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關(guān)鍵詞:綠色化學(xué)工程技術(shù);意義;應(yīng)用
近幾年來(lái),隨著化工技術(shù)的不斷發(fā)展,化學(xué)工程取得了重要的進(jìn)步,但與此同時(shí)也產(chǎn)生了很?chē)?yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題,進(jìn)而使得化學(xué)學(xué)科的發(fā)展受到了一定的限制作用。為了很好地改善污染的問(wèn)題,越來(lái)越多的人開(kāi)始采用綠色化學(xué)工程技術(shù),綠色化學(xué)工程技術(shù)的應(yīng)用不僅減少了溫室氣體的排放,更有利于生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化,最重要的是,很好地推動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步。由此可見(jiàn),探討綠色化學(xué)工程技術(shù)應(yīng)用的具有重要意義[1]。
1應(yīng)用綠色化學(xué)工程技術(shù)的意義
1.1有效減少溫室氣體的排放
近幾年來(lái),隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)條件的改善,越來(lái)越多的人都擁有了私家車(chē),馬路上車(chē)的數(shù)量越來(lái)越多,車(chē)輛增加,車(chē)尾氣的排放量自然增加,空氣污染變得嚴(yán)重,進(jìn)而產(chǎn)生了大量的溫室氣體,導(dǎo)致氣候變暖、冰川融化,還會(huì)引發(fā)臭氧空洞,造成氣候異常,進(jìn)而使得我國(guó)的生活環(huán)境變得越來(lái)越差。而近幾年來(lái),綠色化學(xué)科技的一項(xiàng)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容就是將對(duì)生態(tài)環(huán)境沒(méi)有污染的一些能源轉(zhuǎn)化為可利用的資源。如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能以及地?zé)岬?。首先,這些新能源的使用可以節(jié)省現(xiàn)有的能源的消耗,其次,這些能源的使用可以減輕一定的費(fèi)用,最重要的是,可以減少空氣中溫室氣體的排放,進(jìn)而起到保護(hù)環(huán)境的作用[2]。
1.2推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是無(wú)限的,但是自然資源是有限的。倘若一味地開(kāi)采以及使用自然資源,那么便會(huì)出現(xiàn)自然資源匱乏的現(xiàn)象,“物以稀為貴”,自然資源枯竭,資源的價(jià)格自然會(huì)上漲,導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)的發(fā)展受到一定的抑制作用。另外,隨著化工污染的加劇,化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也逐漸受到了影響,且部分產(chǎn)業(yè)的進(jìn)出口也受到影響,進(jìn)而導(dǎo)致國(guó)民經(jīng)濟(jì)得不到提升,發(fā)展受到抑制。
2綠色化學(xué)工程技術(shù)的應(yīng)用探討
2.1在海水淡化的過(guò)程中應(yīng)用綠色化學(xué)工程
水是人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)的起源,也是人類(lèi)生活的基本,沒(méi)有水,人類(lèi)將很難生存,由此可見(jiàn),水對(duì)于人類(lèi)的生存的重要性,但是近幾年來(lái),隨著工業(yè)污染的加重以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,我國(guó)的水資源呈現(xiàn)嚴(yán)重匱乏的現(xiàn)象,為了得到很多的水資源,我們開(kāi)始采取淡化海水的措施,而綠色化學(xué)工程技術(shù)在淡化海水的過(guò)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(tǒng)的環(huán)境下,很多人采用通過(guò)酸堿換去除鹽水,得到淡水的方法,這種方法雖然也可以實(shí)現(xiàn)海水的淡化,但是同樣會(huì)帶來(lái)另一種污染,進(jìn)而使得環(huán)境污染情況加劇[3]。
2.2綠色化學(xué)工程技術(shù)在涂料生產(chǎn)中的應(yīng)用
在中國(guó),除了汽車(chē)尾氣的排放會(huì)嚴(yán)重污染空氣以外,涂料的制作也會(huì)產(chǎn)生很多污染,進(jìn)而給環(huán)境帶來(lái)一定的影響。另外,在制作涂料的過(guò)程中,也會(huì)產(chǎn)生很多的廢料,這些廢料流入水中,一樣會(huì)給水帶來(lái)污染,且這些水一旦被人們所使用,將會(huì)引發(fā)很?chē)?yán)重的后果,輕者產(chǎn)生健康問(wèn)題,重者可能直接引發(fā)癌癥。綠色科技逐漸應(yīng)用于許多工廠進(jìn)行開(kāi)發(fā)綠色產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行改造和優(yōu)化,降低VOC,優(yōu)化配置、清潔生產(chǎn)、使得污染最大限度降低。隨著無(wú)機(jī)礦物涂料、固體涂料、乳膠漆等綠色涂料的誕生,涂料生產(chǎn)正向著科技含量高、無(wú)毒無(wú)污染、產(chǎn)品更優(yōu)的方向發(fā)展[4]。
3結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,我們可以發(fā)現(xiàn),綠色化學(xué)工程技術(shù)的使用不僅可以降低空氣中溫室氣體的排放,還可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的提升,希望在與之對(duì)應(yīng)的一系列的生產(chǎn)措施的建議下,無(wú)論是海水的淡化還是涂料的生產(chǎn)都能夠得到有效地改變,降低對(duì)環(huán)境的污染,提升對(duì)于綠色化學(xué)工程技術(shù)的有效利用,促進(jìn)我國(guó)化學(xué)工程技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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[3]朱明喬,謝方友,吳廷華.綠色化學(xué)與技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2002,(4):27-30;51-52.
關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);工程工藝;化學(xué)工業(yè)節(jié);應(yīng)用
工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展,對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)也提出了更高的要求。然而,當(dāng)前我國(guó)工業(yè)發(fā)展面臨著資源價(jià)格飛漲,環(huán)境污染日益嚴(yán)峻的情況,這也使得全社會(huì)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)越來(lái)越關(guān)注。怎樣有效的處理好工業(yè)污染物,防止其對(duì)環(huán)境的二次污染,怎么有效的利用好數(shù)量龐大的生活廢品,是當(dāng)前許多學(xué)者都在研究的問(wèn)題。綠色化學(xué)工程是在社會(huì)迫切需要的情況下誕生的新型項(xiàng)目,這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是:對(duì)日?;瘜W(xué)生產(chǎn)當(dāng)中的一些資源浪費(fèi)及環(huán)境污染進(jìn)行有效的處理,從而使得化工污染得到有效緩解,化工生產(chǎn)過(guò)程中的資源浪費(fèi)得到很大的改善。
一、綠色化學(xué)工業(yè)的概念
綠色化學(xué)又被稱(chēng)為無(wú)污染化學(xué),以此為理念而開(kāi)發(fā)出的技術(shù)就是綠色化學(xué)工程技術(shù),采用化學(xué)原理從根本上降低化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境造成的破壞。化工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)是綠色化學(xué)工程,它已成為了未來(lái)化學(xué)工業(yè)發(fā)展方向的重要研究目標(biāo)之一,綠色化學(xué)具有以下兩種特性:首先,綠色化學(xué)的根本思想在于保護(hù)環(huán)境,使自然資源可持續(xù)發(fā)展,讓人與自然之間的關(guān)系和諧,人們對(duì)環(huán)境造成的破壞促使了對(duì)綠色化學(xué)的研究;其次,綠色化學(xué)是將環(huán)境改變的技術(shù),發(fā)展下的綠色化學(xué)技術(shù)以逐漸可以應(yīng)付各種環(huán)境下對(duì)自然的破壞。從根本上來(lái)說(shuō),綠色化學(xué)是預(yù)防環(huán)境污染;而環(huán)境化學(xué)則是對(duì)污染后的環(huán)境進(jìn)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(wàn)別的。
目前,對(duì)綠色化學(xué)進(jìn)行研究的重要發(fā)現(xiàn)和實(shí)踐活動(dòng)為綠色化工技術(shù)?;驹硎遣捎迷现械脑舆M(jìn)行轉(zhuǎn)化,這就使化學(xué)工業(yè)在進(jìn)行工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生污染物,達(dá)到對(duì)化學(xué)工業(yè)污染物的零排放。并且,在進(jìn)行化學(xué)工業(yè)工作時(shí),不使用任何具有危害性和毒性的原材料,這樣可以生產(chǎn)出對(duì)環(huán)境不造成破壞的產(chǎn)品。這種技術(shù)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(shí)現(xiàn)此種設(shè)想的。
二、綠色化學(xué)工程與工藝的開(kāi)發(fā)
在傳統(tǒng)化學(xué)的生產(chǎn)過(guò)程中,在有毒、有害物質(zhì)的處理上存在較為嚴(yán)重的滯后性,因此導(dǎo)致化學(xué)工藝一直處于被動(dòng)生產(chǎn)。應(yīng)用這樣的化學(xué)工藝對(duì)污染物進(jìn)行處理無(wú)法取得理想的效果,資源優(yōu)化也無(wú)法得到有效實(shí)現(xiàn)。化學(xué)工藝的應(yīng)用不但導(dǎo)致化學(xué)生產(chǎn)污染物成本提高,還導(dǎo)致污染物處理效率嚴(yán)重下降。綠色化學(xué)工程的應(yīng)用可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)化學(xué)工程中存在的缺陷,其通過(guò)對(duì)相關(guān)科學(xué)技術(shù)及先進(jìn)方法的利用,對(duì)化工生產(chǎn)相關(guān)污染物進(jìn)行除塵、脫硫等處理。綠色化學(xué)工程與工藝具體實(shí)施方法主要有以下幾種。
(一)采用綠色化學(xué)原料
在化工生產(chǎn)工藝及具體流程中,化學(xué)生產(chǎn)原料是起著決定性作用的主要因素,在傳統(tǒng)化學(xué)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(guó)家不可再生能源的消耗,同時(shí)還導(dǎo)致污染物的排放量大大增加,加重生態(tài)環(huán)境污染程度。將綠色化學(xué)原料作為化工生產(chǎn)材料是綠色化學(xué)工程重要研發(fā)內(nèi)容之一。在化工生產(chǎn)過(guò)程中,可使用綠色化學(xué)物質(zhì)、自然物質(zhì)等無(wú)染污、可再生的化學(xué)原料。典型的綠色化學(xué)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(chǎn)過(guò)程中,可使其轉(zhuǎn)化為酮、醇、酸類(lèi)等多種化學(xué)品。在整個(gè)轉(zhuǎn)化反應(yīng)過(guò)程中,這些原料僅會(huì)產(chǎn)生一定量的氫氣,而不會(huì)有任何一種有害、有毒的物質(zhì)產(chǎn)生。
(二)提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性
在化學(xué)工程的物質(zhì)反應(yīng)中,化學(xué)反應(yīng)作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學(xué)原料的轉(zhuǎn)化均是需要化學(xué)反應(yīng)才能得以實(shí)現(xiàn)。在化工生產(chǎn)過(guò)程中,合理選擇有效的化學(xué)反應(yīng)形式可有效促進(jìn)化學(xué)工程生產(chǎn)效率及質(zhì)量得到提高。對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生影響的因素有很多種,反應(yīng)原料、環(huán)境、時(shí)間、特點(diǎn)等均會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生不同程度的影響。在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用最為普遍的反應(yīng)形式為氧化反應(yīng)。在氧化反應(yīng)過(guò)程中會(huì)有大量的熱產(chǎn)生,所有化學(xué)原料均會(huì)在熱的催化作用下發(fā)生變質(zhì),因此會(huì)大大降低化學(xué)品的生產(chǎn)質(zhì)量。在綠色化學(xué)工程中,應(yīng)用新型的反應(yīng)形式,這種新型反應(yīng)形式為烴類(lèi)氧化反應(yīng)。這種反應(yīng)形式的應(yīng)用不僅可促進(jìn)催化物反應(yīng)催化能力得到提高,同時(shí)還可有效促進(jìn)生產(chǎn)物同分異構(gòu)反應(yīng)時(shí)間增加。
(三)使用無(wú)毒無(wú)害催化原料
隨著化學(xué)工業(yè)發(fā)展速度的不斷加快,將化學(xué)反應(yīng)合理的應(yīng)用于化工生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)成為促進(jìn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要前提之一。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中均離不開(kāi)催化劑的使用。將催化劑應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,可有效加快反應(yīng)速度,縮短法寧時(shí)間。所以,在化工生產(chǎn)過(guò)程中使用無(wú)毒無(wú)害的催化原料成為推動(dòng)綠色化學(xué)工程與工藝不斷深入發(fā)展的重要前提條件之一。目前,我國(guó)相關(guān)部門(mén)已經(jīng)高度重視對(duì)催化原料的選擇及應(yīng)用進(jìn)行深入研究。越來(lái)越多的催化劑得到開(kāi)發(fā)和研制,化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中使用的催化原料不斷得到改善,分子篩除催化劑等優(yōu)良催化原料在化工生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。無(wú)毒無(wú)害催化原料的應(yīng)用可有效提高化學(xué)反應(yīng)效率,降低能源消耗量,同時(shí)也可減少環(huán)境污染。
三、結(jié)論
化學(xué)工程與工藝的發(fā)展不僅影響著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展,而且有助于環(huán)境友好型社會(huì)的構(gòu)建。當(dāng)前世界面臨著資源和能源的短缺,社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不能以犧牲環(huán)境為代價(jià),這就需要化學(xué)工程與化學(xué)工藝共同發(fā)展,滿(mǎn)足我國(guó)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的需要?;瘜W(xué)工程與工藝的行業(yè)領(lǐng)域需要積極配合國(guó)家提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。轉(zhuǎn)變可持續(xù)發(fā)展的概念。重視化學(xué)工程與工藝發(fā)展的環(huán)保性,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的化學(xué)工程與工藝,減少環(huán)境的污染,積極開(kāi)發(fā)新能源,走環(huán)境友好型道路。
參考文獻(xiàn)
[1]艾寧,計(jì)偉榮,項(xiàng)斌,等.化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的探索與實(shí)踐[J].化工高等教育,2009,26(6):28-31,35.
關(guān)鍵詞:裂解原理;化學(xué)工程;概念;應(yīng)用
1.前言
近年來(lái),裂解原理在化學(xué)工程中的應(yīng)用范圍正在逐漸擴(kuò)大,究其原因離不開(kāi)裂解原理本身的一些特點(diǎn),這些特點(diǎn)決定了它在化學(xué)工程中的獨(dú)特作用,使其能夠在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)一席之地,并為我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值的提高做出貢獻(xiàn)。對(duì)此,我們有必要針對(duì)裂解原理在化學(xué)工程過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行積極的研究和探討。
2.“裂解”的概念及內(nèi)涵
在化學(xué)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(zhuǎn)變?yōu)槠渌头肿拥幕衔?,該化學(xué)過(guò)程又叫做熱解或熱裂解[1]。這一工藝往往應(yīng)用于石油化工的生產(chǎn)過(guò)程,它的發(fā)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(yīng)甚至需要提供一千攝氏度的高溫才能進(jìn)行,也正是因?yàn)槌隽鸦母邷厥沟昧呀夥磻?yīng)可以不同于裂化反應(yīng)達(dá)到更好的效果,比如它可以通過(guò)斷裂長(zhǎng)鏈烴的過(guò)程將石油或石油氣的分餾產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)楸┗蛞蚁┑孺湡N較短的物質(zhì)??梢哉f(shuō),高溫是裂解反應(yīng)的必要條件。
依照反應(yīng)條件,裂解反應(yīng)大致包括以下幾種類(lèi)型:首先是含水裂解。顧名思義,含水裂解就是指反應(yīng)過(guò)程中有水存在的裂解過(guò)程,一般包括對(duì)石油進(jìn)行蒸汽裂化或是從有機(jī)廢料中提取出輕質(zhì)的原油,這些過(guò)程都需要或不排斥水分子的存在;其次是無(wú)水裂解。不像有水裂解需要或容許水分子的存在,無(wú)水裂解恰恰是不需要水分子才能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)過(guò)程。無(wú)水裂解的歷史由來(lái)已久,古代的時(shí)候,古人將木材變成木炭的過(guò)程就屬于無(wú)水裂解的過(guò)程。目前看來(lái),這種裂解方式還可以用于塑料及生物質(zhì)能中液體燃料的制取;第三種類(lèi)型是真空裂解。真空裂解控制的是化學(xué)反應(yīng)中的空氣含量,某些物質(zhì)在沒(méi)有空氣的情況下才能進(jìn)行裂解。
3.裂解原理的工業(yè)用途
裂解原理在目前的化學(xué)工程中的應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較廣泛的,起初的化學(xué)工程中,裂解反應(yīng)的原料主要包括柴油、煤油及石腦油等,不過(guò)隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和化學(xué)理念的變更,重油逐漸成為人們更為倚重的裂解反應(yīng)原料。裂解的過(guò)程往往還會(huì)伴隨著環(huán)化、縮合以及脫氫等不同類(lèi)型的化學(xué)反應(yīng)。
一般來(lái)說(shuō),我們可以將整個(gè)反應(yīng)過(guò)程分成兩個(gè)不同的階段。在第一階段的時(shí)候,裂解原料發(fā)生了初步的化學(xué)變化,會(huì)形成我們需要的目的產(chǎn)物,比如丙烯及乙烯等,這是一次反應(yīng)過(guò)程。第二階段的時(shí)候,是一次反應(yīng)的產(chǎn)物作為反應(yīng)物發(fā)生的二次變化,所以也叫做二次反應(yīng),亦即丙烯及乙烯轉(zhuǎn)變成了二烯烴、環(huán)烷烴、芳烴及炔烴等的過(guò)程,甚至還有反應(yīng)更為徹底的,直接變成了焦炭和氫氣。經(jīng)過(guò)了一次反應(yīng)和二次反應(yīng)以后,人們獲得的裂解產(chǎn)物就比較復(fù)雜了,可以說(shuō)是不同物質(zhì)組成的混合物。一般來(lái)說(shuō),裂解反應(yīng)受到溫度、原料及反應(yīng)時(shí)間的影響比較大,這三項(xiàng)因素的變化會(huì)導(dǎo)致不同的反應(yīng)產(chǎn)物出現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō),化工生產(chǎn)中比較常見(jiàn)的反應(yīng)容器是蓄熱爐或管式爐,在這兩種反應(yīng)容器中,石油烴會(huì)變成芳香烴、炔烴及烯烴等小分子物質(zhì),比如丙烯、乙烯、乙炔、丁二烯、甲苯及苯等。
目前的化學(xué)工程中,裂解原理一般用在化工產(chǎn)品的合成上,比如將二氯乙烯進(jìn)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?nèi)粘I钣闷分斜容^常用的一種原材料,比如門(mén)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(xué)工程領(lǐng)域的工作者及相關(guān)的研究者以外多數(shù)人并不了這些日常生活用品的合成過(guò)程。另外,在化學(xué)工程中,難免要出現(xiàn)一些化工廢料,對(duì)這些化工廢料的處理同樣離不開(kāi)裂解反應(yīng),因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)不同類(lèi)型的裂解過(guò)程將這些化工廢料轉(zhuǎn)變成一些低害物質(zhì)以避免對(duì)自然環(huán)境的污染,甚至有些化工廢料還能夠在裂解反應(yīng)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(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用,是低碳環(huán)保理念所提倡的一種化工生產(chǎn)方式。比如“合成氣”,經(jīng)過(guò)裂解反應(yīng)將部分化工廢料轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣蓺夂?,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?lèi)復(fù)合肥、硝酸等的重要合成材料。
4.結(jié)語(yǔ)
裂解反應(yīng)是目前化學(xué)工程中應(yīng)用比較廣泛的一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型,它與人們的日常生活息息相關(guān),為推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及方便人們的日常生活做出著巨大的貢獻(xiàn)。作為化學(xué)反應(yīng)的類(lèi)型之一,裂解反應(yīng)不可避免地受到一定反應(yīng)條件的制約并且也會(huì)有部分能耗的浪費(fèi),在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中,更新裂解反應(yīng)的技術(shù)工藝,創(chuàng)造低碳、節(jié)能、環(huán)保的裂解方式必然會(huì)成為化學(xué)工程發(fā)展的方向和目標(biāo)?!?/p>
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:綠色;無(wú)機(jī)化工;化學(xué)與工藝
化學(xué)在人類(lèi)發(fā)展過(guò)程中起著十分重要的地位,為人類(lèi)的生存與發(fā)展提供了重要的物質(zhì)保障。與此同時(shí),化學(xué)生產(chǎn)帶來(lái)的各種污染問(wèn)題同樣也給人類(lèi)的生存與生活產(chǎn)生了嚴(yán)重影響,如何發(fā)展對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境危害較小的生產(chǎn)工藝,成為化學(xué)家面臨的新問(wèn)題,綠色化學(xué)由此得到發(fā)展。綠色化學(xué)與工藝是指利用化學(xué)技術(shù)和化學(xué)方法,減少或者消除對(duì)人類(lèi)及環(huán)境有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生,使化工生產(chǎn)與環(huán)境友好共存。
1 綠色化學(xué)與工藝在無(wú)機(jī)化工過(guò)程中的應(yīng)用
1.1 綠色化學(xué)與工藝介紹
1.1.1 原子經(jīng)濟(jì)理念下的綠色化學(xué)。原子經(jīng)濟(jì)理念提出較早,其含義是:在化工生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)將化工原材料中的分子最大化的轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物。雖然無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要影響,極大地推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,但我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到化工生產(chǎn)給環(huán)境帶來(lái)的危害。為此,應(yīng)在化工生產(chǎn)和研發(fā)中,充分發(fā)揮原子經(jīng)濟(jì)理念的作用,最大限度的將化工原材料轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物,降低化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境和人體健康的危害。
1.1.2 原料的綠色化。化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中,由于工藝需要,通常會(huì)在化工生產(chǎn)中使用氫氰酸、光氣等有毒原料,這些有毒原料在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì),給作業(yè)人員人體健康帶來(lái)極大危害,同時(shí)也給環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。為保護(hù)工作人員的人體健康,使環(huán)境免受污染,化工企業(yè)應(yīng)在化工生產(chǎn)中盡可能采用無(wú)毒無(wú)害的化學(xué)物質(zhì)。
化工企業(yè)在生產(chǎn)中使用酸、堿或有機(jī)化合物替代有毒化工原料,降低了化工生產(chǎn)的毒性,但酸、堿性物質(zhì)腐蝕性較強(qiáng),在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高濃度的酸性氣體或堿性氣體,不僅腐蝕化工生產(chǎn)設(shè)備,縮短設(shè)備使用壽命,還會(huì)對(duì)作業(yè)人員身體造成嚴(yán)重影響,這也是應(yīng)盡量避免的。綜上所示,化工企業(yè)應(yīng)改進(jìn)生產(chǎn)工藝,采用無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)腐蝕性的化工原料,若必須要使用腐蝕性材料,應(yīng)利用催化劑加快反應(yīng)速率,降低反應(yīng)條件,減少腐蝕性化學(xué)品對(duì)設(shè)備的危害。
1.1.3 溶劑的綠色化?;どa(chǎn)過(guò)程中,需要使用大量的溶劑,其主要功能是反應(yīng)介質(zhì)、分離物質(zhì)以及配置溶液等,部分溶劑會(huì)在反應(yīng)后產(chǎn)生大量污染氣體,為降低溶劑在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生有毒有害氣體,可使用綠色無(wú)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(dá)到臨界點(diǎn)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(zhì)速度,該溶劑在化工生產(chǎn)反應(yīng)中得到初步應(yīng)用,已經(jīng)取得了較為理想的效果。相對(duì)于其他傳統(tǒng)溶劑而言,超臨界二氧化碳具有無(wú)毒、不可燃,成本低等優(yōu)勢(shì),因此具有十分廣闊的發(fā)展前景。
1.1.4 可再生資源的利用??稍偕Y源生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品是綠色化學(xué)未來(lái)重要的研究領(lǐng)域之一,也是無(wú)機(jī)化學(xué)企業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向??稍偕Y源的使用不僅能有效緩解資源緊缺問(wèn)題,還能將化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物變廢為寶。如化工生產(chǎn)過(guò)程中廢棄物經(jīng)過(guò)處理后,可用于動(dòng)物喂養(yǎng)、燃料燃燒以及其他用途,這主要是通過(guò)生物或農(nóng)業(yè)肥料進(jìn)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(chǎn)的環(huán)境效益,降低其成本,可有效提升化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1.2 綠色化學(xué)與工藝應(yīng)用實(shí)例
1.2.1 含汞廢液微電解處理工藝。汞在化工生產(chǎn)商有重要用途,同時(shí)該物質(zhì)也是對(duì)環(huán)境和人體具有危害的一種金屬物質(zhì)。上世紀(jì)五十年代日本水俁事件以后,世界各國(guó)開(kāi)始加大了環(huán)境保護(hù)力度,并對(duì)工業(yè)廢水中汞污染問(wèn)題的處理進(jìn)行了深入研究。在電池生產(chǎn)工藝中,工業(yè)廢水含有大量的汞、鋅、錳等重金屬,對(duì)廢水中的汞進(jìn)行處理是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。雖然除汞的方法較多,但各類(lèi)方法的特點(diǎn)不同,而且適合應(yīng)用于電池廠工業(yè)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(zhuǎn)化為氫氧化物或者氧化物污泥,從而達(dá)到降低污染物含量的目的。但該工藝在汞含量較高時(shí)難以達(dá)到量的處理效果,如某電池廠每天生產(chǎn)100t工業(yè)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(fèi),同時(shí)還會(huì)污染環(huán)境。
新研發(fā)的微電解-混凝沉淀技術(shù)可用于電池含汞廢水處理工藝中,試驗(yàn)結(jié)果表明,總含汞量低于1.765mg/L的工業(yè)廢水經(jīng)過(guò)該工藝處理后,其總汞含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),而且汞基本富集于汞泥當(dāng)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(jiǎn)單,使經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益得到了同步實(shí)現(xiàn)。
1.2.2 液相法芒硝制堿中苛化廢渣利用工藝。近年來(lái),我國(guó)科研學(xué)者開(kāi)始研究液相法芒硝制堿新工藝,并取得了顯著進(jìn)展。該工藝主要分為兩部分,①通過(guò)加入中介質(zhì),將芒硝(Na2SO4?10H2O)轉(zhuǎn)化為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的高濃度Na2CO3溶液;②將得到的Na2CO3溶液中的溶質(zhì)直接苛化為NaOH溶液。在制取NaOH溶液的同時(shí),產(chǎn)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(yán)重污染。
為解決制堿工藝中廢渣對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題,科研工作者在回收利用方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的探究試驗(yàn)。具體流程如下:第一步,廢渣成分分析,主要對(duì)苛化鈉組成進(jìn)行分析;第二步,轉(zhuǎn)化,利用碳化法將廢渣中的碳酸鈣成分轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)的碳化鈣;第三步,碳化鈣的利用,試驗(yàn)證明轉(zhuǎn)化后的輕質(zhì)碳化鈣可廣泛用于冶金、有機(jī)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(duì)環(huán)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(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
2 結(jié)束語(yǔ)
無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)與我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān),在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也帶來(lái)了一些問(wèn)題,如環(huán)境污染問(wèn)題以及人類(lèi)健康問(wèn)題,需要我們采取積極的應(yīng)對(duì)措施。為促使化工生產(chǎn)能夠健康持續(xù)發(fā)展,減少對(duì)環(huán)境的污染,保障工作人員健康,應(yīng)充分利用現(xiàn)代生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn),從原材料、溶劑、生產(chǎn)工藝等多個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn),實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)化工的綠色化生產(chǎn),確保無(wú)機(jī)化工能夠持久發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:化學(xué)反應(yīng)工程;教學(xué);計(jì)算機(jī)
引言
化學(xué)反應(yīng)工程[1]是是教育部確定的化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主干課程之一,是以無(wú)機(jī)化工、有機(jī)化工、煤化工和石油化工生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)加工過(guò)程為背景,按化學(xué)反應(yīng)與動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞相互作用的共性歸納綜合的宏觀反應(yīng)過(guò)程;是將化學(xué)反應(yīng)原理與化工反應(yīng)設(shè)備相結(jié)合的一門(mén)學(xué)科?;瘜W(xué)反應(yīng)工程既是一門(mén)專(zhuān)業(yè)課,同時(shí),也是一門(mén)具有普遍指導(dǎo)意義的基礎(chǔ)性工程學(xué)科,它和工程實(shí)際密切相關(guān),具有很強(qiáng)的理論性和應(yīng)用性。該課程主要涵蓋反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)器設(shè)計(jì)與分析兩個(gè)方面的內(nèi)容。其中,化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的測(cè)定需要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、擬合,這些過(guò)程均需要進(jìn)行大量的計(jì)算;在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算中,在確定數(shù)學(xué)模型時(shí),涉及到微積分、數(shù)值計(jì)算等過(guò)程,計(jì)算繁瑣[2-3]。如能在教學(xué)過(guò)程中合理的應(yīng)用計(jì)算機(jī),將繁瑣的計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單化,并能將計(jì)算結(jié)果以圖示和表格的形式呈現(xiàn)出來(lái),將會(huì)使這類(lèi)問(wèn)題迎刃而解。
1在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)的必要性
在計(jì)算機(jī)的應(yīng)用過(guò)程中,計(jì)算機(jī)軟件起著非常重要的作用。計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要的方面?;瘜W(xué)反應(yīng)工程課程中計(jì)算及數(shù)據(jù)處理占據(jù)比重較大,在學(xué)習(xí)過(guò)程中,涉及到微積分計(jì)算、常微分方程求解、迭代運(yùn)算等內(nèi)容,需要學(xué)生分配大量的時(shí)間做相關(guān)的計(jì)算,這往往使得學(xué)生過(guò)分關(guān)注計(jì)算過(guò)程而忽略了反應(yīng)器設(shè)計(jì)及分析的核心內(nèi)容[4,5]。要發(fā)揮計(jì)算機(jī)在教學(xué)中的輔助功能,軟件是一個(gè)核心因素。常用的軟件除日常教學(xué)中熟知的PowerPoint、Word及多媒體播放工具等,具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力的軟件在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中更能發(fā)揮其優(yōu)越性[6]。本文將以Excel和Origin兩類(lèi)軟件為例來(lái)闡述計(jì)算機(jī)在反應(yīng)工程教學(xué)中發(fā)揮的作用,將該課程的理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來(lái),鍛煉教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件的能力,巧妙的利用這兩類(lèi)軟件調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并解決相關(guān)實(shí)際問(wèn)題[7]。
2計(jì)算機(jī)在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例
化學(xué)反應(yīng)工程的主要研究對(duì)象是工業(yè)反應(yīng)器,即如何使化學(xué)反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中有效地實(shí)現(xiàn)。這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)需要多方面的知識(shí),其中化學(xué)動(dòng)力學(xué)是所需的基礎(chǔ)知識(shí)之一[1]。2.1動(dòng)力學(xué)方程本文以程序升溫條件下神華煤的水蒸汽氣化反應(yīng)為例,進(jìn)行氣化產(chǎn)物的動(dòng)力學(xué)計(jì)算,將Excel和Origin兩類(lèi)軟件應(yīng)用在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)這一章節(jié)的教學(xué)過(guò)程中。反應(yīng)工程課程教學(xué)過(guò)程中,有這樣的結(jié)論:由阿倫尼烏斯方程對(duì)數(shù)式(式(1))可知,lnk對(duì)1/T為線性關(guān)系,此關(guān)系只適用于一定的溫度范圍,不能外推。雖大多數(shù)情況下,阿倫尼烏斯方程均能表示反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系,但某些情形下,lnk與1/T不成線性關(guān)系[1]。在教學(xué)過(guò)程中,直接得出此結(jié)論,學(xué)生沒(méi)有深刻的認(rèn)知,如舉實(shí)例證明此結(jié)論,教學(xué)效果將更佳。2.2求解過(guò)程記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中神華煤程序升溫條件下水蒸汽氣化反應(yīng)生成氣體H2的濃度隨溫度變化的值,將所得數(shù)據(jù)導(dǎo)入至Excel表格中。實(shí)驗(yàn)條件如下:反應(yīng)溫度范圍500-850℃,升溫速率2℃/min,每五分鐘記錄一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。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(jìn)一步計(jì)算出各個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的累積生成摩爾量。選取溫度范圍為610-730℃的點(diǎn)繪制曲線,并用Origin的線性擬合功能進(jìn)行線性擬合(圖3),線性擬合結(jié)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(guān)度R2=0.993,線性度較好,說(shuō)明所選取的動(dòng)力學(xué)模型較符合神華煤的氣化反應(yīng)特性。根據(jù)圖4數(shù)據(jù)計(jì)算可得神華煤在該程序升溫水蒸氣氣化過(guò)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(jì)算結(jié)果如表1所示。該數(shù)據(jù)可為反應(yīng)器的優(yōu)化和設(shè)計(jì)提供依據(jù)。通過(guò)以上計(jì)算及作圖過(guò)程可知,應(yīng)用Excel和Origin兩類(lèi)軟件可將繁瑣的計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單化,并能將計(jì)算結(jié)果以圖示和表格的形式呈現(xiàn)出來(lái),較傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程更加靈活、更形象化,有助于學(xué)生理解和掌握反應(yīng)工程課程學(xué)習(xí)中的知識(shí)點(diǎn),能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使教學(xué)效果更佳[8]。
3結(jié)論
化學(xué)反應(yīng)工程既是一門(mén)專(zhuān)業(yè)課,同時(shí),也是一門(mén)具有普遍指導(dǎo)意義的基礎(chǔ)性工程學(xué)科,它和工程實(shí)際密切相關(guān),具有很強(qiáng)的理論性和應(yīng)用性。利用計(jì)算機(jī)軟件龐大的數(shù)據(jù)處理功能進(jìn)行輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué),使學(xué)生更加直觀、便捷的掌握教學(xué)內(nèi)容,得到全面的技能操作實(shí)踐,并獲取完善的知識(shí)體系和完備的綜合能力。Excel和Origin兩類(lèi)軟件是綜合性較強(qiáng)的軟件,操作便捷,結(jié)果可靠,是解決反應(yīng)工程實(shí)際問(wèn)題的有力工具,在教學(xué)過(guò)程中,合理有效的利用計(jì)算機(jī)軟件不僅可以將復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)及數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)化,加深學(xué)生對(duì)反應(yīng)工程中涉及的知識(shí)點(diǎn)的理解,而且能夠提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使得學(xué)科之間能夠融會(huì)貫通。另外,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決反應(yīng)工程中的實(shí)際問(wèn)題也是化工行業(yè)對(duì)于該專(zhuān)業(yè)人才的基本要求。因此,將計(jì)算機(jī)應(yīng)用在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:智慧教學(xué);高?;?zhuān)業(yè)課程;舉措
一、引言
高?;?zhuān)業(yè)的宗旨是培養(yǎng)能對(duì)各種化工及相關(guān)過(guò)程和化學(xué)加工工藝進(jìn)行分析、研究,并能熟練利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行過(guò)程模擬、設(shè)計(jì)的人才,其主要課程包括無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)。研究的主要內(nèi)容是在化工生產(chǎn)過(guò)程中的“三傳一反”,即熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、動(dòng)量傳遞和化工反應(yīng)過(guò)程。學(xué)生經(jīng)常會(huì)遇到用計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的情況,所以使用智慧教學(xué)的方式既符合化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn),又能用較有新意的學(xué)習(xí)方式使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣,并能夠更好地理解知識(shí),對(duì)提高高校學(xué)生的知識(shí)水平有著較大的幫助。
二、當(dāng)前高校化工專(zhuān)業(yè)課程開(kāi)展中出現(xiàn)的問(wèn)題
因?yàn)槲覈?guó)教育改革剛開(kāi)始推進(jìn),所以傳統(tǒng)教育下高?;?zhuān)業(yè)課程的開(kāi)展還有不少的問(wèn)題。比如,課堂上,教師沒(méi)有辦法顧及眾多的學(xué)生,因而學(xué)生掌握知識(shí)的程度參差不齊;復(fù)雜的化工知識(shí),加上教師缺乏合理的教學(xué)方式,使化工教學(xué)困難重重。另外,由于高考的壓力,高中生會(huì)全身心地投入學(xué)習(xí)中。而高校受客觀條件的限制,導(dǎo)師沒(méi)有辦法像在高中時(shí)全天盯著學(xué)生,而且高校學(xué)生沒(méi)有高考的壓力,所以學(xué)生就會(huì)有所放松。在傳統(tǒng)的教學(xué)中,教師是主角,教學(xué)方式?jīng)]有新意,學(xué)生在課堂中難以提起對(duì)學(xué)習(xí)的興趣,教學(xué)質(zhì)量就難以提高。再加上教師大多以理論教學(xué)為主,在課堂上講知識(shí),以灌輸為主;而且高校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力存在差異,部分學(xué)生對(duì)化工專(zhuān)業(yè)課的理解能力較差。比如,在學(xué)習(xí)“物理化學(xué)”時(shí)對(duì)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(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)后面的課程時(shí),學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的基礎(chǔ)理論不扎實(shí),想再回來(lái)補(bǔ)前面的課程,這無(wú)疑會(huì)耗費(fèi)更多的時(shí)間和精力?;?zhuān)業(yè)課堂開(kāi)展所面臨的這些問(wèn)題,關(guān)系著學(xué)生的發(fā)展。因此,高校教師應(yīng)運(yùn)用新型教學(xué)理論,促進(jìn)學(xué)生專(zhuān)業(yè)水平的提高。
三、推動(dòng)智慧教學(xué)在高?;?zhuān)業(yè)課程中應(yīng)用的具體措施
(一)解決已知問(wèn)題,不斷提高教學(xué)效率
以上筆者所列舉的問(wèn)題都是化工專(zhuān)業(yè)教學(xué)中較為典型的問(wèn)題,這些問(wèn)題使化工專(zhuān)業(yè)教學(xué)效率低下,限制了學(xué)生專(zhuān)業(yè)水平的提高,應(yīng)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(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。相對(duì)而言,高校采用的管理模式是更適合學(xué)生綜合能力發(fā)展以及自我管理水平全面提高的優(yōu)秀的教學(xué)管理模式。但學(xué)生由高考的高壓環(huán)境進(jìn)入大學(xué)相對(duì)寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境,很容易出現(xiàn)心理上的不適,甚至部分學(xué)生會(huì)感到無(wú)所適從,不知道如何適應(yīng)高校的學(xué)習(xí)。因此,高校教師應(yīng)適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生,幫助學(xué)生盡快地進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),盡力讓學(xué)生把更多的精力投入課堂中,提高學(xué)生在課堂上的參與度。高校教師能為學(xué)生做的是為學(xué)生答疑解惑,強(qiáng)化學(xué)生課上所學(xué)到的知識(shí),所以教師應(yīng)該提高效率,使課堂盡量飽滿(mǎn)。使用智慧教學(xué)可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到難以理解的問(wèn)題時(shí),通過(guò)智慧教學(xué)系統(tǒng)將問(wèn)題轉(zhuǎn)達(dá)給教師。在整合了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的難點(diǎn)后,教師就可以有的放矢地在課上進(jìn)行教學(xué),講解學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的難點(diǎn)。這樣就可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)更好地理解難點(diǎn)。學(xué)生是課堂教學(xué)的主體,教學(xué)的目的是讓學(xué)生能夠更深入地理解知識(shí),而在這一點(diǎn)上,智慧教學(xué)有著遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)越性。同時(shí),教師上課時(shí)也應(yīng)該不拘于形式,盡量豐富,使課堂富于變化,盡量多彩一點(diǎn)。這樣,學(xué)生也會(huì)隨著每次課堂多彩的變化自然而然地跟上教師的教學(xué)思路。學(xué)生課堂的參與度提高,經(jīng)過(guò)日積月累,課程的教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果就會(huì)慢慢提升,學(xué)生對(duì)教師的教學(xué)認(rèn)可度也會(huì)隨之提高,上課的興趣被調(diào)動(dòng)起來(lái),學(xué)習(xí)效率就會(huì)提高。
(二)利用智慧課堂幫助學(xué)生學(xué)會(huì)時(shí)間管理
因?yàn)楦咝W(xué)生的心智更加成熟,所以高校對(duì)學(xué)生的管理束縛也更少,學(xué)生的課余時(shí)間也較充足。有些學(xué)生能利用這1022021年12月些時(shí)間不斷學(xué)習(xí),充實(shí)自己;而有些學(xué)生在這樣的環(huán)境下反而變得松散、懶惰。環(huán)境突然發(fā)生巨大改變,學(xué)生的落差感是不可避免的,學(xué)生也會(huì)因此變得迷茫。這個(gè)時(shí)候,教師就可以運(yùn)用智慧課堂來(lái)幫助學(xué)生管理時(shí)間?,F(xiàn)在,一部分學(xué)生已有智慧課堂,他們可以通過(guò)智慧課堂來(lái)了解學(xué)習(xí)的進(jìn)度與計(jì)劃,并且?guī)椭约哼M(jìn)一步融入課堂,根據(jù)學(xué)習(xí)的計(jì)劃,自主進(jìn)行課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)等一系列學(xué)習(xí)計(jì)劃,這對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的幫助很大。而教師可以通過(guò)智慧課堂所需完成的任務(wù)、學(xué)習(xí)的計(jì)劃,實(shí)時(shí)監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度,了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),針對(duì)學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)的情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和進(jìn)度等并及時(shí)給予學(xué)生反饋,使學(xué)生積極投入學(xué)習(xí)中來(lái)。時(shí)間對(duì)每個(gè)學(xué)生都是公平的。一部分學(xué)生能夠較好地利用時(shí)間,將更多的時(shí)間用在學(xué)習(xí)上,所以他們較好地掌握了專(zhuān)業(yè)知識(shí);而另一部分學(xué)生卻把時(shí)間花費(fèi)在玩耍上,因而對(duì)知識(shí)掌握不太牢固。教師利用智慧課堂時(shí),首先,要使學(xué)生明白,高校給他們提供了一個(gè)難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),他們將更多的時(shí)間放在有意義的事情上,這樣才能取得較好的學(xué)習(xí)成果。其次,要采用多樣化的、學(xué)生感興趣的方式,潛移默化地為學(xué)生傳授多元化的知識(shí),幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變思想,成長(zhǎng)為積極向上的人。
(三)運(yùn)用智慧課堂提高課堂教學(xué)效率
在以往的學(xué)習(xí)中,學(xué)生十分依賴(lài)課上學(xué)習(xí)的時(shí)間,甚至有些學(xué)生不進(jìn)行課前預(yù)習(xí),只是在課上聽(tīng)教師的講解。在這種情況下,學(xué)生不了解學(xué)習(xí)中的重難點(diǎn),很難跟上教師的教學(xué)思路。這導(dǎo)致課堂教學(xué)效率低下,給學(xué)生留下的自主時(shí)間較少,學(xué)生不能根據(jù)自己的水平有目的地學(xué)習(xí)。所以,教師在課堂上應(yīng)盡量提高教學(xué)效率,留給學(xué)生足夠的時(shí)間。智慧課堂作為教師與學(xué)生之間課上、課下知識(shí)傳播的樞紐,對(duì)學(xué)生課下的自主學(xué)習(xí)具有深遠(yuǎn)的意義。學(xué)生可以利用智慧課堂先進(jìn)行預(yù)習(xí),了解重點(diǎn),解決難點(diǎn),再根據(jù)自己的掌握情況進(jìn)行分析,帶著問(wèn)題進(jìn)課堂,著重聽(tīng)取教師在這一方面的講解,并且把自己學(xué)習(xí)中的問(wèn)題積攢下來(lái)在課堂上向教師請(qǐng)教。而教師則可以通過(guò)智慧課堂了解學(xué)生學(xué)習(xí)中普遍存在的問(wèn)題,在課堂上著重講解難點(diǎn),而對(duì)比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題就可以花費(fèi)較少的時(shí)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(lái)的時(shí)間幫助學(xué)生解決問(wèn)題,或者讓學(xué)生自主探究,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,或者讓學(xué)生進(jìn)行討論,由學(xué)習(xí)較好的學(xué)生為其他同學(xué)進(jìn)行講解。同時(shí),通過(guò)智慧課堂,學(xué)生與教師的交流更加便捷了。對(duì)于不會(huì)的問(wèn)題,學(xué)生可以在線即時(shí)詢(xún)問(wèn)教師;教師及時(shí)完成“一對(duì)一”“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的教學(xué),幫助學(xué)生解答疑點(diǎn)、攻克難點(diǎn)。
(四)運(yùn)用智慧課堂幫助學(xué)生更好地理解重難點(diǎn)
在傳統(tǒng)課堂中,學(xué)生遇到的重難點(diǎn)問(wèn)題時(shí),只能在課上聽(tīng)教師講。如果教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解或表達(dá)方式不同,那么學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解也會(huì)不同。而智慧課堂的作用就是盡可能地解決這些問(wèn)題。以“化工原理”課程中的液體精餾部分為例,其內(nèi)容很抽象,且有大量用符號(hào)表示的公式,僅靠學(xué)生個(gè)人的學(xué)習(xí)往往很難取得理想的效果。而智慧教學(xué)軟件可以輔助學(xué)生理清公式,弄懂傳質(zhì)的機(jī)理,這有利于學(xué)生快速地掌握知識(shí)。課下,學(xué)生可盡最大努力理解知識(shí),經(jīng)過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí),剩下的都是偏難一點(diǎn)的理論知識(shí)。這一部分知識(shí)要讓學(xué)生自己弄懂確實(shí)存在困難,此時(shí),教師可以帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)知識(shí)加以梳理。此外,教師還可以合理地運(yùn)用智慧課堂為學(xué)生進(jìn)行知識(shí)難易程度的分級(jí),將其中較難的部分列出來(lái),讓學(xué)生先自行理解。這樣,即使學(xué)生不能全部弄懂,但學(xué)生對(duì)難點(diǎn)也會(huì)有自己的感悟。然后,教師再進(jìn)行講解。當(dāng)學(xué)生通過(guò)這種方式理解了知識(shí)的重難點(diǎn)后,他們?cè)谥R(shí)的理解上自然會(huì)更上一層樓。有些學(xué)生因缺乏向教師請(qǐng)教的勇氣而嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)的效果。而利用智慧課堂就可以避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。學(xué)生只要在線上把問(wèn)題發(fā)給教師,接下來(lái)就可以靜靜等著教師的回復(fù)了。
四、結(jié)語(yǔ)
總而言之,智慧課堂是在我國(guó)教育改革中一種新穎的教學(xué)方式,它是科技發(fā)展的產(chǎn)物,不只對(duì)高校,甚至對(duì)學(xué)習(xí)的全學(xué)段都有極大的幫助。而對(duì)高校而言,智慧課堂軟件在未來(lái)完全落實(shí)之后定然是一大利器?;?zhuān)業(yè)課程應(yīng)當(dāng)積極利用好身邊的智慧課堂,使其與學(xué)科特點(diǎn)積極融合,真正成為利器。教師應(yīng)該積極把智慧課堂運(yùn)用到化工專(zhuān)業(yè)的教學(xué)上,摸清套路,使其在授課時(shí)發(fā)揮作用。
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關(guān)鍵詞:化學(xué)灌漿;防水
序言
伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加快,城市地下空間的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)成為當(dāng)今各城市發(fā)展趨勢(shì),并成為衡量城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。伴隨著城市地鐵修建的熱潮,人行地道、地下車(chē)庫(kù)等配套設(shè)施的修建,地下工程防水問(wèn)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(yīng)力裂縫的處理一直是一個(gè)世界性難題。為了最大可能減少砼施工過(guò)程中各種裂縫的發(fā)生,在砼施工過(guò)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(yōu)化質(zhì)量保證體系和控制措施,以確保施工各環(huán)節(jié)完全受控,但往往不能達(dá)到我們的預(yù)期目標(biāo),在砼施工中還是不同程度的發(fā)現(xiàn)有各種缺陷產(chǎn)生。
化學(xué)灌漿就是砼缺陷處理的一種非常有效的補(bǔ)救方法,它能有效解決地下工程中因混凝土結(jié)構(gòu)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(fā)的滲漏水問(wèn)題,止水防水效果顯著。由于化學(xué)灌漿技術(shù)有著其他防水技術(shù)方法所無(wú)法代替的優(yōu)點(diǎn):應(yīng)用靈活、簡(jiǎn)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(yīng)用。作為地下工程防水、堵漏的一項(xiàng)主要手段,化學(xué)灌漿防水技術(shù)正日益受到越來(lái)越多的關(guān)注和重視。
1 化學(xué)灌漿技術(shù)簡(jiǎn)述
化學(xué)灌漿一般是指將由化學(xué)材料配制的漿液,通過(guò)鉆孔埋設(shè)灌漿嘴,使用壓力將其注入結(jié)構(gòu)裂縫中,使其擴(kuò)散、凝固,達(dá)到防水、堵漏、補(bǔ)強(qiáng)、加固的目的。常用于修補(bǔ)較深的砼結(jié)構(gòu)裂縫。根據(jù)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(jī)理
(1)對(duì)裂縫形成化學(xué)鏈結(jié)。
(2)對(duì)表面的孔隙形成高強(qiáng)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(xué)灌漿材料:它遇水后立即反應(yīng),體積迅速膨脹,生成一種不溶于水、有較高強(qiáng)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(jié)體彈性好,最適合混凝土動(dòng)縫的防滲堵漏;油溶性聚氨酯固結(jié)體強(qiáng)度大,防滲透性好,固結(jié)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(dòng)態(tài)防水,故采用水溶性聚氨酯化學(xué)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(dòng)水地層的堵涌水、潮濕土質(zhì)表面層的防護(hù)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(fā)泡,立即進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),形成不透水的彈性膠狀固結(jié)體,有良好的止水性能。它能與水以某種比例混合(最高達(dá)1:40),在注漿過(guò)程中使用是經(jīng)濟(jì)的。
(3)水溶性聚氨酯預(yù)聚體可加入20~40%的稀釋劑,而油溶性聚氨酯預(yù)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(duì)水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。不論海水、礦水、酸性或堿性水質(zhì)對(duì)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(jié)體在水中浸泡對(duì)人體無(wú)害、無(wú)毒、無(wú)污染。
(6)水溶性聚氨酯對(duì)水的溶解度及親和力比其它化學(xué)漿材高,在流動(dòng)水中,漿液不易被流動(dòng)水沖散,固結(jié)體的固結(jié)面積反而擴(kuò)大,且隨著動(dòng)水流速的增加,其堵水面積而相應(yīng)擴(kuò)大。
(7)水溶性聚氨酯反應(yīng)后形成的彈性膠狀固結(jié)體有良好的延伸性、彈性及抗?jié)B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(yīng)形成彈性固結(jié)體物質(zhì)的同時(shí),釋放c02氣體,借助氣體壓力,漿液可進(jìn)一步壓進(jìn)結(jié)構(gòu)的空隙,使多孔性結(jié)構(gòu)或地層能完全充填密實(shí)。具有二次滲透的特點(diǎn)。
4 施工機(jī)具
主要施工機(jī)具有:注漿泵、止水針頭、電錘。5施工工藝
(1)定位:詳細(xì)檢查、分析滲漏情況,確定灌漿孔位置及數(shù)量。
(2)鉆孔:使用電錘等鉆孔工具沿裂縫兩側(cè)進(jìn)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(jié)構(gòu)厚度的2/3,鉆孔必須穿過(guò)裂縫。但不得將結(jié)構(gòu)打穿(壁后灌漿除外)鉆孔與裂縫間距≤1/2結(jié)構(gòu)厚度。
(3)埋嘴:在鉆好的孔內(nèi)安裝灌漿嘴(又稱(chēng)之為止水針頭),并用專(zhuān)用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊,使灌漿嘴周?chē)c鉆孔之間無(wú)空隙,不漏水。
(4)封縫:將洗縫時(shí)出現(xiàn)滲水的裂縫表面用水泥基防水材料(抗?jié)B1號(hào)堵漏型)進(jìn)行封閉處理,目的是在灌化學(xué)漿時(shí)不跑漿。
(5)灌漿:使用高壓灌漿機(jī)向灌漿孔內(nèi)灌注化學(xué)灌漿料。當(dāng)相鄰孔開(kāi)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(rèn)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?jié)B1號(hào)防水型)進(jìn)行灌漿口的修補(bǔ)、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(zhǎng)出20~30cm。
6 應(yīng)用實(shí)例
杭州市天日山路益樂(lè)路口/紫金港路口過(guò)街地道工程設(shè)計(jì)采用全封閉防水,在基坑回填結(jié)束后,地下水位不斷上升,加上當(dāng)時(shí)正值雨季,整個(gè)主體結(jié)構(gòu)完全被水浸泡,很快,主體結(jié)構(gòu)就出現(xiàn)了不同程度滲水,主要集中在明暗挖結(jié)合處、設(shè)備用房與主通道結(jié)合處、拱頂、樓梯地板等部位,出水點(diǎn)多達(dá)幾十處。為此,施工單位在廣泛調(diào)研論證后,決定采用水溶性聚氨酯注漿堵漏技術(shù),對(duì)出水點(diǎn)全面堵漏。施工過(guò)程中,因舊的出水點(diǎn)已封閉,在混凝土薄弱處,新的出水點(diǎn)還不斷出現(xiàn),然后再次進(jìn)行注漿防水堵漏。在洞內(nèi)裝飾開(kāi)始施工前,主通道內(nèi)的出水點(diǎn)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(jīng)常要在臺(tái)虎鉗上進(jìn)行操作的一個(gè)工種。目前,采用機(jī)械方法不太適應(yīng)或不能解決的某些工作,常由鉗工來(lái)完成。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,鉗工工種也有了更細(xì)的專(zhuān)業(yè)分工,有機(jī)修鉗工、裝配鉗工、模具鉗工等。
鉗工課程是以機(jī)械制圖、公差與配合、機(jī)械基礎(chǔ)、金屬材料、液壓與氣壓為基礎(chǔ)的一門(mén)綜合性較強(qiáng)的課程。是我校機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)、機(jī)械加工制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)、汽修專(zhuān)業(yè)的必修課程。
二、理論與實(shí)踐脫節(jié)是鉗工傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足
鉗工課程是以機(jī)械制圖、公差與配合、機(jī)械基礎(chǔ)、金屬材料、液壓與氣壓為基礎(chǔ)的一門(mén)綜合性較強(qiáng)的課程。由于中職教學(xué)進(jìn)度和課程安排等方面的原因,不可能在學(xué)習(xí)鉗工課程之前全部開(kāi)設(shè)完上述課程,同時(shí)由于學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力上的差異,以及理論與實(shí)踐教學(xué)的不同步,進(jìn)入技能訓(xùn)練的實(shí)習(xí)教學(xué)階段,專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)已遺忘甚多等原因,致使本課程教學(xué)難度加大,學(xué)生學(xué)得枯燥,無(wú)興趣,老師講的乏味,講的累。
由于理論和實(shí)踐教學(xué)相互獨(dú)立進(jìn)行,致使學(xué)生的專(zhuān)業(yè)興趣得不到激發(fā),學(xué)習(xí)積極性難以調(diào)動(dòng),學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)技術(shù)的方法和能力難以得到很好的培養(yǎng)。同時(shí)以學(xué)科為主導(dǎo)的傳統(tǒng)教學(xué)方法,重理論輕實(shí)踐,不利于既能傳授專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)又能指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的“雙師”型教師隊(duì)伍的建設(shè)。
三、模塊化教學(xué)
(一)何為模塊化教學(xué)
模塊化教學(xué)就是將能力和素質(zhì)在教法上強(qiáng)調(diào)知能一體,在學(xué)法上強(qiáng)調(diào)知行一致,集中開(kāi)展相關(guān)的理論知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、操作技能以及活動(dòng)方式、方法和方案的同步式一體化教與學(xué),以實(shí)現(xiàn)具體素質(zhì)和能力的培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)方式。
(二)模塊化教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的主要區(qū)別
⑴從教育觀念上來(lái)看,傳統(tǒng)教育是以知識(shí)為中心,重在知識(shí)傳授,模塊化教學(xué)是以素質(zhì)為核心、以能力為本位,重在知識(shí)和技能的實(shí)際靈活應(yīng)用。⑵從教學(xué)上來(lái)看,傳統(tǒng)教學(xué)是先知識(shí)后技能,有知識(shí)與技能兩條教學(xué)脈絡(luò),模塊化教學(xué)只有能力(素質(zhì))一條脈絡(luò),也就沒(méi)有理論課與實(shí)踐課的嚴(yán)格區(qū)分。⑶從教學(xué)方法上來(lái)看,傳統(tǒng)教學(xué)側(cè)重于知識(shí)傳授,以講授法和傳授法為主,模塊化教學(xué)側(cè)重于能力和素質(zhì)培養(yǎng),更多地要采用案例教學(xué)法、討論教學(xué)法、情景教學(xué)法以及合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)等符合認(rèn)知規(guī)律和情感認(rèn)同規(guī)律的先進(jìn)教法與學(xué)法,特別是在專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)上強(qiáng)調(diào)“教師邊講邊演示,學(xué)生邊操作邊理解”的動(dòng)手動(dòng)腦相結(jié)合的“雙邊教學(xué)法”。
(三)開(kāi)展模塊化教學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)
開(kāi)發(fā)模塊化課程的關(guān)鍵點(diǎn)是確定各個(gè)模塊的教學(xué)內(nèi)容,其實(shí)質(zhì)就是對(duì)原學(xué)科教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理性、實(shí)用性的綜合處理。
四、鉗工課程“模塊化教學(xué)”課程設(shè)計(jì)
(一)鉗工課程“模塊化教學(xué)”大綱
(二)整體目標(biāo)設(shè)計(jì)突出崗位、技能相結(jié)合
在課程設(shè)計(jì)中,堅(jiān)持課程設(shè)計(jì)思想與培養(yǎng)工作在生產(chǎn)第一線的“技能專(zhuān)業(yè)人才”的目標(biāo)相一致;與素質(zhì)教育相結(jié)合,根據(jù)崗位需求,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、職業(yè)技能和就業(yè)能力;以工學(xué)結(jié)合為切入點(diǎn),理論與實(shí)踐并重,本著導(dǎo)向性、開(kāi)放性的原則,以學(xué)生為主體,結(jié)合實(shí)訓(xùn)室就是課堂,課堂就是實(shí)訓(xùn)室和中級(jí)鉗工技能等級(jí)鑒定培訓(xùn)和考核,引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念,加強(qiáng)學(xué)生自覺(jué)學(xué)習(xí)能力以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。在“模塊化”學(xué)習(xí)中本著實(shí)踐性、創(chuàng)新性的原則,重在能力培養(yǎng),使學(xué)生在實(shí)踐中動(dòng)手動(dòng)腦,在實(shí)踐中獨(dú)立思考,在實(shí)踐中標(biāo)新立異,在實(shí)踐中充分發(fā)揮學(xué)生的想象能力和創(chuàng)造能力。除此之外,在教學(xué)中,還要培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)適應(yīng)性,教育學(xué)生樹(shù)立終生學(xué)習(xí)的理念,學(xué)會(huì)交流溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作,樹(shù)立團(tuán)隊(duì)意識(shí)和集體榮譽(yù)感。
(三)“模塊化”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)突出理論、實(shí)踐一體化
1.職業(yè)教育課程的內(nèi)容必須以職業(yè)活動(dòng)為導(dǎo)向,課程打破原有學(xué)科體系,本著“必須、夠用、適應(yīng)”為原則,重在實(shí)踐、動(dòng)手能力的培養(yǎng)。按照鉗工加工制作、裝配的工作流程整合程序化了教學(xué)內(nèi)容,并以理論、實(shí)踐一體化、教學(xué)進(jìn)度同步的整合思路,按照知識(shí)+實(shí)例+實(shí)訓(xùn)的教學(xué)模式,將教學(xué)內(nèi)容分為基本技能模塊、綜合訓(xùn)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(jiǎn)單形體鑲配的綜合訓(xùn)練項(xiàng)目;裝配包括:裝配基礎(chǔ)知識(shí)、固定連接裝配、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配、軸承裝配等。基本技能模塊既有理論知識(shí)學(xué)習(xí)又有實(shí)踐訓(xùn)練是綜合訓(xùn)練模塊的基礎(chǔ),綜合訓(xùn)練模塊集鉗工各種技能與一身,提高學(xué)生綜合應(yīng)用理論知識(shí)和技能的能力。裝配知識(shí)模塊以機(jī)械裝調(diào)設(shè)備裝拆練習(xí)為主,綜合訓(xùn)練學(xué)生掌握固定連接裝配、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配、軸承裝配的裝配方法。通過(guò)不同模塊設(shè)計(jì)、劃分將理論和實(shí)踐緊密結(jié)合,內(nèi)容由淺入深,突出了“教、學(xué)、做”的有機(jī)結(jié)合,從而達(dá)到提高學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的目的。
(四)“模塊化”教學(xué)過(guò)程實(shí)施
“模塊化”教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生行為能力為目標(biāo),在教師引導(dǎo)下,通過(guò)形式多樣的教學(xué)活動(dòng),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣,使學(xué)生由讓我學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槲乙獙W(xué)。
1.理論和實(shí)踐一體化教學(xué)。課程授課不再穿插于教學(xué)樓和實(shí)訓(xùn)樓,而是整個(gè)課程的授課集中在實(shí)訓(xùn)樓,實(shí)訓(xùn)室就是課堂,課堂就是實(shí)訓(xùn)室。針對(duì)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(shí)踐做到了交融漸進(jìn),講練結(jié)合、學(xué)做結(jié)合。學(xué)生學(xué)了即實(shí)施,實(shí)施中有問(wèn)題,互相探討,老師集中點(diǎn)撥,加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)和技能的掌握,提高了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性,學(xué)生學(xué)得輕松,老師講的容易。
2.學(xué)習(xí)情境’模塊化”導(dǎo)向教學(xué)。 “模塊化’實(shí)施的過(guò)程,是我們進(jìn)行“中職專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)模式的研究與實(shí)踐”的關(guān)鍵階段,在這個(gè)過(guò)程中,我們通過(guò)“先學(xué)后做”、“先做后學(xué)”、“邊做邊學(xué)”、“分組互學(xué)”、“全員互動(dòng)”、“師生合作”等模式,實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能的能力培養(yǎng),方法能力和社會(huì)能力的培養(yǎng)。
鉗工課程的所有知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)都采用“模塊化”教學(xué)。教學(xué)過(guò)程參考《全面質(zhì)量管理》中PDCA方法,即:“P——計(jì)劃 D——實(shí)施 C——檢查 A——處置”四步法開(kāi)展教學(xué),以模塊載體的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué),使學(xué)生學(xué)習(xí)更加系統(tǒng),在知識(shí)應(yīng)用能力、技術(shù)服務(wù)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、吃苦耐勞能力、持之以恒能力都有所提高。
在學(xué)習(xí)過(guò)程中,教師要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。如在綜合訓(xùn)練中,榔頭的加工制作,指導(dǎo)老師根據(jù)任務(wù)介紹榔頭的加工工藝,同時(shí)啟發(fā)學(xué)生老師制定的加工方法不是唯一的,加工過(guò)程中學(xué)生可以利用基礎(chǔ)模塊中學(xué)過(guò)的知識(shí),采用頭腦風(fēng)暴法,展開(kāi)討論,在討論中尋找效率更高,質(zhì)量更好,加工更容易的方法和技巧,并將好的方法在學(xué)生中推廣。在此教學(xué)相長(zhǎng)的過(guò)程中,老師既充當(dāng)主持者,又充當(dāng)參與者,學(xué)生既是學(xué)習(xí)者,也是指導(dǎo)者,在這樣的學(xué)校氛圍中,學(xué)生會(huì)有強(qiáng)烈的自豪感,自然會(huì)越學(xué)越有勁,越學(xué)干勁越高,常常會(huì)出現(xiàn)工件做的不夠好,不夠完美,懇求老師給重新再來(lái)的機(jī)會(huì),當(dāng)老師同意時(shí),非常感激老師,尤其當(dāng)某個(gè)零件制作成功時(shí),學(xué)生會(huì)有成就感,會(huì)發(fā)自肺腑地說(shuō),這回終于學(xué)到了真本事,學(xué)生學(xué)的充滿(mǎn)信心,老師越教越輕松。
【關(guān)鍵詞】電工技術(shù);任務(wù)驅(qū)動(dòng);項(xiàng)目化;研究與實(shí)踐
高職電工電子技術(shù)是機(jī)電、電氣、機(jī)械、汽修專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,是一門(mén)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(shí)踐性較強(qiáng)的課程。主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)單電路的連接、裝配與測(cè)試能力,是培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、管理和技術(shù)第一線服務(wù)需要的應(yīng)用型人才。項(xiàng)目教學(xué)法是德國(guó)雙元制職教體制和職教理論。由于其先進(jìn)的教學(xué)理念、顯著的教學(xué)效果恰恰符合了目前高職電工電子的教學(xué)目標(biāo)。本文大膽嘗試了這種方法,以培養(yǎng)學(xué)生的電工職業(yè)崗位能力為目標(biāo),以電工應(yīng)用能力為主線,項(xiàng)目為載體的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué),理實(shí)融合,將電工技能滲透到學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)中。使課堂具有企業(yè)特色,體現(xiàn)時(shí)代性與實(shí)用性。
一、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目化教學(xué)
基于工作過(guò)程的項(xiàng)目化教學(xué),是組織學(xué)生真實(shí)的參加項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)施和管理,并在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中完成教學(xué)任務(wù)的教學(xué)模式,它是以現(xiàn)代企業(yè)的職業(yè)行為為目標(biāo),強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生綜合能力作全面培養(yǎng)的一種教學(xué)方式。在教學(xué)活動(dòng)中,教師將課程所涉及的知識(shí)、技能或需要完成的任務(wù)以項(xiàng)目的形式交給學(xué)生,在教師指導(dǎo)下學(xué)生進(jìn)行分組,相關(guān)資料準(zhǔn)備,采用組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制按實(shí)際工作的完整程序,共同制定計(jì)劃、共同或分工完成整個(gè)項(xiàng)目。一個(gè)完整的工作任務(wù)包括目標(biāo)、知識(shí)輸入、活動(dòng)、教師角色、學(xué)生角色和情景設(shè)計(jì)六個(gè)部分,課堂是有一系列相關(guān)的任務(wù)組織起來(lái)的,在完成任務(wù)的過(guò)程中,教師不在是課堂的中心,教師和學(xué)生具有平等的地位。
二、項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用
(一)教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)
本課程的項(xiàng)目設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)理念是基于校企合作下進(jìn)行的項(xiàng)目設(shè)計(jì),通過(guò)對(duì)企業(yè)崗位的真實(shí)體驗(yàn)與探索,把課本教程進(jìn)行任務(wù)分解,讓教學(xué)課堂變成工作車(chē)間,讓學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)與技能完全符合企業(yè)要求。把校企合作引入實(shí)際的課堂中。切實(shí)提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)與技能。
通過(guò)企業(yè)調(diào)研、專(zhuān)家座談、崗位分析、學(xué)情分析確定學(xué)習(xí)項(xiàng)目以及典型工作任務(wù)。培養(yǎng)學(xué)生的自主能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)助能力??紤]到時(shí)間有限,確定的七個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目包括日光燈電路的安裝與調(diào)試、電橋電路的安裝與測(cè)試、延時(shí)開(kāi)關(guān)電路的設(shè)計(jì)與安裝、庭配電線路的設(shè)計(jì)與安裝、變壓器的設(shè)計(jì)與制作、三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路的分析與測(cè)試、直流穩(wěn)壓電源的制作與檢測(cè)等。
(二)任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施
下面以“日光燈裝接和測(cè)量”項(xiàng)目為例,闡述如何實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目化教學(xué)
1、項(xiàng)目引入---咨詢(xún)階段
讓學(xué)生觀察教室中的日光燈電路,由此引入項(xiàng)目。給學(xué)生布置任務(wù),日光燈到底有那些元件組成,找出啟動(dòng)器和鎮(zhèn)流器,分析它們的作用,分析日光燈的工作過(guò)程、電壓性質(zhì),學(xué)會(huì)按裝日光燈電路。學(xué)生分組帶著任務(wù)開(kāi)始查找資料,任務(wù)分解,學(xué)習(xí)過(guò)程采用六步教學(xué)、小組負(fù)責(zé)制。學(xué)生在學(xué)習(xí)的最初階段通過(guò)任務(wù)書(shū)的解讀,必需明白在本次項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過(guò)程中自己要做什么,達(dá)到一個(gè)什么樣的目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題的能力。
2、項(xiàng)目分解---計(jì)劃、決策、實(shí)施階段
任務(wù)一 “日光燈的裝接與測(cè)量”。分解任務(wù):日光燈電路的組成,會(huì)正確連接電路,并會(huì)調(diào)節(jié),日光燈電路的測(cè)量,會(huì)使用儀表讀數(shù)。實(shí)施任務(wù),根據(jù)給定的電路圖設(shè)計(jì)成實(shí)驗(yàn)接線圖,可以手繪,也可以計(jì)算及繪圖;組裝和調(diào)試日光燈電路;測(cè)量電路中的電流。燈管的兩端電壓、鎮(zhèn)流器兩端。
任務(wù)二“日光燈電路耗了多少度電”。任務(wù)分解后,查閱資料,包括教材,網(wǎng)絡(luò)等,會(huì)分析交流電路電壓電流關(guān)系;會(huì)測(cè)量日光電路的功率。實(shí)施任務(wù),讓學(xué)生學(xué)會(huì)相量圖法分析交流電路,測(cè)量負(fù)載的總功率,日光燈管消耗的功率、鎮(zhèn)流器消耗的功率,算出日光燈電路消耗的電量。
任務(wù)三“日光燈電路功率因素的提高”。分解任務(wù)后,學(xué)生要理解功率因數(shù)的概念,學(xué)會(huì)提高日光燈電路功率因數(shù)的方法并電容。任務(wù)實(shí)施,學(xué)生進(jìn)行電路因數(shù)測(cè)量;并聯(lián)電容后再測(cè)功率因數(shù),根據(jù)數(shù)據(jù)分析,得出提高功率因數(shù)的方法。
整個(gè)任務(wù)實(shí)施過(guò)程中,教師是導(dǎo)演學(xué)生是演員,充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位。同時(shí),教師要先對(duì)班級(jí)成員進(jìn)行摸底了解,了解每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、個(gè)人特點(diǎn)。還有設(shè)備情況及學(xué)生人數(shù)進(jìn)行分組。每組2-3人,選出組長(zhǎng)。根據(jù)任務(wù)工單,組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制定計(jì)劃,任務(wù)分配,工作監(jiān)督,團(tuán)結(jié)協(xié)作等工作。
3、成績(jī)考核---評(píng)價(jià)、總結(jié)階段
任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目化教學(xué)采取多種考核手段,在教學(xué)過(guò)程中,指導(dǎo)老師對(duì)每個(gè)小組在基本知識(shí)技能、任務(wù)完成情況、方案設(shè)計(jì)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和工作態(tài)度這五個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià),并在評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上對(duì)每個(gè)小組的項(xiàng)目完成情況進(jìn)行考核。學(xué)生做完一次項(xiàng)目,教師給出這節(jié)課的成績(jī),根據(jù)學(xué)生的項(xiàng)目報(bào)告再給出一個(gè)成績(jī)。同時(shí),每一個(gè)項(xiàng)目完成后學(xué)生要給予老師指導(dǎo)過(guò)程相應(yīng)的評(píng)價(jià)成績(jī),以座談的形式討論項(xiàng)目進(jìn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題,進(jìn)行分析總結(jié),這樣互評(píng)共同總結(jié)的形式不僅能反應(yīng)學(xué)生的真實(shí)水平,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,也能促進(jìn)老師不斷的提高自己。
(三)項(xiàng)目任務(wù)小結(jié)
通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)查閱資料、分析問(wèn)題、判斷能力、知識(shí)應(yīng)用能力、與人合作的能力等方面都有了一個(gè)階段性的提高,相信它在學(xué)生日后的生活工作中都會(huì)起到很大的幫助。教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)、教師與學(xué)生互評(píng),企業(yè)評(píng)價(jià)、校外專(zhuān)家評(píng)價(jià)等相互結(jié)合,教師和學(xué)生相互提高,最大程度的縮小學(xué)生與企業(yè)崗位的距離。做到課堂就是車(chē)間,學(xué)校就是企業(yè)。讓學(xué)生上崗就能上手,不再進(jìn)行崗位二次培訓(xùn)。
三、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)踐意義
任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目化教學(xué)法突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,不僅大大提升了電工電子技術(shù)課程的課堂教學(xué)效果,而且激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子技術(shù)的興趣,也使學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都有很大的提高。為學(xué)生今后自主學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目化教學(xué)突出了學(xué)生的主體和主任翁地位,注重開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力,促進(jìn)了教師自身的發(fā)展。融合了多種教學(xué)方法,包括任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、旋轉(zhuǎn)木馬法、角色扮演法、任務(wù)書(shū)法等。強(qiáng)調(diào)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、有意義學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)。進(jìn)行了職業(yè)教育反思,體現(xiàn)了“教學(xué)做”合一的教學(xué)理念。當(dāng)然,項(xiàng)目化教學(xué)法還有待于在進(jìn)一步的實(shí)踐中加以完善。
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級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
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