化工原理项目化实验教学创新与实践-以喷雾干燥为例

王步江， 范志华 ，肖 萍， 樊秀花

(天津农学院食品科学与生物工程学院， 天津 300384)

化工原理项目化实验教学创新与实践-以喷雾干燥为例

王步江， 范志华 ，肖 萍， 樊秀花

(天津农学院食品科学与生物工程学院， 天津 300384)

为提高化工原理实验教学效果，结合生物工程专业的知识特点，在传统化工原理实验教学模式的基础上探索新的实验方法，以项目实验教学进行实施。以喷雾干燥项目为例，根据本专业知识结合干燥理论提出项目实验教学方案，采取综合评价体系，取得了较好的教学效果，由理论到实践，建立学生工程观念。

化工原理；实验教学；喷雾干燥；教学创新

化工原理是一门实践性和工程性很强的专业基础课程。课程以单元操作为主要内容，以传递过程原理为主线，研究单元操作原理、设备构造及工艺尺寸的计算，知识面广、信息量大，具有实践性和应用性。

化工原理实验由理论到工程，由基础实验到专业实验的过渡，具有综合性的特点，是生物工程专业培养的重要实践环节，提高学生工程观念和培养科研能力。传统化工原理实验教学几乎都是验证性的，一般不需要学生进行太多思考，就可以完成学习任务，这样的过程难以激发学生的学习兴趣，难以培养主动学习能力和解决实际问题的能力，难以培养出自主创新精神的人才。

1 项目实验教学的实施方式

项目实验教学法是以项目为核心，项目实验教学法如何实施至关重要，实施得当可以达到很好的教学效果。首先具体项目必须根据学生本专业所学内容，学生自己检索收集相关资料、设计可行方案，最终由老师审批确定可实施项目，最后对项目实验的结果作出评价。项目实验教学法，以学生为主体，通过项目小组进行探讨学习为主要形式，提高实践创新能力为目标。根据该课程的性质，采用项目实验教学法可以达到事半功倍的效果。培养学生工程意识、培养学生创新能力、提高学生的实践动手和综合能力方面起着举足轻重的作用

干燥的目的是除去产品中的水分，以满足产品的品质要求、贮藏或进行下一步加工的需求。目前干燥实验之一是在恒定的实验条件下进行的间歇式操作模式，大量热空气干燥少量湿物料的方式，热空气进出温度、湿度、流速和湿物料接触方式均保持不变。记录湿物料的自由水含量数据，并绘制干燥曲线、干燥速率曲线，得到该条件下物料的临界含水量，掌握干燥速率恒速和降速阶段。

喷雾干燥基本原理是物料经过过滤由泵输送到喷雾干燥器顶端的雾化器，利用雾化器将物料分散成雾滴，雾滴比表面积和表面自由能大，高度分散，雾滴表面湿分的蒸汽压大，所以水分挥发极快，产品迅速得到干燥。

喷雾干燥可分为三个基本过程阶段：一是料液雾化成雾滴；二是雾滴和干燥介质接触、混合及流动，即进行干燥；三是干燥产品与空气分离。这三个阶段操作中都会涉及到单元操作知识或相关课程知识，喷雾干燥对热敏性物料的干燥尤为重要。喷雾的雾滴的大小以及均匀程度对颗粒的干燥影响较大，大的颗粒还没达到干燥要求、小的颗粒却干燥过度甚至会出现变色或变质的现象。所以料液雾化所用的雾化器是喷雾干燥的关键部件，通过学习可以使学生学习雾化的种类及机制。雾滴与热空气的接触是传热和传质过程的结合，也是物料干燥的过程，在这个短暂的过程中同样也有恒速干燥和降速干燥，两者的接触有逆流和并流，液体流量控制和热空气流量的控制对干燥产品质量的影响。通过改变干燥工艺参数使学生更加认识干燥过程。在这个过程中会出现粘壁的情况，研究粘壁的原因和解决方法，拓展学生们思考的能力。干燥产品与空气分离，在这个过程中会涉及气固的分离，让学生可以清楚的看到旋风分离的应用以及其他固体颗粒的收集。

项目实验过程中，要求学生详细记录进展情况，谁发现的问题以及解决方法是什么，对于实验组内仍不能解决的问题，可以与教师一起探讨进行解决，提高学生学习的主观能动性。可以在实验过程设计一些问题，让学生自己动手解决、不但可以提高他们创新能力，还可以发现问题、分析问题与解决问题。

2 项目实验结果的综合评价

化工原理实验的考核由教师评价与学生自评和互评相结合的方式。教师对项目实验过程中运用所学相关专业知识发现问题，提出问题和解决问题能力，侧重于项目方案设计是否符合所学专业，以及操作过程的考核，占总成绩的60%。

学生自评和互评，根据项目实验过程中学生动手时间的长短，能力的强弱，实验得到的产品质量或通过项目实验过程中参数条件的改变，提高产品的质量。

3 项目实验教学取得的效果

在化工原理实验课中采用项目教学法，取得了较好的教学效果。

提高学生自主学习能力和兴趣，加强团队协作。需要学生根据所学专业查阅文献，实验小组协商项目内容，实验参数的制定。项目化实验教学，要求学生选题、操作到产品结果和讨论，而教师只是辅导。学生要认真实验、参数设计，工艺参数直接关系到产品质量。通过项目化实验，学生模拟了实际生产环节。

培养学生专业技术应用能力和基本的科研能力。通过项目实验学生掌握了查阅文献的方法，提高自学能力；对理论课有效的补充，结合实际生产丰富了实践专业知识。学生利用课外时间查阅资料，设计实验方案并实施写出实验报告和总结项目。实验教学可以使学生了解科研过程，对科学研究有了一定的感性认识。让学生能够掌握基本的科研程序，培养了学生基本的科研意识和科研能力促进教师教学水平提高项目实验教学，对教师提出更高的要求。在实施过程中教师要指导学生查阅资料和自己专业知识相关、讨论实验方案。解答实验遇到的问题和疑问，会出现许多新问题，这就要求教师要不断学习提高自身知识水平。通过项目实验教学，促进教师加强自身的业务学习和科研能力，提高实验教学质量。让学生知道理论的重要性又会通过理论指导实践，为学生提供实践环境，了解自己适合科研还是生产实践。培养学生解决问题能力。项目实验教学表明学生是主角，实验团队成员提供了个人优势发挥、锻炼综合技能的教学空间，全面提高学生的综合素质。

4 结语

化工原理干燥实验是对化工原理理论课教学的重要补充，是连接理论和实践的纽带。学生通过动手操作改变实验参数不仅加深对干燥理论的理解，而且还培养发现问题分析问题、运用所学知识解决实际问题的工程能力，增强工程意识。在应用型人才培养要求下，从内容、设备、考核方式对干燥实验教学改革进行探索，有效地激发了学生的学习热情，发挥了学生的主观能动性，达到了培养学生创新能力和应用实践能力。综上所述，结合化工原理实验教学和生物工程的专业特点，根据实验课程要求及人才培养要求改进教学方法，提高教学效果，以培养应用型综合素质为目标，培养学生动手和创新能力为重点，改革教学方法和教学思路，为用人单位培养具有工程观念的应用型人才。

[1] 李 薇，施小芳，林述英．关于化工原理实验教学方法、内容改革的若干实践[J].化工高等教育，2006(6)：60-62．

[2] 俞 路．化工原理综合实验教学改革与实践[J].化工高等教育，2005(4)：106-108．

[3] 陈敏恒，丛德滋，方图南，等．化工原理[M].北京：化学工业出版社，2006．

[4] 严志伟，邵鲁华，康 洪，等．化工原理干燥实验的教学改革与实践[J].山东化工，2015，44(8)：144-145．

(本文文献格式：王步江， 范志华 ，肖 萍， 樊秀花.化工原理项目化实验教学创新与实践-以喷雾干燥为例 [J].山东化工，2016，45(16)：189-190.)

Teaching innovate and Practice for Project-based teaching experiment of Chemical Engineering Principle-Taking Spray-drying as an Example

WangBujiang，FanZhihua，XiaoPing，FanXiuhua

(College of Food Science and Biotechnology,Tianjin Agricultural University;Tianjin 300384,China)

The improvement on the effect of the experimental teaching of the principles of chemical engineering, according to the characteristics with bio-engineering, explore new teaching methods on the basis of the traditional principles of chemical engineering experiment teaching, to project implementation of experiment teaching.Take spray drying project as an example, according to the professional knowledge project experiment teaching is put forward with the combination of drying theory, establish the comprehensive evaluation system, achieves very good teaching results, from theory to practice, set up students' engineering ideas.

chemical engineering principle; experimental teaching; spray-drying; teaching innovation

2016-06-06

天津农学院实验教学示范中心教学改革项目

王步江(1978—)，江苏建湖人，硕士，副教授，从事化工原理教学及农产品深加工研究。

G642.0

A

1008-021X(2016)16-0189-02