【摘要】化工原理課程是化工類及相近專業的一門主干課。在教學過程中將化工原理與日常生活緊密聯系起來,通過學生熟悉的生活事例講解各種單元操作的基本原理和規律,增加了化工原理的趣味性和應用性,取得了良好的教學效果。

【關鍵詞】化工原理 日常生活 趣味性
【中圖分類號】G642.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646\\(2008\\)11\\(a\\)-0156-01

化工原理課程是綜合性技術學科化工類及相近專業的一門主干課,以典型的單元操作為主要內容,以傳遞過程和研究方法為主線,貫穿整個內容,在教學中起到從基礎課過渡到工程實際的橋梁作用,理論性和實踐性均較強[1]。通過本課程的學習,學生應掌握常見單元操作的基本原理及典型設備的過程計算,培養工程觀點,熟悉常見的處理工程問題的方法。由于大學本科的學生尚沒有社會工作經歷,工程觀念非常淡薄,而且各種化工過程和設備在大多數人的日常生活中并不常見,學生缺乏感性認識,所以很難產生主動學習的興趣。此外,對于很多211高校的本科學生而言,畢業后的工作選擇很少是進行化工生產和設備操作,因此導致學生的學習目的性不明確,學習熱情不高。實際上,化工原理不僅是處理各種工程問題的重要基礎,在日常生活中也有著廣泛的滲透。因此,為了提高學生的學習興趣,增強學生對化工原理的理解和應用能力,提高化工原理課程的教學質量,我們在教學過程中將化工原理與日常生活緊密聯系起來,將各種單元操作的基本原理用于分析日常生活中的常見現象,啟發學生用以解決生活中可能遇到的相關問題,增加化工原理的應用性和趣味性,取得了良好的教學效果。

1 學生宿舍樓供水與流體流動
流體流動是化工廠中最基本的現象,但化工產品的生產過程對學生而言很遙遠,因此,我們用學生宿舍樓供水系統的設計作為流體流動過程的切入點,讓學生為宿舍樓設計一個水塔供水系統,在設計水塔的過程中就能夠引出流體流動這一章節需要重點掌握的內容:\\(1\\)為了保證每個樓層的同學都能順利用水,就要維持樓底水管中有一定的水壓,為了維持這個水壓,水塔應建多高？\\(2\\)若水塔高度確定了,需要選用什么類型的泵將水源源不斷地輸送到水塔中？\\(3\\)當所有水龍頭都打開時,各樓層出水量是均等的嗎？\\(4\\)如果樓底輸送水壓保持不變,采用關小一樓水龍頭的方法,能否使樓上幾層的出水量增大呢？要解決以上問題,就要掌握柏努利方程、連續性方程、管路阻力損失的計算、離心泵的選用等重要內容。在學完流體流動這一章之后,我們安排了專門的討論課和同學一起解決以上各個問題,在熱烈的討論解決問題的過程中有效地將第一章的重點內容串聯在一起,達到了很好的復習鞏固的效果。

2 穿著方式與傳熱
熱量傳遞是自然界和工程技術領域中極為普遍的一種能量傳遞現象,在日常生活中的應用實例也非常多,例如燒水煮飯、空調制冷、火爐取暖、穿衣服、蓋被子等等。在學完熱傳導之后,為了強化學生對傳熱速率的理解,我們引用了穿衣方式的事例展開討論:冬天來臨,要想達到更好的保暖效果,應該把保暖性好的衣服穿在里面還是外面？對于這個問題,我們首先引導學生通過直覺和日常體驗做出判斷,然后根據多層圓筒壁熱傳導過程,用嚴謹的理論推導來獲得答案。經過對穿衣方式的討論,學生對多層材料的保溫效果有了深刻的認識,明確了將保暖性能好的保溫材料放在內層可以取得更好的保溫效果。在討論的過程中,學生表現出極高的熱情,也拓展提出了一些其他與傳熱有關的問題,比如同樣的氣溫,在沒有風的時候單穿一件毛線衣就不會覺得冷,而有風時就會感覺很冷,從傳熱的角度解釋,這是因為風使毛線衣中的空氣發生流動,產生強制熱對流傳熱,從而使傳熱速率大大增加所致。而如果在毛線衣外加一件風衣,哪怕風衣質地很薄保暖性能很差,人體的溫暖感就能得到明顯改善。這是因為風衣致密的結構阻隔了風對毛線衣內空氣的擾動,空氣在毛線衣內以熱傳導的方式進行傳熱,導熱系數很小,熱阻很大,所以使毛線衣的保暖性能增加。通過對這些日常生活現象的解釋,可以使學生輕松而深刻的掌握機械枯燥的化工過程原理。

3飲用水與沉淀、過濾
學生從中學開始便在化學實驗中接觸過濾操作,對過濾操作有一定的感性認識,但是對影響過濾速度的空隙率,比表面積,過濾阻力等概念卻是首次聽到,比較生疏[2]。因此,我們在過濾講解中加入了自來水、凈化水等生活事例,以幫助學生理解過濾的原理和影響因素。自來水是人們生活中不可缺少的基本物質之一,其生產過程主要有四道工序:\\(1\\)反應,向來自于江河湖泊等的地表水中投加絮凝劑――堿式氯化鋁,令水中的藻類、腐殖質、泥沙等顆粒受靜電作用而形成較大的顆粒團,以易于沉淀。\\(2\\)沉淀,水中較大的顆粒團在通過斜管沉淀池時,就會沉降到斜板的底層。\\(3\\)過濾,經過沉淀后,水中殘留的細微雜質再進入濾池經濾沙過濾和吸附,然后流往清水池進行貯存,并在清水中再次投加液氯進行消毒,對水體的細菌、大腸桿菌等病菌進行殺滅,整個凈水處理過程到此就已完成。\\(4\\)加壓供水,通過水廠二級泵房的水泵加壓之后,潔凈的自來水沿著供水管道,流入千家萬戶。在自來水的生產過程中,大顆粒懸浮物主要是通過添加絮凝劑重力沉降除去,較小顆粒主要通過濾沙等過濾介質的深床過濾,使水中的固形物含量最終達到國家指標。當過濾到一定程度時,隨著濾渣的增加,在過濾介質表面會形成空隙率和比表面積均很小的濾餅,導致過濾阻力增大,所以濾池也要定期進行“反沖洗”,以保持良好的過濾效果。

4 晾曬衣物與干燥
在化學工業中,有些固體原料、半成品和成品中含有水分或其他溶劑時需要進行干燥處理。在干燥過程中,干燥介質的濕度對干燥速率的影響非常大。例如,夏天天氣悶熱,讓人感覺非常不舒服,除了因為氣溫高,另一個因素就是濕度。濕度的衡量分為濕含量和相對濕度,濕含量是空氣中含水氣的絕對值,不能反映與飽和狀態的距離,而讓我們感覺不舒服的原因是相對濕度高了。當室內的溫度在30℃左右,相對濕度達到60％,一般人就會有不舒服的感覺?？諝獾南鄬穸仍礁?說明空氣中含水量越大,越接近于飽和狀態,吸濕能力越差,不適宜用做干燥介質[2]。所以,當南方地區的梅雨季節來臨時,因為連日的陰雨綿綿,空氣的相對濕度非常高,洗過的衣物即使晾曬多日也仍然是潮潮的,不能晾曬完全。通過對各種生活事例的討論,拉近了理論與實際的距離,使枯燥晦澀的理論原理更容易被學生所理解。
總之,興趣是求知的起點,通過常見的生活事例講解各種單元操作的基本原理和規律,為單調枯燥的理論學習注入了活力,學生愛聽,易懂,記憶深刻,也增加了學習興趣。所以,要搞好化工原理的教學,提高教學效果和教學質量,必須在教學中多渠道培養學生的學習興趣,充分調動學生的學習積極性,使其沿著愿學、會學、學會的方向發展,從而更好地學好本課程,為后繼專業課的學習奠定牢固的基礎。

參考文獻
[1] 盧蓮英,余中山,魏先紅.化工原理教學中的對比分析[J].高師理科學刊,2004,3\\(24\\)．
[2] 王寧惠,萬鈞.談化工原理課的趣味性教學[J],天津化工,2003,6\\(17\\)．