發布時間:2023-03-22 17:39:14
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的化學工論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
依據數理、化學內涵作為支撐媒介,進而深度聯合工業經濟基礎條件進行窺測,將化工單元操作和熱學、動力學原理進行深度融合,進而有力指導設備開發工作?;瘜W工程主要隨著化學工業的過渡改造而形成,其中化學反應作為生產流程的核心內容,將為過程分析創設主動適應空間,將研究過程方向梳理完全;而化工熱力學條件作為單元反應的理論基礎,對于產品回收效率有著充分的界定要求,其將直接決定產品后期回收效率,對于產業經濟成本規模產生著重大影響效果。因此,在單元詳細操作流程中,技術人員可針對各類化工設備以及產品形態進行科學審視,由于傳遞流程作為單元操作、反應工程的支撐媒介,而化工產業在全新發展形態下需要落實核心催化技術,就必須聯合跨學科形態的戰略進行綜合比對、研究,爭取達到統一規劃標準格局。內部傳遞機制主要圍繞動力、熱能、產品質量元素闡述,這其實就是異質化單元內部反應裝置的物理演變過程。
另一方面,合成化學作為既定學科的核心要素,為設計主體開發大量非天然化合物質提供靈感經驗。在大量創新化合產物的影響下,有關化工產業基礎模型便開始順利過渡。信息技術為各類設備、工藝創造主動適應條件,整體上推動了行業的進步趨勢。這部分生產技術已經聯合各類深加工流程進行替換改造,需要化學工業不斷開發新型歸控技術,進而為既定產業規范效率和經濟成果提供適應條件。技術人員需要全面開發最為先進的協調處理細則,這是創新化學工藝改造流程的必要準則。整個技術開發活動利用市場導向機理進行布置,使得工業、商業化動機需求得到全面綻放。
二、化學工程、工藝試驗數據的科學搭配分析
傳統形態的化工實驗操作,內部數據排列機理相當復雜,整體活動延展下來,具體的人力、物力資源全面堆積。因為內部流程需要借助平行試驗進行掌控,特定數據處理重復性特征廣布。因此,必要時技術人員可依靠MATLAB軟件進行流程過渡,將人工演算過程中的數據限制因素調節完畢。這部分實驗流程是掌握化工研究方式的重要環節,整體流程較為漫長。所以,計算機信息技術便將這些復雜的演算流程進行智能模擬操作,并透過實驗要求建立必要的模型基礎,使得工藝技術管制范圍下的各類可行條件全面延展?;ぎa業講求專業實驗的引導價值,具體行動標準動機也是圍繞特地實驗點進行參數定量關系探索,進而將化工所需遵循的客觀規律羅列完整。
MATLAB軟件在整個研究過程中開辟引導先河,其將各類函數圖形進行輕松規劃,肅清細致符號演算和數值計算限制問題。這類軟件應用范圍較為廣闊,包括數字通訊和財務建模等內容。目前這類程序已經成為國際控制終端的必要支撐媒介,現場操作人員基本只需編寫某種數據處理程序,之后將原始數據輸入,就能輕松提煉相關實驗結果,將優質化數據和圖示模型展出。另外,涉及這方面人員素質的強化工作也相當重要。隨著技術創新和科技產業化的加快,環境保護意識的加強,必然會帶來對分析檢驗專業人才需求的上升,且無論在數量和質量上,都提出了新的要求。
三、結語
化學工程技術支持著化工工業的前進與發展,化學工程技術從理論到實驗,再到實踐,最后投入生產成品,是必不可少的一個環節。然而,從實驗室到工業生產,特別是大規模的生產,需要解決裝置的放大問題,其直接影響企業工業生產規模的擴大及經濟利益的增加,裝置放大可以節省資金,減少不必要的消耗,節省勞動力。但是要考慮到,裝置放大過程中,物流的一系列物理過程的相關條件很可能改變,達到的某些指標通常低于實驗室的小型技術設備產生的結果。這種起源于放大過程的效應被籠統稱為“放大效應”,包含很多已知及未知物理因素的影響?,F代化工對于一套裝置一年的產量,一般情況下按照目前的工業生產規模可以達到大于或者等于數十萬噸,大規模的生產使其面臨工程方面的問題,且在指標方面也有所降低,這對于工業而言會造成較大的資金損失?;瘜W工程技術的進步,主要體現在新產品及工藝的不斷創造,而這些都需要借助化工工業,除此之外,還需合理的經濟和技術。就上述情況而言,凡是關于工業化的東西,一般情況下都歸屬于化學工程的研究范疇。在日常生活中,化學工程無處不在。如:煙筒排放物中的硫、氮氧化物等有害物質,需要經過嚴格的處理,才能對外排放,以防污染生態環境。在實驗室達到要求后,要在工業規模中實現大量煙氣的凈化,就必須考慮大規模凈化的經濟性和可行性,要考慮的問題與實驗室研究不同。又如,化工工業生產中,要求以十分純凈的產品為原料,對實驗室操作來說,這比較容易達到。對大型生產裝置的要求是,消耗低而且經濟方面可行,這表明課題存在很大的不同之處。
2化學工程的研究對象及復雜性
化學工程是以物理學、化學和數學為基礎,并結合工業經濟基本法則,研究化學工業中的物理變化和化學變化過程及其有關機理和設備的共性規律,并將之應用于化工裝置的開發、設計、操作、控制、管理、強化以及自動化等過程中,在化工工藝與化工設備之間起著承上啟下的橋梁和紐帶作用的一門工程技術學科。一般情況下,化學工程的對象的情況較為復雜,具體如下:首先,該過程自身具有一定的復雜特點,包括化學與物理,而且兩者經常發生,彼此影響。其次,物系方面較為復雜,流體與固體,或者兼而有之。流體特質變化較大,如有低粘度和高粘度、牛頓型和非牛頓型等。最后,物系流動時邊界復雜,由于設備的形狀較為多樣,而且其在填充物方面的形狀也不正常,如催化劑、填料等,使得設備在流動邊界方面的設置較為復雜而且在確定方面不準確。
3化工工業的現狀及發展
目前從形式上看,現代的化學工業經歷了單元操作和傳遞原理與化學反應這兩個發展階段,正準備走向一個新的階段。但種類多樣、制造過程復雜以及生產產品款式較多,造成排放物復雜、量多及危害大,因此,目前化工工業應重點關注污染問題。與此同時,在加工、貯存、運用或者處理化工產品時應防止操作對環境生態以及人類健康造成危害。在化工生產中應遵循國家可持續發展戰略,制定正確的方案。隨著我們國家科學技術的快速發展,各行各業進行生產都要接觸化學工藝,涉及制藥、石油、材料、能源等行業的發展和污染問題,這都是現代化學工業需要面對的問題。目前,我國的化學工業經過了半個世紀的發展,已經形成了門類比較齊全,品種大體配套并基本可以滿足國內需要的化學工業體系。2001年全國國有及規模以上非國有企業的石油加工工業和化學工業總產值達到10990.6億元人民幣,占全國工業總產值的9.8%,實現利稅747.8億元,石油和化學工業企業13765個,資產總額13344.2億元。我國化學工業獲得長足進步的同時,環境保護工作也不斷得到加強。但是化學工業在實施可持續發展戰略過程中,仍存在不少問題和障礙,嚴重制約著我國化學工業的發展。
4二者的發展探究
在我們以前普通的化學反應來看,對于反應后的副產物的處理是相當困難的,并且如果想處理,其治理成本是相當的高,所以以前那種普通的反應無法從根本上剔除化學工業中所帶來的一系列危害。而我們所提到的綠色化學工程,就從根本上解決了上述問題。
1.1選擇有益材料對于化學反應來說,最重要的還是選料的環節,它的好與壞直接影響著化學反應是否友好是否有益。有效的防范,以達到在過程以及結果的一種良性局面。
1.2采用高效高選擇性的反應原料對于化學工業來說,化學反應是決定化學工業生產過程中生產成本和生產難度、充分利用化學資源等各方面的重要性因素??梢越档凸I生產的成本,而且能夠提高產物純度,減少無效反應產物的排放,節約化學資源,在化學工業中,有機物的反應復雜,研究機制不確定,所以選擇合適的反應原料,不斷提高工業技術是對化學工業的發展有著重要的意義。
1.3使用綠色無公害的反應催化劑催化劑作為化學反應中能改變反應速率的的物質,在化學工業中應用廣泛,綠色化學就是研究生產高效高質量的化學反應,不產生任何有害物質,無效產物可以做到循環利用,無公害。這項生產技術就是高度依賴化學反應過程中的催化劑,不斷創新,不斷推動綠色化學產業的發展,相關機構已經著手研究這些優良的催化劑.
2尋找高效綠色的化學催化劑對提升工業生產水平的作用
2.1化學工業中綠色化學的應用綠色化學的核心就是要利用化學原理從源頭消除污染,做到完全無公害無污染,因此它又被稱為清潔化學,應用范圍廣泛,它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科。工業中化學反應發生的條件一般都是高溫高壓,在反應過程中,只有適宜的溫度和壓力才能使用現代化學工業的技術,另外加上綠色化學的高效催化劑,這項工程才得以不斷發展。例如上文提到的低維材料碳納米管,催化裂解反應中有很大的化學功效。
2.2化學工業中綠色化學和現代生物結合的應用。講到了催化劑,這就涉及到另外的技術性學科生物技術。生物技術的就是高科技與高端專業知識結合的產物,學科內又分為細胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化學產業中主要應用于生物化學。在化學工業生產過程中,選取有機的生物材料,主要是動植物的原料,另外也會采用他們經過上千年演變的產物—地下的煤炭等。催化劑主要由人工催化劑和自然催化劑,分別由人工合成以及采用天然動植物的生物酶。這樣能夠滿足現代化學工業發展的需要,同時也能切合可持續發展的指導思想,節約能源,維持現在生態平衡的狀態,推動化學工業發展。
3結語
1)了解發酵過程與雙極膜電滲析集成的基本理論。2)熟悉發酵罐與雙極膜電滲析的基本操作。3)研究發酵過程與雙極膜電滲析集成操作的最佳條件。
2實驗原理
在發酵生產乳酸的過程中,乳酸的不斷產生會造成發酵液的pH不斷下降。pH過低會影響發酵液中乳酸菌種的活性,甚至造成乳酸菌種死亡,直接影響發酵過程的效率。傳統的乳酸提取工藝如圖1左圖所示,是在發酵液中投加生石灰或碳酸鈣來中和產生的乳酸,以維持發酵液的pH在中性范圍。由于發酵液中加入的生石灰或碳酸鈣會產生大量難以有效處理的硫酸鈣副產物,不符合現代化學工業綠色化和環境化的理念。乳酸發酵的現代生產工藝流程見圖1右圖,整個工藝流程包含了發酵、脫色、超濾、雙極膜電滲析等過程。結合上述工藝流程,實驗室相應開設出乳酸發酵實驗、發酵液預處理———超濾和脫色實驗、乳酸鹽轉化為乳酸———雙極膜電滲析實驗以及發酵過程與雙極膜電滲析集成操作實驗。本文重點介紹將發酵過程與雙極膜電滲析進行集成操作的實驗內容。對經過預處理的(脫色和超濾后的)發酵液進行雙極膜電滲析,得到乳酸;同時將雙極膜電滲析產生的堿用于發酵過程的pH調節。從而實現了在提取回收乳酸產品的同時,又能進行乳酸的發酵生產。實驗中的乳酸發酵和雙極膜電滲析是一個集成過程,而不是連續操作的過程。雙極膜電滲析的原理如圖2所示。圖2中的雙極膜電滲析是用雙極膜代替普通電滲析的部分陰、陽膜或者在普通電滲析的陰、陽膜之間加上雙極膜構成的。雙極膜電滲析的最基本應用是在反向偏向電壓下產生水解離生成H+和OH-,分別與鹽陰離子(X-)、鹽陽離子(M+)結合生產酸(HX)和堿(MOH)。從而在集成操作的過程中,實現了在將乳酸鹽轉化為乳酸的同時,可以生成堿液(乳酸鹽為MX,可以產生堿液MOH)。在提取乳酸的同時,將副產物(堿液MOH)返回至發酵過程,對發酵液進行pH調節,使副產物得到再次利用,從而實現了新型化工生產追求的過程集成性和高效性,并減少了原料或產品的周轉過程。
3實驗材料、儀器和試劑
3.1實驗試劑乳酸發酵菌種:植物乳桿菌;發酵液500mL;電極室用水:0.3mol/L的Na2SO4溶液1000mL(陰極室和陽極室各500mL);酸室和堿室為蒸餾水。發酵培養基每升含:蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母粉5g、葡萄糖50g、乙酸鈉2g、檸檬酸二胺2g、吐溫-801g、磷酸氫二鉀2g、七水硫酸鎂0.2g、一水硫酸錳0.05g。
3.2實驗儀器恒溫振蕩器、高壓蒸汽滅菌鍋、發酵罐、干燥箱、電子天平、pH計、生物傳感分析儀、分光光度計、冰柜。其他常規實驗器皿:燒杯、量筒、玻璃棒、酒精燈、接種環、培養皿、移液管等。直流穩壓電源;明道式電滲析膜堆一套,外配容量為1000mL的燒杯5只,硅膠管(約0.5m)10根;小型潛水泵5個。按照圖3,通過發酵罐控制主機箱上的蠕動泵,將雙極膜電滲析的堿液隔室與發酵罐進行連接。為了降低發酵罐中染雜菌的風險,必須對連接的管子進行滅菌操作。發酵罐內由pH計進行實時監測,當pH低于設定值時,由蠕動泵自動將雙極膜電滲析的堿液隔室中的堿液泵入發酵罐進行調節。由于軟管內是強堿環境,故堿液室與發酵罐之間的連接管不需要進行滅菌操作。
4實驗步驟
4.1雙極膜電滲析的準備(1)組裝膜堆:按“陽極板—隔板—雙極膜—隔板—陰膜—隔板—陽膜—隔板—雙極膜—陰極板”順序組裝膜堆,用長螺桿釘壓緊膜堆。為了確保裝置的嚴密性,應使隔板之間的墊圈厚度不超過墊圈槽,并使雙極膜的陽膜側朝向陰極板。此外,在用螺釘壓緊裝置時,應注意均勻用力,以防止裝置變形甚至斷裂。(2)連接設備:在隔板出口分別連接出水管和進水管。將進水管與外置燒杯中的潛水泵出口連接,將出水管的出口端連接到燒杯中,以確保循環通路暢通。(3)注入料液和電極水:在鹽室中注入料液,在極室中注入電極水,在酸室和堿室中注入蒸餾水,此過程應保證料液淹沒潛水泵。對于雙極膜電滲析,應在實驗結束后將各個隔室、燒杯和潛水泵內的料液或電解質溶液清洗干凈。若長期不用,應將裝置拆卸還原,并確保各組件干燥和清潔。
4.2發酵過程的準備(1)種子培養基的培養:配制一定量的種子培養基,并在高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌。滅菌條件為:121℃,20min。待培養基冷卻至室溫后,取新鮮斜面菌種,接入種子培養基中,在轉速為150r/min的搖床中培養24h,溫度恒定在37℃。(2)發酵罐滅菌:將配制好的發酵培養基加入到發酵罐中,此處應注意體積不能超過發酵罐總體積的2/3。然后將發酵罐和培養基一起放入滅菌鍋中進行滅菌。(3)火焰接種法:先用醫用酒精擦拭接種口;在火圈中加入酒精,點燃后套在接種口上;關小空氣進氣閥,調節進風,降低罐壓,打開接種口蓋;在火焰范圍內打開種子培養基的瓶塞,在火焰上燒灼幾秒鐘后,迅速將種子液倒入發酵罐中;在火焰上燒灼接種口蓋子數秒后,迅速蓋好接種口蓋,關閉空氣進氣閥。(4)發酵培養:接種結束后,對發酵培養過程的各項參數進行設定,開始培養。發酵過程中要打開冷凝器水閥。具體操作參數:轉速為150r/min;溫度為37℃;pH為6.7。
4.3發酵罐與雙極膜電滲析集成操作過程的監測在集成操作過程中,要對發酵罐和雙極膜電滲析同時進行監測,防止任一方出現問題導致集成操作失敗。發酵過程:①通過發酵罐的主機控制發酵的pH條件、溶氧濃度和實驗溫度。每1h記錄pH、溫度和溶氧濃度,通過數據判斷發酵過程是否正常;②每4h測量殘余葡萄糖的量、生物量和乳酸的生成量,以判斷細菌的生長情況和乳酸的生成情況。雙極膜電滲析過程:①雙極膜電滲析過程調整穩壓電源的電壓和電流值來控制實驗條件,每1h記錄電壓、電流。②每4h測量酸室中的乳酸濃度、堿室濃度和堿室堿液體積。
5分析方法
5.1葡萄糖和乳酸的測量在發酵過程中,要間斷地取樣進行監測。發酵液中含有有機酸鹽、無機鹽、菌絲體、蛋白質、脂肪和糖類等。雙極膜電滲析過程的料液是經過超濾和脫色之后的發酵液,主要成分為有機酸鹽(主要為乳酸鹽)和無機鹽類物質。實驗中使用生物傳感分析儀獲得葡萄糖和乳酸含量。
5.2生物量的測量在發酵過程中,要及時監測乳酸菌的生長情況。取樣后,用0.3mol/L的稀鹽酸溶液稀釋,目的是消除一些沉淀性鹽的影響。在波長為600nm處,測量吸光度。
6實驗注意事項
1.1整合實驗教學內容,合理設計實驗項目
實驗教學大綱是保證和檢驗實驗教學質量的重要依據。根據專業規范的要求,參照國內兄弟院校的相關專業,結合本校的實際情況和要求,采用“化學化工基礎實驗+專業實驗+創新實驗+課程設計”(三實一設)實驗教學體系,撰寫實驗教學大綱,規定實驗課程的性質、教學目標、教學內容、學時安排、教材及參考書等,經教研室與實驗室討論、修改,再由學院、學校職能部門調研、審核、批準后執行,并不斷改進和更新,切實保證實驗教學的順利開展。
1.2購置實驗裝置,營造科研氛圍
化學是探索自然規律的實驗性學科,化學工程與工藝實驗設備的好壞,直接影響學生在實驗過程中觀察現象和操作,探究反應本質規律。我校化學工程與工藝實驗設備為20世紀90年代產品,使用年限已經接近20年,普遍出現生銹、變形、跑冒滴漏現象,而且測試和自動控制技術已經落后于現代技術水平,不能適應當前教學改革的基本要求。基于目前現狀,化學工程與工藝實驗室以安徽省高等教育振興計劃為契機,以博士點建設為導向,通過充分調研、認證論證購置一批化工基礎實驗設備,提高學生的儀器操作和實驗動手能力。為了營造良好的科研氛圍,每學期對部分學生增加開放性實驗,實驗教師采用啟發式教學模式,將主要精力放在學生實驗細節,及時提出存在的問題,針對實驗原始數據與學生共同討論,從而達到鞏固理論知識,增強實踐能力,逐步培養和挖掘創新能力。
1.3優化教學方法,全面提高工程能力
傳統的實驗教學方式都是以教師為主體,學生是知識的被動接受者,教師設計好實驗方案,準備好實驗器材,安排好實驗程序,學生只觀察現象和記錄數據等。處在這種氛圍中的學生,往往不善于主動思考和主動汲取知識。我校化學工程與工藝實驗中心力求實驗教學改革,將學生推到實驗教學的前臺,使學生真正成為實驗教學的主體,實驗教師成為學生的“導學者”。這可以充分學生調動其積極性,不僅能夠發散學生思維,提高學習興趣,還鍛煉了針對具體問題處理技巧能力。另外在課程設計過程中將歷屆學生大賽作品和工廠設計作為案例分析,學生分組研究討論,評析其優缺點,不僅能有效地提高學生的工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力,而且在獲得知識與智慧的同時,學生的質疑力、觀察力、協同力、領導力等多種素質也能同步得到提高。
1.4規范考核標準,綜合評定成績
化學工程與工藝實驗考核采用傳統考試,或放在相應的理論課程中占成績的一部分,不能夠全面反映學生的實驗操作、工程素質和創新能力,根據實驗教學大綱和實驗教學內容,采取分項考核積分的方式,綜合評定學生每次實驗成績,考核環節包括實驗預習(20分)、實驗設計與操作(40分)、數據處理(25分)和思考題(15分)四部分。實驗預習促使學生查閱大量科技資料獲知反應原理、反應物物性參數,提高學生收集信息的能力;實驗設計與操作敦促學生主動參與實驗裝置的搭建、反應設備的開啟順序等,考核實驗方案的合理性和操作的正確性,從而提高學生的創新能力;數據處理和思考題主要評定原始數據的正確性、數據處理與實驗結果的合理性。而對于提高學生工程素質和創新能力的綜合性實驗和創新實,考查不應只看重實驗結果,而注重實驗的設計環節與實驗操作,指導教師通過討論和啟發等多種形式,逐步培養學生掌握現代科技的能力;事實證明規范的考核標準是提高化學工程與工藝實驗教學質量的有力措施。
1.5加強實驗教師的工程實訓,組建優秀的教學團隊
高校師資隊伍建設是高等教育改革與發展過程中的關鍵問題,它關系到卓越工程師培養的具體執行力?;瘜W工程與工藝實驗是一門專業性、實踐性較強的課程,要求教學團隊除了要具備高校教師應具有的基本教師素質外,還必須擁有扎實的化學基礎知識、良好的創新能力、優異的工程科學研究能力。目前化學工程與工藝實驗教師12人,每位教師具有高學歷、高職稱和專業知識扎實等優勢,但是大部分教師都是從學校到學校,缺乏應有的企業鍛煉,如何提升教師隊伍的工程能力,是實施“卓越工程師培養計劃”必須要解決的問題,應該采用引進與培養、兼職與專職相結合的機制,組建優秀的教學團隊機制。引進一些具有化工工作背景的教師,特別是有企業工作站經歷的博士后,他們擁有化工單元操作、化工工藝流程和化工設備等工程實踐經驗,但是每年入職的新教師人數是有限的,應重點培養在職教師,從2014年安徽省組織實施高校中青年教師到企事業單位掛職計劃,增強教師的工程意識和工程能力,同時適應“卓越工程師”培養要求、推動學??沙掷m發展的關鍵因素之一。
2結語
化學工程與工藝專業英語網站建設主要是為了利用網絡這一現代化平臺來豐富擴展專業英語知識的學習并實現資源共享。但遺憾的是,從目前的網絡資源來看,英語網站相當多,但涉及到化工專業英語知識的網站幾乎沒有,或者要從大量英語資料中查找自己所需要的那一點化工專業英語資料,往往工作量較大。
同時這些網站還存在如下幾點問題:①導航不清晰;②與專業要求相比較,不夠專業化;③形式和內容較多樣性;④建設或者維護技術較復雜等問題。
2化學工程與工藝專業英語網站設計的原則
為解決上述主要問題,在化工類專業英語網站建設中必須堅持以下原則。
2.1導航清晰,信息全面由于化工專業英語網站建設的初衷在于資源共享,這就注定其內容形式繁多。為了與普通英語學習類網站區別開來,應根據化工專業學生對專業英語的需求來設計網站內容及功能,因此網站導航應簡潔清晰。在進行網站全局設計時,可采用網狀結構進行設計,而局部性知識模塊可采用樹狀結構進行設計,并用導航條、菜單等形式突出各關鍵模塊內容。
2.2專業化風格網站風格是指,網站頁面設計上的視覺元素組合在一起的整體形象,展現給人的直觀感受?!罢w形象”包括站點的版面布局、瀏覽方式、交互性、內容價值等等。為體現網站的專業性,在風格采用上必須考慮化工課程的專業性。
2.3形式和內容統一性網站的建設是為了學習化工專業英語并達到學習資源共享的目的,而不單純的只是簡單的供給關系。因此,在一定形式的基礎上,必須注重網站的內容以及功能,使網站的形式和內容相互統一。
2.4技術簡單現在網絡上較活躍的網站均是由專業化的技術人員完成,使得網站的綜合風格越來越美觀,功能越來越強大。但技術也越來越復雜。因此網站的維護對于普通的學生或者教師而言都存在一定難度。這種“技術”的要求不利于學生開發建立起適合自己需求的網站。所以要求技術簡單化,這種簡單化不是低級的代名詞,而是指盡量摒棄不必要的一些網站設計,達到同等功能性的同時,盡可能多的人會使用的簡單技術。
3網站設計思路
3.1課程網站模式的確定網站建設有動態和靜態之分,兩種模式各有優缺點,靜態網站較易被檢索到,但文件交互功能較弱,不支持數據庫,網站后期維護管理工作量較大。動態網站則彌補上靜態網站上述缺點,但其缺點是不易被檢索到、總體而言,為了達到資源共享的目的,動態網站更適合。
3.2網站建設軟件的確定制作網站的軟件非常多,本文主要介紹Dream-weaver8這款軟件,非常適合初學者,該軟件可以實現建設網站所需要的所有功能。Dreamweaver8是美國Macromedia公司開發的集網頁制作和管理網站于一體的一款面向大眾的網頁制作軟件。相對于其他網頁制作軟件,Dreamweaver8提供了設計者和代碼編寫者兩種布局。而我們的網站建設和管理者主要都是本專業的普通學生和教師。設計者的布局讓初學者也可以通過相關書籍介紹和軟件教學視頻等達到網頁制作的目的。
3.3課程網站內容的確定依據化學工程與工藝的專業性質,確立網站的內容。依據化學工程與工藝的專業性質,網站資料的收集方向必須緊密聯系專業課程設置和學生課外學習,創新研究需要。因此,在資料收集之前,做了大量的問卷調查,調查對象主要是對專業英語最具需求的化工專業學生。調查數據顯示,大約92%的學生都希望該類型網站能與所學專業和課程緊密聯系。除了依據專業和學生需要,也考慮到資料收集的可行性和成本。綜合分析,網站的內容應包含以下幾個方面:英語學習、專業英語學習、留學英語。
①英語學習內容可以細化分成四級、六級考試學習資料和一些英語學習技巧,如詞匯、語法、語境培養等;
②專業英語學習可分為化工類課程英語視頻資料、專業術語、英語科技文字撰寫、專業英語科研資料等方面內容;
(1)課程的綜合性特點。
《計算機在化學化工中的應用》是由計算機和化學化工等多個專業交叉融合而成的新課程,旨在使學生掌握利用計算機技術解決化學化工領域問題的基本方法,提高學生利用現代技術去解決本專業問題的綜合能力。這就要求大學生不僅要掌握計算機的基本理論知識,熟悉常用化學化工專業軟件的運用,還要提高通過互聯網獲取化學化工信息的檢索能力等。
(2)課程的實踐性特點。
《計算機在化學化工中的應用》與其它課程的不同之處在于其實踐性非常強。除了規定的上機練習實踐教學外,在計算機命令和執行的演示,化學化工軟件程序說明和運行的示范,計算機網絡技術應用和信息資源檢索等都需要教師指導學生通過反復實踐練習才能掌握,所以采用傳統的單純理論講授的教學方式難以達到應有的教學效果。
(3)課程的前沿性特點。
《計算機在化學化工中的應用》是運用計算機技術來解決化學化工領域中問題的一門新課,而計算機科學與技術在現代科技領域中又是更新換代最快的一個學科,再加上化學化工行業本身飛速發展的特點,勢必要求在教學過程中不斷探求相關知識前沿,及時注入最新的科技成果才能確保教學的質量和效果。
2不斷拓展《計算機在化學化工中的應用》課程的教學內容
《計算機在化學化工中的應用》所涉及的范圍異常廣泛,所應用到的計算機軟件也相當繁雜,而目前各個高校并沒有一套較權威的專門教材。為了確保教學質量和教學效果,我們對該課程的教學內容進行了動態的設計與管理。
(1)電子講義取代紙質課本。
隨著科學技術的迅速發展,計算機技術在化學化工上的應用也日新月異。因此,為了開拓學生視野,把計算機技術在化學化工應用的新信息、新知識和新動向及時充實到教學內容中,以反映當前該學科領域的新理論和新動態,我們結合實際編寫了本課程教學的電子講義,取代了傳統的紙質課本,不僅方便了學生課前預習與課后復習,而且博眾家之長,有效避免了一書獨大的局限性。
(2)師生共同設計學習內容。
傳統的教學方法是教師根據教學大綱來設計和安排教學的具體內容,學生只是被動地接受知識。我們結合《計算機在化學化工中的應用》的課程特點,由主講教師公布教學大綱和重點,廣泛征求往屆學生和應屆學生意見,采取了教師主導,學生參與,共同完成學習內容設計的方法,受到了學生廣泛好評。
3積極推進《計算機在化學化工中的應用》課程的教學形式及教學方法改革
教學質量的提高依賴于教學手段改進和教學方法創新。在《計算機在化學化工中的應用》的教學實踐中,我們采取了多種形式和方法進行了教學改革與探索:
(1)理論教學與實踐教學相結合。
《計算機在化學化工中的應用》課我們采用了2/3理論和1/3實踐的模塊教學形式。理論教學以教師課堂講授為主,課堂討論為輔的交互式教學模式。與課堂上的教學相比,學生對于實踐教學表現出更大的興趣。通過上機練習實踐教學不僅能鞏固和融會貫通理論知識,更重要的是能反映出學習過程中存在的問題。
(2)現代技術與傳統模式相結合。
《計算機在化學化工中的應用》課的理論教學模塊中,我們采用多媒體與傳統模式并用的課堂教學方法。對于涉及計算機技術方面的內容,我們多采用多媒體演示的形式進行教學,而對于化學化工知識方面的內容,我們又運用了一些傳統的板書和實物模型展示的方式進行教學。這種現代技術與傳統模式相結合的教學方式,豐富了課堂教學形式,提高了學生的學習興趣和學習效率。
(3)自主探究與課外輔導相結合。
培養學生的主體性是現代大學的基本理念,也是我國當前高等教育改革的重要內容。大學生的主體性是需要通過教育實踐來培育、弘揚、規范和定型的。為此,我們通過探究式教學方法,讓學生帶著問題積極參與到教學的各個環節中,使其成為課堂學習的真正主人。在課后,教師要布置相應的課外練習作業,并輔導學生鞏固課堂教學內容。
(4)大輔導與小專業相結合。
《計算機在化學化工中的應用》課是化學化工所有專業學生的選修科目,選修的學生人數較多,但專業方向不同。在教學中,我們采用了基礎知識大輔導,模擬實踐與具體小專業方向相結合的方式,做到了個性與共性的有機統一。
(5)師生面對面與網上互動相結合。
在《計算機在化學化工中的應用》教學中,我們不僅在課堂上面對面輔導學生學習,課下還通過QQ群、電子郵箱、微信群等多種形式與學生進行課程內容的交流與互動,從而激發了學生的自主學習的興趣,拓展了傳統教學的內容和空間。
4優化創新《計算機在化學化工中的應用》課程的考核方式
學生的課程成績評定是對其學習成果的一個總結,學習過程是一個動態變化的過程,課程考核方式對促進學生學習起著重要的導向作用。通過優化考核方式,使教師由課程成績評定的仲裁者轉化為課程學習的鼓勵者。因此,優化考核方式是教學改革的重要組成部分,是實現優質教學效果的有力保障。在《計算機在化學化工中的應用》課的考核中,我們改變了一張卷子定成績的傳統方式,開展了學習過程評價和學習結果評價相結合的多種形式并舉的考核方式探索。為提高學生對上課、作業、上機操作等各個教學環節的重視程度,也為了能科學合理的評定課程成績,達到全面客觀考核學生掌握知識情況的目的,該課程的考核方式采用平時考核、上機操作考核和期末考核相結合的方式。學生的成績分為平時成績、上機操作成績和期末考試成績三個部分,其中平時成績占20%,上機操作成績占20%,期末考試成績占60%。平時成績包括上課考勤、課堂互動表現和平時作業等;上機操作成績包括預習報告、上機操作報告和師生互動信息反饋等;期末考試成績由理論卷面成績和上機實踐成績兩個部分組成。通過考核方式的優化,一方面促使教師做到多策并舉、因材施教,另一方面也激發了學生自主學習的積極性,達到了既關注學習過程又重視學習結果的目的。
5結語
[關鍵詞]CAI輔助教學;巧妙設計;直觀性;互補性;交互性;安全性;不可替代功能
CAI(Computer--AidedInstruction)指計算機輔助教學。它是集圖、文、聲、像為一體,通過直觀生動的形象來刺激學生的多種感官參與認識的活動,能調動學生的學習積極性,使學生成為學習的主體,從而提高課堂教學效率的教學輔助手段。在教學之中使用CAI課件,目的是使用CAI技術來輔助教學,為了能夠產生更好的教學效果而采用的,到目前為止,做課件的老師也的確不少,課件也做了不少,但是粗制濫造的卻很多,在課堂、公開課中作秀、表演的也比較多,真正能恰如其分地用于課堂的就不多了。因此,作為一種新的教學手段具有它本身的特點和優點,并且只有在正確的教育理論支持下,與原有的傳統教學手段一起相互補充,共同運用于教學過程,才能取得最佳的教學效果。否則必然會過于花俏,過于賣弄,直接影響教學的效果,或者,沖其量也只不過是僅僅代替了黑板的板書而已。
CAI輔助化學教學形式多種多樣,應用比較普遍的是用大屏幕投影系統與傳統教學媒體有機結合來進行教學。教師可以邊講邊操作;也可以結合教學內容,展示事實、創設情景、呈現過程、提供示范,必要時再輔以課堂實驗等。這樣的教學模式除了公認的信息量大、時間利用率高等優點外,我認為在設計時還應具有以下不可替代的功能:
一、直觀
想象力是智力活動的翅膀。在現實刺激物的作用下,人腦中的舊表象重新配合,從而構造出與原有事物基本相符甚至完全嶄新的形象的心理過程稱為想象。豐富的記憶表象是培養想象力的重要手段。在化學教學中培養學生的想象力也是大綱和考綱的要求,是培養學生素質的重要組成部分。想象的水平是依一個人所具有的表象的數量及質量為轉移的。培養想象力,就必須擴大充實表象的數量,改善已有表象的質量,以擴大已有表象的儲備。
化學研究的對象中有大量的微觀過程,若只通過教師的講解去想象實際發生在三維空間中的運動和變化是有難度的。在傳統的課堂中,由于給學生提供的感性材料受到很大的局限,有時因不能給學生直觀的表象而影響了學生對知識的理解與鞏固。如:化學中的一些微觀抽象知識一直是課堂教學中的難點。依靠傳統的講授和靜態模型的展示提高教學效果,已經越來越不能滿足現代中學生的需要。因此,對原子結構、分子在化學變化中的變化、電子得失、微觀粒子的基本特性等大量微觀現象進行動態的模擬是化學教師渴求的現代教學手段。
通過多媒體計算機可以把微觀抽象的內容及某些實驗利用二維或三維的圖像、動畫進行模擬。用圖形、圖象、動畫、文字和聲音等方式向學生提供豐富的感性材料,特別是可以把從文字材料獲得的概念轉化成直觀的形象,把難于想象的微觀世界宏觀化,把難以演示的實驗形象化,通過直觀的視覺來幫助學生理解,大大降低了難度,使學生深入認識事物的本質,從而使教學難點順利突破。這樣學生多種感官同時參與學習,教學信息豐富,學生獲得的記憶表象數量及質量均大幅提高,日積月累想象力自然得到長足發展。舉例如下:
①展示分子結構及分子的分裂情況。這主要用于物質結構及化學變化實質的教學中,如H2O、H2、O2等分子結構,可通過制成立體分子結構動畫,生動地展示在大屏幕上。通過Anthorware制作動畫,加上閃爍與伴音,能形象地展示水分子分成氫原子、氧原子,氫、氧原子分別構成氫分子、氧分子等。
②模擬工業生產流程。教材中有些生產流程的內容,如鋼鐵的冶煉、石油的煉制及合成氨工業等,僅靠掛圖及教師講解,效果不理想。恰當地利用動態模擬,能使學生對主要生產設備內的反應產生身臨其境的感覺,避免了書本上冗長文字所造成的呆板、枯燥。
③模擬實驗及視頻播放實驗錄象?;瘜W是以實驗為基礎的科學,演示實驗是必做的,不能用計算機來代替。但常規實驗受到條件限制有某些不足,這可以通過CAI課件中的動畫、視頻播放等手段來彌補。如液態空氣的蒸發,普通中學的實驗室是沒有條件得到液態空氣的,課堂上難以演示;再如濃H2SO4的稀釋時錯誤地將水倒入濃H2SO4,會帶來什么后果呢?這是不能用實驗來演示的。但都可通過動畫模擬及伴音得到解決。又如Na與H2O反應實驗,通過投影實驗能使全體學生基本看清,但反應太快,學生完整描述實驗現象有困難。這時可將該實驗的視頻文件反復播放,并通過幀數控制定格在幾個特殊階段,這樣學生就能將實驗的整個過程看得十分清楚。
二、互補
CAI在化學課堂教學中不能起主導作用,只是化學教學中的一個必要的補充,這也要求我們在課堂設計的時候和CAI設計的時候充分考慮到這一點。課堂設計的時候,必須還是按照課堂必有的一些步驟進行課堂設計,如復習提問、引入新課、講授新課、板書設計等等。作為一個必要的補充,CAI可以在任何需要的時候出現。
1、與實驗的互補
化學實驗是有目的地使自然界中的化學現象在特定的環境、條件下簡單化、明晰化、突出重要因素重現出來,以便于進行觀察、研究,認識物質的性質及其變化的規律?;瘜W實驗中物質的性質及其變化通過聲、光、色、態的改變生動、鮮明的表現出來,為學生提供豐富的新意刺激,可以有效的調動學生的各種感官,全面、清晰、準確的認識物質的性質及其變化的規律。化學是一門以實驗為基礎的自然科學,說明化學中的一些現象、變化,當然必須充分通過課堂化學試驗來說明。CAI課件與化學實驗兩者必須相輔相成,相互補充,同時為化學課堂教學服務。也就是說,CAI課件中的模擬實驗也不能代替全部課堂演示實驗。如:在講水的組成時,首先在課堂上做電解水的實驗,兩電極產生的性質截然不同的氣體引起學生的興趣,都想知道為什么水通電產生的為什么不是水蒸氣。接著老師展示CAI課件,從微觀方面以動畫的形式展示水分子在通電時變化的原因。學生心中的謎團終于解開了,同時也接受到了新的知識。在這里,化學實驗教學和CAI課件就起了非常好的互補。
2、與板書的互補
板書,是教師用以傳達教學信息的一種媒介,是化學課堂教學的重要手段和環節之一。它和教學語言,非語言行為或先或后或同時出現,互為補充、完善,是化學課堂教學不可缺少的部分。在一堂完整的課堂教學中,板書可以揭示教學內容的要點和邏輯層次,體現知識脈絡和體系。板書直觀、精煉。它通過調動、刺激學生的視覺器官,將教學信息的結構及其內在聯系呈現給學生,使學生便于聯想記憶。流暢漂亮的書法,新穎別致的布局,搭配合理的色彩等無不給人以美的感受,對學生的審美觀和表達能力具有潛移默化的影響。人們把精心設計的板書稱為形式優美、重點突出、高度概括的微型教科書?;瘜W學科的特點決定化學知識的層次性、階段性。沒有板書或者僅僅只是展示一下板書,知識的全面性或者層次性不能在學生頭腦中形成一個整體。一堂課下來,學生對CAI課件中的圖片、聲音、動畫有較強的記憶,而他們所記憶的知識點是零散的,不完整的,不系統的。
三、交互
CAI網絡課件人機對話的方式有效地實現了程序化、啟發式教學。可無距離地實現個別化教育,因人施教?!敖處煛迸c學生間可用文字、聲音、圖像、動畫等進行相互交流,這是“一塊黑板、一張嘴,一支粉筆講到底”的傳統教學方法根本無法實現的。交互式的教學方式使教學效果得到了顯著地提高。
教師講課前,首先發一道命令,封鎖所有學生的鍵盤,強制性地中斷學生操作,然后教師通過網絡軟件將自己屏幕上的信息實時地傳遞到各個學生機,隨著講課內容的不斷變化,教師可以適時改變屏幕上的內容。如學生在學習中遇到了問題,自己無法解決,學生只要按一下控制鍵,教師那邊就能得到及時的反饋,老師立即把學生的屏幕截取過去,通過自己的鍵盤和這位學生做一個雙向式的交流,共同地解決問題。這一切只是在“默默無聲”不影響其它同學的情況下完成的。如果老師發現學生的問題解答得很有創意,或者是覺得這個答案有相當的典型意義的時候,他還可以將這個學生的答案示范給在座的每位學生,讓所有學生分享他的成功和教訓。這種新的教學模式比傳統課堂教學更能促進師生之間的交流與合作,教師在這種教學環境下,會感到自己更多地是一個管理者和引導者,而不是一個說教者。我認為這完全符合目前教育教學改革的需要,通過這一方式可以使學生在各自的基礎得到更加全面地發展。
此外利用計算機的存貯信息量大的特點,可以大量儲存相關知識點的習題、例題以及與化學相關的課外資料,這對學生進行因材施教提供了極大的方便。現在軟件市場上的相關題庫均有各種層次的習題、例題及測試反饋系統,對于優秀生計算機可以根據要求調出難度較大的資料供他們選用;對于基礎薄弱的學生,也可以調出鞏固性習題,且計算機可以不厭其煩地幫助學生,適時地在屏幕上出現鼓勵性提示語,對于克服學生的厭倦心理和被動心理大有益處。
四、安全
化學實驗教學歷來都強調要保障實驗的安全,安全是教學實驗必備的一個條件,過去對化學實驗的不安全因素主要考慮為爆炸、起燃、強腐蝕、極毒等。而現在,人類對環境保護日益重視,化學實驗產生有害環境的廢氣、廢液和廢渣等也被視為實驗的不安全因素,因為其結果同樣會影響到師生的健康,而且這種危害還具有廣泛性和持久性。現階段的新課程改革就已非常重視這個問題,如刪除了會引起空氣污染的硫的燃燒實驗、引起危險的氫氣爆炸實驗等。但是硫的燃燒、爆炸的形成又是一個非常重要的基礎知識,如果使用CAI課件中播放視頻的方法,則可以很好的解決此類問題。此外對于下列實驗用CAI課件演示的方法完全可以起到很好的效果。
1.有毒、有害以及在短時間內無法完成的實驗。如膠體的電泳、硫化氫的性質與制取、CO、SO2、Cl2等毒性實驗。
2、錯誤的實驗操作所引起的后果呈現。如一氧化碳還原氧化鐵時先加熱后通一氧化碳;將水加入濃硫酸以稀釋濃硫酸;點燃氫氣前未驗純等。