項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法在干燥單元過程教學(xué)中的實(shí)踐

張 偉

(棗莊學(xué)院 化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院，山東 棗莊 277160)

化工單元過程是化工類專業(yè)的最重要的專業(yè)課程之一，干燥單元是其中一個(gè)重要組成部分，干燥過程在化工領(lǐng)域乃至整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中都是以教師為主體，而學(xué)生則是被動(dòng)地學(xué)習(xí)，這種填鴨式的教學(xué)方式不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，不利于創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，經(jīng)常導(dǎo)致課堂上教師講的很辛苦、學(xué)生學(xué)的很累，課堂效率卻不盡如人意，最終的結(jié)果是影響了高校應(yīng)用型專業(yè)人才的培養(yǎng)[1]。我們?cè)诖讼Ｍㄟ^使用項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法，實(shí)行理論、實(shí)踐一體化的單元式教學(xué)，使學(xué)生更好地熟悉干燥過程的原理及相應(yīng)的干燥設(shè)備，同時(shí)通過干燥過程實(shí)訓(xùn)的實(shí)踐加深對(duì)干燥理論知識(shí)的掌握，對(duì)于培養(yǎng)化工類學(xué)生的工程實(shí)踐能力和職業(yè)技能都起著極其重要的作用[2]。

項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法是將某一門專業(yè)課程按特點(diǎn)分為若干個(gè)技能單元模塊，每個(gè)技能單元模塊作為一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，然后在這個(gè)模塊中實(shí)施理論和實(shí)踐一體化的單元式教學(xué)方式，每個(gè)模塊單元教學(xué)都以應(yīng)用該單元模塊的知識(shí)或技能去完成一個(gè)具體的任務(wù)來結(jié)束，完成這個(gè)模塊之后再進(jìn)行下一個(gè)技能模塊的學(xué)習(xí)。總之，項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法就是為完成某一具體的工業(yè)任務(wù)而展開的模塊化的教學(xué)行動(dòng)。同時(shí)，在教學(xué)內(nèi)容的安排上，改變傳統(tǒng)的以知識(shí)點(diǎn)為主線的方式，改用項(xiàng)目為主線，將項(xiàng)目拆分為若干個(gè)具體的任務(wù)，以完成任務(wù)所需的知識(shí)點(diǎn)為線索，精心安排教學(xué)內(nèi)容，最終師生共同完成項(xiàng)目，在完成項(xiàng)目的過程中，學(xué)生獲得了相關(guān)模塊的知識(shí)。

1 項(xiàng)目布置及實(shí)施

傳統(tǒng)的干燥單元的學(xué)習(xí)是以知識(shí)點(diǎn)為主線的，如先介紹濕空氣的性質(zhì)及濕焓圖，然后是干燥過程的物料衡算和熱量衡算，再然后是物料中水分和干燥時(shí)間的計(jì)算，最后介紹干燥設(shè)備的類型以及干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)。在這樣一個(gè)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生都是比較被動(dòng)的接受知識(shí)，完全是教師主導(dǎo)的填鴨式教學(xué)，學(xué)習(xí)效率不高，同時(shí)學(xué)習(xí)過程中難以獲得完成任務(wù)時(shí)成就感。而采用項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)，則能鼓勵(lì)學(xué)生積極地思考，同時(shí)在完成某一小任務(wù)時(shí)，教師可以及時(shí)的給予正面評(píng)價(jià)，這樣可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和探索精神。

在學(xué)習(xí)干燥單元過程之前給學(xué)生下達(dá)一個(gè)任務(wù)：某聚氯乙烯(PVC)生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品聚氯乙烯樹脂的生產(chǎn)能力是9000t/a,要求產(chǎn)品中水分含量要求低于0.3%，而前一工序得到的聚氯乙烯漿料中含有大量的水分，含量為3%(均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，請(qǐng)擬定一個(gè)合適的方案，完成此任務(wù)。

1.1 項(xiàng)目任務(wù)分析

任務(wù)下達(dá)之后，引導(dǎo)學(xué)生將這個(gè)項(xiàng)目任務(wù)具體分析：要將聚氯乙烯粗產(chǎn)品的含水量為由3%降到0.3%以下，這是一個(gè)固體物料的去濕任務(wù)，要完成該去濕任務(wù)，首先必須明確物料的去濕方法有哪些？本任務(wù)應(yīng)該選什么方法？當(dāng)去濕方法確定后，還要明確什么樣的流程？什么樣的設(shè)備？操作條件如何？設(shè)備如何操作？

通過任務(wù)的分析，明確了完成任務(wù)的目標(biāo)，將項(xiàng)目任務(wù)拆分為以下若干個(gè)小的任務(wù)：(1)選用除濕方法(2)干燥類型的選擇；(3)除濕的流程及設(shè)備的確定；(4)操作條件的確定；(5)技能訓(xùn)練。

1.2 項(xiàng)目實(shí)施

1.2.1 選用除濕方法

化學(xué)工業(yè)中常用的除濕方法有：機(jī)械去濕法、物理去濕法、干燥等。通過對(duì)比分析可知，采用機(jī)械去濕法消耗能量較少，但是只能除去物料中的一部分水分，去濕度不高，不能完成已給的工業(yè)任務(wù)(產(chǎn)品中水分含量低于0.3%)。物理去濕法是使用分子篩、硅膠等吸附劑來除濕的，只適用于小批量的物料，不能完成已給的工業(yè)任務(wù)(9000t/a)。為了使去濕的操作經(jīng)濟(jì)而有效，選擇干燥去濕方法，常先用機(jī)械去濕法除去物料中的大部分濕分后再進(jìn)行干燥以獲得合格產(chǎn)品。

1.2.2 干燥類型的選擇

干燥方式可以分為：傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥、介電加熱干燥等。在這幾種干燥方式中傳導(dǎo)干燥中熱量以熱傳導(dǎo)的方式通過固體壁面?zhèn)鹘o濕物料，熱能利用率高，但是物料溫度不易控制，容易過熱變質(zhì)；輻射干燥雖然生產(chǎn)強(qiáng)度大，產(chǎn)品清潔且均勻干燥，但是能耗高；而介電加熱干燥只適用于小批量物料干燥；對(duì)流干燥熱量以對(duì)流的方式傳給濕物料，并帶走汽化后的濕蒸汽，在對(duì)流干燥中，干燥介質(zhì)的溫度容易控制，被干燥的物流又不易過熱。

然后根據(jù)工業(yè)任務(wù)可知原料聚氯乙烯的耐熱性較差，軟化點(diǎn)僅為80℃，并且130℃開始分解變色，并析出HCI氣體。因此綜合考慮：聚氯乙烯的去濕任務(wù)，我們只能選擇對(duì)流干燥方式。

1.2.3 除濕的流程及設(shè)備的確定

典型的對(duì)流干燥流程有以下幾種：空氣加熱的對(duì)流干燥、廢氣部分循環(huán)的干燥流程、返料干燥的干燥流程。同時(shí)，介紹干燥設(shè)備，最后學(xué)生分組討論，確定干燥器的類型，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。這樣學(xué)生在完成任務(wù)過程中，需要自己不斷去尋找知識(shí)，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

圖1 干燥流程圖

圖2 氣流干燥器發(fā)

1.2.4 操作條件的確定

確定的干燥流程和干燥設(shè)備，那么接下來的任務(wù)就是要解決選擇干燥介質(zhì)，選好干燥介質(zhì)還需要確定其用量以及干燥介質(zhì)含水量等條件。在這里我們可以給學(xué)生介紹濕空氣的性質(zhì)及濕焓圖，確定干燥介質(zhì)用量需要進(jìn)行物料衡算和熱量衡算，這和傳統(tǒng)的以知識(shí)點(diǎn)為線索完全不同，我們是圍繞解決具體的項(xiàng)目而進(jìn)行的。根據(jù)任務(wù)我們選擇不飽和空氣作為干燥介質(zhì)，不飽和空氣和濕物料氣流干燥器中應(yīng)該是逆流，假設(shè)其初溫為25 ℃，相對(duì)濕度為50%，空氣經(jīng)過預(yù)熱后達(dá)到150 ℃，離開干燥器時(shí)的溫度為45 ℃，濕度為0.05kg水/kg干空氣。按年生產(chǎn)時(shí)間300天計(jì)算。最后根據(jù)計(jì)算得出風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為769.4 m3/h。

1.2.5 技能訓(xùn)練

主要通過仿真實(shí)訓(xùn)和單元實(shí)訓(xùn)來鍛煉學(xué)生的操作技能，通過干燥器的設(shè)計(jì)來提高學(xué)生的整體綜合能力。干燥單元實(shí)訓(xùn)以噴霧干燥器為例，通過干燥濃縮的洗衣粉溶液制得洗衣粉顆粒，并測(cè)其含水量。

a.分組，布置任務(wù)

b.選擇干燥介質(zhì)，敘述干燥流程; 確定干燥操作條件

c. 計(jì)算空氣消耗量及干燥系統(tǒng)熱效率

d.計(jì)算干燥時(shí)間、產(chǎn)品的干基含水量等數(shù)據(jù)

產(chǎn)品的干基含水量X：

g1： 產(chǎn)品質(zhì)量，g。

g2： 絕干產(chǎn)品質(zhì)量，g。

圖3 噴霧干燥器裝置圖

表1 干基含水量數(shù)據(jù)記錄表

在實(shí)訓(xùn)過程中會(huì)遇到各種各樣的實(shí)際問題，如干燥濕物料前，為什么要將冷空氣預(yù)熱？為什么要先開啟風(fēng)機(jī)，后接通加熱器電源加熱？濕物料在干燥器內(nèi)干燥的時(shí)間無限長(zhǎng)，是否會(huì)得到絕干物料？通過在實(shí)訓(xùn)過程中導(dǎo)入問題，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)精神，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，通過實(shí)訓(xùn)的科學(xué)組織實(shí)施，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)干燥單元知識(shí)的掌握。

2 考核與評(píng)價(jià)

有效的考核是確保教學(xué)質(zhì)量的重要手段,這種項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)過程中要及時(shí)對(duì)學(xué)生在完成項(xiàng)目中的表現(xiàn)進(jìn)行反饋評(píng)價(jià)，要學(xué)生可以更有針對(duì)性的完善不足之處。考核評(píng)價(jià)應(yīng)包含學(xué)生項(xiàng)目完成過程中的參與度、合作意識(shí)、安全意識(shí)、獨(dú)立思考能力等方面的綜合評(píng)價(jià)。

3 結(jié)語

通過在干燥單元過程中引入項(xiàng)目教學(xué)法，整個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)學(xué)

生是主角，教師扮演的是觀察、引導(dǎo)者。首先通過項(xiàng)目的布置，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析和整理，同時(shí)讓學(xué)生以組為單位，探討解決任務(wù)的方法，學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，根據(jù)任務(wù)需要學(xué)生去尋找知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中需要組員的配合，這也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。總之，項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法在干燥單元過程中的實(shí)施，有效的提高了學(xué)生的積極性，提高了教學(xué)效率，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

[1] 茍建霞,解勝利.《化工原理》項(xiàng)目化教學(xué)改革探討[J].化工時(shí)刊，2010，24(8):69-71．

[2] 陶賢平.化工單元實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與探討[J].南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(9):51-54.