化工原理教学方法探讨
- 格式:doc
- 大小:33.50 KB
- 文档页数:11
《探寻化工原理课程与思政教学的契合:流体流动的教学案例》一、引言在化工原理课程中,流体流动作为重要的基础知识,不仅是学生理解化工过程的关键,同时也是思想政治教育的重要载体。
本文将围绕化工原理课程中的流体流动,探讨如何将其与思政教学相结合,以及如何构建一套优质的教学案例。
二、流体流动的基础理论1. 流体的特性与分类流体作为一种物质状态,在化工过程中具有重要的应用价值。
其特性与分类对于学生理解化工原理至关重要。
我们需要清楚地认识流体的定义、性质、运动规律,以及流体的分类与特点。
2. 流体静力学流体静力学是流体力学的基础,其主要研究静止流体的力学性质。
通过教学案例,可以引导学生逐步掌握流体静力学的基本原理,并通过实例分析,培养学生的逻辑思维和问题解决能力。
3. 流体动力学与流体静力学相对应的是流体动力学,它主要研究流体的运动规律和力学性质。
通过在教学中引入实际的工程案例,可以帮助学生更好地理解流体动力学的理论,并将其应用于实际工程问题的解决过程。
三、思政教学在流体流动中的应用1. 引导学生积极参与在教学案例设计中,教师可以引导学生思考工程实践中的伦理与道德问题,从而引发学生对于工程技术的责任与使命感。
通过分析某一工程项目中的流体流动问题,引导学生讨论其中的环境保护、安全生产等问题。
2. 培养学生团队合作精神实际的工程项目往往需要团队合作才能顺利完成,而流体流动的工程案例正是一个很好的锻炼学生团队协作能力的评台。
通过设计一些涉及多个学科知识的流体流动案例,可以促使学生之间的积极交流,互相学习,并形成团队协作的意识。
3. 培养学生的创新精神在化工领域,流体流动的问题通常是复杂的,需要学生具备一定的创新能力。
在思政教学中,可以引导学生通过分析某些流体流动案例,提出自己的理念和见解,并与他人进行交流、讨论,从而培养学生的创新意识和能力。
四、个人观点与总结通过对化工原理课程中的流体流动与思政教学相结合的思考,我认为这种教学模式具有重要的意义。
化工原理教案-干燥一、教学目标1. 理解干燥的基本概念和意义2. 掌握干燥过程的物理机制和数学模型3. 了解干燥设备的选择和操作条件的影响4. 能够分析实际干燥过程并优化干燥方案二、教学内容1. 干燥的基本概念:干燥的定义、目的和重要性2. 干燥过程的物理机制:湿空气的性质、干燥速率、干燥曲线3. 干燥设备的类型和选择:流化床干燥器、滚筒干燥器、喷雾干燥器等4. 干燥操作条件的影响:温度、湿度、风速、干燥时间等5. 干燥过程的优化:干燥工艺参数的选择、节能和环保考虑三、教学方法1. 讲授:讲解干燥的基本概念、物理机制和干燥设备的原理2. 案例分析:分析实际干燥过程,讨论干燥方案的设计和优化3. 互动讨论:引导学生提问和思考,解答学生的疑问4. 实验操作:安排干燥实验,让学生亲身体验干燥过程四、教学准备1. 教材:化工原理教材或相关干燥书籍2. 教案:详细的教案和教学笔记3. 投影片:干燥过程的图示和示意图4. 实验设备:干燥实验所需的设备和相关材料五、教学评估1. 课堂参与度:学生提问、回答问题和互动讨论的情况2. 作业:布置干燥相关的练习题,评估学生的理解和应用能力3. 实验报告:评估学生在干燥实验中的操作技能和分析能力4. 期末考试:包括干燥原理、设备和操作条件的选择和应用题六、教学活动1. 导入:通过实例引入干燥的概念,激发学生的兴趣2. 理论讲解:详细讲解干燥的基本原理、物理机制和数学模型3. 案例分析:分析实际干燥过程,让学生了解干燥在工业中的应用4. 小组讨论:学生分组讨论干燥过程的优化方案,分享各自的成果5. 实验操作:组织学生进行干燥实验,提高学生的实践能力七、教学资源1. 教材:化工原理教材或相关干燥书籍2. 教案:详细的教案和教学笔记3. 投影片:干燥过程的图示和示意图4. 实验设备:干燥实验所需的设备和相关材料5. 网络资源:介绍干燥领域的最新研究和发展动态八、教学评价1. 课堂表现:评估学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的情况2. 作业:布置干燥相关的练习题,评估学生的理解和应用能力3. 实验报告:评估学生在干燥实验中的操作技能和分析能力九、教学拓展1. 干燥在其他领域的应用:介绍干燥技术在农业、食品、医药等领域的应用2. 干燥设备的研发:介绍新型干燥设备的研究成果和发展趋势3. 干燥过程中的节能环保:讨论干燥过程的节能措施和环保问题4. 干燥技术的国际化:探讨干燥技术在国际市场上的地位和竞争力十、教学反思1. 教学效果:总结本节课的教学效果,分析学生的反馈意见2. 教学方法改进:根据学生的实际情况,调整教学方法和策略3. 课程内容完善:根据学生的需求和行业发展,不断完善教学内容4. 自身能力提升:加强专业知识的学习,提高自身的教学水平重点和难点解析六、教学活动补充说明:在案例分析环节,应选取具有代表性的实际干燥过程,让学生通过分析案例来深入理解干燥原理和操作条件对干燥效果的影响。
《化工原理》课程教学中的思政元素首先,思政教育的核心是立德树人。
《化工原理》课程作为培养学生综合素质的基础课程,应该注重学生的人文素养和道德品质的培养。
化学工程是一门关乎人类生活和社会发展的重要学科,学生在学习化学工程的过程中应该具备一种责任感和使命感,意识到自己所学知识的社会价值和影响力。
在课程教学中,教师可以适时引导学生思考化学工程对社会的作用和责任,培养学生的社会责任感和使命感。
其次,思政教育还包括培养学生的创新精神和实践能力。
化学工程领域需要学生具备创新思维和实践能力,将理论知识用于解决实际问题。
在《化工原理》课程中,教师可以通过课程设计和实验教学等方式培养学生的创新精神和实践能力。
例如,引导学生进行化学实验,让他们亲自动手操作仪器设备,进行化学反应,从而提高他们的实践能力和动手能力。
同时,在课程教学中,教师可以引导学生进行课题研究和项目实践,培养他们的创新意识和能力,锻炼解决实际问题的能力。
此外,思政教育还包括培养学生的综合素养和跨学科能力。
化学工程是一门综合性学科,需要学生具备广泛的知识背景和跨学科的能力。
在《化工原理》课程中,教师可以通过拓宽课程内容,引入相关的知识和理论,让学生了解和学习其他学科的基本知识,培养他们的综合素养和跨学科能力。
例如,可以引入环境保护、安全生产等方面的知识,让学生了解化学工程与环境保护、工业安全的关系,培养他们的环境意识和安全意识。
最后,思政教育还包括培养学生正确的人生观和价值观。
化学工程领域是一个充满挑战和机遇的行业,学生应该树立正确的人生观和价值观,以积极向上的心态面对人生和工作。
在《化工原理》课程中,教师可以通过案例分析和讨论等方式,引导学生思考职业道德和人生价值观的问题。
例如,可以让学生分析工程伦理、职业道德等方面的案例,引导他们思考在面临困难和挑战时应该如何做出正确的选择和决策。
综上所述,《化工原理》课程中的思政元素体现在立德树人、培养创新精神和实践能力、培养综合素养和跨学科能力以及培养正确的人生观和价值观等方面。
化工原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法,了解化工生产的基本过程和设备,培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
具体目标如下:1.知识目标:(1)理解化工原理的基本概念和原理;(2)熟悉化工生产的基本过程和设备;(3)掌握化工计算方法和技能。
2.技能目标:(1)能够运用化工原理解决实际问题;(2)具备化工过程设计和优化能力;(3)学会使用化工设备和仪器进行实验和调试。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的团队合作意识和沟通能力;(2)增强学生对化工行业的认识和兴趣;(3)培养学生对科学研究的热爱和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面:1.化工原理基本概念和原理:包括溶液、蒸馏、吸收、萃取、离子交换等基本操作原理和方法。
2.化工生产过程和设备:包括反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等的基本结构和原理。
3.化工计算方法:包括物料平衡、热量平衡、质量平衡等计算方法。
具体教学大纲安排如下:第1-2周:化工原理基本概念和原理;第3-4周:化工生产过程和设备;第5-6周:化工计算方法。
三、教学方法本课程采用多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1.讲授法:讲解基本概念、原理和方法,引导学生理解和掌握;2.案例分析法:分析实际案例,让学生学会运用化工原理解决实际问题;3.实验法:进行实验操作,培养学生的实践能力和实验技能;4.小组讨论法:分组讨论,培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括:1.教材:《化工原理》;2.参考书:相关化工原理的教材和学术著作;3.多媒体资料:教学PPT、视频、动画等;4.实验设备:反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等。
以上教学资源将用于支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面,以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现:通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估,考察学生的学习态度和理解能力。
《化工原理》电子教案板式塔及其工艺设计计算一、教学目标1. 理解板式塔的基本概念和工作原理。
2. 掌握板式塔的工艺设计计算方法。
3. 能够应用板式塔的设计计算方法解决实际工程问题。
二、教学内容1. 板式塔的分类和结构填料塔、板式塔的分类塔盘的结构和工作原理2. 板式塔的性能评价塔盘效率的计算塔盘压降的计算3. 板式塔的工艺设计计算设计计算的基本步骤设计计算的参数选择设计计算的公式和计算方法4. 板式塔的优化设计塔盘类型的选择塔盘布置的优化5. 板式塔的设计计算案例分析案例一:简单蒸馏塔的设计计算案例二:吸收塔的设计计算三、教学方法1. 讲授法:讲解板式塔的基本概念、工作原理和设计计算方法。
2. 案例分析法:分析实际工程案例,加深学生对板式塔设计计算的理解。
3. 互动教学法:引导学生提问和讨论,提高学生的参与度和思考能力。
四、教学资源1. 教材:《化工原理》相关章节。
2. 课件:板式塔的图片、示意图和设计计算公式。
3. 案例资料:实际工程案例的数据和计算结果。
五、教学评价1. 课堂参与度:学生提问、回答问题和参与讨论的情况。
2. 作业完成情况:学生完成作业的正确率和完整性。
3. 考核成绩:学生的考试成绩和设计计算案例的分析能力。
六、教学重点与难点1. 教学重点:板式塔的分类和结构特点板式塔的性能评价方法板式塔的工艺设计计算流程板式塔的优化设计方法2. 教学难点:板式塔设计计算公式的推导和应用板式塔优化设计中的参数选择和分析实际工程案例中板式塔设计计算的灵活运用七、教学进程安排1. 第一课时:板式塔的分类和结构介绍,理解填料塔与板式塔的区别。
2. 第二课时:板式塔的性能评价方法讲解,学习塔盘效率和压降的计算。
3. 第三课时:板式塔的工艺设计计算流程学习,了解设计计算的基本步骤。
4. 第四课时:板式塔优化设计的内容讲解,学习塔盘类型选择和布置优化。
5. 第五课时:板式塔设计计算案例分析,通过案例一和案例二加深理解。
《化工原理》课程思政教学案例课程思政目标:通过本课程的学习,使学生能够将化工原理知识与实际应用相结合,培养学生的工程意识、创新思维和团队协作精神,同时注重培养学生的职业道德和社会责任感。
一、课程导入通过展示一些化工产品的图片和视频,引导学生思考化工行业的发展现状和未来趋势,让学生了解化工行业在国民经济中的重要地位和作用。
同时,通过介绍化工原理在化工生产中的应用,让学生认识到化工原理是一门非常重要的基础课程。
二、课程内容1. 流体流动与输送通过讲解流体流动的基本原理和实验方法,让学生了解流体流动的基本规律和影响因素。
同时,通过介绍流体输送设备如泵、风机等的使用和维护注意事项,让学生认识到工程实践中设备安全的重要性。
此外,可以通过案例分析的形式,让学生了解流体输送过程中可能出现的问题和解决方法。
2. 传热通过讲解传热的基本原理和实验方法,让学生了解传热的基本规律和影响因素。
同时,可以通过介绍传热技术在工业生产中的应用,让学生认识到传热技术在化工生产中的重要作用。
此外,可以通过案例分析的形式,让学生了解传热过程中可能出现的问题和解决方法。
3. 沉降与过滤通过讲解沉降与过滤的基本原理和实验方法,让学生了解沉降与过滤的基本规律和影响因素。
同时,可以通过介绍沉降与过滤技术在工业生产中的应用,让学生认识到沉降与过滤技术在化工生产中的重要作用。
此外,可以通过实际案例分析的形式,让学生了解沉降与过滤过程中可能出现的问题和解决方法。
三、课程思政元素融入1. 工程意识:在讲解流体流动与输送时,可以引导学生思考如何在实际工程中保证设备的稳定运行和安全使用。
在讲解传热和沉降与过滤时,可以引导学生思考如何在实际工程中保证工艺流程的稳定性和效率。
通过这些思考,培养学生的工程意识和安全意识。
2. 创新思维:在讲解传热技术时,可以介绍一些新型传热材料和技术的研发情况。
通过这些内容,激发学生的创新意识和探索精神。
同时,可以通过案例分析的形式,让学生从实际应用的角度出发,提出自己的解决方案和创新思路。
《化工原理》课程教学改革的探索[摘要]在《化工原理》教学中要帮助学生完成“从理论到工程”这个转变,必须改进理论教学环节,培养学生工程意识,并重视实验教学和课程设计,培养学生创造性思维方法和工程设计能力。
实践证明,采取这些措施对提高《化工原理》教学质量起到了促进作用。
[关键词]化工原理;单元操作;教学改革化工原理是化学化工类专业的一门重要的技术基础课程,它主要研究流体流动、传热、传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、工艺计算、设备选型,培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力,是一门实践性很强的课程。
一般来讲,化工原理课程体系主要由三部分组成,即:理论教学、实验教学和课程设计。
如何在化工原理教学中帮助学生完成“从理论到工程”这个转变,激发学生学习兴趣,培养学生的工程实践能力,抓好理论教学、实验教学和课程设计三大环节是关键。
1改进理论教学环节,培养学生工程意识理论教学的知识传授,要始终把握让学生建立起一种工程的意识,用工程的价值观念、思维方法来分析和解决工程实际问题。
在课堂教学中可以采用以教师为主导,学生为主体,集体讨论、教师点评等形式,注意调动学生的参与意识,积极动脑,并且尽量选择一些与现实生产、生活联系紧密的工程问题进行引导、分析、讨论和归纳总结。
每次讨论问题时,教师要注意引导学生从生产技术性、经济合理性方面进行系统的“工程”考虑,要对不同的方案进行“工程”比拟。
从中提炼工程意识,形成工程观点,强化工程思想。
此外,对于《化工原理》理论教学,应着重从下几个方面加以改进,切实提高课堂教学效果。
1.1采用启发式教学,调动学生的主动性,提高课堂教学效果。
可采用课堂讨论的方式,提出问题,让学生讨论,然后老师归纳总结。
通过课堂讨论,活跃课堂气氛,提高学生的注意力和学习效率。
1.2采用板书与多媒体相结合的教学方式。
采用多媒体教学可以在课堂上给学生一个很强的实物感。
形象直观地表达单元操作过程和设备原理与结构,使课堂内容丰富生动,加深学生对基本原理的理解和相关设备构造的认识。
创新教育科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald211武汉工程大学矿物加工工程专业为教育部“卓越工程师计划”试点专业,是全国唯一以培养化工矿山矿物加工工程专门人才为主的专业,也是湖北省楚天学者设岗学科之一,1979年开始招生,1988年开始培养硕士研究生,1994年被确定为化工部高等学校首批重点学科,2001年确定为湖北省重点学科,2003年获得省免评硕士点授予权,2010年获批矿业工程一级学科硕士点。
矿物加工已成为我国专门技术人才培养和科研的重要基地,为我国地方经济建设做出了较大贡献。
矿物加工工程是一门涉及矿业、化工、计算机、控制、力学和化学等多种学科交叉的应用型专业,旨在培养能从事选矿工艺设计、选矿过程装备与药剂开发的德、智、体全面发展的复合型高级工程技术人才和管理人才。
该校矿物加工工程专业的学生在钢铁、有色金属、化工、煤炭等行业就业的比例很大,掌握一定的化工知识对他们来说是非常必要的。
《化工原理》是该校矿物加工工程专业重要的学科基础课,主要任务是介绍流体流动、传热和传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等,主要目的是使学生建立工程意识,获得工程实际知识、技巧和经验,对典型化工过程有一个基本的观念和认识。
矿物加工工程专业与化工类专业区别很大。
因此,对矿物加工工程专业的学生进行《化工原理》教学时要注重自身的特点,结合化工和矿物加工企业中的工程实践和《化工原理》实践教学中经验,对《化工原理》课程在矿物加工工程专业的教学方法上提出一些想法。
1 精讲绪论课,诱发学生兴趣矿物加工工程专业属于非化工类专业。
非化工类专业学生刚接触课程时,往往会产生很多的疑问,为什么非化工专业的学生?为什么要学化工专业的课程?还有些学生认为自己的化学知识很薄弱,肯定学不好《化工原理》课程,还不如不学。
如果不能让矿物加工工程专业的学生认识到学习《化工原理》课程的必要性,就很难提高他们学习《化工原理》的积极性,这是非化工专业《化工原理》教学中必须解决的关键问题[1]。
王卫东化工原理课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解并掌握化工原理中的基本概念,如反应速率、化学平衡、传质过程等;2. 掌握化工过程中的基本计算方法,如物质的量、浓度、转化率等计算;3. 了解化工设备的基本原理和结构,如反应釜、塔设备、换热器等。
技能目标:1. 能够运用所学原理分析和解决实际问题,如设计简单的化工流程、计算反应所需物质量等;2. 能够运用实验方法和设备进行简单的化工实验,如测定反应速率、分析物质成分等;3. 能够运用图表、数据和文字表达实验结果,进行数据分析。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工原理学科的兴趣和热情,激发探究精神;2. 培养学生的团队合作意识,学会与他人共同解决问题;3. 增强学生的环保意识,了解化工生产过程中的环保要求。
本课程针对高中年级学生,结合化工原理学科特点,注重理论联系实际,提高学生的实践操作能力。
课程目标具体、可衡量,旨在使学生掌握化工原理的基本知识,培养实际操作技能,同时注重情感态度价值观的培养,为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标,紧密结合教材,确保科学性和系统性。
主要包括以下部分:1. 化工原理基本概念:反应速率、化学平衡、传质过程等;- 教材章节:第一章 化工基本概念2. 化工过程中的基本计算方法:物质的量、浓度、转化率等计算;- 教材章节:第二章 化工计算3. 化工设备基本原理和结构:反应釜、塔设备、换热器等;- 教材章节:第三章 化工设备4. 实验方法和设备:测定反应速率、分析物质成分等;- 教材章节:第四章 化工实验方法5. 实际案例分析:设计简单的化工流程、计算反应所需物质量等;- 教材章节:第五章 化工案例分析教学进度安排如下:第一周:基本概念学习,反应速率和化学平衡;第二周:化工计算,物质的量、浓度、转化率;第三周:化工设备原理和结构;第四周:实验方法和设备,进行简单实验;第五周:实际案例分析,设计化工流程。
2011年第3期(总第119期) 重竞嘻拓{f 化工原理习题课的教学实践与探讨 王志英,刘继东,王洪海,李春利 (河北工业大学化工学院,天津300130)
[摘要]化工原理是化工类专业的一门主干技术基础课,习题课是化工原理理论课教学中的重要环节。 本文根据作者的教学实践体会,认为教师应从单元总结、解题与分析点评、总结讨论三个环节来完成习 题课的教学,并对选题和教学方式及手段进行了探讨。 [关键词]化工原理;习题课;选题,教学方法
Practice and Study on Exercise Lesson of Principle of Chemical Engineering
Wang Zhiying,Liu Jidong,Wang Honghai,Li Chunli Abstract:Principle of Chemical Engineering is an technological basic course of chemical engineering Ilia— jors.Exercise lesson is an important link in theory teaching of the course.According tO the authors’ teaching exercise,exercise lesson should consist of three steps which are unit summary,problem solving and conclusions and comments.Selecting case and teaching method are also discussed here. Key words:Principle of Chemical Engineering;Exercise lesson;Selecting case;Teaching method
《化工原理》课程思政教学实践与体会“化工原理”课程是在大学本科教学计划中的重要科目,其中蕴含着丰富的思想政治性、人文关怀性、知识技能性等内容。
为了较好地实现思想政治教育方面的教学目标,对于全面深入推进“思政教学”,本人在教授“化工原理”课程时,也积极投入了许多精力,取得了一定的教学实践和体会。
首先,通过多种有效的教学方法,我依据课程教学大纲,做好了思想政治性内容的教学准备,采用“从实践出发,以案例带课”的教学方法,通过对一些有过典型性的案例的讲解,使学生更加具体、生动地认识到政治理论的重要性、可贵性。
在教学过程中,我积极推动同学们充分发挥思考能力,让他们辨析案例中的历史评价方法、搞清政治因素,并着力培养他们自主思考的能力、分析问题的能力。
以此让学生能够深入了解政治性的内容,从而构建起他们的思想政治意识,提升他们的政治修养。
此外,我还以“情景法”教学法,让学生通过仿照和想象,从而更加深入全面地了解政治社会的知识。
通过以实际的情景活动,让学生有机地结合学过的理论、巩固有关政治知识,增强知识的联系性。
此外,我还着重提出实践性的问题,从学生身边的生活实际中,来提出涉及政治性的内容,让学生透过联想、思考提出解决思路,提升学生的实践能力。
只有这样,才能让学生真正的认识到政治理论研究的实际价值,从而增进学生对政治思想的认知和认同,提高学生的政治理论素养。
在课堂练习中,我针对不同学生思维水平,安排了多种不同类型的练习题,从最基础的知识题,到分析综合类型的题目,每个学生都能受益。
有的学生可以通过查看相关文献,了解案例的背景和特点,以及重点突出案例中的正确的思想政治方向;有的学生通过进行投票,表达自己的思想观点;有的学生通过模拟讨论实现小组协作。
这些练习,不仅检验学生对政治知识的掌握程度,也锻炼了学生思考能力、表达能力、抗压能力,全面提升了学生的思想政治素养。
通过上述的实践,我对“化工原理”课程思想政治教学的实践者和体会到了:首先,要想在思想政治教学中取得好的教学效果,需要教师做好课前的充足准备,加强思想的熏陶;其次,抓住思想政治理论课的教学特点,运用“从实践出发,以案例带课”的教学方法,以及“情景法”等多种有效的教学方法,有效地激发学生学习兴趣,令学生更加深入了解政治社会的知识;再次,要着重提出实践性的问题,从学生身边的生活实际中,来提出涉及政治性的内容,构建起他们的思想政治意识,提高学生的政治理论素养。
化工原理教学方法探讨摘要:化工原理是化工及相关专业重要的专业基础课,有极强的工程背景,对缺少实践知识的本科学生来说,初学本课程时会遇到较多的困惑,学习难度较大。
作者结合多年的教学实践,从学生学习兴趣的培养、教学内容的合理安排、多媒体辅助教学手段的应用以及实践环节的加强等方面进行了探索,并取得了较好的教学效果。
关键词:化工原理教学内容多媒体实践环节兴趣化工原理是化工及相关专业学生必修的一门基础技术课程,它在数学、化学、物理化学等基础与专业课之间起着承前启后的作用,是自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程,它承担着工程科学与工程技术的双重教育任务,担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用,是化工类及许多工科专业的重要基础课程[1]。
本课程的理论性和实践性均较强,注重工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练,加强理论与实际的结合,提高分析问题、解决问题的能力是提高化工原理教学水平的必由之路[2]。
化工原理课程教学水平的高低,对化工及相近专业学生的专业素养和工程能力的培养起着至关重要的作用,本文根据作者自身的认识和教学实践谈一点教学体会。
1 注重学生学习兴趣的培养化工原理的主要内容是围绕“流体流动(动量传递)”、“质量传递”、“热量传递”,即“三传”展开,解决各单元操作中的共性问题,具有极强的工程背景,对缺少实践知识的本科学生来说,初学本课程时会遇到较多的困惑,学习难度较大。
另外有些学生认为自己以后不一定会从事化工行业的工作,从而影响学习热情,在学时数较少的情况下,有效地引导学生的学习过程,提高学习积极性,解决学习中遇到的问题,提高他们解决实际工程问题的能力是在化工原理教学中必须解决的关键问题。
兴趣是最好的老师,第一堂绪论课对培养学生的学习兴趣非常关键。
笔者每次会拿出当年世界500强企业前20名的名单,对其中的石油化工企业做一个简单的介绍。
告诉他们自己所学的专业是一个巨大而且财富集中的行业,他们在这个领域将大有可为。
然后从化学工业的发展历程着手,介绍化工原理这门课程的诞生和发展历史,来说明化工原理是一门过程工程课程,处理的是一些有共性的物理过程,解决问题的方法在其它行业照样可以运用,并举出几个大家都熟悉的例子来佐证。
告诉学生方法和思维方式比知识更重要,本课程主要任务是培养学生运用基本理论解决工程实际问题的能力,无论他们以后从事哪个行业的工作,在本课程中学到的知识都可以让他们受益终身。
一般在绪论课结束之后,学生对化工原理就会有一个基本正确的认识,学习积极性得到了很大的提高。
兴趣是最好的老师,在教学过程中,涉及与课程有关的实际问题或学生已感觉到的事物,引出要讲授的新的知识点或单元操作时,往往会很快激起学生的兴趣,促使其主动去思考问题,这样也就突出了化工原理工程实践性的特点[3]。
对缺乏实践知识的本科生来说,工程的知识往往是枯燥的,再加上化工原理课程本身有一定的难度,有些学生会逐渐丧失对本课程的学习兴趣。
在教学过程中我们注重知识点与生产、生活实际相结合,以实际例子或大自然中普遍存在的现象为出发点,引出要讲授的知识,来激发学生的兴趣,促使其积极思考问题。
例如:在流体流动章节的讲述中,在静力学部分,我们会以U 型压差计、化工企业的气柜及常见设备的液封装置为切入点;讲述伯努利方程时,通常会让学生思考“水往低处流”什么条件下才成立,介绍自然界的泉水、隧道施工工程中的“突水”或“泄湖”现象、农业上的灌溉、石油及天然气的长距离输送等,并结合实际案例进行分析,让学生参与计算或模拟设计;流体阻力部分以动车组及小汽车的流线型设计为引子讲述边界层分离,让学生思考管子为什么通常是圆的等等;最后往往会以城市自来水系统为例对这一章的内容做一个总结。
过滤部分可以自来水的净化生产过程、家用净水器和城市生活污水的沙滤处理为切入点。
传热部分可以空调及暖气系统、烧开水、公共浴室的供水系统、灶具的选用、开水瓶的设计、泡脚时动与不动对水温的感觉不同、冬天保暖的衣服应该里穿还是外穿等生活中的例子来激发学生的学习兴趣,以反应釜、换热器、流体输送管道的保温为例说明传热在化工及相关行业中的重要性,并以实际案例来加深学生的印象。
吸收部分可以以化工厂尾气的处理及环境保护为例说明其和我们的生活密切相关,以硫酸、硝酸、盐酸、氨水、碳酸氢铵等大家较为产品的制备等来学生充分认识到吸收单元操作的重要性。
精馏部分可从中国酒文化开始,介绍蒸馏在酿酒工业中的应用等。
空气的性质是干燥部分的主要内容,学生刚开始接触时往往觉得较为枯燥,我们以武汉的夏天往往气温并不高但特别热、冬天气温往往并不低而感觉特别冷等为切入点来展开,以晾衣服和晒被子为例来阐述物料的干燥。
教学过程中要随时与学生互动,让学生始终保持学习本课程的兴趣。
2 合理安排教学内容,注意各章节的联系化工原理的主要内容是介绍以动量传递、质量传递及热量传递为核心的各种单元操作的典型设备、操作原理、工艺计算、设备选型及实验研究方法等,主要任务是培养学生运用基本理论解决工程实际问题[4]。
我们选择了流体流动、流体输送机械、沉降与过滤、传热、萃取、吸收、精馏、塔设备、干燥作为课堂讲授内容,这几章已涵盖了动量、热量和质量传递的重要理论以及相应的设备。
其中流体流动一章是本课程的基础,一是传质和传热过程中往往也伴随着传质;二是“三传”在本质上有共性;三是在流体流动过程中必须要培养学生的工程意识,使其掌握本课程的学习方法,具备解决实际问题的能力。
流体流动及流体输送机械部分的教学应该占用较多的学时,为学生学习本课程打下坚实的基础,使学生具备自学本课程的能力。
讲述过程中要注意“三传”基本理论的阐述和分析,与学生的专业方向相结合。
例题与习题是学生学习时理论联系实际的桥梁。
通过例题和习题的演算,学生可加深对化工原理教材重点内容的理解,牢固掌握基本知识和基本原理,培养正确的思维方法,提高分析和解决工程实际问题的能力[5]。
学生平时功课繁重,很难保证有足够时间来预习和复习新学的知识点,提高课堂效率就显得尤为必要。
我们增加互动环节,采用启发、讨论的方法,对每节课及每章的知识点进行一次归纳总结,促进学生分析解决问题能力的提高。
教学过程中要注意各章节之间的联系,抓住各种机会将“三传”进行类比,注重对学生的工程意识、思维方式和解决问题能力的培养。
3 合理利用多媒体辅助教学多媒体辅助教学具有形象性、直观性、生动性、交互性、集成性、可视听性、虚拟性、教学形式多样性等特点,通过图片、三维图片、动画和录像等将知识点转化为立体、形象、逼真的随堂演示,既直观鲜明、又便于讲解,使学生既掌握了理论知识、又增强了感性认识,可充分调动了学生的学习兴趣[6]。
由于缺乏实践经验,学生对化工单元操作基本上没有感性的认识,合理地将多媒体技术运用到教学中来,可明显提高教学效果。
对每一个单元操作甚至每一个流程,我们都找到了动画来演示,对主要的设备,我们会找到它的三维内部结构示意图、模拟运行的动画。
对有些单元操作,我们还利用录像来展示实际生产中正在使用的设备以及设备内流动流动的状态。
仿真是指模拟真实物体和过程进行系统实验和系统研究的一门应用技术。
化工仿真技术的依据是化工过程的规律,它通过数学建立模型,在仿真系统上通过计算机再现化工过程,对实际生活当中的控制系统环境和化工生产操作进行模仿,且以此作为前提条件实施事故处理、紧急停车、正常运行、正常停车和正常开车等过程,进而使学生仿佛置身其中,学习化工过程的具体操作。
仿真实验软件能够在计算机上模拟运行仪表、设备和仪器等,仿真实验软件当中所进行模拟的实验设备能够使学生更加深入地理解实验装置,从而使学生身临其境地感受并掌握化工过程各单元设备的操作方法,是一种新型实用的计算机应用技术。
我校化工原理实验课程专门为仿真实验安排了4个学时,每个学生一台计算机,自行完成每个实验从装置认识到数据处理全过程的仿真操作,教师负责答疑解惑并检查操作过程及实验数据。
仿真实验时,学生可以重复进行实验而不受时间、场地、安全等实际实验条件的限制;当学生进行了错误操作的时候,软件会给出提示并纠正学生的错误操作。
仿真实验可以提高学生的预习效果,为学生顺利地完成现场实验打下良好的基础。
教师可以引导学生将课堂上讲述的知识点和仿真实验以及实际实验中遇到的问题结合起来思考,这样可以提高学生的学习兴趣,增强学生的动手能力和解决实际问题的能力。
从2012年开始,我校化工专业的学生要在中国石油化工股份有限公司武汉分公司教培中心进行为期一天的仿真训练。
仿真系统模拟了“现场”和“DCS”的操作,实现了将“整套工艺操作系统”搬到“软件”中的效果,能够逼真地模拟真实生产装置的开车、停车、正常运行和各种事故现象,而且无需投料,没有任何危险性。
操作人员在计算机仿真培训系统进行培训,可以经历真实生产装置生产过程中不允许产生的各种事故现象,对各种生产工况进行反复训练。
据教培中心的工作人员介绍,使用该系统对新进员工进行培训,可在数周之内达到现场2~5年培训效果。
学生可以在仿真系统中反复进行装置的开车、停车、正常操作等训练,还可以进行事故的设置与处理、工艺指标的调整等训练,学生可以从屏幕上感受到工艺参数,如温度、压力、流量、液位等的变化情况,仿真系统具有实际装置无法实现的开放性、灵活性、多样性和实时交互性等功能特点。
教师可在旁引导学生思考每一步操作要注意的问题、涉及到的知识点等。
通过仿真训练,同学们对化工过程有了更直观的认识。
4 加强实践环节化工原理实验是学习、掌握和运用化工原理课程必不可少的重要教学环节。
化工原理实验教学的任务是验证课堂教学的理论知识,使学生加深对化工过程的规律和原理的理解,学习和掌握化工原理的实验及其研究方法,树立学生的工程观点,培养学生分析、解决工程实际问题以及开展科学研究的能力。
我校共开设流体流动阻力的测定、离心泵特性曲线的测定、过滤、传热、吸收、全回流精馏、部分回流精馏、干燥等实验,每个实验有8台装置,学生最多4人一组,每个人都要求积极参与,认真思考。
我校注重实验设备的多样性,比如各实验用到的压差计有6种,风机有两种,局部阻力的管件有3种,过滤有板框过滤装置和卧式圆形过滤装置2种,传热有空气-水和空气-蒸汽两类共3种设备,吸收有氨吸收和丙酮吸收两类共3种设备,干燥有洞道式和流化床两类设备。
通过对各种不同的设备的原理、异同点和操作注意事项进行讲解可以让学生更好地了解各单元操作,加深对理论知识的了解。
化工原理课程设计是化工原理课程在教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是使学生进行工程实际问题复杂性的初步尝试。
通过化工原理课程设计,使学生能够较全面、系统地运用本课程和其他相关课程的知识,在规定的时间内完成指定的化工基础设计任务,进行一次化工单元操作工艺设计和设备设计的基本训练;培养学生论述、计算、制表和绘图等表达设计思想的方法和手段;提高学生综合运用所学知识,独立分析和解决工程实际问题的能力。