工程理念在化工原理教學(xué)中的運(yùn)用范文
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化工原理實(shí)踐教學(xué)是化工原理課程體系中的重要組成部分，其中又包含了化工見習(xí)、化工原理實(shí)驗(yàn)及化工原理課程設(shè)計(jì)。通過這三個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以將化工原理的單元操作基本理論知識更為深入的理解和掌握。當(dāng)前大部分院校化工原理實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)基本上還是圍繞著化工原理理論課程開設(shè)，而化工原理的理論內(nèi)容涉及面廣，內(nèi)涵豐富，并且在教學(xué)過程中往往“重過程、輕設(shè)備”，這就造成了學(xué)生工程觀念淡薄，對設(shè)備的選擇應(yīng)用能力較低。同時，由于課時安排，化工原理課堂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時間有限，沒有充分調(diào)動學(xué)生的課外學(xué)習(xí)主動性和自主性。化工見習(xí)時間安排大多集中在學(xué)期末，學(xué)生理論知識都已學(xué)完，這樣雖然有助于學(xué)生理解見習(xí)過程中見到的操作要求及原理，但由于和理論教學(xué)時間上脫節(jié)，學(xué)生知識遺忘嚴(yán)重，見結(jié)不夠深入和全面，學(xué)生不能深入的分析遇到的問題和現(xiàn)象，工程意識培養(yǎng)不足，知識收獲能力提高有限。在化工原理實(shí)驗(yàn)中，目前國內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)安排大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)備儀器分析操作的能力，記錄、分析及處理數(shù)據(jù)的能力，在綜合性、研究性及創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方面嚴(yán)重不足，這就造成在課本上一直強(qiáng)調(diào)的工程觀念、經(jīng)濟(jì)觀念沒有在實(shí)踐中得以很好的應(yīng)用，學(xué)生無法將復(fù)雜的真實(shí)設(shè)備與工藝過程與課堂理論進(jìn)行聯(lián)系，高等化工科技人才應(yīng)具有的工程能力和素質(zhì)培養(yǎng)沒有體現(xiàn)。化工原理課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包含化工換熱器、吸收塔、精餾塔以及干燥器的設(shè)計(jì)，偏重于理論計(jì)算，而與實(shí)際工廠應(yīng)用偏差較大，最新的研究成果也沒有得以體現(xiàn)。總體而言，在化工原理的實(shí)踐教學(xué)過程中，學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程意識及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識沒有得到很好的鍛煉。
2基于CDIO工程教育理念的化工原理實(shí)踐教學(xué)探索
2.1化工見習(xí)與理論課程緊密結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力
基于化工見習(xí)在化工專業(yè)培養(yǎng)中的重要地位，并與理論教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，因此建議規(guī)劃在不同時期分別進(jìn)行3~5次化工生產(chǎn)企業(yè)的見習(xí)活動，每次活動側(cè)重點(diǎn)不同。見習(xí)前要求學(xué)生對化工生產(chǎn)企業(yè)的工藝流程加以了解和認(rèn)識，并對相關(guān)單元操作內(nèi)容進(jìn)行分析；見習(xí)過程中仔細(xì)觀察實(shí)際設(shè)備及操作，認(rèn)真聽取工廠企業(yè)老師的講解，積極思考問題并能提出問題；在見習(xí)結(jié)束后能夠及時進(jìn)行總結(jié)，寫出感受。教師在課堂上針對見習(xí)中的現(xiàn)象和問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)基本理論和操作。例如在西安創(chuàng)業(yè)水務(wù)有限公司的見習(xí)活動中，要求學(xué)生掌握污水處理的工藝流程，積極思考在污水處理過程中所涉及到的基本理論。在整個污水處理過程中，只有提升井處提供整個工藝過程中的流體流動能量，這一過程加深了學(xué)生對柏努力能量守恒深入理解；通過觀察和學(xué)習(xí)，要能掌握有關(guān)泵的相關(guān)知識及操作，包括泵的選擇、開啟泵及關(guān)閉泵需要注意事項(xiàng)，泵的流量調(diào)節(jié)等；見習(xí)內(nèi)容原理除了涉及流體流動及輸送機(jī)械外，還涉及了非均相物系的分離，包括浮選、沉降，壓濾等內(nèi)容，有的內(nèi)容在化工原理課本上并沒有詳細(xì)的講解，但可以引導(dǎo)學(xué)生去進(jìn)行對比分析，去構(gòu)思討論有無其他更好的處理方式或設(shè)備操作，這樣既加深了對理論的掌握，又能為將來的工程設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備工作。在西安熱電廠見習(xí)過程中，重點(diǎn)對傳熱及蒸發(fā)的內(nèi)容進(jìn)行深入理解和掌握，通過預(yù)習(xí)，提出問題——如何有效的傳熱及節(jié)約能耗，工程經(jīng)濟(jì)性的原則在工廠中是如何體現(xiàn)的？在實(shí)踐中觀察實(shí)際設(shè)備的具體操作，能夠?qū)栴}進(jìn)行分析，并提出自己的解決方案。在南風(fēng)日化見習(xí)過程中，重點(diǎn)要了解精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)的特點(diǎn)，并對攪拌過程、離心過程、干燥過程及產(chǎn)品分析檢測、包裝過程進(jìn)行學(xué)習(xí)，為后期的設(shè)計(jì)性試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。通過這一系列的活動，架通了枯燥理論與生產(chǎn)實(shí)踐間的橋梁，使學(xué)生認(rèn)識到所學(xué)知識的重要性，同時積極思考進(jìn)行創(chuàng)新，為將來進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作積極準(zhǔn)備。
2.2化工綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開發(fā)，鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，調(diào)動學(xué)習(xí)自主創(chuàng)新性
化工原理實(shí)驗(yàn)大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，項(xiàng)目組在此基礎(chǔ)上提出了綜合性實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)性試驗(yàn)要求。要求學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件及設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品項(xiàng)目的開發(fā)，從構(gòu)思產(chǎn)品項(xiàng)目、設(shè)計(jì)工藝流程，具體實(shí)施及開展操作都按照化工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，從查閱資料、繪制流程圖，實(shí)驗(yàn)操作、檢測分析、數(shù)據(jù)處理及分析、團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)等多個角度鍛煉了學(xué)生的能力。例如針對串聯(lián)流動反應(yīng)器停留時間分布測定實(shí)驗(yàn)裝置，引導(dǎo)學(xué)生對間歇操作產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，給出設(shè)計(jì)題目-洗滌劑生產(chǎn)，并提出針對反應(yīng)釜如何確定該設(shè)備的最大生產(chǎn)能力，要求學(xué)生去完成該項(xiàng)目。首先查閱資料，備齊生產(chǎn)的基本原料，然后確定工藝路線及配方，最后進(jìn)行生產(chǎn)操作；要確定間歇釜的最大生產(chǎn)能力需要測定化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)，即要清楚化學(xué)反應(yīng)的宏觀動力學(xué)方程及本征動力學(xué)方程，應(yīng)用已有設(shè)備，通過電導(dǎo)率數(shù)值的變化來測定反應(yīng)的速率，問題逐步解決。這一過程既體現(xiàn)了學(xué)生的自主創(chuàng)新性，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了對理論的理解。在綜合性實(shí)驗(yàn)方面分別進(jìn)行了以下的工作，內(nèi)容見表1。在綜合性試驗(yàn)中，一方面要求學(xué)生提前做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，在有限的時間內(nèi)合理安排實(shí)驗(yàn)；另一方面要求老師付出更多的時間和精力去指導(dǎo)；再次要求不同小組學(xué)生間進(jìn)行合理的任務(wù)分解，分別在不同時間教學(xué)環(huán)節(jié)中完成，然后分組討論給出相應(yīng)的結(jié)論，這樣進(jìn)一步增加了學(xué)生間的交流，有助于培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
2.3基于工程創(chuàng)新的化工原理課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)
課程設(shè)計(jì)是對學(xué)生的綜合能力的鍛煉環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的工程理念及寫作技能，為將來的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))打下基礎(chǔ)，為進(jìn)入生產(chǎn)企業(yè)儲備技能。因此，該環(huán)節(jié)要充分調(diào)動學(xué)生的積極性，可以給定某范圍或某一個生產(chǎn)實(shí)際問題，讓學(xué)生就感興趣的某一方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如在前面提到過的污水處理過程，熱電廠蒸汽利用過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括工藝流程、主要設(shè)備及操作條件。同時，對說明書的規(guī)范給予嚴(yán)格要求，以便能夠達(dá)到工程技術(shù)的基本要求。另外，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)教師要了解生產(chǎn)，積極與企業(yè)進(jìn)行合作，選題盡可能與當(dāng)?shù)匾痪€化工生產(chǎn)企業(yè)結(jié)合。
3結(jié)束語
針對化工實(shí)踐教學(xué)中的現(xiàn)狀，將CDIO工程教育理念引入到教與學(xué)中，通過化工見習(xí)，化工原理設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)以及化工原理課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的觀察問題、分析問題、解決問題的工程意識、應(yīng)用能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，為社會培養(yǎng)素質(zhì)高、應(yīng)用型、綜合性工程技術(shù)人才。目前，基于化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐，同時借鑒其他高校的寶貴經(jīng)驗(yàn)，化工原理實(shí)踐課程的教學(xué)在建設(shè)與改革中同步進(jìn)行，許多環(huán)節(jié)如創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)、教師科研項(xiàng)目與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合、校企合作服務(wù)地方服務(wù)社會等還存在不足，需要進(jìn)一步完善。
作者：李學(xué)坤孫平石奇周躍花范磊剛單位：西安文理學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院
