圖示教學法在化工原理教學中的重要作用

張建峰++朱學軍++梁靜++張潔婧

摘 要：本文在吉林省品牌專業生物工程團隊支持下，我們介紹的圖示教學法在化工原理教學中起到的作用，包括可以使錯綜復雜的各種單元操作間的關系變得很清晰易懂，可以使復雜的計算問題變的簡單易解，還可以使學生對從未見過的設備瞬間具有比較直觀的認識和理解。可見，圖示教學法在化工原理教學中發揮著重要的作用。

關鍵詞：圖示教學法；化工原理；設備構造；原理分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.205

0 引言

圖示教學法是以圖示意或圖文示意，即以文字、圖形、符號、數字等語言形式構成圖示結構。與文字相比，圖片更直觀，更易理解和掌握，因此教學效果顯著。目前，圖示教學法已在包括歷史、地理、會計、生物化學等多個學科中被廣泛采用。有關圖示教學法在化工原理教學中的應用的研究確比較少。但是，圖示教學法在化工原理教學中卻十分實用，具體表現在以下幾個方面。

1 圖示教學法可以很容易的理清楚一些單元操作間的關系

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分，但是，只要有一張簡單的圖則可一目了然的將這三者區分開來，如圖1所示。

2 通過繪圖可以是原本復雜的計算變得簡單。

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行常壓閃蒸，已知原料液中易揮發組分的摩爾分數XF為0.5，若要求汽化率（塔頂流出的氣體量D與進料量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，不考慮框內蒸餾塔具體的操作情況，根據物料平衡原理，進入框的物料量F等于從框內出來的塔頂物料D與從框內出來的塔底物料W的和；同理，進入框的易揮發組分量FXF等于從框內出來的塔頂易揮發組分量Dy與從框內出來的塔底易揮發組分量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組分和難揮發組分分別當成白球和黑球。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，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D與原始物料中黑白球的總數F的比）D/F為0.6，試求：當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，原本復雜的化工原理問題變成了簡單的數學問題，當復雜問題變簡單時學生學習的積極性必然會提高，教學效果也會變好。

3 圖示教學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現這些單元操作所需要的設備。而工業生產中所用的設備往往是比較復雜的，而且是我們日常不曾見到，也不容易見到的。這種情況下，多少語言的描述都會顯的蒼白無力。此時，圖示教學法會發揮其最大的效用。不論多么復雜的裝置，結構多么復雜的設備，只要配上幾張照片，那么無論多么復雜的設備結構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現。

綜上所述，圖示教學法可以使錯綜復雜的各種單元操作間的關系變得很清晰易懂，可以使復雜的計算問題變的簡單易解，還可以使學生對從未見過的設備瞬間具有比較直觀的認識和理解。因此，圖示教學法在化工原理教學中發揮著重要的作用。

作者簡介：張建峰（1973-），男，吉林舒蘭人，博士，副教授，研究方向：傳質與分離工程，工業微生物應用。

*為通訊作者。