发布时间:2023-09-20 09:47:39
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇化学工程与应用,期待它们能激发您的灵感。
关键词:化学工程与工艺;专业;就业方向
化学工程与工艺专业是一个极富创造性、挑战性的重要工业领域,能在化工、石油、能源、轻工、冶金、医药、微电子生产、食品和环保等多领域行业,从事产品的研制开发与评估、过程工艺与装置的设计放大、过程科学研究、高等工程教育、生产过程的控制及经营管理等方面工作的高级工程技术、教育教学和管理营销人才,具有技术密集、人才密集、资本密集的特征,特别是二十一世纪的化学工业在向“绿色化工”方向发展的同时,对知识的交叉渗透、产业的相互交融提出了更宽更深的要求,该专业就是为了适应面向二十一世纪化学工业发展而设置的一个厚基础、宽口径、适应性强的大专业。本专业旨在培养德、智、体全面发展,具备在工业界、科技界、政府及行业机构中担任重要职务的基本素质,掌握化工生产技术的基本原理、专业技能与研究方法。
通过上述阐述,我们简单了解到了化学工程与工艺的定义,在一些重要领域的关键作用。下面就让我们分开来解读化学工程和工艺在哪些领域起到了什么作用,在工作中,如何将资源更好的利用?
化学工程与工艺就是研究化学工业生产过程中的共同规律,并用化学方法改变物质组成或性质来生产化学产品的一门工程W科。简单来说,也就是化学在工程实际中的应用。该专业主要开设高等数学、无机与分析化学、有机化学、物理化学、高级语言程序设计、化工原理、化工热力学、化工分离工程、仪器分析、化工设计、化学反应工程、化工工艺等课程。其中英语、化工原理、化学反应工程、高等数学为学位课程,参加省自学考试。
化学工程与技术学科是从19世纪末由于化学品大规模生产的需要而形成和发展的。当时,为了化工生产的高效和大型化,根据典型的化学工艺和设备中出现的一些具有共同属性的工程问题,形成了单元操作的概念。20世纪50年代后发展的传递过程原理和化学反应工程使化学工程学科上升到了新的阶段。人类穿的各种合成纤维的衣物,吃的各种食物的包装加工,住的房屋的水泥钢材,以及人们开车所用的石油天然气,都是化工研究的方向。中科院院士陈洪渊就曾经评价化工产业为“国之重器”,能创造出数千万个“新物种”。譬如说,1909年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍,解决了世界上一半人的温饱问题。1995年我国的化学纤维产量为330万吨,其中90%是合成纤维,这一化工技术的应用,使大多数人免于挨冻。
当今社会,化学工程与工艺也应用到多个领域,如分析化学师、食品化学师、化妆品研发员、医药技术师等职业,这些职业你肯定听说过,但不一定想到他们与化学工程与工艺专业相关。总体来说化学工程与工艺专业的就业领域还是相当广泛的。毕业生能在化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作。一般主要的主要就业方向可以从一下几个方面来看:
首先,可到科研院所、高等院校从事化学工程与工艺相关科研、教学等工作。不过这需要该专业学生具备一定的科研水平和较高的学历。
其次,到化工类、石油类、轻工类、车辆化工、建筑机械、制药、食品、涂料涂装等相关的科研单位、企业、公司从事应用研究、精细化工产品的开发、设计、生产技术和科技等工作。化工行业有很多知名的企业如美孚、壳牌、巴斯夫、中石油、中石化等。当然,除了这些大企业外,一些冶金、化纤、煤炭、橡胶等化工企业也是毕业生不错的选择。化工行业是个讲究经验和积累的行业,技术和经验是技术型人才的资本,对于刚走出校门毕业的学生来说,一般需要一个相当长时间的经验积累,从基层做起,让理论和实践充分的结合后,才能谋取个人职业更好的发展。
再次,可以在相关化工类企业从事销售、管理等工作。除了走工艺、研发、质量检验等技术人才的道路外,该专业复合型销售和管理人才在人才市场中也特别受欢迎。关键是如何取得化工类技术以外的教育背景和从业经历。化工贸易、管理人才基本都需要是化工专业出身,同时熟知贸易规则和单位业务,还必须具备耐心细致,和较强的语言表达能力。
国家教育部曾公布的化学工艺与工程专业就业状况显示,该专业2013年全国普通高校毕业生规模在28000-30000人,近三年全国就业率区间在90%-95%之间,属于就业率较高专业。
据调查,相关从业人员都表示,化工专业毕业生要找到一份工作并不难,但找什么样的工作就因人而异了。由于化工各个方向分类较细,各个大学都有自己擅长的专业方向。如有些学校侧重石油化工、煤化工;有些侧重医药化工;有的则偏重金属冶炼或精细化工等。另外,还有一些人对化工就业存在这样的误区,担心学这个专业毕业后要去挖煤、炼石油。实际上,传统的石油化工、煤化工只是其中的一个就业方向,如果你对这个方向不感兴趣,还有更广泛的领域可供选择。如可以选择和人们生活息息相关的精细化工,我们用的洗发水、洗面奶、沐浴液的研发生产都是化工的主要就业领域。还有食用油、巧克力等食品加工企业,香水、化妆品、奢侈品制造等也是化工很好的就业方向。目前我国经济建设水平不断提升,涉及综合技术项目的开发工作节奏也显得急躁起来,对于化工专业建设工作人员来说,需要联同系统性的设施布置和先进实验验证项目开发,积极稳固综合人力资源的开发动力,为我国相关行业的发展提供更加优质的贡献力量。
除了化学工程与工艺在工作上的应用外,可以说,我们日常生活中的“衣、食、住、行”样样都离不开化工产品。化学工业已经成为国民经济重要的基础性产业,它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供保障和配套服务。同时它还是工业经济中最具活力,有待开发且竞争力极强的一个行业。老人常说,“三百六十行,行行出状元”,不管研读什么专业,都有一定的优势和特点,只要潜心学习,任何领域都可以走出一片辉煌的天地。
参考文献:
关键词:工程技术;化学反应;应用技术
中图分类号:G633.8 文献标识码:B文章编号:1672-1578(2015)04-0025-01
化学工程技术是一门主要研究化工生产过程中研究和开发以及过程装置的设计、制造和管理的综合性技术。化学工程技术在化学生产中的应用已涉及到各行各业,化学工程技术的发展对于强化化工生产过程,提高产品质量,降低原料和能量消耗,对于企业的技术改造以及新技术的开发起着重要作用。
1.新型反应技术的研究
1.1 超临界化学反应技术。超临界液体是指在温度和压力都处于临界点之上时,此时状态处于液体和气体之间,具有这两种状态的双重性质。这种状态的流体不仅在化学工业、生物化工、食品工业有广泛的应用,而且还在医药工业等领域应用很广泛,已经显示出巨大的魅力,极具发展前景。近年来,化学界将超临界水氧化法应用到保护环境的领域,但是都处于初级发展阶段,很不成熟。
1.2 绿色化学反应技术。绿色化学是指对环境不会造成污染的,有利于保护环境的化学工程。绿色化学简单说就是采取化学的技术和方法来减少或消除那些对人类有害的、妨碍社区安全的、对生态环境会产生不利影响的原料或溶剂等。绿色化学是将污染从源头进行消除的工程,因此很彻底,这主要包含原子经济性和高选择性的反应,生产出对环境有利的材料,并且回收废物循环利用的一门科学技术。
1.3 新的分离技术。从广义上看,分离强化首先是对设备的强化,随后对生产工艺进行强化,整体来说就是只要能将设备变小、将能量转化效率提高的技术都是化工分离技术强化的结果,这样不仅有利于实现可持续发展,同时也是化工分离技术的重要技术与主要趋势之一。然而,古老的化工分离技术原理:利用沸点的不同,将不同的组分从分离塔里分离出来。随着科技的发展及国内外的分工合作共同研究除了大量新的分离技术,具有广阔的发展前景,但是这些在应用中同样也存在着很多问题,此项研究对相关分子蒸馏的基础理论探究比较少,没有在理论上充分说明和指导,对设计刮膜式分子蒸馏器也没有深入的研究。随着信息技术和科学的不断进步和发展,分离技术也随之得到改善,取得了长足的进步,逐渐信息技术引入到分离技术的研究与开发上,例如在研究热力学和传递的性质、多相流等方面,这些都是信息技术发生功效的主要分离技术,再如分子模拟大大提高了预测热力学平衡和传递性质的水平。对分子的设计加速了可以加速分离,因此对研究和开发新的高效的分离剂有深远的意义。信息技术的引进对于分离过程的深入产生了重要的作用,而且还能提高工作效率。
2.传热过程中一些新的研究进展和方向
2.1 微细尺度传热学研究进展。微细尺度是从空间尺度和时间尺度微细的探讨和研究传热学规律,现在传热学中已经自成一个分支,发展前景广阔。当物体的特征尺寸远大于载体粒子的平均尺寸即连续介质时假定依然会成立,但是由于尺度的微细,原来的假设的影响因素也会相对的发生变化,这就导致了流动和传入规律发生着变化。目前,微米、纳米科学已经取得长足的进步,受到人们的广泛关注,诸多领域都是围绕微细尺度传热学进行研究的。其中高集成度电子设备、微型热管、多空介质流动传热等多项研究都是微热尺度传热学研究取得的丰硕成果。
2.2 强化传热过程的研究进展。这项研究主要是从改进换热器设备的形式入手,提高传热的效率,并想办法改进设备使其持续对外放热,这种改进包含发明新的传热材料和改进生产工艺,将过去的设计进行优化等方法。
2.3 传热理论研究进展。近年来,传热研究者一直都致力于滴状冷凝在工业生产上的应用,但至今仍未能很好的实现,主要问题是如何获得实现滴状冷凝,并且使其冷凝表面寿命延长。改变冷凝界面的性质,将滴状冷凝应用到工业上进行传热改造是传播热学研究的主要热点之一。沸腾的传热方式不仅在机械、动力和石油化工等传统的工业之中广泛使用,而且在航空航天技术等高科技领域也广泛的应用着。长期以来,人们都在对液体发生核态沸腾的主要原因和具有高换热强度的机理进行着深入的探究。由于沸腾的现象是复杂和多变的,这些都导致了我们不能利用常规的计算方法来计算出沸腾所能传输的热量。到现在为止,加热器表面受到水沸腾时产生的气泡的影响,这一问题是最需要得到解决的,也是研究的重点所在,对沸腾传热进行计算大都采取机理模型,这种方法存在严重的缺陷就是计算的准确率很低,而且需要大量的实验做基础,所以目前应用的范围较窄,目前没有能较准确计算沸腾传热的计算式,因此我们有另辟蹊径,从新的角度来探究和研究问题,从基本理论出发,提出新的理论与计算方法或研究出新的模型,将数学与之相结合计算出沸腾所传出的热量,这将成为今后研究的重中之重。
3.促进化学工程技术发展的对策
3.1 着眼全局提高化学工程技术水平。化学工程科学近年来的发展趋势已经明显地呈现与多学科交叉的现象,要进一步促进化学工程技术的进步,就要从全局出发综合考虑与化学工程交叉的各个领域的情况。要统筹考虑各个领域的运用,做好整体的规划,协调各项科学的开发利用。并且统筹现有领域的同时积极开拓新的研究领域,使各个学科领域相互促进,最后实现共同发展。
3.2 提高化学工程机械设备研究水平。机械设备是提高一项技术必须具备的,先进的机械设备能为更高水平的技术研究硬件支持。但是相对而言,目前化学工程技术方面的机械设备还比较落后,应该加强研究力度,向世界化学工程技术研究的机械水平靠近。有了这些高科技水平的机械设备,在化学工程技术领域赶超世界水平指日可待。
一、虚拟仪器的发展和结构组成
电子仪器的发展,一共经历了四个重要阶段:模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。前三个阶段的发展实际上是为第四阶段的发展奠定坚实的基础。第四代虚拟仪器,是通信技术、测试技术和计算机技术相结合的产物,三门学科最新技术的结晶,融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形软件编程技术于一体。虚拟仪器的产生是仪器发展史上一次大的革新。虚拟仪器是指将一些比较灵活高效的软件和一些性能较高的硬件结合起来,将其应用在各个领域中对各项参数进行测试和调节、控制等的一个应用性很强的平台。一般来说,完整的虚拟仪器系统中有三部分的组成结构,一部分是电子计算机,一部分是仪器软件,最后一部分是仪器硬件。在电子计算机和大型集成电路高速发展的今天,相比较传统仪器,虚拟仪器得到了飞跃发展。在基本硬件的支持下,虚拟仪器可以利用电子计算机合理的调用相应的高级软件模块来完成数据的采集、控制、分析、处理以及结果的存储和显示。与传统仪器相比,虚拟仪器具有成本低、性能高、扩展性强、开发时间短以及出色的集成这五大优势。基于此,本文对虚拟仪器的发展及在化学工程领域中的应用进行了探究,为其未来的发展提供参考依据。
二、虚拟仪器的技术支撑和特点
硬件是虚拟仪器的基础,软件是虚拟仪器的核心。计算机主要完成数据处理和结果显示。硬件接口电路主要完成被测输入信号的采集、放大、模/ 数转换。根据构成虚拟仪器的接口总线不同,主要分为基于通用接口总线gpib 的仪器系统、基于数据采集卡的虚拟仪器系统、基于vxi 总线仪器实现虚拟仪器系统、基于pxi 总线仪器实现虚拟仪器系统、基于串行口仪器的虚拟仪器系统和基于现场总线设备的虚拟仪器系统等类型。软件可定义仪器的功能图。虚拟仪器系统的软件结构从底到顶层分为仪器i/o 接口软件、驱动程序和应用软件3 个层次。
虚拟仪器作为新型的仪器种类,主要具有以下几个特点:首先,技术和接口技术,具有方便、灵活的互联性,可方便地同外设、网络及其它应用连接。其次,开放式体系结构,缩短系统开发周期。虚拟仪器开放性构成方式,使其具有灵活性和功能的可重构性,可使用户提高重复利用率,缩短系统组建时间,降低开发费用。最后,“软件就是仪器”,仪器功能由用户定义。虚拟仪器系统中,软件是整个仪器的关键,用户可以根据自己需要定义仪器的功能,通过修改软件,很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模,打破了传统仪器有厂家定义、用户无法改变的模式。
三、虚拟仪器在化学工程领域中的应用
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助客户创建完全自定义的用户界面,模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成,标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是ni近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。它在化学工程领域的应用有以下几方面:
虚拟仪器可以应用在化工过程控制领域中、是由化工领域中以及化学工程模拟领域中。虚拟仪器可以对化学反映系统中的各个参数进行实时的检测,还能通过参数的检测来调整和控制各项参数,以更好地确保化学反应的正常进行。在化工过程控制领域中的应用有很多,例如,东南大学的王晓等人通过基于labview开发平台的虚拟仪器开发了换热器试验装置测控系统,这个系统有很多功能,包括对各项参数的检测、记录,同时还能对这些参数进行分析和调节,基于此,应该加强对该系统的研究和推广,使其在更多的领域得到应用。石油化工领域中也经常需要运用到虚拟仪器,通常是将计算机技术和虚拟仪器结合在一起进行应用。在这方面的应用实例有:通过虚拟仪器,对石油管道的压力进行监测,来判断石油管道在运行过程中会否出现泄漏现象。化学工程模拟,实际上是通过建立化工过程的一系列数学模型,然后根据标准的条件要求以及各项参数,利用计算机,对这些模型进行计算,并根据计算的结构模拟出整个化工过程中所发生的行为。在化工领域中,如果要使用一种新的仪器或者是使用一项新的工艺,需要先依靠计算机对这些仪器或者工艺进行模拟,得到一系列数据,并鉴定其可靠性。虚拟仪器在化学工程领域中的应用,使得整个过程的各项参数判断更加具体和直观,有利于判断其对于工程的影响。这方面的应用实例也有很多,例如,新疆大学的付志新等人开发出了一套基于全混流反应器的模拟系统,并且模拟计算了其中的不可逆的放热反应。
五、虚拟仪器的发展趋势和光明前景
虚拟仪器还可广泛应用于航天航空、军事工程、汽车、电力工程、机械工程、建筑工程、铁路交通、地质勘探、生物医疗等很多需要高性能测控设备进行科学分析的场合。例如,利用虚拟仪器系统可以开发复杂的汽车驾驶室模拟仿真系统,汽车abs 传感器功能测试系统;可以测试飞机飞行过程中的噪音,进行飞机发动机测试,飞行控制系统测试;可以用于电力参数的测试,构建电力测量控制系统;可以用于开发内燃机测试系统,等等。
自从虚拟仪器出现以来,其技术也不断发展和成熟,逐渐向着图形化这一开发平台中的更强适应性、更高级别的硬件模块以及更符合标准的驱动程序等方向发展,而该平台自身的不断完善和发展也是促进虚拟仪器技术不断发展和提高的重要保证。同时,怎样缩短用户的学习时间和学习量,就能确保其进行具有强大功能虚拟仪器的使用,怎样让用户轻易地对该模拟系统中得到的结果进行判断,或者如何确保用户采用一些系统构成比较简洁的虚拟仪器来对复杂的内容进行测试,都是虚拟仪器在未来的发展中需要解决的问题。
结束语:
【关键词】案例教学法 化工 工程教育
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)05-0014-01
一 案例教学法的由来及其发展
《化工过程分析与开发》是我们面对应用化学专业一年级研究生开设的一门专业课,具有较强的综合性和应用性。近三年,我们在该课程教学中采用案例教学法,受到了学生的好评和喜爱。案例教学法并非新鲜事物,早期即被教育家们自觉或不自觉地广泛使用。约2500年前,中国的孔子和希腊的苏格拉底分别采用启发式和问题式教学法,可以被认为是案例法的雏形。现代的案例教学法以哈佛大学为代表,最初应用于法学,后被推广到医学和管理学等学科领域。20世纪末形成的建构主义学习理论则在很大程度上为案例教学法提供了相应的理论支撑。现代案例教学法的一个主要特征是突出学科特点和学生就业后从事工作的职业特性,以培养具备职业素养、具有解决实际问题能力的人才为导向,把教学与实践紧密地结合起来。近十年来,随着对高等院校培养实用型工程技术人员要求的提出,特别是“卓越工程师”计划的实施,国内高等教育工作者对案例教学法在工科专业教学中的应用进行了大量的理论研究。
二 有效实施案例教学法的方法
主要从一个“实”字出发,针对如何把案例教学法落到实处、收到实效,对这三年中摸索的一些具体做法进行总结。
案例是案例教学法的核心。如何在完成繁重的教学和科研任务的同时,形成丰富、高水平和具有实效性的案例群,对高校教师是一个挑战。我们根据任课教师自身的特点和优势,主要从三个方面寻找案例素材。
第一,来自于教材和传统工业的经典化工过程。这些案例都经过了多年的发展,工艺往往比较成熟,适合用来引导学生入门。此类案例极为丰富,而且都有详尽的描述和解释,可以用来建立基础的案例库。根据化学工程和应用化学专业的学科特点,案例教学法的目的是让学生养成从工程的角度看待和描述问题,而不仅仅是解决问题的习惯,即“授人以渔”。因此,在具体授课过程中,从实际教学需要出发,求精而不求全,避免为了案例而案例。我们从《化工过程分析与设计导论》教材中选取了合成氨和庚烷提纯介绍过程设计的总体思路,选取海水脱盐、流体管内流动分别介绍建模和无量纲分析两种重要的设计手段。针对这几个具体案例,采用课堂讲授为主的形式,把相关的问题搞透搞细。
第二,来自于专业教师的在研项目。我们在每个班次一学期的教学中,安排三位老师分别就自己的科研项目中提炼一个案例,一般包括一个自然科学基金项目和两个横向课题。我们将学生也分为三组。每一个案例首先由教师利用两个课时进行讲解和介绍,然后由一组学生用两周的时间按照要求完成设计任务,并以墙报的形式提交作品,最后再利用两课时进行学生间答辩和讨论以及教师的点评。这些在研课题中抽取的案例具有真实性和前沿性,也是教师最熟悉的领域。教师最有把握掌控该部分内容,能够做到深入浅出,给学生以最到位的引导。
第三,来自于学生学科竞赛。化学工程与工艺专业本科生每年暑假参加省级和国家级的大学生化工设计竞赛,由主办方委托专家命题,近三年分别为CO2的捕捉及综合利用、甲醇制烯烃(MTO)和C4组分综合利用,都是我国化工行业中正在大力发展或推进的综合性项目。本课程授课老师负责指导该系列竞赛并担任初赛和决赛评委。在准备作品和参赛、评分过程中,教师会对可能的产品路线、技术路线、生产工艺以及项目设计中容易出现的问题有一个较为全面和深入的了解。在学期初,我们即安排在竞赛中获奖的学生团队在课堂上进行PPT作品展示,一般包括项目背景介绍、工艺流程、设备设计和选型、厂址选择及厂区布置、经济评价、环境保护以及3D动画厂区展示等内容。然后把该项目布置下去,要求每名参加本课程学习的研究生在学期末完成一个较为完整的作品,并进行PPT展示和答辩,作为成绩考核的主要内容。
参考文献
[1]陈越.建构主义与建构主义学习理论综述[J].惟存教育,2002(6)
[2]谢志江、孙红岩、蒋和生等.案例教学法在工科教学中的应用[J].高等工程教育研究,2003(05)
[3]冯静.基于准案例教学法的工科教学新模式[J].高等教育和学术研究,2006(3)
关键词:工程力学;项目教学;课程设计;任务实施
0 引言
力学是研究物质运动和变形规律的科学,所阐述的规律带有普遍性,是一门基础科学。是各技术工程学科的重要理论基础,是沟通自然科学基础理论与工程实践的桥梁。该课程内容由理论力学和材料力学两部分组成,具有理论性、系统性、抽象性的特点,学生在学习过程中感到枯燥乏味,理论与实际相脱离,从而造成教学效果不佳等现象。而本课程又与很多专业课程密切相关,学习的效果直接影响了学生对专业的学习。因此,改变教学方法提高效率,加强学生的学习效果,是该课程教学的大势所在。本文在工程力学的教学中引入项目化教学方法,以实际工作任务为引导,采用基于工作过程的项目化教学法。将生产一线中的实际项目引入课堂,使学生在“做中学,学中做”,加强理论与实践的结合,提升学生职业能力。
1 课程设计方面
在课程设计方面,坚持理论与实际相结合的原则,立足于工程应用,利用多媒体充分说明工程力学在现代工程中的应用情况,使学生认识到本门课程在整个知识体系中的地位与作用,从而引起学生的重视,提高学习的热情,调动学习的兴趣。现以工程力学课题组制定的课程整体设计为例,加以阐述。本课程内容以油压夹紧机构为项目载体,结合工程力学教学目标,设计如下的教学内容,见表1。
在进行课程整体设计时,需注意以下几点:
1、整个课程设计时,要充分进行企业调研,根据学生将来从事的职业岗位的知识、能力要求而设计,课程的教学目标围绕项目训练能力进行,学生通过完成项目(任务)进而训练职业能力,项目又是能力实现的切实载体。
2、为保证设计过程的系统性,用油压夹紧装置的分析是本课程的项目,按照机械设计的设计过程设计了课程顺序,任务和步骤是一个接一个地被展现、被传授、被实现,项目具有连续性、实用性等特性,当这些单项任务都被完成后,学生也就基本具有了从事简单的机械设计、测绘能力。
3、有些子项目或单项任务的前后顺序有待斟酌。
2 教学模式、教学方法方面
教学环节设计,依据项目的选定,结合相应的教学目标,设置教学任务。在设计时,一定注重要基于工作过程的设计模式,并且要注重学生主体,让学生真正在学习的过程中做到“做中学”,任务的设计本着由浅入深,由低到高的原则进行,并且与学生所要掌握的知识紧密结合。另外在教学中任务引导法、案例教学法、头脑风暴法、六步教学法等多种教学方法要综合互补使用。在教学过程中对于要完成的任务,老师要做简单的讲解,使学生既能准确把握研究的方向,又能保持好奇心理和研究动力。每一任务的教学都采用单元设计表格的形式,从而较完善的完成教学任务.
现以课程项目之一:扭转变形在传动轴中的分析和计算为例,展示项目教学法的具体实施过程。
(1)明确本项目的教学内容流程:
复习巩固任务引入任务设置任务分析归纳总结考核评价布置作业
(2)复习巩固:
油压加紧装置中哪些构件受到剪切变形?
杆件的基本变形有哪些?
(3)任务设置:
任务1:传动轴的变形分析;
任务2:传动轴内力的计算;
任务3:传动轴扭矩图的画法;
拓展任务 :分析传动轴外力偶的合理安排。
(4)任务分析:
任务一 传动轴的变形分析
通过一些图片展示,例如传动系统的传动轴、汽车传动轴、汽车转向轴、攻丝等机构,提出问题:机械中的轴类零件在传动中受到什么共同变形?还有哪些实例属于同种变形?能否总结一下它们的特点是什么?然后引入扭转的变形特点:各横截面绕轴线发生相对转动,杆轴线始终保持直线。
任务二 传动轴扭矩的计算
截面法求扭矩
1、截开:将圆轴沿任一截面1-1截开,取任一部分为研究对象.
2、代替:用内力偶矩代替截去的另一部分.
3、平衡:由T=ΣMi 得 T=?
任务三 传动轴扭矩图的画法
定义:扭矩图表示沿杆件轴线各横截面上扭矩变化规律的图线
目的:①扭矩变化规律;②|T|max值及其截面位置;③强度计算(危险截面)。
拓展任务:分析传动轴外力偶的合理安排
练习:传动系统的主轴ABC的转速n=960r/min,输入功率PA=27.5kw ,输出功率PB=20kw,PC=7.5kw 。试画出ABC轴的扭矩图;如果将轮A和轮B位置对调,试分析对轴的受力是否有利?
(5) 总结归纳
任务1 :由传动轴的变形分析,可以掌握扭转变形的受力特点和变形特点。
任务2 :由传动轴内力的计算,能够熟悉的掌握受扭转变形的圆轴内力大小方向的求解。
任务3:由传动轴扭矩图的画法,可以更熟练掌握变形的内力的分布,以便找出危险截面。
拓展任务 :由分析传动轴外力偶的合理安排能够锻炼学生学以致用、融会贯通的能力,以及耐心、细心、严谨的科学态度和团队的协作精神。
考核评价 教师评价+小组互评+个人自评
布置作业 在校企合作项目“电脑弹簧机”中,有哪些构件属于扭转变形实例,分析它们的特点
3 教学手段方面
合理运用多媒体教学资源:当前,在课堂讲授中应用多媒体教学已成为大家的共识。多媒体教学可以将工程结构直观、形象地展现在学生面前,增加感性认识,使学生将课堂与工程背景联系起来,有助于学生掌握如何建立力学模型的问题,从而激发学生的学习兴趣,提高课堂节奏和教学效率,也提高了课程的教学质量。多媒体教学具有交互界面丰实、生动、逼真、信息量大的特点,可使学生将主要精力集中于理解方面,极大地减少用于繁杂计算上的时间,教师就可以有更多的时间进行启发、诱导;课件在实施过程中可进可退,速度可快可慢,有利于讲授的连贯性和逻辑性的发挥;利用多媒体技术通过三维动画、虚拟现实等多种手段使学生理解教学内容,充分激发学生的想象力、创造力,为学生的创新素质的培养创造了条件,具有传统教学模式无法比拟的优势。
4 考核评价方面
本课程的教学评价由两大部分组成:
1、过程考核:主要包括教师评价,小组互评和个人自评三部分,占总成绩的40%。本考核主要是对学生的出勤、课堂纪律、课程作业、课堂表现(如:是否积极主动地参与讨论和分析;是否敢于表述自己的想法;是否敢于尝试从不同角度思考问题,有独到的见解;能否理解他人的思路,小组成员之间团结协作的的程度,能否在与小组成员合作交流中得到启发与进步;是否有认真反思自己思考过程的意识等。)等进行综合考核。
2、终结考核:是对学生一个学期所学课程内容的综合考核,包括应知(50%)和应会(50%)两部分,采用闭卷考试的形式。应知考试内容以本学期授课内容为主,应会考试内容是根据理论知识结合工程实际进行的知识拓展考核。本考试成绩占学期课程考核成绩的60%。
5 教学效果方面
(1)转变了专业课教师的教学理念,使教师真正认识到教师不仅要关注“如何教”,而且更关注“教什么”。项目化构建成为教师备课的首要任务,教师真正成为课程的开发者。
(2)改变了教师的教学模式,基于教学,将理论知识与实际操作技能相结合,充分体现教学做一体的原则,灵活运用项目教学法、案例教学法、现场教学法等教学方法,增强学生的学习积极性。
(3)转变的学生的学习方式,以往的课堂,学生整节课往往是被动的听,成为课堂的附属。实施项目教学法,学生的“思想自由”得以空前提高,学生成为课堂的主体,可以自主思考、独立或小组协作解决技能训练过程中产生的问题,对解决不了的问题再请老师予以解答。整个课堂步骤循序渐进,学习氛围宽松活跃,学生参与率高,效果良好。
(4)教师教学科研水平稳步提高。教师通过对教学项目的设置,增强了专业知识的理解与见地,并且充分认识到了对深层次知识的不足和新知识的欠缺,从而促使课题组教师走出课堂,走进企业,丰富自己的理论知识和操作技能,再反馈到课堂提高教学质量。同时,通过项目的实施,教师可以发现项目中存在的技术难关与科研课题,并付诸行动,解决难题,无形中提高了教师的整体科研能力。
6 建议与意见
(1)在教学过程中,应立足于加强学生实际操作能力的培养,采用项目教学法,以任务型项目激发学生的学习兴趣。
(2)教学过程由实践到理论,使学生通过感性认识升华到理性认识,除少数必要的基本概念外,切忌直接讲述枯燥的理论知识。
(3)在教学过程中,应以学生为本,注重“教”与“学”的互动,由老师提出阶段性要求,学生在不断练习中逐步达到目标,掌握课程的职业能力。老师应根据学生的实际学习情况,合理调整教学
进度。
(4)教学中,要努力提高学生学习兴趣,创设趣味性情境,练习项目应包含个体练习,小组合作,经验交流及老师点评等不同形式,让学生在愉快的扭转中完成学习。
(5)教学中,通过选用典型活动项目,由教师提出要求或做出示范,组织学生进行活动,让学生在活动中树立责任意识,增强团队的合作精神,掌握课程的职业能力。
(6)教学中注重职业情景的创设,以多媒体、录像和案例分析等方法提高学生解决和处理实际问题的综合职业能力。
7 结束语
工程力学课程的建设与改革是一项长期而艰巨的工作,是一个不断实践完善的过程,不仅需要广大力学教师的共同努力,还需要学校各级领导的大力支持,坚定不移的坚持项目化教学,从摸索到探索直至发挥极致,为职业院校的可持续发展提供一条借鉴之径。
参考文献
[1]张定华.工程力学. 北京:高等教育出版社,2009
[2]傅颖、汪荣林.高职工程力学教学改革的探索与实践[J].科技广场.2007
[3]王延遐.少学时工程力学教学探讨[J].中国科技信息.2010
[4]徐成福,王先,谢云峰.浅谈高职高专《工程力学》教学方法的改革[J]. 科技信息.2010
作者简介
杨月华,女,烟台工程职业技术学院副教授。研究方向:工程力学及高职教育教学模式改革。