发布时间：2023-07-03 16:07:36
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的化学反应的过程样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：高职院校；化学反应工程；课程改革；改革实践
引言
进入新世纪以来，我国高职院校教育工作相对于先前有了较大的变化，对人才的培养也有了更高的目标。在高职化学反应工程教学中，遵照课程要求，针对性的逐渐完善化学反应工程教学体系，提升化学反应工程课程的教学质量，对高职院校教育工作的提升是非常关键的。在对“化学反应工程”课程的改革与实践中应从如下四个方面入手：
1、确定建设目标，深化教学改革，构建国内一流课程
化学反应工程包含了化工热力学、物理化学、控制与优化及化工传递过程等知识点，总体的知识领域较为广泛，对于培养高职学生的化学基础知识素养，提升学生的化学分析能力是非常关键的，因此，在进行高职“化学反应工程”改革时，应当首先认识到化学反应工程为所有化工课程的核心，为化工专业的专业主干课程。
外国知名大学在化学反应工程方面的研究及教学工作现对于国内对化学反应工程的研究及教学是较为超前的，因此，在进行化学反应工程课程改革时，全面的剖析国外知名大学同类课程的发展趋势，对提升化学反应工程课程改革的创新性及有效性是非常必要的。在具体的实施过程中，高职院校化学反应工程的教师可以首先通过互联网搜索国外知名大学的校园网站，跟踪了解国外知名大学在化学反应工程方面发展趋势，例如：剑桥大学、ARIZONA大学等国外知名大学内化学反应工程的课程设置等情况。其次，在化学反应工程课程教学中，可以借鉴国外知名大学化学反应工程的教学计划、教学资料，从而更好的开阔高职学生的眼界，激发学生学习化学反应工程课程的学习兴趣。第三，如果经济等方面的条件允许，高职院校化学反应工程课程的教师可以赴国外进行化学反应工程课程的访问与学习，亲身体检国外知名大学在化学反应工程课程教学方面所做的工作，学习化学反应工程的教学模式，这对于更好的开展化学反应工程改革有着重要的推动作用。
2、阐明基本原理，联系开发实例，教学内容精益求精
2.1精选了化学反应工程课程教学中基本原理的内容
化学反应工程的重点为将化学反应的机理阐明，将反应工程的基本理论、概念及研究方法介绍给同学，因此，在进行高职化学反应工程的课程改革时，应将化学动力学、理想流动反应器、间歇反应器、化学反应过程中质量与热量的传递，反应器稳定性及反应选择性作为化学反应工程的课程的主要讲解内容，并按照浓度效应与稳定效应展开相关的化学反应工程讨论工作，力求确切阐述、清楚表达，为高职学生更好的学习化学反应工程和化学反应器相关的知识打下坚实的基础。
2.2更新了反应工程课程教学中过程开发的案例分析
工业反应器为化学反应工程的主要研究对象之一，同时化学反应工程中理论联系实际的情况较多。很多高职教师在化学反应工程课程教学的过程中往往承担有与化学反应工程课程相关的科研项目，因此，这就为化学反应工程课程改革提供了较好的平台，教师可以将科研成果作为化学反应工程课程的具体案例进行开发与分析，从而更好的提升整个化学反应工程课程教学的精彩性，使之做到言之有物，更好的丰富整个化学反应工程课程的内涵，也能够帮助学生更好的了解与学习到化学反应工程在具体的开发过程中的作用与进展。
2.3 增加了生化、材料、环境等反应工程方面的内容
现阶段很多高职院校的化学反应工程教学缺乏教学所需的学习氛围，因此，在高职院校进行化学反应工程的改革时，增加了与化学反应工程相关的材料、生化及环境等方面的能够有效的反应出化学反应工程前沿的内容是有其必要性的。在具体实施时高职院校可以借此拓展课程内容的内涵，请学有专长的专家学者介绍生化反应工程、聚合反应工程、电化学反应工程、精细化学品反应工程、环境反应工程等新方向、新进展，有效的实现学生在学习化学反应工程课程时思路与眼界的开阔。
3、讲授研讨结合，试行双语教学，教学方法不断改革
高职院校在进行化学反应工程课程改革时，应重视教学方法的转变，传统的教学方式在一定程度上仍有一定的借鉴意义，因此，在进行改革时还应当继续坚持传统的教师讲授的方式，在教师讲授的同时，加入一定量针对性的讨论式教学方法，组织学生针对性的对化学反应工程的某些重要的知识点进行讨论。在化学反应工程课程具体讲授的过程中，注意应用归纳法、对比法及演绎法等方法，针对不同的化学反应工程内容，应采用不同的教学方法，在提升化学反应工程课程教学质量方面应下功夫，例如：在讨论串联反应优化问题上，引导学生精心制作了电子课件，并鼓励学生上讲台讲解，学生的积极性很高，既活跃了课堂气氛，学生本身也觉得收获很大。
其次，在化学反应工程课程改革时加入一定量的双语教学方式，能够较好的提升化学反应工程课程教学的质量，担任化学反应工程双语教学的教师一般均为博士学历，具有较多的国内外学习的经历，上课课件、板书全部采用英语书写，考试试题与解答也全部采用英语表达。双语教学试点吸引了一批具有较高外语水平的优秀学生参与，而上课教师也将国外化学反应工程教学思想与教学理念融入到课堂教学过程中，这对于提升学生学习的积极性有着较大促进作用。
4、结束语
在化学反应工程的教学改革的过程中，教师还应当充分的利用现代化教学设备，将教学的内容通过现代化多媒体技术呈现出来，更好的提升化学反应工程课程教学的生动性、形象性，这对于提升高职学生学习的兴趣也是较为重要的。
[参考文献]
[1]王琳琳，陈小鹏，梁杰珍，刘幽燕，韦小杰.改革地方院校课程教学模式和内容，培养学生工程与创新能力――以广西大学化学反应工程教学为例[J].实验技术与管理，2012，08：10-14.
1.1化学反应的条件概述
化学反应是个复杂、有趣的过程，其反应条件因反应物的不同而有所差异，一般情况下，较为活泼的物质其化学反应很容易发生反应，如铁与稀盐酸反应制氢气，反应速度快且释放大量热气，反应过程几乎不需要什么特殊条件，反应就能发生的非常激烈。在实践中，很多化学反应的应用都需要满足一定的条件，常见的有燃烧、缓慢氧化、加入催化剂、加压等。其中，燃烧是指可燃物与空气中的氧气发生一中发光发热的反应，如镁在空气中燃烧生产氧化镁（MgO）等；缓慢氧化反应较为常见，如食物的腐烂、动植物的呼吸等，这一反应形式也逐渐的被开发出来并得到应用；催化剂是指将一种或几种物质加入反应物中，这些物质在反应中本身不发生改变，但催化剂可改变化学反应的速度与效果，常见的有光催化剂、固体催化剂、生物催化剂等，在不同化学反应中的应用可改变化学反应的速率和效果，提高工业生产的效率。例如，污水处理中应用光催化剂提高反应的效果，提升污水净化的品质，使其达到更好的净化标准。此外，压强、温度等也是化学反应的条件。
1.2化学反应条件对化学反应的影响
化学反应中，必须客观的对待化学反应的科学性和复杂性，在利用化学反应时，首先，应注重化学反应条的件，一些化学反应虽可以实现，但反应条件极为苛刻，不适合在工业生产中应用。其次，注重考虑反应原理的获得难易程度和价值，必定工业生产的目的是为了获取利益和效益，高昂的反应代价一般在实践中很难应用。再次，注重环境污染问题和资源节约，环境问题早已成为工业生产与社会发展的主要矛盾，因此化学反应的研究中要注重其对环境的污染和资源节约等问题。此外，还要注重操作的简易性，太过复杂会影响化学反应在工业中的应用及生成物杂质含量增加。总之，在化学反应应用中，对化学反应条件的研究非常关键，通过化学反应条件的改善不但可以提高反应生成物的纯度，还可以简化反应过程、加快反应速度等，提高了工业生产的效率，促进了工业发展。
2催化剂分类和应用
2.1催化剂的分类和作用
化学反应中催化剂的应用十分普遍，常见的催化剂类型十分丰富，例如，在石油冶炼中应用的催化剂有催化裂化催化剂、催化重整催化剂、加氢精制催化剂等；又如，其他工业生产中的脱硫催化剂、氨合成催化剂、硫回收催化剂等等，其种类繁多、应用广泛。催化剂最显著的特点是催化剂本身不参与化学反应，但它可以改变化学反应的速度，并对反应物发生作用，使化学反应更为剧烈。例如利用氮、氢为原料合成氨，在这一生产过程中化学式非常简单，但实际操作工艺却十分复杂，反应过程牵扯到热力学、化学动力学等方面，反应条件的条件与温度、压强、催化剂都有关系。综上所述，催化剂的应用，第一，加快了化学反应的速率，有利于工业生产效率的提升，同时，使一些不易发生的反应成为现实，拓展了工业生产的领域，使更多化工产品应用到人类社会的发展和进步中，促进了人类社会发展。第二，降低了生产过程中对环境的破坏，提高了工业生产中的环保效益，例如，热发电过程中在燃煤中加入生石灰，就可以达到减少二氧化硫的排放的目的，从而降低了有害气体对空气的污染。第三，催化剂的使用提高了化学反应应用的经济效益，例如，氨生产中，催化剂加快了氨生产的效率，提高了单位时间内工业生产的价值，提升了企业的生产效益。此外，催化剂的应用还可以提高产品质量，扩展工业生产对化学反应的效益，提高工业产品的附加值，推进社会经济的发展。
2.2催化剂应用的作用
催化剂应用的作用主要表现在以下方面：第一，使一些不可能发生的化学反应发生了反应，拓展了人类社会的物质资源，提高了人类对能源的应用。第二，降低了工业生产成本，一方面，提高了化学反应速率，降低了工业生产中的能源损耗，使工业生产对化学反应的应用更加高效；另一方面，提高了化学反应的产品质量，实现了能源的精加工，提高了工业产品的附加值，同时还降低了工业生产成本，促进了一些低端能源的利用，提高了工业生产效益和发展。第三，催化剂的使用可有效的控制化学反应生产的产物，如脱硫催化剂、硫回收催化剂等，使化学反应生成物的利用效益增加，同时还降低了生产过程中对环境的破坏，大大的提高了工业生产能力。第四，催化剂改善化学反应条件，降低了化学反应原料的标准，提高了化学反应的效果，降低了化学反应的难度，实现了化学反应更广泛、更有效的利用。
3结语
对于化学知识点的掌握我们应该首先掌握高二化学反应原理的重要知识点内容，高二化学反应原理是贯穿化学知识点的重要内容，因此同学们需要详细了解。下面小编给大家分享一些高二化学反应原理知识总结，希望能够帮助大家，欢迎阅读!
高二化学反应原理知识1反应热 焓变
1、定义：化学反应过程中放出或吸收的热量叫做化学反应的反应热.
在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焓变。
2、符号：H
3、单位：kJ·mol-1
4、规定：吸热反应:H
> 0 或者值为“+”，放热反应:H < 0 或者值为“-”
常见的放热反应和吸热反应
放热反应
吸热反应
燃料的燃烧 C+CO2 , H2+CuO
酸碱中和反应 C+H2O
金属与酸 Ba(OH)2.8H2O+NH4Cl
大多数化合反应 CaCO3高温分解
大多数分解反应
小结：
1、化学键断裂，吸收能量;
化学键生成，放出能量
2、反应物总能量大于生成物总能量，放热反应，体系能量降低，H为“-”或小于0
反应物总能量小于生成物总能量，吸热反应，体系能量升高，H为“+”或大于0
3、反应热
数值上等于生成物分子形成时所释放的总能量与反应物分子断裂时所吸收的总能量之差
高二化学反应原理知识2热化学方程式
1.概念:表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式.
2.意义:既能表示化学反应中的物质变化,又能表示化学反应中的能量变化.
[总结]书写热化学方程式注意事项:
(1)反应物和生成物要标明其聚集状态，用g、l、s分别代表气态、液态、固态。
(2)方程式右端用H 标明恒压条件下反应放出或吸收的热量，放热为负，吸热为正。
(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，因此可以是整数或分数。
(4)对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其H 也不同，即H 的值与计量数成正比,当化学反应逆向进行时,数值不变,符号相反。
高二化学反应原理知识3盖斯定律：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。
化学反应的焓变(ΔH)只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
总结规律：若多步化学反应相加可得到新的化学反应，则新反应的反应热即为上述多步反应的反应热之和。
注意：
1、计量数的变化与反应热数值的变化要对应
2、反应方向发生改变反应热的符号也要改变
反应热计算的常见题型：
1、化学反应中物质的量的变化与反应能量变化的定量计算。
2、理论推算反应热：
依据：物质变化决定能量变化
(1)盖斯定律 设计合理路径
路径1总能量变化等于路径2总能量变化 (2)通过已知热化学方程式的相加，得出新的热化学方程式：
物质的叠加，反应热的叠加
小结：
a： 若某化学反应从始态(S)到终态(L)其反应热为H，而从终态(L)到始态(S)的反应热为H ’，这两者和为0。
即H+ H ’ = 0
b：若某一化学反应可分为多步进行，则其总反应热为各步反应的反应热之和。
即H= H1+ H2+ H3+……
关键词:化学反应工程;教学改革;教材;实施方案
《化学反应工程》课程是化工类及相关专业的核心课程之一，属于本专业重要的专业基础课和必修课，在化工类学生的培养过程中起着举足轻重的作用。化学反应工程是一门研究与化学反应工程相关问题的一门科学技术，是从上世纪30年代初萌生到50年代末形成的一门由过程控制、传递工程、物理化学、化工热力学、化工工艺学、催化剂等相关学科互相交叉互相渗透而演变成的一门边缘学科［1］。通过近几年的教学经验和调查研究发现，学生普遍认为化学反应工程是大学课程中最难学的基础课程之一，学习过程中发现理论计算公式复杂，反应器种类繁多，课程学习结束后感到一头雾水，抓不住重点。因此，面对这样一门课程，如何进行教学，让学生理解起来更加形象生动，从更本上改变化学反应工程的教学现状是我们目前的重要任务。本文结合不同种类高等学校选用教材的特点和差异，并根据我校化工专业的特色，提出了《化学反应工程》课程教学的侧重点，从多方面对本课程的教学提出了改革实施方案。
1《化学反应工程》教学在化工专业中的作用
化学反应工程的主要任务是研究化工生产过程中反应器内的反应规律和传递现象，使化学反应实现工业化生产的一门技术科学，是提高化工生产技术所必需的科学技术理论。化学反应工程在化学化工领域中起着举足轻重的作用，目前各种化学品的生产和应用无不借助于化学反应工程相关的理论知识。在20世纪40年代，一个化学反应过程的技术开发到真正的工业生产大概需要十年以上的时间，而现在只需要三到五年。此外，随着计算机技术的快速发展，中试试验的规模不断缩小，试验的次数也不断减少，大大加快了化工厂建设的步伐，降低了投资建设的成本［2］。因此，作为一门理论教学课程，将化学反应工程这门课程作为化工专业方向的重点课程进行建设，对于高等学校教学改革的促进、本科教学质量的提高、优秀化工专业人才的培养具有十分重要的意义。济南大学作为一所省部共建的大学，化学工程与工艺专业一直是本学校的特色学科，学校对化工类学生的培养目标一直是培养应用型高技术的人才，每年为我国的精细化工和石油化工行业输送大约240名高水平人才，对精细化工和石油化工行业的发展起到重要的作用。为此在化学反应工程教学过程中，我们紧密结合我校的特点和化工实际生产的需要，着重提升学生的反应工程知识储备，培养学生分析解决实际工程问题的能力，并在教学过程中不断地进行教学改革和实践，把课程、教材的理论研究和教学方法相结合，不断提升《化学反应工程》的教学效果。
2不同类型高校选用教材的特点和差异
直到20世纪70年代，化学反应工程的相关研究成果才开始被大量地介绍到国内，其中华东理工大学的陈敏恒教授，天津大学的李绍芬教授，浙江大学的陈甘棠教授，四川大学的王建华教授等是国内最早从事反应工程教学的学者。到了80年代以后，国内从事化学反应工程学科教学研究的队伍迅速壮大，并且化学反应工程的研究逐渐渗透到各种化工领域，与世界研究水平之间的差距也不断缩小，不同版本的教科书和各种各样的专著也相继出版。反应工程已经成为我国化工类专业学生的一门非常重要的专业课程。目前国内已有120所大学和科研单位培养化工类相关专业的人才，例如清华大学、天津大学、华东理工大学、北京化工大学、中国石油大学、南京工业大学、浙江大学、大连理工大学、四川大学、华南理工大学和济南大学等。目前化学反应工程学科正在蓬勃发展，由于国内高校地区和专业特色的不同，不同高校在化学反应工程教材选择上也存在差异，各有各的特点。作者就不同高校所使用的《化学反应工程》教材进行了汇总和分析。首先介绍一下陈甘棠教授主编的《化学反应工程》(第三版)，这本教材是国内许多化工类高校选用的主要教材之一，随着我国在化学反应工程这一重要学科的教育方面日渐普及，该部教材自1981年第一版问世以来，已经出版到了第三版，受到广大化工类专业师生的好评［3］。该部教材的特点是着重基础，本书共分为十章，分别介绍了均相反应过程，包括均相反应动力学基础、均相反应器、非理想流动:非均相反应过程，包括气—固相催化反应过程、非催化两流体相反应过程、固定床反应器、流化床反应器;聚合反应过程，包括聚合过程的化学与动力学基础;生化反应过程，包括生化动力学基础、生化反应器。该部教材注重反应工程研究方法的介绍，在不同的章节内容中论述了反应工程学的发展方向，有助于读者进一步深入研究。朱炳辰老师主编的《化学反应工程》也受到国内很多工科类高校化工专业老师和学生的青睐。本部教材的第一版是由化学工业出版社于1993年出版，截至目前本部教材已经出版到第四版，其中第三版累计发行量高达32000册。《化学反应工程》第四版主要吸收了一些关于现代化学反应工程发展方向方面的知识，本部教材的主线是围绕化学反应与动量、质量、热量传递交互作用的共性归纳综合的宏观反应过程，以及如何解决反应装置的工程分析和设计。该书对近年来出现的化学反应新概念、新理论和新方法做了大量阐述。另外，对于国内一些偏工科的化工类高等院校，选用的教材大多数以郭锴老师主编的《化学反应工程》为主，本部教材的主要内容包括:均相单一反应动力学和理想反应器、复合反应和反应器选型、非理想流动反应器、气固相催化反应本征动力学、气固相催化反应宏观动力学、气固相催化反应固定床反应器、气固相催化反应流化床反应器、气液相反应过程与反应器、反应器的热稳定性和参数灵敏性。本部教材的特点是主要突出了该门课程的重点和难点，删除了一些与教学大纲联系不是十分密切相关的内容，并着重讲解解决化学工程问题的基本方法。除此之外，罗康碧老师主编的《化学反应工程》教材结合了理科和工科的综合优势，吸收了国内外相关教材的许多内容和好的经验，增添了一些反应工程研究方面的最新成果。另外，本部教材在贯彻“少而精”的原则上更注意删繁就简，将重点放在化工专业领域内共性的基本问题上，并且同时体现了其教学性。本部教材先重点阐述基本概念和基本原理，然后结合实际生产，详细论述各种常用反应器的设计方法，并列出详细的例题和课后习题，用于帮助学生利用所学到的反应工程原理去分析和解决实际应用问题。近年来，梁斌等老师主编的《化学反应工程》第二版也受到国内许多化工类高校老师和学生的欢迎。在本部教材中，主要内容是以《化学反应工程》、《反应器理论分析》及国内外相关优秀教材为基础，致力于培养学生的分析问题能力和提高学生的工程实际知识储备，减少了教材内容在模型分析上的过程描述，加强学生在建立模型方面的训练。另外，本部教材还增加了工业应用背景的实例分析和课后习题，在分析解答这些习题的过程中让学生充分掌握反应工程的基本原理和相关知识，使教学内容尽量与科学研究和工程实践同步。
3我校化工专业的特点和教学侧重点
济南大学的化学工程与工艺专业属于理论性和应用性兼顾的一门特色化工学科，本专业始建于1992年，前身为山东建材学院精细化工专业，1993年招生，是济南大学重点学科的重要组成部分，2007年被学校授予校级特色专业，2012年成为山东省品牌(特色)专业，现为山东省氟化学化工材料重点实验室依托专业之一。其中化学反应工程这门课是本专业重要的专业基础课和必修课，另外，化学反应工程课程的理论教学是本专业本科教学的重要组成部分，起着理论指导和基础知识培养的作用。另外，从学校每年安排的工程实习学时就可以看出，学校对学生的动手能力和实践能力提出了更高的要求。例如学校每年组织化学工程与工艺专业大三学生去山东金城医药化工有限公司进行生产实习，主要参观和学习2－甲氧羰基甲氧亚胺基－4－氯－3－氧代丁酸生产车间的反应器设计和工艺装置流程图。通过调研每年的学生生产实习效果发现:学生在学习完实际工业生产装置后，对课本上的基本概念和原理理解的更加透彻。根据我校化工专业的特点，在《化学反应工程》的课程教学上，我们选择的教材是郭锴老师主编的《化学反应工程》第二版。在课堂教学过程中我们的教学目标为:通过对反应工程理论的学习，能够运用化学反应工程的理论方法建立数学模型，优化设计反应器、或者改善化学反应场所、改进现有的化工生产工艺;进一步提高学生的理论联系实际的能力，培养学生判断和解决问题的能力，使学生学会研究的方法，为进入研究生学习打下良好的基础;掌握由化学动力学特性建立动力学方程、建立数学模型、优化和设计反应器及改进化工工艺的理论;运用化学反应工程的知识，能够进行基本化工反应装置反应器的设计。
4拟采用或已经实施的教学方法
化学反应工程具有跨接多种学科的特点，结合本校化学工程与工艺专业的特色和优势，笔者从以下方面进行了教学方法的改进。(1)结合我校特点济南大学在医药中间体工业化生产、氟化学材料合成、精细化学品制备和环境催化方向具有鲜明的特色和优势，已经发展成为以新产品开发、新工艺设计、新技术应用为特色的精细化工和化工领域高级人才培养、科学研究和新技术开发的重要基地之一，并多次获得国家科技进步奖和发明奖。因此，在本科教学过程中，要结合我校化工专业的特色，着重讲解气固相催化反应和气液相反应过程，并要求学生能够运用化学反应工程的知识进行基本化工反应装置或反应器的设计，进一步提高学生的理论联系实际的能力，培养学生判断和解决问题的能力，为社会培养优秀的化学化工(医药中间体、氟化学材料和精细化学品)相关人才。(2)阐述方法和教学方式的改进目前全国高等学校的教学方式还是以灌输式教学为主，老师主动讲，学生盲目听，导致课堂利用率低，学生学习效率不高。随着计算机技术的不断发展，多媒体技术在高校已经普遍使用，虽然这样可以改善课堂教学方式，丰富课堂教学内容，提高学生的学习兴趣，但是多媒体技术的使用导致每节课的授课内容大大增加，学生并不能高效率的吸收每节课中所有的知识点，导致在学期末时学生对这门课的了解程度并不高［4］。例如，我在第一次讲授《化学反应工程》这门课程时，由于讲课经验和技巧都很欠缺，所以在整个课堂教学过程中完全按照多媒体上的内容进行阅读，这样生硬的填鸭式的教学模式，导致整个课堂教学效果很差。因此这样的灌输式教学模式会导致学生盲目听从，其自主性和能动性大大缺失，所以在以后的教学过程中，我们要“授之以渔”，而非“授之以鱼”，这需要我们在教学方式上加以引导［5］。笔者认为改变这种填鸭式的教学模式，主要的突破口就是让学生参与到课堂教学过程中，充分调动学生的积极性并培养学生对本门课的学习兴趣。针对这一措施，笔者在教学过程中进行了一些探索和改进，取得了很好的效果。具体探索过程如下:在阐述一些基本概念和原理的时候，可以在课前让学生充分的查阅资料，然后在课堂上让学生进行讲解，在这过程中并进行充分讨论，最后老师做总结，并纠正学生的错误观点。这种“查阅资料－主题讨论－问题反馈”的教学模式，能够让学生参与到课堂教学过程中，让学生做课堂真正的主人，提高学生的主观能动性，改变填鸭式教学的不足。(3)注重理论和实际的结合在高校的课堂教学过程中，教科书是一种不可或缺的教学工具，但也不能作为唯一的使用工具，教科书在本科教学过程中只能作为一种辅助的工具。这样就要求老师在教学过程中要灵活应用教材，既不能完全拘泥于教材，也不能完全脱离教材，在讲清楚基本原理和基本概念的基础上，注重理论和实际相结合。在每一章的讲述过程中，把每一个知识点都与实际工业应用相互关联，并阐明其主要的热量传递、动量传递、质量传递及化学反应在实际过程中是如何应用的，以加深学生对每一个知识点的理解。另外，还要注意结合科研成果，对学科前沿知识进行讲解，让学生了解目前化学反应工程的研究动向，例如在讲解气固相催化反应本征动力学时，可以引入最新发表的经典文献，通过对文献的讲解，加深学生对气固相反应本征动力学的理解，知道如何来研究一个催化剂的本征反应活性。通过这种理论与实际相结合的方法，可以大大提高学生在课堂上的学习效率。在对《化学反应工程》课程教学方法不断改进后，获得了良好的课堂效果，这不仅对教师的教学能力是一种转变和提高，对化工类学生思维和能力的培养也具有重要的意义。
参考文献
［1］金涌，程易，颜彬行.化学反应工程的前世、今生和未来［J］.化工学报，2013，64(1):34－43.
［2］王安杰，周裕之，赵蓓.化学反应工程［M］.北京:化学工业出版社，2005:1.
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［4］吴元欣，朱圣东，吴迎.以多尺度理念构建新的化学反应工程体系［J］.武汉工程大学学报，2011，33(1):2－3.
化学反应工程是一门涉及物理化学、化工传递过程、化工热力学、化学动力学、以及生产工艺、环境保护、经济学等知识领域的课程，是一门综合性很强的工程学科。主要研究工业规缕化学反应器中化学反应过程与反应物系质量、热量、动量传递过程即“三传一反”同时进行的物理变化与化学变化的基本规律。在此基础上，探求反应器设计包括装置的型式结构设计、操作条件(参数)的选定及控制、技术经济效果的评价及优化等的基本原理和基本方法。其核心就是对反应装置中的操作过程进行定量的工程学解析。
对所研究的化学反应，以简化的或近似的数学表达式来表述反应速率和选择率与温度和浓度等的关系。这本来是物理化学的研究领域，但是化学反应工程工作者由于工业实践的需要，在这方面也进行了大量的工作。不同之处是，化学反应工程工作者着重于建立反应速率的定量关系式，而且更多地依赖于实验测定和数据关联。多年来，已发展了一整套动力学实验研究方法，其中包括各种实验用反应器的使用、实验数据的统计处理方法和实验规划方法等。
对各类常用的反应器内的流动、传热和传质等过程进行理论和实验研究，并力求以数学式予以表达。由于传递过程只是物理的,所以研究时可以避免化学反应,用廉价的模拟物系（如空气、水、砂子等）代替实际反应物系进行实验。这种实验常称为冷态模拟实验，简称冷模实验。传递过程的规律可能因设备尺寸而异，冷模实验所采用的设备应是一系列不同尺寸的装置；为可靠起见，所用设备甚至还包括与工业规模相仿的大型实验装置。各类反应器内的传递过程大都比较复杂，有待更深入地去研究。
对一个特定反应器内进行的特定的化学反应过程，在其反应动力学模型和反应器传递模型都已确定的条件下，将这些数学模型与物料衡算、热量衡算等方程联立求解，就可以预测反应结果和反应器操作性能。由于实际工业反应过程的复杂性，至今尚不能对所有工业反应过程都建立可供实用的反应动力学模型和反应器传递模型。因此，进行化学反应工程的理论研究时，概括性地提出若干个典型的传递过程。例如：伴随着流动发生的各种不同的混合，如返混、微观混合、滴际混合等；反应过程中的传质和传热，包括反应相外传质和传热（传质和反应相继发生）和反应相内传质和传热(反应和传质同时进行)。然后，对各个典型传递过程逐个地进行研究，忽略其他因素，单独地考察其对不同类型反应结果的影响。例如，对反应相外的传质，理论研究得出其判据为达姆科勒数Dα，并已导出当Dα取不同值时外部传质对反应结果的影响程度。同样，对反应相内的传质，也得出了相应的判据西勒模数。这些理论研究成果构成了本学科内容的重要组成部分。这些成果一般并不一定能够直接用于反应器的设计，但是对于分析判断却有重要的指导意义。
由于在已选定的工业反应器中进行的宏观化学反应过程，就是具有一定化学动力学特性的反应物系进入具有一定流动和传递特性的工业装置中进行演变、达到人们期预的状之后离开反应器的全过程，整个过程涉及到多种影响参数及各参数之问相互作用的复杂关系。使宏观过程控制到期预状态，达到工程技术目的，实现技术经济目标，必须搞清上述诸多因素或参数对宏观过程、状态及生产(设计)目标的影响规律、调控的可能性及程度、技术经济效果等。在研究或处理方法上，就是在实验(实践)的基础上，用数学模拟的方法即根据反应的动力学特性和该物系在该反应器中的传递特性及流动特性，抓住影响宏观过程的主要矛盾和矛盾的主要方面。恰当地简化处理那些影响不大的次要因素，建立物系的动态物理模型。再对物理模型进行数学描述—建立宏观过程的数学模型，进而根据特定的初始条件、边界条件对数学模型求解，确定有关设计参数以及模拟放大，实践检验，修正完善。显然，该模型就是化学动力学模型、流动模型、传递模型以及相关的参数计算模型的综合。所以建模及解析无疑是各类反应器设计的中心。
学习的过程要与实际工程联系起来
例如在返混这一概念的学习中，例如，针对丁二烯氯化制二氯丁烯的开发，根据化学反应工程理论指导认识反应特征，温度效应要求反应器内不出现低温区，否则造成反应选择性差，为使反应器内不出现低温区，最直接的方法是将两种物料各自预热，然后进入反应器。但是丁二烯容易在预热器中发生自聚，造成换热面的污染，使换热器不能长期运转。因此，从工程的角度，不宜采用用原料预热的方式，可利用返混使进入反应器的冷料与反应器中的热料迅速混合，使冷料可以立刻提高温度。正如全混流反应器中提到，充分的返混将使反应器内的各处温度和浓度均匀，并等于反应器的出口浓度好温度。
工程分析方法是将化学反应工程中诸如返混，传质，传热等物理因素对反应结果的影响，进行分解处理，而后进行工程分析。工业反应器中的化学反应可以分解为物理过程和化学过程。在化学反应过程中，影响反应结果的因素可分为二类：一是与设备大小无关的反应动力学因素，即化学因素，这是过程的个性。每个反应各不相同。二是与设备大小密切相关的传递过程因素，即工程因素，这是过程的共性，同类反应器的传递特性是相同的。不因进行的反应过程而变化。但与反应器大小密切相关。而从本质上看，工程因素对反应结果的影响，是通过流体流动，传质和传热等物理过程。改变了反应场所的浓度和温度分布，再通过反应动力学的特征间接地影响了反应结果。
反应工程思维方法揭示了上述决策变量对反应结果的影响。实质上是有关工程因素对反应场所温度和浓度的影响，而反应场所的温度和浓度是通过化学反应的温度效应与浓度效应对反应速率，反应选择性产生影响，进而改变了反应结果。因此，我们在教学过程中突出强调反应工程理论思维法运用，强调从分析工程因素的本质入手，针对反应动力学特征来判别工程因素对反应结果的影响，培养采用工程分析法来分析和解决工程问题的能力。只有把握了工程因素本质及反应特征，分析了工程因素对反应结果的影响程度，才能使从反应过程设计和操作上提出优化的工程措施，解决工程问题。
返混这一工程因素，已经知道返混造成了反应器内浓度的变化，使反应物的浓度降低了，那么对反应结果有何影响呢?对这个问题，我们不能简单地下结论，而要根据反应过程的特征，具体问题具体分析。例如，对串联反应而言，浓度降低总是造成反应选择性的下降，故这一工程因素的影响总是不利的：而对平行反应而言，根据反应选择性的动力学特征，主反应级数低于副反应级数时，浓度降低是有利的，故返混的影响是有利的，而反之则是不利的。又如，对于颗粒催化剂内部传递过程而言，由于传质阻力的存在，使催化剂内部的反应物浓度从外往里呈逐渐降低的态势，而产物浓度的变化则相反。尽管内部传递过程与返混是两个截然不同的工程因素，但只要深入分析，从本质上看，内扩散同样是改变了反应场所的浓度，使反应物浓度降低了，这恰好与返混的结果一样，可以预见，内部传递过程对反应结果的影响，也必然与返混的影响一样。工业反应过程中，影响反应结果的工程因素有返混、予混合、传质和传热等，取决于反应器型式、操作方式、操作条件等决策变量。反应工程思维方法揭示了上述决策变量对反应结果的影响，实质上是有关工程因素对反应场所温度和浓度的影响，而反应场所的温度和浓度是通过化学反应的温度效应与浓度效应对反应速率、反应选择性产生影响，进而改变了反应结果。
化学工业生产过程包括进行物理变化和化学反应的过程。化学反应过程是生产的关键。在工业规模的化学反应器中，化学反应过程与质量、热量及动量传递过程同时进行。这种化学反应与物理变化过程的综合，称为宏观反应过程。研究宏观反应过程的动力学称为宏观反应动力学。宏观动力学与本征动力学不同之处在于：除了研究化学反应本身以外，还要考虑到质量、热量、动量传递过程对化学反应的交联作用及相互影响。进行宏观反应动力学分析，应注意按相的类别、温度条件和操作方法来分类，多相反应，或称为非均相反应，涉及反应物及生成物在相际的质量传递。变温反应涉及反应物系的相际及与外界的热量传递；而流体的流动特征对质量传递和热量传递有着重大的影响。以宏现动力学为基础，还要进一步对工业反应装置的结构设计墁最佳操作条件的确定控制、放大、优化等进行研究，以期应用于生产实践时获得良好的技术经济效果
由于化学反应工程涉及多种影响参数及参数之问相互作用的复杂关系，例如化学反应与传质、传热过程的相互交织，连续流动反应器中流体流动状况影响到同一截面反应物的转化率和选择率的不均匀性，化学反应速率与温度的非线性关系等，传统的因次分析和相似方法已不能反映化学反应。工程的基本规律，而必须用数学方法来描述工业反应器中各参数之间的关系，这种数学表达式称为数学模型。有了数学模型，才可能用数学方法来模拟反应过程，这种模拟方法成为数学模拟方法。用数学模拟方法来研究化学反应工程，比传统的经验方法能更好地反映其本质。数学模拟方法的基础是数学模型，数学模型的基础是对多种影响过程特性的分析，又称为物理模型。数学模型处理问题的性质可分为化学动力学模型、流动模型、传递模型、宏观动力学模型。工业反应器中宏观动力学模型是化学动力学模型流动模型及传递模型的综台，是本书所要讨论的核心内容。气—固相催化反应和流—固相非催化反应着重讨论单颗粒固相粒内和相际的宏观反应动力学，气—波相反应则着重讨论液相内的化学反应，其宏观动力学模型是化学动力学模型与传递过程模型的综合，若讨论的是整个反应器。宏观动力学模型还包括l旎动模型在内数学模型的建立是通过实验研究得到的对于客观事物规律性的认识并且在一定条件下进行台理简化的工作。不同的条件下其简化内容是不相同的。各种简化模型是否失真，要通过同规模的科学实验和生产实践去检验和考核，并对原有的模型进行修正，使之更为合理。物理化学中的理想气体定律，化工单元操作中吸收过程的双膜论，都是在一定条件下建立的行之有效的合理的简化模型各种工业反应过程的实际情况是复杂的，尤其是流动反应器内流体和固体的运动状况和多孔固相催化剂及固相反应物内的宏观反应过程，一方面由于对过程还不能全部地观测和了解；另一方面由于数学知识和计算手段的限制，用数学模型来完整地、定量地反映事物全貌目前还不能实现。因此，将宏观反应过程的规律进行去粗取精的加工，根据主要的矛盾和矛盾的主要方面提出一定的模型，并在一定的条件下将过程合理简化，是十分必要的。简化是数学模拟方法的重要环节台理地简化模型要达到以下要求：(1)不失真；(2)能满足应用的要求：(3)能适应实验条件，以便进行模型鉴别和参数估值；(4)能适应现有计算机的能力。
关键词：初中化学教材；化学反应；内容体系；编写思路；实验设计
文章编号：1005–6629（2013）12–0011–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
社会发展与化学息息相关，人类生产生活离不开化学反应。化学反应是化学研究的主要内容，也是教材编写的核心内容。本文将从内容体系、编写思路、实验设计3个方面对德国莱茵兰-普法尔茨州的化学启蒙教材《今日化学》（Chemie Heute-sekundarbereichⅠ）[1]与我国现行人教版、沪教版、鲁教版初中化学教材中“化学反应”的编写进行比较，以期对该内容的教材编写形成深入思考和改进建议。
1 内容体系比较
教育部《义务教育化学课程标准》（2011年版）提出，初中化学教材中有关化学反应的内容应包括化学反应的类型、化学反应中的能量变化、化学反应的表示方法和质量守恒定律等方面的内容。由于涉及化学反应的内容较多，不同教材处理方法各有差异，笔者从质量关系、表示方法、能量转变、有关计算、化学发展史等5个方面对4种教材中有关“化学反应”的内容进行整理比较，见表1。
由表1可以看出，教材内容的广度不同。中德教材均从化学反应中的质量关系、表示方法、有关计算等方面讲述有关化学反应的基本知识。通过这些内容的学习，学生能够知道所有化学反应过程都遵循质量守恒定律，学会化学方程式的书写要领和注意事项，掌握利用化学方程式进行简单计算的步骤和方法。德国教材还增加了化学反应过程中的能量转变和能量守恒规律出现了活化能、能级图等内容，力求让学生更加全面地了解化学反应发生的过程，了解化学反应的本质。国内教材中化学能、热能、电能等能量转变的内容分散在其他章节进行了简单的介绍。同时，国内教材还增加了化学发展史的介绍，这样不仅能加深学生对基础知识的理解和掌握，还能培养他们探究化学真理的意识，帮助他们树立探究化学奥秘的信心和决心。
教材内容的难度不同。国内教材主要突出了启蒙教材的基础性，选择的都是与化学反应关系密切的基本知识，难度相对较小，编排较为集中。而德国教材除了包含基本知识以外，还涉及有关活化能和能级图的内容，要求书写化学方程式时还要标注物质的聚集状态和反应过程的吸放热。很显然，这些内容的学习对于刚接触化学反应的学生而言确实存在较大的困难。但德国教材善用类比、模型方法帮助学生理解抽象的化学知识。以活化能为例，教材中的相关内容为：一个网球掉在屋顶边收集雨水的水槽里了，要使网球落在地面上，必须先将它提升，使其越过槽的边沿，这样网球到了一个能量高的状态，然后落到地上。放热反应也是这样进行的，先要输入启动反应所需要的能量，使参与反应的物质处于活化状态，只有反应物粒子互相碰撞时，化学反应才能进行。
2 编写思路比较
教材是教师教学和学生学习的主要材料，是课程体系和课程实施的重要组成部分。不同的教材内容的组织方式不尽相同。图1、图2、图3、图4分别为德国教材和沪教版、人教版、鲁教版教材中有关“化学反应”的编写思路。
从四本教材章节的宏观结构来看有关“化学反应”的内容编排，可以发现我国教材中有关“化学反应”的内容都是安排在原子、分子、元素符号和化学式学习之后。德国教材中原子、分子、元素符号和化学式等内容则放在教材的较靠后章节（第7单元），“化学反应”主要出现在它们之前，而且有关“化学反应”的内容是分散编排，分阶段构建的。德国教材开篇即引入粒子模型思想介绍物质及其性质，帮助学生建立微观思想，此时主要借助文字表达式讲述化学反应的质量关系、表示方法和能量转变等内容；在第7单元学习元素符号和化学式之后再介绍书写化学方程式的步骤和注意事项，以及有关计算，从微观角度分析质量守恒定律的原理。显然，这种宏观结构充分体现了“宏观描述——微观探讨、符号表述”的编写思路。
深入分析有关“化学反应”的章节，可以看到我国教材主要按照“化学反应”中的质量关系、表示方法、有关计算的顺序编写，有关化学发展史的内容穿插其中。而德国教材则按照化学反应的文字表达式、质量关系、能量转变、化学方程式、有关计算的顺序编写。可以说，我国教材中有关化学反应的学习内容关联较为清晰、简单；而德国教材中引入“能量转变”的相关内容之后，与“质量关系”共同构成了认识化学反应的两个方面；同时，“文字表述”——“本质认识”——“符号表述”的先后顺序也适应了学生对化学反应从“现象”到“本质”的认识过程。
3 实验设计比较
实验是化学学科的重要特色，可以激发学生学习化学的兴趣。在有关化学反应的教材内容设计过程中，尤其应该关注实验，充分发挥实验的认识功能。中德4本教材中“化学反应”部分的实验设计特点鲜明。
实验活动的重视程度不同。通过实验活动的数量统计，可以看到，德国教材中涉及实验活动达13个，而我国三本教材的实验活动分别仅为4、5和4个。显然，从实验数量上，两个国家的教材在关注度上呈现了差异。
实验类型不同。德国教材除了随堂实验以外，还较为关注家庭实验，设计了泡腾片的溶解、制备起泡粉、煎饼的烤制、火柴的研究等4个家庭实验，这些实验取材容易，操作简单，既能巩固所学知识，又能增强化学与生活的联系，形成我们身边处处皆有化学的观念，还能增强学生的生活技能，提高他们的生存能力。而国内教材中仅有随堂实验，表明我国教材的实验设计关注点仍主要在基础性和典型性上，很少考虑到实验活动的延伸和拓展。
思维要求不同。德国教材设计的实验均为对确定结果进行验证、解释的实验，每项实验都提供了具体的实验材料、明确的实验步骤和相应的实验作业，学生的思维训练主要体现在实验过程中和实验结束后两个阶段，没有要求学生进行实验方案的设计，但其实验作业的设计弥补了此类实验的不足。实验作业除指导实验过程、复习巩固知识外，更有知识的延伸，思维的拓展。如：加热碳酸铜化合物的随堂实验。
材料：试管夹，煤气灯，碳酸铜化合物。
步骤：
1.在试管中装入大约 2 cm高的碳酸铜化合物。
2.用煤气灯的不发光火焰仔细加热试管。
作业：
a.记下你的观察结果。
b.推测气态的反应产物是什么。
c.设计一个实验来证实你的猜想。
d.说明是不是有反应作用。
国内教材设计的实验从程式上看既有验证性实验，也有探究性实验。探究性实验中，学生的思维主要体现在实验前和实验过程中两个阶段，然后教材中直接给出一些通过探究性实验得出的重要结论。如：为了得出质量守恒定律，沪教版教材完全按照科学探究的程序设计实验，鲁教版教材要求学生根据提供的药品和器材设计实验。探究性实验的设计是新课标教材的重要特点，是新一轮课程改革的重要成果，我们期待国内教材设计出更多情境真实、过程科学的探究性实验。但是，在初中化学启蒙教学阶段，学生仅有极少量学科知识的情况下，是否能设计出真正的跟实际生产生活联系更加紧密的开放性的探究实验，探究性实验是否应当有多样化的结论？并且是否能让学生在多种不同结论中继续深入发现问题、解决问题？这些都需要在比较分析中，重新审慎思考和判断。
4 结论与思考
从中德化学启蒙教材中“化学反应”编排的比较分析可以看出，两者在知识的广度和编排上有很大不同。我国教材初看似乎更加注重知识的基础性和简单关联，但相对弱化知识的完整性和深刻联系。在实验的设计方面，德国教材较为重视实验活动，关注家庭实验设计，能有效拓宽学生学习的时间和空间，实验作业的设计，能有效延伸学生实验的边界，引导学生把握问题的实质，激发学生的创新思维。我国教材实验活动相对较少，实验活动多为随堂实验，基本不涉及家庭实验，并且尝试出现了探究性实验。整体而言，在比较研究中，我们不仅看到了两地教材的共性，更多地是从差异中看到了可以反思和借鉴的方面，诸如内容选择的基础性和完整性之间如何平衡，内容编排的简单、清晰与呈现知识的本质关联之间如何把握；实验活动设计在追求简单、易行的同时，是否能适当考虑扩大学生的活动空间，借鉴实验作业的设计思想，审慎把握探究实验的设计及教学等方面，都值得进一步探讨。
致谢：感谢南京大学胡宏纹院士对德国初中化学教材的译介。
参考文献：
[1] Wolfgang Asseblborn Usw. Chemie Heute-SekundarbereichⅠ. Bildungshaus Schulbuchverlage，2010.
[2]王祖浩主编.义务教育教科书·化学（第2版）[M].上海：上海教育出版社，2013：100～108.
关键词：质量守恒定律；实验探究；问题线索
文章编号：1008-0546（2012）12-0002-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2012.12.001
一、“质量守恒定律”及其教学价值
“质量守恒定律”是人教版初中化学教科书中第五单元“化学方程式”课题1的教学内容，旨在帮助学生认识化学反应中的质量关系——质量守恒定律，认识定量研究在化学发展中的重大作用，并为学习书写化学方程式和依据化学方程式进行计算打下基础。
在历史上，罗蒙诺索夫和拉瓦锡先后通过大量的实验研究分别发现了化学反应过程中质量守恒这一规律性，并分别在1756年和1789年以普遍命题的形式把质量守恒定律清晰表述出来[1]。质量守恒定律是化学学科中非常重要的基本理论之一，它的发现为化学理论和实践的发展开辟了新的道路。为了发展学生对质量守恒定律的认识，教科书是以实验探究活动的形式来开展的，让学生能够通过实验探究来体验化学家发现规律的过程，认识化学反应体系中物质之间的内在规律，掌握探究规律性知识的科学方法。
质量守恒定律是从定量角度对化学反应本质的认识，而要发展学生的这种认识就必须引入一种严密的化学实验方法——定量分析。为了能够从定量角度准确判断化学反应前后物质的质量关系，就要使用一个称量质量的仪器——天平进行测量，学生不再直接观察化学反应的现象，而是通过实验仪器来获知化学反应的基本情况。当然，在本实验探究中定量分析是非常简单的，但是这些研究方法对于学生来说却是全新的。
二、学生探究“质量守恒定律”的基础与困难分析
在学习“质量守恒定律”之前，学生已经学习了有关化学反应的一些知识，比如有新物质的生成是化学反应的基本特征之一，化学反应的类型可分为化合反应和分解反应，化学反应中可能会产生气体、沉淀或者颜色改变等现象，这些知识构成了学生对化学反应的初步认识，也为开展实验探究奠定了知识基础；在此之前，学生也学习了一些基本的实验方法，比如天平的使用、药品的取用、实验观察、结果记录等，为实验探究的开展奠定了方法基础。
作为对规律性知识的探究，学生就不能单纯通过研究一个化学反应来获取实验结论，学生必须认识到探索一个普遍规律需要考虑到化学反应的各种不同情况，要选择有代表性的化学反应来研究它们的共性，以此得到对质量守恒定律的全面认识。这要求学生应具备较强的分析、综合和归纳能力。
作为一个定量分析实验，虽然操作技能和过程都非常简单，但是它却需要学生使用一种比较严密的思维方式来设计实验方案和分析实验结果，比如，质量守恒定律实验探究的研究对象是一个化学反应体系，学生要能够甄别出体系中实际参加化学反应的物质；实验观察的对象不再局限于化学反应本身，还要能够通过观察实验仪器来获取真实的实验数据；获得实验数据之后要对数据进行处理，学生要能够从若干零散的实验数据中获得对化学反应前后物质质量关系的规律性认识。这些就决定了学生不仅要能够精确、细致的操作实验获得可靠的实验结果，而且还要求学生具备较强的抽象思维能力。
但就学生的学习进度和学习状态来看，学生虽然对实验探究有着很大的兴趣，也乐于参与探究活动，但学生的思维方式较为单纯，思考问题不全面、认识问题不深入，还不具备处理复杂问题的能力。实验探究活动对学生的要求既反映了学生的不足，同时也为学生的发展预留了空间。所以，为了渗透科学规律产生的过程与方法，彰显学生建构知识的主体性，就必须采用有效的策略来引导学生体验“质量守恒定律”的形成过程。
三、利用问题引导学生体验“质量守恒定律”的形成过程
实验探究过程是一个既动脑又动手的过程，前者尤为重要，它决定了实验探究的品质，但动脑又是探究过程中教师最难掌控的一个方面，是引导学生进行深度探究必须面对的问题。学生的思维总是从解决问题开始的，好的问题设计可以激活学生认知结构中已有的知识和经验，让学生在已有基础上主动建构知识；可以为学生开展实验探究提供思路和线索，让学生的思维和行为清晰、有序；可以加强师生对话，让教师及时了解学生的探究情况，以便适时地加以启发和引导；还可以引发学生的认知困境，激发学生的探究欲望。所以，在探究活动中可以利用问题引导学生逐步体验知识的形成过程。
1.实验探究中问题的设计
为了利用问题引导学生深度探究“质量守恒定律”，在设计问题时需要考虑以下几个方面：一是问题之间要具有一定的逻辑性，特别是要结合质量守恒定律的实验探究过程；二是问题表达要考虑到科学性和可接受性，要以学生已有知识和经验基础为起点，正确使用学科概念，以学生能够理解的语言表达问题；三是教学过程中问题的提出要有一定的灵活性，能够根据实际情况适时发问，给予学生自主思考和相互讨论的时间，并充分利用追问为学生理解问题搭建脚手架。
基于上述思考，“质量守恒定律”实验探究中问题的设计方法是，先梳理出“质量守恒定律”探究活动的必要环节，再从每个探究环节中提炼出概括性较强的问题，形成一个问题线索（见表1）。问题线索是对学科逻辑和学生认知心理的整体把握，虽然在实际教学过程中不一定要把它呈现给学生，但是教师需要依据它生成出实际的教学问题，这样既保证了问题之间的逻辑性，同时也为具体问题的生成预留了空间。
2.实验探究活动案例分析
实验探究过程是一种复杂的行为表现，教师不可能事先预测出学生遇到的所有困难，预先设计问题线索是教师对学生认知过程的洞察与把握，但是在实际探究过程中问题策略的使用还应灵活多变。结合上面的问题线索，下面就以“质量守恒定律”实验探究的案例来阐释利用问题引导学生体验“质量守恒定律”的形成过程。
“质量守恒定律”实验探究的案例及分析：
环节一：提出问题
教师：（从定性的角度复习前面学过的化学反应）化学反应前后物质的质量有无变化呢？
学生：（进入思考状态，审视前面学习的化学反应）。
设计意图：制造认知困境，把学生的思维从对化学反应的定性认识引向定量认识。
环节二：猜想与假设
教师：反应物的总质量与生成物的总质量可能存在几种关系？说说你的依据。
学生1：相等，没有物质的损耗。
学生2：小于，空气中的氧气参加镁条燃烧反应。
学生3：大于，比如有气体放出。
设计意图：把探究问题明晰化，把学生的思维引向实验探究的核心内容，并制造学生之间的认知矛盾，引发探究欲望。
环节三：制定计划
教师：要想知道化学反应前后物质的质量变化情况，在实验中需要用到什么仪器？如何使用它呢？
学生：天平；先调零……（对学生出现的问题教师要及时追问引导）
设计意图：突出天平在实验探究中的作用，为下面的实验操作环节进行铺垫。
教师：你认为反应物的总质量大于生成物的总质量，那你能否根据提供的实验用品设计实验来验证你的猜想呢？（铁钉、硫酸铜溶液、稀盐酸、石灰石、澄清石灰水；烧杯、试管、带导气管的锥形瓶、气球、装有二氧化碳的注射器、带有胶塞的广口瓶等）
学生：用天平称量盐酸与石灰石的反应。
教师：说的细致一点，如何进行操作？
学生：先往锥形瓶中放入少量稀盐酸，塞上橡胶塞，放在天平的左盘上；然后再取几颗石灰石也放在左盘，一起称取它们的质量。称完后，其他不动，把石灰石放入锥形瓶中进行反应，观察天平的示数，如果左盘变轻就说明质量减少。
教师：仔细思考一下，这个反应有什么特点？
学生：有二氧化碳气体产生。
教师：二氧化碳气体难道不是生成物吗？
学生：哦，是。
教师：想一想你的操作是不是遗漏了什么？
学生：还要在导气管绑上一个气球，防止二氧化碳跑掉。
……
设计意图：通过对三个实验方案（盐酸与石灰石反应、铁钉与硫酸铜反应、二氧化碳与澄清石灰水的反应）的分析，教师步步追问让学生理顺自己的思路，在思维上形成一个清晰的、科学的实验操作方案。
环节四、环节五：进行实验、收集证据
教师：为了保证实验的可靠性，在实验操作过程中应该注意哪些问题？
学生：正确使用天平；不让气体泄漏……
教师：在实验过程中你应该重点观察什么？需要记录哪些实验结果？
学生：重点观察和记录天平的示数，记录称量的各物质的名称。
……
设计意图：把学生的思维引向具体的实践操作，让学生树立科学的态度和严谨的实验精神，强化学生实验观察的意识，培养学生良好的实验习惯。
环节六：解释与结论
教师：实验结果能够直接证明你的猜想吗？为什么？
学生1：能，因为化学反应前后天平的示数不变就说明质量不变。
学生2：不能，因为天平称量的不仅仅是反应物和产物，还有实验仪器的质量，不能说明问题。
教师：到底谁对呢？大家再回忆一下我们探究的问题是什么？
学生：反应物的总质量与生成物的总质量有什么关系。
教师：非常好，为了避免干扰是不是需要把不相关的质量给剔除掉？
教师：请根据你的称量记录判断化学反应前后各种物质的质量变化。
学生：发生变化的是部分盐酸和石灰石反应生成了氯化钙、水和二氧化碳；没有发生变化的是锥形瓶、气球、未反应的盐酸和石灰石、盐酸溶液中的水等。
……
教师：通过对上述三个实验的结果进行分析你能得出什么结论？
学生：反应物的总质量等于生成物的总质量。
设计意图：引导学生透过现象看本质，对实验结果进行深入分析。引导学生正确识别和分析化学反应体系，从本质上探索化学反应前后物质的质量关系。通过对三个实验结果的分析，培养学生的总结归纳能力，体验规律的产生过程，同时也为引出质量守恒定律的概念做好了准备。
（注：本案例是在北京大兴红星中学杨艳伟老师课堂教学的基础上整理而得）
四、小结
在“质量守恒定律”实验探究活动中充分利用问题策略引导学生体验规律性知识形成过程，有效地改善了学生的实际探究效果，特别是学生在实验过程中具有了很强的目的性，而不再是形式上的实验探究。当然，这些问题策略的有效性发挥还需要教师在实际教学过程中进行合理控制、灵活处理，恰当把握提问题的时机，给学生留出足够的思考时间，对学生的反馈及时追问，直至彻底的理解问题等等。
【关键词】化工工艺 工艺设计 安全危险 预防措施 分析探究
新形势下，随着人们在日常生产中安全防范意识的不断提高，以及对生产工艺设计的研究不断深入，促使人们对于化工工艺设计中存在的安全危险问题给予了越来越多的关注和重视。受化工行业本身的特殊性影响，化工行业在安全危险的问题上要求极为严格，需要化工企业人员在日常生产的管理和操作上，提高对安全危险的识别和控制能力。为此，本文主要从化工工艺设计涉及的一些内容和知识点加以讨论，帮助化工企业人员识别和控制化工工艺设计中存在的安全危险问题。现具体分析如下。
1 化工工艺设计的概述及特点
化工工艺设计，主要是指在设备、管道、泵阀、仪表和自动化等方面的配置，以及工艺流程的设计等。在整个化工工艺设计的过程中，为了确保化工生产的安全可靠和高效运行，需要熟悉掌握化工生产的原则和精神，并在此基础上，根据化工规范中对物品的危险程度等级的划分，确定不同危险等级的物品的防火间距、防爆等级等，从而为我们在选用设备与仪表、操作方式、消防器材等方面提供了安全保障。
一般来说，化工工艺设计的特点主要包括设计基础资料不完整、工艺流程独特、工作量大以及规模大小不一等几个方面，设计基础资料不完整，体现在化工工艺设计的资料未经检验完善，数据缺乏足够的可靠性和完整性；工艺流程独特，主要是由于化工装置及设备的多样化和规格特殊化所导致；工作量大，则是从整个化工工艺设计来看的，化工企业的总体投资大、设备多、管道多，增加了化工工艺设计的工作负担。同时，规模大小不一，则表现在测试工程数据的化工装置规模不一。
2 化工工艺设计中安全危险问题的识别及控制
2.1 工艺物料方面
通常在化工工艺生产过程中，原料、材料、半成品和副产品，以及贮运物质都是以气态、液态和固态存在的，具有相应的物理、化学性质和危险危害。需要化工企业人员加强对这些危险特性的辨识、分析和评价。分别从化工工艺的各类物质的性质、稳定性、化学反应活性，以及爆炸特性、健康危害等加以识别和控制。
2.2 工艺路线方面
一般来说，在选择化工工艺的路线时，应该从化工物质的安全危险出发考虑，尽可能采用无害、低危险性的物料，缓和化工工艺过程的苛刻程度，可以通过采用化学反应物催化剂，稀释或缓和各类危险物料。或是采用各种高新的化工技术、设备及工艺，取消或缩小中间贮罐，一定程度上减少危险介质的藏量。此外，通过采用污水回收、生产废料和助剂回收等方式，对于实现化工工艺的节能降耗，有着极为重要的作用。
2.3 化学反应装置方面
2.3.1化学反应器选型要求
化学反应器，若以进出物料的情况划分，主要有间歇式化学反应器和连续式化学反应器两大类。若以物料流程划分，则可以分为单程化学反应器和循环化学反应器等两种。若是从化学反应器的结构来看，则有釜式、管式、塔式和固定床，以及流化床等几种。
通常情况下，构成化学反应器的装置设备特性，以及工艺流程决定了化学反应装置的整体特性。在化学反应器的选型过程中，应该注重工艺的适应性和安全性问题，并从化工工艺的操作和操作出发，确定型号形式。
2.3.2化学反应设备材质
考虑到工艺流体、流速、流体反应特性以及腐蚀特性等因素对化工工艺设计的影响，在化学反应设备材质的使用时，应该注重设备的耐腐蚀性、强度、可焊性以及机械加工性等方面，同时，对于可能影响化学反应温度的杂质要加以重视，以免化学反应速度受到影响，导致化学反应的不稳定性和一系列危险问题。此外，部分测温测压类的污染物甚至会起到类似催化剂的作用，进而引发不必要的化学反应，需要化工企业慎重考虑。
2.3.3化学反应条件控制
在化学反应条件控制上，为最大限度避免出现失控反应，可以通过外循环冷却器、多段反应等方式，加强化学反应的控制。或是采取通入低温介质的方式，帮助化学反应器降温。也可采用向化学反应器输入易挥发的液体的形式，利用液体挥发来吸收热量。
2.3.4化学反应设备结构
通常情况下，为了确保化学反应装置的安全可靠，在化学反应装置的设备结构，尤其是高压容器设备，不但要求具备足够的结构强度，还需要保证设备的严密条件好，以免大量介质泄漏引起火灾、中毒等危险问题。
2.4 管道及阀门方面
管道往往用于输送易燃、易爆、腐蚀以及具有毒性的物料，在管道设计时，应从材料选择、管道布置、振动以及应力分析等几个方面综合考虑，以免发生泄露。需要化工企业熟悉了解整个化工工艺流程，重视管道系统在化工工艺流程中的作用，包括操作条件、介质物化特性以及腐蚀情况等方面的要求。阀门一般用于调节介质的流通和压力系统，具有切断或接通介质、控制流通、改变流量、以防介质回流等显著功能。在化工工艺设计中，阀门的设计必须符合安全生产及检修。
2.5 电气设计方面
在电气设计中，应该在确定当地是否属于爆炸以及火灾等危险环境，并根据火灾和爆炸的危险程度不同，最大限度避免电气设备、电气线路等因为设计不当而发生爆炸事故。
2.6 整体化工园区方面
从现阶段我国化工园区的设计特点及监管能力来看，大多存在着不同程度上的滞后现象。为此，要减少和预防化工工艺设计中的安全危险问题，化工企业可以通过设立统一的安全监测和管理部门，创建完整性的安全生产标准，并形成以“政府为主导、社会为中介、企业一体化”的综合管理体系，通过三方连带责任追究机制，将安全危险有效控制在最小范围。
参考文献
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