化工原理實(shí)驗教學(xué)應注重培養

化工原理實(shí)驗是化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)緊密化工生產(chǎn)實(shí)際、實(shí)踐性很強的一門(mén)基礎技術(shù)課，是以化工生產(chǎn)過(guò)程中的單元操作為研究對象，其理論性和實(shí)踐性都很強，是一門(mén)必修的獨立課程?，F在大學(xué)生大多都是從高中直接考入大學(xué)，很少到過(guò)化工企業(yè)，缺乏工程技術(shù)知識，不了解化學(xué)工業(yè)和化工生產(chǎn)過(guò)程，因此在化工原理實(shí)驗教學(xué)中注重培養學(xué)生的安全意識、工程意識、合作意識和經(jīng)濟意識是十分重要的。學(xué)生只有掌握了這四種意識，對后續專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習將有很大的幫助，對學(xué)生畢業(yè)以后能夠更好地適應社會(huì )需要也將有很大的幫助，這對學(xué)生來(lái)說(shuō)受益終生，也是素質(zhì)教育在實(shí)驗教學(xué)中的具體體現。

1、注重培養學(xué)生的安全意識

化工原理實(shí)驗的每一個(gè)實(shí)驗裝置，基本上都相當于一個(gè)小型單元操作過(guò)程，由電器、儀表及機械傳動(dòng)設備組合為一體，因此，要特別注意實(shí)驗設備及儀表的安全使用。有些實(shí)驗過(guò)程不免要接觸具有易、易爆、有腐蝕性或毒性等物質(zhì)和化合物，同時(shí)還會(huì )遇到在高溫、高壓和真空條件下操作。此外，還要涉及用電和儀表操作等方面的問(wèn)題。故要想有效地達到實(shí)驗目的就必須掌握安全知識。因此，在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中，教師應從多方面人手，對學(xué)生進(jìn)行安全教育，培養學(xué)生的安全意識。我們利用*次上實(shí)驗課的時(shí)間對學(xué)生進(jìn)行系統的安全教育。包括：防火安全知識、用電安全知識、使用汞的安全知識、使用高壓鋼瓶的安全知識、實(shí)驗室突發(fā)事故處理方面的知識以及學(xué)習學(xué)校制定的學(xué)生實(shí)驗守則等方面的規章制度和文件。這樣做的目的就是要讓學(xué)生高度重視安全問(wèn)題，了解和掌握實(shí)驗室中可能遇到的安全隱患和處理方法。如實(shí)驗室常見(jiàn)易燃液體(密度小于水的)汽油、乙醇、笨等著(zhù)火應該用泡沫滅火劑來(lái)滅火，因為泡沫比易燃液體輕且比空氣重，可覆蓋在液體上面隔絕空氣。對實(shí)驗設備上的電器設備或帶電系統著(zhù)火，應用四氯化碳滅火器滅火，但注意不能用水或二氧化碳泡沫滅火，因為后者導電，這樣會(huì )造成撲火人員觸電事故。

針對每一個(gè)實(shí)驗項目，教師一定要強調該實(shí)驗項目存在的安全隱患和實(shí)驗過(guò)程中應該注意的問(wèn)題。學(xué)生在實(shí)驗前的預習中一定要了解實(shí)驗裝置的流程，主要設備的結構，測量?jì)x表的使用方法。特別要思考一下設備的哪些部件是關(guān)鍵部件、哪些操作步驟可能會(huì )產(chǎn)生危險以及如何避免，以確保實(shí)驗過(guò)程的安全性。在實(shí)驗過(guò)程中，學(xué)生一定要嚴格按照操作規程進(jìn)行實(shí)驗，認真地按照儀表顯示的數據進(jìn)行記錄。實(shí)驗結束后要將實(shí)驗設備恢復到原來(lái)狀態(tài)，切斷電源。讓學(xué)生從*個(gè)實(shí)驗開(kāi)始就能做到規范實(shí)驗操作，注意儀器、儀表和實(shí)驗裝置的安全，堅決克服實(shí)驗操作上的隨意陛和盲目性，防患于未然。在實(shí)驗課的整個(gè)過(guò)程中，教師要給學(xué)生起到示范作用，做到言傳身教，提高學(xué)生的安全意識，牢固樹(shù)立科學(xué)實(shí)驗、安全*的觀(guān)念。如在二氧化碳吸收實(shí)驗中，操作的重點(diǎn)和特別需要注意的問(wèn)題就是二氧化碳高壓鋼瓶的使用。教師要舉一反三，講清楚使用高壓鋼瓶時(shí)要注意的問(wèn)題，以免發(fā)生危險。另外實(shí)驗室的各種安全措施和關(guān)注安全制度要真正地落實(shí)到位，進(jìn)而轉化為學(xué)生的自覺(jué)行動(dòng)，確保師生在一種安全和諧的氛圍中完成好每一個(gè)實(shí)驗。

2、注重培養學(xué)生的工程意識

2．1 創(chuàng )造培養學(xué)生工程意識的條件

化工原理實(shí)驗與一般化學(xué)實(shí)驗不同之處在于其具有明顯的工程實(shí)驗特點(diǎn)，因為它是多以化工單元操作為中心的學(xué)科，大量使用具有工程或中間試驗規模的裝置設備，所進(jìn)行的實(shí)驗項目大都是同今后從是化工生產(chǎn)和進(jìn)行科學(xué)研究經(jīng)常遇到的或需要解決的實(shí)際問(wèn)題，所得到的實(shí)驗結論對于化工單元操作設備的設計，具有重要的指導意義。所以，培養學(xué)生樹(shù)立工程意識是本課程的重要任務(wù)之一。

實(shí)驗室引進(jìn)了化工原理實(shí)驗仿真實(shí)驗系統，有流體流動(dòng)阻力實(shí)驗等九個(gè)實(shí)驗項目的動(dòng)畫(huà)。該系統以彩色動(dòng)畫(huà)的形式和操作方法及操作過(guò)程中應該注意的問(wèn)題并附有文字說(shuō)明，形態(tài)生動(dòng)，介紹了化工設備的內部結構、流程和工作原理，學(xué)生通過(guò)觀(guān)摩化工設備動(dòng)畫(huà)，對化工單元設備有了初步的了解和認識，仿真實(shí)驗系統為培養學(xué)生的工程意識創(chuàng )造了必要的條件。

2．2 在實(shí)驗課教學(xué)過(guò)程中培養學(xué)生的工程意識

化工原理課程中大多數理論是從化工生產(chǎn)實(shí)際抽象出來(lái)的。通常采用的方法是將實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行適當的簡(jiǎn)化，經(jīng)過(guò)因次分析、或通過(guò)物料衡算、熱量衡算結合數學(xué)模型，必要的時(shí)候還要對模型進(jìn)行修正，使其符合實(shí)際。以流體流動(dòng)阻力實(shí)驗為例，當用u形管壓差計測量流體通過(guò)直管或管件時(shí)由于流體阻力所引起的壓降時(shí)，數據一直在波動(dòng)，學(xué)生會(huì )問(wèn)這樣如何來(lái)讀數?在讀取儀表上的孔板壓差等數據時(shí)，學(xué)生會(huì )在等待數據的穩定，以為要象化學(xué)實(shí)驗酸堿滴定管的讀數一樣數據會(huì )穩定不動(dòng)。由于學(xué)生剛接觸化工原理實(shí)驗，這就需要實(shí)驗教師耐心地講解和引導，指出工程實(shí)驗與化學(xué)實(shí)驗的不同之處，儀表上數據有一定的波動(dòng)是屬于正?，F象，關(guān)鍵要找出實(shí)驗數據的變化規律，幫助學(xué)生建立工程意識。

填料吸收塔是一種重要的氣液傳質(zhì)設備，期中填料是填料塔的核心。填料塔操作性能的好壞，與所選用的填料有直接關(guān)系吸收實(shí)驗裝置使用的填料為拉西環(huán)，與工程實(shí)際用的一樣 。填料的有效比表面積即單位體積填料層所具有的表面積，是填料的重要特性，比表面積大，即填料尺寸小，傳質(zhì)效率高。但是不是填料越小越好?填料越小，傳質(zhì)效率越高，但傳質(zhì)阻力也越大。工程上在考慮傳質(zhì)效率的同時(shí)，一定也要考慮到傳質(zhì)阻力，否則會(huì )發(fā)生霧沫夾帶，甚至液泛，使生產(chǎn)惡化直至停產(chǎn)。所以，在實(shí)際應用中，可依據具體情況抓住主要矛盾加以選擇。通過(guò)不斷地引導和對學(xué)生進(jìn)行工程意識的熏陶，使學(xué)生漸漸地強化了工程思想，形成了工程意識。

3、注重培養學(xué)生的合作意識

化工原理實(shí)驗工程性較強，有許多問(wèn)題需要事先考慮、分析，制定出實(shí)驗計劃，并做好必要的準備。按照教學(xué)大綱的要求，實(shí)驗由3—5人組成一個(gè)實(shí)驗小組。實(shí)驗小組成員共同進(jìn)行同一實(shí)驗項目時(shí)，要求每組同學(xué)在實(shí)驗前認真討論實(shí)驗方案，制定出實(shí)驗計劃，做到分工明確、動(dòng)作協(xié)調，培養學(xué)生的合作意識。在實(shí)驗教學(xué)中，有意識地組織學(xué)生開(kāi)展合作學(xué)習，突破常規“教師包辦代替，學(xué)生照方抓藥”的實(shí)驗教學(xué)模式，輔導學(xué)生自己設計、小組討論、自己驗證、共同探討解決實(shí)驗中出現的問(wèn)題，這樣即可以調動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗的積極性和主動(dòng)性。同時(shí)還可以利用實(shí)驗的每一個(gè)環(huán)節來(lái)培養學(xué)生的合作意識和合作能力。

化工原理實(shí)驗過(guò)程猶如一個(gè)小型的科研活動(dòng)，大家必須分工協(xié)作才能圓滿(mǎn)完成任務(wù)。在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中，教師應該引導學(xué)生互相尊重，敢于質(zhì)疑；組織學(xué)生相互討論、研究、反復論證，營(yíng)造合作學(xué)習氛圍。如在干燥實(shí)驗中，由于所用到的儀器、設備較多且操作復雜，儀器、設備包括：沸騰床干燥器、千分之一克電子天平、變頻器、電熱鼓風(fēng)干燥箱、旋風(fēng)分離器和旋渦氣泵等。這就要求學(xué)生必須做好必要的準備，學(xué)生利用圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)手段查閱文獻資料，自學(xué)相關(guān)知識，積極發(fā)揮各自所長(cháng)和潛能。由于實(shí)驗小組要制定出實(shí)驗計劃、分析討論、做好分工、動(dòng)作協(xié)調，zui后學(xué)生均在規定的時(shí)間內較好地完成了任務(wù)。這樣不僅節省了實(shí)驗時(shí)間，而且使每一個(gè)學(xué)生的積極性得到發(fā)揮，達到了預期的教學(xué)目的，爭取了良好的效果。

由此可見(jiàn)，只有我們?yōu)閷W(xué)生創(chuàng )造條件，提供舞臺，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習潛能和創(chuàng )造能力、加深他們對所學(xué)知識的理解，還能使學(xué)生的合作意識和團結協(xié)作能力得到鍛煉和提高，為學(xué)生今后參加工作和研究打下良好的基礎。

口注重培養學(xué)生的經(jīng)濟意識

化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟中的重要原材料工業(yè)。在化學(xué)工業(yè)中生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟效益是該生產(chǎn)過(guò)程得以存在和發(fā)展的zui基本條件，經(jīng)濟核算對化工生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)是十分重要的，所以，在化工原理實(shí)驗教學(xué)中要注重培養學(xué)生的經(jīng)濟意識?；ぴ韺?shí)驗與化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程有著(zhù)緊密的。在“二氧化碳吸收實(shí)驗中”，用水吸收二氧化碳，有的學(xué)生要問(wèn)，如果用氫氧化鈉吸收二氧化碳效果會(huì )更好吧?回答是肯定的，效果一定會(huì )更好。但是，為什么用水而不用氫氧化鈉吸收二氧化碳?這是因為化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)要考慮到經(jīng)濟效益，因為經(jīng)濟效益是化工生產(chǎn)得以進(jìn)行和發(fā)展的基本條件。水與氫氧化鈉相比，顯然廉價(jià)得多，所以合成氨工業(yè)等原料氣精制二氧化碳的吸收是用水進(jìn)行的。在做這一實(shí)驗項目時(shí)，教師化工生產(chǎn)實(shí)際給學(xué)生講解，以初步培養學(xué)生的經(jīng)濟意識，在精餾這一單元操作過(guò)程中，選擇*回流比是精餾系統節能的一項重要措施。*回流比一般取zui小回流比的1．1～1．7倍 。影響能量消耗的因素很多，期中zui主要的是回流比。精餾系統所需要能量的50％以上取決于回流比，由于再沸器所提供的zui小熱量多數情況也是根據zui小回流比確定的，因此回流比是精餾塔操作的重要指標之一。精餾操作適宜回流比的確定是經(jīng)過(guò)經(jīng)濟核算來(lái)考慮的。操作費用主要包括塔底再沸器加熱介質(zhì)消耗量、塔頂冷凝器冷卻介質(zhì)消耗量及動(dòng)力費用等。設備費用主要包括精餾塔、再沸器和冷凝器等。當回流比增加時(shí)，加熱及冷卻介質(zhì)用量增加，這是因為隨著(zhù)回流比的增大，再沸器和冷凝器的熱負荷也按比例增大，從而加熱劑和冷卻劑的消耗量也按比例增加，由于此兩項往往又是精餾操作費用的主要部分，所以操作費用也隨之按比例增加，而達到規定分離要求所需要的塔板數則減少，使精餾塔的設備費降低。反之，回流比減少時(shí)，推動(dòng)力也減少，達到同樣分離要求所需精餾塔高增加，會(huì )使精餾塔的操作費用降低，而使設備費用隨之增大。因此，回流比的選擇應考慮在操作費和設備費用之間做出權衡，使精餾塔在*回流比下運行。據國外報道，精餾系統采用*回流比，可節省約20％的能量 。

隨著(zhù)現代社會(huì )的迅速發(fā)展，對大學(xué)生的綜合素質(zhì)提出了新的、更高的要求。傳統的教學(xué)模式已經(jīng)難以滿(mǎn)足新世紀高等教育人才培養目標的要求。本文結合化工原理實(shí)驗課的教學(xué)實(shí)踐，通過(guò)對教學(xué)指導思想以及具體的教學(xué)策略和措施等方面的改革，注重培養學(xué)生養成安全意識、工程意識、合作意識和經(jīng)濟意識的良好習慣，取得了較好的效果。在實(shí)驗教學(xué)中教師應該盡可能地創(chuàng )造條件，積極開(kāi)展體現學(xué)生表現個(gè)性、施展才華的機會(huì )，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性和自主學(xué)習的潛能，為培養適宜時(shí)代要求的創(chuàng )新人才做出更大的貢獻。