化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式的若干研究

蒲艷玲

（蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式的若干研究

蒲艷玲

（蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

將化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方式作為研究基礎(chǔ)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方式進(jìn)行了系統(tǒng)性的分析，同時(shí)也對相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化，其核心目的是通過數(shù)據(jù)處理方式的創(chuàng)新為化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)的探究提供專業(yè)性的技術(shù)支持，從而為化工實(shí)驗(yàn)的探究提供有效依據(jù)。

化學(xué)化工；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；問題探究

在化學(xué)領(lǐng)域中，化工、材料以及環(huán)境等都具有一個(gè)相同的特點(diǎn)，就是在研究的過程中，需要通過化學(xué)試驗(yàn)對其對象的變化規(guī)律進(jìn)行分析。在這些試驗(yàn)探究中，不同因素的出現(xiàn)都會(huì)對科學(xué)試驗(yàn)造成影響，所以，怎樣科學(xué)的進(jìn)行試驗(yàn)的設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)的處理，逐漸成為化工化學(xué)領(lǐng)域需要繼續(xù)解決的問題。通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)處理教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力，使學(xué)生在試驗(yàn)探究中，得到綜合素養(yǎng)的提升。因此，文章在研究中，將化學(xué)化工作為基礎(chǔ)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行了分析，構(gòu)建針對性強(qiáng)的試驗(yàn)探究項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的化學(xué)思維，強(qiáng)化學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，從而為化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的優(yōu)化提供良好保證。

1 化工原理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

化工原理主要是指化工類以及與化學(xué)試驗(yàn)相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)與工程實(shí)踐的充分結(jié)合。在化學(xué)原理試驗(yàn)項(xiàng)目構(gòu)建中，化工原理的課程較為重要，實(shí)踐性的內(nèi)容也相對較強(qiáng)，核心目的是實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)人才的培養(yǎng)，并使學(xué)生在學(xué)習(xí)中，幫助學(xué)生鞏固化工原理，強(qiáng)化學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。同時(shí)，在化學(xué)原理試驗(yàn)探究中，不同的操作單元、操作原理與及操作工藝都會(huì)呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，所以學(xué)生在試驗(yàn)探究中得到實(shí)際、有效的項(xiàng)目解決，使學(xué)生盡快掌握化學(xué)計(jì)算原理，保證學(xué)生的綜合素養(yǎng)得到有效提升。在化工原理分析及設(shè)計(jì)的過程中，實(shí)驗(yàn)中會(huì)遇到較多的問題，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量、數(shù)值的分析可以進(jìn)行，化工原理中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與工程特點(diǎn)具有顯著性的區(qū)別，如果在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了工程中的相關(guān)問題，就需要有一定的數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐，在這種狀況下，如果學(xué)生進(jìn)行大量的手工計(jì)算，不僅會(huì)浪費(fèi)過多的時(shí)間，而且也會(huì)在數(shù)據(jù)處理的過程中出現(xiàn)一定的差異性，因此，通過化工原理的分析，通過對實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的分析，進(jìn)行試驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，從而保證化工原理以及化學(xué)教學(xué)的基本運(yùn)用。[1]

2 化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式的若干研究

2.1 計(jì)算機(jī)的輔助教學(xué)

在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析的過程中，其最主要的方式是通過多媒體工具以及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)原理、方案等內(nèi)容的輔助性分析，在多媒體直觀問題講解的同時(shí)，可以使學(xué)生更清楚的掌握并理解課程內(nèi)容，有效提升教學(xué)的整體效率。在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的過程中，可以采用Excel圖表功能以及函數(shù)功能進(jìn)行問題的解析，而且，在處理較難問題中，可以進(jìn)行方差分析、回歸分析，使計(jì)算機(jī)計(jì)算軟件的優(yōu)勢得到充分性的彰顯。例如，在均勻?qū)嶒?yàn)軟件設(shè)計(jì)的過程中，某次實(shí)驗(yàn)為了提高吸水樹脂，并提高樹脂鹽水的吸水能力，實(shí)驗(yàn)會(huì)分析丙烯酸的用量、引發(fā)劑用量、丙烯酸用量等，不同的因素取多個(gè)水平的數(shù)值，使回歸方程、方案的確定以及計(jì)算項(xiàng)目得到有效的分析。而且，在Excel表格運(yùn)用中，可以通過回歸數(shù)據(jù)進(jìn)行問題的分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效運(yùn)用。

2.2 離心泵特性曲線的擬合

離心泵而言是一種常見的液體輸送設(shè)備，在某種轉(zhuǎn)速下，離心泵的揚(yáng)程（H）、軸功率（N）以及效率（η）都會(huì)隨著流量（Q）的變化呈現(xiàn)出一定的變化。其具體的曲線圖如圖1所示。

圖1 離心泵特性曲線

在這種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中，主要是將相關(guān)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到了Origin的Worksheet之中，在圖層中的空白處要選擇右鍵進(jìn)行新建圖層以及級聯(lián)菜單的選擇，通過這種擬合方式的分析，可以保證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性。

2.3 化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)中的上機(jī)實(shí)踐

在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)探究及分析的過程中，化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理是一項(xiàng)工具性的課程形式，通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以認(rèn)識到計(jì)算機(jī)方法原理以及計(jì)算機(jī)軟件的處理方式，從而為上機(jī)實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目實(shí)踐提供有效依據(jù)。在上機(jī)實(shí)踐及項(xiàng)目探究的過程中，應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：（1）明確實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目的，達(dá)到實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的合理性。

（2）合理選擇化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目因素。

（3）科學(xué)確定因素的選擇水平。

（4）選擇均勻性的設(shè)計(jì)表格。

（5）對表格表頭進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（6）明確實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案。

（7）在實(shí)驗(yàn)選擇及項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)分析中，應(yīng)該進(jìn)行統(tǒng)計(jì)內(nèi)容的合理分析。在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)探究的過程中，上機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)可以合理選擇項(xiàng)目的優(yōu)化方案，考察3-4個(gè)項(xiàng)目，保證不同因素選擇的不同水平，并按照均勻的項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，從而完善自主實(shí)驗(yàn)的合理設(shè)計(jì)，在這種上機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目探究的過程中，可以使學(xué)生形成獨(dú)立思考以及分析問題的能力。

2.4 合理調(diào)整化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)的考核方案

通常情況下，在化學(xué)化工教學(xué)時(shí)間設(shè)計(jì)的過程中，其所包含的時(shí)間為八周，共計(jì)為48課時(shí)，傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境限制中，其課程內(nèi)容主要包括了教師授課、學(xué)生筆記、課后梗概以及記錄工藝流程等，在這種教學(xué)環(huán)境下，學(xué)生所獲得的專業(yè)能力相對有限，而且工藝流程以及工藝設(shè)備都只能在書本上進(jìn)行分析，但是，由于化學(xué)化工數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)的課程內(nèi)容相對復(fù)雜，學(xué)生只是掌握了基本的工藝流程，實(shí)踐能力卻相對較弱，這就為學(xué)生實(shí)踐能力的提升造成了制約。所以，在教育實(shí)踐項(xiàng)目優(yōu)化的過程中，應(yīng)該選擇幾個(gè)課時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生去當(dāng)?shù)氐幕S進(jìn)行參觀，使學(xué)生更為直接的與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目接觸，然后在進(jìn)行化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)考核項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)。

首先，對學(xué)生能力的考核分析：能力考核應(yīng)該占據(jù)學(xué)生總成績的30%其中的能力考核應(yīng)該包括：

（1）課堂的辯論，課堂辯論應(yīng)該保證成績的5%，并選擇合適性的化工熱門題目進(jìn)行課堂辯論的開展，從而有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生在資料查閱的過程中說出自己的觀點(diǎn)。（2）學(xué)生的出勤率以及作業(yè)成績要占總成績中的15%。

（3）對于參觀實(shí)習(xí)以及工藝試驗(yàn)的項(xiàng)目占總成績的10%，通過這種課程項(xiàng)目的構(gòu)建，可以使學(xué)生在參觀工廠的過程中，掌握專業(yè)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，以及?shù)據(jù)處理技術(shù)，強(qiáng)化學(xué)生的軟件模擬意識，不僅是學(xué)生可以掌握實(shí)驗(yàn)的基本程度，而且也可以使學(xué)生在模擬的同時(shí)，鍛煉動(dòng)手操作的能力。

其次，期末考試成績應(yīng)該占總成績的70%，在實(shí)驗(yàn)增加的過程中，也應(yīng)該保證原有的實(shí)驗(yàn)考試方式，考試內(nèi)容不僅應(yīng)該保證基本的理論基礎(chǔ)，而且也應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的問題分析能力以及問題的解決能力。在期末考試中，所設(shè)計(jì)的題目應(yīng)該包括選擇題、填空題以及分析題及綜合題，在綜合題設(shè)計(jì)中，應(yīng)該對某段工藝流程進(jìn)行截圖分析，使學(xué)生根據(jù)所選擇的設(shè)備進(jìn)行工藝項(xiàng)目及工藝缺點(diǎn)的分析，強(qiáng)化學(xué)生對問題的理解能力，同時(shí)也可以在測試中使學(xué)生在真正意義上掌握理論知識，從而為學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究以及數(shù)據(jù)處理綜合能力的提升提供有效依據(jù)。

3 結(jié)束語

總而言之，在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)處理的過程中，通過數(shù)據(jù)課程項(xiàng)目的運(yùn)用，可以強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)素養(yǎng)，提升學(xué)生的自學(xué)能力，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中激發(fā)潛在的化學(xué)能力，而且，在這種實(shí)驗(yàn)探究的環(huán)境下，也可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的科研以及對項(xiàng)目的探究能力。因此，在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中，教育工作者應(yīng)該認(rèn)識到化學(xué)實(shí)驗(yàn)處理的優(yōu)勢性，為學(xué)生營造很多的實(shí)驗(yàn)探究空間，從而為學(xué)生綜合能力的提升提供有效依據(jù)。

[1]付家新.Origin在化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）理工卷，2010，（1）.

[2]朱建國.數(shù)據(jù)挖掘方法在二苯乙烯系列化合物中的應(yīng)用研究[D].華東師范大學(xué)，2009.

[3]蘇建平.化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理[J].錫林郭勒職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，（1）.

Everal studies Chemistry Experimental Data Processing Mode

Pu Yan-ling

In the study of chemistry and chemical engineering process will be handled as a basis of experimental data，test data on the treatment carried out systematic analysis，but also on the relevant test is optimized，the core purpose of the data processing mode innovation to provide professional technical support for chemistry and chemical engineering experiments to explore，so as to provide an effective basis for the chemical experimental inquiry.

chemistry；data processing；explore problems

TQ021.8

A

1003–6490（2016）04–0166–02

2016–04–06

蒲艷玲（1970—），女，甘肅隴南人，高級工程師，主要從事化工實(shí)驗(yàn)工作。