圖示教學(xué)法在化工原理教學(xué)中的重要作用

張建峰++朱學(xué)軍++梁靜++張潔婧

摘 要：本文在吉林省品牌專業(yè)生物工程團(tuán)隊(duì)支持下，我們介紹的圖示教學(xué)法在化工原理教學(xué)中起到的作用，包括可以使錯(cuò)綜復(fù)雜的各種單元操作間的關(guān)系變得很清晰易懂，可以使復(fù)雜的計(jì)算問題變的簡(jiǎn)單易解，還可以使學(xué)生對(duì)從未見過的設(shè)備瞬間具有比較直觀的認(rèn)識(shí)和理解。可見，圖示教學(xué)法在化工原理教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。

關(guān)鍵詞：圖示教學(xué)法；化工原理；設(shè)備構(gòu)造；原理分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.205

0 引言

圖示教學(xué)法是以圖示意或圖文示意，即以文字、圖形、符號(hào)、數(shù)字等語(yǔ)言形式構(gòu)成圖示結(jié)構(gòu)。與文字相比，圖片更直觀，更易理解和掌握，因此教學(xué)效果顯著。目前，圖示教學(xué)法已在包括歷史、地理、會(huì)計(jì)、生物化學(xué)等多個(gè)學(xué)科中被廣泛采用。有關(guān)圖示教學(xué)法在化工原理教學(xué)中的應(yīng)用的研究確比較少。但是，圖示教學(xué)法在化工原理教學(xué)中卻十分實(shí)用，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1 圖示教學(xué)法可以很容易的理清楚一些單元操作間的關(guān)系

在講單元操作蒸餾時(shí)精餾與簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾這三者難以區(qū)分，但是，只要有一張簡(jiǎn)單的圖則可一目了然的將這三者區(qū)分開來，如圖1所示。

2 通過繪圖可以是原本復(fù)雜的計(jì)算變得簡(jiǎn)單。

在蒸餾過程的物料衡算時(shí)我們常遇到類似這樣的問題：

問題1：對(duì)某兩組分理想溶液進(jìn)行常壓閃蒸，已知原料液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)XF為0.5，若要求汽化率（塔頂流出的氣體量D與進(jìn)料量F的比）D/F為0.6，試求：簡(jiǎn)單蒸餾操作后得到的平衡的氣液組成y與x。

很多同學(xué)遇到這樣的問題會(huì)覺得無從下手，但是如果這時(shí)候能畫張圖出來，那么問題就簡(jiǎn)單多了。如圖2，a所示，我們用虛線打個(gè)框，不考慮框內(nèi)蒸餾塔具體的操作情況，根據(jù)物料平衡原理，進(jìn)入框的物料量F等于從框內(nèi)出來的塔頂物料D與從框內(nèi)出來的塔底物料W的和；同理，進(jìn)入框的易揮發(fā)組分量FXF等于從框內(nèi)出來的塔頂易揮發(fā)組分量Dy與從框內(nèi)出來的塔底易揮發(fā)組分量Wx的和；再加上已知條件D/F=0.6以及XF=0.5，那么求解方程組即可得到我們想求解的x和y。這樣，問題就會(huì)比直接讀文字求解簡(jiǎn)單。如果學(xué)生還是沒有理解，那么比較下圖2，a和圖2，b可知，兩個(gè)圖說示的黑箱模型描述的問題及其相似。這樣，就可以把兩相混合物中的易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分分別當(dāng)成白球和黑球。那么，問題1就可以表述成問題2。

問題2：對(duì)含有黑白兩種顏色的球的物料鼓風(fēng)，黑球的密度大，白球的密度小，已知初始混合物中白球所在的比例XF為0.5，若要求從箱子頂部吹出的白球個(gè)數(shù)D與原始物料中黑白球的總數(shù)F的比）D/F為0.6，試求：當(dāng)從箱子頂部和底部吹出小球的速度不變時(shí)的箱子頂部吹出的小球中白球的比例y與箱子底部吹出的小球中白球的x。這時(shí)，不難看出，原本復(fù)雜的化工原理問題變成了簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)問題，當(dāng)復(fù)雜問題變簡(jiǎn)單時(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性必然會(huì)提高，教學(xué)效果也會(huì)變好。

3 圖示教學(xué)在化工原理介紹中起到很大作用

化工原理除了介紹單元操作的工作原理，操作特性外還需要介紹實(shí)現(xiàn)這些單元操作所需要的設(shè)備。而工業(yè)生產(chǎn)中所用的設(shè)備往往是比較復(fù)雜的，而且是我們?nèi)粘２辉姷?，也不容易見到的。這種情況下，多少語(yǔ)言的描述都會(huì)顯的蒼白無力。此時(shí)，圖示教學(xué)法會(huì)發(fā)揮其最大的效用。不論多么復(fù)雜的裝置，結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜的設(shè)備，只要配上幾張照片，那么無論多么復(fù)雜的設(shè)備結(jié)構(gòu)都會(huì)瞬間變得簡(jiǎn)單清晰起來。圖3所示的是幾種常見板式塔的塔內(nèi)件，多少語(yǔ)言能如這樣的圖片一樣直觀的讓人立刻對(duì)從未見過的東西迅速的留下深刻的印象呢？恐怕再多的語(yǔ)言都難以實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，圖示教學(xué)法可以使錯(cuò)綜復(fù)雜的各種單元操作間的關(guān)系變得很清晰易懂，可以使復(fù)雜的計(jì)算問題變的簡(jiǎn)單易解，還可以使學(xué)生對(duì)從未見過的設(shè)備瞬間具有比較直觀的認(rèn)識(shí)和理解。因此，圖示教學(xué)法在化工原理教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。

作者簡(jiǎn)介：張建峰（1973-），男，吉林舒蘭人，博士，副教授，研究方向：傳質(zhì)與分離工程，工業(yè)微生物應(yīng)用。

*為通訊作者。