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)雜的計算問題變的簡單易解，還可以使學(xué)生對從未見過的設(shè)備瞬間具有比較直觀的認(rèn)識和理解。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、數(shù)字等語言形式構(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、會計、生物化學(xué)等多個學(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精餾與簡單蒸餾、平衡蒸餾這三者難以區(qū)分，但是，只要有一張簡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)雜的計算變得簡單。

在蒸餾過程的物料衡算時我們常遇到類似這樣的問題：

問題1：對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)遇到這樣的問題會覺得無從下手，但是如果這時候能畫張圖出來，那么問題就簡單多了。如圖2，a所示，我們用虛線打個框，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，問題就會比直接讀文字求解簡單。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，不難看出，原本復(fù)雜的化工原理問題變成了簡單的數(shù)學(xué)問題，當(dāng)復(fù)雜問題變簡單時學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性必然會提高，教學(xué)效果也會變好。

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姷剑膊蝗菀滓姷降?。這種情況下，多少語言的描述都會顯的蒼白無力。此時，圖示教學(xué)法會發(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)都會瞬間變得簡單清晰起來。圖3所示的是幾種常見板式塔的塔內(nèi)件，多少語言能如這樣的圖片一樣直觀的讓人立刻對從未見過的東西迅速的留下深刻的印象呢？恐怕再多的語言都難以實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，圖示教學(xué)法可以使錯綜復(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)雜的計算問題變的簡單易解，還可以使學(xué)生對從未見過的設(shè)備瞬間具有比較直觀的認(rèn)識和理解。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。