前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的化学工程的应用主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
近几年来,随着化工技术的不断发展,化学工程取得了重要的进步,但与此同时也产生了很严重的环境污染问题,进而使得化学学科的发展受到了一定的限制作用。为了很好地改善污染的问题,越来越多的人开始采用绿色化学工程技术,绿色化学工程技术的应用不仅减少了温室气体的排放,更有利于生态环境的优化,最重要的是,很好地推动了我国经济的发展与进步。由此可见,探讨绿色化学工程技术应用的具有重要意义[1]。
1应用绿色化学工程技术的意义
1.1有效减少温室气体的排放
近几年来,随着国民经济条件的改善,越来越多的人都拥有了私家车,马路上车的数量越来越多,车辆增加,车尾气的排放量自然增加,空气污染变得严重,进而产生了大量的温室气体,导致气候变暖、冰川融化,还会引发臭氧空洞,造成气候异常,进而使得我国的生活环境变得越来越差。而近几年来,绿色化学科技的一项重点研究内容就是将对生态环境没有污染的一些能源转化为可利用的资源。如太阳能、风能、生物能以及地热等。首先,这些新能源的使用可以节省现有的能源的消耗,其次,这些能源的使用可以减轻一定的费用,最重要的是,可以减少空气中温室气体的排放,进而起到保护环境的作用[2]。
1.2推动国民经济的可持续发展
经济的发展是无限的,但是自然资源是有限的。倘若一味地开采以及使用自然资源,那么便会出现自然资源匮乏的现象,“物以稀为贵”,自然资源枯竭,资源的价格自然会上涨,导致经济的发展受到一定的抑制作用。另外,随着化工污染的加剧,化工产业的发展也逐渐受到了影响,且部分产业的进出口也受到影响,进而导致国民经济得不到提升,发展受到抑制。
2绿色化学工程技术的应用探讨
2.1在海水淡化的过程中应用绿色化学工程
水是人类社会活动的起源,也是人类生活的基本,没有水,人类将很难生存,由此可见,水对于人类的生存的重要性,但是近几年来,随着工业污染的加重以及农业生产的发展,我国的水资源呈现严重匮乏的现象,为了得到很多的水资源,我们开始采取淡化海水的措施,而绿色化学工程技术在淡化海水的过程中扮演了很重要的角色。所谓的淡化海水,主要指的就是去除海水中的盐水,得到淡水,传统的环境下,很多人采用通过酸碱换去除盐水,得到淡水的方法,这种方法虽然也可以实现海水的淡化,但是同样会带来另一种污染,进而使得环境污染情况加剧[3]。
2.2绿色化学工程技术在涂料生产中的应用
在中国,除了汽车尾气的排放会严重污染空气以外,涂料的制作也会产生很多污染,进而给环境带来一定的影响。另外,在制作涂料的过程中,也会产生很多的废料,这些废料流入水中,一样会给水带来污染,且这些水一旦被人们所使用,将会引发很严重的后果,轻者产生健康问题,重者可能直接引发癌症。绿色科技逐渐应用于许多工厂进行开发绿色产品。通过对工艺设备进行改造和优化,降低VOC,优化配置、清洁生产、使得污染最大限度降低。随着无机矿物涂料、固体涂料、乳胶漆等绿色涂料的诞生,涂料生产正向着科技含量高、无毒无污染、产品更优的方向发展[4]。
3结束语
综上所述,我们可以发现,绿色化学工程技术的使用不仅可以降低空气中温室气体的排放,还可以促进经济的提升,希望在与之对应的一系列的生产措施的建议下,无论是海水的淡化还是涂料的生产都能够得到有效地改变,降低对环境的污染,提升对于绿色化学工程技术的有效利用,促进我国化学工程技术的可持续发展。
参考文献
[1]王鉴,柳荣伟,陈侠玲.绿色化学推动分离工程技术的进步——绿色分离工程[J].化工科技,2008,(1):57-60.
[2]赵华成.绿色化学及其绿色系统工程技术与环境友好[J].化学教育,2007,(6):6-10.
[3]朱明乔,谢方友,吴廷华.绿色化学与技术在化学工业中的应用[J].化工生产与技术,2002,(4):27-30;51-52.
关键词:绿色化学;工程工艺;化学工业节;应用
工业是国民经济的基础,随着社会经济的不断快速发展,对于工业生产也提出了更高的要求。然而,当前我国工业发展面临着资源价格飞涨,环境污染日益严峻的情况,这也使得全社会对于工业生产越来越关注。怎样有效的处理好工业污染物,防止其对环境的二次污染,怎么有效的利用好数量庞大的生活废品,是当前许多学者都在研究的问题。绿色化学工程是在社会迫切需要的情况下诞生的新型项目,这个项目的目标是:对日常化学生产当中的一些资源浪费及环境污染进行有效的处理,从而使得化工污染得到有效缓解,化工生产过程中的资源浪费得到很大的改善。
一、绿色化学工业的概念
绿色化学又被称为无污染化学,以此为理念而开发出的技术就是绿色化学工程技术,采用化学原理从根本上降低化学工业对环境造成的破坏。化工业发展的基础是绿色化学工程,它已成为了未来化学工业发展方向的重要研究目标之一,绿色化学具有以下两种特性:首先,绿色化学的根本思想在于保护环境,使自然资源可持续发展,让人与自然之间的关系和谐,人们对环境造成的破坏促使了对绿色化学的研究;其次,绿色化学是将环境改变的技术,发展下的绿色化学技术以逐渐可以应付各种环境下对自然的破坏。从根本上来说,绿色化学是预防环境污染;而环境化学则是对污染后的环境进行改善和治理。两者之间是根本不一样的,在最终目的上也是千差万别的。
目前,对绿色化学进行研究的重要发现和实践活动为绿色化工技术。基本原理是采用原料中的原子进行转化,这就使化学工业在进行工作时不会产生污染物,达到对化学工业污染物的零排放。并且,在进行化学工业工作时,不使用任何具有危害性和毒性的原材料,这样可以生产出对环境不造成破坏的产品。这种技术目前处于理论状况,但是在众多科研人员的努力探索下,还是可以逐渐实现此种设想的。
二、绿色化学工程与工艺的开发
在传统化学的生产过程中,在有毒、有害物质的处理上存在较为严重的滞后性,因此导致化学工艺一直处于被动生产。应用这样的化学工艺对污染物进行处理无法取得理想的效果,资源优化也无法得到有效实现。化学工艺的应用不但导致化学生产污染物成本提高,还导致污染物处理效率严重下降。绿色化学工程的应用可有效弥补传统化学工程中存在的缺陷,其通过对相关科学技术及先进方法的利用,对化工生产相关污染物进行除尘、脱硫等处理。绿色化学工程与工艺具体实施方法主要有以下几种。
(一)采用绿色化学原料
在化工生产工艺及具体流程中,化学生产原料是起着决定性作用的主要因素,在传统化学工程中,所用原料大部分为不可再生能源。采用这些原料不但大大提高国家不可再生能源的消耗,同时还导致污染物的排放量大大增加,加重生态环境污染程度。将绿色化学原料作为化工生产材料是绿色化学工程重要研发内容之一。在化工生产过程中,可使用绿色化学物质、自然物质等无染污、可再生的化学原料。典型的绿色化学原料主要有芦苇、苞米杆、纤维植物等。将这些作为原料投入到化工生产过程中,可使其转化为酮、醇、酸类等多种化学品。在整个转化反应过程中,这些原料仅会产生一定量的氢气,而不会有任何一种有害、有毒的物质产生。
(二)提高化学反应的选择性
在化学工程的物质反应中,化学反应作为必不可少的重要组成部分存在。所有化学原料的转化均是需要化学反应才能得以实现。在化工生产过程中,合理选择有效的化学反应形式可有效促进化学工程生产效率及质量得到提高。对化学反应产生影响的因素有很多种,反应原料、环境、时间、特点等均会对化学反应产生不同程度的影响。在化学生产过程中应用最为普遍的反应形式为氧化反应。在氧化反应过程中会有大量的热产生,所有化学原料均会在热的催化作用下发生变质,因此会大大降低化学品的生产质量。在绿色化学工程中,应用新型的反应形式,这种新型反应形式为烃类氧化反应。这种反应形式的应用不仅可促进催化物反应催化能力得到提高,同时还可有效促进生产物同分异构反应时间增加。
(三)使用无毒无害催化原料
随着化学工业发展速度的不断加快,将化学反应合理的应用于化工生产过程中已经成为促进工业可持续发展的重要前提之一。在化学反应过程中均离不开催化剂的使用。将催化剂应用于化学反应过程中,可有效加快反应速度,缩短法宁时间。所以,在化工生产过程中使用无毒无害的催化原料成为推动绿色化学工程与工艺不断深入发展的重要前提条件之一。目前,我国相关部门已经高度重视对催化原料的选择及应用进行深入研究。越来越多的催化剂得到开发和研制,化学反应过程中使用的催化原料不断得到改善,分子筛除催化剂等优良催化原料在化工生产过程中的应用越来越广泛。无毒无害催化原料的應用可有效提高化学反应效率,降低能源消耗量,同时也可减少环境污染。
三、结论
化学工程与工艺的发展不仅影响着现代社会的发展,而且有助于环境友好型社会的构建。当前世界面临着资源和能源的短缺,社会经济的发展不能以牺牲环境为代价,这就需要化学工程与化学工艺共同发展,满足我国资源节约和环境保护的需要。化学工程与工艺的行业领域需要积极配合国家提出的可持续发展战略。转变可持续发展的概念。重视化学工程与工艺发展的环保性,转变传统的化学工程与工艺,减少环境的污染,积极开发新能源,走环境友好型道路。
参考文献
[1]艾宁,计伟荣,项斌,等.化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践[J].化工高等教育,2009,26(6):28-31,35.
关键词:裂解原理;化学工程;概念;应用
1.前言
近年来,裂解原理在化学工程中的应用范围正在逐渐扩大,究其原因离不开裂解原理本身的一些特点,这些特点决定了它在化学工程中的独特作用,使其能够在工业生产中占据一席之地,并为我国国民生产总值的提高做出贡献。对此,我们有必要针对裂解原理在化学工程过程中的应用进行积极的研究和探讨。
2.“裂解”的概念及内涵
在化学工程的概念中,裂解指的是在热能的作用下将某种高分子的化合物转变为其他低分子的化合物,该化学过程又叫做热解或热裂解[1]。这一工艺往往应用于石油化工的生产过程,它的发生温度较高,一般在七百至八百摄氏度之间,有些特殊的裂解反应甚至需要提供一千摄氏度的高温才能进行,也正是因为超出裂化的高温使得裂解反应可以不同于裂化反应达到更好的效果,比如它可以通过断裂长链烃的过程将石油或石油气的分馏产物转变为丙烯或乙烯等链烃较短的物质。可以说,高温是裂解反应的必要条件。
依照反应条件,裂解反应大致包括以下几种类型:首先是含水裂解。顾名思义,含水裂解就是指反应过程中有水存在的裂解过程,一般包括对石油进行蒸汽裂化或是从有机废料中提取出轻质的原油,这些过程都需要或不排斥水分子的存在;其次是无水裂解。不像有水裂解需要或容许水分子的存在,无水裂解恰恰是不需要水分子才能发生反应的化学过程。无水裂解的历史由来已久,古代的时候,古人将木材变成木炭的过程就属于无水裂解的过程。目前看来,这种裂解方式还可以用于塑料及生物质能中液体燃料的制取;第三种类型是真空裂解。真空裂解控制的是化学反应中的空气含量,某些物质在没有空气的情况下才能进行裂解。
3.裂解原理的工业用途
裂解原理在目前的化学工程中的应用相对来说是比较广泛的,起初的化学工程中,裂解反应的原料主要包括柴油、煤油及石脑油等,不过随着化学工业的发展和化学理念的变更,重油逐渐成为人们更为倚重的裂解反应原料。裂解的过程往往还会伴随着环化、缩合以及脱氢等不同类型的化学反应。
一般来说,我们可以将整个反应过程分成两个不同的阶段。在第一阶段的时候,裂解原料发生了初步的化学变化,会形成我们需要的目的产物,比如丙烯及乙烯等,这是一次反应过程。第二阶段的时候,是一次反应的产物作为反应物发生的二次变化,所以也叫做二次反应,亦即丙烯及乙烯转变成了二烯烃、环烷烃、芳烃及炔烃等的过程,甚至还有反应更为彻底的,直接变成了焦炭和氢气。经过了一次反应和二次反应以后,人们获得的裂解产物就比较复杂了,可以说是不同物质组成的混合物。一般来说,裂解反应受到温度、原料及反应时间的影响比较大,这三项因素的变化会导致不同的反应产物出现。一般来说,化工生产中比较常见的反应容器是蓄热炉或管式炉,在这两种反应容器中,石油烃会变成芳香烃、炔烃及烯烃等小分子物质,比如丙烯、乙烯、乙炔、丁二烯、甲苯及苯等。
目前的化学工程中,裂解原理一般用在化工产品的合成上,比如将二氯乙烯进行裂解以后,人们可以得到PVC,即聚氯乙烯。而聚氯乙烯是人们日常生活用品中比较常用的一种原材料,比如门窗、管材、板材、鞋底、玩具、文具、电线外皮及包装盒等物品,都是由聚氯乙烯制成[2],虽然除了化学工程领域的工作者及相关的研究者以外多数人并不了这些日常生活用品的合成过程。另外,在化学工程中,难免要出现一些化工废料,对这些化工废料的处理同样离不开裂解反应,因为它可以通过不同类型的裂解过程将这些化工废料转变成一些低害物质以避免对自然环境的污染,甚至有些化工废料还能够在裂解反应的作用下变成能够被人们二次利用的新的化工原料,这样就实现了资源的可持续利用,是低碳环保理念所提倡的一种化工生产方式。比如“合成气”,经过裂解反应将部分化工废料转变为合成气后,合成气又可以成为氨及甲醇的制造原料,而氨又是尿素及各类复合肥、硝酸等的重要合成材料。
4.结语
裂解反应是目前化学工程中应用比较广泛的一类化学反应类型,它与人们的日常生活息息相关,为推动我国国民经济的发展及方便人们的日常生活做出着巨大的贡献。作为化学反应的类型之一,裂解反应不可避免地受到一定反应条件的制约并且也会有部分能耗的浪费,在未来的发展过程中,更新裂解反应的技术工艺,创造低碳、节能、环保的裂解方式必然会成为化学工程发展的方向和目标。■
参考文献
关键词:绿色;无机化工;化学与工艺
化学在人类发展过程中起着十分重要的地位,为人类的生存与发展提供了重要的物质保障。与此同时,化学生产带来的各种污染问题同样也给人类的生存与生活产生了严重影响,如何发展对人类健康和环境危害较小的生产工艺,成为化学家面临的新问题,绿色化学由此得到发展。绿色化学与工艺是指利用化学技术和化学方法,减少或者消除对人类及环境有害物质的使用和产生,使化工生产与环境友好共存。
1 绿色化学与工艺在无机化工过程中的应用
1.1 绿色化学与工艺介绍
1.1.1 原子经济理念下的绿色化学。原子经济理念提出较早,其含义是:在化工生产过程中,应将化工原材料中的分子最大化的转化为目标产物。虽然无机化工生产对社会经济的发展具有重要影响,极大地推动了社会经济的发展,但我们也应该清醒地认识到化工生产给环境带来的危害。为此,应在化工生产和研发中,充分发挥原子经济理念的作用,最大限度的将化工原材料转化为目标产物,降低化工生产对环境和人体健康的危害。
1.1.2 原料的绿色化。化工企业在生产过程中,由于工艺需要,通常会在化工生产中使用氢氰酸、光气等有毒原料,这些有毒原料在反应过程中会产生大量的有害物质,给作业人员人体健康带来极大危害,同时也给环境造成了严重污染。为保护工作人员的人体健康,使环境免受污染,化工企业应在化工生产中尽可能采用无毒无害的化学物质。
化工企业在生产中使用酸、碱或有机化合物替代有毒化工原料,降低了化工生产的毒性,但酸、碱性物质腐蚀性较强,在反应过程中会产生高浓度的酸性气体或碱性气体,不仅腐蚀化工生产设备,缩短设备使用寿命,还会对作业人员身体造成严重影响,这也是应尽量避免的。综上所示,化工企业应改进生产工艺,采用无毒、无害、无腐蚀性的化工原料,若必须要使用腐蚀性材料,应利用催化剂加快反应速率,降低反应条件,减少腐蚀性化学品对设备的危害。
1.1.3 溶剂的绿色化。化工生产过程中,需要使用大量的溶剂,其主要功能是反应介质、分离物质以及配置溶液等,部分溶剂会在反应后产生大量污染气体,为降低溶剂在反应过程中产生有毒有害气体,可使用绿色无污染的溶剂,如超临界二氧化碳(CO2)。超临界二氧化碳溶剂是指温度和压力达到临界点以上的流体,具有与溶剂一样的密度,而且具有气体的粘度和传质速度,该溶剂在化工生产反应中得到初步应用,已经取得了较为理想的效果。相对于其他传统溶剂而言,超临界二氧化碳具有无毒、不可燃,成本低等优势,因此具有十分广阔的发展前景。
1.1.4 可再生资源的利用。可再生资源生产化学产品是绿色化学未来重要的研究领域之一,也是无机化学企业未来发展的方向。可再生资源的使用不仅能有效缓解资源紧缺问题,还能将化工生产中产生的废弃物变废为宝。如化工生产过程中废弃物经过处理后,可用于动物喂养、燃料燃烧以及其他用途,这主要是通过生物或农业肥料进行聚合物再造工作完成的。可再生资源的利用,提高了化工生产的环境效益,降低其成本,可有效提升化工企业的经济效益和社会效益。
1.2 绿色化学与工艺应用实例
1.2.1 含汞废液微电解处理工艺。汞在化工生产商有重要用途,同时该物质也是对环境和人体具有危害的一种金属物质。上世纪五十年代日本水俣事件以后,世界各国开始加大了环境保护力度,并对工业废水中汞污染问题的处理进行了深入研究。在电池生产工艺中,工业废水含有大量的汞、锌、锰等重金属,对废水中的汞进行处理是一个关键环节。虽然除汞的方法较多,但各类方法的特点不同,而且适合应用于电池厂工业废水处理的方法并不多。较为常用的有混凝法处理工艺,该工艺是将三种重金属转化为氢氧化物或者氧化物污泥,从而达到降低污染物含量的目的。但该工艺在汞含量较高时难以达到量的处理效果,如某电池厂每天生产100t工业废水,其中汞、锌、锰的污泥含量大约为20-50kg,直接排放形成了巨大的资源浪费,同时还会污染环境。
新研发的微电解-混凝沉淀技术可用于电池含汞废水处理工艺中,试验结果表明,总含汞量低于1.765mg/L的工业废水经过该工艺处理后,其总汞含量达到排放标准,而且汞基本富集于汞泥当中,有效避免了锌、锰污泥的污染,为后期金属的回收利用提供了便利;该工艺操作简单,使经济效益和环境效益得到了同步实现。
1.2.2 液相法芒硝制碱中苛化废渣利用工艺。近年来,我国科研学者开始研究液相法芒硝制碱新工艺,并取得了显著进展。该工艺主要分为两部分,①通过加入中介质,将芒硝(Na2SO4・10H2O)转化为质量分数为12%的高浓度Na2CO3溶液;②将得到的Na2CO3溶液中的溶质直接苛化为NaOH溶液。在制取NaOH溶液的同时,产生大量的苛化废渣,其主要成分是碳酸钙(CaCO3),若将其弃掉,不但降低原料的利用率,而且还要占用大量的土地堆存,造成严重污染。
为解决制碱工艺中废渣对环境污染问题,科研工作者在回收利用方面进行了较为系统的探究试验。具体流程如下:第一步,废渣成分分析,主要对苛化钠组成进行分析;第二步,转化,利用碳化法将废渣中的碳酸钙成分转化为轻质的碳化钙;第三步,碳化钙的利用,试验证明转化后的轻质碳化钙可广泛用于冶金、有机合成、玻璃制造等制造工艺中,而且还能用于塑料、橡胶、油膜的填料。该处理工艺不仅减少了废渣对环境的污染,还使原材料得到了充分利用,降低了烧碱和塑料等产品的生产成本。
2 结束语
无机化工生产与我国社会经济发展密切相关,在促进经济发展的同时,也带来了一些问题,如环境污染问题以及人类健康问题,需要我们采取积极的应对措施。为促使化工生产能够健康持续发展,减少对环境的污染,保障工作人员健康,应充分利用现代生产工艺进行生产,从原材料、溶剂、生产工艺等多个方面进行改进,实现无机化工的绿色化生产,确保无机化工能够持久发展。
参考文献:
[1]郑会勤,李成未,李珂,张松平.绿色过程工程在化工和化学实验教学中的应用探索[J].河南教育学院学报(自然科学版),2011,04.
关键词:化学反应工程;教学;计算机
引言
化学反应工程[1]是是教育部确定的化工类专业的主干课程之一,是以无机化工、有机化工、煤化工和石油化工生产过程中的化学加工过程为背景,按化学反应与动量、热量、质量传递相互作用的共性归纳综合的宏观反应过程;是将化学反应原理与化工反应设备相结合的一门学科。化学反应工程既是一门专业课,同时,也是一门具有普遍指导意义的基础性工程学科,它和工程实际密切相关,具有很强的理论性和应用性。该课程主要涵盖反应动力学和反应器设计与分析两个方面的内容。其中,化学反应动力学的测定需要对实验结果进行分析、拟合,这些过程均需要进行大量的计算;在反应器的设计计算中,在确定数学模型时,涉及到微积分、数值计算等过程,计算繁琐[2-3]。如能在教学过程中合理的应用计算机,将繁琐的计算过程简单化,并能将计算结果以图示和表格的形式呈现出来,将会使这类问题迎刃而解。
1在化学反应工程教学中应用计算机的必要性
在计算机的应用过程中,计算机软件起着非常重要的作用。计算机软件是计算机技术的一个重要的方面。化学反应工程课程中计算及数据处理占据比重较大,在学习过程中,涉及到微积分计算、常微分方程求解、迭代运算等内容,需要学生分配大量的时间做相关的计算,这往往使得学生过分关注计算过程而忽略了反应器设计及分析的核心内容[4,5]。要发挥计算机在教学中的辅助功能,软件是一个核心因素。常用的软件除日常教学中熟知的PowerPoint、Word及多媒体播放工具等,具有强大数据处理能力的软件在化学反应工程教学中更能发挥其优越性[6]。本文将以Excel和Origin两类软件为例来阐述计算机在反应工程教学中发挥的作用,将该课程的理论知识与实践有机的结合起来,锻炼教师在教学过程中应用计算机软件的能力,巧妙的利用这两类软件调动学生的学习积极性并解决相关实际问题[7]。
2计算机在化学反应工程教学中的应用实例
化学反应工程的主要研究对象是工业反应器,即如何使化学反应在工业生产中有效地实现。这一过程的实现需要多方面的知识,其中化学动力学是所需的基础知识之一[1]。2.1动力学方程本文以程序升温条件下神华煤的水蒸汽气化反应为例,进行气化产物的动力学计算,将Excel和Origin两类软件应用在反应动力学这一章节的教学过程中。反应工程课程教学过程中,有这样的结论:由阿伦尼乌斯方程对数式(式(1))可知,lnk对1/T为线性关系,此关系只适用于一定的温度范围,不能外推。虽大多数情况下,阿伦尼乌斯方程均能表示反应速率常数与温度的关系,但某些情形下,lnk与1/T不成线性关系[1]。在教学过程中,直接得出此结论,学生没有深刻的认知,如举实例证明此结论,教学效果将更佳。2.2求解过程记录实验过程中神华煤程序升温条件下水蒸汽气化反应生成气体H2的浓度随温度变化的值,将所得数据导入至Excel表格中。实验条件如下:反应温度范围500-850℃,升温速率2℃/min,每五分钟记录一组实验数据。将记录的H2浓度值用Excel的公式功能换算成H2的生成摩尔量并进一步计算出各个时刻对应的累积生成摩尔量。选取温度范围为610-730℃的点绘制曲线,并用Origin的线性拟合功能进行线性拟合(图3),线性拟合结果截图如图4所示,拟合后直线斜率可视为-E/R,截距为ln(A/),线性拟合的相关度R2=0.993,线性度较好,说明所选取的动力学模型较符合神华煤的气化反应特性。根据图4数据计算可得神华煤在该程序升温水蒸气气化过程中生成气H2的活化能E值为150.2KJ/mol,指前因子A为7.62³105,计算结果如表1所示。该数据可为反应器的优化和设计提供依据。通过以上计算及作图过程可知,应用Excel和Origin两类软件可将繁琐的计算过程简单化,并能将计算结果以图示和表格的形式呈现出来,较传统的教学过程更加灵活、更形象化,有助于学生理解和掌握反应工程课程学习中的知识点,能激发学生的学习兴趣,使教学效果更佳[8]。
3结论
化学反应工程既是一门专业课,同时,也是一门具有普遍指导意义的基础性工程学科,它和工程实际密切相关,具有很强的理论性和应用性。利用计算机软件庞大的数据处理功能进行辅助实验教学,使学生更加直观、便捷的掌握教学内容,得到全面的技能操作实践,并获取完善的知识体系和完备的综合能力。Excel和Origin两类软件是综合性较强的软件,操作便捷,结果可靠,是解决反应工程实际问题的有力工具,在教学过程中,合理有效的利用计算机软件不仅可以将复杂的数学推导及数据处理简化,加深学生对反应工程中涉及的知识点的理解,而且能够提高学生的计算机应用能力,调动学生的学习积极性,使得学科之间能够融会贯通。另外,利用计算机技术解决反应工程中的实际问题也是化工行业对于该专业人才的基本要求。因此,将计算机应用在化学反应工程教学中有着重要的现实意义。
参考文献
[1]李绍芬.反应工程[M].北京:化学工业出版社,2013.
[2]吴现力,王菊,杜春华,等.化工辅助软件在化学反应工程教学中的应用[J].教育教学论坛,2016,5(18):176-177.
[3]谢兴勇,祖维.案例教学法在化学反应工程教学中的应用[J].广州化工,2013,7(40):158-163.
[4]宋颖韬,党明岩.MATLAB在反应工程计算中的应用[J].广州化工,2012,4(40):191-193.
[5]吴现力,王菊,杜春华,等.Excel软件在化学反应工程教学中的应用[J].教育教学论坛,2016,5(21):264-265.
关键词:智慧教学;高校化工专业课程;举措
一、引言
高校化工专业的宗旨是培养能对各种化工及相关过程和化学加工工艺进行分析、研究,并能熟练利用计算机技术进行过程模拟、设计的人才,其主要课程包括无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、化工原理、化工热力学。研究的主要内容是在化工生产过程中的“三传一反”,即热量传递、质量传递、动量传递和化工反应过程。学生经常会遇到用计算机学习的情况,所以使用智慧教学的方式既符合化工专业学生的学习特点,又能用较有新意的学习方式使学生体会到学习的乐趣,并能够更好地理解知识,对提高高校学生的知识水平有着较大的帮助。
二、当前高校化工专业课程开展中出现的问题
因为我国教育改革刚开始推进,所以传统教育下高校化工专业课程的开展还有不少的问题。比如,课堂上,教师没有办法顾及众多的学生,因而学生掌握知识的程度参差不齐;复杂的化工知识,加上教师缺乏合理的教学方式,使化工教学困难重重。另外,由于高考的压力,高中生会全身心地投入学习中。而高校受客观条件的限制,导师没有办法像在高中时全天盯着学生,而且高校学生没有高考的压力,所以学生就会有所放松。在传统的教学中,教师是主角,教学方式没有新意,学生在课堂中难以提起对学习的兴趣,教学质量就难以提高。再加上教师大多以理论教学为主,在课堂上讲知识,以灌输为主;而且高校学生的学习能力存在差异,部分学生对化工专业课的理解能力较差。比如,在学习“物理化学”时对相平衡理解不透彻,就可能影响之后“化工原理”中传热理论的学习。在学习后面的课程时,学生会发现自己的基础理论不扎实,想再回来补前面的课程,这无疑会耗费更多的时间和精力。化工专业课堂开展所面临的这些问题,关系着学生的发展。因此,高校教师应运用新型教学理论,促进学生专业水平的提高。
三、推动智慧教学在高校化工专业课程中应用的具体措施
(一)解决已知问题,不断提高教学效率
以上笔者所列举的问题都是化工专业教学中较为典型的问题,这些问题使化工专业教学效率低下,限制了学生专业水平的提高,应得到妥善的解决。高校的管理模式与高中的管理模式有很大的差异,高校的教师更注重培养学生学习的自主性。相对而言,高校采用的管理模式是更适合学生综合能力发展以及自我管理水平全面提高的优秀的教学管理模式。但学生由高考的高压环境进入大学相对宽松的学习环境,很容易出现心理上的不适,甚至部分学生会感到无所适从,不知道如何适应高校的学习。因此,高校教师应适当地引导学生,帮助学生尽快地进入学习状态,尽力让学生把更多的精力投入课堂中,提高学生在课堂上的参与度。高校教师能为学生做的是为学生答疑解惑,强化学生课上所学到的知识,所以教师应该提高效率,使课堂尽量饱满。使用智慧教学可以使学生在学习过程中遇到难以理解的问题时,通过智慧教学系统将问题转达给教师。在整合了学生学习过程中的难点后,教师就可以有的放矢地在课上进行教学,讲解学生学习过程中的难点。这样就可以使学生在学习时更好地理解难点。学生是课堂教学的主体,教学的目的是让学生能够更深入地理解知识,而在这一点上,智慧教学有着远胜于传统教学模式的优越性。同时,教师上课时也应该不拘于形式,尽量丰富,使课堂富于变化,尽量多彩一点。这样,学生也会随着每次课堂多彩的变化自然而然地跟上教师的教学思路。学生课堂的参与度提高,经过日积月累,课程的教学质量、教学效果就会慢慢提升,学生对教师的教学认可度也会随之提高,上课的兴趣被调动起来,学习效率就会提高。
(二)利用智慧课堂帮助学生学会时间管理
因为高校学生的心智更加成熟,所以高校对学生的管理束缚也更少,学生的课余时间也较充足。有些学生能利用这1022021年12月些时间不断学习,充实自己;而有些学生在这样的环境下反而变得松散、懒惰。环境突然发生巨大改变,学生的落差感是不可避免的,学生也会因此变得迷茫。这个时候,教师就可以运用智慧课堂来帮助学生管理时间。现在,一部分学生已有智慧课堂,他们可以通过智慧课堂来了解学习的进度与计划,并且帮助自己进一步融入课堂,根据学习的计划,自主进行课前预习、课堂学习、课后复习等一系列学习计划,这对学生自主学习的帮助很大。而教师可以通过智慧课堂所需完成的任务、学习的计划,实时监督学生的学习进度,了解学生的学习状态,针对学生课后自主学习的情况及时调整教学计划和进度等并及时给予学生反馈,使学生积极投入学习中来。时间对每个学生都是公平的。一部分学生能够较好地利用时间,将更多的时间用在学习上,所以他们较好地掌握了专业知识;而另一部分学生却把时间花费在玩耍上,因而对知识掌握不太牢固。教师利用智慧课堂时,首先,要使学生明白,高校给他们提供了一个难得的学习机会,他们将更多的时间放在有意义的事情上,这样才能取得较好的学习成果。其次,要采用多样化的、学生感兴趣的方式,潜移默化地为学生传授多元化的知识,帮助学生转变思想,成长为积极向上的人。
(三)运用智慧课堂提高课堂教学效率
在以往的学习中,学生十分依赖课上学习的时间,甚至有些学生不进行课前预习,只是在课上听教师的讲解。在这种情况下,学生不了解学习中的重难点,很难跟上教师的教学思路。这导致课堂教学效率低下,给学生留下的自主时间较少,学生不能根据自己的水平有目的地学习。所以,教师在课堂上应尽量提高教学效率,留给学生足够的时间。智慧课堂作为教师与学生之间课上、课下知识传播的枢纽,对学生课下的自主学习具有深远的意义。学生可以利用智慧课堂先进行预习,了解重点,解决难点,再根据自己的掌握情况进行分析,带着问题进课堂,着重听取教师在这一方面的讲解,并且把自己学习中的问题积攒下来在课堂上向教师请教。而教师则可以通过智慧课堂了解学生学习中普遍存在的问题,在课堂上着重讲解难点,而对比较简单的问题就可以花费较少的时间。这样就有效地提高了课堂授课的效率,教师可以利用剩下来的时间帮助学生解决问题,或者让学生自主探究,培养学生自主学习的能力,或者让学生进行讨论,由学习较好的学生为其他同学进行讲解。同时,通过智慧课堂,学生与教师的交流更加便捷了。对于不会的问题,学生可以在线即时询问教师;教师及时完成“一对一”“点对点”的教学,帮助学生解答疑点、攻克难点。
(四)运用智慧课堂帮助学生更好地理解重难点
在传统课堂中,学生遇到的重难点问题时,只能在课上听教师讲。如果教师对知识点的理解或表达方式不同,那么学生对知识点的理解也会不同。而智慧课堂的作用就是尽可能地解决这些问题。以“化工原理”课程中的液体精馏部分为例,其内容很抽象,且有大量用符号表示的公式,仅靠学生个人的学习往往很难取得理想的效果。而智慧教学软件可以辅助学生理清公式,弄懂传质的机理,这有利于学生快速地掌握知识。课下,学生可尽最大努力理解知识,经过学生自主学习,剩下的都是偏难一点的理论知识。这一部分知识要让学生自己弄懂确实存在困难,此时,教师可以带领学生对知识加以梳理。此外,教师还可以合理地运用智慧课堂为学生进行知识难易程度的分级,将其中较难的部分列出来,让学生先自行理解。这样,即使学生不能全部弄懂,但学生对难点也会有自己的感悟。然后,教师再进行讲解。当学生通过这种方式理解了知识的重难点后,他们在知识的理解上自然会更上一层楼。有些学生因缺乏向教师请教的勇气而严重影响学习的效果。而利用智慧课堂就可以避免这一现象的发生。学生只要在线上把问题发给教师,接下来就可以静静等着教师的回复了。
四、结语
总而言之,智慧课堂是在我国教育改革中一种新颖的教学方式,它是科技发展的产物,不只对高校,甚至对学习的全学段都有极大的帮助。而对高校而言,智慧课堂软件在未来完全落实之后定然是一大利器。化工专业课程应当积极利用好身边的智慧课堂,使其与学科特点积极融合,真正成为利器。教师应该积极把智慧课堂运用到化工专业的教学上,摸清套路,使其在授课时发挥作用。
参考文献:
[1]毛锐.新时代背景下高校思政课智慧课堂的构建策略研究[J].青年与社会,2019(29):217-218.
[2]吕浩源,何明.“智慧课堂”教学中教师角色转变的路径探析[J].软件导刊·教育技术,2019,18(8):31-35.
[3]姚明敏,杨凯.“智慧课堂”在高校思政理论课教学中的应用研究[J].西部学刊,2020(9):90-93.
[4]高婷婷,郭炯.人工智能教育应用研究综述[J].现代教育技术,2019(1):11-17.
[5]王万森.适应社会需求,办好新一代人工智能教育[J].计算机教育,2017(10):5.
[6]唐烨伟,庞敬文,钟绍春,等.信息技术环境下智慧课堂构建方法及案例研究[J].中国电化教育,2014(11):23-29,34.
[7]刘树仁.多元智能理论及其对教师教育的启示[J].黑龙江高教研究,2006(8):119-120.
[8]黄梅.教学的智慧与智慧的教学——以化学学科为例[J].课程.教材.教法,2011(4):5.
[9]李嘉琳.论人工智能对学校教育的影响[D].沈阳:沈阳师范大学,2019.
[10]王玲.让"鲜活的教育"走进化工分析实训[J].新课程·教研版,2010(9):285-286.
[11]刘洋,刘尊奇.大学无机化学课程智慧课堂的构建研究[J].广州化工,2019,47(10):171-173.
关键词:化学灌浆;防水
序言
伴随着我国城市化进程的进一步加快,城市地下空间的开发利用已经成为当今各城市发展趋势,并成为衡量城市现代化的重要标志。伴随着城市地铁修建的热潮,人行地道、地下车库等配套设施的修建,地下工程防水问题日益突出。
在地下工程砼施工中,伸缩缝、施工缝的渗水及温度应力裂缝的处理一直是一个世界性难题。为了最大可能减少砼施工过程中各种裂缝的发生,在砼施工过程中,我们不断在原材料的选用、工艺流程方面大做文章,并且不断制定、优化质量保证体系和控制措施,以确保施工各环节完全受控,但往往不能达到我们的预期目标,在砼施工中还是不同程度的发现有各种缺陷产生。
化学灌浆就是砼缺陷处理的一种非常有效的补救方法,它能有效解决地下工程中因混凝土结构缺陷包括接缝、施工缝、变形缝、蜂窝麻面及混凝土收缩等引发的渗漏水问题,止水防水效果显著。由于化学灌浆技术有着其他防水技术方法所无法代替的优点:应用灵活、简便、高效、快速并能够迅速控制渗水,因此它在城市地下工程中被日益广泛应用。作为地下工程防水、堵漏的一项主要手段,化学灌浆防水技术正日益受到越来越多的关注和重视。
1 化学灌浆技术简述
化学灌浆一般是指将由化学材料配制的浆液,通过钻孔埋设灌浆嘴,使用压力将其注入结构裂缝中,使其扩散、凝固,达到防水、堵漏、补强、加固的目的。常用于修补较深的砼结构裂缝。根据灌浆的压力和速度,可分为高压快速灌浆法和低压慢速灌浆法。
2 作用机理
(1)对裂缝形成化学链结。
(2)对表面的孔隙形成高强度锚栓。
(3)高压力的推挤下填充所有裂缝。
3 材料选择
聚氨酯化学灌浆材料:它遇水后立即反应,体积迅速膨胀,生成一种不溶于水、有较高强度和弹性的凝胶体。
聚氨酯灌浆材料分水溶性(亲水性)和油溶性(疏水性)两种。
水溶性、油溶性聚氨酯灌浆材料共异性分析:
(1)共性:二者都能用于防水、堵漏。
(2)异性:水溶性聚氨酯灌浆材料包水量大,渗透半径大,固结体弹性好,最适合混凝土动缝的防渗堵漏;油溶性聚氨酯固结体强度大,防渗透性好,固结体弹性小,最适合混凝土静缝的防渗堵漏及加固。
城市地下空间工程渗水属于动态防水,故采用水溶性聚氨酯化学灌浆材料。
水溶性聚氨酯灌浆材料物理性能:
(1)水溶性聚氨酯灌浆材料亲水性好,包水量大,适用于潮湿裂缝的灌浆堵漏、动水地层的堵涌水、潮湿土质表面层的防护等;
(2)水溶性聚氨酯具有良好的亲水性,浆液遇水后自行分散、乳化、发泡,立即进行化学反应,形成不透水的弹性胶状固结体,有良好的止水性能。它能与水以某种比例混合(最高达1:40),在注浆过程中使用是经济的。
(3)水溶性聚氨酯预聚体可加入20~40%的稀释剂,而油溶性聚氨酯预聚体可加入10~20%的稀释剂,前者的粘度为后者的1/4~1/6。
(4)水溶性聚氨酯对水质适应性强。不论海水、矿水、酸性或碱性水质对浆液性能影响不大。
(5)水溶性聚氨酯与水混合后粘度小,可灌性好,固结体在水中浸泡对人体无害、无毒、无污染。
(6)水溶性聚氨酯对水的溶解度及亲和力比其它化学浆材高,在流动水中,浆液不易被流动水冲散,固结体的固结面积反而扩大,且随着动水流速的增加,其堵水面积而相应扩大。
(7)水溶性聚氨酯反应后形成的弹性胶状固结体有良好的延伸性、弹性及抗渗性、耐低温性,在水中永久保持原形。
(8)水溶性聚氨酯浆液遇水反应形成弹性固结体物质的同时,释放c02气体,借助气体压力,浆液可进一步压进结构的空隙,使多孔性结构或地层能完全充填密实。具有二次渗透的特点。
4 施工机具
主要施工机具有:注浆泵、止水针头、电锤。5施工工艺
(1)定位:详细检查、分析渗漏情况,确定灌浆孔位置及数量。
(2)钻孔:使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔,钻头直径与注浆嘴(止水针头)直径一致,钻孔角度宜≤45。,钻孔深度≤结构厚度的2/3,钻孔必须穿过裂缝。但不得将结构打穿(壁后灌浆除外)钻孔与裂缝间距≤1/2结构厚度。
(3)埋嘴:在钻好的孔内安装灌浆嘴(又称之为止水针头),并用专用内六角扳手拧紧,使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙,不漏水。
(4)封缝:将洗缝时出现渗水的裂缝表面用水泥基防水材料(抗渗1号堵漏型)进行封闭处理,目的是在灌化学浆时不跑浆。
(5)灌浆:使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注化学灌浆料。当相邻孔开始出浆后,保持压力3~5分钟,即可停止本孔灌浆,改注相邻灌浆孔。
(6)拆嘴:灌浆完毕,确认不漏即可去掉或敲掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。
(7)封口:用水泥基防水材料(抗渗1号防水型)进行灌浆口的修补、封口处理。
(8)防水:用单组份pa防水胶将已灌部位涂三遍(底涂、中涂、面涂)宽度10~20cm,两端各长出20~30cm。
6 应用实例
杭州市天日山路益乐路口/紫金港路口过街地道工程设计采用全封闭防水,在基坑回填结束后,地下水位不断上升,加上当时正值雨季,整个主体结构完全被水浸泡,很快,主体结构就出现了不同程度渗水,主要集中在明暗挖结合处、设备用房与主通道结合处、拱顶、楼梯地板等部位,出水点多达几十处。为此,施工单位在广泛调研论证后,决定采用水溶性聚氨酯注浆堵漏技术,对出水点全面堵漏。施工过程中,因旧的出水点已封闭,在混凝土薄弱处,新的出水点还不断出现,然后再次进行注浆防水堵漏。在洞内装饰开始施工前,主通道内的出水点已基本消失,取得了良好的效果。
钳工大多是用手工方法并经常要在台虎钳上进行操作的一个工种。目前,采用机械方法不太适应或不能解决的某些工作,常由钳工来完成。随着生产技术的发展,钳工工种也有了更细的专业分工,有机修钳工、装配钳工、模具钳工等。
钳工课程是以机械制图、公差与配合、机械基础、金属材料、液压与气压为基础的一门综合性较强的课程。是我校机电类专业、机械加工制造类专业、汽修专业的必修课程。
二、理论与实践脱节是钳工传统教学方式的不足
钳工课程是以机械制图、公差与配合、机械基础、金属材料、液压与气压为基础的一门综合性较强的课程。由于中职教学进度和课程安排等方面的原因,不可能在学习钳工课程之前全部开设完上述课程,同时由于学生个体学习基础、学习能力上的差异,以及理论与实践教学的不同步,进入技能训练的实习教学阶段,专业理论知识已遗忘甚多等原因,致使本课程教学难度加大,学生学得枯燥,无兴趣,老师讲的乏味,讲的累。
由于理论和实践教学相互独立进行,致使学生的专业兴趣得不到激发,学习积极性难以调动,学习专业技术的方法和能力难以得到很好的培养。同时以学科为主导的传统教学方法,重理论轻实践,不利于既能传授专业理论知识又能指导学生实践教学的“双师”型教师队伍的建设。
三、模块化教学
(一)何为模块化教学
模块化教学就是将能力和素质在教法上强调知能一体,在学法上强调知行一致,集中开展相关的理论知识、实践经验、操作技能以及活动方式、方法和方案的同步式一体化教与学,以实现具体素质和能力的培养目标的教学方式。
(二)模块化教学与传统教学的主要区别
⑴从教育观念上来看,传统教育是以知识为中心,重在知识传授,模块化教学是以素质为核心、以能力为本位,重在知识和技能的实际灵活应用。⑵从教学上来看,传统教学是先知识后技能,有知识与技能两条教学脉络,模块化教学只有能力(素质)一条脉络,也就没有理论课与实践课的严格区分。⑶从教学方法上来看,传统教学侧重于知识传授,以讲授法和传授法为主,模块化教学侧重于能力和素质培养,更多地要采用案例教学法、讨论教学法、情景教学法以及合作学习、研究性学习、发现式学习等符合认知规律和情感认同规律的先进教法与学法,特别是在专业课程教学上强调“教师边讲边演示,学生边操作边理解”的动手动脑相结合的“双边教学法”。
(三)开展模块化教学的关键点
开发模块化课程的关键点是确定各个模块的教学内容,其实质就是对原学科教学内容进行合理性、实用性的综合处理。
四、钳工课程“模块化教学”课程设计
(一)钳工课程“模块化教学”大纲
(二)整体目标设计突出岗位、技能相结合
在课程设计中,坚持课程设计思想与培养工作在生产第一线的“技能专业人才”的目标相一致;与素质教育相结合,根据岗位需求,培养学生的实践能力、职业技能和就业能力;以工学结合为切入点,理论与实践并重,本着导向性、开放性的原则,以学生为主体,结合实训室就是课堂,课堂就是实训室和中级钳工技能等级鉴定培训和考核,引导学生转变学习观念,加强学生自觉学习能力以及分析问题和解决问题能力的培养。在“模块化”学习中本着实践性、创新性的原则,重在能力培养,使学生在实践中动手动脑,在实践中独立思考,在实践中标新立异,在实践中充分发挥学生的想象能力和创造能力。除此之外,在教学中,还要培养学生的社会适应性,教育学生树立终生学习的理念,学会交流沟通和团队协作,树立团队意识和集体荣誉感。
(三)“模块化”教学内容设计突出理论、实践一体化
1.职业教育课程的内容必须以职业活动为导向,课程打破原有学科体系,本着“必须、够用、适应”为原则,重在实践、动手能力的培养。按照钳工加工制作、装配的工作流程整合程序化了教学内容,并以理论、实践一体化、教学进度同步的整合思路,按照知识+实例+实训的教学模式,将教学内容分为基本技能模块、综合训练模块、装配模块共三大模块,基本技能模块中包括:常用量具、划线、錾削、锯削、锉削、钻孔、攻螺纹、套螺纹等;综合模块中包括:榔头、六方螺母、燕尾板、双头螺杆、简单形体镶配的综合训练项目;装配包括:装配基础知识、固定连接装配、传动机构装配、轴承装配等。基本技能模块既有理论知识学习又有实践训练是综合训练模块的基础,综合训练模块集钳工各种技能与一身,提高学生综合应用理论知识和技能的能力。装配知识模块以机械装调设备装拆练习为主,综合训练学生掌握固定连接装配、传动机构装配、轴承装配的装配方法。通过不同模块设计、划分将理论和实践紧密结合,内容由浅入深,突出了“教、学、做”的有机结合,从而达到提高学生实际应用能力的目的。
(四)“模块化”教学过程实施
“模块化”教学以培养学生行为能力为目标,在教师引导下,通过形式多样的教学活动,激发学生的学习热情和兴趣,使学生由让我学转变为我要学。
1.理论和实践一体化教学。课程授课不再穿插于教学楼和实训楼,而是整个课程的授课集中在实训楼,实训室就是课堂,课堂就是实训室。针对不同模块可以用多媒体、可讲授、可示范、可看视频,方法灵活多样,理论和实践做到了交融渐进,讲练结合、学做结合。学生学了即实施,实施中有问题,互相探讨,老师集中点拨,加强了对理论知识和技能的掌握,提高了学生的主动性和创造性,学生学得轻松,老师讲的容易。
2.学习情境’模块化”导向教学。 “模块化’实施的过程,是我们进行“中职专业课程教学模式的研究与实践”的关键阶段,在这个过程中,我们通过“先学后做”、“先做后学”、“边做边学”、“分组互学”、“全员互动”、“师生合作”等模式,实现对学生专业技能的能力培养,方法能力和社会能力的培养。
钳工课程的所有知识点学习都采用“模块化”教学。教学过程参考《全面质量管理》中PDCA方法,即:“P——计划 D——实施 C——检查 A——处置”四步法开展教学,以模块载体的任务驱动教学,使学生学习更加系统,在知识应用能力、技术服务能力、团结协作能力、吃苦耐劳能力、持之以恒能力都有所提高。
在学习过程中,教师要充分调动学生的学习积极性,激发学生的创新思维。如在综合训练中,榔头的加工制作,指导老师根据任务介绍榔头的加工工艺,同时启发学生老师制定的加工方法不是唯一的,加工过程中学生可以利用基础模块中学过的知识,采用头脑风暴法,展开讨论,在讨论中寻找效率更高,质量更好,加工更容易的方法和技巧,并将好的方法在学生中推广。在此教学相长的过程中,老师既充当主持者,又充当参与者,学生既是学习者,也是指导者,在这样的学校氛围中,学生会有强烈的自豪感,自然会越学越有劲,越学干劲越高,常常会出现工件做的不够好,不够完美,恳求老师给重新再来的机会,当老师同意时,非常感激老师,尤其当某个零件制作成功时,学生会有成就感,会发自肺腑地说,这回终于学到了真本事,学生学的充满信心,老师越教越轻松。
【关键词】电工技术;任务驱动;项目化;研究与实践
高职电工电子技术是机电、电气、机械、汽修专业的专业基础课程,是一门基于工作能力分析,电工工具为载体,以电工操作技能为主线实践性较强的课程。主要培养学生对简单电路的连接、装配与测试能力,是培养适应生产、管理和技术第一线服务需要的应用型人才。项目教学法是德国双元制职教体制和职教理论。由于其先进的教学理念、显著的教学效果恰恰符合了目前高职电工电子的教学目标。本文大胆尝试了这种方法,以培养学生的电工职业岗位能力为目标,以电工应用能力为主线,项目为载体的任务驱动教学,理实融合,将电工技能渗透到学生的职业素养中。使课堂具有企业特色,体现时代性与实用性。
一、任务驱动的项目化教学
基于工作过程的项目化教学,是组织学生真实的参加项目设计、实施和管理,并在项目实施过程中完成教学任务的教学模式,它是以现代企业的职业行为为目标,强调对学生综合能力作全面培养的一种教学方式。在教学活动中,教师将课程所涉及的知识、技能或需要完成的任务以项目的形式交给学生,在教师指导下学生进行分组,相关资料准备,采用组长负责制按实际工作的完整程序,共同制定计划、共同或分工完成整个项目。一个完整的工作任务包括目标、知识输入、活动、教师角色、学生角色和情景设计六个部分,课堂是有一系列相关的任务组织起来的,在完成任务的过程中,教师不在是课堂的中心,教师和学生具有平等的地位。
二、项目化教学的实践应用
(一)教学项目设计
本课程的项目设计设计理念是基于校企合作下进行的项目设计,通过对企业岗位的真实体验与探索,把课本教程进行任务分解,让教学课堂变成工作车间,让学生学习的知识与技能完全符合企业要求。把校企合作引入实际的课堂中。切实提高学生的职业素养与技能。
通过企业调研、专家座谈、岗位分析、学情分析确定学习项目以及典型工作任务。培养学生的自主能力、团队协助能力。考虑到时间有限,确定的七个学习项目包括日光灯电路的安装与调试、电桥电路的安装与测试、延时开关电路的设计与安装、庭配电线路的设计与安装、变压器的设计与制作、三相异步电动机控制电路的分析与测试、直流稳压电源的制作与检测等。
(二)任务驱动的项目化教学实施
下面以“日光灯装接和测量”项目为例,阐述如何实施任务驱动的项目化教学
1、项目引入---咨询阶段
让学生观察教室中的日光灯电路,由此引入项目。给学生布置任务,日光灯到底有那些元件组成,找出启动器和镇流器,分析它们的作用,分析日光灯的工作过程、电压性质,学会按装日光灯电路。学生分组带着任务开始查找资料,任务分解,学习过程采用六步教学、小组负责制。学生在学习的最初阶段通过任务书的解读,必需明白在本次项目化学习过程中自己要做什么,达到一个什么样的目标。培养学生的分析问题的能力。
2、项目分解---计划、决策、实施阶段
任务一 “日光灯的装接与测量”。分解任务:日光灯电路的组成,会正确连接电路,并会调节,日光灯电路的测量,会使用仪表读数。实施任务,根据给定的电路图设计成实验接线图,可以手绘,也可以计算及绘图;组装和调试日光灯电路;测量电路中的电流。灯管的两端电压、镇流器两端。
任务二“日光灯电路耗了多少度电”。任务分解后,查阅资料,包括教材,网络等,会分析交流电路电压电流关系;会测量日光电路的功率。实施任务,让学生学会相量图法分析交流电路,测量负载的总功率,日光灯管消耗的功率、镇流器消耗的功率,算出日光灯电路消耗的电量。
任务三“日光灯电路功率因素的提高”。分解任务后,学生要理解功率因数的概念,学会提高日光灯电路功率因数的方法并电容。任务实施,学生进行电路因数测量;并联电容后再测功率因数,根据数据分析,得出提高功率因数的方法。
整个任务实施过程中,教师是导演学生是演员,充分发挥学生的主体地位。同时,教师要先对班级成员进行摸底了解,了解每一个学生的学习情况、个人特点。还有设备情况及学生人数进行分组。每组2-3人,选出组长。根据任务工单,组长负责制定计划,任务分配,工作监督,团结协作等工作。
3、成绩考核---评价、总结阶段
任务驱动的项目化教学采取多种考核手段,在教学过程中,指导老师对每个小组在基本知识技能、任务完成情况、方案设计能力、团队合作能力和工作态度这五个方面进行评价,并在评价的基础上对每个小组的项目完成情况进行考核。学生做完一次项目,教师给出这节课的成绩,根据学生的项目报告再给出一个成绩。同时,每一个项目完成后学生要给予老师指导过程相应的评价成绩,以座谈的形式讨论项目进行中出现的问题,进行分析总结,这样互评共同总结的形式不仅能反应学生的真实水平,调动学生学习的积极性,也能促进老师不断的提高自己。
(三)项目任务小结
通过项目化教学的学习,学生对查阅资料、分析问题、判断能力、知识应用能力、与人合作的能力等方面都有了一个阶段性的提高,相信它在学生日后的生活工作中都会起到很大的帮助。教师评价、学生互评、教师与学生互评,企业评价、校外专家评价等相互结合,教师和学生相互提高,最大程度的缩小学生与企业岗位的距离。做到课堂就是车间,学校就是企业。让学生上岗就能上手,不再进行岗位二次培训。
三、任务驱动的项目化教学的实践意义
任务驱动的项目化教学法突破传统的教学模式,不仅大大提升了电工电子技术课程的课堂教学效果,而且激发了学生学习电工电子技术的兴趣,也使学生的实际动手能力、解决实际问题的能力、团队协作能力都有很大的提高。为学生今后自主学习打下良好的基础。
任务驱动的项目化教学突出了学生的主体和主任翁地位,注重开发学生的潜能,培养学生的创造能力,促进了教师自身的发展。融合了多种教学方法,包括任务驱动法、旋转木马法、角色扮演法、任务书法等。强调发现学习、有意义学习、研究性学习。进行了职业教育反思,体现了“教学做”合一的教学理念。当然,项目化教学法还有待于在进一步的实践中加以完善。
参考文献:
【1】肖石明.项目化教学的探讨与实践[M].2006.10
【2】熊建民.明航.吴方艳.论我国职业教育理论的世界转变[J]职教通讯.2002.4