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化学反应工程重点课程建设探讨.pdf

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化学反应工程重点课程建设探讨.pdf

第7卷第3期2006年9月江苏工业学院学报JOURNALOFJIANGSUPOLYTECHNICUNIVERSITYVol17No13Sep12006化学反应工程重点课程建设探讨X李为民,尹芳华江苏工业学院化工系江苏常州213164摘要化学反应工程是化工类学生的专业基础课,对于培养学生的化学反应工程基础、强化工程分析能力具有十分重要的作用。该课程建设采取加强教材建设与实验教学、通过启发式引导型授课、增设交流研讨课培养学生学习兴趣、采用开闭卷结合的考试方式等方法,提高课程的教学效果。关键词化学反应工程课程建设教学改革中图分类号G642文献标码A文章编号16729048200603008302化学反应工程是化工类专业本科学生的专业基础课。多年的教学实践发现,化学反应工程课程是比较难学的课程。为了让学生能系统掌握本课程的内容,须对课程内容进行重组、整合与优化,使教学内容达到较为合理的程度,并在教学方法和手段方面进行改革,力求把化学反应工程基本观点与相关基础知识紧密联系起来。一、教材的选择目前国内化学反应工程的教材多达十几种。考虑到江苏工业学院的教学实际情况,采用化学反应工程基础1作为授课教材,重点是介绍化学反应工程中基本原理、基本概念、理论和研究方法,着重讲述化学动力学、均相理想反应器、非理想流动反应器流动模型、非均相反应器等基本理论,力求表达清楚,确切阐述,为进一步学习反应器设计与分析打下坚实的基础。另外选取一些优秀的外文版教材作为学生的参考书目,如O.Levenspiel主编的ChemicalReationEngineering3rd,2002,J.Smith主编的ChemicalEngineeringKinetics3rd,1981等。这样既促进了专业英语能力的培养,同时又满足了部分优秀学生的求知欲,拓宽了知识视野。二、教学方法、模式与手段的探讨在课堂教学中,根据学生的认知基础、思维水平、具体内容、教学目标和条件设施,灵活采用不同的教学方法,充分体现教师启发引导和学生积极主动的现代教育基本原则。基于这一认识,在注意灵活运用的同时,积极采用综合引导型教学方法。根据教学基本要求,教学计划和教材内在联系,对有些章节按问题重新组合为一个自学单元,按引导自学质疑精讲练习小结六段程序进行教学。该引导型教学方法学生化费的学习时间比较多,但兴趣比较大,学习的主动性高,学习效果比较好。此外,在课程结构上针对压缩了的学时数和课程特点作相应的调整。教学改革后化学反应工程学时数压缩为50学时左右。因此不能再对教材内容面面俱到地进行教学,围绕教学大纲的要求,根据学生的特点,遵循先基础理论后实际应用,先简单后复杂过程,做到内容精、细、深、略有度,让学生循序渐进地入门,逐渐激发学生的求知欲望。每章内容的结构都进行适当调整,由工业实际问题入手,抽象出简化物理模型,再建立数学模型研究与求解,并进行实践检验。是由感性认识过渡到理性认识,不易产生畏难情绪。三、强化计算机的应用化学反应工程课程的数学模型多,对一些比较复杂的数学模型,若不采用计算机求解,很难得到结论,因此,在的教学中强化计算机的应用。如气固相催化反应器是用数学模型法设计计算最成功的实例之一,常用拟均相模型求解。对拟均相一维模X收稿日期20051014作者简介李为民1962,男,浙江湖州人,副教授,从事化学工程与工艺的教学与研究。基金项目江苏工业学院重点课程建设基金项目号Zdk02020009型可以得到微分方程组,此微分方程组可以用数值法求解,常用的数值法如欧拉法、改进欧拉法、龙格库塔法等。在教学中,首先介绍简单易懂的欧拉法,使同学们掌握数值法一些基本原理,在此基础上介绍改进欧拉法及四阶龙格库塔法,在提供计算框图的基础上,要求学生采用VB计算机语言进行编程,对各种计算方法、边界条件、初值、步长等进行比较,使计算结果稳定准确。要求对不可逆放热反应找到反应器的热点,通过反应器热点的模拟计算,可以采用提高催化剂的稀释比、增加分段填装数目等手段来拉平及降低热点温度,以适应工业生产的要求,因为反应器的热点温度必须低于反应与催化剂所允许的最高温度,否则可能产生飞温失控,烧坏催化剂和反应器,发生事故。而对半连续反应器、变温反应过程等进行计算机模拟,可大大激发了学生的学习积极性,取得了很好的教学效果。四、实验教学的建设实验是化学反应工程课程教学的重要物质条件,实验可以帮助学生建立起化学反应工程现象的直观图象,为化学反应工程概念和理论的建立奠定基础,加深对概念和规律的理解。可以化抽象为具体、化深奥为简单,使模糊的东西变得清晰、枯燥的内容变得生动。如返混是不同停留时间的物料混合,从本质上而言是时间上的返混,因为不同停留时间物料的浓度不同,混合的结果是降低了反应器中反应物料浓度,影响反应速度、转化率及选择性。所以返混对化学反应结果影响特别大,只有彻底理解,才能采取相应措施,以有效利用或改善返混状态。实验可以验证这些概念及返混引起的反应物浓度变化的特征。通过开设连续均相反应器的停留时间分布及其流动模型参数的确定、四釜串联自动测定停留时间分布等实验2,学生可以从中看到返混对反应物浓度的影响及停留时间分布的特征,反应器的空速等操作条件对返混程度的影响,对串联全混釜模型与轴向分散模型有了深刻的理解。根据流动模型参数,结合在其中进行反应的特征参数,计算或预测非理想流动状态下反应实际可达到的转化率。五、考核方式的改革考试方法通常有开卷和闭卷两种,两种方法各有特点。目前普遍采用闭卷考试,无疑对掌握基本理论、基本概念和公式有促进作用,但助长了学生死记硬背的习惯。要改一张考卷定终身为多维考核方式,采用期末统考、平时课堂练习考核、小论文考核、大型计算机编程作业题考核及对学生自认为已经掌握的内容进行面试讨论等方法综合评定学业成绩,督促学生注重综合素质的提高,试卷评分标准统一,并对试卷进行详细分析,为下一年的教学提供依据。化学反应工程是一门最能体现了化学工程与工艺特点的学科,让学生掌握并运用它并非易事,应不断地进行教学法的探索与改进,努力使教学跟上时代的步伐,使学生的化学反应工程的基础更扎实、综合分析能力更强,成为深受社会欢迎的人才。参考文献1尹芳华,李为民.化学反应工程基础M.北京中国石化出版社.20003536.2钟王景,徐鸽,杨柳新.化学工程与工艺专业实验的改革与实践J.江苏工业学院学报社会科学版.200527678.StudyontheConstructionintheKeyCourseofChemicalReactionEngineeringLIWeimin,YinFanghuaDepartmentofChemicalEngineeringofJiangsuPolytechnicUniversity,Changzhou,213164,ChinaAbstractChemicalReactionEngineeringisabasiccourseofChemicalEngineering.ItplaysanimportantroleinlayingdownthefoundationandinstrengtheningthestudentsabilitiesinEngineeringanalysis.Thekeycourseconstructionmodesareasthefollowingstrengtheningtheteachingandexperimentalmateri2als,arousingthestudentsinterestsinstudybylecturewithintroductorymethodsanddiscussingmethods,andadoptingnewexaminationmethodinordertopromotetheteachingandlearningresults.KeywordsKeywordsChemicalReactionEngineeringCourseConstructionTeachingreform责任编辑葛彦东48江苏工业学院学报2006年

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