非均相分離技術及設備課程教學方法探討

孫治謙 王建軍 王振波 金有海

中國石油大學（華東）化學工程學院 山東青島 266555

非均相分離技術及設備課程教學方法探討

孫治謙 王建軍 王振波 金有海

中國石油大學（華東）化學工程學院 山東青島 266555

介紹非均相分離技術及設備課程的設置及教學相關內容，針對如何增強教學效果，從激發學生學習興趣、多種教學手段相結合、培養工程意識、提高學生動手能力等方面進行探討。

非均相分離；啟發式教學；工程意識；實踐教學

非均相分離技術及設備是中國石油大學（華東）過程裝備與控制工程專業的專業技術限選課。它涉及化學工程領域中的單元操作技術，主要培養學生運用粉體工程學、流體力學及相關學科的理論知識來解決化學工程領域非均相分離單元操作實際問題。筆者結合教學之中形成的對于非均相分離技術及設備課程教學方法的一些體會和感悟進行探討。

1 課程基本要求

非均相分離技術及設備的前置課程是粉體工程學和流體力學。粉體工程學亦稱顆粒學，主要介紹顆粒學的基本知識及顆粒物性的分析方法與測量技術，使學生具備將顆粒學及其理論應用于流態化、粉體輸送和粉體制備技術等工程領域的綜合能力；流體力學則主要介紹流體力學的基本概念和原理，使學生具備分析非均相分離過程所涉及的單相與多相流動特性的能力。

非均相分離技術及設備的授課目標是使學生熟悉氣態非均相物系和液態非均相物系分離的基本理論知識，掌握重力及慣性分離、旋風分離器、過濾除塵器、電除塵器、水力旋流器、靜電聚結器、液固過濾等設備的分離機理及設計計算基本方法，了解濕法捕集、懸浮液的預處理與增濃的基本方法和途徑以及離心沉降分離設備的原理，培養學生的工程意識及創新意識，為學生從事化學工程領域內非均相物系分離技術及設備的研究打下扎實的基礎。

2 教學方法探討

筆者根據非均相分離技術及設備的課程特點，結合授課經驗與體會，對非均相分離技術及設備課程的教學方法進行探討。

2.1 采用啟發式教學法，激發學生學習興趣

興趣是最好的老師。非均相分離技術及設備課程是一門專業性、理論性較強的課程，學生在學習過程中，容易出現提不起興致、注意力不集中等問題，嚴重影響授課和學習效果。鑒于此，在授課過程中，采用啟發式教學方法，通過列舉生活中的實例，講述其中蘊含的非均相分離原理，激發學生的好奇心和求知欲，取得較好的效果。

例如，在課程的緒論部分，從學生感興趣的核電工業入手，介紹其工藝及應用，并指出分離設備在整個工藝流程中的作用；而后逐漸深入介紹發電、采油、鉆井、西氣東輸、煉廠相關工藝及設備，并指出日常生活中的吸塵器、滾筒式洗衣機、魚缸凈化器等都是非均相分離技術的應用，激發學生的學習興趣，為后續課程的深入介紹奠定基礎。

又如“重力沉降分離設備”一節中，在闡明“增大沉降面積可以提高分離性能”的觀點時，列舉兩個生活中的實例：

【實例一】國家大劇院的殼體表面積高達3.5萬平方米，灰塵易沉降在殼體表面，形成“高性能的露天重力沉降器”。

【實例二】黃河發源于青藏高原，延綿5000多公里，途徑9個省份，最終在東營墾利匯入渤海。黃河中上游河流流道窄，流速快，夾帶大量泥沙匯至下游，在入海口匯入渤海后沉降面積急劇增大，流速趨緩，河流中泥沙得以沉降，而黃河入海口的內陸面積也因為泥沙沉積而不斷增加。

生活處處有物理，留心觀察皆學問。通過生活實例，啟發學生運用非均相分離原理給出合理解釋，激發學生的學習興趣，使他們主動參與到課堂討論與學習之中。

2.2 采用板書、PPT課件、視頻教學相結合的教學方式

隨著計算機技術的普及，高校普遍采用PPT課件進行課堂教學。雖然PPT課件具有信息量大、方便快捷等優點，但是知識點講解速度較快，尤其在講解理論推導內容時，絕大多數學生只能被動接受，遠遠跟不上教師的授課思路，聽課效果較差。因此，對于課程中理論推導內容，應輔以板書教學。對于非均相分離設備的內部結構以及多相流動與分離過程的教學，如油氣水三相分離器以及臥螺離心機的分離過程等，則可以采用視頻教學法。

例如，在講授“旋風分離器”一節時，對于旋風分離器的分離原理、主要結構形式、分離器內部流場和濃度場分布規律、旋風分離器分離性能的影響因素、旋風分離器的設計方法，以及旋風分離器的磨損及防磨措施等知識點，采用PPT課件進行講解；對于旋風分離器的相似準數、分離理論、阻力系數、壓降計算等知識點采用板書進行授課；對于旋風分離器內部氣固兩相流動形態、旋風分離器的工業應用等內容通過視頻進行教學。板書、PPT、視頻相結合的教學方法，可以合理安排教學進度，深入講解各部分知識點，取得良好效果。

2.3 緊密聯系工程實際及科研項目，培養學生工程意識

非均相分離技術及設備主講教師均為中國石油大學（華東）多相流分離課題成員，長期從事多相流分離技術及裝備的研究，先后承擔或參與了多項與分離過程和裝備有關的技術研發和項目設計，并已取得多項成果，積累了豐富的實踐經驗。在教學過程中，不僅要教授各類分離設備的分離原理、分離過程、設計方法以及設備分離性能的影響因素，更要緊密聯系工程實際，結合科研項目研究內容以及最新科研進展，培養學生的工程意識。例如，在講授“旋風分離器”一節時，給學生講述課題組研發PDC、PSC型旋風分離器的過程；在講授“水力旋流器”一節時，結合課題組在新疆風城油田進行的工業實驗進行講解。通過相關工程項目的介紹，培養了學生的工程意識和創新意識，深化了教學效果。

2.4 增設實踐教學環節，鍛煉學生動手能力

中國石油大學（華東）多相流分離實驗室現有實驗室面積約1200平方米，擁有完備的實驗分析儀器，如LS230激光粒度測試儀、PH50系列數字顯微成像系統、TU-1901雙光束紫外可見分光光度計、PIP6.1顆粒圖像分析儀、MT1000多功能粉體物性分析儀、多功能原油含水自動測量儀、DE-100L型實驗室高剪切分散乳化機、QBZY-1型全自動表面界面張力儀等與非均相分離技術相關的測試儀器。

實驗室擁有旋風分離器流場及性能測試實驗裝置、直流式低速風洞、旋液分離綜合試驗研究裝置、旋液分離熱態高溫試驗研究裝置、氣液旋流分離試驗研究裝置、重力聚結分離裝置等多套實驗裝置。非均相分離技術及設備課程設有4學時的實踐學時，學生通過參觀實驗室的儀器設備、觀摩實驗過程，可以加深對于所學非均相分離知識的理解。此外，實驗室內部分實驗儀器和實驗裝置向學生開放，學生可以參與到實驗中來，鍛煉了動手能力，切實做到學以致用，強化了學習效果。

3 結語

在非均相分離技術及設備教學過程中，采用啟發式教學方法，綜合運用PPT課件、板書、視頻等教學手段，緊密聯系工程實際及科研項目，增設實踐教學環節，激發了學生的學習激情，培養了學生的工程意識、創新意識，鍛煉了他們的動手能力和實踐能力，深化了教學效果。在今后的教學過程中，需要進一步探索和優化教學方式方法，追蹤學科發展前沿，不斷更新教學內容，提高教學質量，從而實現培養高素質復合型專業人才的目標。

Discussion on Course of Heterogeneous Separation Technology and Equipment//

Sun Zhiqian, Wang Jianjun, Wang Zhenbo, Jin Youhai

Course arrangement and content of heterogeneous separation technology and equipment is introduced, and the aspects of stimulating students’ learning interests, combination of various teaching methods, cultivating students’ engineering consciousness and improving students’practice ability are discussed to enhance teaching effect.

heterogeneous separation; heuristic teaching; engineering consciousness; practice teaching

G642.4

B

1671-489X(2013)09-0099-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.09.099