結合時代特點的化工原理課程教學

李有良(沈陽工學院 遼寧 撫順 113122)

化工原理課程是化學工程、化工工藝類及相近專業的技術基礎課，它以化工生產中的物理加工過程為背景，研究化工單元操作的基本理論及其相應的設備，建立數學模型并求解過程變量是該學科普遍使用的方法。由于課程涉及的變量數量較多，數學公式繁雜，使許多學生對該課程的學習感到力不從心。在信息化時代的今天，許多過去靠人腦記憶的知識已不需人們必須熟記于腦海，只要人們能夠利用各種資源可在短時間內熟練地找到所需要的知識并加以應用，就可達到工作要求。在此背景條件下，教師理應對化工原理的教學方法加以研究并進行適當調整，以適應時代的發展，通過教學方法的改進，提高學生們的學習興趣，在達到教學目的的前提下減輕學生的學習負擔。

一、降低學生對公式記憶的要求

化工原理課程的公式數量相對多而繁雜，且很多公式屬于經驗式或半經驗式，沒有嚴密的邏輯性，要求同學們在短時期內記住數量繁多的計算公式確實比較困難。信息時代的特點之一就是人們可以將以往需要大腦記憶的大量信息外包給各種電子媒體設備，而在需要的時候迅速調用，但不會影響正常的工作效果。因此在教學過程中，教師的教學思路應加以調整，可以盡量減少要求學生必須記憶的公式數量，取而代之的是對公式的充分理解，以在使用時能夠迅速查找到所需知識并能熟練加以應用即可。調用所需知識即查閱公式的渠道可以是自用的電腦硬盤等媒體設備，也可以是互聯網上的數據信息。如利用自用電腦查找，需將有關內容事先編輯成Word文檔，需要時利用其查找功能即可迅速查找到需要調用的內容，此方法與翻閱教材查找相關內容相比效率會有一定程度地提高。學生畢業后，如果需要使用某個公式而頭腦中又沒有記憶，則可利用網絡資源，即通過互聯網查找相關信息。當然，上述方法只適用于對化工原理基本知識的運用，如果需要考研深造，則必須根據所報考院校的教學大綱的要求熟記所需公式。

二、充分利用多媒體設備進行輔助記憶

化工原理課程難學的另一個原因是符號太多，記憶困難，而熟練記住公式中每個符號的意義是充分理解和熟練應用計算公式解決實際問題的必由之路。因此要學好這門課程，學生必須投入較多的精力去記憶各種符號。眾所周知，計算機技術的發展對許多行業效率的大幅度提升起到了極大的促進作用。在學習過程中，同樣可利用計算機軟件的幫助，使人們的記憶效率倍增。計算機輔助記憶軟件是根據記憶曲線設計的軟件，它可根據學習者對應記憶項目的掌握情況自動調整出現的頻率，自動篩選已經“掌握”的記憶內容，從而大幅度提高記憶的效率。如舍得漢化版supper memo2008計算機輔助記憶軟件就是諸多計算機輔助記憶軟件中的一種。

另外，我們可以將化工原理的試驗裝置、化工主要設備及化工過程的原理等有關教學內容做成多媒體文件，將其作為教學演示的素材用于輔助教學及學生課后復習的材料，與此同時，此方法還可減少真實實驗對物資、能源的消耗。由于此方法可反復演示，因此可使天賦相對較弱的學生通過反復學習取得較好地學習效果。

三、利用電子表格軟件求解復雜的數學方程

化工原理經常會遇到不能使用傳統方法求解的方程式。以往人們解決的方法通常為兩種，一種是試差法求解，另一種方法是將其做成圖線，供人們讀取數據。除采用的傳統的求解方法外，現在人們通常通過計算機程序求解。但利用計算機程序求解需要專業編程人員的幫助，要求化工專業的學生獨立進行編程求解存在一定難度。在計算機辦公軟件高度發達的今天，可考慮利用計算機的電子表格軟件來解決復雜方程的求解問題，此方法不需要學生掌握編程技術，使用辦公軟件也可實現對非線性方程的求解?，F舉一簡單的應用實例：

已知苯、甲苯的飽和蒸氣壓與溫度的關系式分別為：

苯與甲苯混合物的摩爾比xA：xB=0.2：0.8時，求操作壓強106.7kPa時混合液的泡點溫度(精確到0.1℃)。

眾所周知，泡點溫度下各組分的蒸氣壓之和應等于操作壓強。苯與甲苯可組成理想液態混合物，根據拉烏爾定律，混合液中某組分的蒸氣壓與其摩爾分數成正比，混合液上方苯、甲苯的蒸氣壓分別為：

泡點溫度應在兩組分的沸點之間。

根據以上條件可列出泡點溫度與組成之間的方程式，但方程式不能用初等函數的方法求解，必須采用試差法求解。在電子表格這樣的應用軟件出現之前，通常是用逐步逼近的辦法求解，現在則可利用電子表格這樣的方便工具，通過普遍計算而后觀察的方法求解。具體方法如下：

①在電子表格中的第一列中輸入假設的溫度，以苯的沸點作為最低溫度，甲苯的沸點為最高溫度，溫度間隔1℃；

②第二、三列中分別輸入純苯、純甲苯飽和蒸氣壓的計算式，計算出對應溫度下的純苯、純甲苯的飽和蒸氣壓（計算公式中所用的數據取同行前一列的數據，下同）；

③第四、五列中分別輸入與混合液相對應的苯、甲苯的蒸氣壓計算式，自動計算出對應溫度下苯、甲苯的蒸氣壓pA、pB；

④第六列中輸入判斷公式：苯的蒸氣壓+甲苯蒸氣壓-操作壓強。當判斷式之值由負變正時，表明泡點溫度一定位于此二值所對應的溫度之間。

⑤以上述得到的溫度范圍為計算范圍，將溫度間隔設成0.1℃，重復上述操作計算過程，“判斷式”最接近0的那一行所對應的溫度就是所求的泡點溫度。

上述計算看似復雜，但由于電子表格中輸入溫度、計算公式等操作均可以采用拖拽的方法完成，所以公式輸入還是很方便的。

總之，在信息技術高度發達的今天，化工原理課程的教學必須與時俱進。充分利用互聯網、計算機軟件等工具進行輔助教學，可使學生從枯燥的傳統學習方法中解放出來，提高學生的學習興趣，從而達到更好的教學效果，在學生們學到課程知識的同時，也可提高其利用計算機技術查找、利用各種信息資源的能力，提高其對辦公軟件的應用能力。