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化学反应工程基本概念

时间:2023-08-16 17:29:49

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇化学反应工程基本概念,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

化学反应工程基本概念

第1篇

一、理顺课程基本线索,精选课程主要内容

本科《化学反应工程》课程的教学目标要求教师应从教材内容的组成,章节的编排体系,各部分内容的份量和侧重等方面,依据不同专业学习的特点,对课程进行适当的梳理。我校现用教课书为陈甘棠主编的“十一五”国家级规划教材《化学反应工程》第三版,此书内容系统,易于掌握。同时还选择李绍芬教授编写的“九五”国家级重点教材《反应工程》作为教学参考书,此书最大的特点是编入大量生产实际反应的例题和习题,这种理论联系实际的题型,能提高学生的学习兴趣和联系实际的能力。这两本书的编排体系有所不同,学生在学习过程中可以通过比较,更深地理解反应工程的实质。在教授内容的选择上,《化学反应工程》的基础知识,教师应该重点讲授,教学上可安排较多学时,为后续的学习打下坚实的基础。在其他课程学习过的内容如化学反应速度等概念,教师应做概括性介绍,把主要精力放在新知识和学过知识的应用拓展上。部分章节学生可在教师的安排指导下有目的、有计划地在课外进行自学。生化反应工程基础等章节则可以完全不讲。与此同时,学校还根据我校煤化工的特点,以讲座形式聘请客座教授为学生授课,列举典型生产实例进行讲解和分析,提高学生分析和解决实际生产问题的能力。应用化学专业进行科研实践周活动,让学生在科研实践周里熟悉反应器的选型与优化操作。通过对课程内容的精选和课程线索的梳理,使学生在学习过程中具有很强的针对性,大多数学生都能很好的掌握课程的重点内容和要求。

二、精心组织教学方法,采用多种教学手段

《化学反应工程》内容繁杂,难点较多,有基本的概念描述,也有枯燥的公式演绎。为了保证学生对基本概念能准确理解,基本方法能学以致用,就要对教学方法和教学手段进行改革。教师要精心研究教学方法,采用多种教学手段,满足少学时多内容的教学任务,做到各章节重点和难点突出,使学生易于理解和掌握。首先,在讲课方式上,应用不同的教学方法,充分体现教师“启发引导”和学生“积极主动”的现代教育基本原则。采用启发式教学法,使学生在学习过程中始终处于积极的思维状态。在启发式教学的基础上,针对不同章节可采用对比法、归纳法、提问法等方法来调动学生的学习积极性和主动性。如通过具体事例的讲解,应用对比与归纳法结合的方法对均相反应器型式和操作方法进行评选。对于某些有难度同时又在几种情况下反复出现的概念,采取学生和老师现场探讨形式,而后由学生自己总结结果。这样活跃了课堂教学气氛,提高了教学效果。再次,采用灵活多样的教学手段是教学方法改革的重要措施。根据授课内容的特点,有选择性地使用多种手段进行教学可以起到事半功倍的效果。多媒体在教学上应用,可以将工厂一些实际例子和生产现场搬到课堂,学生通过逼真的影像资讯不仅可以看清楚反应器的内部结构,同时也能了解反应器内传质与传热状况,对于反应器的设计、放大与优化建立必要的感性认识。如对合成氨反应器内部结构和流体流动的展示,激发了学生对反应工程课程的学习兴趣和学习热情。经过近两年多位老师的共同努力,本课程多媒体教案制作完成,经过课堂的使用,同学们反应良好,可以明显地提高教学效率。

三、加强工程技术观念,做到理论实践结合

重视理论和实践结合将是提高教学质量的一个关键过程。因此在理论教学中,我们必须积极引导学生树立和强化工程观念,加大理论和实践相结合力度。学生在课堂上领悟到所学知识的用武之地,就会表现出更高的学习热情,收到意想不到的学习效果。在教学过程中我们在这方面进行了改革尝试,具体做法是:一方面,教学内容和实际生产相结合。在教学过程中,我们注意选择实际生产中与基本教学内容密切相关并具有代表性的事例进行剖析、讲解,帮助学生对《化学反应工程》课程的理解。例如我们以淮化集团合成氨生产工艺为例,通过有针对性地对生产过程进行分析,使同学们对所学理论知识有了更深的理解和巩固。另一方面,教学内容与科研、专业实验相结合。我们利用专业实验和教师的科研活动,把课程教学从较为抽象的理论变成易于理解和直观的实际过程,加深学生对概念和原理的理解,加强学生的工程观念。有些授课教师把自己的科研与课程有关内容紧密地结合起来,将一些案例引入课堂教学,让学生学习反应工程科研思路方法,并且让部分学生参与到自己的科研活动,学生通过自己动手更深地体会本课程的精髓。近年来,随着我校“对甲酚催化氧化制对羟基苯甲醛研究”、“软化学法制备共掺杂二氧化钛光催化剂的研究”等课题研究的深入,在参与科研工作中,学生大大提高了感性认识和动手能力,培养了学生构建创新思维的能力。不少学生通过参与科研工作这个活动,对《化学反应工程》课程产生了浓厚的兴趣,并且通过自己的努力,在化学工程方向继续进一步的深造。《化学反应工程》是一门最能体现化学工程与工艺特点的学科,让学生在短时间内掌握并运用它并非易事。只有激发学生的学习兴趣,在教学内容和教学方法上不断进行探索和改进,不断强化工程观念和使用多种教学方法、手段,才能提高学生的学习能力,培养学生的创新能力。我校反应工程专业的教师在近两年的教学活动中进行了初步尝试,并取得了一定的效果,今后我们将进一步进行《化学反应工程》课程改革的探索,提高学生学习《化学反应工程》课程的能力,掌握课程内容,为国家培养更多的化工创新人才。

作者:徐继红 张茂润 李广学 王剑波 单位:安徽理工大学 化学工程学院

第2篇

[关键词]化学反应;工程教学;知识框架;方法衔接

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)08-0121-03

化学反应工程是化学工程的一个重要分支和组成部分,以化学反应过程和反应器为研究对象,旨在进行化工反应技术的开发、反应过程的优化和反应器的设计与优化,属于化学工程与工艺专业的核心课程。[1]本课程涉及物理化学、化工热力学、化工传递过程、优化与控制以及数学、物理等多领域的知识,是集综合性、工程性和理论性于一体的交叉性很强的一门学科。学生在学习本课程时,普遍感到理论抽象、数学推导繁琐、工程问题多,不少学生认为化学反应工程是大学中最难学习的课程之一。[2]甚至,很多学生在学完本课程之后,其思维仍停留在繁琐的计算公式中,不甚清楚所学知识的内在联系和具体应用。尽管已有很多关于化学反应工程的教学、教改论文,在教学内容、教学方法以及考核方法等方面提出很多有益的建议和措施,但是仍有必要进一步的对化学反应工程的内容进行一个系统的梳理,构建一个明确、系统的知识体系框架,对一些容易混淆的概念、知识点予以廓清,并针对部分知识难点的教学提出一些建设性处理方法。鉴于上述原因,笔者经过多年的教学实践,结合学生的反馈,获得一些体会,希望能与同仁们进行交流,提升本门课程的教学效果。

一、构建课程知识体系框架

由于化学反应工程具有内容多、公式多、计算繁琐的特点,很多大学生在学完本门课程后,留下的印象大多是大量、复杂的公式推导和计算,他们仍十分迷惑从这门课程中究竟学到了什么知识,所学知识有什么用?因此,在课堂教学时要力求避免纯粹的繁琐数学描述,着重进行基本概念、基本理论和工程观点的阐述。这就有必要构建一个清晰、明确的化学反应工程的知识体系,让学生清楚课程的核心目标以及不同章节知识点间的内在联系,并不过多的纠结于复杂的数学计算,方能化繁为简,更好的掌握本课程的知识。

图1画出了化学反应工程课程的知识体系框图,涵盖了课程的核心目标、研究对象及其间相互关系和主要章节内容。学习本课程的核心目标是能对化学反应过程进行正确分析,设计和优化反应器。基于此,还可开发新技术和设备,指导和解决反应过程开发中的放大问题,发展和完善反应工程学的理论和方法。工业化学反应总是在一定的反应器中进行,化学反应的特性(化学过程)和反应器的传递特性(物理过程)共同作用,影响到最终的反应结果。为了便于学习和研究,将反应特性和反应器传递特性分开来进行研究和阐述,在分别研究清楚之后,再进行综合。这就需要研究清楚两方面的内容:(1)化学反应特性,主要研究不考虑传递过程的本征动力学,属于每一个化学反应的个性,是影响反应结果的内因,不同的化学反应体系具有不同的动力学表达式。按照参加反应的物相划分,化学反应可分为均相反应和非均相反应。其中,均相反应的反应速率主要受催化剂、温度、浓度(压力)和溶剂特性的影响,在反应体系确定的情况下,其反应速率则可表示为温度(T)和浓度(C)的函数关系,即:-ri=f(T,C)。而非均相反应总是发生在相界面上,其本征化学反应过程涉及多个界面过程(如:气-固相催化反应包含表面吸附、表面反应和表面脱附三个串联过程),其反应速率除受上述因素影响外,还受到反应界面大小的影响,在催化剂确定的情况下,仍可表示为-ri=f(T,C)。本部分内容主要涉及均相反应动力学基础和非均相反应(多相催化催化)动力学基础两个章节。(2)反应器传递特性,主要是指反应器的热量、质量传递(在压力变化不大的情况下,一般不考虑动量传递)和返混特性,属于反应器的共性问题,是影响反应结果的工程因素――通过影响反应器内温度与浓度分布而改变反应结果。反应器按操作方式可以分为间歇式操作、连续操作和半连续操作。其中间隙式操作的所有流体质点具有同样的停留时间,而不存在返混问题;而连续操作的反应器根据返混的大小程度则可以分为完全不返混的平推流反应器(PFR)、完全返混的全混流反应器(CSTR)以及介于二者之间的实际反应器。PFR和CSTR中的流体流动状态是两种理想的极端情况,称为理想流动;而偏离上述两种理想情况的流体流动(不管是否由返混造成)则为非理想流动,对于非理想流动通常通过停留时间分布函数和停留时间分布密度函数,并借助于一定的流动模型来描述其流动特征。本部分内容主要分为理想流动(部分书也称之为均相反应过程)和非理想流动两个章节。

反应器的传递特性与其中发生何种反应无关,故可以通过冷模实验来研究大型反应器中的传递特征;而化学反应的本征反应动力学特性与反应器的尺寸、形式无关,则可以构建小型热态实验研究反应特性。这样就可以比较容易的分别研究清楚反应器的传递特性和化学反应特性。鉴于反应器的传递特性会改变反应器的温度场、浓度场,从而影响反应器内各质点的反应速率,进而又改变反应器内的温度、浓度分布,二者相互作用、相互影响,影响最终的反应结果。因此,需要综合考虑化学反应特性和反应器传递特性,通过数学模型法,联立物料衡算式、热量衡算式、动力学方程、动量衡算式和参数计算式,进行反应过程的分析(包括反应器的热稳定性),从而设计新的反应器或对现有反应器进行优化。本部分内容主要涉及均相反应器(含反应器热稳定性分析)和非均相反应器(主要包括固定床反应器、流化床反应器及多相流反应器)各章节。考虑到我校的化学反应工程教学课时为48学时,关于多流体相反应过程、聚合反应过程以及生化反应过程等章节的内容则不做课堂教学要求,感兴趣的同学可以自学。

二、注重方法

关于教学方法在很多教学论文[3] [4] [5]中已有较好的阐述,在这里主要针对本门课程一些难点抛砖引玉的介绍几个处理方法,希望有助于大学生学习和掌握相关内容,学会将所学知识进行移植、融会贯通。

(三)在化学反应工程中常常会涉及很多优化问题的求解问题

化学反应工程常常涉及串联反应中间产物为目标产物时的优化操作时间,循环反应器的最优循环比,CSTR串联反应器的优化组合,以及CSTR反应器的热稳定性等问题。优化问题求解实际上就是求解极值,惯用的手段就是推导出关键函数与关联操作变量的函数关系式,通过求导并令导数等于零即可求出最优操作条件。这是纯粹的数学问题,学生往往觉得抽象、难以理解,并容易因抽象的数学公式而产生厌学情绪。这时,将关键函数与关联操作变量在图上示意出其变化趋势,再结合关键函数的数学求导进行讲解就很容易被学生理解、接受了。

三、知识的衔接与应用

化学反应工程是一门集理论知识和工程应用于一身的课程,贯穿化学工程专业的大学三年级及其以后的整个大学生涯。在化工专业的课程设置和能力培养上必须注重知识的衔接和应用。我校的化学反应工程课程安排在大学第六学期,同步开设了化工专业实验,其中与本课程紧密相关的实验主要涉及反应器停留时间分布的测定(包括管式反应器流动特性测定、多釜串联返混性能测定)、多孔物质(催化剂)孔径分布及比表面积的测定、甲基丙烯酸甲酯的本体聚合及其聚合反应速度的测定、活性炭吸附法脱除气体中的有机溶剂蒸汽、煤炭反应性的测定、固体流态化实验(含流化床干燥实验)、超细粉体(碳酸钙)的制备等(上述部分实验属于设计性的选做实验)。通过实验强化学生对非理想流动特征、反应器停留时间分布特征及其测定方法、反应速率测定方法、多孔介质上气体吸附特征及其应用、实际反应器等的认识和理解,并能初步创造性的运用所学理论知识进行反应器的操控和数据的处理。第六学期期末即进行为期3周的化工生产实习,其中2周主要在燕山石化的炼油厂和化工厂进行,现场重温各类实际化工反应器及其操控;1周在校内进行,可在新建的化工仿真实验室进行石油常减压蒸馏和催化裂化工段的仿真实习,熟悉各装置的操控、调节和事故分析、处理,增强工程分析和解决工程问题的能力。每年举办的全国大学生化工设计竞赛(自2007年开始举办,时间为每年的5月-8月)为化工类大学生提供了一个很好的培养和锻炼创新思维、工程设计与实践等多方面技能的实战平台。近五年来,我校化工专业学生均组队参赛,参赛人数比例逐年递增,今年的参赛人数达整个化工专业学生总人数(指化工专业三年级大学生,个别二年级优秀学生参与体验但不组队参赛)的65%。从2014开始,我校开始尝试将本年度的化工设计竞赛题目作为化工专业的专业综合设计题目,一改使用多年设计题目的陈旧感,紧追化工领域的当前热点,师生普遍反映效果良好。在化工设计竞赛中的一大核心即是反应器的设计和模拟,有助于夯实化学反应工程学科相关知识,并学以致用。课堂教学――专业实验――设计竞赛――专业综合设计这一系列教学实践活动保证了化学反应工程知识的强化、吸收和从学到用的衔接。

四、结束语

综上所述,对化学反应工程的教学除了常规的教学方法的改进外,尚需要从课程本身的特点出发,从第一堂课开始即要构建一个清晰、明确的课程知识体系,避免过多的纠结于复杂的数学计算过程。并且,在教和学的过程中巧妙的利用一些处理方法解决知识难点,起到融会贯通的作用。此外,教学院系在化工专业培养体系和课程设置上要适当注意专业知识内容的衔接和运用,力争做到学以致用,学以会用。

[ 注 释 ]

[1] 李宝霞.《化学反应工程》教学改革模式探讨[J].高教研究与实践,2012(4):33-35.

[2] 苟建霞,解胜利,贾冬梅.化学反应工程教学与改革[J].广西大学学报(自然科学版),2008(S1):264-266.

[3] 尹先清,李赓.化学反应工程教学方法探讨[J].长江大学学报(社会科学版),2010(5):32-33.

第3篇

高三化学复习是一项系统的学习工程,要提高复习效率,就需要注重学习方法的探索,不仅要想方设法跟上老师的复习思路,还要根据自己的实际情况进行调整。下面给大家分享一些关于高三化学二轮复习策略指导,希望对大家有所帮助。

高三化学二轮复习策略指导一、明确任务

一轮复习基本是按知识模块与课本的章节顺序综合,梳理知识细节、构建知识网络,而二轮复习则是按照模块化、程序化的方式进行综合训练,所以二轮复习节奏更快、强度更高。

二轮复习的主要任务,一是形成知识网络系统并强化记忆。二是在系统把握整体知识的基础上,通过大量练习,培养学生综合灵活运用知识的学科能力。解题的过程中,注意提高速度及准确性。做到既要“对”,又要“快”。

二、具体建议

二轮复习主要是通过练习强化对知识的理解和应用。综合训练与专题训练相结合,练题的同时注意归纳总结,比如有机推断专题,钢铁的腐蚀、离子反应等专题。同时,训练答题的准确性、规范性,提高解题速度,多整理易错点、失分点,并进行强化练习。信息题则要学会如何去粗取精、去伪存真。

1、专题训练、归纳总结

近几年的高考化学试卷,逐年倾向于“能力立意”,更加注重能力和素质的考查。同时由于试题数目有限,高考卷考察的知识点也比较固定。所以专题练习可以按照题型和知识点分类专题练习。以北京高考题为例,7道选择题中,电化学(原电池、电解池或者金属的防护和腐蚀)、化学反应速率和平衡、方程式的正误判断、实验题是常考题目,我们就可以按照这样的专题进行练习。练习时,注意归纳总结,反思复习,找出同一类题目之间的共通点,同时构建知识点之间的联系,形成完整的知识体系,以题目“反刍”知识,以知识指导题目。

2、限时训练、综合训练

(1)限时训练

理综化学的选择题并不多,北京卷7道,考试时10-15分钟内完成比较合适,建议学生给自己规定一个时间,对每一个专题模块或者综合训练时进行限时训练,防止大量题海战术时脑疲劳,做题效率下降。

(2)综合训练

每周进行一次学科内综合训练。以北京卷为例,7道Ⅰ卷选择题,4道Ⅱ卷题,限时45分钟完成。45分钟时间虽然紧张,但不能给得太多时间。此用意在于:①提高解题速度;②提高阅读、审题能力;③学会合理舍弃,同时调整考试心理,提高考试技巧。

3、跳出题海、突出方法

由于复习时间紧任务重,要使学生在有限的时间内复习掌握大量知识并形成知识网络,就必须跳出题海,突出方法,提高复习效率。突出主干知识相关的题目和题型,新题、难题、偏题适当舍弃。注意建立知识之间的练习,注重对思维能力的训练,注重对学习方法归纳,并留出时间思考和通读课本。

解题时有意识地进行思维能力训练,找出该题所涉及的知识点(审题)回忆、联想相关的知识(构思)应用知识点解决问题(解答)。要注意无论专题训练还是综合训练,都必须目的明确,落到实处,重在效果,达到训练几道题通晓一类题的目的,切忌贪多求全,题海战术,疲于奔命。

高三化学备考指导及建议1.增加熟练度

我们在备考的过程中,一度要增加对知识点的熟练度。而其中最有效的方法就是将08年到12年的北京高考真题,每套试题做三遍以上。每次记录完成时间,并且准备错题本,从而加强对高考化学的熟练度。而对高考化学主客观题的分数设置与做题时间安排来看,我们需要将化学的选择题准确而迅速地做出,这样才能保证我们高考化学的得分率。

2.掌握解题技巧

在有限的时间内有效地将题目做出,这就需要同学们要掌握一些关键的解题技巧。而这一技巧的掌握则需要同学们在新东方课堂里关注老师们的解题方法,通过简单的方法串联起主要的知识点。例如我们在记忆化学方程式的时候,就需要我们通过多维度的网状记忆进行记忆,可以从现象、置换、还原性、氧化剂等多个角度对方程式进行记忆。

高三化学必须注意的四大招数招数一:善待课本,巩固双基,挖掘隐形关系

课本和教材是专家、学者们创造性的研究成果,经过长期、反复的实践和修订,现已相当成熟,书本里蕴含着众多科学思想的精华。据初步统计,中学化学所涉及的概念及理论大大小小共有220多个,它们构建了中学化学的基础,也就是说,基本概念及基本理论的复习在整个化学复习中起着奠基、支撑的重要作用,基本概念及基本理论不过关,后面的复习就会感到障碍重重。因此,必须切实注意这一环节的复习,讲究方法,注重实效,努力把每一个概念及理论真正弄清楚。例如对催化剂的认识,教材这样定义:“能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质都不改变的物质”。几乎所有学生都能背诵,粗看往往不能理解其深层含义;假如我们对其细细品味一番,枯燥的概念就会变得生动有趣——我们可以思索一下“催化剂是否参与了化学反应?“对化学反应速率而言,‘改变’一词指加快或是减慢?”“‘化学性质都不改变’,那物理性质会变吗”等问题。经过一番折腾,对催化剂的认识就会达到相当高的层次。

再者,课本中的众多知识点,需要仔细比较、认真琢磨的非常多。例如原子质量、同位素相对原子质量、同位素质量数、元素相对原子质量、元素近似相对原子质量;同位素与同分异构体、同系物、同素异形体、同一物质等等。对课本中许多相似、相关、相对、相依的概念、性质、实验等内容,应采用比较复习的方法。通过多角度、多层次的比较,明确其共性,认清其差异,达到真正掌握实质之目的。

透析近几年的高考化学实验题,可以发现几乎所有试题均来自课本上的学生演示实验及课后学生实验。因此,在老师指导下,将十几个典型实验弄清原理,反复拆开重组,相信你定会大有所获。

招数二:经常联想,善于总结,把握知识网络

经过,高一高二阶段化学的学习,有些同学觉得个别知识点已学会。其实,高考考场得分,学会仅是一方面,还应总结归纳、经常联想,找出同类题解法的规律,才能更有把握不失分。也就是说,化学学习,重在掌握规律。有人说,化学难学,要记的东西太多了,这话不全对。实际上,关键在于怎样记。例如对无机化学来说,我们学习元素及其化合物这部分内容时,可以以“元素单质氧化物(氢化物)存在”为线索;学习具体的单质、化合物时既可以“结构性质用途制法”为思路,又可从该单质到各类化合物之间的横向联系进行复习,同时结合元素周期律,将元素化合物知识形成一个完整的知识网络。

有机化学的规律性更强,“乙烯辐射一大片,醇醛酸酯一条线”,熟悉了官能团的性质就把握了各类有机物间的衍变关系及相互转化;理解了同分异构体,就会感觉到有机物的种类繁多实在是微不足道……这样,通过多种途径、循环往复的联想,不仅可以加深对所学知识的记忆,而且有助于思维发散能力的培养。实践证明,光有许多零碎的知识而没有形成整体的知识结构,就犹如没有组装成整机的一堆零部件而难以发挥其各自功能。所以在高三复习阶段的重要任务就是要在老师的指导下,把各部分相应的知识按其内在的联系进行归纳整理,将散、乱的知识串成线,结成网,纳入自己的知识结构之中,从而形成一个系统完整的知识体系。

招数三:讲究方法,归纳技巧,勇于号脉高考

纵观近几年化学高考试题,一个明显的特征是考题不偏、不怪、不超纲,命题风格基本保持稳定,没有出现大起大落的变化。很明显,命题者在向我们传输一个信号:要重视研究历年高考题!高考试题有关基本概念的考查内容大致分为八个方面:物质的组成和变化;相对原子质量和相对分子质量;离子共存问题;氧化还原反应;离子方程式;物质的量;阿佛加德罗常数;化学反应中的能量变化等等。

基本技能的考查为元素化合物知识的的横向联系及与生产、生活实际相结合。因此,对高考试题“陈”题新做,将做过的试题进行创造性的重组,推陈出新,不失是一个好办法。高考命题与新课程改革是相互促进、相辅相成的,复习时可将近几年的高考试题科学归类,联系教材,通过梳理相关知识点,讲究方法,归纳技巧,勇于号脉高考;因此在选做习题时,要听从老师的安排,注重做后反思,如一题多解或多题一解;善于分析和仔细把握题中的隐含信息,灵活应用简单方法,如氧化还原反应及电化学习题中的电子守恒等。再如已知有机物的分子式确定各种同分异构体的结构简式,采用顺口溜:“主链从长渐缩短,支链由整到分散,位置由中移到边,写毕命名来检验”,这样就避免了遗漏或重复,十分快捷,非常实用。

招数四:把握重点,消除盲点,切实做好纠错

分析近几年的高考化学试题,重点其实就是可拉开距离的重要知识点,即疑点和盲点;要走出“越基础的东西越易出差错”的怪圈,除了思想上要予高度重视外,还要对作业、考试中出现的差错,及时反思,及时纠正;对“事故易发地带”有意识地加以强化训练是一条有效的途径。每一次练习或考试后,要对差错做出详尽的分析,找出错误根源,到底是概念不清原理不明造成的,还是非知识性的失误。对出现的差错要作记载,每隔一段时间都要进行一次成果总结,看看哪些毛病已“痊愈”,那些“顽症”尚未根除,哪些是新犯的“毛病”,从而不断消除化学复习中的疑点、盲点;然后因人而异的采取强化的纠错方式加以解决。这里就扼要介绍几种常见纠错做法,以供参考。

1.摘抄法:将纠错内容分类摘抄,在其题下或旁边加以注释;

2.剪贴法:将纠错题目从试卷上剪裁下来,按照时间、科目、类别分别贴在不同的纠错本上,并在题目下部或旁边加上注释;

3.在资料及试卷上纠错:有序整理资料及试卷,或按时间段、或按类别、或按科目地分门别类,加以注释;

第4篇

1在化工原理教学中的应用

化工原理系列课程包括:理论课、实验课、生产或仿真实习和课程设计四个环节。其中化工单元操作过程设计方法、操作原理及其计算是理论课程教学的重要内容,而迅速准确地进行工程计算是课程设计的基础,所以组织好化工原理理论课程教学是落实化工原理整体教学的关键。目前,化工原理主要授课内容:流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离和固体流态化、传热、精馏、吸收、萃取、干燥等单元的基本概念、原理和工程计算方法,而通用过程模拟软件中几乎包括所有常见的化工单元基本模块,在讲课过程中,教师可以在讲授基本原理后,使用软件中的相关计算模块对其工作特性进行模拟展示。东南大学化学化工学院肖国民、李浩扬等,利用Fluent、Aspenplus软件应用于讲授和解决“三传”问题。其中利用Fluent软件,对固定床反应器进行动量模拟,结合反应动力学模型和对流传热模型等,研究反应器内一氧化碳与硝酸二乙酯偶联反应,从而获得反应器内速度、温度和各物质浓度的分布情况,模拟结果与实验数据吻合良好。这一过程给学生清晰的展示了:不仅固定床反应器内部的“三传”均和反应的进行程度相辅相成,而且若想准确计算、设计或优化一个单元操作过程,实验情况与计算模拟必须相互反馈,相得益彰。利用Aspenplus软件对二苯基甲烷二异氰酸酯换热器进行设计和工程开发,与传统的换热器设计计算方法相比,结果具有可靠性高、计算用时少、绘图快、和各专业集成效应强等优势。通过对甲醇—水精馏过程模拟,说明该软件可用于质量传递方面的计算。教学实践证明,该方法不仅可以全面反映塔内物料组成、质量分布状况等工艺计算结果,而且还可通过系统内置板式塔或填料塔的各种塔内件参数,得到塔结构详细设计,另外学生还可以通过改变模拟计算条件,综合考察各因素对分离效果的影响,便于教学。中国石油大学(华东)化学工程学院刘相、王兰娟利用软件:Mathcad、Aspenplus和AutoCAD与传统的课程设计相结合的教学方式,简化繁琐的计算过程,强化学生的工程意识和制图规范,使化工原理课程设计逐步走入规范化轨道。中国石油大学(华东)化学工程学院孙兰义,张月明等,选择烯烃分离装置作为研究对象应用于化工原理课程设计教学之中,利用Aspenplus、ProII获得了最佳回流比、理论板数等重要数据,计算机教学的引入为化工原理课程设计教学注入了新的活力。江苏技术师范学院化学与环境工程学院张春勇,郑纯智等利用Aspenplus软件在流体流动和输送机械、传热、精馏、吸收与脱吸中应用,在教学过程中使学生看到的都是工程实例,充分践行了理论联系实际这一教学原则。嘉兴学院生物与化学工程学院韦晓燕,谭军等,山东科技大学化学与环境工程学院张治山、高军[21]等将Aspenplus过程模拟系统有目、有步骤地应用于化工原理系列课程教学,通过单元模型操作型问题、实际案例分析和课程设计三个阶段的训练,使学生加深对化工单元设计的理解,达到培养“知识”+“能力”型人才的目的。另外,北京石油化工学院化学工程系葛明兰,李翠清等和安阳大学化工系李安林,张换平等将ChemCAD软件应用与化工课程设计和简捷精馏模型,青海大学化工学院李晓昆,张宏等将ECSS软件应用在板式精馏塔工艺计算中。华南理工大学化学与化工学院郑秀玉,李琼还将过程模拟系统应用于化工仿真实习教学的改革与实践当中,取得了宝贵的教学经验。实际工程问题的解决方案通常是多方面因素综合,且呈非线性关系作用的结果,解答需要经过多次运算与讨论分析。如操作型计算,尽管与设计型应用的原理是一样的,但是因为思考问题的角度不同,使得此类问题复杂、灵活,综合条件的选择计算不是一次完成,而是需要多次试算,反复迭代,加之公式复杂,计算步骤繁多,计算量很大。模拟软件的应用是解决这类问题行之有效的捷径,既帮助学生加深了对各化工单元的认识与理解,又培养了他们解决实际工程问题的能力。

2在化学反应工程、分离工程教学中的应用

化学反应工程和化工分离工程皆为化学工程与工艺专业本科生必修的专业基础课程。其主要研究内容的共性为过程开发、工艺设计以及实际生产操作过程中遇到的工程问题。在化工生产过程中,化学反应是生产的核心,而分离过程则是其前的原料净化和其后的产品精制,一般来说分离装置的费用占总投资的70%以上。过程模拟系统中,基本上包含了教学过程中所包含的各式反应器模型,另外系统还集成了用户自定义模块,用户可根据实际需求二次开发反应器模块子程序。而对于化工分离过程的模拟无论是从可模拟介质的种类和塔器的形式上,还是从模拟结果的精度上,都堪称化工模拟技术发展的代表。如:在AspenPlus中用于模拟所有类型的多级汽-液、液-液平衡为例,其计算分为简捷、严格法两种。简捷法计算单元模块库有三类:简捷法精馏设计、简捷法精馏核算和石油简捷蒸馏。严格法计算单元模块库有六类:严格精馏、复杂塔严格精馏、石油严格蒸馏、基于质量传递速率蒸馏、严格间歇蒸馏和严格液-液萃取,每一类单元模块库中又有多个以进料、加热器(冷凝器)和侧线物流等不同组合形式,如:严格精馏不仅可用于两相(汽-液)计算,还可用于三相(汽-液-液)计算,即可模拟:普通蒸馏、吸收、再沸吸收、萃取、再沸萃取、抽提、共沸精馏、平衡和反应比例控制蒸馏等工艺过程,而石油严格蒸馏库中就有近50种形式可选,所以过程模拟系统不仅可以满足化工分离工程课程主要内容的需要,而且对其后继石化、炼化等工艺课程,也有较大的帮助。天津科技大学王彦飞,朱亮等采用教学内容与AspenPlus软件相结合以提高教学质量,讨论环氧丙烷水解绝热连续搅拌釜式反应器模型的多解性,在课堂上非常快速直观的让学生清楚了解多定态现象以及产生的原因,有助于学生对反应过程的理解,并通过软件使用可以回答,“如果改变某些条件,那么对于结果有哪些影响?”这样的问题。南京化工职业技术学院化工系戴斌,徐宏利用化工过程模拟系统ChemCAD二次开发工具,在SO2转化反应器的工艺设计上,通过使用VBA语言编程,实现有复杂反应动力学方程的反应器工艺设计。变换不同的SO2转化工艺条件,计算得到与之对应的反应器体积,从而为装置技改、去瓶颈和优化提供依据。上海应用技术学院吴锡慧,郁平等对化学反应工程教学改革和实践,在实验中引入AspenPlus软件强化计算机应用,提高了学生们的设计和综合分析能力。该软件也正被学生用在大学生化工设计竞赛、毕业设计和科技创新等环节。天津大学化工学院李士雨,齐向娟给出了应用ChemCAD模拟软件更新分离过程教学内容的初步方案包括:分离过程热力学、自由度分析的原理和方法、单级平衡和多级平衡模拟计算等。得出:无论从国内外化工分离过程教学内容的更新趋势上看,还是从工业界对分离过程教学内容需求的变化上看,在分离过程教学内容中增加计算机模拟分析方法是大势所趋。华东理工大学化工学院李伟,朱家文等采用模拟软件ProII在化工分离习题课上,同时改变热力学方法、闪蒸条件、压力等,完成不同条件下的多种闪蒸计算。进行丙烯精制塔精确计算可对塔操作参数进行多方案计算和比较,实现整体优化;通过调节操作参数实现产品的纯度和塔的能耗比较,在其之间建立量化概念,这对于思考许多分离基本问题是十分有益的。江苏石油化工学院朱建军、林西平等利用AspenPlus软件对醋酸与乙醇催化反应精馏塔进行模拟,回流比、进料组成、进料位置等对醋酸与乙醇收率的影响进行了分析,结果表明:运用AspenPlus软件可以有效、快捷、方便地模拟脂化反应精馏过程,结果可靠,精度高。江汉大学化学与环境工程学院吴宇琼将AspenPlus软件引入分离工程课程及实验教学中。通过演示软件操作录像、学习模拟经典实例等方法,使学生迅速掌握并使用软件,借此求解泡、露点及塔板数等。广西大学化学化工学院秦祖赠,葛利等利用ProII对膨胀器的气体加工装置进行模拟,福建农林大学材料工程学院卢泽湘,范立维等利用AspenPlus对甲基叔丁基醚(MTBE)的催化反应精馏工艺进行模拟,并进行教学演示和讲解。着重在混合物热力学性质的计算、多组分平衡分离过程计算上,真正做到了“严格计算”。同时指出软件对化工热力学、化工设计等课程的学习也会有较大的帮助,连续三年化工专业本科生对过程模拟系统的学习兴趣调查中“,学习兴趣强烈”的分别占到总人数:72.8%、83.2%、86.8%。将过程模拟系统应用于化学反应工程教学,避免了大量计算公式推导、复杂数值计算等问题,可以在少用课时的情况下,尽量全面地展示化学反应工程的核心内容。多组分多平衡级分离的严格计算,是设计分离设备和优化操作过程的必要计算手段,也是化工分离工程教学的主要内容。使用过程模拟系统,在进行MESH方程推导及基本算法介绍的同时,使得塔的精确计算和将热力学中相对独立的知识运用到具体的分离过程中,解决其工程实际问题成为可能,并且可以对塔的操作参数、分离要求和设备投资、运行费用等问题进行分析计算,极大地提高了学习的深度与广度,使学生更加主动积极,综合分析和解决实际工程问题的能力明显提高。

3结语

通过对以上课程的学习及过程模拟系统的应用,为接下来学好化工过程合成与分析创造了条件,为化工设计打下了基础,同时这两门课程对过程模拟系统的应用又是不可或缺的。由此可见,过程模拟系统是化学工程与工艺专业核心知识点有机综合、相互贯通而成的产物,是新时期培养具有过程科学和工程知识背景的计算机应用人才的利器。在高等教育日趋大众化,呈现多样性的今天,强调核心知识点在专业规范上的统一性特征,是最终形成专业特色多样性的前提和保证,而在教学中推广应用过程模拟系统无疑是这一特征的具体体现。

作者:李晓昆 张宏 闫志强 汤强 张鹏宇 单位:青海大学

第5篇

【摘要】《化学工程基础》作为中职化学工程与工艺专业学生的一门重要的专业基础课,培养学生对化学专业和化工生产过程的了解,扩大学生的化学工程技术知识视野,提高学生的联系实际分析问题和解决问题的能力,对学生今后的学习和工作具有重要的意义。实践表明,采用多种形式的教学方法和教学手段特别是多媒体教学手段的运用和实践教学环节的实施,对提高教学质量和教学效果起到了很好的促进作用,学生的学习积极主动性与学习效率也大大提高。

【关键词】《化学工程基础》教学现状分析改进措施

中职《化学工程基础》课程是一门工程学科,要求学生要具有良好的数学、物理基础,思维严密,逻辑性强,并具备良好的综合分析能力,因而学习难度较大;另外《化学工程基础》也是一门实践性很强的课程,学生在接触本课程前,基本上是没有接触过化工生产实际的,对设备和生产流程缺少感性认识。虽然有课程实习,但由于实习学时和实习经费的制约,不可能去很多企业参观学习,一个企业也不可能包含所有的单元操作,从而使学生对化学工程的认识缺乏。对此,为了提高教学质量,达到较好的教学效果,本文将对中职《化学工程基础》教学的现状进行分析,并提出本人的一些改进措施。

一、目前中职《化学工程基础》教学的现状

《化学工程基础》课程是中职化学工程与工艺专业学生必修的一门重要的工程技术基础课程,是运用物理、物理化学的基本原理来研究和分析化工生产中的动量传递、热量传递及质量传递的原理,以及“三传”原理在各单元操作中的应用。课程的目的是培养学生学会运用工程观点和基本方法分析解决生产过程中单元操作的问题,如操作中的物料衡算、能量衡算、过程速率、平衡关系以及典型设备的设计及选型。内容涉及了流体的输送、传热、蒸馏、吸收、以及反应工程等方面。课程强调工程概念、定量计算、实验技能和设计能力的综合培养训练,强调理论与实践相结合,化学工程基础还为后续的专业课程打下基础。化学工程基础所学知识可直接应用于生产中,而且普遍应用。因此,学好本课程可为将来做工程技术工作打下良好的基础。目前中职生可以说几乎没有工厂的实际概念,同时该课程内容涉及多门学科,交叉性强,公式图表多,其内容多而杂,完全不同于学生以前所学课程。学生学习时普遍感到这门课程概念多、物理量多、公式多、方法多,而且计算繁杂,尤其是对课程中半理论半经验公式和准数、准数关联式感到头痛,特别是面对大量的工程概念和工程计算,往往会感到无从着手,不知用哪个公式去计算适宜。因此在学习过程中困难较大,不易学透。另外本课程还要紧密联系工程实际,教学难度很大。因此,中职《化学工程基础》课的教学改革显得尤为重要。

二、中职《化学工程基础》教学的改进措施

1、合理安排教学内容。中职《化学工程基础》课程包括三部分内容:化工单元操作、基本反应器和典型化学工艺,浓缩了化工学科中化工原理、化学反应工程和化学工艺学3大课程的基本知识。内容繁多,涉及的知识面广,而教学学时数有限,内容与时间之间产生了矛盾。为此我们可以对教学内容进行了一定的调整,在教学中重点讲解化工单元操作内容:如流体流动与输送、传热、吸收、精馏等。同时,对于一些主要内容,我们还会安排专门的习题、例题讨论课,还会给学生布置一些课后作业,通过做习题可以使学生牢固地掌握基本概念、基本定理和基本计算,同时通过习题还可以了解和解决生产实际中可能遇到的一些问题,包括设计性和操作型问题。

2、丰富教学手段。对于中职《化学工程基础》课程的课堂教学环节,考虑到这是一门实践性很强的课程,如果还采用“书本加黑板”的传统教学方法,就会导致教学效率不高,教学效果欠佳。为此,我们在课堂教学过程中,采用多媒体教学,大量引用图片、设备模型、投影、动画等直观教学方式,帮助学生深人理解单元操作过程的原理,形象直观地了解和掌握设备原理与结构,既培养学生的学习兴趣,又加深学生的理解和记忆。每一章内容在讲授前会先让学生了解本章的主要内容,让大家先做到心中有数,然后再展开具体的介绍,而在每一章内容讲解完以后,又会与学生一起共同讨论总结,引导同学们在理解的基础上活记,抓住事物的内在联系进行比较记忆。为了避免给学生造成这门课程知识离散、内容支离破碎、杂乱而不成体系的现象,在教学中加强各章、节内容之间的衔接,同时也指出其差异。另外,我们在教学的过程中不忘联系生活实际,采用联想教学的手段。我们根据所学内容,巧取生活中的素材进行联想,把学生引入到实际生活中去,培养学生用化学的眼光来观察世界,用化学科学来实践生活,在生活实际中学习知识。事实证明,在教学中联想生活常识,无形当中就拉近了课本知识与实践的距离,让学生真正认识到了知识的重要性。通过联想生活常识教学,不仅使学生掌握了理论知识,而且培养了学生运用知识的能力,同时也培养了学生的创新思维能力。

3、创新实习方式。对于化工生产企业来说,为了确保生产的正常运行,一般不允许学生在较短的实习期间内进行实际操作。在很多情况下学生是以参观与听课的形式学习,也就导致了很多学生会出现走马观花,应付了事的实习态度,实习效果不好。这样一来,学生感到乏味,缺乏积极性和主动性,实习质量不高。对此,我们在安排学生去工厂实习之前,先安排他们到一个实习基地去体验,让学生亲自尝试一些简单的操作,这样学生就有了一定的感性认识,使其动手能力和应变能力得到一定程度的锻炼和提高。另外,我们还利用一些仿真软件帮助学生在实习之前将理论知识和生产实际联系起来,学生一旦真正到了生产现场,就会很快适应生产环境,进入学习状态,学生对实习的积极性和主动性也就明显提高了。

综上所述,对于中职《化学工程基础》教学,必须首先明确教学目的、合理安排教学内容、丰富教学手段、创新实习方式,激发学生的学习兴趣,这样才能使学生在学习过程中逐步培养分析问题、解决问题和自主学习的能力,达到事半功倍的效果。

第6篇

关键词:大学化学;学习效率;教学策略

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)19-0143-02

大学化学不仅是化学化工专业的基础课,同时也是材料、环境、机械、地质、食品、医学、海洋工程等专业的公共基础课,它不仅阐述了化学的基本概念与基本原理,也对上述概念和原理在工程材料、生物医疗、能源危机、环境污染与治理,以及日常生活等领域的应用进行了紧密关联。与此同时,大学化学在目前仍然是许多专业必修课的基础性课程,对大学化学知识的掌握程度将极大地影响后续课程的学习与理解,因此大学化学课程的学习在整个大学课程学习中占据着至关重要的地位。

尽管如此,目前许多学生对于大学化学这门课程的学习仍然不尽如人意。究其原因,主要可以归结为以下几点:(1)课程理论性强:课程内容包含许多烦琐的公式推导与抽象的化学概念,内容相对枯燥[1,2],导致许多学生学习兴趣不高。(2)与高中化学脱节:授课时往往开门见山、直截了当,学生无法从中学化学知识中找到相应的支撑点,容易使学生产生断档的感觉,从而增大了学习难度。(3)教学模式单一:“填鸭式”教学模式使学生学习十分被动,无法有效地与教师交流,更无法对知识点进行深入理解与应用。(4)知识结构框架不够清晰:章节学习完成后未该部分知识点进行总结与提炼,使学生无法构建知识结构框架,导致对所学知识点无法进行融会贯通。针对上述问题,本文将在自己大学化学教学实践的基础上,就如何提高大学生学学化学效率进行初步探索,并提出相应的教学策略。

一、与高中化学相衔接,建立学学化学的信心

大学化学课程往往开设在大一年级的第一学期,该时期学生不仅要适应全新的大学生活,而且还要适应高中教学与大学教学的教学进度上巨大差异;加之大学化学课程理论性强、公式繁多,若此时在大学化学教学中开门见山、直奔主题,会让学生产生一种断档的感觉,无法找到他们心中的化学基础支撑点。久而久之,学生对大学化学学习的信心将逐渐丧失,甚至到最后会出现一种“不求甚解、只求及格”的状态。

事实上,大学化学的教学内容是建立在高中化学知识基础上的,可以说大多大学化学的知识点是对高中化学的深化与推广。因此,当学生们翻阅教材后的第一感觉就是“似曾相似”,但是当他们继续细看后又会发现其中的知识点较高中化学要抽象得多、复杂得多,出现一种不知从何下手的感觉。针对该现象,授课教师必须要思考如何将高中化学与大学化学中类似的知识点顺畅地衔接起来。例如,学生在高中化学中学习了吕・查德里原理,学会了对化学反应平衡的移动的定性判断,而在大学化学中的化学反应基本原理这一章节对该知识点进行了深化,要求学生不仅要判断反应平衡移动的方向,而且还要掌握定量计算平衡移动到了哪个程度。在阐述这个知识点时,教师应该首先复习吕・查德里原理,一方面可以让学生唤起该知识点的回忆,另一方面也可以让高中未掌握该知识的学生进行一个补充学习,起到查漏补缺的作用。随后教师才可以引出吕・查德里原理成立的热力学理论依据,分析反应平衡与吉布斯函数变、反应熵、标准平衡常数间的热力学关系,并用公式进行逐步推导。在经历上述步骤后,学生在学习过程中会经历一个循序渐进的过程,感觉也不会突兀。总之,将大学化学与高中化学进行适当的衔接不仅可以逐渐建立学生学学化学的信心,甚至还可以调动学生的学习热情。

二、与社会热点问题相结合,激发大学化学学习兴趣

大学化学这门课程涉及了许多公式推导与抽象概念,容易使学生产生困难感、枯燥感与厌倦感,从而恶化大学化学学习效率。笔者曾在课堂上发现,凡是讲到一点社会热点问题时,学生的兴致颇高,但是一讲到烦琐的公式推导、理论计算时,学生的学习热情就逐渐下降了。如果整节课一直在传授理论性知识的话,学生的学习效率就会很低。因此作为一名教师要尽可能将讲授的理论知识与学生感兴趣的社会热点与科技前沿相结合起,激发大学生学学化学的兴趣[3,4]。

例如,在讲述电化学这章节内容时,可以将环境能源与海洋防腐与电化学知识很好地结合起来。目前,国内许多城市正经受着雾霾的侵袭,而雾霾的形成与汽车尾气的排放有较大的关系。如果采用燃料电池来取代目前的柴油或汽油动力,可有效地解决汽车尾气排放问题,同时燃料电池作为一种新能源还可以成功地替代石油这类不可再生的资源。因此,燃料电池的应用前景可以引起学生的兴趣,而通过燃料电池又可引出原电池装置以及其中的氧化还原反应原理,并进一步引申到电极电势、电动势的求解。电化学知识还可以跟海洋防腐紧密结合起来,包括利用电解生成金属氧化物保护膜来隔绝氧气与水汽,从而起到防腐蚀的作用,另外还可以使用阴极保护法、牺牲阳极法等电化学措施对海洋浪花飞溅区钢构进行很好的保护。在配位化合物学习中,可以将王水为什么能溶解金、铂等贵金属的原理与配位化合物理论相结合起来,从而引发学生的好奇心,推动学生加深对配位化学物理论的理解。通过上述等串联,学生在学学化学这么课程的时候就不会觉得单调,学习积极性也将显著增强。总之,在大学化学教学过程中可以经常强调化学在社会生活中的作用,展示化学令人振奋的发展前景,开阔学生的视野,激发学生浓厚的求知欲和强烈的探索精神。

第7篇

一、初中化学素质教育的要求

1.培养学生动手能力,提高劳动技能素质

加强实验教学,培养学生动手能力,运用实验教学激发学生学习化学的兴趣,帮助学生形成化学概念,获得化学知识和实验技能,培养学生观察实验现象的能力,引导学生设计、组装实验,启发学生的思维。实验中要严格要求,操作要规范,科学合理,注意安全。培养学生实事求是,严肃认真的科学态度和学习方法。鼓励和指导学生自己动手做一些家庭化学小实验,帮助和支持学生适当参加一些社会实践活动,进一步激励学生学习科学的积极性和探索研究的精神。

2.全面培养学生能力,提高科学文化素质

初中化学教学中要处理好知识、技能和能力的关系。知识和技能是学生形成能力的基础,而能力是学生掌握知识和技能的必要条件,是提高学生科学文化水平的重要因素。在教学中要培养和发展学生的观察能力、实验能力、思维能力和自学能力。要重视化学基本概念的教学,既要注意概念的科学性,又要注意概念形成的阶段性,引导学生不断加深对概念的理解和运用的能力。要加强化学用语的教学,重视元素化合物知识的教学,引导学生理解元素化合物知识间的内在联系,了解一些元素化合物的性质、制法和用途间的联系,加强化学基本概念和原理对元素化合物知识学习的指导作用。学习一些化学实验和化学计算的基本技能,初步认识化学在实际中的应用,并能引导学生初步运用化学知识解释一些简单现象和解决一些简单的化学问题。

3.教育学生全面发展,提高身体心理素质

在化学教学中,教育学生要树立自信心,克服自卑感,勇于战胜困难,树立百折不挠的坚强意志。要培养学生学习的主动性,勤奋善学、实事求是、严谨认真的作风,遵纪守法、勤俭节约、团结互助的品德。培养学生健康的审美观点和审美能力,陶冶高尚的道德情操,关心学生的体质和健康,重视非智力因素的培养,提高身体心理素质,让学生在德育、智育、体育、美育等方面全面发展。

4.提高学生的环境保护意识

教育科学技术的发展改善了人类的物质生活条件,也对环境造成了污染。学习化学的目的之一,是要用化学知识进行环境治理。在教学中可以结合空气、水的污染和防治,水与人类的关系等内容的讲授,让学生了解环境污染的原因,及防治污染的知识。此外,在演示实验和学生实验过程中,教育学生正确处理废水、废气、废渣,养成保护环境的良好习惯。同时应让学生走出课堂,了解我们生活的环境状况,宣传保护环境的重要意义,积极参与治理环境的活动,培养学生关心自然、关心社会的情感。教学中还要结合化学反应产生的现象、反应的本质等知识的学习,对学生进行破除迷信的教育,对学生进行文明行为的养成教育。

二、素质教育的方法和途径

1.认真学习教育理论,提高教师素质

教师要认真学习《中国教育改革和发展纲要》,学习和研究教学大纲,真正认识到九年义务教育改革的核心问题是实施素质教育,使初中化学教学从“应试教育”转向“素质教育”,树立素质教育观点。素质教育是以全面提高公民思想道德、科学文化、身体心理和劳动技能素质,培养能力,发展个性为教育目的。教育改革和素质教育对教师提出了新的更高的要求,教师是人类灵魂的工程师,必须努力提高自身的思想政治素质和业务水平,热爱教育事业,教书育人,为人师表,积极参加教育改革,精心组织教学,不断提高教学质量,培养高素质人才。

2.研究教学大纲,用好化学教材

九年义务教育初中化学教学大纲规定了初中化学教学目的、内容和注意事项,新教材体现“教育要面向现代化,面向世界,面向未来”的精神,妥善处理传统知识同现代科学知识的关系,充实学生能够接受的现代科学知识,新教材遵循学生身心发展规律,选择教学内容,适当降低了理论概念的难度,删去了繁杂的化学计算,加强了实验教学。在教学评价方面列出了“常识性介绍”,“了解”,“理解”和“掌握”四个层次的基本要求。只有认真学习新的教学大纲,研究新教材,明确和掌握教学内容的深广度,使之难易适度,减轻学生不必要的负担,真正用好教材,培养学生的能力,为提高民族素质奠定良好的基础。

3.改革教学方法,提高教学质量

教育的出路在教改。在教学中教师要注意总结自己的教学经验,学习并借鉴一些先进、行之有效的国内外中学化学教学经验,积极参加教学改革,精心组织教学,不断提高自己的教学业务水平。真正、彻底改变“满堂灌”、“题海战”、“黑板上做实验”的落后教学方法。教师应由勤奋型向科研型发展,要走:学习―思考―实践―总结的道路,用启发式教学思想为指导,激发学生学习兴趣,发挥学生的自觉性、积极性和创造性,发挥学生学习的主体作用,教给学生一定的学习方法,提高他们的自学能力,让学生将来能够终身不断继续学习,培养和发展学生的观察能力、实验能力、思维能力和自学能力,提高教学质量。

4.加强实验教学,开展课外活动

第8篇

关键词:人教版高中化学; 科学探究; 内容分析

Abstract:This paper summarized the relevant theories of scientific inquiry and the preparation of textbooks, and then established the basic framework. scientific inquiries on factual knowledge are the most in the edition. There are a number of the same scientific inquiry points in the edition.for the activities of scientific inquiry,experiment is the most in the edition. for the opening level of scientific inquiry, the textbook which is prepared by People's Education Press is 2, 3-class levelof scientific inquiry-based.The People's Education edition take notice of the gradual increase in the opening level of scientific inquiry. in addition of words,the edition of textbook has used pictures, diagrams and charts to help showing the scientific inquiry content.

Key words: Chemistry of Person teaching edition in Senior High School, Scientific Inquiry, Content Analysis

1.绪论

人教版教科书是依据 2003 年中华人民共和国教育部制定的《普通高中化学课程标准(实验)》所编写[1,2],由于高中化学新课程包括“化学 1”和“化学 2”两个必修模块和“化学与生活”、“化学与技术”、“物质结构与性质”、“化学反应原理”、“有机化学基础”、“实验化学”六个选修模块[3],而且在“课程标准”的指导下人教版教科书,那么人教版教科书中的科学探究内容有何特点?编写者们选取了那些知识进行科学探究?师生在依据教科书开展教学活动时需要完成什么样的探究任务?涉及哪些活动形式?学生在进行科学探究时参与程度如何?为了更好的分析人教版教科书,本人主要涉及教材的逻辑或组织形式、内容呈现方式、习题、实验或探究活动等方面的分析。

2.科学探究情况分析[4]

2.1科学探究的概念

对于理科,有时简称为科学探究。科学探究也指的是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。这一定义在目前国内有关科学探究的研究中被广泛引用。《国家科学教育标准》中的定义,“科学探究指的是科学家用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。”

2.2科学探究的任务及类型

探究任务的解法、答案一般不是唯一的,可能有多种解决办法。一般是开放性的任务。科学探究主要包括以下几种任务类型。基于变量的任务,特征主要是有类型 1:涉及一个分类性自变量;类型 2:涉及一个连续性自变量;类型 3:涉及一个以上的分类性自变量;类型 4:涉及一个以上的连续性自变量。逻辑推理任务,需要开展一系列的活动(往往是定性分析),这些活动所得到的资料可以进一步引发、组织下一步的活动,直至找到问题的解决方法。测量性任务,在一些科学、工程或技术任务中,最关键的问题是准确测量变量的值,这往往必须利用一个以上的仪器来完成。建造性(工程性)任务,目的是找到解决问题的方法而后再检验其有效性,而不是考察背后的因素关系。探索性任务,作为最开放的任务形式,这种任务需要学生自己先提出问题、明确问题,而后再去寻找解决问题的方法,具体解决方法可能是通过以上各个途径来实现,而且可能利用其他的相关资源。

2.3科学探究的活动方法

为了激发学生的学习兴趣,训练操作技能,为了发现一些科学知识,为了学生建构科学知识、科学素养提供基本的经验,科学探究常常在教学过程中需要学生进行一定的实际活动或动手操作。科学探究中学生进行的活动分为实验、观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩论等七种方式。

2.4科学探究的组成要素

在国内,不同的研究人员对科学探究进行不同的划分。 “课程标准”通过对不同理论进行综合,提出科学探究包括提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等 8 个要素。

3.人教版教科书中科学探究内容的编写情况[7]

3.1定量分析人教版教科书中科学探究内容

通过分析八册教科书,我们可以确定分析单元分为64 个,可以知道人教版各册教科书中科学探究内容不是平均分布,《实验化学》中分析单元最多,《化学与技术》中分析单元最少,其它几个模块基本持平。首先,从科学探究的内容对象来看,事实性知识所占比重最大,全八册中针对事实性知识的分析单元占分析单元总数的 50%,针对理论性和技能性知识的分析单元数持平。从理论性知识分布来看,《化学 2》、《物质结构与性质》和《化学反应原理》模块针对理论性知识设置的科学探究内容较多。从事实性知识分布来看,《化学 1》与《化学与生活》中事实性知识比重较大,其中《化学与生活》模块科学探究的内容全部针对事实性知识;《物质结构与性质》和《化学反应原理》模块则未针对事实性知识设置科学探究内容。针对技能性知识的科学探究则主要集中在《实验化学》模块,其它模块中涉及不多。其次,从科学探究的任务类型来看,人教版各册中依次为探索性任务、建造性/工程性任务、基于变量的任务,而涉及最多的任务类型是逻辑推理任务。测量性任务最少,仅在《有机化学基础》和《实验化学》中。《化学反应原理》模块中基于变量的任务最多;逻辑推理任务则主要分布在《化学 1》、《化学 2》和《物质结构与性质模块》中;《实验化学》模块中建造性/工程性任务和探索性任务比较多,分别占到分析单元总数的 31.82%和 54.55%。最后,从科学探究的活动方式来看,人教版中科学探究活动仅涉及实验、观察、资料收集、讨论等 四种活动方式,以实验为主。《物质结构与性质》模块涉及了较多的观察活动。

3.2 定性角度分析人教版教科书中科学探究内容[8]

首先、人教版教科书中主要是探究重要的无机物和有机物的性质和制备方法,有关事实性知识的科学探究最多。例如铝与氧气的反应、铁与水蒸气的反应、用二氧化氮制取硝酸的反应等等。在安排任务类型时,针对这类知识较多地采用了逻辑推理任务――即通过开展一系列活动(往往是定性分析),通过收集现象得出结论,进而获得物质的性质或制备的方法;但在《实验化学》模块中,主要采用了探索性任务,例如乙酸乙酯的制备及反应条件研究、氢氧化铝的制备等等,科学探究任务解决问题的方法和途径更加多样化,任务形式也更加开放。其次、人教版教科书较好地注意了循序渐进,逐渐增大科学探究的开放水平,但是由于有超过 14%的科学探究内容采用了 一 级水平的科学探究,使得整体的开放水平偏低。人教版中 一 级水平的科学探究内容主要集中在《化学 1》和《实验化学》的前两个单元,从学生参与程度来说,一级水平的科学探究与传统教学中的演示实验没有本质的区别,科学探究问题与假设、探究程序和探究结论都是给定的。通过对具体内容的进一步分析,发现教科书在呈现内容时根本不涉及探究结论这个部分,或者是在探究结论部分没有给出文字结论却给出了反应的方程式,学生不需要深入思考就可以得出结论。再次、从科学探究内容包含的环节组成来看,人教版教科书对问题的提出和猜想与假设环节较少呈现(除《实验化学》模块外),绝大多数内容都是直接进入探究计划与实验实施部分;在获得解释与结论后,也基本不涉及反思与评价和表达与交流;环节组成比较全面的是《化学 1》中铁粉与水蒸气的反应和《化学反应原理》中 FeCl3水解的探究。在《实验化学》中,有三分之一左右的分析单元包含了问题的提出部分,包含表达与交流的分析单元也占到三分之一左右,各个分析单元基本都安排了反思与评价的部分,但是对猜想与假设的呈现仍旧非常少。最后、人教版中很多重要的实验操作都配备了实验装置示意图,标准而且美观。在《物质结构与性质》模块还利用示意图较好地表现了物质的微观结构。在实物图片方面,人教版教科书中呈现较少,而且基本只用来呈现实验现象,对实物图片的其它功能重视不够。人教版中图表的使用主要是两个方面的作用:提供相关数据和记录探究结果。值得注意的是,人教版除《实验化学》模块外,科学探究内容大部分都给出了探究结果记录表,而《实验化学》模块中图表则主要是用于提供相关数据,包含探究结果记录表的分析单元非常少。

4.对人教版教科书中科学探究内容的解读[5,6]

4.1化学学科本身特点的影响

化学的特征是研究分子和创造分子。在原子、分子水平上研究物质组成、结构、性质及其应用的一门基础科学。课程的性质决定了一些事实性知识成为理论性知识和技能性知识探究的基础。没有丰富具体的元素化合物知识,化学基本概念和原理就会变得抽象、空洞而难以理解,化学用语、化学技能的学习就会变得枯燥乏味,事实性知识被人们称作“真正意义上的化学”。在人教版教科书中,可发现针对事实性知识的科学探究内容是最多的。另外,化学知识的产生和积累经过了无数科学家的反复探索与实验,因此化学中有很多适合探究的知识点,化学实验是学生学习化学知识、解决生产、生活中的实际问题的重要途径和方法,具有很重要的认识论、方法论和教学论的功能。在使用教科书进行科学探究活动时,要充分考虑化学学科本身的特点。进行科学探究时应使学生在科学探究的基础上更好地理解和掌握相关的化学知识,不能只看重探究活动本身。科学探究是为了改变学生的学习方式,而学习的最终目的和结果不应该随之改变。另外,没有目的的实验是没有意义的实验,同时也要警惕“惟实验”的误区,科学探究中的实验只是科学探究的一部分,科学探究并不等同于学生实验,学生的思维过程、归纳与概括的意识以及后续的反思与评价都非常的重要。科学探究中的实验既要注重学生实验,也要注重教师的演示实验。

4.2学生学习心理的影响

奥苏贝尔在《教育心理学 一种认知观点》一书的扉页上写到:“假如让我把全部教育心理学仅仅归结为一条原理的话,那么,我将一言以蔽之曰:影响学习的唯一最重要因素就是学习者已经知道了什么。要探明这一点,并应据此进行教学。”学生在义务教育阶段已经学习了一些基础的化学知识,经历了一些科学探究活动,学生是学习的主体,学习者对外界进行选择、加工、理解、改造和建构的过程,是学习者对激发起认知冲突的问题和现象进行探究的过程。通过创设一定的情境,逐渐培养培养学生发现问题的能力,进而树立问题意识。但是,考虑到区域和学生个体的差异性,在安排科学探究内容时应更加深入地分析学生的已有知识经验,进而设置合理的开放水平和问题难度。另外,在进行活动设计时不能只进行表面上看起来的活动,而是学生真正参与其中,经历选择、加工、理解、改造和建构的过程。对于教科书中,问题提出部分的欠缺,在进行教学设计时应该充分挖掘教科书以外的资源。

4.3教师教学实践的影响

科学探究在强调学生主体地位的同时不否认教师的作用,教师的科学探究观念是影响探究式教学的重要因素。第一,由于科学探究与科学教育的科学本性相一致、有利于学生的全面发展、有利于学生转变学习方式,要充分认识科学探究的综合优势;第二,科学探究不等于科学家的探究,不能将科学探究神化,也不是必须具有丰富的科学知识和非常完备的实验设备才能开展探究;第三,科学探究有自身的规律和特点,并不是所有的知识都适合以科学探究的方式进行学习,不能将科学探究泛化。不同的科学探究任务不仅承载着相关的知识,而且承载着一定的化学技能与思想,充分发挥了科学探究的综合优势。至于什么样的知识适合进行探究,探究点在哪里,是教师进行教学设计时的困扰。在使用教科书进行科学探究活动时,教师要正确认识科学探究,合理使用教科书中的科学探究内容进行教学设计,不能拘泥于教科书进而限制了教师的创造性。

5.结 语

科学探究作为科学课程的重要内容被提到了前所未有的高度,高中化学课程是基础教育科学课程的重要组成部分,依据“课程标准”在高中化学课程中开展科学探究。高中化学新课标人教版实验教科书设置了专门的探究栏目,设计了丰富的科学探究活动。本文从化学学科本身的特点、学生学习心理和教师教学实践三个方面对教科书中科学探究内容的编写情况进行了解读。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.全日制义务教育化学课程标准(实验稿)[S].北京: 北京师范大学出版社,2001

[2] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S]. 北京:人民教育出版社,2003.

[3] 范印哲. 教材设计与编写[M]. 北京:高等教育出版社, 1998.

[4] 吴兴.化学新课程中的科学探究[M].北京:高等教育出版社,2003.

[5] [美]阿妮塔・伍德沃克著. 陈红兵, 张春莉译. 教育心理学(第八版)[M].南京: 江苏教育出版社,2005.

[6] 亓英丽.化学探究学习的基本理论及教学模式研究[D]. 山东师范大学,2002

[7] 周立军.高中化学教学中实施探究性学习的研究[D]. 山东师范大学, 2006.

第9篇

根据学校自身条件和区域环境,2009年学校能源工程学院开设了安全工程本科教育专业。本专业针对陕北地区煤炭、化工、制造、建设施工等产业发展的趋势,调查分析安全人才需求情况,有针对性地确定专业特色为施工安全、工业安全和矿上安全等方向。安全工程专业的课程是安全工程专业的重中之重,所开设的课程体现了本专业的灵魂[1]。根据我校自身学科领域优势和各行业的安全事故特点出发,针对性的开设化学相关的课程。2013-2014学年第二学期,在原开设的物理化学课程基础上重新设置物理化学与分析化学课程教学。该课程具有概念多、公式多、使用条件严格且涉及学科多(大学物理和高等数学)、学时少;大班教学;学生的化学基础参差不齐等特点,这既增加了学生的学习难度,同时也加大了教师的教学难度。

2物理化学及分析化学整合教学改革

教学内容是教学改革的重要环节,改革教学内容能充分体现物理学化学与分析化学的课程特点并有效提高教学效果。

2.1潜心研究,整合内容,构建教学新体系

2.1.1分析化学内容整合。分析化学的教学目的是让学生掌握分析化学的基本原理和测定方法,树立准确的“量”的概念,培养严谨的科学态度和独立分析解决问题的能力[2,3]。学生在以后学习和工作中遇到有化学分析的问题时,能够通过有代表性的采样、正确地制备试样和分解试样、选择正确的分析化学方法进行测定、正确判断和表达分析测试结果[4]。为了达到这个教学效果,我们有目的地选取了分析试样的采取和预处理、误差与实验数据的处理、滴定分析概论、四大滴定(酸碱滴定、络合滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定)和重量分析内容。在有限的教学时间内突出重点内容是关于教学效果的一个重要环节。试样的采取和预处理涉及固、液、气态以及生物试样采取和制备,强化四部分基础知识,重点讲解固体试样的采取和制备。误差与数据处理是“量”和准确度的一把标尺,在教学活动中采用理论联系实际,把误差和偏差的计算应用到采样和滴定分析的计算中。四大滴定分析是分析化学的重点内容,内容所占的篇幅偏多。这部分内容和物理化学中的化学平衡、化学动力学及电化学中的原理有机的结合起来,这样的教学安排,即节省了时间又扩大知识的范围。

2.1.2物理化学内容整合。物理化学是理论性强的化学,它是从化学现象与物理现象的联系入手,运用数学、物理等基础科学的理论和实验方法来研究化学反应规律的学科[5-7]。针对安全专业的特点和课程设置,在教学计划上对教学内容进行了取舍,气体和液体的性质作为讲授的重点。结果证明,这种有的放矢的教学安排取得了较好的教学效果。

2.1.3随堂实验。化学是一门实践性很强的学科,本课程设置8课时的随堂实验。通过实验教学可以加深对化学基本概念和和基本理论的理解;培养良好的实验习惯,实事求是的科学态度、严谨的细致的工作作风和坚忍不拔的科学品质。

2.2教学方式和教学手段的改革

教学上采取大班授课,学生的化学基础参差不齐,除了在教学内容上进行精选、优化之外,在教学方法上也不应拘泥传统的教学模式,应采取多种形式相结合[8,9]。

2.2.1传统教学与多媒体教学相结合。我们坚持在教学是实践中使用多媒体教学课件。制作过程中使用二维色彩图片、三维立体图形、动画等效果等诸因素来帮助学生更生动、形象地感知和理解课堂上讲授的知识,调动师生的教和学的积极性。同时也注意与传统教学相结合,比较晦涩需要演算的计算过程用采取板书教学,让同学能够有时间思考理解,二者取长补短。

2.2.2坚持启发式教学方法。启发式教学是教师根据教学目标和教材的知识框架,从教学的对象的实际出发,通过教与学的互动作用,发挥双方的积极性和各自的特殊作用,充分调动学生的主动性和创造性,引导学生按科学的方法去主动学习、积极思考,从而促进学生全面发展的一种教学思想。提问法是启发式教学的重要的一种方法,课堂提问是教学过程中一个非常重要的环节,通过师生相互对话,既调节课堂气氛,又检查了教学成果。

2.2.3强化训练、抓好习题课环节。由于分析与物理化学概念的认识必须经过一个反复的过程,作为教学的重要补充,思考题、习题和课后讨论是非常重要的一个环节。通过做习题,学生可以加深对基础概念、理论和公式的理解和掌握;教师可以对某一阶段的知识点进行归纳总结,在此环节可以对教学中疏漏的知识点作补充。抓好习题课环节有利于促进教师和学生间的互动,最后达到全面提高教学质量的目的。

2.3强化考核方法

考核是检查教师教学效果和评价学生学习效果的有效方法,是教学的重要环节。为了客观的评价学生的学习情况,采用平时考核与期末考试相结合的考核方式,改变只以卷面分数定成绩的单一考核方式。平时成绩权重为30%,期末考试成绩权重为70%。平时成绩的考核内容通常包括考勤、课堂表现、作业成绩、随堂实验报告成绩,平时成绩总分(百分制)=考勤成绩(25%)+课堂表现(25%)+考勤成绩比例%+实验成绩比例%。同时期末考试的题型要灵活多样,包括主观题如填空题、选择题、判断题和计算题,还有主观题型如简单题。既能考查学生掌握基础知识,基本原理情况,又能考查学生综合运用所学的知识、原理来分析和解决实际问题的综合能力,以真正达到通过考试来检查教学效果的目的。

3结语

第10篇

随着去年高考的结束,老课程背景下的安徽高考画上了一个完满的句号。回顾这十几年来各种高考模式,虽然模式不同,但是高考复习的方法基本相同。

今年安徽又将实行新课程背景下的新高考模式,在这种情况下对高三化学复习课的模式进行变革将成为必然。由于化学复习课时的减少,自主学习,自主复习将成为高三化学复习特别是二轮复习的主要方法。

自主学习源于建构主义理论的学生观。学生是事实信息的记录者,并且要具有利用现有知识进行归纳推理的潜能。高三化学二轮复习是在一轮复习的基础上,把整个高中化学基础知识进行归纳、综合并且升华到一个新的高度为后面的综合练习打下一个良好的基础。新高考模式下的二轮自主复习,有助于充分发挥学生的主体性作用,让学生自主复习将是最好的复习方法。

二、高三化学二轮复习中发挥学生主体性的尝试

1.知识归纳

在老的高考模式下的二轮复习,都是以教师为主体,将整个高中化学知识分为基本概念、基本理论、元素化合物、有机化学、实验计算等。然后每一部分去引导学生把知识进行小结、归纳。

在新高考模式下,由于各学生可以选修不同的模块,有些模块的一些知识是以前老教材里没有的。而且同一模块中,各学生掌握的程度也各不相同。因此教师切不可按照老经验,一切都包办代替。

学生经过一轮系统地复习后已经完全学会自主复习的方法。因此,应充分发挥学生的主观能动性,让学生自己去归纳在各个模块中,还需要通过二轮复习来进一步巩固提高的内容。教师再把各个学生的情况进行梳理,从中找出共性的内容,引导学生把这些内容进一步进行挖掘,为后面的综合练习做准备。

2.方法指导

学生在自主复习中教师绝不能撒手不管。一个非常重要的任务就是方法指导,这里包括复习方法、知识归纳方法、解题方法等。对学生来说,掌握某种复习方法只是掌握了一种策略,而只有那些面对不同问题能清楚如何使用、运用和改变策略、解决问题的学生才能成为真正成功的学生。这才是自主复习的最高境界,也是建构主义所说的最终达到意义建构。

因此在化学二轮复习中,我们要坚始终持知识和方法并行,坚持注重过程教学,注重知识的迁移应用能力的培养,为学生创造机会。在这里最重要的一点就是各个模块之间的有机联系,正确指导学生自己去寻找各个模块之间的有机联系,就可以在一轮基础上充分发挥他们的潜能。

3.能力提高

化学高考主要考察学生所应具有的观察能力、实验能力、思维能力、自学能力。去年安徽高考题就很好地做到了这一点,今年安徽高考虽然在考试的内容和形式上都做了较大的改变,但是知识与能力并举这一点是不会改变的。

因此,在复习的内容和方法都发生了很大改变的前提下,在学生的主体性复习中,如何提高学生的观察能力、实验能力、思维能力、自学能力是我们每一个高三化学教师都必须面对的问题。特别是新课程中模糊了学生实验与教师演示实验的界限,理论上学生的动手实验应该是更多了。但是我们面对的是化学课时的不足,新实验仪器和用品的缺乏等实际困难,有不少学生的实验能力是远不能达到高考实验能力考察的要求的,去年安徽高考的实验题已经给我们提了个醒。

三、科学评价

在化学二轮复习中任何进行复习效果的科学评价是非常重要的,可以说这是二轮复习的关键所在。

复习效果的科学评价不是用一张试卷就能解决问题的,我们必须合理设置评价方案。例如,引导学生画知识网络图,任何化学概念都有其特定的内涵和外延。学生按照自己对化学知识的理解,用知识网络的形式表征出来。特别是元素化合物知识,化学反应与能量等,在二轮复习中有时比考一张试卷效果更好。

因此在二轮复习中我们必须建构发展性的多元评价体系,定性与定量相结合,模块内与模块之间的知识相结合,过程性评价与终结性评价相结合。

第11篇

关键词:萃取;分配系数;分配定理

中图分类号:TQ9 文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2011)0020(C)-0221-01

溶剂萃取概述:萃取在化工上是分离液体混合物常用的单元操作,在发酵和其它生物工程生产上的应用也相当广泛,萃取操作不仅可以提取和增浓产物,使产物获得初步的纯化,所以广泛应用在抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物的提取上。

一、萃取的基本概念

溶质从料液转移到萃取剂的过程。

二、溶剂萃取法的特点

(一)萃取过程有选择性;(二)能与其他步聚相配合;(三)通过相转移减少产品水解;(四)适用于不同规模;(五)传质快(六)周期短,便于连续操作;(七)毒性与安全环境问题。

三、萃取过程的理论基础

液液萃取是以分配定律为基础

分配定律:一定T、P下,溶质在两个互不相溶的溶剂中分配,平衡时,溶质在两相中浓度之比为常数。

K-分配系数:

在常温常压下K为常数;应用前提条件:(1)稀溶液(2)溶质对溶剂互溶没有影响(3)必须是同一分子类型,不发生缔合或离解

基本原理:利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数[1]的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取,将绝大部分的化合物提取出来。

分配定律是萃取方法理论的主要依据,物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。属于物理变化。用公式表示。CA/CB=K CA.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的量浓度。K是一个常数,称为“分配系数”。有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。

设:V为原溶液的体积、w0为萃取前化合物的总量、w1为萃取一次后化合物的剩余量、w2为萃取二次后化合物的剩余量、w3为萃取n次后化合物的剩余量、S为萃取溶液的体积。经一次萃取,原溶液中该化合物的浓度为w1/V;而萃取溶剂中该化合物的浓度为(w0-w1)/S;两者之比等于K,即:w1/V=Kw1=w0KV,(w0-w1)/SKV+S。同理,经二次萃取后,则有w2/V=K即(w1-w2)/S,w2=w1KV=w0KV,KV+SKV+S,因此,经n次提取后:wn=w0(KV) ,KV+S。

当用一定量溶剂时,希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)总是小于1,所以n越大,wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意,上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂。

四、有机溶剂萃取的影响因素

(一)影响萃取操作的因素:pH、温度、盐析。1、PH会产生影响。2、温度:T,分子扩散速度,故萃取速度3、盐析:无机盐――氯化钠、硫酸铵,作用:生化物质在水中溶解度;两相比重差两相互溶度

(二)有机溶剂的选择。1、根据相似相溶的原理,选择与目标产物极性相近的有机溶剂为萃取剂,可以得到较大的分配系数(根据介电常数判断极性);2、有机溶剂与水不互溶,与水有较大的密度差,黏度小,表面张力适中,相分散和相分离容易;3、应当价廉易得,容易回收,毒性低,腐蚀性小,不与目标产物反应。

(三)带溶剂。对于水溶性强的溶质,可利用脂溶性萃取剂与溶质间的化学反应生成脂溶性复合分子,使溶质向有机相转移。1、抗生素萃取剂:月桂酸、脂肪碱或胺类等。2、氨基酸萃取剂:氯化三辛基甲铵。溶质与带溶剂之间的作用:离子对萃取、离子交换萃取、反应萃取。

(四)乳化与去乳化。乳化:水或有机溶剂以微小液滴分散在有机相或水相中的现象。这样形成的分散体系称乳浊液。乳化带来的问题:有机相和水相分相困难,出现夹带,收率低,纯度低。乳浊液的破坏措施:物理法:离心、加热,吸附,稀释。化学法:加电解质、其他表面活性剂。

五、萃取的方式

萃取过程:1、混和;2、分离;3、溶剂回收。

操作方式:1、单级萃取;2、多级萃取;3、多级逆流萃取。

六、溶液萃取的应用

萃取的应用,目前仍在发展中。元素周期表中绝大多数的元素,都可用萃取法提取和分离。萃取剂的选择和研制,工艺和操作条件的确定,以及流程和设备的设计计算,都是开发萃取操作的课题。

作者单位:中南大学土木工程学院

作者简介:何聪(1990.02- ),男,四川成都人,中南大学土木工程专业本科在读,研究方向:土木工程方向;汪鹏飞(1990.03- ),男,湖北黄石人,中南大学土木工程专业本科在读,研究方向:土木工程方向。

参考文献:

[1]刘文郁.煤直接液化残渣热解特性研究.2005.

第12篇

一、再现教学情境,诱发学习兴趣

对于形象思维占主要地位的初中学生来说,刚接触化学时充满好奇,尤其对实验颇有兴趣。但当学到化学用语、基本概念和原理时,常会感到枯燥乏味,晦涩难懂,往往会把化学视为“第二外语”或者“死记硬背”的学科,有可能会丧失原有的兴趣,形成化学学习分水岭。如何在教学中培养学生稳定的、持久的学习兴趣,引导学生突破这种分化,常规教学通常使用挂图或投影片、模形等媒体,由于其僵化、固定,直观性很弱,教师们口干舌燥。一阵耳聒之后,学生还是云里雾里,徒增疲惫烦躁,最终的效果当然不好。而多媒体能把语言文字所描绘的情境直观形象逼真地展现出来,能使学生从视觉、听觉上领略知识,从而诱发学生的学习兴趣。例如在讲《燃烧和灭火》时,利用多媒体可以将相关的消防知识用影片的方式呈现出来,培养同学的自救能力,也可以提高同学们学习化学的兴趣。

二、化抽象为形象,突破知识重难点

在化学微观教学中,微粒的运动是化学研究的内容之一,而微观粒子的运动又是用肉眼所看不到用手摸不着的,分子、原子的特点以及相互关系,化学反应的微观认识,一直是初中化学教学中的难点。内容抽象,教师不易教,学生不易学,此时可用软件设计模拟知识微粒的运动。例如,在认识的分子、原子以及两者的大小关系时,可通过多媒体展示分子、原子的动态图片或动画以及分子的分解和结合,通过Flash课件让学生比较对比认识分子、原子之间的关系,则可实现以往教学中不易克服的难点。

化学变化一直是化学研究的重点知识。从微观上说,化学变化就是分子分成原子,原子重新组合成新的分子过程。而在传统教学中仅有静态图片,教师的讲解很难让学生接受,那只有死记硬背了,效果很差,但如果若将该过程用动画模拟出来呈现给学生,学生就会茅塞顿开。例如,在讲到水电解的变化时,通过动画模拟把水分子分裂成氢原子和氧原子,氧原子又重新组合成氧分子,氢原子又重新组合成氢分子,表现得非常直观。然后联系具体例子加以训练,则可以加深对化学反应实质的理解,同时还可以提高学生的推理判断能力。

三、多媒体教学图文并茂,培养学生观察分析能力

多媒体教学对培养学生的观察力独具优势,它可以将文字、声音、图象直观形象地显示出来。教师可以根据教学要求把图中的事物作从小到大,从远到近、从整体到部分、从表面到本质的处理,有的放矢的指导学生反复观察,从而使学生的观察逐步做到有序而细致。培养学生的观察能力。特别是化学教学,它是一门以实验为基础的自然科学,观察就显得尤为重要。例如,在讲《金属与金属矿物》中,讲到铁生锈的条件时,课本上是做了三个对比实验来得出结论的,但这些实验有的要跨越一到两天甚至要一周时间才能观察到现象。并不是很有利于课堂的四十五分钟教学,所以我在是这节课时,一方面做了这些实验,以便于学生课后的观察,但同时我还设计了多媒体教学,在电脑上显示了三支试管,分别放入了相应的物质,再利用多媒体系统的声音、图像压缩、创设情境,大大的缩短了铁生锈的过程。再用“闪烁”的方法把从整体到部分或从部分到整体的顺序向学生显示,通过仔细的观察和分析达成知识领域的目标,提高了学生的认识进程。

四、展现“操作”情境,规避实验风险

人的思维是从动作开始的,对具体的事物进行形象思维,需要创设“操作”情境,让学生多动手、多观察,思维才会随之展开。例如,在讲到《质量守恒定律》中,要求学生能自己设计实验来证明该定律的真实性。这里就可以利用多媒体让学生动手“操作”,把自己设汁的所有参加反应的物质和反应中所有生成的物质“送”回各自的家里(托盘天平的左右盘内)。如果在实验中送错了物质,而此时天平不能平衡,计算机就会说“我不是住在这里,你再送我一次,好吗?”如果送对了物质,而且天平平衡,计算机会说“你真聪明!”学生亲自操作,使他们尝到了亲自“操作”的乐趣,有效地激发了学生学习化学的求知欲望,同时又活跃了课堂气氛。

在一些危险性实验中,往往只是教师给学生一种理性上的认识。对学生而言,丰富的感性认识往往会使他印象深刻。这样,我们可以用计算机多媒体来实现此类危险实验(例如,用一氧化碳还原氧化铁时,操作不当,会发生爆炸),通过计算机多媒体音频、视频、动画等的合成,使学生如同身临其境,这样就大大增强了学生的感性认识,减少了实际操作危险实验所带来的不必要的危险伤害,而且提高了学生的实验效率,节省了自然资源。

虽然多媒体教学好处很多,但毕竟属于教学的辅助手段,不能滥用,更不能代替常规教学。如果过分强调其优点,忽视了学生的主体地位和师生间的情感交流,削弱了授课艺术和临场发挥能力,那么多媒体辅助化学教学就会异化为“灌输式”的教育模式。例如,有的教师使用多媒体后就没了板书,甚至代替了必要的讲解;有的教师盲目地扩大容量,导致学生缺少必要的反应时间;更有甚者直接播放影片,缺少恰当的探究活动设计等。以上做法都不能充分发挥多媒体的教学功能,必然会影响教学效果。

在初中化学的课堂教学中,根据学生的心理特点和知识水平,适当、适时和灵活的应用现代教学媒体创设教学情境,能激发学生学习兴趣和求知欲,使学生由“学会”变为“会学”,由“要我学”变为“我要学”,促进学生素质的全面发展,当然,现代教学媒体的出现并不能完全替代传统的教学手段,而且在使用过程中教学内容的设计安排上应符合一定的教学设计原理,确定好教学目标,分序,呈现容量,使我们的教学有的放矢,使计算机多媒体真正有效的应用教学。

总之,教师科学地利用多媒体工具辅助化学教学,就是要把多媒体作为促进学生自主学习的认知工具和情感激励工具,利用多媒体所提供的自主探究、多重交互、资源共享等学习环境和全新的学习方式,从根本上改变传统的教学结构,使学生的创新思维与实践能力得到有效的锻炼,促进学生的全面发展。

参考文献: