王步江， 范志華 ，肖 萍， 樊秀花

(天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院， 天津 300384)

化工原理項目化實驗教學(xué)創(chuàng)新與實踐-以噴霧干燥為例

王步江， 范志華 ，肖 萍， 樊秀花

(天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院， 天津 300384)

為提高化工原理實驗教學(xué)效果，結(jié)合生物工程專業(yè)的知識特點，在傳統(tǒng)化工原理實驗教學(xué)模式的基礎(chǔ)上探索新的實驗方法，以項目實驗教學(xué)進行實施。以噴霧干燥項目為例，根據(jù)本專業(yè)知識結(jié)合干燥理論提出項目實驗教學(xué)方案，采取綜合評價體系，取得了較好的教學(xué)效果，由理論到實踐，建立學(xué)生工程觀念。

化工原理；實驗教學(xué)；噴霧干燥；教學(xué)創(chuàng)新

化工原理是一門實踐性和工程性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程以單元操作為主要內(nèi)容，以傳遞過程原理為主線，研究單元操作原理、設(shè)備構(gòu)造及工藝尺寸的計算，知識面廣、信息量大，具有實踐性和應(yīng)用性。

化工原理實驗由理論到工程，由基礎(chǔ)實驗到專業(yè)實驗的過渡，具有綜合性的特點，是生物工程專業(yè)培養(yǎng)的重要實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生工程觀念和培養(yǎng)科研能力。傳統(tǒng)化工原理實驗教學(xué)幾乎都是驗證性的，一般不需要學(xué)生進行太多思考，就可以完成學(xué)習(xí)任務(wù)，這樣的過程難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，難以培養(yǎng)主動學(xué)習(xí)能力和解決實際問題的能力，難以培養(yǎng)出自主創(chuàng)新精神的人才。

1 項目實驗教學(xué)的實施方式

項目實驗教學(xué)法是以項目為核心，項目實驗教學(xué)法如何實施至關(guān)重要，實施得當(dāng)可以達到很好的教學(xué)效果。首先具體項目必須根據(jù)學(xué)生本專業(yè)所學(xué)內(nèi)容，學(xué)生自己檢索收集相關(guān)資料、設(shè)計可行方案，最終由老師審批確定可實施項目，最后對項目實驗的結(jié)果作出評價。項目實驗教學(xué)法，以學(xué)生為主體，通過項目小組進行探討學(xué)習(xí)為主要形式，提高實踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)。根據(jù)該課程的性質(zhì)，采用項目實驗教學(xué)法可以達到事半功倍的效果。培養(yǎng)學(xué)生工程意識、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、提高學(xué)生的實踐動手和綜合能力方面起著舉足輕重的作用

干燥的目的是除去產(chǎn)品中的水分，以滿足產(chǎn)品的品質(zhì)要求、貯藏或進行下一步加工的需求。目前干燥實驗之一是在恒定的實驗條件下進行的間歇式操作模式，大量熱空氣干燥少量濕物料的方式，熱空氣進出溫度、濕度、流速和濕物料接觸方式均保持不變。記錄濕物料的自由水含量數(shù)據(jù)，并繪制干燥曲線、干燥速率曲線，得到該條件下物料的臨界含水量，掌握干燥速率恒速和降速階段。

噴霧干燥基本原理是物料經(jīng)過過濾由泵輸送到噴霧干燥器頂端的霧化器，利用霧化器將物料分散成霧滴，霧滴比表面積和表面自由能大，高度分散，霧滴表面濕分的蒸汽壓大，所以水分揮發(fā)極快，產(chǎn)品迅速得到干燥。

噴霧干燥可分為三個基本過程階段：一是料液霧化成霧滴；二是霧滴和干燥介質(zhì)接觸、混合及流動，即進行干燥；三是干燥產(chǎn)品與空氣分離。這三個階段操作中都會涉及到單元操作知識或相關(guān)課程知識，噴霧干燥對熱敏性物料的干燥尤為重要。噴霧的霧滴的大小以及均勻程度對顆粒的干燥影響較大，大的顆粒還沒達到干燥要求、小的顆粒卻干燥過度甚至?xí)霈F(xiàn)變色或變質(zhì)的現(xiàn)象。所以料液霧化所用的霧化器是噴霧干燥的關(guān)鍵部件，通過學(xué)習(xí)可以使學(xué)生學(xué)習(xí)霧化的種類及機制。霧滴與熱空氣的接觸是傳熱和傳質(zhì)過程的結(jié)合，也是物料干燥的過程，在這個短暫的過程中同樣也有恒速干燥和降速干燥，兩者的接觸有逆流和并流，液體流量控制和熱空氣流量的控制對干燥產(chǎn)品質(zhì)量的影響。通過改變干燥工藝參數(shù)使學(xué)生更加認識干燥過程。在這個過程中會出現(xiàn)粘壁的情況，研究粘壁的原因和解決方法，拓展學(xué)生們思考的能力。干燥產(chǎn)品與空氣分離，在這個過程中會涉及氣固的分離，讓學(xué)生可以清楚的看到旋風(fēng)分離的應(yīng)用以及其他固體顆粒的收集。

項目實驗過程中，要求學(xué)生詳細記錄進展情況，誰發(fā)現(xiàn)的問題以及解決方法是什么，對于實驗組內(nèi)仍不能解決的問題，可以與教師一起探討進行解決，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性?？梢栽趯嶒炦^程設(shè)計一些問題，讓學(xué)生自己動手解決、不但可以提高他們創(chuàng)新能力，還可以發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題。

2 項目實驗結(jié)果的綜合評價

化工原理實驗的考核由教師評價與學(xué)生自評和互評相結(jié)合的方式。教師對項目實驗過程中運用所學(xué)相關(guān)專業(yè)知識發(fā)現(xiàn)問題，提出問題和解決問題能力，側(cè)重于項目方案設(shè)計是否符合所學(xué)專業(yè)，以及操作過程的考核，占總成績的60%。

學(xué)生自評和互評，根據(jù)項目實驗過程中學(xué)生動手時間的長短，能力的強弱，實驗得到的產(chǎn)品質(zhì)量或通過項目實驗過程中參數(shù)條件的改變，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 項目實驗教學(xué)取得的效果

在化工原理實驗課中采用項目教學(xué)法，取得了較好的教學(xué)效果。

提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和興趣，加強團隊協(xié)作。需要學(xué)生根據(jù)所學(xué)專業(yè)查閱文獻，實驗小組協(xié)商項目內(nèi)容，實驗參數(shù)的制定。項目化實驗教學(xué)，要求學(xué)生選題、操作到產(chǎn)品結(jié)果和討論，而教師只是輔導(dǎo)。學(xué)生要認真實驗、參數(shù)設(shè)計，工藝參數(shù)直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量。通過項目化實驗，學(xué)生模擬了實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力和基本的科研能力。通過項目實驗學(xué)生掌握了查閱文獻的方法，提高自學(xué)能力；對理論課有效的補充，結(jié)合實際生產(chǎn)豐富了實踐專業(yè)知識。學(xué)生利用課外時間查閱資料，設(shè)計實驗方案并實施寫出實驗報告和總結(jié)項目。實驗教學(xué)可以使學(xué)生了解科研過程，對科學(xué)研究有了一定的感性認識。讓學(xué)生能夠掌握基本的科研程序，培養(yǎng)了學(xué)生基本的科研意識和科研能力促進教師教學(xué)水平提高項目實驗教學(xué)，對教師提出更高的要求。在實施過程中教師要指導(dǎo)學(xué)生查閱資料和自己專業(yè)知識相關(guān)、討論實驗方案。解答實驗遇到的問題和疑問，會出現(xiàn)許多新問題，這就要求教師要不斷學(xué)習(xí)提高自身知識水平。通過項目實驗教學(xué)，促進教師加強自身的業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)和科研能力，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。讓學(xué)生知道理論的重要性又會通過理論指導(dǎo)實踐，為學(xué)生提供實踐環(huán)境，了解自己適合科研還是生產(chǎn)實踐。培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力。項目實驗教學(xué)表明學(xué)生是主角，實驗團隊成員提供了個人優(yōu)勢發(fā)揮、鍛煉綜合技能的教學(xué)空間，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

4 結(jié)語

化工原理干燥實驗是對化工原理理論課教學(xué)的重要補充，是連接理論和實踐的紐帶。學(xué)生通過動手操作改變實驗參數(shù)不僅加深對干燥理論的理解，而且還培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題分析問題、運用所學(xué)知識解決實際問題的工程能力，增強工程意識。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求下，從內(nèi)容、設(shè)備、考核方式對干燥實驗教學(xué)改革進行探索，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，達到了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用實踐能力。綜上所述，結(jié)合化工原理實驗教學(xué)和生物工程的專業(yè)特點，根據(jù)實驗課程要求及人才培養(yǎng)要求改進教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，以培養(yǎng)應(yīng)用型綜合素質(zhì)為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生動手和創(chuàng)新能力為重點，改革教學(xué)方法和教學(xué)思路，為用人單位培養(yǎng)具有工程觀念的應(yīng)用型人才。

[1] 李 薇，施小芳，林述英．關(guān)于化工原理實驗教學(xué)方法、內(nèi)容改革的若干實踐[J].化工高等教育，2006(6)：60-62．

[2] 俞 路．化工原理綜合實驗教學(xué)改革與實踐[J].化工高等教育，2005(4)：106-108．

[3] 陳敏恒，叢德滋，方圖南，等．化工原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

[4] 嚴志偉，邵魯華，康 洪，等．化工原理干燥實驗的教學(xué)改革與實踐[J].山東化工，2015，44(8)：144-145．

(本文文獻格式：王步江， 范志華 ，肖 萍， 樊秀花.化工原理項目化實驗教學(xué)創(chuàng)新與實踐-以噴霧干燥為例 [J].山東化工，2016，45(16)：189-190.)

Teaching innovate and Practice for Project-based teaching experiment of Chemical Engineering Principle-Taking Spray-drying as an Example

WangBujiang，F(xiàn)anZhihua，XiaoPing，F(xiàn)anXiuhua

(College of Food Science and Biotechnology,Tianjin Agricultural University;Tianjin 300384,China)

The improvement on the effect of the experimental teaching of the principles of chemical engineering, according to the characteristics with bio-engineering, explore new teaching methods on the basis of the traditional principles of chemical engineering experiment teaching, to project implementation of experiment teaching.Take spray drying project as an example, according to the professional knowledge project experiment teaching is put forward with the combination of drying theory, establish the comprehensive evaluation system, achieves very good teaching results, from theory to practice, set up students' engineering ideas.

chemical engineering principle; experimental teaching; spray-drying; teaching innovation

2016-06-06

天津農(nóng)學(xué)院實驗教學(xué)示范中心教學(xué)改革項目

王步江(1978—)，江蘇建湖人，碩士，副教授，從事化工原理教學(xué)及農(nóng)產(chǎn)品深加工研究。

G642.0

A

1008-021X(2016)16-0189-02