王理霞 趙 靜

(揚(yáng)州大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225002)

化工原理是化工及相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，在課程體系中占有非常重要的地位。化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與化工原理理論教學(xué)相輔相成，二者的有效結(jié)合，可以加深和優(yōu)化學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的工程思維和整體工程概念，有助于培養(yǎng)高素質(zhì)的化工專業(yè)人才[1]。實(shí)驗(yàn)操作不僅可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力觀察能力，使學(xué)生更好地理解理論知識(shí)，還可以豐富理論知識(shí)的體系構(gòu)架，激發(fā)學(xué)生的探究精神和創(chuàng)新思維[2-4]。實(shí)驗(yàn)室各方面條件的優(yōu)劣直接影響實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。近年來，為了適應(yīng)教學(xué)和科研等方面的新要求和新變化，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生培養(yǎng)體系中的重要角色，在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門的關(guān)心和支持下，我院對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了重點(diǎn)規(guī)劃和改造，并優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)管理模式。通過這些努力，我們?yōu)閷W(xué)生提供了更好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提高了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)行效率，更好地發(fā)揮了化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化工類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中的重要作用，構(gòu)建了滿足教學(xué)、科研和服務(wù)一體化的規(guī)?；瘜?shí)驗(yàn)平臺(tái)。

1 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的改革

化工原理實(shí)驗(yàn)室在我校老化學(xué)館一樓，長(zhǎng)期地面潮濕，墻體已經(jīng)出現(xiàn)大片脫落，地面部分龜裂，而且室內(nèi)鋪設(shè)的下水道不平整，造成堵塞不通水，蓋板甚至有嚴(yán)重?fù)p壞，同學(xué)稍不注意，就會(huì)有腳卡住的危險(xiǎn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管道鋪設(shè)，電線鋪設(shè)都暴露在外面，管道老化銹蝕，水質(zhì)長(zhǎng)期渾濁，而且電線已使用20年，存在漏電的風(fēng)險(xiǎn)，必須更換。這種情況，不僅影響實(shí)驗(yàn)室美觀，還嚴(yán)重影響教學(xué)安全。此外，原有實(shí)驗(yàn)室空間布局不合理，導(dǎo)致老師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員擁擠，展示效果不佳?？傊?，多年的運(yùn)行和使用之后，老的化工原理實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)積累了很多問題，亟待解決。因此，學(xué)校將化工原理實(shí)驗(yàn)室的改造工作列為重點(diǎn)立項(xiàng)項(xiàng)目，給予了大力支持。

實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過環(huán)境改造，將室內(nèi)所有管道更換為PP塑料管，水質(zhì)不再渾濁，有益于設(shè)備的維護(hù)，使設(shè)備儀表數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)室墻壁經(jīng)過做防水，貼瓷磚，干凈整潔，減少設(shè)備以及地面灰塵的堆積，有益于實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生的打掃。地面重新做了地膠或瓷磚的鋪設(shè)，下水道做了整改，電線也做了重新鋪設(shè)，以便于新設(shè)備的供電、上下水需求，同時(shí)使實(shí)驗(yàn)室更加美觀。另外，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都安裝了多媒體設(shè)備，便于老師更好地進(jìn)行教學(xué)展示，提升了教學(xué)效果。以其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)室為例，圖1是原有的陰暗陳舊的實(shí)驗(yàn)室，圖2展示了改造后的干凈整潔的實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過環(huán)境改造和設(shè)備更新以及安全化管理，實(shí)驗(yàn)環(huán)境得到了極大的改善，提高了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

圖1 原有的實(shí)驗(yàn)室

圖2 改造后的實(shí)驗(yàn)室

2 實(shí)驗(yàn)裝置的改革

我院化工原理實(shí)驗(yàn)室重建于上世紀(jì)90年代，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室條件有限，經(jīng)費(fèi)不足，教師人員配備不足，老師們根據(jù)當(dāng)時(shí)的化工原理設(shè)備，自己設(shè)計(jì)、焊接組裝和調(diào)試。教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和分析較繁瑣，改變實(shí)驗(yàn)條件的探索性研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)不便于開展，更無法有效開展相關(guān)科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)工作。加之多年使用后，設(shè)備腐蝕生銹嚴(yán)重，維護(hù)困難，采集數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，影響教學(xué)質(zhì)量。而且部分設(shè)備由于運(yùn)轉(zhuǎn)不靈，導(dǎo)致可用設(shè)備不足，不能夠充分保證學(xué)生的操作機(jī)會(huì)。

為了提升實(shí)驗(yàn)裝置的現(xiàn)代化水平，適應(yīng)新工科的發(fā)展和建設(shè)需要，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了大規(guī)模更新。新的教學(xué)設(shè)備采用智能儀表，將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)诫娔X，不僅如此，設(shè)備還具有DCS端口，模擬工廠實(shí)訓(xùn)，可以讓學(xué)生直接在電腦上操作，改變實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理、探索，研究實(shí)驗(yàn)條件對(duì)物料結(jié)果及設(shè)備性能的影響，完全可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研和實(shí)習(xí)訓(xùn)練。另外，為了讓學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)化工原理所講解的管件、閥門、儀表和填料等，我們盡量選用不同的部件如：流量計(jì)有渦輪流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、孔板流量計(jì)、壓差流量計(jì)等，閥門有電磁閥、蝶閥、球閥、閘閥等；泵也有不同選擇，如低位離心泵、潛水泵等?；ぴ韺?shí)驗(yàn)單元操作主要涉及流體流動(dòng)特性、離心泵特性、物料干燥、物料過濾、二氧化碳吸收、乙醇-水體系精餾、換熱等。這些改革措施的實(shí)施，可以盡可能做到讓同學(xué)們更好地了解理論課中所講的各種單元操作及工程部件，有助于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)由單純的實(shí)驗(yàn)報(bào)告考核轉(zhuǎn)向過程考核和全面考核，鞏固課堂學(xué)習(xí)成果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，不僅可以完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，更可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并繪制曲線。因此實(shí)驗(yàn)過程中就能判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可用性，以便指導(dǎo)學(xué)生是否需要重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，最終得到可信的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這對(duì)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)來說非常有效，很好地提高了教學(xué)質(zhì)量。另外，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還可以計(jì)算本次實(shí)驗(yàn)的能耗，如用水量、用電量，可以更好更直觀地與化工生產(chǎn)實(shí)際情況相結(jié)合，讓學(xué)生初步建立工程意識(shí)，提升學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的主觀能動(dòng)性。

另外，新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備安裝有模擬工廠裝置的報(bào)警器件，如果實(shí)驗(yàn)過程中出錯(cuò)或某些參數(shù)超過了實(shí)驗(yàn)裝置的額定參數(shù)，報(bào)警器就會(huì)立刻報(bào)警，以便及時(shí)改變實(shí)驗(yàn)操作，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，增強(qiáng)學(xué)生的化工安全意識(shí)。因此，可以很好地將計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)與實(shí)際操作演習(xí)相結(jié)合。

3 實(shí)驗(yàn)室的管理

為了營(yíng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，保證實(shí)驗(yàn)裝置的正常有序運(yùn)行，行之有效的實(shí)驗(yàn)室管理工作是非常必要的，其中涉及多方面的考慮，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。為此，我們?cè)谠械墓芾頇C(jī)制上，提高認(rèn)識(shí)，更新觀念，進(jìn)行了積極的探索，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理工作更加規(guī)范、合理、科學(xué)和高效。

3.1 安全管理

實(shí)驗(yàn)室安全最重要，因此平時(shí)一定要做好安全管理[5]。水、電、氣、窗，鎖門前一定認(rèn)真檢查，將其關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所有的氣體鋼瓶、安全閥、報(bào)警裝置等都會(huì)定期檢查。遇到漏電、漏水、裝置損壞等情況，及時(shí)維修和更換，以防釀成安全事故。

3.2 衛(wèi)生管理

實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生清潔可以給老師和學(xué)生營(yíng)造舒適的教學(xué)氛圍，因此必須保證實(shí)驗(yàn)室整潔清爽。實(shí)驗(yàn)教學(xué)開始前，必須將教室認(rèn)真檢查打掃，擦去灰塵，擦干地面；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)將教學(xué)器具擺放好，將學(xué)生丟棄的作業(yè)紙等打掃干凈。同時(shí)，每學(xué)期的開學(xué)和結(jié)束，實(shí)驗(yàn)室必須進(jìn)行一次徹底大掃除，將實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所有的設(shè)備、桌椅、地面、墻壁、玻璃等擦洗干凈，并用空調(diào)通風(fēng)，保持室內(nèi)干燥。

3.3 設(shè)備管理

設(shè)備是實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的核心，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，維護(hù)教學(xué)秩序和教學(xué)質(zhì)量，是設(shè)備管理的宗旨。因此，使用設(shè)備時(shí)要記錄設(shè)備運(yùn)行情況，包括運(yùn)行時(shí)間，實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)是否正常以及實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的設(shè)備故障，據(jù)此我們將對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、檢修和更換零部件。

3.4 提升實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)行效率

更新后的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的各項(xiàng)功能大為增強(qiáng)，具有很好的進(jìn)行科研的條件。相關(guān)專業(yè)教師在做好登記備案、獲得審批和保證安全的前提下，可帶領(lǐng)研究生和本科生利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行科學(xué)研究，助力于培養(yǎng)高素質(zhì)和有創(chuàng)造性的化工專門人才。此外，目前實(shí)驗(yàn)室也在積極準(zhǔn)備開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)類競(jìng)賽，進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。這些措施的實(shí)施，讓實(shí)驗(yàn)室不僅僅作為實(shí)驗(yàn)的教學(xué)場(chǎng)所，更是科研場(chǎng)所和訓(xùn)練場(chǎng)所，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，從而可以大幅度提升實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行效率和實(shí)驗(yàn)資源的利用水平，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室的對(duì)外開放服務(wù)意識(shí)，進(jìn)而打造開放性的實(shí)驗(yàn)共享平臺(tái)。

4 結(jié)語(yǔ)

化工原理實(shí)驗(yàn)作為工科等相關(guān)專業(yè)的實(shí)操性核心實(shí)驗(yàn)，一直是我院關(guān)心的教學(xué)課程。我們?cè)诨ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的深化改革與創(chuàng)新管理方面進(jìn)行了積極的探索并付諸實(shí)踐，積累了大量的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理經(jīng)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是結(jié)合理論知識(shí)、鞏固理論知識(shí)的教學(xué)，更重要的是要順應(yīng)時(shí)代需求、工廠需求、科研需求，使其成為培養(yǎng)學(xué)生科研思維、工程思維的學(xué)校性實(shí)訓(xùn)基地。我院通過化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的改革，數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集和管理，操作參數(shù)的電腦平臺(tái)顯示和控制，規(guī)范的實(shí)驗(yàn)室管理，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)安全的雙層保障，為我?；I(yè)建設(shè)和學(xué)科發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。