精馏实验报告范文
时间:2023-03-15 15:10:00
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篇1
课程名称: 化工原理实验 实验名称: 精馏实验实验日期
北 京 化 工 大 学
实验五 精馏实验
摘要:本实验通过测定稳定工作状态下塔顶、塔釜及任意两块塔板的液相折光度,得到该处液相浓度,根据数据绘出x-y图并用图解法求出理论塔板数,从而得到全回流时的全塔效率及单板效率。通过实验,了解精馏塔工作原理。 关键词:精馏,图解法,理论板数,全塔效率,单板效率。
一、目的及任务
①熟悉精馏的工艺流程,掌握精馏实验的操作方法。
②了解板式塔的结构,观察塔板上汽-液接触状况。
③测定全回流时的全塔效率及单塔效率。
④测定部分回流时的全塔效率。
⑤测定全塔的浓度(或温度)分布。
⑥测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。
二、基本原理
在板式精馏塔中,由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液,在塔板上实现多次接触,进行传热与传质,使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比,称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一,其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况:最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作,要完成分离任务,则需要无穷多塔板的精馏塔。当然,这不符合工业实际,所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时,既无任何产品采出,也无原料加入,塔顶的冷凝液全部返回塔中,这在生产中午实际意义。但是由于此时所需理论板数最少,又易于达到稳定,故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。
实际回流比常取最小回流比的1.2~2.0倍。在精馏操作中,若回流系统出现故障,操作情况会急剧恶化,分离效果也将变坏。
板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数,有以下两种定义方法。
(1) 总板效率E
E=N/Ne
式中E——总板效率;N——理论板数(不包括塔釜);
Ne——实际板数。
(2)单板效率Eml
Eml=(xn-1-xn)/(xn-1-xn*)
式中 Eml——以液相浓度表示的单板效率;
xn ,xn-1——第n块板和第n-1块板的液相浓度;
xn*——与第n块板气相浓度相平衡的液相浓度。
总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因数。当物系与板型确定后,可通过改变气液负荷达到最高板效率;对于不同的板型,可以保持相同的物系及操作条件下,测定其单板效率,以评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果,常用于板式塔设计中。
若改变塔釜再沸器中加热器的电压,塔内上升蒸汽量将会改变,同时,塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化,其沸腾给热系数也将发生变化,从而可以得到沸腾给热系数与加热量的关系。由牛顿冷却定律,可知
Q=αAtm
式中 Q——加热量,kw;
α——沸腾给热系数,kw/(m2*K);
A——传热面积,m2;
tm——加热器表面与主体温度之差,℃。
若加热器的壁面温度为ts ,塔釜内液体的主体温度为tw ,则上式可改写为
Q=aA(ts-tw)
由于塔釜再沸器为直接电加热,则加热量Q为
Q=U2/R
式中 U——电加热的加热电压,V; R——电加热器的电阻,Ω。
三、装置和流程
本实验的流程如图1所示,主要有精馏塔、回流分配装置及测控系
统组成。
1.精馏塔
精馏塔为筛板塔,全塔共八块塔板,塔身的结构尺寸为:塔径∮(57×3.5)mm,塔板间距80mm;溢流管截面积78.5mm2,溢流堰高12mm,底隙高度6mm;每块塔板开有43个直径为1.5mm的小孔,正三角形排列,孔间距为6mm。为了便于观察踏板上的汽-液接触情况,塔身设有一节玻璃视盅,在第1-6块塔板上均有液相取样口。
蒸馏釜尺寸为∮108mm×4mm×400mm.塔釜装有液位计、电加热器(1.5kw)、控温电热器(200w)、温度计接口、测压口和取样口,分别用于观测釜内液面高度,加热料液,控制电加热装置,测量塔釜温度,测量塔顶与塔釜的压差和塔釜液取样。由于本实验所取试样为塔釜液相物料,故塔釜内可视为一块理论板。塔顶冷凝器为一蛇管式换热器,换热面积为0.06m2,管外走冷却液。
图1 精馏装置和流程示意图
1.塔顶冷凝器 2.塔身3.视盅4.塔釜 5.控温棒 6.支座
7.加热棒 8.塔釜液冷却器 9.转子流量计 10.回流分配器
11.原料液罐 12.原料泵 13.缓冲罐 14.加料口 15.液位计
2.回流分配装置
回流分配装置由回流分配器与控制器组成。控制器由控制仪表和电磁线圈构成。回流分配器由玻璃制成,它由一个入口管、两个出口管及引流棒组成。两个出口管分别用于回流和采出。引流棒为一根∮4mm的玻璃棒,内部装有铁芯,塔顶冷凝器中的冷凝液顺着引流棒流下,在控制器的控制下实现塔顶冷凝器的回流或采出操作。即当控制器电路接通后,电磁圈将引流棒吸起,操作处于采出状态;当控制器电路断开时,电磁线圈不工作,引流棒自然下垂,操作处于回流状态。此回流分配器可通过控制器实现手动控制,也可通过计算机实现自动控制。
3.测控系统
在本实验中,利用人工智能仪表分别测定塔顶温度、塔釜温度、塔身伴热温度、塔釜加热温度、全塔压降、加热电压、进料温度及回流比等参数,该系统的引入,不仅使实验跟更为简便、快捷,又可实现计算机在线数据采集与控制。
4.物料浓度分析
本实验所用的体系为乙醇-正丙醇,由于这两种物质的折射率存在差异,且其混合物的质量分数与折射率有良好的线性关系,故可通过阿贝折光仪分析料液的折射率,从而得到浓度。这种测定方法的特点是方便快捷、操作简单,但精度稍低;若要实现高精度的测量,可利用气相色谱进行浓度分析。
混合料液的折射率与质量分数(以乙醇计)的关系如下。
?=58.9149—42.5532nD
式中 ?——料液的质量分数;
nD——料液的折射率(以上数据为由实验测得)。
四、操作要点
①对照流程图,先熟悉精馏过程中的流程,并搞清仪表上的按钮与各仪表相对应的设备与测控点。
篇2
大家好!今天我就《城市声环境功能区监测点位确认技术报告》编制工作,向各位领导做一下汇报,同时把编制中的做法和一些心得、经验与兄弟单位进行交流,不妥之处,请给予指导。
河北省生态环境厅办公室2012年2月下发了《关于做好2020年声环境质量监测点位优化调整工作的通知》,要求各县市2020年9月30日前做好全省声环境质量监测点位优化调整工作。我分局领导非常重视,第一时间把通知发放到业务科室监测站,让其尽快按技术导则、规范要求,对大城县功能区噪声、区域环境噪声及交通噪声监测点位进行点位筛选、确认。
一、项目咨询、资料收集准备阶段
因该项工作专业技术性强、工作量大,而且没有经费、没有经验可循,找不着头绪,只好采取多学多问的方式,一点点摸索推进。通过网上搜查相关信息,现场请教市监控中心项目领导和电话咨询省监测处噪声方面的技术专家,查阅相关标准资料,城建局、规划局、大气办收集《xxx城乡总体规划》、《xxx中心城区声环境功能区划分技术报告》等相关资料,为点位确认做着前期准备工作。
二、技术报告编制阶段
通过多方请教、咨询,我们有了大致的工作思路,并对声环境质量点位布设和监测方面的技术规范进行了仔细研读,对于监测点的设置原则、设置要求、点位布设方法有了清晰的认识。7月份开始了《xxx城市声环境功能区监测点位确认技术报告》编制工作,根据《城市区域环境噪声适用区划分技术规范》、《声环境质量标准》要求确定城市区域声环境噪声点位103个,按照要求编码进行实地监测,同时记录点位的经纬度、参照物、功能区代码、噪声监测值等,此项工作已经完成。
最困难的也是技术性最高的部分,应该是功能区噪声点位确认工作,因为该点位一旦确认五年内不能调整。首先要把大城县规划图、功能区规划图和卫星图三图合一,为此我们请教了很多技术专家,延误了很多时间。最终三类功能区每类划分成100个网格,确认100个监测点位,然后从这100多个监测数据中计算出平均值,按照绝对差值在±1.0dB(A)之内,相对偏差尽可能小于5%的原则,粗选出几个监测点位,根据选点原则,综合考虑测点的环境特征、地理位置、空间分布、点位代表性和监测的现场条件等因素,对备选点位进行现场勘查,再经过和物业、业主等沟通协商,确定符合原则要求的功能区噪声监测点。所以,功能区噪声普查点位我们就布设了300个。
三、噪声监测、点位优化分析阶段
因为功能区点位较多,任务紧,我们采取和三方监测公司一起合作监测的方式,全力推进普查点位监测工作,尽快完成点位优化分析,争取9月15日前完成专家验收。
篇3
色谱实验课教学改革与实施根据色谱分析
精心设计教学内容,实行“模块式”教学不仅注重色谱分析基本技能训练、色谱分析基本理论的应用,更注重运用色谱技术解决实际问题。为此,编写色谱分析实验教学大纲时,从实验教学的目的和任务、实践教学内容与要求等方面进行实验教学设计与安排。实验内容分为基础验证性实验、综合型、开放型实验3个模块。基础验证性实验仅开设“混合物定性定量分析”(5学时)和“色谱分离条件的选择”(5学时)。此模块注重培养学生色谱实验基本技能,在讲授方法上由原来的学生“看实验”改为学生亲自动手操作,包括色谱仪的开机、关机、色谱工作站的使用、色谱条件选择、进样等等,让学生亲自动手操作仪器,力求促进学生积极学习,提高学生的动手和思考问题能力。综合型实验为“乙苯脱氢制备苯乙烯及产率色谱分析”(7学时),将化工原理中的分离单元操作与色谱定性定量分析相结合,将实际产品的精馏与产率纯度分析相结合。此模块注重色谱分析的实际应用,并充分利用化工原理实验的设备设施,充分发挥各种教学资源的作用。开放型实验开设“乙酸乙酯合成、精馏及纯度分析”(7学时),让学生从物质合成与分离、纯度分析等方面运用已学习的多种知识进行自行设计实验过程,设计方案包括确定合成实验方法与实验仪器选配及安装、精馏装置设计、色谱分离条件选择、数据处理方法等,老师对设计方案检查后学生自行完成整个实验。此模块注重将色谱分析与有机合成、物质分离等知识相互联系,使学生全面巩固和掌握各种专业知识,达到融会贯通,为创新能力的培养奠定基础。注重教法改革,进行“阶梯式”教学法综合型、开放型实验进行“阶梯式”教学法。第一阶段是实验引导,即根据实验的题目和要求,指导学生查阅相关资料、合理设计实验方案,对实验报告的格式、方法提出要求等,引导学生进入综合型、开放型实验状态;第二阶段是实验操作和过程体验阶段。学生通过1个综合型实验和1个开放型实验的体验过程,运用已学过的色谱分析及相关基础知识和实验技能,以小组形式在实验室完成实验操作,对自行确定的实验方案的合理性和创新性进行验证,并对实验结果进行分析得出综合性的结论,对实验中出现的现象和疑惑进行交流讨论;第三阶段是实验归纳总结阶段,学生根据实验过程撰写实验报告和科技小论文,对实验过程进行总结,对实验中的现象进行合理解释,得出正确结论。通过这种“阶梯式”实验训练,引导学生积极思考、乐于实践,提高自主学习效果,促进学生学习能力发展,培养学生的创新意识。
实验教学改革的效果
篇4
【关键词】化工基础实验课程改革实践高等院校
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)05-0248-02
1.前言
同基础化学实验不同,化工基础实验源于化工生产中的工程技术问题。在进行化工基础实验教学的过程中,一般使用的都是小型的化工设备,在对操作和控制方面的要求都比较高,并且实验中涉及的变量也很多,数据处理相对复杂。另外,化工基础实验一般都需要几个人互相配合才能完成,能够充分的锻炼学生之间互相协作的精神。
当前,正处于实验教学改革的关键时期,为了能够达到更好的教学效果,调整化工基础实验内容和教学方法势在必行。因此,结合近几年的教学实践,笔者做了一些探索。
2.化工基础实验课程改革的探索
2.1 制定新的教学目标
制定教学目标能够帮助教师明确实验改革的思路和方向。在制定教学目标时,要先确定实验教学的目的。通过实验教学,要让学生学到什么知识,掌握哪些方法,具备什么样的能力,对他们将来有什么帮助等等都要首先进行确定。结合市场对人才的要求,可以参照以下教学目标:
1.训练化工基础实验的基本技能,学习测量技术和工程实验的基本方法,培养化工科学实验的研究能力。
2.将工程实验研究同基础化学实验研究区别开来,掌握工程实验研究所需要的研究方法,能够具备进行技术交流的能力。
3.能够灵活运用化工理论课程中的基础知识解决实验中出现的各种问题,具备通过化工实验获取新知识、新信息的能力。
4.适当增加设计型、研究型以及综合型的实验,强化学生的动手能力,提高他们分析和处理复杂问题的能力,培养他们的团队精神。
5.要跟得上科学技术的发展,不断学习和掌握新兴的化工技术和实验技术,扩大学生的视野,启迪学生的创新思维。
2.2 整合实验教学内容
为了满足教学大纲的要求,符合新的教学计划,需要对教学内容进行整合,达到少而精的目的。首先,可以将一些简单的验证性实验放在理论教学中做演示实验,例如管道流体阻力对比实验、雷诺实验等等。相应的增加一些设计型、研究型以及综合型的实验,例如精馏塔的操作及性能实验、换热器传热性能影响因素的探索实验等等。其次,要添置一些新的化工实验装置,引进能够代表化工新技术的实验,例如离子交换实验、膜分离实验等等。再次,要适当减少课堂教学实验的个数,从而满足教学计划的要求。最后,还要利用开放实验室以及仿真实验室的模式增加学生资助设计实验或自选实验项目,学生可以在课余时间在实验室内有选择性的完成,培养学生独立实验和勇于探索的能力。
2.3 改进实验教学方法
在传统的教学方法中,一般是老师先讲实验目的、实验原理等内容,然后一边讲实验步骤一边示范,指出应当注意的地方,最后学生按部就班的进行实验,教师进行观察指导。这样的教学过程只能让学生掌握一些简单的操作方法和技能,了解实验装置的性能,整个实验过程几乎都是模仿的过程,对培养学生兴趣,启迪学生创新思维毫无用处。因此需要对传统的教学方法进行改进。
首先,要对传统的教学程序进行改进。在实验前一周要给学生提出几个思考题目,让学生带着问题去预习,或者可以通过仿真实验软件进行实验预习。在上课时,老师先进行提问,检测学生的预习情况,利用启发式的互动教学方式,对学生忽视的问题进行讲解,再提示注意事项,最后让学生完成实验内容。
其次,教师还要善于利用计算机创建虚拟的化工实验环境,构造有效的仿真实验系统,让每位学生都有独立模拟操作的机会,这样不仅能够拓展实验内容,节约实验时间,还能够提高工作效率。另外这种方式还能够激发学生的学习兴趣,并且让学生对实验操作的全过程有一定的体验。
再次,教师还要积极建立开放式的实验室,提前制定开放性实验的课题,定期开放实验室,鼓励学生以独立或者合作的方式完成他们设计或者自己选择的实验内容。学生还可以通过校园网、交流群、贴吧等方式和教师进行交流沟通。这样不仅给了学生自主学习的机会,还丰富了学生的课余生活,对提高学生的动手能力和创造性思维的培养有非常明显的效果。
最后,对于有兴趣参加化工基础实验教学改革的学生,教师应该主动吸收过来。这些学生可以和教师一起探讨化工实验教学改革的方式方法,并且通过学生对实验教学过程的亲身体会,加上良好的师生互动,能够大力促进化工基础实验改革的进展。
2.4 改进实验课程成绩的评定方式
考核是检验教学效果和学生学习效果的最直接的手段。化工基础实验的考核内容和考核方法是学生学习过程的一个导向。为了能够正确的引导学生进行学习,避免注重分数,轻视能力的倾向,可以采用分项考核计分的方式对学生进行考核,最后综合评定学生的实验成绩。考核项目可以分为实验预习、实验操作和实验报告三个项目,其中实验预习占分数的30%,实验操作占40%,实验报告占30%。在实验预习的考核中,可以考察学生对实验目的、实验原理等内容的理解,考察学生能否简单叙述实验步骤等等。在学生进行实验操作的过程中,教师观察学生的操作是否规范,仪器仪表的使用方法是否正确,数据记录是否合格,是否拥有端正的实验态度,是否对实验现行进行了仔细观察等等。在评阅学生的实验报告时,要检测学生的原始数据是否完全,是否能够用表格和关联式表示出实验结果,字迹是否工整等等。这样全面的考核,才能给学生正确的学习导向,真正检测出教师的教学效果和学生的学习效果。
3.结束语
化工基础实验对学生能力的培养和提高起着越来越重要的作用,根据社会对人才的需要,现在各高校的化工基础实验都在纷纷实施教学改革,努力培养学生的创新意识和创新思维,提高学生的分析和应用能力。实验教学改革不是一项孤立、封闭的工作,它涉及到专业教学计划的修订,同时对教师的素质和能力提出了更高的要求,是一项系统工程。实验条件和经费的投入是完成实验教学改革的重要条件之一。随着实验改革的进一步加大,人力物力投入的不断提高,化工基础实验分层实验教学模式的实施将会取得更好的成效。
参考文献:
[1]吴伟伟,程莹.MIT 的化学工程教育:历史现状与启示[J].化工高等教育,2006,91(5):76-80
篇5
[关键词]应用技术;有机化学实验;教学改革
在教育部的推动下,由35所地方本科院校发起的应用技术大学(学院)联盟于2013年6月在天津成立。重庆科技学院作为应用技术大学(学院)联盟的副理事长单位,将按照建立现代职业技术教育体系、推动高等教育分类管理、服务现代产业发展的要求,探索中国特色应用技术大学的办学体制,推动中国高等教育的分类办学和特色发展,促进学校更好地服务重庆区域乃至全国的经济与社会发展。有机化学实验课程作为我校化工相关专业必修的实践课程之一,为适应应用技术型高校的发展和建设,其改革的迫切性更加明显。我校化学化工学院根据不同专业的要求,对原有的有机化学实验教学模式进行了稳步改革和实践,对实验的教学内容、方法和目标作了相应调整,初步构建形成了新的有机化学实验教学体系,取得了良好的教学效果[1,2]。同时,由于某些条件限制,有机化学实验课程的改革与实践中也遇到很多问题,需要进一步研究解决。
1存在的主要问题
1.1对学生自主实验能力的培养不够
目前的有机化学实验教学,通常的教学方法和顺序是由教师先行讲授实验目的、实验原理、操作步骤及注意事项等,在讲解过程中配合演示相关仪器和反应装置的安装和使用方法,然后由学生按照既定步骤模仿实验,自行操作并重复实验过程。学生必须在规定的时间内,使用规定的实验仪器设备,按照教师讲授的实验方法和步骤,完成规定的实验内容。实验结束后再按照一定的格式完成并上交实验报告。在这样的教学过程中,学生一般很少思考解释实验过程中出现的现象,更不会主动分析遇到遇到的问题。这种“照方抓药”的教学方式容易造成学生思维定势,抑制学生学习的创造性和积极性,不利于学生将学到的理论课程知识运用到相关实验中进行实际运用。学生往往把做实验当作完成任务,其独立思考和操作的能力难以通过实验教学得以提高和发展。
1.2对学生环保意识的培养和教育不足
有机试剂和药品大多易挥发、有毒性。实验教学过程中通常会产生废气、废渣、废液等污染物。针对有机化学实验的这一特殊性,必须在实验的全过程中采取适当的治理与防护措施,尽量减少对周边环境的污染,避免损害师生的身体健康。目前的教学模式下,虽然教师在教学过程中一般会强调注意某些有毒有害物质,但是对于如何处理这些物质、如何通过改进实验降低可能的污染等方面却涉及较少,对学生环保意识的教育不足。部分学生在做实验过程不按照标准的操作规范进行,导致产生不必要的副反应和污染物。有些学生做完实验后趁老师不注意将实验产品或者废液废渣等随意丢弃到普通垃圾桶,甚至排放到水槽流入下水道,造成一定的环境污染。
1.3开设实验与生产科研实际的联系不够
学校建设初期对实验室的投入不够,导致开设的实验通常是相对简单和易于实施的。实验的工艺往往在实际生产或者科学研究中运用较少或过于陈旧。比如有机化合物熔点测定还依旧沿用的毛细管测定法,虽然仪器简单、成本低廉,但是该方法不够准确,操作也非常麻烦。目前的实际生产或者科学研究中一般都已采用熔点仪进行测定。随着实验室建设投入的不断增加,实验条件已经大为改善。基于应用技术大学的办学思路,需要加强实验内容和生产实际的联系。
1.4实验成绩的考核不够合理
有机化学实验课程的成绩基本上是由平时成绩和实验报告成绩两部分组成,考核办法过于简单、粗糙。有机化学实验的预习过程同样非常重要,但这一过程我们无法有效监督和评价,导致部分学生临时抱佛脚,甚至压根就没有预习。平时成绩主要是考勤和实验记录的查验,由于同时进行实验的学生较多,无法真正对每个学生的操作进行评判。学生对实验报告的书写往往也是大量照抄课本或者讲义,没有实事求是的记录真实的实验过程,讨论实验中遇到的问题和解决方法。考核方式不能充分而准确地反映学生的实验技能和操作水平,考核的成绩与从实验过程中获得的知识与能力往往不太一致,成绩评定存在不合理性。
2改革的主要措施和思路
2.1强化学生自主实验过程
为了改变“照方抓药”的教学方式,提升学生自主实验的能力,我们从预习监督、过程引导和课后补充等方面进行了改革和实践。学院已引进实践课程预习监督系统,要求学生在每次实验课开始前完成相关的预习工作,合格之后才能开始实验。在网络系统中,学生可浏览观看相关实验教学的视频和教程,自主学习之后完成测试并提交预习报告。目前该系统正在调试中,根据实验涉及到的相关知识点和可能出现的问题编排了相应单元的各种程序,试用取得了较好效果。预习监督系统的使用加深了学生对实验课程预习重要性的认知,保证了预习的质量和效率,强化了学生自主实验的意识。在实验课堂上,教师除了讲解相关的知识和演示操作外,还重点引导学生自我发现和解决实验过程中遇到的问题。每堂实验课程至少由两名教师进行指导,加强对实验过程的监督,教师实时地与学生进行交流和互动。当某一学生的实验出现问题后,与其他同学及时讨论和分析,引导学生自己解决问题。当某一学生高收率地得到性状良好的有机产品时也及时与其他同学分享成功的喜悦。这种过程引导的方法提高了学生自主实验的积极性,同时还可刺激学生相互竞争,使其更加认真地投入到实验之中。有机化学实验课程结束后,为学生提供了课后补充实验,学生可以通过自己查阅文献,设计实验方案,再以学生科技创新项目的方式获得一定的经费支持并开展实验研究和操作训练。这一形式有效弥补了课堂实验时间不足、锻炼不够的问题。
2.2推行绿色有机化学实验的教学理念
结合绿色化学的基本原则[3],我们强调从源头上减少或消除有机化学实验可能造成的环境污染,注重在实验过程中强化对学生环保意识的培养,并对无法避免而产生的有毒有害物质进行专业处理。首先,在有机化学实验项目的选择上尽量注重环保,降低整个实验过程可能出现的污染,尽量减少废弃物的产生。根据教学大纲的要求,对有些必做实验项目的方案进行合理改进,由教师以身作则地践行绿色环保的理念。以乙酸乙酯的合成为例,传统方法采用浓硫酸作催化剂,学生使用时比较危险,而且反应完后即被作为废液处理。我们改用固体酸催化的方法,以硫酸氢盐作催化剂,实现了催化剂的循环使用。教师在课程中反复强调实验安全和环保意识,及时纠正学生错误的行为,坚决制止学生对实验“三废”的不当处置。在对废弃物的收集和标记上单独给学生进行了培训。针对可以回收利用的较大量试剂,向学生讲解回收方法并要求进行集中回收。比如在做有机物萃取实验时会产生大量的乙醚萃取废液,通过蒸馏和精馏的方法可以对乙醚进行回收再利用。另外,实验室专门设置了实验废弃物的回收地点和容器,由专业机构对收集到的废弃物进行处理。
2.3增设有机化学品生产和科研实验项目
除了教学大纲要求的必做基础实验外,结合精细化学品的生产实际以及学院教师的科研课题,我们尽可能地增设了一些与实际生产联系紧密或与科研课题自成一体的实验项目。比如学院建设完成了生产能力为1.5万吨/年的丙烯酸甲酯生产装置,本装置用丙烯酸和甲醇为原料经过离子交换树脂的催化作用连续转化生成丙烯酸甲酯,反应生成液经闪蒸、脱重、萃取、精制等步骤处理得到合格产品丙烯酸甲酯。学生可以利用开放实验或化工设计的机会到装置现场进行学习和操作,在中控台进行各个工段和单元过程的虚拟仿真生产,其过程和真实的工厂生产基本一致。另外,结合我院研究特色,我们还开设有机催化反应、油田有机化学品合成和有机药物制备等科研型实验项目,面向高年级学生开放,让部分学生参与教师的科研项目,提前熟悉企业或科研院所的工作氛围。这些增设实验项目有力地提升了参与学生的有机化学实验操作技能和技巧,为学生毕业工作和考研升学提供了有效保障。
2.4优化实验成绩的考核方式为
了适应应用技术型大学建设的需要,有机化学实验课程的考核需转变为考核学生实际操作技能为主。如前所述,预习监督系统的使用保证了预习的质量和效率,同时也为预习成绩的准确量化提供了数据支撑。在平时成绩的考核上,我们改变了以往主要以产品收率衡量实验成败的方式,更注重对学生实验态度和解决问题能力的评判。我们制定了详细的评分参考标准,在对每一个学生进行实验指导和监督的同时打分,保证了平时成绩的客观性和实时性。另外,在整个有机化学实验课程结束后增加了笔试考核,对学生的基本理论知识、设计方案能力进行考核计分,弱化了实验报告的分值权重。通过实践证明,这样的考核方式更有利于保障实验教学效果,端正学生学习态度,有效提高学生的实验操作水平。
3结语
实验教学的改革是一个长期和不断完善的过程。采用上述改革措施和思路,我们在有机化学实验课程的实践中取得了不错的效果,优化了课程体系。实际上,在其它方面如师资队伍的建设、规章制度的健全、安全保障措施的完善等方面我们也做了积极探索,但由于制度和经费的限制,还存在许多问题亟待解决。我们将不断更新教育理念,继续稳步推行有机化学实验的教学改革,探索更加适用于建设应用技术型大学的科学实验教学体系和管理运行机制。
参考文献
[1]冯建,杨睿宇,熊伟,等.应用型化学化工类专业人才培养模式的初步研究与实践[J].重庆科技学院学报(社会科学版),2011(14):183-183.
[2]刘德蓉,熊伟,邱会东,等.校企合作下的化学化工类人才培养模式探索[J].科技信息,2012(33):55+79.
篇6
在当前高等工程教育中,越来越多的人们意识到,学生除了要具有扎实的专业技术知识,还必须拥有良好的团队协作精神、系统分析及实际动手能力,以便适应现代化工程团队、新产品及新系统的开发需求。《化学工程基础》课程理论性强,又较抽象,学生在学习过程中兴趣不足,普遍感觉知识难以理解和掌握,缺乏系统的分析思路。目前,化学工程基础教学主要存在以下问题[3,6]:(1)授课主要以讲授理论知识为主,学生接触实践环节少,缺少对学生工程能力的训练;(2)授课方法单一,是一种完全以教师为中心的传授接受式教学模式,难以激发学生的学习兴趣,调度学习积极性;(3)教学中验证性内容偏多,设计性、综合性和探索创新性实验内容偏少,影响学生探讨问题的积极性和创新能力的提高;(4)知识点之间缺乏有效的衔接和延伸,不利于学生理解单元操作过程原理深层次的内涵,更不利于掌握和应用基础知识;(5)“工程”概念模糊。化工生产的过程是复杂的,需要具体问题具体分析,而问题通常很难在理论学习中找到答案,缺乏实践经验的学生对此就会有理论与实际相脱节的错觉,不容易形成“工程”概念。学生工程能力的培养不仅在于对工业生产的了解、积累经验,更需要掌握工程科学研究方法和工程经验的意义,以此提高综合运用知识和技能解决生产问题的能力。现有的化学工程基础教学体系存在着各种不足和弊端,与当前社会对化工专业人才的要求尚存在一定的差距。将CDIO理念与其教学体系相结合,弥补不足之处,是解决各种弊端的有效办法。
2《化学工程基础》课程中CDIO教学模式的实践与体会
2.1转变教学观念,培养学生的工程观念
在CDIO理念中,培养学生工程概念是一个关键的步骤。首先要给学生一个大工程概念,使学生从感性上认识到这门课程在整个化学工业中是解决什么问题的。教师应参与更多的工程项目,在提升自身产业经验的基础上培养学生的兴趣和专业能力。由于化工过程影响因素多,制约因素多以及经验公式与经验数据多,在教授的时候,需要理论联系实际,逐步深入,突出工程设计的意识和思维过程,即强化设计型问题。这既突出了各单元操作学习的目的性、真正弄清各单元操作工程理论的来龙去脉、培养了学生的工程设计能力,同时又锻炼了学生分析解决工程操作型问题的能力。另外,通过化工基础的单元操作过程仿真模拟软件,以加强书本知识与工程实际之间的联系,培养学生的工程观点。
2.2问题式驱动教学,理论联系实际,激发学生学习兴趣,培养学生自学能力
与一些理论性较强的基础课如高等数学、物理学及物理化学等不同,《化学工程基础》具有很强的实践性,在石油、冶金、轻工、制药等工业中都有广泛应用。联系生产实例描述化工原理对化工研究、设计和生产过程的指导作用,使学生充分认识到这门课程的重要性,激发起他们强烈的求知欲和学习兴趣[7]。让学生感到学以致用,学好它受益匪浅,从而明确学习目的,勇于克服学习中遇到的困难,取得良好的学习效果。在教学方法上,教师要明确所授课程在本专业知识结构中的地位和作用,以及学生学习本课程应该掌握的基本知识和能力。《化学工程基础》这门课的综合性强,涉及到多门学科,概念多,物理量多,公式多,方法多,而且计算繁杂,尤其是对课程中半理论、半经验公式和准数关联式感到头疼,学习起来不得要领,很多初学者普遍觉得比较难学[8]。在教学中针对这些可能出现的问题,要鼓励学生提前做好预习,对将要学习的内容有个大致了解,带着问题学习。笔者采用每章节讲授前布置一个与实际关联的问题,章节结束后让同学们做出自己的设计思路,这一方法大大提高了学生学习的兴趣。例如,在讲授流体的流动与输送前,要求同学们分组设计一个水利设施,利用流体力学的原理,不输入其他的外能将河水输送到3米高的岸堤上;在讲传热过程时,要求同学们章节结果后分组设计一个水泥高温回转窑保温层的方案。另外教师在授课过程中也要有所偏重,突出重点,下一次上课之前带领学生对上次课的主要内容进行回顾和讨论,使学生对每一章节的内容串联起来,掌握本章节的知识链。这样不仅提高了教学效果,还间接培养了学生概括总结和自学能力。在课后复习过程中,教师也要鼓励学生自己把公式推导一遍,在推导的过程中不知不觉加深了对知识的理解,养成思考和分析问题的习惯。
2.3以项目为中心的实践教学,培养学生创新能力
为了提高学生综合运用所学专业知识分析、解决实际问题的能力,我们在教学中采用以项目为导向的教学。项目教学是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动,它将学习者融入有意义的任务完成过程中,让学生有目标地自主学习;同时要求学生通过自己的实践进行知识建构和技能训练。教师根据学生的状况、教学目的和内容,结合知识点,制定具有实用性的项目。按照化工开发的过程,首先提出项目任务设想,与学生一起讨论项目的目标和任务。然后确定项目完成的功能,使学生带着明确的目的汲取知识,减少学习的盲目性。随着教学内容的展开,教师依据综合项目安排大部分子项目内容的讲授。最后指导学生以小组的形式进行项目扩展和链接,生成一个综合项目。例如,在讲传热过程和传热设备时,我们与同学们一起确立了一个开发项目:高温回转窑由于窑内温度往往较高(1400℃以上),且处于运动过程中,如何测量窑内气氛温度并不是一件容易的事。要求通过本章节的学习设计一个测温装置,通过测量高温回转窑的表面温度,从而探测回转窑内表面气氛温度。经过同学们的努力,学生们运用本章节知识,成功设计了一个测温装置,并给出了该测量仪的测量原理和炉内气氛温度的计算公式。学生们正在将该成果申报学校的课外科技创新活动成果奖,并且已形成实用新型专利申报书准备申报专利。通过项目为中心的实践教学方法,不仅使学生认识到了知识是创新的基础,也加深了对讲授内容的理解和掌握,大大提升了同学们的学习兴趣和成就感。
2.4以实用为导向的教学,加强工程实践性,培养解决实际问题的能力
教学要从实用性激发学生的兴趣,培养解决实际问题的能力。《化学工程基础》是高校化学化工及相关专业类学生必修的一门专业基础课,它是基础理论课向工程专业课过度的桥梁。由于课程理论性强,又较抽象,加之同学们没有工程设计和工艺管理经验认识,往往感觉知识难以理解和掌握,缺乏系统的分析思路。在教学过程中,实例可大大激发学生的兴趣,调动学生的学习积极性。例如,在讲授流体的流动与输送时,组织同学们分组讨论桂林遇龙河水利设施,结合本章节内容分析该水利设施是如何利用流体输送原理达到不输入外能的条件下、利用河水的机械能将水输送到2米高的岸堤上的原理。这一上世纪50年代建成的永久性水利设施大大调动学生的学习积极性。同时我们增设开发项目,组织课堂外的竞赛,按小组方式,假想自己是水利工程师,仿照桂林遇龙河水利设施提出设计方案,如何改进才能利用河水的机械能将水输送到4米高的岸堤上。另外,通过讲授江苏昆山某公司加热反应器的工艺选型和操作条件选择的实际案例,使同学们懂得了实际工作中本课程知识的实用性。通过实用为导向的教学,大大激发学生的兴趣,也提高了解决实际问题的能力和增加了对课程知识的认识。
2.5开放创新型实验的教学,培养动手能力和实践能力
化工实验是《化学工程基础》课程的重要组成部分,它是理论与产业相结合的重要过程,学生对这门课的掌握直接关系到实践能力。实验教学突出对学生综合实验能力的培养,不仅仅局限于基本的实验课程安排,更需要注入科研以及工程应用的意识;不仅仅是动手能力,更需要全面培养手脑协调、手脑并用、手脑并重的实验能力和科学素质。在CDIO执行标准中,只有主动学习和经验学习方法才能有效促进专业目标的达成,才能使学生思考和解决问题的能力在教学中得到体现。目前,我校化学化工教研室已建起了初具规模、设备较为先进的化工实验室,对于学生了解离心泵、板式精馏塔、填料吸收塔、换热器和板框过滤器等化工设备的基本结构及操作特点十分有益。通过对设备的操作和仪表的使用,不仅能加深学生对化工基础课堂教学内容的理解,还有利于提高学生的动手能力和实践能力,而且进一步强化了学生的工程观念。传统的实验教学是由教师先讲解实验原理、实验步骤及注意事项,然后由学生分组进行实验,按照固有的操作,得到预计的实验结论,学生完全处于被动角色,实验教学并不能达到预计的效果。在教学中,我们改变单一的教学模式,采用多层次、开放式教学,统筹安排实验教学和理论教学,合理分配课时,留给学生思考的时间。通过推行选题模式,使学生组成合作团队参与到实验教学的设计中,让学生自己思考、设计实验过程,以提高学生的开发创造能力。开放实验室给学生提供了独立活动的空间,学生可以针对自己薄弱的项目进行强化练习,也可以根据自己设计的实验方案进行实验。教师对整个实验不进行任何干预,只有在学生遇到问题向教师提问时,才给予必要的启发和指导,实验完成后对实验结果和实验报告进行审查和评估。