南國枝　范維玉　王延鑄　齊選良

[摘 要]實(shí)驗(yàn)教學(xué)向?qū)W生傳授的是認(rèn)識(shí)世界的方法，實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)是學(xué)生接受知識(shí)、培養(yǎng)能力、進(jìn)行創(chuàng)新素質(zhì)教育的重要途徑。將傳統(tǒng)的固定實(shí)驗(yàn)條件教學(xué)模式改為選擇實(shí)驗(yàn)條件的教學(xué)模式，改革后的實(shí)驗(yàn)方法為：將教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的影響因素按照正交實(shí)驗(yàn)方法列表，學(xué)生3-4人一組，每組學(xué)生按照正交實(shí)驗(yàn)表中的一組條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生將各組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總并分析討論，避免過去所有學(xué)生都做相同條件實(shí)驗(yàn)的弊端。實(shí)踐表明，改革后的教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，提高了學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)興趣，在實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果匯總、數(shù)據(jù)分析討論的過程中，學(xué)生們既學(xué)到了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，又鍛煉了分析問題、解決問題的能力。

[關(guān)鍵詞]烴類管式爐裂解 教學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方法改革 實(shí)踐

[中圖分類號(hào)] G642.423 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2015）10-0103-03

實(shí)驗(yàn)教學(xué)向?qū)W生傳授的是認(rèn)識(shí)世界的方法，實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)是學(xué)生接受知識(shí)、培養(yǎng)能力、進(jìn)行創(chuàng)新素質(zhì)教育的重要途徑。[1]實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是高等教育中非常重要的一個(gè)必修環(huán)節(jié)，是人才培養(yǎng)的基本條件。[2]石油烴類的管式爐裂解是目前生產(chǎn)乙烯的主要方法[3]，許多工科類高校都開設(shè)了石油烴類管式爐裂解的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。[4] [5]隨著時(shí)間的推移，教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備都有了不同程度的更新，但是教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法多年來基本都是固定模式，即學(xué)生們根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義的要求，按照固定方法和固定實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后整理數(shù)據(jù)寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，因?yàn)閿?shù)據(jù)單一，無法進(jìn)行橫向和縱向的比較分析，達(dá)不到開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維的目的。隨著高校教育理念的轉(zhuǎn)變，在教學(xué)手段、教學(xué)方法及教學(xué)內(nèi)容等方面也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，要向研究型、創(chuàng)新性思維的人才培養(yǎng)模式邁進(jìn)，要跟上石油化工發(fā)展的趨勢(shì)。因此，我們針對(duì)石油烴類管式爐裂解教學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的改革探索與實(shí)踐。

一、教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的改革

針對(duì)傳統(tǒng)的烴類管式爐裂解教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的固定模式，進(jìn)行了如下改革：根據(jù)實(shí)驗(yàn)原料的不同，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件的選擇實(shí)驗(yàn)，即將每個(gè)班的學(xué)生按3-4人一組分成9組，選定實(shí)驗(yàn)的影響因素和水平，按照正交實(shí)驗(yàn)的方法列成L9表，每組學(xué)生做L9表中的一組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后各組分別寫出本組的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，然后學(xué)生們將九組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總并分析討論，找出最重要的影響因素，找出最佳的工藝條件。在實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)果匯總、分析討論的過程中，學(xué)生們既學(xué)到了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，又開動(dòng)腦筋對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，找出了最佳工藝條件，避免了過去所有學(xué)生都做相同條件實(shí)驗(yàn)的弊端，既鍛煉了學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，又鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

二、改革后教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的實(shí)踐

教學(xué)實(shí)驗(yàn)以90℃～120℃石油醚為原料，測(cè)得其密度=0.695g / mL，選定反應(yīng)溫度、停留時(shí)間、蒸汽稀釋比為影響因素，正交實(shí)驗(yàn)安排見表1。

2012-2013年，我們將改革后的烴類管式爐裂解教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法在化學(xué)工程與工藝專業(yè)2010級(jí)11個(gè)班的學(xué)生中進(jìn)行了應(yīng)用，每個(gè)班按3-4人一組分成9組，每組按表1的實(shí)驗(yàn)條件做一組實(shí)驗(yàn)。

以2010級(jí)1班第5組為例，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的數(shù)據(jù)處理結(jié)果如下：

（一）裂解氣色譜分析結(jié)果

譜圖分析中，裂解氣中乙烯、丙烯的含量由歸一法計(jì)算所得。實(shí)驗(yàn)的裂解氣譜圖及分析結(jié)果如下：

數(shù)據(jù)處理見表2。

由表2中的數(shù)據(jù)可以看出：在裂解氣中乙烯的體積含量為31.10%，丙烯的體積含量為16.63%。

（二）計(jì)算乙烯、丙烯的質(zhì)量收率[7]

乙烯的質(zhì)量收率按下式計(jì)算，同理可計(jì)算出丙烯的質(zhì)量收率。式中乙烯和丙烯含量分別為乙烯和丙烯在裂解氣中的體積百分?jǐn)?shù)。

第五組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示：

全班9組的乙烯、丙烯質(zhì)量收率的數(shù)據(jù)處理結(jié)果見表4。

對(duì)表4中9組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分別求出在三個(gè)因素中每個(gè)水平所對(duì)應(yīng)的乙烯、丙烯收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，結(jié)果見表5和表6。

由表5可以看出：停留時(shí)間對(duì)乙烯質(zhì)量收率的影響最大，其次是溫度，油水質(zhì)量比的影響較?。灰?yàn)橥Ａ魰r(shí)間和溫度的影響是緊密相關(guān)的，從極差來看二者的影響也相差不大。由表中數(shù)據(jù)的分析得出，在所考察范圍內(nèi)，乙烯質(zhì)量收率較好的工藝條件為：溫度在800℃，停留時(shí)間0.7s，油水質(zhì)量比1∶1.4。

由表6可以看出：溫度對(duì)乙烯質(zhì)量收率的影響最大，其次是油水質(zhì)量比，停留時(shí)間的影響較小；在所考察范圍內(nèi)，丙烯質(zhì)量收率較好的工藝條件為：溫度在750℃，停留時(shí)間0.5s，油水質(zhì)量比1∶1.4。

四、結(jié)語

通過對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的改革，將教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的影響因素按照正交實(shí)驗(yàn)方法列表，每組學(xué)生按照正交實(shí)驗(yàn)表中的一組條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，然后全班學(xué)生將各組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總并分析討論，避免了過去所有學(xué)生都做相同條件實(shí)驗(yàn)的弊端。實(shí)踐表明，改革后的教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，將過去的固定條件模式改革為變換條件模式，把學(xué)生引入“設(shè)境—探究—分析—發(fā)現(xiàn)—解決”的學(xué)習(xí)模式中去，從而使學(xué)生的主體作用得到發(fā)揮，創(chuàng)造性思維得到培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)興趣大大提高。在實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果匯總、數(shù)據(jù)分析討論的過程中，學(xué)生們既學(xué)到了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法及動(dòng)手動(dòng)腦的能力，又鍛煉了分析問題、解決問題的能力。經(jīng)過11個(gè)班的教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，學(xué)生們反映良好。

[ 注 釋 ]

[1] 陳語林，童鍵，劉衛(wèi)國.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2003（4）：30-31.

[2] 王明緒.實(shí)驗(yàn)教學(xué)是人才培養(yǎng)的條件[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2002（8）：25-28.

[3] 曾清泉，許士興.制乙烯的管式裂解爐技術(shù)的發(fā)展[J].石油化工，1998（27）：287-292.

[4] 孫煜東.化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2013：117-122.

[5] 梁克中.化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2011.

[6] 徐仲安，王天保，李常英，等.正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法簡介[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2002（5）：148-150.

[7] 郝紅，熊國華，張少鋒，等.烴類熱裂解的丙烯產(chǎn)率計(jì)算[J].化學(xué)工程，1999（2）：54-59.

[責(zé)任編輯：覃侶冰]