会员注册 | 登录 | 微信快捷登录 支付宝快捷登录 QQ登录 微博登录 | 帮助中心 人人文库renrendoc.com美如初恋!
站内搜索 百度文库

热门搜索: 直缝焊接机 矿井提升机 循环球式转向器图纸 机器人手爪发展史 管道机器人dwg 动平衡试验台设计

   首页 人人文库网 > 资源分类 > DOC文档下载

职业教育论文-“化工原理”教学应重视工程观念的培养.doc

  • 资源星级:
  • 资源大小:16.20KB   全文页数:9页
  • 资源格式: DOC        下载权限:注册会员/VIP会员
您还没有登陆,请先登录。登陆后即可下载此文档。
  合作网站登录: 微信快捷登录 支付宝快捷登录   QQ登录   微博登录
友情提示
2:本站资源不支持迅雷下载,请使用浏览器直接下载(不支持QQ浏览器)
3:本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

职业教育论文-“化工原理”教学应重视工程观念的培养.doc

职业教育论文化工原理教学应重视工程观念的培养摘要化工原理是一门实践性、工程性很强的应用课程。在教学实践中,应注重培养学生的工程思维和工程意识,提高分析工程问题、解决工程问题的能力。该文总结了六种教学中涉及的工程研究方法联系实际法、数学模型法、因次分析法、近似估算法、过程分解法、当量处理法并结合课堂讲授、例题与习题的训练、实验环节的巩固、化工单元过程的课程设计等教学环节,提出了在教学中提炼工程观念、在实验中确定工程观念、在设计中实践工程观念的观点,充分探讨和论证了该课程对培养与强化学生工程观念的重要作用。关键词化工原理教学工程观念化工原理课程包括教学、实验、设计三个环节,是化工类专业的基础必修课之一,是学生专业知识构建中的一门承前启后的重要课程,也是学生从化学到化工认知过程中的纽带与桥梁。近20年来,全国许多工科高校包括一些林业院校纷纷开设了化工原理课程。由于化工原理课程涉及范围广、内容多,加上相关实验与设计对学生的动手能力和计算能力的要求较高,因此如何与专业发展方向相衔接开展教学,是一项非常重要、难度颇大的研究课题。化工原理是一门以典型的单元操作为主要内容,以传递过程和研究方法论为主线的工程技术基础课。它不同于物理和化学等基础学科,因为基础学科以简单的、理想的模型为研究对象,采用的是严密的数学分析法而工程学科面临着真实、复杂的实际生产问题,加上待处理物系千变万化、影响因素多而复杂、操作条件各不相同,除了少数简单的问题可采用数学解析法以外,大多数问题需要依靠理论指导下的工程化方法来解决。化工原理实验和课程设计更是强调学生运用工程方法和工程手段将书本知识实现应用的环节,即是强化学生将理论的感性认识上升到理性认识,达到学以致用的目的。这就要求学生尽早建立工程意识,树立工程观念,培养工程思维,最终能用工程观念分析、解决工程实际问题。本文拟从化工原理理论教学、课后实验、课程设计三个角度来探讨学生工程观念培养的问题。一、教学中提炼工程观念教学活动是在教师指导下学生积极参与学习的过程,其中教师的引导显得非常重要和关键。教学中应有意识地让学生建立起一种工程意识,用工程的价值观念来分析解决工程实际问题。其中,注意引入一些有效的工程应用方法,可达到事半功倍的效果。一联系实际法在课堂教学中,可以采用集体讨论、教师点评等形式,调动学生的参与意识,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。例如,在流体流动章节的教学中,引导学生留心观察宿舍在用水高峰期与非高峰期出水量的大小来理解分支管路中流量分配的特征,并可结合家庭装修中如何合理选择和铺设水管等具体问题来理解流体流动阻力的概念,深入浅出地加以引导和启发。每次讨论时,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,深入剖析问题,得出结论,从中提炼工程意识,形成工程观点,强化工程思想。再比如,在传热学的教学过程中,可就家庭热水器的安装和热水管的布置,家用电暖炉的工作原理、传热方式等与人们密切相关的生活事例来分析传热的原理,讨论如何有效地传热以及如何防止在传热过程中的热损失等相关的工程实际问题。这不仅能充分调动学生的洞察、想象和思维能力,强化对工程观念的检验和应用,同时也能培养学生对化工原理课程的兴趣,有利于工程观念的建立和提升。二数学模型法数学模型法是在对研究的问题有充分认识的基础上,将复杂的问题作合理又不过于失真的简化,提出一个近似实际过程且易于用数学方程式描述的物理模型,并对所得到的物理模型通过物料衡算、热量衡算、平衡计算等找出模型参数之间的关系,进而建立数学模型,然后确定该方程的初始条件和边界条件,求解方程,最终通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数。在化工原理课程中,最著名、最实用的模型当属膜模型,它普遍适用于动量、热量和质量三种传递。此外,还有许多其它问题的求解也可采用建模来解决。例如,在讲授非均相体系分离中的沉降过程时,以求取流体通过固定床的压降为例,可用实物图片告知学生固定床中颗粒间的空隙形成许多可供流体通过的细小通道,这些通道是曲折的而且是互相交联的,同时,这些通道的截面和形状又是很不规则的,流体通过如此复杂的通道时的压降自然很难进行理论计算,引导学生借用数学模型法来解决。即,将床层中复杂的不规则的通道简化成许多管径为d。、长度为L。的平行细管,简化后的模型通过引入模型参数结合范宁公式计算阻力,最后通过实验来确定模型参数和检验数学模型的有效性。这样,就把一个复杂的实际工程问题简化为一个简单的流体流动问题。学生在其中经历了提出问题、分析问题、解决问题的过程,既加深了对公式的理解和认识,又掌握了一种实用的工程问题解决方法。三因次分析法许多工程的实际问题,涉及的变量较多,过程较复杂,一般很难从理论上进行描述,通常采用因次分析法。该法不需要对过程机理有深入的理解,只需尽可能地分析并正确列出影响过程的主要变量,通过无因次化减少变量的数目,再通过实验确定具体的函数关系。因次分析法用无因次数群代替单个变量,大大地减少了实验的工作量,并且实验中不需要采用真实的物料、真实的流体或实际的设备尺寸,只需借助模拟物料,由一些预备性的实验或理性的推断得出过程的影响因素,进而加以归纳和概括,形成经验方程。以流体流动章节中获得流体在管内流动的阻力和摩擦系数入的关系式为例。根据摩擦阻力的性质和有关实验研究,得知由于流体内摩擦而出现的压力降△Pf与管径d、管长1、液体黏度u、液体密度p、流速u、管壁粗糙度ε等6个因素有关,但无法写出具体的函数表达式。将问题写明摆在学生面前,并适时地传授给学生一种实用的工程方法因次分析法,即根据因次一致性原则和白金汉的7c定理,引导学生将上述6个参数对压降Apf的影响转化为dup/u雷诺数、1/d、ε/d3个无因次数群对△Pf/pu2欧拉数的影响,使得实验研究可从原来考察7个参数之间的关系减少为4个无因次数群之间的关系,大大减少了实验的工作量,让学生切身体会到该法的方便性与实用性。因次分析法另一个重要的特性是,可将水、空气的实验结果通过无因次数群类比法推广应用于其它流体,将小尺寸模型的实验结果应用于大型实验装置。让学生明白实验前的无因次化工作是规划实验的一种有效手段,在化工中应用广泛。这样,学生今后遇到类似的实际问题,就可大胆地应用已学过工程方法,达到解决问题的目的。四近似估算法一般来说,影响工程问题的因素众多,在处理工程实际问题时考虑所有影响因素是很难的,所以在处理实际工程问题时只要保证结果在允许的误差范围内,工程上是可以接受的。因此,学生有必要掌握工程上近似处理、近似计算的思想和方法。例如,在传热计算中总传热系数K是评价换热器性能的一个重要参数,也是换热器的传热计算所需的基本数据。在忽略换热器污垢热阻的前提下,K的表达式为1/K。1/aob/λdo/dm1/aido/di。可以看出,总传热系数的倒数,即总热阻由三部分组成管外传热热阻、管壁导热热阻、管内传热热阻。当aoao时,Koai成立。即,总热阻是由热阻大的那一侧的对流传热所控制。而在工业上换热操作中,通常都是由饱和热蒸汽加热冷流体,其中水蒸气的对流传热系数ao相当大,因此可将总传热系数K作近似处理,其值约等于冷流体的对流传热系数ai值。同时在实际操作中,欲提高K值,关键在于提高对流传热系数较小一侧的a。可见,在教学中应让学生逐步掌握工程上近似处理的思想和方法。在课堂上的例题与习题讲授过程中,应经常穿插一些工程实际问题,要求学生大胆快速地进行近似估算。这样,不仅能使学生深化对理论教学内容的认识,而且还可使学生做到举一个例题习题而反思三个工程问题,进一步完善对工程意识的建立,巩固工程观念。五过程分解法在处理工程实际问题时,将一个复杂的过程或系统分解为联系较少或相对独立的若干个子过程或子系统,分别研究各子过程或子系统的特有规律,然后将各个子过程或子系统联系起来,探求各子过程或子系统之间的相互影响及总体效应,再分别采取各自合适的研究方法,这就是过程分解法。例如,在设计填料塔时,把填料层高度计算公式表示为传质单元高度HOG或HOL和传质单元数NOG或NOL之积,表面上看起来只是变量的分离和合并,但实质上却是对过程的分解。NOG、NOL与物系的相平衡及进、出口浓度有关,受工艺条件控制,反映了吸收过程进行的难易程度而HOG、HOL则与设备形式及设备的操作条件有关,反映了设备效能的高低。这样,在选择设备之前,可以根据给定的分离任务,计算出NOG或NOL,如果NOG或NOL太大,则表明吸收剂性能太差或分离要求过高,必须选择高效设备去适应。因此,在讲授填料层高度计算时,不能简单地引入NOG、NOL及HOG、HOL等符号的定义,还要说明这样处理的优点,让学生了解如此分解的内在含义。六当量处理法当量处理法是指用一个已知的过程或参数代替另一个较为复杂的待定过程或参数,使该事物在过程特征的某一方面与另一较为简单的已知事物等价。在化工原理课程中,用当量法处理工程问题的例子很多,例如通过引入当量直径将圆管内流动的研究结果推广于非圆管引入当量长度计算管件、阀门的局部阻力引入当量滤饼厚度或当量滤液量计算滤布阻力引入体积当量直径和形状系数表征非球形颗粒等。这种化繁入简的处理手段,可直接解决工程中很多复杂的问题,应用广泛。二、实验中确定工程观念化工原理是人们通过长期实验总结和工程实践验证了的实验学科。我校先后从天津大学、浙江大学、南京工业大学购入全套化工单元实验装置,设备先进,自动化程度高,实验硬、软件条件齐备。我校的化学工程实验中心于2004年获中央与地方共建高校基础实验室的资助,2005年被授予江苏省基础实验示范点。以往化工原理实验一般采纳的是学生预习教师讲解学生操作写报告的教学模式,这种模式教学方法单一,其任务只是验证理论知识中的一些现象、结论,在这种教学模式下学生缺乏创造性,对其工程观念的培养帮助并不大。因此,我们利用实验条件的优势,大胆地进行了新的教学模式的探索,实行开放式实验教学模式。其根本目的就是真正体现以学生为教学的主体,将更多的主动权和选择权交给学生,激发学生的学习兴趣和主动性,为学生自主学习提供一个平台。在开放式的教学模式下,教师不再对实验原理、操作步骤、仪器使用等进行详细的讲解,这些内容由学生自己去学习,教师只起到督导的作用,对学生的实验过程仅提供一些指导性意见。为了很好地完成实验,学生必须做好实验前的准备工作,熟悉实验内容,查阅相关的文献资料。这样,就调动了学生学习的积极性,效果明显优于以前。虽然学生在实验过程中遇到的问题比以前更多,但在处理这些问题过程中,学生分析和解决问题的能力得到了实际的锻炼,这正是我们所期待的,有助于培养学生解决工程问题的能力。三、设计中实践工程观念化工原理课程设计是一个总结性的实践教学环节,是对学生综合应用本课程及其它相关课程的基本知识,独立完成某单元操作设计的训练。通过选题、资料的准备、化工单元过程设计和总结等相关程序,使学生真正体验解决工程问题的思路和方法,切实地感受理论知识与工程观念的结合和应用。通过课程设计的训练,营造学生模拟解决实际工程问题的场景,以达到对整个化工原理课程知识认识上的升华。例如,学生做苯一甲苯混合体系的分离设计时,首先面临过程的选择,可以选择蒸馏或萃取这两种化工单元操作,也可选择一些新型的化工单元操作,如膜分离等。在一般情况下,首先考虑采用蒸馏,它最适合于分离大部分的液体混合物,尤其适合于大规模、自动化控制的工业分离。只有不适宜用蒸馏分离的物系,才考虑用其它的分离手段。在过程确定以后,就必须进行设备的选择。如果确定用板式塔,则还要确定用什么样的塔板。如果确定用填料塔,则还要确定用整装填料,还是用散装填料,用什么材质,等等。这些问题即为设备选择。在确定了过程和设备之后,就要进行过程的计算和设备的设计。在这个过程中,通常必须利用物料衡算方程、热量衡算方程、操作线方程、热力学方程、传热速率方程、传质速率方程等关系式,根据所处理物系的性质和操作条件进行设计计算。设计计算过程通过各种物性数据手册和化工手册查取所需的设计数据,且经常采用一些适用的经验方程计算有关参数值。在缺乏数据的情况下,有时候则要组织实验以取得必要的设计数据。这样,既锻炼了学生查阅文献的能力,也使学生掌握了遇到实际工程问题时可以采用的各种方法。课程设计完成后,让学生模拟面对实际的工业场合可能出现的各种设计型问题和操作型问题进行答辩。前者主要就设备参数条件选择的依据给出合理详尽的解释说明而后者的一般表现方式是当某一个操作参数发生变化时,通过分析判断,该参数的变化将会引起其他哪些参数发生变化以及变化的方向变大还是变小、变化程度的大小。只要参数变化在允许的范围内,操作仍可视为正常。而参数变化超出允许的范围时,就要进行调节。同时若设备发生故障,则要求通过分析判断发生故障的原因,并排除故障。通过上述的训练,既加深了学生对化工原理课程相关知识的理解和巩固,又使学生在设计中实践了工程观念。三、结语可以看出,工程观念贯穿于化工原理课程教学、实验、设计中的每一个环节,在教学实践中应用科学思维方法和工程分析方法组织教学内容,能极大地提高学生学习的主动性,使教学过程成为学生工程思维方法、工程分析能力及工程素质培养的过程。在授课过程中,要通过讲解、归纳总结、举例题、精选习题,并有机结合实验、设计等应用环节,加强学生工程观念、工程理论及其应用能力的培养,以适应新时代的要求。

注意事项

本文(职业教育论文-“化工原理”教学应重视工程观念的培养.doc)为本站会员(21ask)主动上传,人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知人人文库网([email protected]),我们立即给予删除!

温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。

copyright@ 2015-2017 人人文库网网站版权所有
苏ICP备12009002号-5