前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的數學建模宿舍分配問題主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
今天是實習的第一天,原定上午到所分配的數學老師班上聽課,下午與班主任正式見面,然后才正式進入班級。
昨晚定了鬧鐘,早上要6:00起床,和隊友商量了下,最后決定還是6:30起來,因為早上不用去早讀,但是前天通宵建模,白天回了趟家,昨晚想,下了QQ就把設好的鬧鐘改下,沒想到連句晚安都來不及說就困得睡著了,半夜三更空調關了兩次,爬起來開了兩次,導致早上差點起不來。好不容易,早上堅持著起床了,沒想到鬧肚子,霸占了廁所好久,害的女生們都在廚房刷牙洗臉,更對不起大家的是因為我呆在廁所,導致隊友們都準備好就等我一個人,真是罪過罪過。
早上到了實習學校,因為班主任工作還沒有開始,所以早上的任務就是聽自己班級數學老師的課,因為大家的課都不一樣,學校給我們準備了休息室,是一間會議室,環境不錯,有風扇,也有空調,沒課的時候我們就呆在那里。總體來說,屏東中學得環境還是不錯的,除了在建教學樓學校顯得小了點,其他都還不錯,早上到了教室發現教室環境也不錯,歸納如下:
1、黑板很干凈,配套高科技黑板擦,所謂的高級黑板擦就是之前聽說過的可以吸塵的電動黑板擦,用一條管子把灰塵吸到特定的盒子,黑板也擦得特干凈,真是不錯的產品啊,還沒有粉塵污染,不錯不錯。
2、講臺桌、課桌都挺新的,還配有不錯的電腦設備和投影儀;
3、不單單有電風扇,還有空調,上課時候都不會感覺到熱。
總而言之,設備挺好,是我去過的中學中設備最好的一所,唯一不足就是在建學校,上課的地方要繞好多路才到,之前還以為會迷路,沒想到還是找到地方啦,呼呼~
上午第三節,我和沒有頭腦的兔子同志一起到九班聽課,我們跟的是鄭天宇老師,他是一個很強大的老師,也是我們學校畢業的,可以算是學長或者前輩了吧~上他的課總結來說有幾點:
1、很有氣勢,很有魄力,完全鎮得住學生;
2、上課感覺很好,語言詼諧幽默,表達清楚明了。印象最深刻的就是他那個有某有和那句:我知道大家都瑞了。
3、還有一個讓我印象深刻的是天宇老師的板書實在是很漂亮,工工整整,字體也很好看,讓人賞析悅目。
總的來說,感覺這個老師很厲害,可以學到很多東西,真的很幸運。
覺得是實習的第一天,所以還是決定要記下流水賬,以把今天發生的所有事記錄下來,讓我以后可以回憶,呼呼~
中午簡單的在校外吃了面條就回宿舍睡覺,定了鬧鐘要一點起來洗衣服,沒想到睡過頭,一點半才起來洗,哎,沒辦法,真的太困了。
2:30到了學校給我們準備的休息室改作業,早上臨走前老師把今天的作業讓我們回去批改,一大疊,有的了。我們約好下午第二節課的時候在年段辦公室和班主任見面,3:40分到了辦公室門口,一隊11人站在門口聲勢浩大,進了辦公室等了會兒開始開會,終于見到了各位傳說中的班主任,然后確定了我是擔任10班的實習班主任,接下來我要和10班的孩子們一起度過一個半月,充滿希望,充滿激-情,十班,我來啦!
下午第三節到班上參加了所謂的班會課,簡單的自我介紹后就算和大家認識了,記得我當時的自我介紹好像是:大家好,我是來自福建師范大學數學與計算機科學學院20**級的周丹,接下來這段時間擔任大家的實習班主任和數學實習老師(接著我轉身在黑板上寫下了我的姓名和聯系方式),希望接下來的日子離我們互相學習,融洽相處,但是我有一個原則,課后我們可以隨便聊天,大家有什么需要幫助的都可以找我,但是上課的時候我希望大家可以保持好的紀律和一種嚴肅的態度。呼呼真不知道自己當時怎么就這么幾句話順口說了出來,就這樣完成了自我介紹,然后就坐在一旁聽真正的班主任洪皓開班會:班會內容簡單整合如下:
1、總結軍訓,宣布軍訓集體獎項,讓大家接下來再接再厲;
2、要求同學們早上7:15把所有科目的作業上交,并講了下英語小測得情況,希望同學們認真對待學習,提出了班訓:準時、嚴格、守信、正直、剛毅;
3、表彰軍訓優秀學員,哈哈,我還幫他們辦照留念了,不錯的回憶哈;
4、填寫相關信息表;
5、學校來了個檢查儀容儀表的,具體過程省略。呼呼,她們女生的劉海要在眉毛上一厘米才算合格,記得一個女生拿出鏡子整理的頭發還問我,老師我的有沒有在眉毛一厘米處,我笑了。
6、落實寄午相關事項;
7、接下來這個可是重頭戲:制定班規!其實這個學校還是挺民-主的,之前聽班主任說班委只先擬定了幾個先做一段時間,大家相處久了要民-主選舉,今天的班規也是老師一條條提出來征求大家意見,不合適的就刪掉或修改,她的依據是那個什么著名的什么家李鎮西,有同學問他是什么人,老師說事那個什么什么家(老師有說我忘了),然后班上最調皮的男生說了句不認識。班主任說那是你自己沒有見識,說實話我也沒有聽過,然后馬上坐我旁邊的可佳同學就問我:“老師你知道這個人嗎?”我只能尷尬的回答:“沒有!”整個班規圍繞了各個方面進行討論,第三節下課都沒有討論完,第四節課繼續討論,說下,這個學校上午下午都是四節課,下午5:55才正式下課,沒想到這個班規的制定沒那么簡單,到了放學都還沒有制定完,老師只好下次繼續。
放學了,但是有些同學英語小測不合格,這個班的班主任是教英語的,因此我要留下來看著他們讓他們復習十五分鐘,因為隔壁班的老師有事,所以我們班的老師要兩邊跑,所以我就站在講臺上呆了會兒,這個班的小孩還是比較活躍的,喜歡討論,記憶猶新,洪凱走到我旁邊說了句,老師你講話他們會聽嗎?然后幫我很大聲叫了聲安靜,哦我真是尷尬啊~~~估計要像他們班主任那么嚴厲的方式才能鎮得住他們,不過我會努力讓他們好好聽話的~
終于真的放學了,走出校門六點半了,辛苦了一天,說累其實也不是很累,但是收獲還是不少的,后來去了超市,我忘了鑰匙在我這,后來只好屁顛屁顛的跑回去開門,只好買了餃子回去煮,宿舍沒有鍋蓋,我很聰明的用砧板當鍋蓋,在燒開水的時候我打開砧板的剎那被無情的蒸汽燙傷了,好痛啊~趕緊拿了兔子的牙膏涂了,現在兩根手指白白的,有圖有真-相,下次再上傳哈~~~
吃過餃子,就開始寫日志,下了很大的決心決定寫多點,但是必須要記流水賬才能把所有的記錄,所以就如此的啰嗦的面面俱到了~總的來說今天還是很有收獲,發現真正自己做的和平時練習的差很多,我還有很多需要學習的,接下來要用我的人格魅力征服那群小鬼~好了就到這吧,等等還要改那厚厚的數學作業和寫隊長實習日志。
對了,在次特別鳴謝海龍同學,因為我的手被燙了,所以后來我的餃子是他幫我煮的,謝謝哈~
第二天
今天是實習的第二天,早上終于我第一個醒了,然后成功的叫了大家起床,不過還是和大家一樣在床上賴了會兒床,不過還好,比昨天早很多起來,然后很榮幸,早上沒有拉肚子,沒有再讓大家等我,不過今天早上大家都在宿舍吃早餐我也就和沒頭腦的兔子一起在宿舍吃了,還好昨天囤積了挺多的食物,哇哈哈~~~
今天早上正式進入班主任的工作,話說十班的孩子要早上7:15分之前把所有的作業都上交完畢,因此我大約七點就到了辦公室,沒有見到班主任的影子,以為她已經去尋班了,過了會兒還是不見人影就決定去班上看看,沒想到半路遇到剛來的班主任,還夸我來得早,呼呼,不錯不錯,其實我是很困的。
因為昨天幾乎沒有和學生有什么相處的機會,所以我一進教室,大家還是處于興奮狀態,大聲呼喊,班主任好,哇咔咔~突然好有成就感,不過貌似他們并不是很聽我的話,失敗啊,沒有關系,我接下來跟他們耗上了~早上沒有數學課,我就在辦公室幫班主任打打成績表,看看數學作業,眼保健操得時候到教室逛逛,話說這個學校的眼保健擦實在是特別,先是吸氣~~~呼氣~~~再是摸耳朵,雙腳臥地,奇了怪了~~~~突然感覺自己好像老了。今天中午是學生寄午的第一天,我和兔子決定留下來幫忙看著他們,因此到校門口匆匆吃了餃子就來到了教室。
我的班主任是個漂亮又可愛的老師,很有魄力!每次要去班上的時候都是說:“我要去收妖了!”哈哈哈哈哈~真逗!十班的孩子很皮很皮,都很有個性,但是都很有意思。中午的時候第一個就做好座位開始做作業,恩,不錯不錯~后來陸陸續續的幾個班的學生都就坐,開始午休或自習~其他班的一些學生估計是都沒有見過我,都問我是不是實習老師,好吧,我長得比較幼稚,看起來不像吧~不過有點小成就,因為終于有人問我數學問題啦,哈哈哈哈~對了兔子班上幾個男生,真是讓我無語,不過很可愛,兔子,你懂的!
段長要求2:10再放他們去上課,沒有想到段長一走,有幾個男生帶頭走了,所有人都走了,太無視我們了!看我明天怎么收拾你們,哼哼哼。
下午第一節他們上體育課,和班主任尋了班上,抓了遲到的警告了一下,就一晃過去了,然后就到教室聽第二節的數學課,天宇老師果然厲害,剛進班級就給他們來個下馬威,規定了一些事情,開始上課,今天講新課,很干脆,并沒有向我們所想的那么復雜,沒有優美的過度語句卻又是那么自然的過度,課講得很快,可能因為簡單,課后同學反應不是很難,還好還好~這節課老師先花了半節課講了上節課的作業,作業是我和兔子一起改的,普遍存在很多問題,如粗心,公式不熟等,天宇老師很注重格式,要求格式不對的同學藥重做作業,從而來養成學生一種嚴謹認真的學習態度。后半結課時新課的講授,講得是第一章第一節第一小節集合的定義及其表示,速度很快,講得很清楚,一看就是很有經驗的老師。
下午的三四節課是所謂的校本課,打聽了校本課還是不太清楚是什么課,就知道剛開學還沒有開始上,現在上自習,呼呼,不過劭毅老師的解釋很獨特,校本課:“笑你笨的課!”哈哈哈哈哈。因為三四節課是自習課,因此我也呆在班上,讓他們有問題的可以問我,原以為大家都不敢過來,沒有想到還是挺多同學問我問題的,我老開心的啦,雖然大家的問題都差不多,但是我還是不厭其煩地回答,貌似好久沒有給別人解答數學題了,除了家教的時候,呵呵,開心開心~不過發現我讓大家安靜的時候大家貌似不給面子,我說你們太不給面子了吧,沒想到他們的回答是,老師您太溫柔了,你要兇點,我說我如果真的生氣會很火爆的,竟然沒有一個人相信,好吧。
今天一天走到哪里都有學生喊我:“老師好!”,不管是認識的還是不認識的,估計他們養成了看見老師就要問好的習慣吧,真是好孩子,感覺真是不錯哈~
十班的慣例,放學后英語小測沒有過的同學留下來念十五分鐘的英語在小測,如果兩次沒有過的就念半個小時,好吧,今天晚上留了半個多小時,6:45分左右才和兔子屁顛屁顛的出了校門,然后隨便吃了晚飯,帶著疲憊的身體回到了宿舍,洗了個澡,終于又肚子疼的死去活來,哎,又拉肚子了。
晚上洗完衣服,開了個小會,終于回到宿舍開始寫日志,今晚沒有作業要批改,等等寫完兩篇日志放松一下然后要早早的去睡覺,呼呼~明天還要早起,好吧,超級丹,加油!
第三天
終于邁著疲憊的身子回到了宿舍,來到了我親愛的床鋪開始我今天的日志,話說我為什么這么晚才回來,兩個字,家教!今晚的家教讓我糾結啊,不是因為其他,就是坐車的問題,害我去了15元的打的費,心疼啊,具體情況如下:
晚上照舊在學校呆到六點半才去吃飯,吃完飯大約七點左右開始等車,發現貌似屏東坐車到閩運汽車北站再轉車到雙坂會比較快,木有想到,到了汽車北站下車的時候才發現要到對面坐車,這還沒有什么,關鍵是我找不到車站,問個路人說要往下走,走到了十字路口都沒有找到,又問了個路人說往上走,只好折回去,還是木有,時間已經快要八點了,答應家長今晚要過去的,只好打的然后就花了我15元錢,心疼啊,由于時間很晚了,所以今晚就補了一個小時我就匆匆地坐車回來,發現其實還有更短的站,大約半個小時能夠到,我了個去!
好了,正式開始今天的實習日志:
早上依舊早早起床,到了教室監督了早讀,今天早上是語文早讀,但是大家都沒有帶語文書,因此臨時改成英語早讀,說到英語讓我傷心,姐姐我只過了四級,六級還在掙扎,進校第一天學生就問我六級過了沒有,我當時那個尷尬啊,哎,不談這個了。話說早讀后我就在辦公室看看書打發了下時間,待到第二節課,繼續聽我師傅天宇老師的神奇的課,繼續講授集合的相關知識。實際上今天早上第二節和第四節都是數學課,因此兩節課講授的內容較多,我一直覺得在他課上能夠學到很多的東西,他對每堂課的設計都很精心,對于每個例題甚至是板書的位置都很有講究,就如今天在引入兩集合相等的時候,他用他獨特的類比學習法,引用數中的“a<=b且b<=a,則a=b”,類比集合相等的判斷,讓學生更容易接受。今天這堂課涉及了一些集合的語言描述和集合的關系,對于剛上高中,第一次接觸結合的學生容易混淆,老師選用了很典型的例題,對屬于與含于進行了比較和區別,讓學生更加容易接受,同時解釋了空集的概念,并舉了具有代表性的例子{空集}不是空集,來說明空集和{空集},整堂課很嚴謹,很有邏輯,并選用了很好的例子來表征所學的知識,引人入勝,讓人能夠全身心投入課堂中。第三節課,天宇老師和我一起探討了我的課題基本不等式,發現了很多的問題,我還需要多多努力,好好修改!同時今天的作業貌似不是很難,我和兔子一溜煙就改完了作業,歐也~
中午吃過午飯仍然留在學校,不過今天不用集體在階梯教室,只要呆在各自的班級就可以,因此我吃過午飯就來到班級,班上的同學還是很喜歡學習的,不停地問我數學問題,感覺成就感又提升了,也覺得認識了更多的學生,更多的學生看到我會更加熱情的打招呼了,呼呼還是不錯的,唯一有點不足的是,有人問我問題的時候,其他的學生討論聲過大了點,然后被今天值班的明星同學警告了一通,呼呼~
下午他們上四節正課,木有自習課,我就在辦公室呆了一個下午,幫班主任做做事,自己看看課標,一個下午就晃噠過去了,不過我想說的是劭毅老師真的挺可愛的,會跟我們講笑話,我們一起談起我們共同的老師不亦樂乎哈~當然還有他那個一邊看手機一邊哼的歌,更讓我們覺得好玩。
放學后,依照慣例還是英語小測沒有過的同學補測,不過今天有進步,只剩下三個同學沒有過,比起第一天有半個班重測真的進步很大了~呼呼,這兩天印象深刻的有那么幾個學生,其中一個就是他們班的寄讀生小朱同學,記得第一天跟他講話他不搭理我,還用很鄙視的眼神秒殺我,讓我倍感失落,進過這幾天的相處,發現其實他是個很聰明的學生,平時看似懶懶散散,實際上課都有聽進去,然后我就跟他講了一些道理,他也很乖的點頭說懂,并答應會認真聽講,今天他答應我明天絕對不會再小測不過,明天我可要看他的嘍~
忙碌的一天又過去了,大紅同學打電話說天天倒計時等著我們劇組的回去,說還有六個星期,突然有點覺得時間好快,一轉眼已經過去一個星期了,我還有好多同學沒有認識,還有好多事情沒有做。
這個月底要召開運動會,班主任說讓班級有剩一件班服,讓我到時候也穿班服,我突然好興奮,突然覺得我可以和孩子們一起穿一樣的衣服,好期待哦~班主任還說要我我代表十班的老師去參加年級的接力賽,呼呼,太抬舉我了,都是巧風同學和那個沒有頭腦的兔子說我厲害,哎!到時候萬一丟人了,怎么辦啊~~~
好吧,天色已晚,今晚的日志就到此結束吧,接下來當然還有隊長日志要寫,還要修改自己的課題,明天下午要去老校區培訓,沒底啊!特沒底啊!腫么辦啊~~~
咔!不多說了,如果困了的人,晚安,如果不困的人提前晚安吧~晚安各位~
第四天
好困啊,終于明天要周末了,但是還是好多事情,今晚自我放松一下,看了快女,然后看個電視劇,然后開始我今天的日志:
今天早上早早起床,幾個早上的證實,我的鬧鐘不用調六點,太早了,反正也起不來,下星期調六點十五分試試。連續兩天早上都是在宿舍喝牛奶,今天早上心血來潮想去樓下吃早餐,一碗鍋邊,三個油餅(小小個的,三個一元,挺好吃的),美滋滋的,然后很淡定地到了學校。
今天早上的早讀是語文早讀,語文老師親自坐鎮,因此我和班主任都偷閑了一下,第一節課是數學課,天宇老師一大早就來了,晃噠一下早讀就結束了,開始了今天的第一節課,今天講的是集合間的運算,天宇老師的分格是每天先花幾分鐘時間講評作業,然后才開始新課的講授。講課并集、交集和補集,老師要求同學對所講的數學概念要記住,但不要求一字不漏的背下來,但是關鍵字不能漏。課上老師運用語言描述了集合的并關系,再得出它的數學語言描述,講述了一個新的內容Venn圖,讓學生學會用數形結合的思想來認識問題、解決問題。同時引用課本的例題,和導練,并強調了并集中的“或”的含義“至少有個一成立”。類比于集合的并集,老師引出了集合的交集,引出集合的交,將例題五進行變形,分析了交得多種情況,達到了知識的擴展與延伸。補集是這節課的一個難點,學生很難理解,老師運用給一個例子,然后進一步變形,結合Venn圖進一步理解補集的含義,是整堂課達到高-潮。整堂課,氣氛十分活躍,這也是天宇老師的魅力所在。
上完天宇老師的課,第二節課,我和班主任皓皓老師一起改了一下班規,一起聊了一下班上同學的一些情況,然后例行公事——改作業。第三節課,幫段長打了個表格后乘機改了下基本不等式的課件,其實仍然是在茫然階段,木有頭緒啊~接著我繼續改我的作業,直到下課,班主任和我一起去吃飯,話說為什么今天兔子消失了呢,因為今天中午她和她們班班主任值班,有免費的午餐吃,呼呼,然后我就頭也不會的跟著班主任去覓食了。話說這個時候外面很擠,我們木有找到位子,然后班主任就帶我取了個很神秘的地方,哪里的菜好吃,量多,重點還便宜,呼呼~淡定!低調!哈哈~
今天下午要去趟舊校區交流下比賽的先關事項,雖然跟班主任請過假,但是還是不放心班上的學生,怕他們有數學問題不會,然后就來到了班上,沒有想到迎來了同學的吶喊:“啊,老師,你有來太好了,我有問題要問你,班主任說你下午沒有空不來,我有一堆的問題。”雖然怕來不及,但是我還是給他們講解了題目才離去。
下午一點多就到了舊師大成功樓,初略的交流了下實習的情況,因為似乎老師不是很感興趣我們隊的,畢竟不是她的隊,所以我就坐在哪里一眼不發。后來到了會議室交流了下比賽的準備情況,老師臨時帶了三道題讓我們即興演講,暈菜,好吧,我又有點偏題了,后來有初略的交流了下各自的想法就匆匆的回來了。因為今天下午全校大掃除,加上中午我不在教室,怕學生有疑問,因此心急如焚地趕回去,哎,堵車,最后還是沒有趕上,因為他們提前放學了,只剩下做衛生的幾個學生,檢查了下衛生后,自己也動手干了點,發現這個班的幾個男生還是挺乖的,比如勤勞的勞動委員林子鈞同學和一項很有禮貌還很熱愛學習的蔡自力同學,雖然一些同學沒有完成清楚就走了,但是我叫他們做什么他們都特勤快,感動啊,沒有頭腦的兔子還跑過來羨慕一番~
似乎晚吃飯,晚回宿舍是實習的家常事,今晚我和兔子還遇到了剛出門的老班長“臧老師”我們三人一起到樓下的小炒店炒了幾盤菜吃了晚飯,話說這家店很小,但是挺實惠的,關鍵還好吃,呼呼,一個人吃的很好也就十來塊,相比于學校門口隨便一個套餐就要十幾快便宜多了。
今晚是周五,明天放假,于是乎,自我放松了一下,看了快女,還和阿理同志一起看了個電視劇,討論了一小下,還是蠻有意思的。
關鍵詞:化工原理;教學;工程觀念
“化工原理”課程包括教學、實驗、設計三個環節,是化工類專業的基礎必修課之一,是學生專業知識構建中的一門“承前啟后”的重要課程,也是學生從“化學”到“化工”認知過程中的紐帶與橋梁。近20年來,全國許多工科高校包括一些林業院校紛紛開設了“化工原理”課程。由于“化工原理”課程涉及范圍廣、內容多,加上相關實驗與設計對學生的動手能力和計算能力的要求較高,因此如何與專業發展方向相銜接開展教學,是一項非常重要、難度頗大的研究課題。
“化工原理”是一門以典型的單元操作為主要內容,以傳遞過程和研究方法論為主線的工程技術基礎課。它不同于物理和化學等基礎學科,因為基礎學科以簡單的、理想的模型為研究對象,采用的是嚴密的數學分析法;而工程學科面臨著真實、復雜的實際生產問題,加上待處理物系千變萬化、影響因素多而復雜、操作條件各不相同,除了少數簡單的問題可采用數學解析法以外,大多數問題需要依靠理論指導下的工程化方法來解決。
“化工原理”實驗和課程設計更是強調學生運用工程方法和工程手段將書本知識實現應用的環節,即是強化學生將理論的感性認識上升到理性認識,達到“學以致用”的目的。這就要求學生盡早建立工程意識,樹立工程觀念,培養工程思維,最終能用工程觀念分析、解決工程實際問題。本文擬從“化工原理”理論教學、課后實驗、課程設計三個角度來探討學生工程觀念培養的問題。
一、教學中提煉工程觀念
教學活動是在教師指導下學生積極參與學習的過程,其中教師的引導顯得非常重要和關鍵。教學中應有意識地讓學生建立起一種工程意識,用工程的價值觀念來分析解決工程實際問題。其中,注意引入一些有效的工程應用方法,可達到事半功倍的效果。
(一)聯系實際法
在課堂教學中,可以采用集體討論、教師點評等形式,調動學生的參與意識,盡量選擇一些與現實生產、生活聯系緊密的工程問題進行引導、分析、討論和歸納總結。例如,在流體流動章節的教學中,引導學生留心觀察宿舍在用水高峰期與非高峰期出水量的大小來理解分支管路中流量分配的特征,并可結合家庭裝修中如何合理選擇和鋪設水管等具體問題來理解流體流動阻力的概念,深入淺出地加以引導和啟發。每次討論時,要注意引導學生從生產技術性、經濟合理性方面進行系統的“工程”考慮,要對不同的方案進行“工程”比擬,深入剖析問題,得出結論,從中提煉工程意識,形成工程觀點,強化工程思想。
再比如,在傳熱學的教學過程中,可就家庭熱水器的安裝和熱水管的布置,家用電暖爐的工作原理、傳熱方式等與人們密切相關的生活事例來分析傳熱的原理,討論如何有效地傳熱以及如何防止在傳熱過程中的熱損失等相關的工程實際問題。這不僅能充分調動學生的洞察、想象和思維能力,強化對工程觀念的檢驗和應用,同時也能培養學生對“化工原理”課程的興趣,有利于工程觀念的建立和提升。
(二)數學模型法
數學模型法是在對研究的問題有充分認識的基礎上,將復雜的問題作合理又不過于失真的簡化,提出一個近似實際過程且易于用數學方程式描述的物理模型,并對所得到的物理模型通過物料衡算、熱量衡算、平衡計算等找出模型參數之間的關系,進而建立數學模型,然后確定該方程的初始條件和邊界條件,求解方程,最終通過實驗對數學模型的合理性進行檢驗并測定模型參數。
在“化工原理”課程中,最著名、最實用的模型當屬膜模型,它普遍適用于動量、熱量和質量三種傳遞。此外,還有許多其它問題的求解也可采用建模來解決。例如,在講授非均相體系分離中的沉降過程時,以求取流體通過固定床的壓降為例,可用實物圖片告知學生固定床中顆粒間的空隙形成許多可供流體通過的細小通道,這些通道是曲折的而且是互相交聯的,同時,這些通道的截面和形狀又是很不規則的,流體通過如此復雜的通道時的壓降自然很難進行理論計算,引導學生借用數學模型法來解決。即,將床層中復雜的不規則的通道簡化成許多管徑為d。、長度為L。的平行細管,簡化后的模型通過引入模型參數結合范寧公式計算阻力,最后通過實驗來確定模型參數和檢驗數學模型的有效性。這樣,就把一個復雜的實際工程問題簡化為一個簡單的流體流動問題。學生在其中經歷了提出問題、分析問題、解決問題的過程,既加深了對公式的理解和認識,又掌握了一種實用的工程問題解決方法。
(三)因次分析法
許多工程的實際問題,涉及的變量較多,過程較復雜,一般很難從理論上進行描述,通常采用因次分析法。該法不需要對過程機理有深入的理解,只需盡可能地分析并正確列出影響過程的主要變量,通過無因次化減少變量的數目,再通過實驗確定具體的函數關系。因次分析法用無因次數群代替單個變量,大大地減少了實驗的工作量,并且實驗中不需要采用真實的物料、真實的流體或實際的設備尺寸,只需借助模擬物料,由一些預備性的實驗或理性的推斷得出過程的影響因素,進而加以歸納和概括,形成經驗方程。
以流體流動章節中獲得流體在管內流動的阻力和摩擦系數入的關系式為例。根據摩擦阻力的性質和有關實驗研究,得知由于流體內摩擦而出現的壓力降Pf與管徑d、管長1、液體黏度u、液體密度p、流速u、管壁粗糙度ε等6個因素有關,但無法寫出具體的函數表達式。將問題寫明擺在學生面前,并適時地傳授給學生一種實用的工程方法——因次分析法,即根據因次一致性原則和白金漢的7c定理,引導學生將上述6個參數對壓降Apf的影響轉化為dup/u(雷諾數)、1/d、ε/d 3個無因次數群對Pf/pu2(歐拉數)的影響,使得實驗研究可從原來考察7個參數之間的關系減少為4個無因次數群之間的關系,大大減少了實驗的工作量,讓學生切身體會到該法的方便性與實用性。
因次分析法另一個重要的特性是,可將水、空氣的實驗結果通過無因次數群類比法推廣應用于其它流體,將小尺寸模型的實驗結果應用于大型實驗裝置。讓學生明白實驗前的無因次化工作是規劃實驗的一種有效手段,在化工中應用廣泛。這樣,學生今后遇到類似的實際問題,就可大膽地應用已學過工 程方法,達到解決問題的目的。
(四)近似估算法
一般來說,影響工程問題的因素眾多,在處理工程實際問題時考慮所有影響因素是很難的,所以在處理實際工程問題時只要保證結果在允許的誤差范圍內,工程上是可以接受的。因此,學生有必要掌握工程上近似處理、近似計算的思想和方法。例如,在傳熱計算中總傳熱系數K是評價換熱器性能的一個重要參數,也是換熱器的傳熱計算所需的基本數據。在忽略換熱器污垢熱阻的前提下,K的表達式為:1/K。=1/ao+(b/λ)(do/dm)+(1/ai)(do/di)。可以看出,總傳熱系數的倒數,即總熱阻由三部分組成:管外傳熱熱阻、管壁導熱熱阻、管內傳熱熱阻。當ao>>ao時,Ko=ai成立。即,總熱阻是由熱阻大的那一側的對流傳熱所控制。而在工業上換熱操作中,通常都是由飽和熱蒸汽加熱冷流體,其中水蒸氣的對流傳熱系數ao相當大,因此可將總傳熱系數K作近似處理,其值約等于冷流體的對流傳熱系數ai值。同時在實際操作中,欲提高K值,關鍵在于提高對流傳熱系數較小一側的a。
可見,在教學中應讓學生逐步掌握工程上近似處理的思想和方法。在課堂上的例題與習題講授過程中,應經常穿插一些工程實際問題,要求學生大膽快速地進行近似估算。這樣,不僅能使學生深化對理論教學內容的認識,而且還可使學生做到舉一個“例題習題”而反思三個“工程問題”,進一步完善對工程意識的建立,鞏固工程觀念。
(五)過程分解法
在處理工程實際問題時,將一個復雜的過程(或系統)分解為聯系較少或相對獨立的若干個子過程(或子系統),分別研究各子過程(或子系統)的特有規律,然后將各個子過程(或子系統)聯系起來,探求各子過程(或子系統)之間的相互影響及總體效應,再分別采取各自合適的研究方法,這就是過程分解法。
例如,在設計填料塔時,把填料層高度計算公式表示為傳質單元高度HOG或HOL和傳質單元數NOG或NOL之積,表面上看起來只是變量的分離和合并,但實質上卻是對過程的分解。NOG、NOL與物系的相平衡及進、出口濃度有關,受工藝條件控制,反映了吸收過程進行的難易程度;而HOG、HOL則與設備形式及設備的操作條件有關,反映了設備效能的高低。這樣,在選擇設備之前,可以根據給定的分離任務,計算出NOG或NOL,如果NOG或NOL太大,則表明吸收劑性能太差或分離要求過高,必須選擇高效設備去適應。因此,在講授填料層高度計算時,不能簡單地引入NOG、NOL及HOG、HOL等符號的定義,還要說明這樣處理的優點,讓學生了解如此分解的內在含義。
(六)當量處理法
當量處理法是指用一個已知的過程(或參數)代替另一個較為復雜的待定過程或參數,使該事物在過程特征的某一方面與另一較為簡單的已知事物等價。在“化工原理”課程中,用當量法處理工程問題的例子很多,例如:通過引入當量直徑將圓管內流動的研究結果推廣于非圓管;引入當量長度計算管件、閥門的局部阻力;引入當量濾餅厚度(或當量濾液量)計算濾布阻力;引入體積當量直徑和形狀系數表征非球形顆粒等。這種“化繁入簡”的處理手段,可直接解決工程中很多復雜的問題,應用廣泛。
二、實驗中確定工程觀念
化工原理是人們通過長期實驗總結和工程實踐驗證了的實驗學科。我校先后從天津大學、浙江大學、南京工業大學購入全套化工單元實驗裝置,設備先進,自動化程度高,實驗硬、軟件條件齊備。我校的化學工程實驗中心于2004年獲中央與地方共建高校基礎實驗室的資助,2005年被授予“江蘇省基礎實驗示范點”。
以往“化工原理”實驗一般采納的是“學生預習—教師講解—學生操作—寫報告”的教學模式,這種模式教學方法單一,其任務只是驗證理論知識中的一些現象、結論,在這種教學模式下學生缺乏創造性,對其工程觀念的培養幫助并不大。因此,我們利用實驗條件的優勢,大膽地進行了新的教學模式的探索,實行開放式實驗教學模式。其根本目的就是真正體現以學生為教學的主體,將更多的主動權和選擇權交給學生,激發學生的學習興趣和主動性,為學生自主學習提供一個平臺。在開放式的教學模式下,教師不再對實驗原理、操作步驟、儀器使用等進行詳細的講解,這些內容由學生自己去學習,教師只起到督導的作用,對學生的實驗過程僅提供一些指導性意見。為了很好地完成實驗,學生必須做好實驗前的準備工作,熟悉實驗內容,查閱相關的文獻資料。這樣,就調動了學生學習的積極性,效果明顯優于以前。雖然學生在實驗過程中遇到的問題比以前更多,但在處理這些問題過程中,學生分析和解決問題的能力得到了實際的鍛煉,這正是我們所期待的,有助于培養學生解決工程問題的能力。
三、設計中實踐工程觀念
“化工原理”課程設計是一個總結性的實踐教學環節,是對學生綜合應用本課程及其它相關課程的基本知識,獨立完成某單元操作設計的訓練。通過選題、資料的準備、化工單元過程設計和總結等相關程序,使學生真正體驗解決工程問題的思路和方法,切實地感受理論知識與工程觀念的結合和應用。通過課程設計的訓練,營造學生模擬解決實際工程問題的場景,以達到對整個“化工原理”課程知識認識上的升華。
例如,學生做“苯一甲苯混合體系的分離”設計時,首先面臨過程的選擇,可以選擇蒸餾或萃取這兩種化工單元操作,也可選擇一些新型的化工單元操作,如膜分離等。在一般情況下,首先考慮采用蒸餾,它最適合于分離大部分的液體混合物,尤其適合于大規模、自動化控制的工業分離。只有不適宜用蒸餾分離的物系,才考慮用其它的分離手段。在過程確定以后,就必須進行設備的選擇。如果確定用板式塔,則還要確定用什么樣的塔板。如果確定用填料塔,則還要確定用整裝填料,還是用散裝填料,用什么材質,等等。這些問題即為設備選擇。
在確定了過程和設備之后,就要進行過程的計算和設備的設計。在這個過程中,通常必須利用物料衡算方程、熱量衡算方程、操作線方程、熱力學方程、傳熱速率方程、傳質速率方程等關系式,根據所處理物系的性質和操作條件進行設計計算。設計計算過程通過各種物性數據手冊和化工手冊查取所需的設計數據,且經常采用一些適用的經驗方程計算有關參數值。在缺乏數據的情況下,有時候則要組織實驗以取得必要的設計數據。這樣,既鍛煉了學生查閱文獻的能力,也使學生掌握了遇到實際工程問題時可以采用的各種方法。
課程設計完成后,讓學生模擬面對實際的工業場合可能出現的各種設計型問題和操作型問題進行答辯。前者主要就設備參數條件選擇的依據給出合理詳盡的解釋說明;而后者的一般表現方式是:當某一個操作參數發生變化時,通過分析判斷,該參數的變化將會引起其他哪些參數發生變化以及變化的方向(變大還是變小)、變化程度的大小。只要參數變化在允許的范圍內,操作仍可視為正常。而參數變化超出允許的范圍時,就要進行調節。同時若設備發生故障,則要求通過分析判斷發生故障的原因,并排除故障。通過上述的訓練,既加深了學生對“化工原理”課程相關知識的理解和鞏固,又使學生在設計中實踐了工程觀念。