精馏实验报告范文

时间:2023-03-16 04:17:39

精馏实验报告

精馏实验报告范文第1篇

长期受师范类教学模式影响,对工科类课程不够重视,化工基础实验开设个数较少,实验基本上属于演示性和验证性实验,缺少综合性和设计性实验.开设方式主要是教师按实验程序,对实验目的、原理、过程讲解后,学生在教师带领下对实验进行完成,通常是多个学生一组,大部分学生做实验就是看,记实验数据,写实验报告.这样导致学生不能主动去探索和研究实验,限制了学生对知识的理解和创新思维的形成.化工基础实验成绩评定方式不能反应出学生对实验的掌握情况.成绩评定方式主要是实验报告加考勤,且实验成绩最终按较小比例与化工基础理论课程成绩合在一起,录入教务系统,总成绩不能反应出学生对化工基础实验的掌握情况.化工基础实验课程没有与现代教学手段结合,学生难以理解复杂仪器的工作原理和流程,导致整个实验过程变的枯燥乏味.学生的实验过程也变成走过场,应付学习任务.

2化工基础实验教学改革措施

2.1教学内容改革

2.1.1增加综合型和设计型实验

将一些化工单元操作和“三传一反”相关内容组合在一起开展一些综合性实验,即训练了学生综合运用基础知识的能力,还可以克服教学学时和仪器设备不足等困难.比如“流体力学综合实验”包括了直管阻力、局部阻力的测定及离心泵特性曲线的测定等内容,集成了流体流动和流体输送机械两个单元操作的实验内容,通过该实验的开设使学生熟悉组成管路的各种管件、阀门和学会压差计、流量计等的使用方法,同时使学生认识了离心泵的特性与结构和学会了离心泵的操作,建立了化工设备的工程化概念;“串联流动反应器停留时间分布的测定”包括电导率测定停留时间分布和微机系统数据采集处理等内容.通过该实验的开设让学生学会用电导率测定停留时间分布的方法和停留时间分布的统计特征值的计算以及了解微机系统数据采集的方法.另外为培养学生灵活运用知识的能力,可适当增加设计型实验.教师可以根据现有设备条件,提出实验目的,由学生根据自己所学的理论知识,找出实验原理,查阅文献,自行制定实验方案和分析处理实验数据.在“填料塔吸收传质系数的测定”过程中,让学生根据实验原理和仪器结构自行设计实验参数,比如进液量,空气和吸收气体进气量的体积比,以及测量气体成分色谱仪的条件等,通过Origin等软件处理数据和分析结果.通过设计性实验的开设提高了学生的动手能力和增强了学生独立思考问题、处理问题的能力.

2.1.2增加化工新技术实验

在倡导绿色化工和可持续发展大背景下,新材料工业、绿色化学工业等前沿学科飞速发展.将一些反应化学理论和化工技术共同发展的前沿学科引入到化工基础实验中,可以拓宽学生知识面.比如开展“含盐废液的反渗透分离实验”、“微滤膜分离实验”等,让学生通过学习膜通量和截留率的计算方法,了解不同压力下的膜通量和截留率的变化规律,掌握膜分离技术相关工艺过程.各学校根据实际条件,还可以开展渗透蒸发、超临界干燥、超临界流体萃取、离子交换与吸附等相关内容的实验.增设化工新技术实验可使学生更全面理解化工学科的理论和精髓,对培养应用型人才具有重要意义.改革实施开放实验教学开放化工基础实验室,有利于调动学生学习的积极性.比如让学生自行研究离心泵的结构,设计方案,测定泵的扬程(H)、轴功率(N)以及效率(η)与泵的流量(Q)之间的关系,从而掌握离心泵的特性曲线的测定方法;对于精馏塔实验,学生依据物质挥发度差异自己配制混合液,设置不同回流比测定精馏塔当量高度,研究回流比对精馏塔分离效率的影响和掌握精馏过程的操作方法.通过开放实验室让学生根据自己对化工知识的掌握情况,有针对性学习化工过程的操作和仪器的使用,提高了学生学习的积极性.

2.2引入现代教学手段

对于比较复杂的仪器设备,通过语言讲解难以让学生认清它的结构和工作原理,但多媒体教学能够形象展示复杂仪器的内部结构和工作原理,让学生更易接收.利用多媒体辅助教学,不仅可以形象直观地把实验内容、仪器构造讲解给学生,还可以节约实验时间,提高实验教学效率.开展化工仿真实验化工基础实验仪器一般体积较大,价格较贵,实验室一般购买的种类和数量有限,基本上不能满足让每个学生亲自操作仪器,独立完成实验.化工仿真实验是在电脑上利用化工仿真软件模拟化工过程进行的实验,具有成本低,操作简单,节约教学时间,直观逼真等特点.学生只需要在流程图上操作开关、阀门、调节器就可以训练开车、停车、参数调整等实验步骤.对于贵州地方师范院校仪器设备相对缺乏的情况,可以通过化工仿真实验替代部分实验设备,部分综合性实验和设计性实验也可结合化工仿真软件开设.通过让每个学生利用仿真软件独立模拟实验,提高学生的操作能力和分析问题的能力.

2.3改善实验考核评分体系

为克服以前化工基础实验课程成绩评定“实验报告加考勤”的弊端,新的实验课程考核评分细则包括实验预习报告占10%,实验报告占50%(其中验证性和演示性实验占20%,综合性实验占20%,设计性实验占10%),实验考试占40%(笔试占20%,操作占20%).单个实验报告成绩采用累计评分制,包括实验目的和原理10分,仪器的使用和试剂的配制20分,实验步骤20分,数据纪录与处理30分,结果与讨论20分.预习报告和实验报告在每次实验后进行评定.实验操作考试包括操作是否正确,遇到困难是否积极思考.通过以上各方面评定,给出学生的成绩才能较公正客观地反应出学生对化工基础实验的掌握情况.通过完善评分体系,调动了学生学习的积极性,活跃了课堂气氛,提高了学生的实验操作技能,同时每次实验从预习报告的书写,到实验报告的完成,质量上都有了很大提高.

3结论

以黑板和语言表达为主的教学手段单调乏味.结合贵州地方师范院校的实际情况,在教学内容上,增加综合型和设计型实验,引入化工新技术实验,补充学科发展的新成果和新技术,来提高学生实验技能和拓展其知识面;在教学方式和手段上,将现代教学手段与传统教学方式有机地结合起来,开放化工实验室,开设化工仿真实验,改善实验考核评分体系等措施来解决化工基础实验设备不足和学生学习效果差等问题.化工基础实验教学改革是一个复杂的不断探索的过程.我们需要与时俱进,改变传统教学方式,不断调整教学内容,补充学科发展的新成果,才能将学生培养成知识结构合理,适应能力强的应用型人才.

精馏实验报告范文第2篇

教师从实验装置到仪器的调试,都是事先准备好的,有的甚至在讲解完实验之后,还要亲自演示一遍;而为了保证实验能在预定的时间内完成,防止学生因缺乏实际操作和处理问题的经验而导致一些事故的发生,一般要求学生严格按操作步骤进行,不允许进行尝试性实验,某些关键的步骤甚至由教师代为完成。这种保姆式教学方法大大地抑制了学生“学”的积极性和主动性,做实验时往往照葫芦画瓢,遇到问题从不主动思考,产生了依赖心理。结果是,一个实验结束了,学生对实验过程及相关理论仍是一知半解,甚至不认识实验中用到的仪表和设备的也大有人在。[13]传统实验报告的模式性,不利于学生自主能力的培养实验报告是对实验过程的总结,是实践环节中不可缺少的一个重要组成部分。由于实验报告中除实验数据、计算示例外,其余大部分内容来自于讲义,所以,在批改化工原理实验报告过程中,发现大多数学生写实验报告流于形式,抄袭现象严重。这不仅不利于学生对化工原理实验知识的总结,更不利于独立分析问题、解决问题能力的培养,学生的自主能力得不到锻炼。考核方法的不合理性,不利于自主能力的培养以往实验课的成绩主要以学生完成的实验报告来评定,实验报告内容是否充实,实验原理、步骤、数据、实验结果是否完整,特别强调数据测量的准确度及能否画出符合理论的曲线等。这样,有的学生为求得符合理论的曲线,人为地更改或自编数据,甚至抄袭他人的实验数据。这种实验考核模式下,学生过分地追求实验数据的合理性,往往忽略了对实验异常结果的分析,忽略了实验的真正意义,不仅学生的观察能力,发现问题、解决问题的能力得不到锻炼,而且,不利于学生独立学习、独立实验、独立思考,难以达到自主能力培养的目的。

营造“准现场”环境,激发学生学习热情,提高学习的主动性化工原理实验设备是工厂单元操作的微缩版,其操作原理、设备构型完全相同,授课过场中教师结合工厂实际,通过模拟演示让学生对工程实践有进一步的认识,利用替代物料模拟真实物料,营造工厂生产“准现场”。实验指导教师要了解学生没有工程经验的事实,理解学生做化工原理实验时的畏惧心理,以学生第一次做工程性实验的角度,讲解实验安全的重要性和实验注意事项。并且,把“准现场”的概念引入实验教学,做到实验项目和实际化工生产相结合的教学方法,激发学生的学习热情。“准现场”教学法,即以工程化视角来审视工程教育活动,用工程实践本身的本质、特点来组织教学活动的各个环节,进而实现实验课程教学目标的教学方法。“准现场”教学法,营造出真实的工程环境,为学生提供了工程训练的平台,促进了对学生的工程意识、工程能力的培养。[14]“准现场”教学法的提出给学生提供了接触工程实际的条件,学生对工程实际有了感性认识,激发了学生实验的学习热情,并能主动地把实验项目和工程实际相结合,提高了学生自主学习的能力,为培养应用型人才打下良好的基础。实验项目多样化,激发学生学习兴趣,提高学习的积极性我们把实验项目分为三种:基础型实验、提高型实验、竞赛型实验。第一种是基础实验,化工原理开发基础实验的目的是使学生巩固和加深对理论教学内容的理解,训练学生化工实验技能,熟悉化工仪表的选择和使用,培养学生细心观察、严谨求实的科学态度和良好的实验习惯。基础层的实验有:流体流动阻力的测定、离心泵特性曲线的测定、传热系数的测定、雷诺实验、流体机械能守恒与转化实验。第二种为提高型实验,主要指综合性实验。综合实验是指在基础实验的基础上,掌握多步骤的实验过程原理和实验方法,并能够利用仪器测试每一步产物的物化性质;培养学生综合运用相关学科的知识,运用掌握的知识和实验技能分析处理实验各个过程的能力。实践证明,综合性实验的训练比单一实验更有利于培养学生的思维能力。可以是单元综合,也可以是方法和内容的综合,各类方法又综合了基本操作训练、仪器测试训练和不同层次的问题解析训练,使学生的科学思维和综合实验能力都得到提高。[15]事实上,化工原理的每个实验都具有较强的综合性和应用性。因此,在完成部分基础实验后,学生已掌握了常用单元操作设备的使用并具备了实验综合能力。学生在该基础上做综合性实验,以培养和检验学生综合应用理论知识、仪器设备和操作技术解决实际问题的能力。包括恒压过滤常数测定、换热器综合实验、填料吸收解析塔传质系数测定实验等选做实验。第三种是竞赛型实验。化工原理实验竞赛型题目来源于化工原理课程和化工实际,并结合了科研项目中化工分离中的问题。在实验技能竞赛中,指导教师在实验过程中有意识地考察实验重要步骤所涉及的理论背景,引导学生进行观察和分析,提供独立思考空间,使理论与实际相结合,再通过实验进一步掌握知识,加深对知识的理解。以精馏塔的操作和全塔效率的测定实验为例,大赛时,指导教师在学生察觉不到的情况下,加入干扰因素,使设备运转产生偏差,要求参赛学生根据已经学到的知识对精馏操作进行调整,使其达到正常的运转状态,这需要学生对回流比、进料位置、进料热状况、冷凝器、再沸器等操作条件进行合理分析,并能准确地判断操作方法,要完成整个竞赛对学生来说具有一定的挑战性,这就使得学生必须全力投入,充分发挥自己的潜能。这有助于活跃学生的思维,增强主动探究意识和培养敢于挑战难题的精神。在实验过程中,学生确实遇到了许多以前实验过程中不曾遇到的问题,但他们不再像以前那样蒙混过关,而是积极向指导教师咨询或者与其他同学交流,积极主动地为自己的实验过程负责任。通过参加竞赛型实验,学生的实践能力和理论知识水平以及对学习化工原理课程的热情都有很大的提高。

增加网络预习,设置现场预习答题环节,提高独立学习的能力预习是完成化工原理实验的一个必要条件。我们在进行实验教学时,提前一周通知学生,提出实验相关的问题,让他们有充裕的时间利用各种途径(教材、网络、文献等),对实验相关背景、实验所需要解决的问题、实验方法、实验设备、数据处理方法等进行广泛的调研。增设网络预习环节,学生可以自由支配时间,上网观看实验录像、设备照片,这样可以加强学生对实验项目的感性认识,并根据实验项目的问题进行独立学习;然后,学生到实验现场预习,对照实验讲义进一步熟悉实验装置及工艺流程,认识各种测量仪器仪表,对实验内容产生直观的了解和认识。为强化实验预习环节,设置了现场提问环节,教师根据学生的预习情况对学生进行提问。问题涉及实验原理、操作步骤、实验流程说明等等。通过现场的提问环节,教师可以更好地了解学生对实验的准备情况,而学生也能进一步加深对实验内容的印象。这种“两环节一提问”的预习方法,提高了学生独立学习的能力,同时学生在预习过程中,带着问题进行思考,提高了独立思考的能力,自主能力得到了锻炼。改变传统教学模式,增设实验自我认识讲解环节,提高表达能力为了调度学生的学习兴趣和主动性,发挥他们的主体作用,突破传统的授课模式,尝试让学生根据自己预习的情况,讲解实验,主要包括:实验原理、如何完成实验、在预习中遇到的问题等,而后由同组其他同学做补充,最后教师对学生在讲解过程中的问题做解析,精讲实验中常见事故的处理方法等。针对上述内容,师生之间、学生之间进行讨论与交流,在探讨与交流过程中,实验中隐形的化工原理内涵显现出来,预习问题的答案呈现出来。每个学生都从讨论中得到不同程度的启发,学生在运用知识、语言表达、总结归纳等多方面得到提升,表达能力、独立思考能力、独立学习能力不断提高,自主能力得到锻炼。鼓励学生以小论文形式书写实验报告,提高学生独立工作的能力要求学生用小论文形式撰写实验报告,写作不规定统一的格式,学生可根据实验室提供的设备,在完成教学大纲规定的实验任务的前提下,自拟题目完成实验报告。小论文形式实验报告写作的目的是提高学生写作能力和综合应用知识的能力。化工原理实验报告不强求一律,给学生思考、选择和发展的空间;不完全要求实验数据的合理性,注重实验过程,在实验报告中对实验中异常情况的处理要加以说明,对实验中异常数据要加以解释。这不仅从根本上消除了学生抄袭实验报告的恶习,提高了学生分析问题、解决问题的能力。更重要的是,这种自由的总结、交流方式提供了学生自由思考的空间,学生自主地对实验问题进行分析、总结,独立思考的能力得到了提高,学习自主性得到了加强。注重实验过程,考核项目合理化,确保学生自主能力的提高为全面反映学生的学习情况,采取分项考核的方式记分,总成绩=实验预习成绩(20%)+实验操作成绩(30%)+实验报告成绩(20%)+实验操作考试成绩(30%)。实验预习成绩是由学生完成的预习报告和通过预习提问考察学生对实验了解的程度来决定;实验操作成绩主要由学生在实验过程中设备的操作情况、数据获得情况、仪器仪表的使用方法、故障排除情况等来决定;实验报告成绩的评定主要由学生实验的结果是否合理、数据处理是否科学、解释是否合理、思考题回答是否完整正确来决定;实验操作考试采取抽签决定考核实验项目的办法,学生按老师的要求完成相应的操作并回答老师提出的与实验装置结构、流程、操作、原理等相关问题,由考核教师给出学生的实验操作考试成绩。另外对于积极进行竞赛型实验的学生给予成绩的奖励制度,对于实验中勇于提出问题、提出解决方案的学生给予特殊的加分。实验考核的综合评分制度不仅保证了评分的公平性,最大限度地督促学生对化工原理知识的掌握,更重要的是,它在成绩评定上保证了学生的实验主体地位,发挥了他们的主观能动性,提高了学生发现和解决问题的能力。

化工原理实验能够帮助学生熟悉和理解单元操作的工程设备和过程原理,对学生独立学习、独立思考能力的培养和自主能力的提高具有重要作用。教师在教学中可有意识地培养学生的自主能力,增设预习提问,创造独立学习的条件;有意模拟化工“准现场”的环境,设置学生实验讲述环节,加强学生语言表达能力,拓展其独立思考的空间;注重实验过程,改变实验报告的模式,培养学生对实验异常结果分析和事故处理的能力,提高学生独立解决问题的能力,加强学生书面表达能力;合理化的考核方式,保证考核的公平性,促进学生独立思考的能力。只有这样才能使学生从被动接受到主动吸收,从单纯地学习“有形知识”转向学习“无形知识”,提高学生的自主能力,为投身化工事业提供坚实的基础。

作者:张建生 李颖娜 金昌磊 单位:唐山学院环境与化学工程系

精馏实验报告范文第3篇

关键词:独立学院;化工原理;优秀课程建设

中图分类号:G4 文献标识码:A doi:10.19311/ki.1672-3198.2016.33.151

化工原理课程是我校化工系化学工程与工艺,过程装备与控制专业的一门主干课,它是综合运用数学、物理、化学、计算技术等基础知识,分析和解决化工类生产过程中各种物理操作问题的技术基础课。为适应我校“应用型高校”的办学定位,“高素质应用人才”培养目标,按照“保基础(基础知识,基本原理,基本技术或方法)、强实践、重创新、分流培养”的人才培养思路,再考虑我校生源的实际情况,对化工原理这门课进行建设与改革,具有十分重大的意义。

对于化工原理这门课的优秀课程建设,我们主要做了以下方面工作。

1 教学环节安排及教学方法的改革

《化工原理》这门课在我校的教学安排包括上册教学64学时,下册教学56学时,化工原理课程设计一32学时,化工原理课程设计二48学时和化工原理实验48学时,共计248学时。

《化工原理》课程强调工程观点和创新能力、定量运算、实验技能和工程设计能力的培养,要求学生掌握各单元操作的基本原理,了解各典型设备的结构特点、完成设备工艺尺寸的计算及设备的选型。教学中要理论联系实际、把课堂讲授与课堂讨论相结合,采用启发式教学,不断改革教学内容、教学方法和教学手段,使教学质量不断提高。

下面以《化工原理》下册为例展开讨论。下册书主要介绍传质分离过程,我校一共讲授四个单元操作,分别是精馏,吸收,萃取和干燥。其特点是“共性多,个性少”。共性体现在各章均以各单元操作的基本原理为起点,依次讨论平衡关系、物料衡算、设备主体尺寸计算、过程影响因素分析、操作参数的选择与调节、过程强化等内容,这些共性体现了相同的规律和相似的研究方法。因此在讲每一章时要先讲简化模型,精馏为例,其简化模型中,物系的相对挥发度应为常数(理想物系),传质过程为恒摩尔流,设备为理论板(精馏操作实现的场所)。而由理想模型到实际塔板是通过总板效率校正得到的。因此,在讲传质分离的每一个单元操作时,可以遵循的共性主线为分离原理平衡关系速率关系衡算设备主体尺寸。

“个性”体现在精馏和吸收的平衡关系看似都是气液平衡,精馏的汽相为自身加热产生的,而吸收则需要外界引入液相。精馏实则液气平衡关系,而吸收则是气液平衡。对于组成的表达方式也有不同,精馏采用x,y,为质量分数,而吸收采用X,Y,为质量比,这些都是服从于简化模型的。

教学改革过程中要不断吸纳本课程领域的最新成果,更新教学大纲和教案,例如不断地发展出新的单元操作或化工技术,如膜分离、参数泵分离、超临界技术等。以节约能耗、提高效率或洁净生产为特点的集成化工艺(如反应精馏、反应膜分离、多塔精馏系统的优化集成等)。

2 现场实践与仿真练习的有机结合

化工仿真实习是高校化工类学生的实践性教学环节。可以让同学们最直观地体会《化工原理》中各个单元操作的概念,对于加强学生理论联系实际,培养学生分析问题和解决问题的能力以及动手能力起着重要的作用。然而,这种教学过程在实施中存在一些问题,如学生下厂实习,只能在现场摸摸流程,被动地看和听,难以深入实际;不能在控制室长时间停留,不能分析和处理生产中出现的问题,学生的相应能力就得不到训练;不允许学生动手操作,无法让学生亲身体验工业装置的开停车与事故处理,学生的动手能力得不到训练等等。

我校利用先进的计算机仿真技术开发具有虚拟化工生产、仿真操作、典型化工生产工艺流程与设备介绍等功能的系列多媒体课件,以增强学生如下能力:(1)以具有代表性的真实生产工程流程的仿真。营造类似于工厂控制室的教学环境,训练学生分析问题、解决问题和故障处理能力,训练学生利用物料衡算、能量衡算的方法对工业过程进行评估与优化的能力,并了解过程监控的方法。(2)以典型工业实例,训练学生开、停车的操作能力,包括简单装置的开、停车和复杂装置开、停车。(3)通过工艺与设备介绍使学生建立典型工业过程的背景知识,包括工艺流程、设备、控制方案、操作参数等,透彻了解生产过程与设备工作原理。从而对化工原理课程的教学起到巩固和促进的作用。

3 逐步建立和充实化工原理教学资源库

教学资料的收集包括教材,试题库以及课程设计优秀作品库几个方面。

目前我校使用的教材是天津大学出版的《化工原理》上下册,除此之外,我们还收集了北京化工、大B理工、华东理工、华南理工、清华大学等国内各具特色的化工原理教材,以及Unit Operations of Chemical Engineering等国外著名教材。已经购买教学辅导资料三套,并计划逐步添置国内知名教授编著的化工原理辅导书和习题集。课程设计指导书已有天津大学编著的两套,Aspen Plus教程一套。试题库包括天津大学历年考研试卷,天津大学工程硕士考卷以及往年华北赛区化工原理竞赛的试题。目前已分章节建立化工原理考试题库,每章题目分别为填空、选择和大题,每章题目数目在50~80题。已建立的化工原理课程设计优秀作品库收集了2008级至2012级学生的优秀作品12件。

4 考核内容和方式的改革

以往的《化工原理》考核办法采用卷面考试的形式,满分100分,得分作为学生的期末成绩。这种方式虽然能够反映学生对知识的掌握情况,但也具有一定局限性。相当一部分同学抱有“突击一下”就能考过的侥幸心理。因此我们对考核方法进行了改革,将成绩分为三个部分:平时分30%,包括上课出勤,课堂表现,作业情况;口试分20%,口试采用教师学生一对一的形式,学生随机抽取题目作答,由老师当场给出成绩;卷面分50%。

改革后的考核办法能够反映出学生平时的学习状态,特别是口试环节,教师可以与学生正面交流,对一些卷面无法考察的内容可以通过口试考察,例如干燥一章,湿焓图的应用,口试时可将图纸打印出来,标明状态点,让同学们读取湿空气的状态参数。通过口试可以更为直观地了解学生们对知识点的掌握情况,对今后的教学也是十分有帮助的。

同时,我们对化工原理实验的考核也进行了改革,以往只凭实验报告给成绩,改革后预习报告10%,出勤不迟到10%,回答问题10%,实验操作10%,实验报告60%。这样,从预习到操作再到最后实验数据的处理,都能够从这些环节的得分反映学生的完成情况。

5 学生对课程建设的评价

我们对2013级学生进行了课程问卷调查,本次调查问卷共发放152份,其中包括工艺学生77份,过控学生75份。问卷主要包括以下几个方面:

5.1 对化工原理这门课现状的认识

85%的同学认为化工原理这门课很重要,因为它是重要的专业基础课,也是考研专业课。对化原期末考试,75%的同学认为需要平时努力学习,才能顺利通过期末考试。假如考试不及格,认为自己学习方法不适当的学生占26%,平时不努力的占30%,对化工原理这门课不感兴趣的占11%,认为缺少实践机会的占6%,期末没有好好复习的学生占24%。

分析:大部分同学认可化工原理课程在专业基础课中的核心地位,成绩不理想的同学也意识到跟自己平时不用功有关。也有同学提出化工原理课要结合工程实例才更吸引人的有效建议。

5.2 学生对于化工原理课程的学习积极性调查

对于上课睡觉或玩手机的现象,偶尔有的学生占60%,经常有的占29%。对于老师课后布置的作业,每次都认真独立按时完成的占16%,经常借鉴他人成果的占50%,大多数时候都认真独立按时完成的占33%。对于课后作业题的讲解,认为错的比较集中的题需要讲评的占43%,每一道作业题都需要讲评占48%,不需要讲评的占9%。

分析:从调查数据看,学生们对学习化工原理课程的学习积极性有待进一步提高,而这部分工作要结合加强学风建设则更为有效,例如:每次课前把学生的手机统一收齐,做到课堂无手机。

5.3 学生对课程建设与教学改革的看法调查

对目前实施的化工原理优秀课程建设,50%的同学态度为积极参与,34%的同学认为无所谓。对于老师是否应该在课后布置一些延伸作业(如论文,学习报告等),38%的同学认为有必要,62%的同学认为无必要。对《化工原理》课程的考核方式结合口试会带来的效果,64%的同学认为比单纯笔试更难了,需要更加努力学习。

分析:可以看出,同学们对课程建设和教学改革有一定的配合意愿,对老师提出的教改方案能够认可,对化工原理这门课的课程建设可以激发学生的学习兴趣,端正学习态度,更努力地学习专业课。

6 结语

我们对化工原理这门课的课程建设思想是:坚持以学生为本,以加强基础,提高学生工程能力、培养学生创新意识为宗旨,积极深入探索适应于应用型创新人才培养目标定位的课程体系,教学内容和教学方法。以改革创新培育特色,力求教学和质量达优秀,向独立院校中优秀课程的目标而努力。

参考文献

[1]倪献智.化工原理n程教学中突出工程观点和方法教育[J].化工高等教育,2007,(3):79-82.

[2]王h,王立轩,.独立学院化工原理课程教学方法的改革探讨[J].中文信息,2016,(5):194-196.

[3]郑莹.化工原理理论教学的改革与研究[J].化学工程与设备,2012,(7):242-244.

[4]郝庆兰,张建伟,杨金泉.化工原理教学培养学生实践与创新能力的探索[J].化工高等教育,2011,(5):38-41.

[5]干.化工原理课程中的“仿真”教学[J].教学研究,2008,(4):44-45.

精馏实验报告范文第4篇

关键词:化工实验;平台建设;实验课程体系;实验教学内容;改革

Reform and practice on chemical engineering experimental curriculum and teaching content

Yang Ronghua, Cao Xiaoqun, Cheng Yueshan, Wang Hai, Wang Fang, Liu Xin

Taishan medical college, Tai’an, 271016, China

Abstract: Starting form the curriculum, test content, teaching methods, experimental teachers and other aspects, exploring and implementing the reform of chemical engineering experiments curriculum and teaching content, with chemical experiment platform. Building experimental teaching system to help students develop practical skills and innovative ability. Construction of experimental teaching team to meet the needs of high-quality experiment teaching and construction advanced equipment, resource sharing, open environment for experimental teaching service. Implementation of the efficient operation of the management mechanism, to improve the quality of chemical engineering experiments, and training innovative applications personnel of “thick foundation, wide caliber, emphasize practical, pursuing innovation”.

Key words: chemical experiments; platform; experimental curriculum; experimental teaching content; reform

2010年9月,我校化工学院将化工原理实验室和化工专业综合实验室划归化工专业教研室管理,迈出了化工专业教学改革的关键一步。为充分发挥现有资源的功用和进一步完善实验室建设,加强化工专业实验课程体系和教学内容的改革,提高实验教学质量,参照“化学化工国家实验教学示范中心”建设的成功经验,从课程体系、实验内容、教学方法、师资队伍4个方面对我校化工专业实验平台建设、实验教学体系和教学内容进行了改革和建设,着力提高化工专业实验教学质量,取得了显著成效。

1 化工专业实验教学课程体系

培养创新型应用人才,必须建立与之相适应的具有创新性、实用性的实验教学体系,以培养学生的工程实践能力和创新能力。在化学实验基础及技能训练的前提下,设置“基础训练、综合设计、创新研究、仿真与计算机应用”4种实验类型,形成体现化工专业特色的“一体化、多层次、开放式、重基础、求创新”的化工专业实验教学体系;并从“化工原理实验—化工专业综合实验—化工仿真与计算机应用训练—创新性研究实验”4个方面构建和管理实验室。

化工专业实验教学课程体系(以化学工程与工艺专业为例)(如图1所示)。

图1 化学工程与工艺专业实践教学课程体系

2 化工专业实验内容

根据化工专业实验教学课程体系的规划,本着“重视基础训练,加强综合,突出设计和创新研究训练”的目的,对每一阶段的实验教学训练在基础实验训练之上,增加综合设计性、研究性和自助式实验内容,以激发学生兴趣、启迪学生探索、训练学生科学思维方法,引导学生创新,充分体现以能力培养为核心的创新性实验内容建设。拟开设的主要实验课程和所选实验内容包括:

2.1 化工原理实验

对化工类专业学生,化工原理实验课程以单元操作中的流体流动与输送、传热、精馏、吸收、萃取、干燥、过滤、蒸发、结晶等传质过程为主线,实验设备及装置能够开设基础训练性、综合设计性和创新研究性3类实验项目24个,其中基础训练性实验5个,综合设计性实验13个,创新研究性实验6个。在基础训练性实验基础上,根据学时要求和第二课堂形式,通过自主设计、综合搭配化工过程实验装置,以必做和选做结合的方式,开设综合性、设计性、创新研究性化工过程综合实验。上述实验项目中必做实验8个,选做8个,其他实验项目可根据学生的兴趣、爱好,利用第二课堂、开放实验室、科技创新项目等形式选择。

2.2 化工专业综合实验

将化学工程与工艺相关核心专业课程的实验内容,综合归类为化工专业综合实验,单独设课,其内容以热力学基础数据测定、传质数据测定、化学反应工程实验技术及设备、化工分离技术及设备、化工工艺、计算机数据采集与控制等实验为主,能开设综合设计性专业实验项目25个,其中必做项目15个,选做项目10个。通过实验方案的拟订、实验方案的实施、实验数据的处理与评价,综合应用相关专业知识进行综合、设计类实验,目的是应用所学专业知识,通过实验培养学生的工程实践能力。

2.3 化工仿真与计算机应用训练

为进一步强化学生的工程实践能力,采用化工过程及单元操作仿真实训方式,不仅使学生领悟到单元操作的核心,也可以使学生进行模拟和控制可能的化工工艺及优化操作,实现工厂现场无法实现的环节,同时可结合生产实习进一步得到训练。借助计算机在化工生产中的应用,结合相关专业知识训练化工过程设计软件应用、实验设计与数据处理、化工过程与系统模拟优化等环节,为将来从事化工设计、工程实践打好基础。现有设备、装置及软件能够开设11个训练项目,其中必做基础训练项目6个,选做综合训练项目5个。

2.4 创新性研究实验

坚持教学、科研与新技术应用的有机融合,将教师的特色科研成果转化为实验教学内容,将部分毕业环节的课题实验训练与专业综合实验融合,开发创新性、研究性实验,充分体现化工专业综合实验训练和科研训练,现有10个创新研究性实验项目供学生选择。另外,每年有十多个项目采用开放实验室的方法,结合大学生科技创新计划,鼓励学生开展科技创新项目训练。

3 教学方法与教学手段改革

3.1 开放式实验教学与第二课堂活动

为激发学生对实验课的积极性,全面培养学生的创新思维和创新能力,解决实验装置套数少、实验人数多的问题,化工专业实验平台实施开放式实验教学,并开展多种形式的第二课堂活动。对基础训练部分的实验采用分组集中实验的方式,将每班学生分成3~4个大组,每组15~20人,安排不同的时间进行实验。实验时再将每组学生分成3~4个小组,每小组4~6人,同时开设几个实验,各小组轮流进行实验训练。对于综合设计性实验,要求学生提前选好所做项目,预习并准备好实验内容,在指定的时间内有计划地进行实验。

创新研究性实验,多来源于教师的科研课题或大学生科技创新项目,学生可根据自身情况选题,跟随指定的指导教师进行实验。重视引导学生参加研究项目实践,一方面,教师积极参加科研,从科研工作中选出学生可以参与的项目;另一方面,有效地组织学生积极参与到研究实践中来。创新研究实验按照选题、文献检索、设计实验方案、实验、撰写论文或实验报告、报告答辩会的顺序进行。

在课外时间,实验室向学生全天开放,为学生的个性发展和创新意识培养提供空间,为大学生科技创新计划提供训练场所;鼓励学生参与教师的科研项目,引导优秀学生利用业余时间和节假日进入教师的科研课题组,使学生尽早接触本学科最前沿知识,得到科研训练。

3.2 化工实验课与化工设计相结合,体现工科特色

为培养学生的工程实践和工程设计能力,充分利用化工专业实验平台,在工程实践教学过程中,借助丰富的实践教学资源,通过一系列教学安排,使学生除学习各种工艺知识,掌握各种工艺方法外,还可以培养严谨的科学作风,增强综合素质。例如,将部分化工实验课与化工设计相结合,通过化工实验课,让学生全面掌握某一单元操作或化工过程的实验基础理论与技术、实验装置的使用、实验技能及科技小论文的写作方法;在化工原理课程设计、化学反应工程课程设计及化工设计中,结合某一单元操作、某一装置或化工过程,训练学生的设计能力。也可以将两者直接结合,给出某一化工过程,先进行流程及装置设计,然后根据设计的数据进行实验操作验证,最后分析讨论及对设计或实验装置进行改进(如乙酸乙酯的合成及精馏实验)。这种有机结合的方式,能将多种知识及能力训练综合运用,使学生印象深刻,取得良好的教学效果。

3.3 采用多种现代化手段辅助实验教学

针对学校开设的实验项目,动员教师开发和研制适合学校实验教学特点的集实验原理、实验流程、实验演示、实验结果数值计算、误差分析及实验综合思考为一体的多媒体教学软件,或实验操作过程录像,如精馏、吸收等,提高教学质量。使用与实验装置配套的计算机数据处理系统,引导学生掌握实验设定、软件使用、数据处理等技能,为将来应用现代化生产装置打下基础。

借助化工仿真软件和化工过程模拟计算机软件,开展化工装置及过程自动控制模拟操作训练或对化工设备、过程进行模拟、设计、计算等,弥补实习过程现场无法操作的不足,也为将来从事化工过程模拟或设计起到训练作用。

3.4 开展实验竞赛活动

化工专业实验平台每年举行1次全校规模的化工原理实验竞赛,以巩固学生的基础知识,强化实验技能,培养竞争意识和创新意识。同时,在实验竞赛中加入实验流程设计、设备设计训练、数据处理等环节,起到综合训练的目的。组织学生参加2年1次的全省或全国大学生化工实验大赛,拓宽学生视野。

3.5 建立多元化实验考核体系

化工实验考核方式,采用平时单元成绩累计计分和期末考试相结合的多元化考核方法。平时单元实验按基础实验和综合设计实验制定相应的评分标准,客观记录学生的实验预习、基本操作、实验结果、实验报告和综合素质等环节的成绩;期末考试采用笔试加实际操作2种方式对学生进行全面考核。基础训练实验占50%,综合设计实验占20%,期末考试占30%。

基础实验阶段评分依据:实验纪律和秩序、预习和回答问题、基本操作规范性、实验记录规范性、实验数据及处理正确性及实验报告等。综合设计实验阶段评分依据:文献调查与总结、实验方案、实验操作及实验报告等。对于创新研究实验,可根据实际情况,单独考核。

4 制度和教学队伍建设

要提高实验教学水平和教学质量,必须建立现代化的、高效运行的管理机制并重视师资队伍的建设。在管理机制和制度方面,做到“教学工作与科研工作,教学带头人和科研带头人,教学成果与科研成果,教学研究项目与科研项目”一视同仁,以调动和鼓励教师参与实验教学工作,提高实验教学的师资素质。在实验室设置教学重点岗位并实行竞争上岗;建立健全青年教师培养制度,在教学与科研实践中培养梯队。加强“实验课教学团队”建设,实施实验室主任负责制。实验课教学团队设立实验室主任(教师)、相对固定的教师和实验室管理人员,并按照专职教师:实验技术人员:兼职任课教师为1:3:6的比例配置师资队伍。

5 化工专业实验平台建设展望

化工专业实验平台建设要进一步发扬自身特色,优化实验教学体系,深化实验教学内容和教学手段改革,延长校内工程实践教学的时间,弥补工业实践难以到位的现状,从整体上优化实践教学的安排;要培养学生的工程实践能力,教师必须先具备工程实践能力,要继续深化实验室管理体制改革,提升实验教师队伍的水平,建立一个高水平的教学团队;加强实验教学平台与企业的交流与合作,推进产、学、研一体化改革,为进一步建立中试实验基地和产业化生产服务;建立“以人为本、有利于实验室开放和实验教学的文化环境”,激发学生实验与科研兴趣,培养实验能力和工程实践能力,引导学生学会学习、善于协作。

收稿日期:2012-05-02

作者简介:杨荣华,硕士,副教授。

精馏实验报告范文第5篇

关键词: 中职校 《化工原理》 课程改革 教学内容 教学手段

《化工原理》课程揭示了化工生产过程中常见的单元操作规律,是从事化工行业人员的必修课,该课程属于工程技术类,是一门实践性很强的课程,因此,除了加强基础理论课程知识教学外,还必须加强实践性教学。另外,该课程涉及的知识面较广,工程实践性强,需要的设备复杂繁多,有关化工的操作抽象且需要大量经验、公式,学生理解、记忆起来困难。根据中职院校学生的特点,中职化工原理课程必须在教学内容、实验教学方法、教学手段等多方面进行创新改革,加大实习教学比例,突出实践技能培训。下面笔者就课程改革这一主体谈谈中职化工原理课程的改革创新。

一、教学内容的改革创新

开展以“降低、够用”为主的课本内容调整,降低课本难度,增强课本实用性。《化工原理》课程经过了多年的完善发展,有了完善的理论体系,虽然给教学带来了方便,但是对于培养实用型人才这一教学目标来说,并不太适合,所以对原有教学内容应做适当删减。对于一些理论推导,教师应当适当减去,将教学重点放在让学生掌握基本概念,强化实际应用方面。对于应用性不强的理论知识,教师可改为该理论的应用和延伸。如化工原理中温度梯度这一节,温度梯度的基本概念是必须了解的内容,在平壁的稳定热传导里各层的温差的有关计算公式推导,只需要让学生了解哪层热阻大,哪层温差大这一结论即可,可在实际应用中,让学生通过实验感受这一理论。此外,还有热传导中的辐射基本定律、因次分析法及传至中向平衡和溶解度的基本关系等内容,对于精简的内容来说,不能脱离大纲内容,精简准确突出基本规律即可。另外,适当拓展课程内容、引入新知识是很有必要的。技术在不断发展,在实际化工操作中,会有很多新的技术出现,教师适当引入现阶段与课程有关的新技术,可培养学生的创新意识。总体来说,以应用为目的对课本内容进行精简、拓展。

二、实验教学方法的改革

化工原理课程的一个重要环节是实验教学,实验教学的目的是巩固学生的课本理论内容,培养学生解决工程问题的能力和掌握一定的实验操作技能。由于化工原理属于技术类课程,因此必须加强实践性教学,培养学生的工程意识、工程思想和工程方法。化工原理课程的实践教学一般包括实验、实训和相关实习。笔者对实践教学提出以下建议:

1.改革化工原理实验模式、内容。在教学中引入计算机仿真实验,提高学生实验操作技能和工程应用能力。传统化工原理实验是教师布置实验内容,学生写实验报告,然后做实验,交报告,整个研究就结束了,整个过程实际上是在验证课本上的理论、结论。这样单调地做实验对培养学生的工程应用能力并无大用,而计算机仿真实验的引入,可以让学生在做实验之前模拟出整个实验过程,首先激发了学生的兴趣,其次,通过改变各种操作条件、参数,让学生了解并思考参数和操作方式的变换对实验的影响,对于理论知识的掌握和应用都有很大帮助。如化工中常见的“精馏”、“吸收”这两种单元操作,其理论比较抽象,课堂上传授理论知识,学生难以理解,而通过计算机仿真实验,在学习了“精馏”、“吸收”两章的理论知识后,到实验室实际操作筛板精馏塔和填料吸收塔。实验室内“精馏”、“吸收”流程小巧、简洁,方便学生观察物料的反应。学生在实训时,边操作、边观察、边思索、边讨论,不但可以解决课堂遗留问题,还可以将课本上的理论知识应用于实际操作中。这样一方面提高了学生的学习兴趣,调动了他们的学习积极性,另一方面给教学工作增添了色彩。

2.设置研究性实训课题。化工原理实践教学就是充分发挥课本中实验的实用性特点,在实验内容选取时,尽可能接近生产实际。如化工原理流体力学的综合实验问题,眼球测定阻力系数与关系曲线,离心水泵的特性曲线,直管阻力与局部阻力产生的原因是什么,如何测定,如何确定离心泵的工作点。在实际实验时,教师可以创造性地将这个实验改为实际生产中的问题,如直管阻力的阻力产生和测定,阻力产生的原因和怎样减少阻力等。让学生查阅文献,获得实际生产数据资料,大胆质疑,找出规律性东西,最后制订实验方案。通过这几项准备工作,不仅增强了学生解决问题的能力,还提高了学生的学习兴趣,同时开阔了视野,了解了更多化工新技术、新设备。

3.注重与其他课程的共同发展,化工原理与化工仪表、化工机械等相关课程紧密联系,在实验教学中,注重实验装置之间的联系,尽可能加大信息量。实验中很多设备都是化工类相关课程中涉及的,将这些设备的选用和使用方法穿插到实验中,使学生对整个实验内容有整体认识。

三、教学手段改革

化工原理是一门实践性很强的课程,教学中涉及很多大型的化工设备结构、复杂的操作原理和流程,以及大量的工程专业计算,而在传统课程教学中,教师往往难以把全部内容展现出来,只能草草带过,因此,教学手段的改革迫在眉睫。多媒体技术的快速发展对化工原理课程进行了补充。多媒体电子教案、图像演示等能把抽象的概念和理论形象地展示出来,动态地展示设备结构、操作原理和工艺制作流程的具体情况,通过多媒体技术把难讲的内容直观生动地表现出来,降低教学难度。如讲解化工原理流体输送设备这一内容时,需要了解流体输送机械的基本结构、工作原理及操作特性等多方面知识,一般的口述板书根本不能完全将内容展现出来,而利用多媒体分析,可以方便生动地多次再现整个机械分析过程,节约教师的板书时间,使教师将精力主要放在知识的讲解和对学生的了解、交流上,有利于提高教学质量。

参考文献:

[1]邱运仁.化工原理课程教学改革与实践[J].化工高等教育,2005(04).

[2]王洪海,李春利,李柏春,刘继东.新形势下《化工原理》教学中应注意的几个问题[J].教育理论与实践,2007(S1).

[3]张言文.化工原理电子教案的研制及教学方法探索[J].化工高等教育,2003(03).

精馏实验报告范文第6篇

随着实验室的数目增加,一个实验室管理员通常要兼管多个实验室,在实验室安全管理上容易产生漏洞。建立视频监控系统,能有效弥补实验室安全漏洞,提高安全管理有效性。化工实验教学中心投入大量资金,在每个实验室都安装了高清晰视频监控设备,监控录像实时传送到中心的监控室,并自动存储。实验室管理人员随时监控实验室的情况,大大加强了中心实验室的安全防范措施。同时,通过监控系统,管理员一旦发现违规操作仪器、违反实验室规章制度的行为可以及时进行纠正,有利于维护实验室安全良好的秩序,促进师生中间形成一种积极向上的实验室氛围。

2化工实验教学信息化平台软件环境建设

(1)网络化实验教学平台

化工实验教学中心在传统的课堂讲授的基础上,充分运用信息技术、虚拟现实技术、计算机网络技术,为学生构建了网络实验教学平台,实现了多元化的实验教学模式。通过整合实验教学资源,实现了对教学队伍、教学内容、实验项目、大纲、讲义、仪器设备、习题、多媒体课件、实验录像、仿真实验、虚拟实验等教学资源的上网开放,学生通过网络实验平台还可以进行实验准入测试、提交实验报告、在线交流答疑等。

(2)开放式实验预约系统

中心开发了开放式实验预约系统,该预约系统采用网上预约实验的方式,即学生可以网上选定实验项目、实验时间、查询实验成绩。预约系统分为三个角色:学生、老师、管理员,按照不同角色进行登录认证。通过登录该系统,学生可以预约实验,查看、取消已经预约的实验批次,查看以往实验成绩,查看下载实验课表;老师可以进行实验批次信息的确认、查看选课人数、学生信息,查看并导出实验课表以及进行实验评价打分;管理员负责对整个系统的基础数据维护,包括学期管理、实验项目和实验批次安排、实验室管理和老师信息管理职能。同时利用设计、搭建的短信平台,实现了实验预约的短信提醒功能,即在实验开始前三天左右,通过公共短信平台向学生发送短信,提醒学生实验具体时间和地点,进一步加强和完善了实验预约系统的功能。实验预约系统打破了班级的界限,改变了过去按同一模式进行教学的方式,有利于因材施教,提高学生的主动性和积极性,培养探索和创新精神。

(3)虚拟实验室

我校化工实验教学中心以化学工程实验装置为原形,开发了集3D高仿真展示、多媒体授课、预习、复习、数据处理为一体的化学工程实景虚拟实验室。虚拟实验室将平面流程立体化,将单元操作的流程、实验操作视频和实验原理动画等信息生动逼真地呈现在学生面前,学生可在虚拟场景中自由漫游和穿行,实现了人机互动,大大丰富了实验教学内容,有效扩展和延伸了现场实验教学。中心还设计了配套的网络预习系统,进一步强化了实验教学的预习环节,提高了实验教学的效率。目前中心开发的虚拟实验有“原油实沸点实验”、“泵送装置综合操控系统”、“板式精馏塔传热实验”、“吸收”、“精馏”等。

(4)远程控制实验

远程控制实验是一种崭新的实验方法和技术,学生通过对虚拟仪器面板的操作,实时操作控制远程的硬件设备实体,并通过视频把实际实验场景反馈给学生,从而得到真实的实验数据,加强了实验操作的真实性。远程控制实验弥补了仿真实验和虚拟实验的不足,在实现软件共享的同时,更重要的是做到了实验硬件资源共享。目前我校化工实验教学中心正在筹建远程控制实验,将远程控制实验作为仿真、虚拟实验的延伸和扩展,为学生提供一种全新的实验模型。

3加强实验技术人员的信息化知识培训

要提高实验教学信息化水平,实验技术人员必须具备一定的网络信息技术知识与操作能力,加强实验技术人员队伍的信息化素养成为一个重点。中心多次组织实验技术人员进行信息化方面的知识培训并进行考核,派出实验技术骨干到实验教学信息化建设开展得较好的同类院校进行学习交流,通过实地考察和交流,吸取各高校在信息化建设方面的新理念和新经验,不断提高实验技术人员的信息化素养和管理经验。

4结语

实验教学信息化建设是提高实验教学质量、优化资源配置、提升实验管理水平的有效途径和手段,是培养学生创新意识和创新能力的良好方式。我校化工实验教学中心在实验教学信息化平台建设中进行了有益的探索和实践,今后还需要不断深化、完善实验教学信息化平台的建设。

精馏实验报告范文第7篇

关键词:工程教育专业认证;化工原理实验教学;工程素质培养

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)42-0196-02

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度,也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。在我国工程教育专业认证是由专门职业或行业协会(联合会)、学会会同该领域的教育工作者和相关行业企业专家一起进行的,针对高等教育本科工程类专业开展的一种合格评价。我国开展工程教育专业认证的目的是:(1)构建工程教育的质量监控体系,推进工程教育改革;(2)建立与工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系,促进工程教育与工业界的联系,增强工程教育人才对产业发展的适应性;(3)促进中国工程教育的国际互认,提升我国工程技术人才的国际竞争力。在这个大背景下我校化工原理实验课程在教学实践中始终注重工程思维与工程意识的培养,提高学生分析与解决工程实际问题的能力。作为我校化学工程与工艺、精细化工、催化工程、高分子化工、环境工程、生物工程以及应用化学等相关学科的专业基础课,该课程与其他基础课程实验存在本质的不同,具有典型的工程特点,学生在实际操作过程中往往会遇到不同类型的工程实际问题,因此我们应该有效利用该课程的特点与优势培养学生工程实践能力和创新意识[1]。以化学工程与工艺工程教育专业认证为导向,将工程观念渗入到实验预习、实验授课、实验操作以及实验结果讨论等环节中,从而提高学生的动手能力、设计能力和创新能力等综合素质,增强与产业发展相适应。

一、实验预习中渗透工程意识

在学校的支持下我校化工原理实验室设备经过多次升级改造,目前能够开设八个单元操作实验和两个创新实验,同时我们还自主研发了实验仿真教学平台用于教学研究,提供了多层次、多方位的实验教学手段,为工程教育专业模式的实施提供了硬件保障。化工原理与实验作为省精品课程拥有优秀的教学团队,任课教师全部具有博士学位,并且多年与化工企业联合承担重大项目实施,具备丰富的工程经验,这些都为我校高素质化工卓越工程师的培养打下了坚实的基础。实验预习中创新地增设独立授课环节,利用多媒体技术形象展示宏观设备内部的三维结构,演示单元操作的工艺过程,展示微观传递过程原理。化工原理实验作为理论课的重要实践环节,面对的是各个单元操作的共性问题,具有极强的工程背景,尤其是对于那些能够进行多种工况条件下操作的综合实验装置,可以充分调动学生的积极性参与实验方案设计、工艺流程装配以及实验结果的对比分析,通过多媒体手段对不同装置复杂工况的模拟展示,可以让学生立刻直观化地感知到本课程与基础课程本质的不同,成功地在学生脑海中植入大工程观念。学生在进入实验室之前需先写好预习报告,即了解本次实验目的、实验原理、实验工艺流程和实验操作步骤,在此常规基础要求之上,针对每个实验教师提前布置一些预习任务,让学生带着任务通过查阅文献收集本实验的相关信息,弄清楚实验装置中各个设备在化学工业生产中的主要用途和常规操作方法。如流体阻力实验中会用到离心泵、转子流量计等设备和仪表。让学生通过预习了解离心泵在工业生产中的主要分类与用途,教学实验出于安全考虑只用清水泵,学生通过文献的查阅可以了解其他类型泵的用途;化工原理课程主要介绍三种流量计:转子流量计、文丘里流量计和孔板流量计,学生查阅文献后可以清楚地了解三种流量计的构造、工作原理及在工业中的用途,查阅文献使学生在进入实验室之前自然地渗透了工程意识,拓展了工程实践知识。在实验课程教学前,实验室对学生开放,学生可以了解实验设备工艺流程、操作方法及主要控制参数。还可以利用仿真教学平台,模拟启动实验装置,监控并调节实验的温度、流量、压力及组成,处理实验过程中异常现象,对于实验结果进行对比,培养学生实际的工程意识。

二、实验授课中建立工程观念

出于对课程任务衔接的考虑,我校化工原理理论教学通常先进行各单元操作原理的讲授,最后再集中介绍各单元设备。由于实验教学与理论教学是同时进行的,这样就出现了学生对于设备的认知比较陌生,表现出“重原理、轻设备”的现象,缺乏对各单元操作之间的有机联系,从而导致理论与实践脱节,思维中树立不起来“工程观念”[2]。为了建立学生的工程观念,我们在实验教学中倡导以学生为主体,教师以引导提问的方式进行实验的讲解。化工原理实验过程中,学生思维模式比较单一,常规性地只关注某一单元操作设备的原理、操作方法及实验结果验证,忽略了解整个装置的工艺流程,缺乏对不同实验方案的尝试和操作参数优化的观念,更不会考虑装置运行的可行性、经济性及环保等工程实际问题。因而教师在进行授课过程中要有意识地渗透工程观念,结合实验装置提出相关的工程概念与学生进行互动式讨论。如在精馏综合实验中让学生明确板式塔与填料塔内部结构存在的差异,各自适用于何种物系的过程分离,以及分离效率的比较;同时还可以提出以下工程实际问题:工业上采用精馏手段为何得不到100%纯度的乙醇?如果采用反应精馏、萃取精馏、膜分离等方法是否可以得到100%纯度的乙醇?并详尽比较这几种单元操作的优缺点。实验讲解过程中,还可以利用仿真教学平台模拟精馏塔出现漏液、液泛等非正常操作现象、各种极限工况及如何进行操作调整等工程实践问题,拟补出于安全考虑而不能进行的实际工况中出现的非常规状况的操作。在进行离心泵特性曲线测定实验时,学生通过理论课教学对“气缚”和“汽蚀”两种概念有大致的了解,但两者在工程实践过程中的区别和危害究竟如何,在学生的脑海中并不清晰。在实验讲解过程中,我们展示工程实践过程中汽蚀后离心泵被腐蚀的叶片,利用仿真教学平台演示气缚操作现象,使学生对这两个工程概念重新认识,强化了工程观念。实践证明,实验授课中注重建立工程观念能够培养学生对复杂化工过程动态运行的综合分析和决策能力,深刻体会工程学科的研究方法,从而积累工程经验。

三、实验操作中体会工程观念

我校化工原理实验室的设备经过升级改造之后,绝大部分装置能够完成多个实验任务,具备综合性、设计性和研究型的特点。学生来到实验室后,面对一套多功能的实验装置需要2~3人组成一个小组来进行实验,每一个小组成员都是工程实验的实践者和探索者,必须具备团队协作精神,共同探讨实验方案,在实验方案的实施过程中要及时捕捉工程实践问题,进行结果的汇总和分析,进一步尝试相应的操作方法解决实际问题。教师在巡视过程中仔细观察学生的操作情况,及时发现工程实践问题,适时提出存在的问题,引发学生对问题的思考并引导学生进行理论分析做出正确的判断,在此基础上执行相关操作解决出现的问题。例如在传热综合实验过程中,由于鼓风机的连续转动做功会使管路入口处空气的温度逐渐升高,在实验过程中让学生通过观察温度计注意到这个问题,针对这一问题让学生踊跃提出解决的方法,开启学生解决工程实际问题的思路,开拓学生工程思维模式;工业上用于加热的蒸汽内会含有不凝性的气体,如果不进行排放会出现什么问题?如何在实际操作中解决此类问题?在板框过滤机实验中为何会出现滤液流不出的现象?它与板框的摆放顺序,以及流道的对应有何关系?通过以上问题的提出,学生可以主动把从理论课程学到的知识应用于实际碰到的工程问题的分析,在理论指导下完成相关问题的操作,将理论与实践联系起来,在激发学生学习兴趣的同时体会工程的观念。

四、实验结果讨论中反馈工程意识

实验结束之后,指导教师组织学生将实验操作中出现的实验现象和实验结果进行分析讨论,让学生各抒己见,在听取学生分析意见的同时提出工程问题引导学生思考。实验报告中要求学生写出一组数据处理的详尽过程,汇总全部测试数据结果做出对应的趋势图,与工程经验值进行对比,判断数据的可靠性,查找实验中存在误差的原因,并对实验装置的设计、仪器仪表的控制与调节手段等提出自己的意见和想法。通过对实验结果讨论的系统化整理,学生学会用工程的观点思考问题[3],掌握工程实际操作中的规律,工程意识得到全方位加强。提升我国工程技术人才的国际竞争力是工程教育专业认证的主要目的之一,培养符合产业发展要求的优秀工程技术人才是我国教育改革关键所在[4]。立足现有实验条件,在化工原理实验教学过程中,我校始终秉持以培养学生工程素质和创新能力作为实验教学的首要任务,在重视理论教学的基础之上,将工程素质培养模式贯穿于实践教学环节,推进我校化工原理实验教学改革新突破。

参考文献:

[1]王俊文,郝晓刚,刘世斌.改革实验教学方法,增强学生工程意识[J].实验技术与管理,2000,17(6):107-110.

[2]俞路,吴雪梅,潘艳秋.基于全新工程教育理念构建多层次化工原理实践教学模式[J].教育教学论坛,2014,12(53):132-133.

[3]赵清华,高焕方,许俊强,全学军.化工原理实验教学中工程观点的培养[J].化工高等教育,2010,(1):37-39.

精馏实验报告范文第8篇

气体的吸收操作在环境保护方面特别是对大气环境的保护方面起到了重要的作用,如尾气的吸收、净化等,从而可增加吸收技术在工业环境保护方面应用的内容,了解吸收剂的再生及整个吸收过程的经济性评价。回流比的选择,将直接与节能相关联,因此,将回流比的合理选择作为精馏塔操作的一项新的内容,即在一定的处理量及分离要求下,经过一系列回流比与能耗比较,最后得出合适的回流比,这一实验教学过程显然有利于增进学生的节能意识。传热系数测定实验中,补充热能回收与过程能耗的辩证关系内容,要让学生知道换热器的操作过程中,在追求传热系数的同时,也要对操作成本进行核算。流体流动阻力测定实验,考虑管内流体的经济流速与科学节能。选择管内流速是在投资费用和操作费用之间进行权衡的。以化工单元操作为主线,通过化工原理实验教学内容的扩展,首先建立工程理念、低碳经济理念。优化层次为了加强学生化工实验训练,培养学生创新能力、观察分析解决问题的能力,可以多层次多方面开展实验教学,为不同层次的学生开出不同的实验创造条件[5]。为此,构建“基础实验层、综合设计实验层、研究创新实验层”阶梯式的实验教学内容体系。基础性实验以传统的验证性实验为主,教学目标是使学生巩固和加深对课堂教学内容的理解,并得到化工实验技能的基本训练。设计性实验的教学目标包括典型单元操作过程的深入研究及操作优化、过程技术经济评价、特殊单元操作等,注重培养学生查阅资料、调查研究、设计实验方案、对实验过程及结果有自己的分析和结论。开发综合设计实验是培养综合创新精神和动手能力的关键。研究创新性实验在拓宽实验内容的基础上,增加能反映实际问题的研究环节,并与生产、科研相结合,体现科研的实践性、创新性。实验教学的分层次、多样化,既注重了基础,又强化了创新;既保证了基本训练,又注重独立分析、解决实际问题;既考虑到循序渐进,又鼓励因材施教。开发多层次的实验教学内容,在实验教学过程中,突出学生的主体地位,激发学生的创新意识和创新能力,强化工程实践能力、实验动手能力,对学生进行系统有序的实验理论、方法和技能的培养。

实验教学方法的优化

化工原理实验是学生第一次接触工程装置,实验课怎样上好,实验内容如何讲解,这是实验指导老师应认真思考的问题[6]。传统的实验教学方式中学生在学习过程中始终处于被动地位,不会主动思考问题,造成依赖思想,结果是学生实验后对实验及相关理论仍是一知半解。这种注入式教学方法,严重影响学生动手能力、创新能力及应急处理能力的培养,影响学生参与社会择业竞争力。因此,我们改进了实验教学的方法,采用了引导式实验教学模式。在实验前老师应注意研究每个实验的关键问题是什么,难点是什么,学生操作时哪些方面易出错等环节[7]。在实验指导的过程中,我们主要讲方法、思路,注意培养学生主动获取知识的能力、分析问题和解决问题的能力,培养学生创造性学习及敢于创新的能力,鼓励学生积极查阅文献,组织讨论、评述,让学生提出自己的独立见解,初步尝试研究的乐趣。同时,还针对不同层次实验项目采用不同的教学方法:(1)基础层次的目标是培养学生扎实的基本实践能力和良好的实验习惯,此时学生的自主学习能力和自我约束力较弱,主要采用教师指导为主、学生充分预习的教学方法。(2)综合层次的目标是培养学生综合实践能力和自主学习能力,采用教师引导为主、指导为辅的教学方法。(3)创新层次的目标是培养学生创新实践能力和自我完善能力,主要采用教师指导、启发和探讨的教学方法。

实验教学过程的优化

预习过程优化预习是实验教学的关键环节。以往化工原理实验教学基本上是“被动式”,将学生“抱着走”,学生的主体地位没能得到充分发挥,动手能力不强。为了使学生的创新想法体现在实验中,把学生原有的学习被动性转变为主动性,以“问题”为中心提出若干研究课题,要求学生针对某一些问题自行设计实验方案。一般同一实验装置可以设置不同的研究课题,由不同的实验小组承担。围绕这些课题,教师提出有助于研究课题开展的若干问题,给学生设置问题情境。预习途径有多种,如通过阅读实验讲义,利用多媒体课件网上预习,现场观察设备流程,等等,学生可根据自己的情况自行选择。引导学生进行研究,清楚地掌握实验原理,从原理入手分析测量哪些参数?需要什么测量仪表?将完成测定任务所需要的仪表和设备由管路系统组合起来构成实验流程,即制定实验初步方案,再向指导教师汇报。对其错误或不充分、不完全的部分,指导教师应给予纠正与补充,同时以答疑的形式解答学生提出的问题,确保学生在教学活动中的主体地位,提高其学习的主动性。操作过程优化在实际操作过程中,指导教师贯彻“少讲多练,引导为主”的原则,把主要精力放在巡视中,注意每个学生的实验情况,抓住关键所在,如:操作是否规范、要点是否正确,取样是否正确,操作范围是否选的合适,分工合作是否协调等。随时提出存在的问题,引导学生积极主动地进行实验,体现学生在实验中的主体地位。如流体流动阻力实验及传热实验:有的学生选一个流量马上记录相应的数据,这里老师要启发性的问学生,这样的数据准确吗?整个系统没有达到稳定,数据会相差很大。整个系统要稳定5~8min后,再记数据,这样才准确。当操作过程中出现一般故障时,如吸收实验中的液泛、精馏实验中的漏液,应启发学生自己分析产生的原因,然后找到解决问题的原理与排除故障的方法,并动手排除,而不是学生一提出问题就立即回答。总之,课堂上要与学生真正的互动起来,调动学生的主观能动性,及时纠正、讲解学生操作中的问题,有意识的培养学生的分析问题、解决问题、和实验动手能力。编写过程优化实验报告是实验过程的全面总结和系统概括,是实践环节不可缺少的重要组成部分,可反映学生归纳总结、分析问题和编写能力。因此,在实验报告编写过程优化中一是要求学生采用计算机处理数据,把繁复的计算过程通过Excel、Origin等数据处理软件轻松完成,使许多原本需要花数小时进行数据处理在较短的时间内就可以完成,达到了事半功倍的效果,减轻了学生对数据处理的负担,提高了效率和效果,同时激发学生的灵活创造性和对工程计算技术的兴趣。二是由于减少了实验数据处理过程,要求注重实验结果的讨论,强调对实验现象和实验误差的分析,鼓励学生采用小论文格式撰写实验报告。

实验教学管理的优化

精馏实验报告范文第9篇

关键词 单元操作;实验;教学平台

中图分类号:G482 文献标识码:A 文章编号:1671-489X(2010)18-0108-03

Research on Experiment Platform Construction of Process Engineering//Liu Changhai, Deng Kaiye, Liu Xiaoyan

Abstract On the basis of the characteristics of popular process and the realization of college education purposes such as integrated stuff, practice ability and creativity, it was proposed and discussed that involves the functions, experiments contents, teaching methods, laboratory construction, plan layout and management of process engineering laboratory. Then, it was assumed that the high level unit operation laboratory would be built as a common practice teaching platform used by the whole college, but its necessity and advantages were also discussed in the paper.

Key words unit operation; experiment; teaching platform

Author’s address Zhongkai University of Agrotechnical, Guangzhou, China 510225

过程工程实验以研究制造业共有的单元操作过程与设备为特点,在不同的学校有不同的称谓,如化工原理实验、食品工程原理实验,环境工程原理实验等。仲恺农业工程学院过程工程实验室承担食品科学与工程专业的食品工程原理实验、生物化工与生物工程等专业的化工原理实验、机电工程学院热能与动力工程专业流体力学实验及传热学实验、环境工程专业的环境工程原理实验等课程实验,是一个重要的专业基础平台。随着高等教育大众化的进展及教育改革的不断深入,办学规模进一步扩大,新的专业不断增加,目前的实验室在规模以及设备状况等方面已经不能满足教学的需要,建设高水平以单元操作为特点的实验教学平台成为学校基本建设的重要任务。本文将根据21世纪人才需求特点,结合学校实际情况,探讨过程工程实验室建设问题,为高等院校过程工程实验平台建设提供参考。

1 过程工程实验室的功能

近年来,高等教育的观念和培养目标发生很大的变化,主要表现:以专业为主的技术教育转向以学科为主的综合教育;教育目标从单纯业务教育培养“专”才,向综合素质教育培养通才转变;在教学内容方面从以讲授当代水平为主转为讲授当代水平与启发未来创造并重;毕业生的素质从过去只适合本专业转变为不仅能适应本专业,而且可以适应不断变化的专业与技术。随着高等教育的大众化和教育观念的转变,社会对高等教育培养学生规格的要求与过去也不同。进入21世纪,教育更加重视学生全面素质的提高及适应能力和创造能力的培养,在教学内容上宽基础、重实践成为主流方向[1-3]。

过程工程实验室是工科类学生重要的实践教学基地之一,功能上应该把过去单一验证型实验的实验室逐渐建设成集验证性实验、综合性实验、设计性实验及过程研究与开发为一体的综合型实验教学平台。通过开展设计性、综合性的实践教学环节,培养学生的综合实验能力和独立工作能力,增强创新意识和创新能力。在实验教学手段上通过引进电子教案和计算机仿真实验系统等现代教学手段,加大教学信息量,在多方面培养学生的实践能力,提高教学质量[4-5]。

综上所述,过程工程实验室建设的功能定位应该是多功能实践教学平台。这个平台应能适应多种专业方向本科学生进行流体力学、传热学、传递工程等方面的验证性、设计性、综合性的实验;并具有一定的化工过程、食品加工过程、生物转化过程、环境治理过程等方面的开发与优化能力及产品分离纯化的能力。近年来,学校新开办生物化工、生物工程、环境工程等新专业,及时建设多功能单元操作实验平台,不但可以提高教学质量,而且有利于学科间相互渗透与学科互补,避免重复建设,提高实验室和设备的利用率。

把过程工程实验室建设成多专业公用的实验平台,是因为单元操作为特点的课程(尽管名称有区别)是多种专业都开设的重要技术基础课程,课程研究各单元操作过程及设备原理与操作,实验内容丰富。这些实验教学对培养学生的工程观念,提高学生分析与解决工程实际问题能力具有重要的作用。国内很多高校都把过程工程实验室作为重点实验室建设,并获得很好的教学效果[5-6]。

2 过程工程实验室的实验内容与结构

结构设计是发挥实验室功能和建立良好教学秩序的基础。结构设计包括两方面的内容,首先是根据学校的实际情况分析确定实验的内容,然后根据学生的数量与教学计划确定实验室设备的台套数与实验室的面积,并进行实验室平面布置设计。下面介绍过程工程实验室承担的实验教学内容和建设的基本要求。

1)完善基本实验,使其开出率达100%。演示实验基本实验内容包括:流体流型的观测与测定;流体机械能的转换;干燥设备;塔设备及附件;管件、阀门、支座、法兰等。验证性实验基本实验内容包括:流体流动阻力测定;离心泵特性曲线的测定;传热实验;过滤实验;板式精馏塔实验;填料吸收塔实验;干燥速率曲线测定实验;压力表、流量计及热电偶的校验;显示仪表的校验;电动温度变送器、控制器性能测试及调校。

按照本科教学评估优秀水平的标准和化工原理课程指导委员会的要求,化工基础实验为每4人一组共用一套装置。可以考虑将所有的验证实验台套数建设为8套,单项实验一次可以接纳1个标准班进行实验。

2)在通用验证性实验设备上配套测试仪器设备,以适应现代化工、食品工程、生物工程、环境工程等专业人才培养需要。

3)实验室具备开设综合性和设计性实验的基本条件。综合性实验内容可以考虑:离心泵的计算机自动采集与控制;计算机自动采集与控制板式精馏塔实验等。设计性实验内容包括:膜分离实验;离子交换与脱色;蒸发与结晶联合实验;化工单元设备的设计、安装与性能测试;喷雾干燥与产品回收实验;反应―分离集成中试实验集与控制;全数字化板式精馏塔实验装置安装调试实验(含气相色谱仪及计算机数据处理系统)。

把综合性和设计性实验内容设计成开放性实验,指派责任心强的教师管理;对各相关专业的本科生、硕士研究生实行预约开放。

3 过程工程原理实验室的布局

过程工程原理实验室的合理布置,对于有效利用资金,提高建筑面积的利用率和土地利用率都是十分重要的,同时也是组织有序教学工作的基础。平面布置不合理不但占据大量无效面积,而且会给组织实验教学带来很多不便。目前我国各院校的单元操作实验室的布置基本上是按单项实验独立设置的,这样的实验室每项单元操作实验需要一个独立的空间,加上实验的设备较其他学科实验设备体积大,占地面积较大。建设一个功能齐全的实验室至少需要2 500平方米,通常需要较大的投入。若各专业都建设相对独立的实验室,资金投入分散,不但会造成大量的重复建设,水平也难以提高。

参考现代建筑的特点,结合专业结构以及过程工程实验的实际特点,可以把验证性实验分成3个大类,即流体力学基础及流体输送相关实验;传热学基础及蒸发、结晶类单元实验;传递过程相关实验,如精馏、吸收、萃取、干燥等。3类实验室相对独立,每个实验室设计成实验平台式,实验设备设计成移动式,需要进行哪个实验就把相应的设备移上平台,其余暂时不用的设备相对集中放置。采用这样的设计完成相同实验所需的实验室面积至少可以减少一半,省出来的建筑面积足以用来建设设计性、综合性实验及清洁生产过程开发实验室。这样的实验室不但可以供本科生教学用,研究生实验也可以使用。

4 过程工程实验室及实践教学管理系统

把过程工程实验室建设成相对独立的工程实验中心,可以强化实验室管理和设备管理,使其成为多专业共用的实验教学平台。实验室除了安排本科生正常教学实验外,其他时间对全校师生开放,通过预约有效安排时间,最大效率利用实验设备,使实验室成为开发学生创造潜力,提高学生实践动手能力,集教学与技术开发于一体的教学基地。单元操作实验可以单独开设实验课,列入教学计划。教师通过讲述实验设计、数据处理、单元操作规程和组织实验等系列教学活动,培养学生的工程观点,提高学生分析解决工程问题的能力,增强创新意识和创新能力。

根据本科学生培养目标要求,为了保证教学质量,实现高校优质教学管理,可以考虑如下安排。

1)实验指导教师的确定。学生创新能力的培养是一个非常复杂的问题,涉及许多方面,但教师的作用是非常重要的[6]。教学问题,首先是教师问题,良师出高徒。应选择责任心强,具有较高理论水平、丰富实践经验的教师担任实验指导教师。根据学校实际情况,建议每个实验安排2名指导教师,其中1名是青年教师。2名教师指导实验有利于新老教师优点互补,保证实验效果,同时有利于青年教师的快速成长。

2)基础实验学生小组的规模。实验小组人数减少,学生可以获得更多动手操作的机会,有利于学生操作能力的提高。工程设备的实际操作通常是由一组人共同完成的,所以几个人共同承担实验工作,相互配合完成预定的实验任务,可以培养学生的合作精神和团队意识。因此,实验小组人数确定为4人。这个分组方案与教育部本科教学水平评估方案中优秀水平的标准及化工原理课程指导委员会的要求是一致的。

3)设计性、综合性实验的安排。尽量多安排一些设计性和综合性实验内容,通过开设设计性和综合性实验,扩大学生的知识面,启发创新思维,培养创新能力。通过开放实验室,保证学有余力的学生获得更多实验机会。

如:通过实验设备管道安装与组合,可以使学生了解更多化工单元操作的实际操作知识,缩短学生毕业后对新工作的适应期;在膜分离实验中,针对不同的专业学生提出不同的处理体系和分离要求,而具体的工艺流程参数、操作方案、测试方法等则可根据实际物系,由学生查阅文献资料拟定,教师审查通过后再实施;在反应―分离集成中试实验中,对学生实验的要求是得到某种产品,具体的反应条件、后续的分离纯化、产品成形、质量检测等一系列的工艺流程方案均由学生自行设计,这样的实验过程能给学生完全工程化的锻炼,使学生分析和解决实际工程问题能力得到极大的提高。

4)采用先进的教学手段。由于化工单元操作种类及设备类型较多,新的设备不断涌现,学校不可能把所有的设备搬入校园。因此,采用如投影、幻灯、录像、计算机仿真等现代教学手段,增大教学信息量,使学生了解更多当代单元操作过程与设备知识,加深对理论教学内容的理解是必要的。过程工程综合实验室应配备较先进的现代教学设备,实验教师应充分利用先进的教学手段扩大信息量,提高教学质量。

5)学生实验成绩的评定。学生实验成绩应该根据学生在实验中的表现、实验报告的质量来决定。注重考查学生出勤情况和预习情况、动手操作情况、数据处理的方法与准确情况、分析问题与解决问题的能力、有无创新思维等。教师要及时进行实验报告批改与实验情况总结,及时解决学生实验中的问题,鼓励学生采用创新方法,把学生对知识的理解引向深入。

6)实验室开放与管理系统。过程工程类实验室建设成相对独立教学单位,国内已经有很多成功的经验。如清华大学、北京化工大学的化工原理实验室是相对独立的教学单位,是学校的一级实验室,实验室有稳定的教师队伍,由二级学院管理。天津大学的化工基础实验中心、郑州轻工业学院的化学与化工基础实验中心管理方式也可以参考。上海大学的化工实验中心包括化工原理实验室、化学工程实验室、化学工艺实验室和化工仿真实践基地等,可以满足多专业的技术基础课与专业课的教学和实训。北京化工大学实验室改革的经验表明,学校的过程工程实验室在管理上相对独立有利于发挥实验室的作用,有利于实验室建设和开放实验室的管理。在实验室建立实验操作监控系统,是实验室全面开放的基础建设之一。单元操作实验课程独立开课,建立实验教学多媒体教室和开放实验室等一系列实验室建设与改革,有利于学生动手能力的提高,加深对化工单元操作过程的认识,培养学生的计算机应用能力。

5 结束语

综上所述,过程工程实验室建设的目标是把实验室建设成多学科教学需要的、可以为多专业共用的实践教学基地,建设成培养学生分析问题、解决问题能力,提高学生实践动手能力,强化创新意识和培养创新能力的专业基础实验教学平台。

建设高水平过程工程实验室是大学扩大招生后很多学校急需解决的办学条件问题。为了保证实验教学的质量,充分发挥过程工程实验室的作用,对实验室进行准确的功能定位,合理设计实验室结构是必要的。新建设的过程工程实验室应根据学校教学的具体情况安排设备的数量和实验室面积,根据当前社会对各种专业人才的要求设计实验类型和实验内容。通过配备现代教学手段,扩大信息量。通过多样化的实验装置、开放式的教学过程、分层次的教学模式以及动态化、综合式的成绩评定方式,强化学生的主体作用、教师的主导作用。整体教育与个性化教育相互配合,调动学生学习的主动性、积极性,强化创新意识和创新能力的培养。

把过程工程实验室建设成多专业共用的高水平实验平台,可以避免各专业的重复建设,节约资金;有利于开放实验室的管理;也有利于集中高水平教师,提高教学质量;方便实验教师间的交流与提高,从而把我国高等教育实践教学质量提高到一个新的水平。

参考文献

[1]叶辉,程备九,胡文友,等.高等院校实验教学质量监控体系的构建与实施[J].高等农业教育,2005(10):40-42

[2]许建飞,朱向运.改革实验教学体系,强化创新人才培养[J].实验室研究与探索,2001(1):3-5

[3]石山鹰,肖瑞泉.实验教学改革与创新能力培养的探讨[J].实验室研究与探索,2001(5):14-15

[4]吴星义,杨国成.改革实验内容体系提高实验教学质量[J].化工高等教育,2002(3):69-70

[5]杨常玲,樊彩梅.化工原理课程的教学改革探讨[J].太原理工大学学报,2003(增刊):81-82

精馏实验报告范文第10篇

[关键词] CDIO;化工实践教学;项目设计;实训改革

[中图分类号]G642.4[文献标识码]A[文章编号]10054634(2016)060097040引言

随着社会科技的飞速发展,化工行业对工程技术人才的要求越来越高。化学工程专业作为理工科专业之一,实施 CDIO 教育模式成为化工专业教学改革的重要方向之一[1]。化工实践教学是化工专业课程体系中的重要组成部分,其内容包含化工实训、化工仿真、化工认识实习、化工生产实习、本科生科研立项、专业课程设计、化学反应工程实验、化工原理实验及毕业设计等实践环节。进行化工专业实践教学的CDIO 模式改革,不仅可以提高教学质量,而且可以培养学生的工程素质、创新意识和团队意识,提高就业竞争力。

1基于CDIO教育理念构建化工专业实践教学体系按照 CDIO 工程教育模式要求,教学过程要以学生为主体,教学内容安排设计型及综合型内容,引导学生主动学习,提供更多的实践动手机会[2]。基于燕山大学省级化学实验教学示范中心的化工实践教学体系,是按照CDIO的工程理念对实践教学内容重新整合设计,构建了课程教学演示、化工仿真操作、实训综合、化工设计、科研创新5个层次的化工实践教学体系平台,兼顾基础性、综合性、研究性,如图1所示。1.1基础型

基础型包括教学演示和仿真操作。教学演示是使用化工设备多媒体素材库及化工原理实验仿真软件, 以真实直观的仿真界面和丰富的资料展示实际过程;仿真操作内容使用了“聚丙烯聚合工段仿真系统”和“苯胺生产3D虚拟仿真系统”等仿真系统[3],可以在计算机上真实地再现化工生产过程。仿真操作是学生在掌握化工产品的工艺流程及操作步骤的基础上,用计算机模拟化工产品生产过程中的开车、停车、正常运行及事故处理,弥补了传统实习学生无法亲自动手操作的不足。通过局域网互联的教师站,教师可以实时修改培训内容,汇总并分析学生成绩等。

1.2综合型

综合型内容由化工实训基地的多套化工实验装置组成,如图 1所示,这些实验装置的操作帮助学生树立工程实践概念,使其在完成化工产品的生产操作的同时在化工过程基本原理和化工实践之间建立起紧密联系。例如,在“化工生产工艺流程优化实验装置”的实训过程中,要求学生通过仿真DCS控制系统进行生产操作,由原料乙烯、氧气及冰醋酸经过换热器预热,在气固相管式反应器中反应生成产品醋酸乙烯酯,粗产品经过水洗釜、气液分离器分离后进入精馏塔进行精馏,得到的纯醋酸乙烯酯在聚合反应釜中发生聚合反应得到聚醋酸乙烯酯。该项目要求学生在掌握“三传一反”基本原理基础上,学会熟练操作并完成各项工艺参数的控制。该项目的实训操作不仅使学生理解了气固相催化反应器、气液分离器、醋酸乙烯酯精馏塔及聚合釜等化工单元设备的基本原理,而且可以培养学生的工程实践能力,实现基本理论与工程实践的结合。

科研创新型主要是在化工设计和科研方面。化工设计型按照CDIO的工程理念及教育模式要求,将本科生第6学期的化工原理课程设计、第7学期的专业课程设计及毕业设计环节整合到一起,由点到面,从局部到整体,对学生的分析和解决问题能力、创新意识和团队意识进一步训练。例如“丙烯腈合成工段设计”题目中,在化工原理课程设计中,要求学生在掌握化工过程基本原理后,根据老师给定的设计任务完成氨中和塔、空气饱和塔或反应器等某一化工单元的设计计算,而在专业课程设计中,要求学生在完成某一化工单元的设计任务基础上完成丙烯腈合成工段的初步设计与计算及工艺流程图的绘制,在毕业设计时候,则要求学生在专业课程设计基础上进行完整的工艺设计,包括主要设备的工艺计算、工艺设备、原料消耗、能耗表、排出物表及带控制点的工艺流程图等。

科研型是鼓励学生自主创新,积极参加创新与设计竞赛等。例如,学生在教师的指导与带领下,完成了“基于Aspen plus的聚醋酸乙烯酯生产工艺流程仿真及优化”和“平推流与全混流反应器系统仿真”等创新项目,并在由中国化工学会、中国化工教育协会、教育部高等学校化工类专业教学指导委员会主办的第九届全国大学生化工设计竞赛中荣获全国二等奖、华北赛区一等奖的优异成绩。

2基于CDIO模式的化工实践教学体系改革与实践2.1改革实训内容,培养学生工程实践能力

1)课堂教学引入讨论环节,培养学生工程分析能力。 按照CDIO的教育理念,课程的教学过程应围绕着设计项目展开。在化学反应工程教学实践过程中,分别针对课程重点内容“均相反应过程”和“气固催化反应工程”烧掳才帕肆酱翁致劭危由教师指定两章的讨论选题内容。例如,针对“气固催化反应工程”中的难点“固定床反应器计算”,要求学生在拟均相模型求解算法和Aspen Plus反应器计算中选题,学生在讨论课前需进行相关文献资料的查阅整理,讨论完后由小组派出代表进行主题发言,其他同学讨论主题发言同学的意见,最后由教师进行总结。讨论课使学生的综合能力、创新能力及团结协作能力都得到了加强和锻炼。

2)采用3D虚拟现实仿真,提高学生学习兴趣。CDIO的教育理念倡导“做中学”的教学方法,让学生在知识的学习和应用之间形成良性互动。3D虚拟现实仿真技术[4]营造了“自主学习”的环境,学习者可以通过自身与信息环境的相互作用获得知识与技能。在化学反应工程教学实践中[5],使用了“苯胺生产3D虚拟仿真软件”等仿真系统。如图2所示,学生在掌握了苯胺生产的工艺流程及流化床反应器的内部结构基础上,在3D虚拟生产环境中贴近真实地体验实际操作的感受,在激发了浓厚学习兴趣的同时更深刻理解了所学的专业知识,提高了学生分析和解决生产操作中各种问题的能力。

2.2采用项目式教学,培养学生工程设计创新能力和团队协作能力CDIO倡导“基于项目的教育与学习”。在化学反应工程教学实践过程中引入了Aspen Plus工艺软件进行三级项目设计[5]。项目要求学生结合实际问题从Aspen Plus反应器模块中进行选题,学生要采用类似讨论课的方式分组完成反应器的选型及计算模块选择、物性方法及参数的设定、计算过程和结果输出、项目报告及答辩等工作,以答辩的形式进行验收。

三级项目的实施为后续的专业课程设计和毕业设计等实践环节打下了良好的基础,学生通过对反应器模块设计的熟练运用,掌握了分析和设计化工过程的基本技能,同时也加深了对反应器设计基础知识的理解。例如,在“乙烯法生产聚醋酸乙烯酯工艺设计”毕业设计题目中,学生按设计任务对气固相催化反应器、油水分离器、醋酸乙烯酯产品精馏塔、水洗釜及聚合釜等化工生产单元进行分析,在完成设计计算后通过操作“化工生产工艺流程优化实验装置”来验证计算结果。此类项目设计与实施是对学生的工程设计能力和团队协作能力的进一步提高。

2.3利用化工实践教学平台,培养学生工程实践能力CDIO的含义为构思―设计―实现―运作[6]。将这一理论应用到化工实践过程上,就是化工过程的合成、设计、分析、评估和实现。利用图 1所示的综合型化工实训装置,选择具有实际应用背景的产品开发项目,企业工程技术人员和校内教师作为指导教师相互协作,指导学生组成团队合作完成设计案例。例如,在“聚乙烯醇合成工段工艺”设计题目案例中,以“化工生产工艺流程优化实验装置”为基础进行二次开发,利用Aspen Plus工艺软件设计了以聚醋酸乙烯酯为原料合成聚乙烯醇的工艺方案,初步完成了聚乙烯醇合成工段工艺设计计算、主要设备计算选型及工艺流程优化等工作。

2.4成绩评价体系的改革

在化学反应工程教学实践中,按照CDIO的教育理念,建立了一套完整实践考核体系[5],依据全程监控的理念从7个方面进行考核,见表 1。其中,讨论课、仿真操作及项目设计是考核的主要内容,学生在巩固反应器基本知识的基础上,又熟悉了应用Aspen Plus软件进行反应器设计的基本内容,并通过平推流和全混流反应器的实验操作做到了理论和实践的结合,真正实现了“做中学”。期末的闭卷考试只占总成绩的50%,闭卷考试分值的弱化也避免了以往学生考试突击及作弊的现象。

2.5加强校企合作,突出教师工程素质培养

校企合作及企业的参与是真正实现CDIO 工程教育模式的关键途径。全方位的校企合作不仅可以实现化工专业实践与科学研究、工程实际及社会应用的有机结合,而且对教师的工程素质的提高有很大帮助。学校和秦皇岛华瀛磷酸有限公司及中国阿拉伯化肥有限公司建立了长期的合作关系,积极推进校企共建平台建设,利用学校现有的科研平台及信息资源等主动服务于企业,帮助企业解决实际问题,加大企业参c高校人才培养的步伐,并由企业工程技术人员和校内教师共同指导学生来完成项目案例,保障实践教学的实施。

表1化学反应工程教学实践成绩评价

序号内容比例%考核方式1出勤5签到2作业5作业内容及完成情况3讨论10分组答辩、报告及PPT4仿真操作10仿真在线测试5项目设计10分组答辩、报告及PPT6实验10分组操作表现及实验报告7期末考试50闭卷考试3结束语

基于CDIO教育理念的化工实践教学体系,在实践教学的过程中效果明显,提高了化工专业的教学质量,培养和锻炼了学生的工程创新能力和团队意识。结合学校的人才培养和教学理念,在化工实践教学体系构建与实践过程中,不断深化CDIO工程教育改革,继续构思与设计以构建实施新的人才培养方案。

参考文献

[1] 顾佩华,沈民奋,李升平,等.从CDIO到EIPCDIO汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究,2008 (1):1220.

[2] 申延明,刘东斌,樊丽辉.化学工程与工艺专业应用型人才培养体系的构建与实践[J].化工高等教育,2014(3):13.

[3] 宋建争,李建军,张永强.化工虚拟仿真实验教学探索与实践[J].教学研究,2014,3(37):107109.

[4] 夏迎春,吴重光,张贝克.现代化工仿真训练工厂[J].系统仿真学报,2010,22(2):370375.

[5] 李建军,宋建争.化学反应工程教学改革探索与实践[J].化学教育,2015(10):5961.

[6] 查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学,2008(5):1619.

Construction and exploration of chemical engineering practice system

teaching based on the concept of CDIO education

Li Jianjun,Zhang Yongqiang

(College of Environmental and Chemical Engineering,Yanshan University, Qinhuangdao 066004,China)

AbstractThe paper expounds the fusion of international CDIO engineering education mode, to train engineering technology talents possessing high quality of innovation ability and practice ability from the reality of our university. Through chemical practice base construction, practice content reform and engineering project design,the construction of results evaluation system, a multi-level practice teaching system was constructed including chemical training practice, chemical simulation, chemical perceptual practice, chemical production practice and graduation field work, for the sake of developing students’sense of engineering, innovation and unity.

上一篇:大学物理实验报告范文 下一篇:操作系统实验报告范文