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化学反应工程总结范文第1篇
一、 教学总结的作用和意义
教学总结是针对一学期或一学年的教学工作计划要点,联系自己的教学工作实际,对整个教学目标任务完成的情况给予公正的评价,对各项计划细则的落实程度及基本的教学效果进行定性分析。不仅要总结一学期来有深刻教学体会或富有创新的教学经验,而且还要总结一学期重要的教学失误或教训、及存在的突出问题,并提出准备采取的补救措施或解决问题的对策思路。从本学期与下学期教学工作的衔接入手,认真思考,提出下一步的努力方向。
从教师个人层面上看,教学总结是一种很好的教学反思形式,有助于促进教师专业化的发展。教学总结不仅仅是教学实践活动的记录,而是在回顾教学实践活动全过程的基础上,进行分析研究,能够总结出带有规律性的东西,把感性认识上升到理性认识。因此,教学总结能帮助教师梳理教学经验,深化认识,使其变得井井有条,使个体经验概念化。培根说:“写作使人精确。”写作是非常有效的认知加工过程,对某个教育教学问题的认识可能是一星半点或肤浅的,但写教学总结会迫使教师对该问题作深刻、彻底的思考,从而丰富和深化认识,将教学实践经验理性化,总结出带有普遍规律性的东西。
从学校教学管理层面上看,教学总结有助于学校提高教学管理水平和提高整体教学质量。教学总结是教师个人反思、总结自己一学期或学年成功的教学工作经验或教训,学校再将全校教师的教学工作总结进行归纳和整理,对教师在教学中取得的成功教学经验或存在的问题通过学校规章制度或教学活动的形式传递给下学期的学科教师,达到与其他学科教师分享成功教学经验、或使其他教师从中吸取教训,实现教学工作总结经验的间接迁移。
因此,教学工作总结不仅有助于提高教师自身素质和教学水平,还可为学校制定教学管理计划或措施提供可靠的依据。
二、 教学总结存在的问题
一些教师的教学经验丰富,教学成绩突出,但拿起笔来写教学总结感到很困难,不知从哪里开始。一些教师对教学工作总结认识不到位,认为写教学工作总结没有多大的意义和价值,每学期的教学总结只是把往年的教学工作总结略作修改,或在电脑上下载几篇现成的总结,再将其粘合在一起……以应付学校的检查,没有认真反思自己在教育教学实践中的创新和需要改进的地方。如果教师没有对自己的教学实践进行反思,就不可能将自己成功、有价值的教学经验真实地总结出来。只有引导教师认真地反思自己的教学实践,才有可能将自己的教学实践经验客观、有条理的记录下来,达到向其他教师展示自己的成功教学经验或教训,以提高教学工作总结经验的可行性和有效性。
学校对教学工作总结一般是表扬教师成功的教学经验,对教学总结中提到的教训或存在的问题却给予否定态度,这些材料可能成为日后考评教师的“黑档案”。这样就会导致教学工作总结出现教学经验或多或少脱离教学实践,多数是自我表扬,很少有自我批评。
教学工作总结不是游离于教育教学问题和情境之外的,而是基于教师自身的教育教学实际问题的解决,以提高教育教学质量。而且目前的新课程改革中有很多问题都值得教师去反思、研究、解决。当我们解决了一个问题的同时,又会出现另外更多的新问题。
三、 对提升教学总结价值的建议
学校应重视教师教学工作总结,制定相应的管理、评价等机制。通过制度督促教师及时总结自己的教学实践,通过评价引导教师认真、深刻地总结自己的教学实践。
1.学校要求教师写教学后记
学校应规定教师要写教学后记,并不定期进行检查,以督促教师及时记录下自己在备课、教学过程中成功的教学经验和出现的错误资源。这样教师在进行教学总结时,通过翻阅自己的备课教案和教学计划,以帮助他们全面、充分回顾本学期教学活动的基本过程和内容,对照学期初拟定的教学计划,重点检查整体目标任务及各项计划指标真正完成到何种程度,并认真分析、反思、总结其原因。汇集、归类平时教育教学实践中出现的问题等,找出本学期教学中存在的突出问题及其形成的原因和解决的对策。对本学期活动要点和经验、教训作出全面、重点性总结和评价,并指出今后教学工作努力的方向、建议及应注意的事项。
2.对教学工作总结的要求
为了使教学工作总结能真正地落到实处,最大限度地发挥其应有效果。学校要求教师每学期末按照学校规定的时间完成教学总结,而且要认真反思、总结自己的教学实践,不能抄袭他人的工作总结或从电脑上直接下载。
3.制定教学工作总结的评价和反馈机制
教师在教学实践中难免会有这样或那样的失误。因此,学校规定教学工作总结内容应包括成功经验或教训两个方面。在对教师教学工作进行评价时,要建立有错误资源评估的教学总结评价机制。根据教师所犯错误的不同层次,给予成绩。这样教师就会自觉地把自己成功的教学经验或教训写得更深入和真实,能把自己的优点或缺点都坦白地表达出来。
学校要把教师的教学总结纳入教师考核之中,作为教师评优、评先进的条件之一。学校可组织评审组对教师的教学总结进行审阅,对写得好的教师给予奖励,并将写得较好的、有价值的总结挑选出来,汇编成册,让全校的教师进行交流,或通过学校的各种活动,和其他教师分享成功的教学经验或吸取教训。
4.组织各学科的全体教师交流教学工作总结
化学反应工程总结范文第2篇
化学反应工程这门学科主要是针对工业规模化学反应过程的优化设计与控制进行研究的。它的综合性非常强,涉及的知识面也非常广,因此对于教学的要求就显得非常的高,是化工专业的一门重点专业学科。针对各方面要求都比较高的一门专业学科,老师如何教好这门课程,如何能让学生学到课程的精髓,需要老师在多年的工作教学中,不断总结各种教学经验来提升教学水平。笔者通过多年的工作经验,总结了如下提升《化学反应工程》教学水平的创新策略方法。
一、加强问题教学法与案例教学法的使用
教学方法的改进对于教学水平的提高具有重要的作用。在多年的教学工作中,发现问题教学法和案例教学法对于教学水平的提升效果明显。因此,在化学反应工程课的教学中,要加强问题教学法与案例教学法的使用。
问题教学法是指围绕问题展开教学双方互动。一般的思路就是:首先提出问题,接着思考并讨论问题,然后经过相互讨论找出答案,最后进行归纳总结。举例说明:在教授多级cstr串联的计算和优化时,我们可以提出如下问题:如何求解串联体系的转化率。针对这个问题,老师和学生展开讨论,然后学生利用所学知识点已经讨论的结果来寻求答案,最后老师对问题进行归纳总结。通过这个过程,运用问题教学法进行教学,不但活跃了课堂气氛,还深化了学生对于学习知识的认识。
所谓案例教学法就是运用实践中的实际案例来分析所学知识,做到学以致用,加强学生对于所学知识的认识。其教学过程一般为:首先进行案例的描述,接着让学生进行尝试性的解决,老师在此过程中设置悬念,然后再进行这方面的理论知识学习,最后就行方案的剖析。举例说明:讲授反应器中的混合及对反应的影响这章时我们可以充分利用案例教学法,通过案例教学法启发学生学会根据所测得的停留时间分布情况以及如何解决实际的工程操作以及设计问题。
二、加强课堂教学和实验教学的结合
对于化学反应工程这门学科来讲,它是一门理论性和实践性都很强的学科,所以必须要加强课堂教学和实验教学的结合。通过理论和实际的结合,让学生深入学习其理论知识,并能通过实验学到更多的实际知识,为以后的工作打下良好的基础。
为此,对于学校来说,要针对化学反应工程这门学科,来增加硬件设施,给学生提供良好的实践场所。比如学校可以配备如下实验装置:固定床反应器、多釜串联反应器以及流体床反应器等等。这样在讲解了相关的理论知识之后,可以在实验装置上进行实验,让学生亲身体会到这个过程,这样就能提高学生对理论的深入了解,同时也强化了其动手能力。另外,老师可以阶段性地给学生设置一些设计实验课程,让学生经常进入实验室进行试验,不仅能够很好地检验学生对于理论知识的掌握情况,还能解决其在学习中常遇到的问题。
三、教学中要密切联系学科发展的前沿
化学反应工程学是一门不断发展的学http://科,知识量也在不断的增多。所以,在教授化学反应工程学时,要密切联系学科发展的前沿,这对于学生以后的工作具有非常重要的意义,也是提升化学反应工程教学水平的一种创新方法。目前,化学反应工程发展呈现如下趋势:第一,考察现象的时空尺度向两级发展,这种现象主要体现在两个方面,一方面随着各种试验仪器的快速发展,观察事物的尺度也变得越来越小,这就让我们更加容易了解事物的本质;另一方面时空考虑的尺度逐渐增大,并开始在更大范围考虑诸如可持续性发展这方面的问题。第二,研究重点从各类大宗化学品逐渐向各种产量较少的专用品方向发展,这也是近年来大宗化学品不断饱和而导致的。而我国还没有完全完成从各类大宗化学品向各种产量较少的专用品方向发展的转变,不过也在逐步变化中,多种小产量、高附加值的专用产品越来越受重视。第三,随着科学技术与计算机技术的不断发展,以往各种相对困难的理论知识也得到了相应的解决,比如非线性分析问题随着计算机技术的发展也逐渐变成可能。这些疑难问题的逐步解决有利于化学反应工程学科的发展。第四,对于化学反应工程学科,已经由过程导向性学科向产品导向性学科发展,化学反应工程学科的主要研究目标也有追求时空效率和物能利用的最大化向以产品结构和性能的可控化方向拓展。因此,为了更好地学习该课程,必须在教学中密切联系学科前沿知识。
四、加强教师自身修养
要想提升化学反应工程教学水平,教师水平的提高必不可少。教师自身修养如果上不去,其他教学方面配套再完善,也无济于事。为了提升教师的自身修养和化学化工相关专业知识能力,必须做到以下几点:第一,制订短期培训班,内容包括专业知识的培训以及自身素质的培训。第二,各个学校之间加强学科联系,老师之间应多沟通,多观摩学习,多切磋,寻找出最适合学生的教学与方法。第三,促进学校与相关企业进行交流与合作,让老师有机会进入工厂参观与学习,深入了解企业的一些基本运作模式,运用所学知识,理论与实践相结合,在很大程度上起到事半功倍的作用。由此可见,通过这些方面的提升,不断地加强老师的能力,对于课程的教学也是非常有益的。
五、开设专题讲座
专题讲座可以开拓学生的视野,提升学生解决问题的能力。因此我们要定期开设与化学反应工程学科相关的专题讲座,这些专题讲座可以是一些前言知识也可以是一些实际的生产实例。在讲座中积极引导学生进行讨论,通过专题讲座这一形式,来提升学生解决问题的能力。由此可见,开设专题讲座,可以强化理论与生产实际的联系,是提升化学反应工程学科教学水平的好方法。
化学反应工程总结范文第3篇
[关键词]厌氧氨氧化 氨氮 亚硝酸盐氮
[中图分类号] X703.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-12-272-1
近年来,水体富营养化现象日益严重,氮素作为引起水体富营养化的主要元素之一,水体脱氮技术一直备受关注。1977年Broda从化学热力学出发,预言了厌氧氨氧化反应的存在,一个新的生物脱氮途径被人们所认识,直到20世纪90年代,Mulder等人通过试验验证了这一现象。从此,这种高效低耗的生物脱氮技术――厌氧氨氧化技术逐渐成为水处理工作者的研究热点。本文对国内外厌氧氨氧化工艺研究现状进行了综述和讨论。
1厌氧氨氧化技术研究进展及应用
1.1处理高氨氮浓度污水研究
通过近十几年的研究,厌氧氨氧化的反应机制及其菌群的生理特等以逐步被探明。张鸿郭[1]等对垃圾渗滤液进行厌氧氨氧化试验,结果表明,运行161d后反应器内出现厌氧氨氧化现象,出水氨氮和亚硝酸盐氮的去除率均在90%以上。陈旭良[2]等对味精废水进行厌氧氨氧化试验得出,将反应器控制在厌氧氨氧化菌适宜条件下,系统总氮去除负荷达到0.457kg/m3d。通过以上研究说明,在控制好反应条件的前提下,厌氧氨氧化工艺能很好的处理高浓度氨氮废水。
1.2处理低氨氮浓度污水研究
厌氧氨氧化工艺一般用于高氨氮浓度污水处理,但一般城市污水中C、N值一般较低,同时随着环保意识的加强,出水水质标准逐渐提高,采用传统生物脱氮技术,难以保证出水氮达标,因此,人们开始在低氨氮浓度条件下,进行厌氧氨氧化试验研究。操家顺[3]等在进水氨氮浓度为12mg/L条件下,在SBR反应器内厌氧氨氧化试验,结果表明,试验稳定运行后,出水氨氮和亚硝酸盐氮的去除率均可达到90%以上。孟凡能[4]等人采用中温UASB进行厌氧氨氧化试验,在进水氨氮和亚硝酸盐氮负荷分别为0.07kg/m3d和0.10kg/m3d条件下,系统总氮去除负荷达到0.99kg/m3d。由此可以看出厌氧氨氧化反应在低氨氮浓度的条件下也可以运行,并可以达到很好的氮去除效率。
1.3影响因素研究
研究各种条件对厌氧氨氧化反应的影响,对提高系统脱氮效率有重要意义。董凌雪[5]等研究了厌氧条件下硫酸盐还原对厌氧氨氧化的影响,结果表明:硫酸盐过渡还原会对厌氧氨氧化反应产生抑制,且硫酸盐还原作用对厌氧氨氧化反应的抑制属不可逆抑制。付丽霞[6]等采用厌氧复合床对低氨氮废水处理,结果表明:在进水氨氮浓度小于18mg/L条件下,将反应温度控制在30℃,pH值控制为8.0,总有机碳浓度为40mg/L时,厌氧氨氧化反应达到最佳状态。金仁村[7]等对厌氧氨氧化反应器运行稳定性进行研究,结果表明:抗冲击负荷能力有强到弱的排序依次为颗粒污泥床反应器、生物膜反应器和SBR。通过对以上文献分析可知,厌氧氨氧化反应不仅受反应环境如进水基质浓度、pH、温度等影响,还受到反应器类型的影响。
1.4与其它工艺联合应用研究
厌氧氨氧化反应基质需要亚硝酸盐和氨氮同时存在,且对二者比例在1.3左右时最佳,在工程上实际废水中亚硝酸盐和氨氮的比例很难满足上述要求,因此将厌氧氨氧化与其它工艺联合应用是十分必要的。吕艳丽[8]等采用短程硝化-厌氧氨氧化对焦化废水进行处理,结果表明:焦化废水经该工艺处理后,氨氮去除率达到96%以上,总氮去除率在70%-80%之间。马富国[9]等利用部分亚硝化-厌氧氨氧化耦合工艺对污泥脱水液进行处理,结果表明:亚硝酸盐氮与氨氮的比值为1.2时,厌氧氨氧化反应器总氮去除率达到83.8%。
2小结
厌氧氨氧化工艺具有很好的应用前景,但该工艺由于问世时间较短,对其研究主要停留在小试阶段,在实际工程应用中其脱氮效率尚不理想。因此,如何把研究与应用紧密地相结合在一起是今后研究的重点。
吉林建筑大学青年科研发展基金(520111026)水体污染控制与治理科技重大专项(2010ZX07320-003-004)
参考文献
[1]张鸿郭,周少奇.垃圾渗滤混合液启动ANAMMOX反应器研究.工业安全与环保.2006,32(5):7-10.
[2]陈良旭,郑平,金仁村等.味精废水厌氧氨氧化生物脱氮研究.环境科学学报.2007,27(5):747-752.
[3]操家顺,王超,蔡娟.低浓度氨氮污水厌氧氨氧化影响因素试验.南京理工大学学报.2007,31(6):775-779.
[4]孟凡能,张树军,吕.低浓度氨氮污水厌氧氨氧化影响因素试验.南京理工大学学报.2007,31(6):775-779.
[5]董凌雪,吕永涛,韩勤有等.硫酸盐还原对厌氧氨氧化的影响及其抑制特性研究.西安建筑科技大学学报.2006,38(3):425-428.
[6]付丽霞,吴立波,张怡然等.低含量氨氮污水厌氧氨氧化影响因素研究.水处理技术.2010,36(4):50-55.
[7]金仁村,胡宝兰,郑平等.厌氧氨氧化反应器性能的稳定性及其判据.化工学报.2006,57(5):1166-1170.
化学反应工程总结范文第4篇
[关键词]化学反应;工程教学;知识框架;方法衔接
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)08-0121-03
化学反应工程是化学工程的一个重要分支和组成部分,以化学反应过程和反应器为研究对象,旨在进行化工反应技术的开发、反应过程的优化和反应器的设计与优化,属于化学工程与工艺专业的核心课程。[1]本课程涉及物理化学、化工热力学、化工传递过程、优化与控制以及数学、物理等多领域的知识,是集综合性、工程性和理论性于一体的交叉性很强的一门学科。学生在学习本课程时,普遍感到理论抽象、数学推导繁琐、工程问题多,不少学生认为化学反应工程是大学中最难学习的课程之一。[2]甚至,很多学生在学完本课程之后,其思维仍停留在繁琐的计算公式中,不甚清楚所学知识的内在联系和具体应用。尽管已有很多关于化学反应工程的教学、教改论文,在教学内容、教学方法以及考核方法等方面提出很多有益的建议和措施,但是仍有必要进一步的对化学反应工程的内容进行一个系统的梳理,构建一个明确、系统的知识体系框架,对一些容易混淆的概念、知识点予以廓清,并针对部分知识难点的教学提出一些建设性处理方法。鉴于上述原因,笔者经过多年的教学实践,结合学生的反馈,获得一些体会,希望能与同仁们进行交流,提升本门课程的教学效果。
一、构建课程知识体系框架
由于化学反应工程具有内容多、公式多、计算繁琐的特点,很多大学生在学完本门课程后,留下的印象大多是大量、复杂的公式推导和计算,他们仍十分迷惑从这门课程中究竟学到了什么知识,所学知识有什么用?因此,在课堂教学时要力求避免纯粹的繁琐数学描述,着重进行基本概念、基本理论和工程观点的阐述。这就有必要构建一个清晰、明确的化学反应工程的知识体系,让学生清楚课程的核心目标以及不同章节知识点间的内在联系,并不过多的纠结于复杂的数学计算,方能化繁为简,更好的掌握本课程的知识。
图1画出了化学反应工程课程的知识体系框图,涵盖了课程的核心目标、研究对象及其间相互关系和主要章节内容。学习本课程的核心目标是能对化学反应过程进行正确分析,设计和优化反应器。基于此,还可开发新技术和设备,指导和解决反应过程开发中的放大问题,发展和完善反应工程学的理论和方法。工业化学反应总是在一定的反应器中进行,化学反应的特性(化学过程)和反应器的传递特性(物理过程)共同作用,影响到最终的反应结果。为了便于学习和研究,将反应特性和反应器传递特性分开来进行研究和阐述,在分别研究清楚之后,再进行综合。这就需要研究清楚两方面的内容:(1)化学反应特性,主要研究不考虑传递过程的本征动力学,属于每一个化学反应的个性,是影响反应结果的内因,不同的化学反应体系具有不同的动力学表达式。按照参加反应的物相划分,化学反应可分为均相反应和非均相反应。其中,均相反应的反应速率主要受催化剂、温度、浓度(压力)和溶剂特性的影响,在反应体系确定的情况下,其反应速率则可表示为温度(T)和浓度(C)的函数关系,即:-ri=f(T,C)。而非均相反应总是发生在相界面上,其本征化学反应过程涉及多个界面过程(如:气-固相催化反应包含表面吸附、表面反应和表面脱附三个串联过程),其反应速率除受上述因素影响外,还受到反应界面大小的影响,在催化剂确定的情况下,仍可表示为-ri=f(T,C)。本部分内容主要涉及均相反应动力学基础和非均相反应(多相催化催化)动力学基础两个章节。(2)反应器传递特性,主要是指反应器的热量、质量传递(在压力变化不大的情况下,一般不考虑动量传递)和返混特性,属于反应器的共性问题,是影响反应结果的工程因素――通过影响反应器内温度与浓度分布而改变反应结果。反应器按操作方式可以分为间歇式操作、连续操作和半连续操作。其中间隙式操作的所有流体质点具有同样的停留时间,而不存在返混问题;而连续操作的反应器根据返混的大小程度则可以分为完全不返混的平推流反应器(PFR)、完全返混的全混流反应器(CSTR)以及介于二者之间的实际反应器。PFR和CSTR中的流体流动状态是两种理想的极端情况,称为理想流动;而偏离上述两种理想情况的流体流动(不管是否由返混造成)则为非理想流动,对于非理想流动通常通过停留时间分布函数和停留时间分布密度函数,并借助于一定的流动模型来描述其流动特征。本部分内容主要分为理想流动(部分书也称之为均相反应过程)和非理想流动两个章节。
反应器的传递特性与其中发生何种反应无关,故可以通过冷模实验来研究大型反应器中的传递特征;而化学反应的本征反应动力学特性与反应器的尺寸、形式无关,则可以构建小型热态实验研究反应特性。这样就可以比较容易的分别研究清楚反应器的传递特性和化学反应特性。鉴于反应器的传递特性会改变反应器的温度场、浓度场,从而影响反应器内各质点的反应速率,进而又改变反应器内的温度、浓度分布,二者相互作用、相互影响,影响最终的反应结果。因此,需要综合考虑化学反应特性和反应器传递特性,通过数学模型法,联立物料衡算式、热量衡算式、动力学方程、动量衡算式和参数计算式,进行反应过程的分析(包括反应器的热稳定性),从而设计新的反应器或对现有反应器进行优化。本部分内容主要涉及均相反应器(含反应器热稳定性分析)和非均相反应器(主要包括固定床反应器、流化床反应器及多相流反应器)各章节。考虑到我校的化学反应工程教学课时为48学时,关于多流体相反应过程、聚合反应过程以及生化反应过程等章节的内容则不做课堂教学要求,感兴趣的同学可以自学。
二、注重方法
关于教学方法在很多教学论文[3] [4] [5]中已有较好的阐述,在这里主要针对本门课程一些难点抛砖引玉的介绍几个处理方法,希望有助于大学生学习和掌握相关内容,学会将所学知识进行移植、融会贯通。
(三)在化学反应工程中常常会涉及很多优化问题的求解问题
化学反应工程常常涉及串联反应中间产物为目标产物时的优化操作时间,循环反应器的最优循环比,CSTR串联反应器的优化组合,以及CSTR反应器的热稳定性等问题。优化问题求解实际上就是求解极值,惯用的手段就是推导出关键函数与关联操作变量的函数关系式,通过求导并令导数等于零即可求出最优操作条件。这是纯粹的数学问题,学生往往觉得抽象、难以理解,并容易因抽象的数学公式而产生厌学情绪。这时,将关键函数与关联操作变量在图上示意出其变化趋势,再结合关键函数的数学求导进行讲解就很容易被学生理解、接受了。
三、知识的衔接与应用
化学反应工程是一门集理论知识和工程应用于一身的课程,贯穿化学工程专业的大学三年级及其以后的整个大学生涯。在化工专业的课程设置和能力培养上必须注重知识的衔接和应用。我校的化学反应工程课程安排在大学第六学期,同步开设了化工专业实验,其中与本课程紧密相关的实验主要涉及反应器停留时间分布的测定(包括管式反应器流动特性测定、多釜串联返混性能测定)、多孔物质(催化剂)孔径分布及比表面积的测定、甲基丙烯酸甲酯的本体聚合及其聚合反应速度的测定、活性炭吸附法脱除气体中的有机溶剂蒸汽、煤炭反应性的测定、固体流态化实验(含流化床干燥实验)、超细粉体(碳酸钙)的制备等(上述部分实验属于设计性的选做实验)。通过实验强化学生对非理想流动特征、反应器停留时间分布特征及其测定方法、反应速率测定方法、多孔介质上气体吸附特征及其应用、实际反应器等的认识和理解,并能初步创造性的运用所学理论知识进行反应器的操控和数据的处理。第六学期期末即进行为期3周的化工生产实习,其中2周主要在燕山石化的炼油厂和化工厂进行,现场重温各类实际化工反应器及其操控;1周在校内进行,可在新建的化工仿真实验室进行石油常减压蒸馏和催化裂化工段的仿真实习,熟悉各装置的操控、调节和事故分析、处理,增强工程分析和解决工程问题的能力。每年举办的全国大学生化工设计竞赛(自2007年开始举办,时间为每年的5月-8月)为化工类大学生提供了一个很好的培养和锻炼创新思维、工程设计与实践等多方面技能的实战平台。近五年来,我校化工专业学生均组队参赛,参赛人数比例逐年递增,今年的参赛人数达整个化工专业学生总人数(指化工专业三年级大学生,个别二年级优秀学生参与体验但不组队参赛)的65%。从2014开始,我校开始尝试将本年度的化工设计竞赛题目作为化工专业的专业综合设计题目,一改使用多年设计题目的陈旧感,紧追化工领域的当前热点,师生普遍反映效果良好。在化工设计竞赛中的一大核心即是反应器的设计和模拟,有助于夯实化学反应工程学科相关知识,并学以致用。课堂教学――专业实验――设计竞赛――专业综合设计这一系列教学实践活动保证了化学反应工程知识的强化、吸收和从学到用的衔接。
四、结束语
综上所述,对化学反应工程的教学除了常规的教学方法的改进外,尚需要从课程本身的特点出发,从第一堂课开始即要构建一个清晰、明确的课程知识体系,避免过多的纠结于复杂的数学计算过程。并且,在教和学的过程中巧妙的利用一些处理方法解决知识难点,起到融会贯通的作用。此外,教学院系在化工专业培养体系和课程设置上要适当注意专业知识内容的衔接和运用,力争做到学以致用,学以会用。
[ 注 释 ]
[1] 李宝霞.《化学反应工程》教学改革模式探讨[J].高教研究与实践,2012(4):33-35.
[2] 苟建霞,解胜利,贾冬梅.化学反应工程教学与改革[J].广西大学学报(自然科学版),2008(S1):264-266.
[3] 尹先清,李赓.化学反应工程教学方法探讨[J].长江大学学报(社会科学版),2010(5):32-33.
化学反应工程总结范文第5篇
化学平衡(第1课时)
化学平衡贯穿高中必修与选修内容,主要体现在必修二“化学反应与能量”和选修四“化学反应速率与化学平衡”、“水溶液中的离子平衡”等主题中,承前而又启后,是学生认识化学、学习化学过程中不可缺少的一部分。但是从化学平衡中抽象出的化学平衡模型往往是学生的认知难点,因此化学平衡这一节不仅是中学化学教学的重点也是难点。
一、单元课程理念分析
本单元主题为“化学反应速率与化学平衡”,从化学反应速率入手,延伸到影响化学反应速率的影响因素,最后过渡到化学平衡。化学反应速率与化学平衡不仅是高中化学学习的重点与难点,同时它也遍布在我们的日常生活中、工业生产中,在这一单元的学习中,教师应该注重引导学生进行实验探究,并进行归纳总结。从课程基本理念来看,通过本单元的学习,教师应该引导学生进一步学习化学的基本原理与基本方法,形成科学的世界观;要从学生的已有经验和将要经历的社会生活实际出发,包括生活经验以及前面已经学习过的化学知识,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,关注人类面临的化学相关的社会问题,培养学生的责任感、参与意识和决策能力。贯彻落实以化学实验为主的课程理念,使学生体验科学究过程,激发学生学习化学的兴趣,强化科学探究意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力。同时,教师应该用更加多元化的评价方式对学生进行评价,学生也应该主动的进行自我评价。
二、内容标准分析
在义务教育的化学学习过程中,已经学习过饱和溶液以及溶解度的概念,这对于学生理解蔗糖的溶解、结晶平衡很有帮助。在必修二“化学反应与能量”的学习过程中,学生学习了化学反应速率的概念以及浅显的化学反应限度问题,并学习了催化剂温度对化学反应速率的影响,以及炼铁高炉尾气中存在的化学反应的限度问题。但是前面学习的这些内容仅是学习化学平衡章节的铺垫内容,虽然有部分交叉,但却是螺旋式上升的知识结构,在内容标准的要求上也有很大不同,但是也有着紧密的联系。
内容标准对比:
教材章节
内容标准
活动与探究建议
九年级下册第九单元第二节:溶解度
1.认识溶解现象,知道水是最重要的溶剂,酒精、汽油等也是常见的溶剂。
2.了解饱和溶液和溶解度的涵义。
3.了解结晶现象。
4.了解溶液在生产、生活中的重要意义。
①利用溶解性表或溶解度曲线,查阅有关物质的溶解性或溶解度;依据给定的数据绘制溶解度曲线。
②
探究氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠三种物质在水中溶解时的温度变化。
必修二第二章第三节:化学反应的速率和限度
1.认识提高燃料燃烧效率的重要性。
2.通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
①实验探究:温度、催化剂对过氧化氢分解速率的影响。
②设计实验:证明某些化学反应的可逆性。
选修四第二章第三节:化学平衡
1.描述化学平衡建立的过程,知道化学平衡常数的含义,能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。
2.通过实验探究温度、浓度、压强对化学平衡的影响,并能用理论加以解释。
3.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
①实验:温度、浓度对溴离子与铜离子配位平衡的影响。
②讨论:化学反应的趋势和速率。
③讨论:合成氨反应条件选择的依据。
从内容标准的动词上来看,从初中时期的知道、认识阶段,到必修二认识、了解阶段,再到本章节的探究、解释阶段,可见对于化学平衡的学习是一个不断进阶的过程,也是一个螺旋上升的过程。初中时期学过的溶解度概念是我们研究溶解、结晶平衡的基础;必修二中的化学反应的速率和限度引入了化学反应速率的概念,并通过实验初步探究了可逆反应的限度问题,并认识到控制反应条件在生产生活中的重要应用。而在本章节的学习中,学生要进一步深入了解可逆反应、可逆过程,掌握可逆反应到达平衡时的特征,描述平衡的建立过程,并能够将可逆过程的平衡状态迁移到化学平衡状态,能够判断反应是否达到平衡。进一步认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用,培养对化学学习的兴趣以及对社会的责任感。
从活动与探究建议来看,实验探究贯穿三个板块,可见教师在讲授化学平衡这一章节时,一定要注重运用探究性教学,引导学生进行合作学习,提高学生探究能力、合作意识以及归纳总结的能力。
三、单元知识类型分析
从化学知识的分类上来看,本单元主要涉及化学用语、概念原理、化学计算以及化学实验四种知识类型。
化学用语
元素符号、化学式、化学方程式
概念原理
可逆过程、可逆反应、化学平衡
化学计算
浓度的计算、化学反应速率的计算,
化学平衡状态时一些简单的逻辑推理运算
化学实验
蔗糖溶解、结晶平衡,二氧化氮与四氧化二氮的可逆平衡
四、单元概念图的概念编排顺序及特点
从这一单元的概念图来看,化学平衡是与化学反应速率以及反应进行的方向同一层级的概念,不同的是,化学反应速率是化学动力学问题,而化学平衡与反应进行的方向是化学热力学问题。化学平衡下面是发散出的更加细化的相关的概念,化学平衡是基于可逆反应的平衡,因此可逆反应是下层概念,可逆反应又有自己的下层概念,即它自身具有可逆性和限度。化学平衡的改变带来的就是平衡的移动,因此平衡移动是与可逆反应平行的下层概念,而影响平衡移动的因素以及解释平衡移动的勒夏特列原理又是平衡移动的下层概念。化学平衡常数作为衡量可逆反应是否到达平衡的有效手段,也是化学平衡的下层概念。影响化学平衡的三大因素作为影响化学平衡因素这一概念下的三个平行概念。不难看出,化学反应作为本节的中心概念向外辐射,概念与概念之间层层递进也层层细化。
五、教材分析
化学平衡这一节位于选修四第二章第二节,承接必修二第二章第三节的化学反应速率与限度,同时也是选修四第三章水溶液中的离子平衡的理论基础,地位十分重要,同时也是教学的和学生学习的重难点。
栏目分析:
先行组织者分析——P25页第一段作为本节内容的先行组织者,通过例举了几个学生之前就已经接触过的化学反应,提出我们从前没有考虑反应的限度问题。然后通过物质的溶解引入溶解平衡这一物理平衡,引导学生在可逆过程平衡的基础上,构建可逆反应的化学平衡。从学生已有的经验入手,利于学生理解,进行知识建构;从哪可逆过程到可逆反应,从简到易,符合学生的认知顺序。
P25资料卡片——详细讲解了固体溶质的溶解、结晶过程作为可逆过程的特点,便于学生理解可逆过程以及可逆过程的平衡,同时有助于学生深入了解溶液理论。
P26资料卡片——对可逆反应进行了明确定义,并将反应限度为100%以及为0%的反应作为特殊情况处理,那么所有的化学反应就实现了统一。有利于学生加深对于可逆反应的理解,在可逆反应的基础上建构化学平衡。
六、学情分析(三维目标起点状态)
知识与技能:
1、了解溶解度的概念,明确蔗糖在水中不能无限溶解,在过饱和溶液中会有结晶析出。
2、了解温度能够影响固体物质在水中的溶解度。
3、了解化学反应速率的概念并能够进行简单计算。
4、知道催化剂与温度能够影响化学反应速率。
5、对可逆反应有一定的了解。
过程与方法:
1、有一定实验探究与合作学习的能力。
2、有一定的知识迁移能力但是不强。
3、抽象思维能力不强。
情感态度价值观:
1、认识到控制化学反应速率在生产生活中有重要的意义。
2、知道在工业生产(高炉炼铁)中存在化学反应的限度问题,改变化学反应的限度可以提高转化率。
七、三维目标设计
知识与技能:
1、通过对溶解平衡这一可逆过程的理解和迁移,使学生建立起化学平衡的概念,并理解可逆反应,明确可逆反应的表达方式。
2、通过实验探究以及小组合作学习,提高实验探究能力、科学素养以及团队协作能力。
2、通过对化学平衡概念的理解,归纳出一个可逆反应达到平衡状态时的特征。3、能用平衡状态的特征来判断可逆反应是否达到平衡。
过程与方法:
1、从学生已有关于溶解的知识——溶解平衡,导入化学平衡,通过对溶解平衡的理解和迁移,使学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念。
2、通过实验探究以及小组合作学习的形式探究可逆过程、可逆反应以及化学平衡的特点。
3、引导学生理解化学平衡的概念,讨论并归纳出反应达到平衡时所具有的特征。
4、通过适当的练习让学生用已归纳的平衡特征来判断在一定条件下,一个可逆反应进行到某种程度时是否达到平衡。
5、通过课下查阅资料,提高搜集信息、筛选信息以及提取信息的能力。
情感态度价值观:
1、认识到化学平衡普遍存在于在我们的日常生活中与工业生产中,改变化学平衡在人类的生产生活中具有重要的意义。
2、化学平衡的核心内容——动态平衡,日常生活中的溶解平衡、环保等平衡问题与化学理论密切联系在一起——化学与生活息息相关。
八、教学重难点分析
教学重点:
1、对可逆过程以及可逆反应的认识和理解。
2、化学平衡状态的建立过程以及概念理解。
3、化学平衡状态的特征。
4、化学平衡状态的判断。
教学难点:
1、化学平衡状态的建立过程。
2、化学平衡状态的特征以及判断。
重难点确定理论依据:
对于本节内容而言,一切教学活动都是围绕化学平衡展开,化学平衡这一节是下一章“水溶液中的离子平衡”的理论基础,同时也是选修二“化学反应速率与限度”的延伸,无论在教材中还是在化学学科的知识体系中,都有着十分重要的地位,因此是对于可逆过程以及可逆反应的认识和理解、化学平衡状态的建立过程以及概念理解、化学平衡状态的特征以及化学平衡状态的判断都是教师教学的重点。
对于学生而言,他们对可逆过程以及可逆反应的认识都比较浅显,而在此基础上建立起来的化学平衡又十分抽象,不利于他们的理解,因此化学平衡状态的建立过程、化学平衡状态的特征以及判断是教学难点。
九、教学方法
多媒体演示法、提问法、谈话法、实验探究法、讲解法
十、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
环节一
可逆过程及平衡
【提问】:大家结合我们的日常生活并回顾以前学过的知识,思考一下,蔗糖能够在水中无限的溶解吗?
【讲解】我们以前就已经学习过蔗糖、食盐等固体是不能在水溶液中无限溶解的,因为他们都有一定的溶解度。
【PPT展示】展示一杯饱和蔗糖溶液,杯内仍有没有溶解的蔗糖固体。
【提问】大家思考一下,当蔗糖溶液达到饱和的时候,溶解现象还存在吗,如果存在,如何通过实验验证呢?
【教师引导】向饱和蔗糖溶液中加入继续加入蔗糖晶体,蔗糖晶体的总质量不会再减少,但是如果蔗糖晶体能够在别的地方析出,就能证明蔗糖在析出的同时也在不断的溶解,因为在一定温度下,蔗糖的溶解度是一定的。大家思考一下,我们可以通过什么样的手段让蔗糖在别的地方析出呢?
【PPT展示】播放向蔗糖溶液中插入棉线并有蔗糖晶体在棉线析出的视频,验证先前提出的假设。
【板书】蔗糖溶液
可逆过程
在溶液达到饱和时,v溶解=v结晶
【总结】蔗糖溶解是一个可逆过程,溶液达到饱和时,并非是一个静止的过程,而是蔗糖晶体的溶解速度与析出速度相同。
【提问】既然溶液中一直存在着溶解和结晶的过程,那在溶液还未达到饱和前,这两种过程间的关系是怎样的呢?在过饱和的情况下,这两种过程之间的关系又是怎样的呢?引导学生阅读P25资料卡片。
【总结并板书】
未饱和时:v溶解>v结晶
过饱和时:v溶解
【思考并回答】
蔗糖在水中有一定的溶解度,因此不会无限度的溶解。
【仔细观察】通过观察图片确定自己回答的正确性。
【思考并进行交流】溶解现象可能仍然存在,只不过溶解过程与结晶过程速度一样。
【实验设计】通过回顾初中知识,想到向饱和蔗糖溶液中插入棉线,观察是否有蔗糖晶体析出。
【仔细观察实验现象】得出饱和蔗糖溶液中同时存在溶解与结晶两个过程,且v溶解=v结晶的结论。
【思考并回答】在没有达到饱和前,v溶解>v结晶;在过饱和的情况下v溶解
回顾溶解度概念,让学生明确蔗糖在水溶液中的溶解是有一定
“限度”的。
温故知新,在溶解度、饱和溶液的基础上进一步通过实验探究蔗糖的溶解是一个可逆过程,在饱和溶液状态下溶解与结晶达到平衡。
实验设计过程如果学生没有想到插入棉线,其他可行的方案也可以,教师可以进行适当干预
明确蔗糖溶解过程是一个可逆过程,在达到平衡时正过程与逆过程的进行速度一样。在没有达到饱和前,v溶解>v结晶;在过饱和的情况下v溶解
环节二
可逆反应
【导入】我们刚刚研究了蔗糖溶解这一可逆过程,但是我们不仅接触过像蔗糖溶解这样的可逆过程,还接触过可逆反应,比如说在高炉炼铁中存在的焦炭和氧气生成一氧化碳的反应,以及我们工业上的合成氨反应。
【板书】可逆反应
高炉炼铁:
2C+O2=2CO
工业及合成氨:
2N2+3H2=2NH3
【讨论】我们现在已经举出了几个可逆反应的例子,让我们来归纳一下,到底什么样的反应叫做可逆反应,可逆反应应该用什么特殊的表示符号呢?
这个反应叫做可逆反应吗?
【总结】在相同的条件下能够同时从正向和逆向两个方向进行化学的化学反应称为可逆反应,可逆反应要用可逆符号来表示。
【回顾】回顾从前学过的可逆反应,以及他们在工业生产的体现。
【交流讨论】可逆反应是正向和逆向均能进行的反应,但是要在同样的条件下,氧气与氢气生成水的过程与水电解生成氢气和氧气的过程反应条件不一样,所以不是可逆反应;可逆反应要用可逆号而不是等号来表示。
从可逆过程过渡到可逆反应,是知识进阶,也是知识迁移的一个过程,符合学生的认知顺序,能够让学生更好的把握可逆过程与可逆反应之间的关系。
通过交流讨论以及教师引导明确可逆反应的定义以及基本特征,能够判断可逆反应。
环节三
化学平衡
【类比探究】我们已经研究过,对于可逆过程,当它达到平衡时,存在v溶解=v结晶的动态平衡,那么可逆反应作为可逆过程的一种,是不是也存在这样的平衡呢?
【追问】那在达到平衡之前,这个可逆反应是怎样进行的呢?
【PPT展示】二氧化氮在容器里的反应过程,并引导学生仔细观察气体颜色。预测达到平衡时的现象。
【继续PPT展示】将刚刚的实验装置进行热水浴操作,气体颜色改变,引导学生思考原因。
【讲解】气体颜色的改变意味着v正≠v逆了,说明平衡发生了移动,这意味化学平衡是可以改变的。
【回顾总结】在到达平衡时,这个体系有什么特点呢?
【总结归纳并板书】化学平衡
定义:
研究对象:可逆反应
标志:各组分浓度都不再改变
实质:v正=v逆
特征:
①逆:只有可逆反应才有化学平衡
②等:v正=v逆
③动:反应并没有停止,而是达到了动态平衡。
④定:各组分的物质的量浓度都不在改变。
⑤变:化学平衡是可以改变的。
【思考交流并回答】可逆反应同样存在这样的平衡,在达到平衡时v正=v逆,反应物不再减少,生成物也不再增加。
【回答】在到达平衡之前v正>v逆,,
反应物不断减少,生成物不断增加。
【观察并思考】
反应达到平衡时,v正=v逆,反应物与生成物的浓度不再改变,装置里的气体颜色不再改变。
【思考并回答】NO2变少了N2O2变多了,反应进行的程度加深了一些。
【归纳思考并回答】到达平衡时v正=v逆,反应物与生成物的浓度不再改变,化学平衡会因为环境的影响而发生改变。
通过类比推理、知识迁移,以及小组间的合作交流,发掘出可逆反应的平衡特征。
教师引导,通过类比和迁移,自我构建化学平衡的建立过程。
通过实验探究,归纳思考、讨论交流等方式发现化学平衡的特征
通过归纳总结以及教师讲解,在化学平衡建立的基础上掌握化学平衡的特征。
环节四
巩固提升
【习题巩固】
【例1】
在一定温度下,可逆反应达到平衡的标志是 (AC
)
A.
C的生成速率与C分解的速率相等
B.单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolB
C.
A、B、C的浓度不再变化
D.
A、B、C的分子数比为1:3:2
【例2】
下列说法中可以充分说明反应:
在恒温下已达平衡状态的是(
B
)
A.反应容器内压强不随时间变化
B.P和S的生成速率相等
C.反应容器内P、Q、R、S四者共存
D.反应容器内总物质的量不随时间而变化
【例3】
下列说法可以证明反应已达平衡状态的是(
AC
)
A.1个NN键断裂的同时,有3个H-H键形成
B.1个NN键断裂的同时,有3个H-H键断裂
C.1个NN键断裂的同时,有6个N-H键断裂
D.1个NN键断裂的同时,有6个N-H键形成
【教师讲解】
【思考作答】
回顾刚刚讲到的化学平衡的相关知识,并通过逻辑推理,简单运算等方式来确定答案。
【聆听讲解】仔细听教师讲解,审查自己的错误以及思维漏洞。
这是三道均是判断可逆是否达到平衡的题目,但是切入点却不一样,即从不同的方面来判断各组分是否还在变化,可逆反应是否达到平衡。有利于学生对化学平衡更加深层次的理解,同时也增强他们逻辑推理能力。
环节五
情感升华
【PPT展示】合成氨工业在人类历史上起着至关重要的作用,如果没有合成氨工业,就不会有今天迅猛发展的农业,也就不能养活地球上的七十多亿人口,尽管合成氨工业给人类带来了极大的收益,但事实上反应:
2N2+3H2=2NH3
它的转化率并不高,而提高合成氨的转化率,仍然是科学家们一直在研究的问题,如何让反应朝我们希望的方向进行?请大家思考这个问题并查阅相关资料,我们下一节课会讲解影响化学平衡移动的因素。
【倾听、思考】感受化学给人类文明带来的巨大贡献,并结合合成氨工业中的可逆反应,加深对本节课知识的印象,同时积极思考老师留下的问题并进行资料的查找。
通过讲述化学在工业生产中的重要应用以及贡献,让学生感受化学的魅力,提高学习化学的兴趣,同时增强对社会发展的责任感。
十一:板书设计
主板书
三、化学平衡
研究对象:可逆反应
定义:在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的百分含量(浓度、质量、质量分数、体积分数)保持不变的状态。
标志:各组分浓度都不再改变
实质:v正=v逆
化学平衡特征:
逆、等、动、定、变
主板书
一、可逆过程
在溶液达到饱和时,v溶解=v结晶
未饱和时:v溶解>v结晶
过饱和时:v溶解
二、可逆反应
特点:在相同的条件下能够同时从正向和逆向两个方向进行化学的化学反应。
表示:可逆符号
到达平衡:v正=v逆
未达平衡:v正>v逆
副板书
练习题目的一些讲解
十二:教学设计反思
困难:
1.
不能准确判断一课时教学具体能够进行到什么地方,因为没有进行过具体授课,因此无法确定每一部分的教学过程具体需要多长时间。
2.
评价方式比较单一,只有习题和口头提问。
3.
教学设计过程中,不能准确判断哪一种教学活动更有助于学生理解。
解决策略:
1.
上网查找一些精品课程,同时学习老师发的一些案例,将一课时教学内容确定在影响化学平衡的因素之前。
2.
应该设计导学案对学生进行评价。
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