn)報(bào)告要表達(dá)簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確,條理清楚。正確書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,可以培養(yǎng)使得學(xué)生的分析能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、解決問(wèn)題能力等綜合能力得到鍛煉。報(bào)告一般包括如下幾項(xiàng):1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2.實(shí)驗(yàn)原理;3.實(shí)驗(yàn)裝置流程(包括流程示意圖和主要設(shè)備、儀表型號(hào)規(guī)格);4.實(shí)驗(yàn)步驟:根據(jù)實(shí)際記錄,操作要領(lǐng);5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理;6.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析及結(jié)果討論;7.回答思考題、總結(jié)、收獲。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中以數(shù)據(jù)處理、現(xiàn)象分析和結(jié)果討論兩項(xiàng)最為重,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格要一目了然,表頭上各物理量的符號(hào)、單位要標(biāo)清楚;注意記錄的是原始數(shù)據(jù),將結(jié)果數(shù)據(jù)整理成曲線或擬合成經(jīng)驗(yàn)公式時(shí),要根據(jù)數(shù)據(jù)間的關(guān)系或預(yù)測(cè)的函數(shù)形式,來(lái)選擇曲線是畫(huà)在直角坐標(biāo)上還是對(duì)數(shù)坐標(biāo)上,使圖形線性化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)、結(jié)果討論等應(yīng)有自己獨(dú)到的見(jiàn)解和分析,切忌不動(dòng)腦子,人云亦云。
在批改化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告過(guò)程中,我發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告流于形式,抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。為此,我在學(xué)生中進(jìn)行了一些調(diào)查,絕大部分學(xué)生認(rèn)為化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容太多、太長(zhǎng),撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告耗時(shí)多、收效小,建議改革。因此,我對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫(xiě)作進(jìn)行了改革,要求學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告以小論文形式的寫(xiě)作,使學(xué)生的知識(shí)和能力進(jìn)一步升華。學(xué)生要撰寫(xiě)一份符合規(guī)范的小論文形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,首先要應(yīng)用的是語(yǔ)言知識(shí);要使報(bào)告嚴(yán)謹(jǐn)、完整,需要嚴(yán)密的邏輯思維能力和推理;在數(shù)據(jù)處理時(shí),要運(yùn)用函數(shù)、曲線圖、數(shù)學(xué)模型等數(shù)學(xué)知識(shí);在分析、討論問(wèn)題中,要用到有關(guān)化學(xué)、化工、自動(dòng)化、制圖、機(jī)械等相關(guān)知識(shí);結(jié)論要求學(xué)生用幾句話(huà)來(lái)概括,可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和概括能力。
四、引入仿真試驗(yàn),改革實(shí)驗(yàn)?zāi)J?
化工原理實(shí)驗(yàn)課大都采用傳統(tǒng)的分組實(shí)驗(yàn)的形式,由于受到場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)裝置的限制,很難實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)人獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的目的。引入仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)則在很大程度上解決了這個(gè)問(wèn)題。仿真實(shí)驗(yàn)是對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的模擬,它是真實(shí)實(shí)驗(yàn)的一種有效的補(bǔ)充。雖然與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境還存在一定的差距,但仿真實(shí)驗(yàn)引入到化工原理實(shí)驗(yàn)課中,對(duì)于提高整體教學(xué)效果的作用是非常明顯的。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,利用仿真實(shí)驗(yàn),可以保證每個(gè)學(xué)生都能自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,驗(yàn)證公式、原理定理,提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。同時(shí),對(duì)于難做的實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),而不受時(shí)間、場(chǎng)地、安全等實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件的限制。所以在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的新方向。
隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,社會(huì)對(duì)人才的需求正在發(fā)生著深刻的變化,作為一名職教專(zhuān)業(yè)課教師,我將繼續(xù)努力探索適合專(zhuān)業(yè)課的教法,為社會(huì)培養(yǎng)出更多適應(yīng)新形勢(shì)的高素質(zhì)勞動(dòng)者和實(shí)用性人才。
【摘要】化工原理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力、創(chuàng)新能力,分析和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力,針對(duì)我院材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀,通過(guò)教學(xué)模式改革、教學(xué)方式改革和教學(xué)內(nèi)容改革等多手段提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和參與性,提高實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】化工原理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 教學(xué)改革
一、材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的與要求
1.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的
該實(shí)驗(yàn)課程主要講述化工原理中單元操作所涉及的各種設(shè)備,以鞏固學(xué)生加深對(duì)化工實(shí)際生產(chǎn)的理解,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論并提出自己的見(jiàn)解,增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí),同時(shí),對(duì)學(xué)生的科學(xué)研究能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也起著十分重要的作用[1-5]。
2.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求
通過(guò)實(shí)際操作使學(xué)生驗(yàn)證有關(guān)化工單元操作的理論,熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)、性能、工藝流程,掌握化工單元操作方法,培養(yǎng)學(xué)生從事實(shí)驗(yàn)研究的能力,其中包括:分析和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力、正確選擇和使用測(cè)量?jī)x表的能力、利用實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力、運(yùn)用文字表達(dá)技術(shù)報(bào)告的能力[4-5]。
二、化工原理實(shí)驗(yàn)中存在的不足
1.人數(shù)較多,儀器裝置較少,學(xué)生動(dòng)手能力受到限制,由于連年的擴(kuò)招,每個(gè)班的學(xué)生人數(shù)基本都是35人以上,而實(shí)驗(yàn)儀器的臺(tái)套數(shù)并沒(méi)有增加, 7-8個(gè)學(xué)生用一臺(tái)裝置的現(xiàn)象非常普遍,個(gè)別學(xué)生根本沒(méi)有機(jī)會(huì)動(dòng)手操作儀器。
2.學(xué)生被動(dòng)的做實(shí)驗(yàn),完全按照實(shí)驗(yàn)書(shū)上的照搬照抄,“照單抓藥”式的教學(xué),學(xué)生花大量的時(shí)間寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告,來(lái)到實(shí)驗(yàn)室也不知道到底為什么做實(shí)驗(yàn),怎么做實(shí)驗(yàn)。
3.學(xué)生工程實(shí)踐性意識(shí)淡薄,不知道化工原理實(shí)驗(yàn)的重要性,只是為了學(xué)分被動(dòng)的做實(shí)驗(yàn),達(dá)不到理論聯(lián)系實(shí)踐的作用。
三、化工原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與思考
1.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與思考
針對(duì)“僧多粥少”的問(wèn)題的教學(xué)模式,材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)化工原理實(shí)驗(yàn)充分打破以往“大水漫灌”、“放羊”式的教學(xué)模式,分小班、小組教學(xué),每一個(gè)小組為3-4人,每一位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中都有不同的分工, 比如過(guò)濾實(shí)驗(yàn)(恒壓過(guò)濾),一個(gè)學(xué)生要負(fù)責(zé)壓力閥、料漿閥、料液閥的暢通,一個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)記時(shí),一個(gè)學(xué)生要看濾液量和記錄,大家還要共同清洗濾布,傾倒濾渣,每組學(xué)生只有默契合作,才能將實(shí)驗(yàn)做完,這樣就充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、參與性和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí),老師再根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作和小組合作進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打分,教學(xué)效果明顯提高。
2.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革和思考
每次課授課之前,給學(xué)時(shí)留20-30min的時(shí)間熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)、性能、工藝流程,掌握化工單元操作方法,正式講課時(shí),以分組提問(wèn)的方式讓學(xué)生自己講解工藝流程和操作步驟,以引導(dǎo)的方式把理論課本上講解的內(nèi)容和實(shí)際操作中遇到的問(wèn)題相結(jié)合,比如傳熱實(shí)驗(yàn)(強(qiáng)化管傳熱),改變?cè)瓉?lái)只做實(shí)驗(yàn)、測(cè)數(shù)據(jù)的單一教學(xué)手段,通過(guò)強(qiáng)化管的強(qiáng)化方法,引申到化工中常見(jiàn)的傳熱設(shè)備的改進(jìn)方法,討論如何從材料的角度降低成本,從傳熱的角度提高傳熱速率等,學(xué)生積極參與發(fā)言,各抒己見(jiàn),當(dāng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和理論不符時(shí),引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)的源頭到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分析誤差,充分解決“照單抓藥”式的教學(xué)模式。
3.化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革與思考
充分聯(lián)系課本理論知識(shí),讓學(xué)生感覺(jué)化工原理實(shí)驗(yàn)非常實(shí)用。比如傳熱實(shí)驗(yàn),告訴學(xué)生熱電偶溫度計(jì)的測(cè)溫原理,溫度計(jì)冷端溫度補(bǔ)償?shù)暮x,用電腦記錄數(shù)據(jù)的方法,通過(guò)數(shù)據(jù)處理,雙對(duì)數(shù)作圖、線性回歸等方法,了解計(jì)算機(jī)技術(shù)在化工原理實(shí)驗(yàn)中的重要性,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,學(xué)生要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,還要總結(jié)和分析,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差產(chǎn)生的原因等,根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告上的數(shù)據(jù)處理為依據(jù),數(shù)據(jù)處理主要以電腦處理為主,可以鍛煉學(xué)生應(yīng)用Word、Excel、Origin等辦公軟件的能力。
以上教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性,增強(qiáng)了工程觀念,充分做到了理論聯(lián)系實(shí)際。
摘要:化工原理實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理是化工原理實(shí)驗(yàn)及有關(guān)類(lèi)似實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),在實(shí)際數(shù)據(jù)處理時(shí),往往存在有較大的誤差,如何更有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,是值得我們探究的重要問(wèn)題,本文就化工原理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的數(shù)據(jù)處理進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。
關(guān)鍵詞: 化工原理;實(shí)驗(yàn);數(shù)據(jù)處理
0引言
化工原理實(shí)驗(yàn)是理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的一門(mén)課程,在化工原理系統(tǒng)理論的指導(dǎo)下,通過(guò)進(jìn)行過(guò)濾、吸收、傳熱、吸收、精餾、干燥等單元操作訓(xùn)練,一方面強(qiáng)化單元操作基本能力,另一方面,提高學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力,為從事化工生產(chǎn)工作奠定良好基礎(chǔ)?;ぴ韺?shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是測(cè)量數(shù)據(jù)多、計(jì)算量大、計(jì)算步驟復(fù)雜、試算難度相對(duì)大、查表次數(shù)較多,僅僅依靠手工計(jì)算進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,不僅浪費(fèi)時(shí)間,而且準(zhǔn)確度較低。因此需要尋找既有效而且準(zhǔn)確度相對(duì)較高的處理方法。
1EXCEL數(shù)據(jù)處理法
EXCEL是常見(jiàn)的Office應(yīng)用軟件,一般常用于表格的制作及數(shù)據(jù)的快速處理,將其應(yīng)于化工原理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,可提高數(shù)據(jù)處理效果,同時(shí)還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性監(jiān)管。運(yùn)用EXCEL軟件系統(tǒng),可替代以前用單片機(jī)制作的軟件,提高數(shù)據(jù)錄入速度。另外,表格中還有足夠的文字提示,而且可以把相應(yīng)的量綱也輸入到表格當(dāng)中,不僅提高了化工原理實(shí)驗(yàn)速度,也增加了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力,提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
在使用軟件過(guò)程當(dāng)中,教師可使用教師機(jī)進(jìn)行文件下傳,把數(shù)據(jù)、模版文件等資料發(fā)送給學(xué)生,學(xué)生以此文件資料為模版,用學(xué)生機(jī)進(jìn)行錄入和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。方便、快捷、使用速度快,準(zhǔn)確率高。
2Origin軟件數(shù)據(jù)處理法
Origin軟件是應(yīng)用于科研領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析和制圖軟件,不僅具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)繪圖功能,并且還提供了多種曲線的擬合方法,是一種非常好的數(shù)據(jù)處理工具,將其應(yīng)用于化工原理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,可進(jìn)行線性擬合和非線性擬合處理。
2.1 非線性擬合Origin軟件在指數(shù)增長(zhǎng)函數(shù)、指數(shù)衰減函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、S函數(shù)、Gaussiaan函數(shù)中描述了眾多擬合函數(shù)及圖形,同時(shí)還可以使用自定義函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合。
2.2 線性擬合法Origin軟件可進(jìn)行簡(jiǎn)單線性擬合和多項(xiàng)式擬合,還可用變量替換的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換函數(shù)擬合??芍付ㄊ褂脭?shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)、多項(xiàng)式階數(shù)計(jì)算法和X取值范圍,進(jìn)行多項(xiàng)式擬合。
3作圖法
作圖法是化工原理實(shí)驗(yàn)重要的數(shù)據(jù)處理方法,現(xiàn)以化工原理實(shí)驗(yàn)中比較重要的測(cè)定傳熱實(shí)驗(yàn)為例。傳熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)是化工原理實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn),當(dāng)空氣在圓形的直管中流動(dòng)時(shí),對(duì)流傳熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的一般表現(xiàn)形式為 Nu=ARemPrnGrp,式中,N為努塞爾特準(zhǔn)數(shù),Pr為普蘭特準(zhǔn)數(shù), Re為雷諾準(zhǔn)數(shù),Gr為格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)。A、m、n、p 對(duì)應(yīng)的是不同的系數(shù)和指數(shù)。對(duì)于強(qiáng)制湍流氣體來(lái)說(shuō),Gr準(zhǔn)數(shù)我們可以忽略不計(jì),Pr準(zhǔn)數(shù)是一個(gè)常數(shù),并且不隨溫度和壓力的變化而變化。因此,Nu=ARem。
我們使用作圖法計(jì)算Nu=ARem中的系數(shù)A和指數(shù)m。得到直線方程式lnNu=lnA+mlnRe。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上作圖,以Re為橫坐標(biāo),以Nu為縱坐標(biāo),直線斜率即為方程的指數(shù)m。在直線上任選一點(diǎn),將函數(shù)值代入方程N(yùn)u=ARem,得到系數(shù)A。(圖1)
4最小二乘法
作圖法具有簡(jiǎn)便、直觀的特點(diǎn),但由于在坐標(biāo)上進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)時(shí)會(huì)有些許誤差,有一定的人為因素存在,因此,作圖法確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往誤差較大,最小二乘法可以較好的克服這些問(wèn)題。
我們可將Nu=ARem進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換,即lnNu=lnA+mlnRe,得到y(tǒng)=a+bx的關(guān)系,從而得到A、m值。通過(guò)測(cè)得的一組數(shù)據(jù)Xi,以yi=(l,2,…n),可以確定系數(shù)a及b。其中,y表示lnNu,x表示lnRe,a表示InA,b表示m。根據(jù)最小二乘法
由此求得截距為m、斜率為b的直線方程,從而得到關(guān)聯(lián)各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的最佳直線。
5結(jié)束語(yǔ)
EXCEL數(shù)據(jù)處理法具有簡(jiǎn)便易行、軟件易得的特點(diǎn),Origin軟件具有功能強(qiáng)大、適應(yīng)于大量數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn),這些方法在化工原理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,都發(fā)揮著越來(lái)越多地作用。作圖法具有簡(jiǎn)單直觀的特點(diǎn),在取平均值的時(shí)候,還可以發(fā)現(xiàn)測(cè)量中的錯(cuò)誤。但作圖法人為因素較多,有效數(shù)字容易受圖紙限制,不易估算測(cè)量結(jié)果的誤差。最小二乘法有統(tǒng)計(jì)方法嚴(yán)密,數(shù)據(jù)處理嚴(yán)謹(jǐn),誤差相對(duì)較小的特點(diǎn),但缺點(diǎn)是計(jì)算起來(lái)相對(duì)比較復(fù)雜,手工處理數(shù)據(jù)往往會(huì)花費(fèi)時(shí)間比較長(zhǎng),可借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)與圖形處理,可大大提高工作效率,并且還能夠培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)的使用能力。這些方法的應(yīng)用,既可以提高了數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性,同時(shí)也增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處原理的時(shí)效性,增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,提高了教學(xué)質(zhì)量。