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近幾年來,隨著化工技術的不斷發展,化學工程取得了重要的進步,但與此同時也產生了很嚴重的環境污染問題,進而使得化學學科的發展受到了一定的限制作用。為了很好地改善污染的問題,越來越多的人開始采用綠色化學工程技術,綠色化學工程技術的應用不僅減少了溫室氣體的排放,更有利于生態環境的優化,最重要的是,很好地推動了我國經濟的發展與進步。由此可見,探討綠色化學工程技術應用的具有重要意義[1]。
1應用綠色化學工程技術的意義
1.1有效減少溫室氣體的排放
近幾年來,隨著國民經濟條件的改善,越來越多的人都擁有了私家車,馬路上車的數量越來越多,車輛增加,車尾氣的排放量自然增加,空氣污染變得嚴重,進而產生了大量的溫室氣體,導致氣候變暖、冰川融化,還會引發臭氧空洞,造成氣候異常,進而使得我國的生活環境變得越來越差。而近幾年來,綠色化學科技的一項重點研究內容就是將對生態環境沒有污染的一些能源轉化為可利用的資源。如太陽能、風能、生物能以及地熱等。首先,這些新能源的使用可以節省現有的能源的消耗,其次,這些能源的使用可以減輕一定的費用,最重要的是,可以減少空氣中溫室氣體的排放,進而起到保護環境的作用[2]。
1.2推動國民經濟的可持續發展
經濟的發展是無限的,但是自然資源是有限的。倘若一味地開采以及使用自然資源,那么便會出現自然資源匱乏的現象,“物以稀為貴”,自然資源枯竭,資源的價格自然會上漲,導致經濟的發展受到一定的抑制作用。另外,隨著化工污染的加劇,化工產業的發展也逐漸受到了影響,且部分產業的進出口也受到影響,進而導致國民經濟得不到提升,發展受到抑制。
2綠色化學工程技術的應用探討
2.1在海水淡化的過程中應用綠色化學工程
水是人類社會活動的起源,也是人類生活的基本,沒有水,人類將很難生存,由此可見,水對于人類的生存的重要性,但是近幾年來,隨著工業污染的加重以及農業生產的發展,我國的水資源呈現嚴重匱乏的現象,為了得到很多的水資源,我們開始采取淡化海水的措施,而綠色化學工程技術在淡化海水的過程中扮演了很重要的角色。所謂的淡化海水,主要指的就是去除海水中的鹽水,得到淡水,傳統的環境下,很多人采用通過酸堿換去除鹽水,得到淡水的方法,這種方法雖然也可以實現海水的淡化,但是同樣會帶來另一種污染,進而使得環境污染情況加劇[3]。
2.2綠色化學工程技術在涂料生產中的應用
在中國,除了汽車尾氣的排放會嚴重污染空氣以外,涂料的制作也會產生很多污染,進而給環境帶來一定的影響。另外,在制作涂料的過程中,也會產生很多的廢料,這些廢料流入水中,一樣會給水帶來污染,且這些水一旦被人們所使用,將會引發很嚴重的后果,輕者產生健康問題,重者可能直接引發癌癥。綠色科技逐漸應用于許多工廠進行開發綠色產品。通過對工藝設備進行改造和優化,降低VOC,優化配置、清潔生產、使得污染最大限度降低。隨著無機礦物涂料、固體涂料、乳膠漆等綠色涂料的誕生,涂料生產正向著科技含量高、無毒無污染、產品更優的方向發展[4]。
3結束語
綜上所述,我們可以發現,綠色化學工程技術的使用不僅可以降低空氣中溫室氣體的排放,還可以促進經濟的提升,希望在與之對應的一系列的生產措施的建議下,無論是海水的淡化還是涂料的生產都能夠得到有效地改變,降低對環境的污染,提升對于綠色化學工程技術的有效利用,促進我國化學工程技術的可持續發展。
參考文獻
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關鍵詞:綠色化學;工程工藝;化學工業節;應用
工業是國民經濟的基礎,隨著社會經濟的不斷快速發展,對于工業生產也提出了更高的要求。然而,當前我國工業發展面臨著資源價格飛漲,環境污染日益嚴峻的情況,這也使得全社會對于工業生產越來越關注。怎樣有效的處理好工業污染物,防止其對環境的二次污染,怎么有效的利用好數量龐大的生活廢品,是當前許多學者都在研究的問題。綠色化學工程是在社會迫切需要的情況下誕生的新型項目,這個項目的目標是:對日常化學生產當中的一些資源浪費及環境污染進行有效的處理,從而使得化工污染得到有效緩解,化工生產過程中的資源浪費得到很大的改善。
一、綠色化學工業的概念
綠色化學又被稱為無污染化學,以此為理念而開發出的技術就是綠色化學工程技術,采用化學原理從根本上降低化學工業對環境造成的破壞。化工業發展的基礎是綠色化學工程,它已成為了未來化學工業發展方向的重要研究目標之一,綠色化學具有以下兩種特性:首先,綠色化學的根本思想在于保護環境,使自然資源可持續發展,讓人與自然之間的關系和諧,人們對環境造成的破壞促使了對綠色化學的研究;其次,綠色化學是將環境改變的技術,發展下的綠色化學技術以逐漸可以應付各種環境下對自然的破壞。從根本上來說,綠色化學是預防環境污染;而環境化學則是對污染后的環境進行改善和治理。兩者之間是根本不一樣的,在最終目的上也是千差萬別的。
目前,對綠色化學進行研究的重要發現和實踐活動為綠色化工技術。基本原理是采用原料中的原子進行轉化,這就使化學工業在進行工作時不會產生污染物,達到對化學工業污染物的零排放。并且,在進行化學工業工作時,不使用任何具有危害性和毒性的原材料,這樣可以生產出對環境不造成破壞的產品。這種技術目前處于理論狀況,但是在眾多科研人員的努力探索下,還是可以逐漸實現此種設想的。
二、綠色化學工程與工藝的開發
在傳統化學的生產過程中,在有毒、有害物質的處理上存在較為嚴重的滯后性,因此導致化學工藝一直處于被動生產。應用這樣的化學工藝對污染物進行處理無法取得理想的效果,資源優化也無法得到有效實現。化學工藝的應用不但導致化學生產污染物成本提高,還導致污染物處理效率嚴重下降。綠色化學工程的應用可有效彌補傳統化學工程中存在的缺陷,其通過對相關科學技術及先進方法的利用,對化工生產相關污染物進行除塵、脫硫等處理。綠色化學工程與工藝具體實施方法主要有以下幾種。
(一)采用綠色化學原料
在化工生產工藝及具體流程中,化學生產原料是起著決定性作用的主要因素,在傳統化學工程中,所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國家不可再生能源的消耗,同時還導致污染物的排放量大大增加,加重生態環境污染程度。將綠色化學原料作為化工生產材料是綠色化學工程重要研發內容之一。在化工生產過程中,可使用綠色化學物質、自然物質等無染污、可再生的化學原料。典型的綠色化學原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產過程中,可使其轉化為酮、醇、酸類等多種化學品。在整個轉化反應過程中,這些原料僅會產生一定量的氫氣,而不會有任何一種有害、有毒的物質產生。
(二)提高化學反應的選擇性
在化學工程的物質反應中,化學反應作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學原料的轉化均是需要化學反應才能得以實現。在化工生產過程中,合理選擇有效的化學反應形式可有效促進化學工程生產效率及質量得到提高。對化學反應產生影響的因素有很多種,反應原料、環境、時間、特點等均會對化學反應產生不同程度的影響。在化學生產過程中應用最為普遍的反應形式為氧化反應。在氧化反應過程中會有大量的熱產生,所有化學原料均會在熱的催化作用下發生變質,因此會大大降低化學品的生產質量。在綠色化學工程中,應用新型的反應形式,這種新型反應形式為烴類氧化反應。這種反應形式的應用不僅可促進催化物反應催化能力得到提高,同時還可有效促進生產物同分異構反應時間增加。
(三)使用無毒無害催化原料
隨著化學工業發展速度的不斷加快,將化學反應合理的應用于化工生產過程中已經成為促進工業可持續發展的重要前提之一。在化學反應過程中均離不開催化劑的使用。將催化劑應用于化學反應過程中,可有效加快反應速度,縮短法寧時間。所以,在化工生產過程中使用無毒無害的催化原料成為推動綠色化學工程與工藝不斷深入發展的重要前提條件之一。目前,我國相關部門已經高度重視對催化原料的選擇及應用進行深入研究。越來越多的催化劑得到開發和研制,化學反應過程中使用的催化原料不斷得到改善,分子篩除催化劑等優良催化原料在化工生產過程中的應用越來越廣泛。無毒無害催化原料的應用可有效提高化學反應效率,降低能源消耗量,同時也可減少環境污染。
三、結論
化學工程與工藝的發展不僅影響著現代社會的發展,而且有助于環境友好型社會的構建。當前世界面臨著資源和能源的短缺,社會經濟的發展不能以犧牲環境為代價,這就需要化學工程與化學工藝共同發展,滿足我國資源節約和環境保護的需要。化學工程與工藝的行業領域需要積極配合國家提出的可持續發展戰略。轉變可持續發展的概念。重視化學工程與工藝發展的環保性,轉變傳統的化學工程與工藝,減少環境的污染,積極開發新能源,走環境友好型道路。
參考文獻
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關鍵詞:裂解原理;化學工程;概念;應用
1.前言
近年來,裂解原理在化學工程中的應用范圍正在逐漸擴大,究其原因離不開裂解原理本身的一些特點,這些特點決定了它在化學工程中的獨特作用,使其能夠在工業生產中占據一席之地,并為我國國民生產總值的提高做出貢獻。對此,我們有必要針對裂解原理在化學工程過程中的應用進行積極的研究和探討。
2.“裂解”的概念及內涵
在化學工程的概念中,裂解指的是在熱能的作用下將某種高分子的化合物轉變為其他低分子的化合物,該化學過程又叫做熱解或熱裂解[1]。這一工藝往往應用于石油化工的生產過程,它的發生溫度較高,一般在七百至八百攝氏度之間,有些特殊的裂解反應甚至需要提供一千攝氏度的高溫才能進行,也正是因為超出裂化的高溫使得裂解反應可以不同于裂化反應達到更好的效果,比如它可以通過斷裂長鏈烴的過程將石油或石油氣的分餾產物轉變為丙烯或乙烯等鏈烴較短的物質。可以說,高溫是裂解反應的必要條件。
依照反應條件,裂解反應大致包括以下幾種類型:首先是含水裂解。顧名思義,含水裂解就是指反應過程中有水存在的裂解過程,一般包括對石油進行蒸汽裂化或是從有機廢料中提取出輕質的原油,這些過程都需要或不排斥水分子的存在;其次是無水裂解。不像有水裂解需要或容許水分子的存在,無水裂解恰恰是不需要水分子才能發生反應的化學過程。無水裂解的歷史由來已久,古代的時候,古人將木材變成木炭的過程就屬于無水裂解的過程。目前看來,這種裂解方式還可以用于塑料及生物質能中液體燃料的制取;第三種類型是真空裂解。真空裂解控制的是化學反應中的空氣含量,某些物質在沒有空氣的情況下才能進行裂解。
3.裂解原理的工業用途
裂解原理在目前的化學工程中的應用相對來說是比較廣泛的,起初的化學工程中,裂解反應的原料主要包括柴油、煤油及石腦油等,不過隨著化學工業的發展和化學理念的變更,重油逐漸成為人們更為倚重的裂解反應原料。裂解的過程往往還會伴隨著環化、縮合以及脫氫等不同類型的化學反應。
一般來說,我們可以將整個反應過程分成兩個不同的階段。在第一階段的時候,裂解原料發生了初步的化學變化,會形成我們需要的目的產物,比如丙烯及乙烯等,這是一次反應過程。第二階段的時候,是一次反應的產物作為反應物發生的二次變化,所以也叫做二次反應,亦即丙烯及乙烯轉變成了二烯烴、環烷烴、芳烴及炔烴等的過程,甚至還有反應更為徹底的,直接變成了焦炭和氫氣。經過了一次反應和二次反應以后,人們獲得的裂解產物就比較復雜了,可以說是不同物質組成的混合物。一般來說,裂解反應受到溫度、原料及反應時間的影響比較大,這三項因素的變化會導致不同的反應產物出現。一般來說,化工生產中比較常見的反應容器是蓄熱爐或管式爐,在這兩種反應容器中,石油烴會變成芳香烴、炔烴及烯烴等小分子物質,比如丙烯、乙烯、乙炔、丁二烯、甲苯及苯等。
目前的化學工程中,裂解原理一般用在化工產品的合成上,比如將二氯乙烯進行裂解以后,人們可以得到PVC,即聚氯乙烯。而聚氯乙烯是人們日常生活用品中比較常用的一種原材料,比如門窗、管材、板材、鞋底、玩具、文具、電線外皮及包裝盒等物品,都是由聚氯乙烯制成[2],雖然除了化學工程領域的工作者及相關的研究者以外多數人并不了這些日常生活用品的合成過程。另外,在化學工程中,難免要出現一些化工廢料,對這些化工廢料的處理同樣離不開裂解反應,因為它可以通過不同類型的裂解過程將這些化工廢料轉變成一些低害物質以避免對自然環境的污染,甚至有些化工廢料還能夠在裂解反應的作用下變成能夠被人們二次利用的新的化工原料,這樣就實現了資源的可持續利用,是低碳環保理念所提倡的一種化工生產方式。比如“合成氣”,經過裂解反應將部分化工廢料轉變為合成氣后,合成氣又可以成為氨及甲醇的制造原料,而氨又是尿素及各類復合肥、硝酸等的重要合成材料。
4.結語
裂解反應是目前化學工程中應用比較廣泛的一類化學反應類型,它與人們的日常生活息息相關,為推動我國國民經濟的發展及方便人們的日常生活做出著巨大的貢獻。作為化學反應的類型之一,裂解反應不可避免地受到一定反應條件的制約并且也會有部分能耗的浪費,在未來的發展過程中,更新裂解反應的技術工藝,創造低碳、節能、環保的裂解方式必然會成為化學工程發展的方向和目標。■
參考文獻
關鍵詞:綠色;無機化工;化學與工藝
化學在人類發展過程中起著十分重要的地位,為人類的生存與發展提供了重要的物質保障。與此同時,化學生產帶來的各種污染問題同樣也給人類的生存與生活產生了嚴重影響,如何發展對人類健康和環境危害較小的生產工藝,成為化學家面臨的新問題,綠色化學由此得到發展。綠色化學與工藝是指利用化學技術和化學方法,減少或者消除對人類及環境有害物質的使用和產生,使化工生產與環境友好共存。
1 綠色化學與工藝在無機化工過程中的應用
1.1 綠色化學與工藝介紹
1.1.1 原子經濟理念下的綠色化學。原子經濟理念提出較早,其含義是:在化工生產過程中,應將化工原材料中的分子最大化的轉化為目標產物。雖然無機化工生產對社會經濟的發展具有重要影響,極大地推動了社會經濟的發展,但我們也應該清醒地認識到化工生產給環境帶來的危害。為此,應在化工生產和研發中,充分發揮原子經濟理念的作用,最大限度的將化工原材料轉化為目標產物,降低化工生產對環境和人體健康的危害。
1.1.2 原料的綠色化。化工企業在生產過程中,由于工藝需要,通常會在化工生產中使用氫氰酸、光氣等有毒原料,這些有毒原料在反應過程中會產生大量的有害物質,給作業人員人體健康帶來極大危害,同時也給環境造成了嚴重污染。為保護工作人員的人體健康,使環境免受污染,化工企業應在化工生產中盡可能采用無毒無害的化學物質。
化工企業在生產中使用酸、堿或有機化合物替代有毒化工原料,降低了化工生產的毒性,但酸、堿性物質腐蝕性較強,在反應過程中會產生高濃度的酸性氣體或堿性氣體,不僅腐蝕化工生產設備,縮短設備使用壽命,還會對作業人員身體造成嚴重影響,這也是應盡量避免的。綜上所示,化工企業應改進生產工藝,采用無毒、無害、無腐蝕性的化工原料,若必須要使用腐蝕性材料,應利用催化劑加快反應速率,降低反應條件,減少腐蝕性化學品對設備的危害。
1.1.3 溶劑的綠色化。化工生產過程中,需要使用大量的溶劑,其主要功能是反應介質、分離物質以及配置溶液等,部分溶劑會在反應后產生大量污染氣體,為降低溶劑在反應過程中產生有毒有害氣體,可使用綠色無污染的溶劑,如超臨界二氧化碳(CO2)。超臨界二氧化碳溶劑是指溫度和壓力達到臨界點以上的流體,具有與溶劑一樣的密度,而且具有氣體的粘度和傳質速度,該溶劑在化工生產反應中得到初步應用,已經取得了較為理想的效果。相對于其他傳統溶劑而言,超臨界二氧化碳具有無毒、不可燃,成本低等優勢,因此具有十分廣闊的發展前景。
1.1.4 可再生資源的利用。可再生資源生產化學產品是綠色化學未來重要的研究領域之一,也是無機化學企業未來發展的方向。可再生資源的使用不僅能有效緩解資源緊缺問題,還能將化工生產中產生的廢棄物變廢為寶。如化工生產過程中廢棄物經過處理后,可用于動物喂養、燃料燃燒以及其他用途,這主要是通過生物或農業肥料進行聚合物再造工作完成的。可再生資源的利用,提高了化工生產的環境效益,降低其成本,可有效提升化工企業的經濟效益和社會效益。
1.2 綠色化學與工藝應用實例
1.2.1 含汞廢液微電解處理工藝。汞在化工生產商有重要用途,同時該物質也是對環境和人體具有危害的一種金屬物質。上世紀五十年代日本水俁事件以后,世界各國開始加大了環境保護力度,并對工業廢水中汞污染問題的處理進行了深入研究。在電池生產工藝中,工業廢水含有大量的汞、鋅、錳等重金屬,對廢水中的汞進行處理是一個關鍵環節。雖然除汞的方法較多,但各類方法的特點不同,而且適合應用于電池廠工業廢水處理的方法并不多。較為常用的有混凝法處理工藝,該工藝是將三種重金屬轉化為氫氧化物或者氧化物污泥,從而達到降低污染物含量的目的。但該工藝在汞含量較高時難以達到量的處理效果,如某電池廠每天生產100t工業廢水,其中汞、鋅、錳的污泥含量大約為20-50kg,直接排放形成了巨大的資源浪費,同時還會污染環境。
新研發的微電解-混凝沉淀技術可用于電池含汞廢水處理工藝中,試驗結果表明,總含汞量低于1.765mg/L的工業廢水經過該工藝處理后,其總汞含量達到排放標準,而且汞基本富集于汞泥當中,有效避免了鋅、錳污泥的污染,為后期金屬的回收利用提供了便利;該工藝操作簡單,使經濟效益和環境效益得到了同步實現。
1.2.2 液相法芒硝制堿中苛化廢渣利用工藝。近年來,我國科研學者開始研究液相法芒硝制堿新工藝,并取得了顯著進展。該工藝主要分為兩部分,①通過加入中介質,將芒硝(Na2SO4?10H2O)轉化為質量分數為12%的高濃度Na2CO3溶液;②將得到的Na2CO3溶液中的溶質直接苛化為NaOH溶液。在制取NaOH溶液的同時,產生大量的苛化廢渣,其主要成分是碳酸鈣(CaCO3),若將其棄掉,不但降低原料的利用率,而且還要占用大量的土地堆存,造成嚴重污染。
為解決制堿工藝中廢渣對環境污染問題,科研工作者在回收利用方面進行了較為系統的探究試驗。具體流程如下:第一步,廢渣成分分析,主要對苛化鈉組成進行分析;第二步,轉化,利用碳化法將廢渣中的碳酸鈣成分轉化為輕質的碳化鈣;第三步,碳化鈣的利用,試驗證明轉化后的輕質碳化鈣可廣泛用于冶金、有機合成、玻璃制造等制造工藝中,而且還能用于塑料、橡膠、油膜的填料。該處理工藝不僅減少了廢渣對環境的污染,還使原材料得到了充分利用,降低了燒堿和塑料等產品的生產成本。
2 結束語
無機化工生產與我國社會經濟發展密切相關,在促進經濟發展的同時,也帶來了一些問題,如環境污染問題以及人類健康問題,需要我們采取積極的應對措施。為促使化工生產能夠健康持續發展,減少對環境的污染,保障工作人員健康,應充分利用現代生產工藝進行生產,從原材料、溶劑、生產工藝等多個方面進行改進,實現無機化工的綠色化生產,確保無機化工能夠持久發展。
參考文獻:
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關鍵詞:化學反應工程;教學;計算機
引言
化學反應工程[1]是是教育部確定的化工類專業的主干課程之一,是以無機化工、有機化工、煤化工和石油化工生產過程中的化學加工過程為背景,按化學反應與動量、熱量、質量傳遞相互作用的共性歸納綜合的宏觀反應過程;是將化學反應原理與化工反應設備相結合的一門學科。化學反應工程既是一門專業課,同時,也是一門具有普遍指導意義的基礎性工程學科,它和工程實際密切相關,具有很強的理論性和應用性。該課程主要涵蓋反應動力學和反應器設計與分析兩個方面的內容。其中,化學反應動力學的測定需要對實驗結果進行分析、擬合,這些過程均需要進行大量的計算;在反應器的設計計算中,在確定數學模型時,涉及到微積分、數值計算等過程,計算繁瑣[2-3]。如能在教學過程中合理的應用計算機,將繁瑣的計算過程簡單化,并能將計算結果以圖示和表格的形式呈現出來,將會使這類問題迎刃而解。
1在化學反應工程教學中應用計算機的必要性
在計算機的應用過程中,計算機軟件起著非常重要的作用。計算機軟件是計算機技術的一個重要的方面。化學反應工程課程中計算及數據處理占據比重較大,在學習過程中,涉及到微積分計算、常微分方程求解、迭代運算等內容,需要學生分配大量的時間做相關的計算,這往往使得學生過分關注計算過程而忽略了反應器設計及分析的核心內容[4,5]。要發揮計算機在教學中的輔助功能,軟件是一個核心因素。常用的軟件除日常教學中熟知的PowerPoint、Word及多媒體播放工具等,具有強大數據處理能力的軟件在化學反應工程教學中更能發揮其優越性[6]。本文將以Excel和Origin兩類軟件為例來闡述計算機在反應工程教學中發揮的作用,將該課程的理論知識與實踐有機的結合起來,鍛煉教師在教學過程中應用計算機軟件的能力,巧妙的利用這兩類軟件調動學生的學習積極性并解決相關實際問題[7]。
2計算機在化學反應工程教學中的應用實例
化學反應工程的主要研究對象是工業反應器,即如何使化學反應在工業生產中有效地實現。這一過程的實現需要多方面的知識,其中化學動力學是所需的基礎知識之一[1]。2.1動力學方程本文以程序升溫條件下神華煤的水蒸汽氣化反應為例,進行氣化產物的動力學計算,將Excel和Origin兩類軟件應用在反應動力學這一章節的教學過程中。反應工程課程教學過程中,有這樣的結論:由阿倫尼烏斯方程對數式(式(1))可知,lnk對1/T為線性關系,此關系只適用于一定的溫度范圍,不能外推。雖大多數情況下,阿倫尼烏斯方程均能表示反應速率常數與溫度的關系,但某些情形下,lnk與1/T不成線性關系[1]。在教學過程中,直接得出此結論,學生沒有深刻的認知,如舉實例證明此結論,教學效果將更佳。2.2求解過程記錄實驗過程中神華煤程序升溫條件下水蒸汽氣化反應生成氣體H2的濃度隨溫度變化的值,將所得數據導入至Excel表格中。實驗條件如下:反應溫度范圍500-850℃,升溫速率2℃/min,每五分鐘記錄一組實驗數據。將記錄的H2濃度值用Excel的公式功能換算成H2的生成摩爾量并進一步計算出各個時刻對應的累積生成摩爾量。選取溫度范圍為610-730℃的點繪制曲線,并用Origin的線性擬合功能進行線性擬合(圖3),線性擬合結果截圖如圖4所示,擬合后直線斜率可視為-E/R,截距為ln(A/),線性擬合的相關度R2=0.993,線性度較好,說明所選取的動力學模型較符合神華煤的氣化反應特性。根據圖4數據計算可得神華煤在該程序升溫水蒸氣氣化過程中生成氣H2的活化能E值為150.2KJ/mol,指前因子A為7.62³105,計算結果如表1所示。該數據可為反應器的優化和設計提供依據。通過以上計算及作圖過程可知,應用Excel和Origin兩類軟件可將繁瑣的計算過程簡單化,并能將計算結果以圖示和表格的形式呈現出來,較傳統的教學過程更加靈活、更形象化,有助于學生理解和掌握反應工程課程學習中的知識點,能激發學生的學習興趣,使教學效果更佳[8]。
3結論
化學反應工程既是一門專業課,同時,也是一門具有普遍指導意義的基礎性工程學科,它和工程實際密切相關,具有很強的理論性和應用性。利用計算機軟件龐大的數據處理功能進行輔助實驗教學,使學生更加直觀、便捷的掌握教學內容,得到全面的技能操作實踐,并獲取完善的知識體系和完備的綜合能力。Excel和Origin兩類軟件是綜合性較強的軟件,操作便捷,結果可靠,是解決反應工程實際問題的有力工具,在教學過程中,合理有效的利用計算機軟件不僅可以將復雜的數學推導及數據處理簡化,加深學生對反應工程中涉及的知識點的理解,而且能夠提高學生的計算機應用能力,調動學生的學習積極性,使得學科之間能夠融會貫通。另外,利用計算機技術解決反應工程中的實際問題也是化工行業對于該專業人才的基本要求。因此,將計算機應用在化學反應工程教學中有著重要的現實意義。
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關鍵詞:智慧教學;高校化工專業課程;舉措
一、引言
高校化工專業的宗旨是培養能對各種化工及相關過程和化學加工工藝進行分析、研究,并能熟練利用計算機技術進行過程模擬、設計的人才,其主要課程包括無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、化工原理、化工熱力學。研究的主要內容是在化工生產過程中的“三傳一反”,即熱量傳遞、質量傳遞、動量傳遞和化工反應過程。學生經常會遇到用計算機學習的情況,所以使用智慧教學的方式既符合化工專業學生的學習特點,又能用較有新意的學習方式使學生體會到學習的樂趣,并能夠更好地理解知識,對提高高校學生的知識水平有著較大的幫助。
二、當前高校化工專業課程開展中出現的問題
因為我國教育改革剛開始推進,所以傳統教育下高校化工專業課程的開展還有不少的問題。比如,課堂上,教師沒有辦法顧及眾多的學生,因而學生掌握知識的程度參差不齊;復雜的化工知識,加上教師缺乏合理的教學方式,使化工教學困難重重。另外,由于高考的壓力,高中生會全身心地投入學習中。而高校受客觀條件的限制,導師沒有辦法像在高中時全天盯著學生,而且高校學生沒有高考的壓力,所以學生就會有所放松。在傳統的教學中,教師是主角,教學方式沒有新意,學生在課堂中難以提起對學習的興趣,教學質量就難以提高。再加上教師大多以理論教學為主,在課堂上講知識,以灌輸為主;而且高校學生的學習能力存在差異,部分學生對化工專業課的理解能力較差。比如,在學習“物理化學”時對相平衡理解不透徹,就可能影響之后“化工原理”中傳熱理論的學習。在學習后面的課程時,學生會發現自己的基礎理論不扎實,想再回來補前面的課程,這無疑會耗費更多的時間和精力。化工專業課堂開展所面臨的這些問題,關系著學生的發展。因此,高校教師應運用新型教學理論,促進學生專業水平的提高。
三、推動智慧教學在高校化工專業課程中應用的具體措施
(一)解決已知問題,不斷提高教學效率
以上筆者所列舉的問題都是化工專業教學中較為典型的問題,這些問題使化工專業教學效率低下,限制了學生專業水平的提高,應得到妥善的解決。高校的管理模式與高中的管理模式有很大的差異,高校的教師更注重培養學生學習的自主性。相對而言,高校采用的管理模式是更適合學生綜合能力發展以及自我管理水平全面提高的優秀的教學管理模式。但學生由高考的高壓環境進入大學相對寬松的學習環境,很容易出現心理上的不適,甚至部分學生會感到無所適從,不知道如何適應高校的學習。因此,高校教師應適當地引導學生,幫助學生盡快地進入學習狀態,盡力讓學生把更多的精力投入課堂中,提高學生在課堂上的參與度。高校教師能為學生做的是為學生答疑解惑,強化學生課上所學到的知識,所以教師應該提高效率,使課堂盡量飽滿。使用智慧教學可以使學生在學習過程中遇到難以理解的問題時,通過智慧教學系統將問題轉達給教師。在整合了學生學習過程中的難點后,教師就可以有的放矢地在課上進行教學,講解學生學習過程中的難點。這樣就可以使學生在學習時更好地理解難點。學生是課堂教學的主體,教學的目的是讓學生能夠更深入地理解知識,而在這一點上,智慧教學有著遠勝于傳統教學模式的優越性。同時,教師上課時也應該不拘于形式,盡量豐富,使課堂富于變化,盡量多彩一點。這樣,學生也會隨著每次課堂多彩的變化自然而然地跟上教師的教學思路。學生課堂的參與度提高,經過日積月累,課程的教學質量、教學效果就會慢慢提升,學生對教師的教學認可度也會隨之提高,上課的興趣被調動起來,學習效率就會提高。
(二)利用智慧課堂幫助學生學會時間管理
因為高校學生的心智更加成熟,所以高校對學生的管理束縛也更少,學生的課余時間也較充足。有些學生能利用這1022021年12月些時間不斷學習,充實自己;而有些學生在這樣的環境下反而變得松散、懶惰。環境突然發生巨大改變,學生的落差感是不可避免的,學生也會因此變得迷茫。這個時候,教師就可以運用智慧課堂來幫助學生管理時間。現在,一部分學生已有智慧課堂,他們可以通過智慧課堂來了解學習的進度與計劃,并且幫助自己進一步融入課堂,根據學習的計劃,自主進行課前預習、課堂學習、課后復習等一系列學習計劃,這對學生自主學習的幫助很大。而教師可以通過智慧課堂所需完成的任務、學習的計劃,實時監督學生的學習進度,了解學生的學習狀態,針對學生課后自主學習的情況及時調整教學計劃和進度等并及時給予學生反饋,使學生積極投入學習中來。時間對每個學生都是公平的。一部分學生能夠較好地利用時間,將更多的時間用在學習上,所以他們較好地掌握了專業知識;而另一部分學生卻把時間花費在玩耍上,因而對知識掌握不太牢固。教師利用智慧課堂時,首先,要使學生明白,高校給他們提供了一個難得的學習機會,他們將更多的時間放在有意義的事情上,這樣才能取得較好的學習成果。其次,要采用多樣化的、學生感興趣的方式,潛移默化地為學生傳授多元化的知識,幫助學生轉變思想,成長為積極向上的人。
(三)運用智慧課堂提高課堂教學效率
在以往的學習中,學生十分依賴課上學習的時間,甚至有些學生不進行課前預習,只是在課上聽教師的講解。在這種情況下,學生不了解學習中的重難點,很難跟上教師的教學思路。這導致課堂教學效率低下,給學生留下的自主時間較少,學生不能根據自己的水平有目的地學習。所以,教師在課堂上應盡量提高教學效率,留給學生足夠的時間。智慧課堂作為教師與學生之間課上、課下知識傳播的樞紐,對學生課下的自主學習具有深遠的意義。學生可以利用智慧課堂先進行預習,了解重點,解決難點,再根據自己的掌握情況進行分析,帶著問題進課堂,著重聽取教師在這一方面的講解,并且把自己學習中的問題積攢下來在課堂上向教師請教。而教師則可以通過智慧課堂了解學生學習中普遍存在的問題,在課堂上著重講解難點,而對比較簡單的問題就可以花費較少的時間。這樣就有效地提高了課堂授課的效率,教師可以利用剩下來的時間幫助學生解決問題,或者讓學生自主探究,培養學生自主學習的能力,或者讓學生進行討論,由學習較好的學生為其他同學進行講解。同時,通過智慧課堂,學生與教師的交流更加便捷了。對于不會的問題,學生可以在線即時詢問教師;教師及時完成“一對一”“點對點”的教學,幫助學生解答疑點、攻克難點。
(四)運用智慧課堂幫助學生更好地理解重難點
在傳統課堂中,學生遇到的重難點問題時,只能在課上聽教師講。如果教師對知識點的理解或表達方式不同,那么學生對知識點的理解也會不同。而智慧課堂的作用就是盡可能地解決這些問題。以“化工原理”課程中的液體精餾部分為例,其內容很抽象,且有大量用符號表示的公式,僅靠學生個人的學習往往很難取得理想的效果。而智慧教學軟件可以輔助學生理清公式,弄懂傳質的機理,這有利于學生快速地掌握知識。課下,學生可盡最大努力理解知識,經過學生自主學習,剩下的都是偏難一點的理論知識。這一部分知識要讓學生自己弄懂確實存在困難,此時,教師可以帶領學生對知識加以梳理。此外,教師還可以合理地運用智慧課堂為學生進行知識難易程度的分級,將其中較難的部分列出來,讓學生先自行理解。這樣,即使學生不能全部弄懂,但學生對難點也會有自己的感悟。然后,教師再進行講解。當學生通過這種方式理解了知識的重難點后,他們在知識的理解上自然會更上一層樓。有些學生因缺乏向教師請教的勇氣而嚴重影響學習的效果。而利用智慧課堂就可以避免這一現象的發生。學生只要在線上把問題發給教師,接下來就可以靜靜等著教師的回復了。
四、結語
總而言之,智慧課堂是在我國教育改革中一種新穎的教學方式,它是科技發展的產物,不只對高校,甚至對學習的全學段都有極大的幫助。而對高校而言,智慧課堂軟件在未來完全落實之后定然是一大利器。化工專業課程應當積極利用好身邊的智慧課堂,使其與學科特點積極融合,真正成為利器。教師應該積極把智慧課堂運用到化工專業的教學上,摸清套路,使其在授課時發揮作用。
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關鍵詞:化學灌漿;防水
序言
伴隨著我國城市化進程的進一步加快,城市地下空間的開發利用已經成為當今各城市發展趨勢,并成為衡量城市現代化的重要標志。伴隨著城市地鐵修建的熱潮,人行地道、地下車庫等配套設施的修建,地下工程防水問題日益突出。
在地下工程砼施工中,伸縮縫、施工縫的滲水及溫度應力裂縫的處理一直是一個世界性難題。為了最大可能減少砼施工過程中各種裂縫的發生,在砼施工過程中,我們不斷在原材料的選用、工藝流程方面大做文章,并且不斷制定、優化質量保證體系和控制措施,以確保施工各環節完全受控,但往往不能達到我們的預期目標,在砼施工中還是不同程度的發現有各種缺陷產生。
化學灌漿就是砼缺陷處理的一種非常有效的補救方法,它能有效解決地下工程中因混凝土結構缺陷包括接縫、施工縫、變形縫、蜂窩麻面及混凝土收縮等引發的滲漏水問題,止水防水效果顯著。由于化學灌漿技術有著其他防水技術方法所無法代替的優點:應用靈活、簡便、高效、快速并能夠迅速控制滲水,因此它在城市地下工程中被日益廣泛應用。作為地下工程防水、堵漏的一項主要手段,化學灌漿防水技術正日益受到越來越多的關注和重視。
1 化學灌漿技術簡述
化學灌漿一般是指將由化學材料配制的漿液,通過鉆孔埋設灌漿嘴,使用壓力將其注入結構裂縫中,使其擴散、凝固,達到防水、堵漏、補強、加固的目的。常用于修補較深的砼結構裂縫。根據灌漿的壓力和速度,可分為高壓快速灌漿法和低壓慢速灌漿法。
2 作用機理
(1)對裂縫形成化學鏈結。
(2)對表面的孔隙形成高強度錨栓。
(3)高壓力的推擠下填充所有裂縫。
3 材料選擇
聚氨酯化學灌漿材料:它遇水后立即反應,體積迅速膨脹,生成一種不溶于水、有較高強度和彈性的凝膠體。
聚氨酯灌漿材料分水溶性(親水性)和油溶性(疏水性)兩種。
水溶性、油溶性聚氨酯灌漿材料共異性分析:
(1)共性:二者都能用于防水、堵漏。
(2)異性:水溶性聚氨酯灌漿材料包水量大,滲透半徑大,固結體彈性好,最適合混凝土動縫的防滲堵漏;油溶性聚氨酯固結體強度大,防滲透性好,固結體彈性小,最適合混凝土靜縫的防滲堵漏及加固。
城市地下空間工程滲水屬于動態防水,故采用水溶性聚氨酯化學灌漿材料。
水溶性聚氨酯灌漿材料物理性能:
(1)水溶性聚氨酯灌漿材料親水性好,包水量大,適用于潮濕裂縫的灌漿堵漏、動水地層的堵涌水、潮濕土質表面層的防護等;
(2)水溶性聚氨酯具有良好的親水性,漿液遇水后自行分散、乳化、發泡,立即進行化學反應,形成不透水的彈性膠狀固結體,有良好的止水性能。它能與水以某種比例混合(最高達1:40),在注漿過程中使用是經濟的。
(3)水溶性聚氨酯預聚體可加入20~40%的稀釋劑,而油溶性聚氨酯預聚體可加入10~20%的稀釋劑,前者的粘度為后者的1/4~1/6。
(4)水溶性聚氨酯對水質適應性強。不論海水、礦水、酸性或堿性水質對漿液性能影響不大。
(5)水溶性聚氨酯與水混合后粘度小,可灌性好,固結體在水中浸泡對人體無害、無毒、無污染。
(6)水溶性聚氨酯對水的溶解度及親和力比其它化學漿材高,在流動水中,漿液不易被流動水沖散,固結體的固結面積反而擴大,且隨著動水流速的增加,其堵水面積而相應擴大。
(7)水溶性聚氨酯反應后形成的彈性膠狀固結體有良好的延伸性、彈性及抗滲性、耐低溫性,在水中永久保持原形。
(8)水溶性聚氨酯漿液遇水反應形成彈性固結體物質的同時,釋放c02氣體,借助氣體壓力,漿液可進一步壓進結構的空隙,使多孔性結構或地層能完全充填密實。具有二次滲透的特點。
4 施工機具
主要施工機具有:注漿泵、止水針頭、電錘。5施工工藝
(1)定位:詳細檢查、分析滲漏情況,確定灌漿孔位置及數量。
(2)鉆孔:使用電錘等鉆孔工具沿裂縫兩側進行鉆孔,鉆頭直徑與注漿嘴(止水針頭)直徑一致,鉆孔角度宜≤45。,鉆孔深度≤結構厚度的2/3,鉆孔必須穿過裂縫。但不得將結構打穿(壁后灌漿除外)鉆孔與裂縫間距≤1/2結構厚度。
(3)埋嘴:在鉆好的孔內安裝灌漿嘴(又稱之為止水針頭),并用專用內六角扳手擰緊,使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙,不漏水。
(4)封縫:將洗縫時出現滲水的裂縫表面用水泥基防水材料(抗滲1號堵漏型)進行封閉處理,目的是在灌化學漿時不跑漿。
(5)灌漿:使用高壓灌漿機向灌漿孔內灌注化學灌漿料。當相鄰孔開始出漿后,保持壓力3~5分鐘,即可停止本孔灌漿,改注相鄰灌漿孔。
(6)拆嘴:灌漿完畢,確認不漏即可去掉或敲掉外露的灌漿嘴。清理干凈已固化的溢漏出的灌漿液。
(7)封口:用水泥基防水材料(抗滲1號防水型)進行灌漿口的修補、封口處理。
(8)防水:用單組份pa防水膠將已灌部位涂三遍(底涂、中涂、面涂)寬度10~20cm,兩端各長出20~30cm。
6 應用實例
杭州市天日山路益樂路口/紫金港路口過街地道工程設計采用全封閉防水,在基坑回填結束后,地下水位不斷上升,加上當時正值雨季,整個主體結構完全被水浸泡,很快,主體結構就出現了不同程度滲水,主要集中在明暗挖結合處、設備用房與主通道結合處、拱頂、樓梯地板等部位,出水點多達幾十處。為此,施工單位在廣泛調研論證后,決定采用水溶性聚氨酯注漿堵漏技術,對出水點全面堵漏。施工過程中,因舊的出水點已封閉,在混凝土薄弱處,新的出水點還不斷出現,然后再次進行注漿防水堵漏。在洞內裝飾開始施工前,主通道內的出水點已基本消失,取得了良好的效果。
鉗工大多是用手工方法并經常要在臺虎鉗上進行操作的一個工種。目前,采用機械方法不太適應或不能解決的某些工作,常由鉗工來完成。隨著生產技術的發展,鉗工工種也有了更細的專業分工,有機修鉗工、裝配鉗工、模具鉗工等。
鉗工課程是以機械制圖、公差與配合、機械基礎、金屬材料、液壓與氣壓為基礎的一門綜合性較強的課程。是我校機電類專業、機械加工制造類專業、汽修專業的必修課程。
二、理論與實踐脫節是鉗工傳統教學方式的不足
鉗工課程是以機械制圖、公差與配合、機械基礎、金屬材料、液壓與氣壓為基礎的一門綜合性較強的課程。由于中職教學進度和課程安排等方面的原因,不可能在學習鉗工課程之前全部開設完上述課程,同時由于學生個體學習基礎、學習能力上的差異,以及理論與實踐教學的不同步,進入技能訓練的實習教學階段,專業理論知識已遺忘甚多等原因,致使本課程教學難度加大,學生學得枯燥,無興趣,老師講的乏味,講的累。
由于理論和實踐教學相互獨立進行,致使學生的專業興趣得不到激發,學習積極性難以調動,學習專業技術的方法和能力難以得到很好的培養。同時以學科為主導的傳統教學方法,重理論輕實踐,不利于既能傳授專業理論知識又能指導學生實踐教學的“雙師”型教師隊伍的建設。
三、模塊化教學
(一)何為模塊化教學
模塊化教學就是將能力和素質在教法上強調知能一體,在學法上強調知行一致,集中開展相關的理論知識、實踐經驗、操作技能以及活動方式、方法和方案的同步式一體化教與學,以實現具體素質和能力的培養目標的教學方式。
(二)模塊化教學與傳統教學的主要區別
⑴從教育觀念上來看,傳統教育是以知識為中心,重在知識傳授,模塊化教學是以素質為核心、以能力為本位,重在知識和技能的實際靈活應用。⑵從教學上來看,傳統教學是先知識后技能,有知識與技能兩條教學脈絡,模塊化教學只有能力(素質)一條脈絡,也就沒有理論課與實踐課的嚴格區分。⑶從教學方法上來看,傳統教學側重于知識傳授,以講授法和傳授法為主,模塊化教學側重于能力和素質培養,更多地要采用案例教學法、討論教學法、情景教學法以及合作學習、研究性學習、發現式學習等符合認知規律和情感認同規律的先進教法與學法,特別是在專業課程教學上強調“教師邊講邊演示,學生邊操作邊理解”的動手動腦相結合的“雙邊教學法”。
(三)開展模塊化教學的關鍵點
開發模塊化課程的關鍵點是確定各個模塊的教學內容,其實質就是對原學科教學內容進行合理性、實用性的綜合處理。
四、鉗工課程“模塊化教學”課程設計
(一)鉗工課程“模塊化教學”大綱
(二)整體目標設計突出崗位、技能相結合
在課程設計中,堅持課程設計思想與培養工作在生產第一線的“技能專業人才”的目標相一致;與素質教育相結合,根據崗位需求,培養學生的實踐能力、職業技能和就業能力;以工學結合為切入點,理論與實踐并重,本著導向性、開放性的原則,以學生為主體,結合實訓室就是課堂,課堂就是實訓室和中級鉗工技能等級鑒定培訓和考核,引導學生轉變學習觀念,加強學生自覺學習能力以及分析問題和解決問題能力的培養。在“模塊化”學習中本著實踐性、創新性的原則,重在能力培養,使學生在實踐中動手動腦,在實踐中獨立思考,在實踐中標新立異,在實踐中充分發揮學生的想象能力和創造能力。除此之外,在教學中,還要培養學生的社會適應性,教育學生樹立終生學習的理念,學會交流溝通和團隊協作,樹立團隊意識和集體榮譽感。
(三)“模塊化”教學內容設計突出理論、實踐一體化
1.職業教育課程的內容必須以職業活動為導向,課程打破原有學科體系,本著“必須、夠用、適應”為原則,重在實踐、動手能力的培養。按照鉗工加工制作、裝配的工作流程整合程序化了教學內容,并以理論、實踐一體化、教學進度同步的整合思路,按照知識+實例+實訓的教學模式,將教學內容分為基本技能模塊、綜合訓練模塊、裝配模塊共三大模塊,基本技能模塊中包括:常用量具、劃線、鏨削、鋸削、銼削、鉆孔、攻螺紋、套螺紋等;綜合模塊中包括:榔頭、六方螺母、燕尾板、雙頭螺桿、簡單形體鑲配的綜合訓練項目;裝配包括:裝配基礎知識、固定連接裝配、傳動機構裝配、軸承裝配等。基本技能模塊既有理論知識學習又有實踐訓練是綜合訓練模塊的基礎,綜合訓練模塊集鉗工各種技能與一身,提高學生綜合應用理論知識和技能的能力。裝配知識模塊以機械裝調設備裝拆練習為主,綜合訓練學生掌握固定連接裝配、傳動機構裝配、軸承裝配的裝配方法。通過不同模塊設計、劃分將理論和實踐緊密結合,內容由淺入深,突出了“教、學、做”的有機結合,從而達到提高學生實際應用能力的目的。
(四)“模塊化”教學過程實施
“模塊化”教學以培養學生行為能力為目標,在教師引導下,通過形式多樣的教學活動,激發學生的學習熱情和興趣,使學生由讓我學轉變為我要學。
1.理論和實踐一體化教學。課程授課不再穿插于教學樓和實訓樓,而是整個課程的授課集中在實訓樓,實訓室就是課堂,課堂就是實訓室。針對不同模塊可以用多媒體、可講授、可示范、可看視頻,方法靈活多樣,理論和實踐做到了交融漸進,講練結合、學做結合。學生學了即實施,實施中有問題,互相探討,老師集中點撥,加強了對理論知識和技能的掌握,提高了學生的主動性和創造性,學生學得輕松,老師講的容易。
2.學習情境’模塊化”導向教學。 “模塊化’實施的過程,是我們進行“中職專業課程教學模式的研究與實踐”的關鍵階段,在這個過程中,我們通過“先學后做”、“先做后學”、“邊做邊學”、“分組互學”、“全員互動”、“師生合作”等模式,實現對學生專業技能的能力培養,方法能力和社會能力的培養。
鉗工課程的所有知識點學習都采用“模塊化”教學。教學過程參考《全面質量管理》中PDCA方法,即:“P——計劃 D——實施 C——檢查 A——處置”四步法開展教學,以模塊載體的任務驅動教學,使學生學習更加系統,在知識應用能力、技術服務能力、團結協作能力、吃苦耐勞能力、持之以恒能力都有所提高。
在學習過程中,教師要充分調動學生的學習積極性,激發學生的創新思維。如在綜合訓練中,榔頭的加工制作,指導老師根據任務介紹榔頭的加工工藝,同時啟發學生老師制定的加工方法不是唯一的,加工過程中學生可以利用基礎模塊中學過的知識,采用頭腦風暴法,展開討論,在討論中尋找效率更高,質量更好,加工更容易的方法和技巧,并將好的方法在學生中推廣。在此教學相長的過程中,老師既充當主持者,又充當參與者,學生既是學習者,也是指導者,在這樣的學校氛圍中,學生會有強烈的自豪感,自然會越學越有勁,越學干勁越高,常常會出現工件做的不夠好,不夠完美,懇求老師給重新再來的機會,當老師同意時,非常感激老師,尤其當某個零件制作成功時,學生會有成就感,會發自肺腑地說,這回終于學到了真本事,學生學的充滿信心,老師越教越輕松。
【關鍵詞】電工技術;任務驅動;項目化;研究與實踐
高職電工電子技術是機電、電氣、機械、汽修專業的專業基礎課程,是一門基于工作能力分析,電工工具為載體,以電工操作技能為主線實踐性較強的課程。主要培養學生對簡單電路的連接、裝配與測試能力,是培養適應生產、管理和技術第一線服務需要的應用型人才。項目教學法是德國雙元制職教體制和職教理論。由于其先進的教學理念、顯著的教學效果恰恰符合了目前高職電工電子的教學目標。本文大膽嘗試了這種方法,以培養學生的電工職業崗位能力為目標,以電工應用能力為主線,項目為載體的任務驅動教學,理實融合,將電工技能滲透到學生的職業素養中。使課堂具有企業特色,體現時代性與實用性。
一、任務驅動的項目化教學
基于工作過程的項目化教學,是組織學生真實的參加項目設計、實施和管理,并在項目實施過程中完成教學任務的教學模式,它是以現代企業的職業行為為目標,強調對學生綜合能力作全面培養的一種教學方式。在教學活動中,教師將課程所涉及的知識、技能或需要完成的任務以項目的形式交給學生,在教師指導下學生進行分組,相關資料準備,采用組長負責制按實際工作的完整程序,共同制定計劃、共同或分工完成整個項目。一個完整的工作任務包括目標、知識輸入、活動、教師角色、學生角色和情景設計六個部分,課堂是有一系列相關的任務組織起來的,在完成任務的過程中,教師不在是課堂的中心,教師和學生具有平等的地位。
二、項目化教學的實踐應用
(一)教學項目設計
本課程的項目設計設計理念是基于校企合作下進行的項目設計,通過對企業崗位的真實體驗與探索,把課本教程進行任務分解,讓教學課堂變成工作車間,讓學生學習的知識與技能完全符合企業要求。把校企合作引入實際的課堂中。切實提高學生的職業素養與技能。
通過企業調研、專家座談、崗位分析、學情分析確定學習項目以及典型工作任務。培養學生的自主能力、團隊協助能力。考慮到時間有限,確定的七個學習項目包括日光燈電路的安裝與調試、電橋電路的安裝與測試、延時開關電路的設計與安裝、庭配電線路的設計與安裝、變壓器的設計與制作、三相異步電動機控制電路的分析與測試、直流穩壓電源的制作與檢測等。
(二)任務驅動的項目化教學實施
下面以“日光燈裝接和測量”項目為例,闡述如何實施任務驅動的項目化教學
1、項目引入---咨詢階段
讓學生觀察教室中的日光燈電路,由此引入項目。給學生布置任務,日光燈到底有那些元件組成,找出啟動器和鎮流器,分析它們的作用,分析日光燈的工作過程、電壓性質,學會按裝日光燈電路。學生分組帶著任務開始查找資料,任務分解,學習過程采用六步教學、小組負責制。學生在學習的最初階段通過任務書的解讀,必需明白在本次項目化學習過程中自己要做什么,達到一個什么樣的目標。培養學生的分析問題的能力。
2、項目分解---計劃、決策、實施階段
任務一 “日光燈的裝接與測量”。分解任務:日光燈電路的組成,會正確連接電路,并會調節,日光燈電路的測量,會使用儀表讀數。實施任務,根據給定的電路圖設計成實驗接線圖,可以手繪,也可以計算及繪圖;組裝和調試日光燈電路;測量電路中的電流。燈管的兩端電壓、鎮流器兩端。
任務二“日光燈電路耗了多少度電”。任務分解后,查閱資料,包括教材,網絡等,會分析交流電路電壓電流關系;會測量日光電路的功率。實施任務,讓學生學會相量圖法分析交流電路,測量負載的總功率,日光燈管消耗的功率、鎮流器消耗的功率,算出日光燈電路消耗的電量。
任務三“日光燈電路功率因素的提高”。分解任務后,學生要理解功率因數的概念,學會提高日光燈電路功率因數的方法并電容。任務實施,學生進行電路因數測量;并聯電容后再測功率因數,根據數據分析,得出提高功率因數的方法。
整個任務實施過程中,教師是導演學生是演員,充分發揮學生的主體地位。同時,教師要先對班級成員進行摸底了解,了解每一個學生的學習情況、個人特點。還有設備情況及學生人數進行分組。每組2-3人,選出組長。根據任務工單,組長負責制定計劃,任務分配,工作監督,團結協作等工作。
3、成績考核---評價、總結階段
任務驅動的項目化教學采取多種考核手段,在教學過程中,指導老師對每個小組在基本知識技能、任務完成情況、方案設計能力、團隊合作能力和工作態度這五個方面進行評價,并在評價的基礎上對每個小組的項目完成情況進行考核。學生做完一次項目,教師給出這節課的成績,根據學生的項目報告再給出一個成績。同時,每一個項目完成后學生要給予老師指導過程相應的評價成績,以座談的形式討論項目進行中出現的問題,進行分析總結,這樣互評共同總結的形式不僅能反應學生的真實水平,調動學生學習的積極性,也能促進老師不斷的提高自己。
(三)項目任務小結
通過項目化教學的學習,學生對查閱資料、分析問題、判斷能力、知識應用能力、與人合作的能力等方面都有了一個階段性的提高,相信它在學生日后的生活工作中都會起到很大的幫助。教師評價、學生互評、教師與學生互評,企業評價、校外專家評價等相互結合,教師和學生相互提高,最大程度的縮小學生與企業崗位的距離。做到課堂就是車間,學校就是企業。讓學生上崗就能上手,不再進行崗位二次培訓。
三、任務驅動的項目化教學的實踐意義
任務驅動的項目化教學法突破傳統的教學模式,不僅大大提升了電工電子技術課程的課堂教學效果,而且激發了學生學習電工電子技術的興趣,也使學生的實際動手能力、解決實際問題的能力、團隊協作能力都有很大的提高。為學生今后自主學習打下良好的基礎。
任務驅動的項目化教學突出了學生的主體和主任翁地位,注重開發學生的潛能,培養學生的創造能力,促進了教師自身的發展。融合了多種教學方法,包括任務驅動法、旋轉木馬法、角色扮演法、任務書法等。強調發現學習、有意義學習、研究性學習。進行了職業教育反思,體現了“教學做”合一的教學理念。當然,項目化教學法還有待于在進一步的實踐中加以完善。
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