图示教学法在化工原理教学中的重要作用

摘 要：本文在吉林省品牌专业生物工程团队支持下，我们介绍的图示教学法在化工原理教学中起到的作用，包括可以使错综复杂的各种单元操作间的关系变得很清晰易懂，可以使复杂的计算问题变的简单易解，还可以使学生对从未见过的设备瞬间具有比较直观的认识和理解。可见，图示教学法在化工原理教学中发挥着重要的作用。

关键词：图示教学法；化工原理；设备构造；原理分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.205

0 引言

图示教学法是以图示意或图文示意，即以文字、图形、符号、数字等语言形式构成图示结构。与文字相比，图片更直观，更易理解和掌握，因此教学效果显著。目前，图示教学法已在包括历史、地理、会计、生物化学等多个学科中被广泛采用。有关图示教学法在化工原理教学中的应用的研究确比较少。但是，图示教学法在化工原理教学中却十分实用，具体表现在以下几个方面。

1 图示教学法可以很容易的理清楚一些单元操作间的关系

在讲单元操作蒸馏时精馏与简单蒸馏、平衡蒸馏这三者难以区分，但是，只要有一张简单的图则可一目了然的将这三者区分开来，如图1所示。

2 通过绘图可以是原本复杂的计算得简单。

在蒸馏过程的物料衡算时我们常遇到类似这样的问题：

问题1：对某两组分理想溶液进行常压闪蒸，已知原料液中易挥发组分的摩尔分数XF为0.5，若要求汽化率（塔顶流出的气体量D与进料量F的比）D/F为0.6，试求：简单蒸馏操作后得到的平衡的气液组成y与x。

很多同学遇到这样的问题会觉得无从下手，但是如果这时候能画张图出来，那么问题就简单多了。如图2，a所示，我们用虚线打个框，不考虑框内蒸馏塔具体的操作情况，根据物料平衡原理，进入框的物料量F等于从框内出来的塔顶物料D与从框内出来的塔底物料W的和；同理，进入框的易挥发组分量FXF等于从框内出来的塔顶易挥发组分量Dy与从框内出来的塔底易挥发组分量Wx的和；再加上已知条件D/F=0.6以及XF=0.5，那么求解方程组即可得到我们想求解的x和y。这样，问题就会比直接读文字求解简单。如果学生还是没有理解，那么比较下图2，a和图2，b可知，两个图说示的黑箱模型描述的问题及其相似。这样，就可以把两相混合物中的易挥发组分和难挥发组分分别当成白球和黑球。那么，问题1就可以表述成问题2。

问题2：对含有黑白两种颜色的球的物料鼓风，黑球的密度大，白球的密度小，已知初始混合物中白球所在的比例XF为0.5，若要求从箱子顶部吹出的白球个数D与原始物料中黑白球的总数F的比）D/F为0.6，试求：当从箱子顶部和底部吹出小球的速度不变时的箱子顶部吹出的小球中白球的比例y与箱子底部吹出的小球中白球的x。这时，不难看出，原本复杂的化工原理问题变成了简单的数学问题，当复杂问题变简单时学生学习的积极性必然会提高，教学效果也会变好。

3 图示教学在化工原理介绍中起到很大作用

化工原理除了介绍单元操作的工作原理，操作特性外还需要介绍实现这些单元操作所需要的设备。而工业生产中所用的设备往往是比较复杂的，而且是我们日常不曾见到，也不容易见到的。这种情况下，多少语言的描述都会显的苍白无力。此时，图示教学法会发挥其最大的效用。不论多么复杂的装置，结构多么复杂的设备，只要配上几张照片，那么无论多么复杂的设备结构都会瞬间变得简单清晰起来。图3所示的是几种常见板式塔的塔内件，多少语言能如这样的图片一样直观的让人立刻对从未见过的东西迅速的留下深刻的印象呢？恐怕再多的语言都难以实现。

综上所述，图示教学法可以使错综复杂的各种单元操作间的关系变得很清晰易懂，可以使复杂的计算问题变的简单易解，还可以使学生对从未见过的设备瞬间具有比较直观的认识和理解。因此，图示教学法在化工原理教学中发挥着重要的作用。

作者简介：张建峰（1973-），男，吉林舒兰人，博士，副教授，研究方向：传质与分离工程，工业微生物应用。

*为通讯作者。