教学主题

吸收概述与气液相平衡

所属课程

化工原理

教学内容分析

“化工原理”是化工及其相关专业学生必修的一门基础技术课程，它在“高等数学”、“大学物理”、“大学化学”、“物理化学”等基础课与专业课之间起着承前启后的作用，是自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程。其主要任务是介绍流体流动、传热和传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等。

吸收是典型的传质单元操作，也是从这一章开始，后续的蒸馏和干燥也都是传质单元操作。这一章包括五节内容，分别是第一节概述、第二节气液相平衡、第三节吸收过程的传递速率、第四节吸收塔的计算、第五节填料塔。其中后面三节难度颇大，涉及到大量公式推导和计算，并且需要用到微积分的知识，需要记住公式中涉及到的许多字母的含义。

由于青年教师本身是动物学博士，高数功底日趋薄弱，讲授该门课程感觉颇为吃力，若要承担此门课程必须投入大量的时间和精力。在时间和精力有限的前提下，此次教学演练选择了难度较低的第一节和第二节内容作为本次考核的内容。

学习者特征分析

化工原理是生科院生物工程专业学生必修的一门基础技术课程，其前修课程是“高等数学”、“大学物理”、“大学化学”等，在生科院所开设的课程中无明显的后置课程，但与发酵工程、发酵设备，食品工程原理等课程联系紧密，同时与许多热门实验技术，例如高效液相色谱、超速离心、恒压过滤和萃取精馏等密切相关。

此门课在大多数学校开设为两学期课程，分别是化工原理（上）和（下），但由于学时限制，这门课在生科院仅开设在生物工程专业大二上学期，教材选择了一本较为精简的《化工原理》第5版。学生在大一时，学习过此门课程的前置课程“高等数学”、“大学物理”、“大学化学”等，但相关基础依然十分薄弱。此外，目前新生普遍参加了新高考，据统计生科院有超过一半的学生，高考时没有选择化学，且高考时生物成绩虽高，但数学和物理成绩普遍偏低，学生普遍识记能力强，但数理逻辑弱。因此，此门课程的授课难度很大，学生挂科率颇高。所以有必要督促学生多多主动学习，包括课前预习、课后复习、慕课平台听课等。青年教师应该有针对性的开展教学工作，多采取图文并茂、理论联系实际、深入浅出的办法。

授课教师应该抓住课程重点，并不需要面面俱到。化工原理这门课公式计算虽多，但并不要求掌握公式推导，主要是需要明白每一个公式的作用，公式里每一个字母的含义。

教学目标

本章的教学目标是使学生掌握吸收这一传质单元操作相关知识点，具体包括气体在液体中的溶解度、亨利定律及各种表达式和相互间的关系、费克定律及其应用、双膜理论、总传质速率方程、吸收过程中的物料衡算及操作线方程、最小液气比概念及吸收剂用量的计算、填料塔高度的计算、传质单元高度与传质单元数的计算、吸收塔的设计计算等。

但本次考核主要是要求学生对吸收的定义和应用有一个整体的了解，要求学生理解和掌握亨利定律及其各种表达式和相互间的关系，并学会理论联系实际、实事求是、脚踏实地学习本门课程。

教学重点

本章的教学重点在教学目标已经提及，但具体针对本次考核的教学重点如下：

1．掌握吸收的定义：利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度差异来分离气体混合物的单元操作。

2．了解吸收的应用以及所使用的吸收设备以及设备附件

3．了解吸收操作的分类，理解为什么本章只考虑单组分等温的低浓度的物理吸收过程。

4．理解平衡溶解度的定义以及随温度和分压的变化规律

5．掌握亨利定律以及其变化形式

6．掌握亨利定律各系数之间的关系

教学难点

1. 掌握亨利定律以及其变化形式

2. 掌握亨利定律各系数之间的关系

教学过程（包括导入/讲授/演示/提问/互动/小结等环节）

教师活动

学生活动

设计意图

所用教学媒体

板书设计

简单自我介绍，告诉本次演练所授的章节以及此次要讲的内容，出现口误把指导老师的名字说成了助教老师的名字

学生对新老师感觉很好奇，听到我口误时，全班学生包括指导老师都笑了

使学生能明确学习目的，激发学生的学习兴趣和积极性。

投影仪和PPT

以一个工程案例的方式引入本章的核心主题：吸收，如何解决一个具体问题，需要用到本章的知识。

学生对于这个引入方式，感觉很新奇，听课都很认真。

引导学生思考，理论联系实际，具体解决生产车间的尾气排放问题

投影仪、PPT、激光笔

既然已经引出吸收这一单元操作，接下来就讲吸收操作的定义、应用、吸收设备，吸收操作的分类，完全按照教材顺序来展示PPT。

学生听课，并且可以书本和PPT对照着看，学生听课很认真。

使学生对吸收的概述有一个了解，方便引出本次授课的重点内容。

投影仪、PPT、激光笔

老师非常放松，并且经常走下讲台，一边讲一边走，活跃穿梭于2个过道，并积极用激光笔强调PPT上的重点

可能是出于对新老师的威慑，全班无一人玩手机，所有学生都抬头看屏幕，可能对新老师的教学方式感到很新奇，也可能是觉得真的讲的还不错。

使学生迫于老师的频繁走动，不敢过分的玩手机，老师说话声音洪亮，学生在这样的氛围下必须认真听课。

投影仪、PPT、激光笔。

讲解气液相平衡及其规律，列举一个碳酸汽水的案例，帮助学生理解平衡溶解度随温度和分压的变化规律

学生听课

通过生活中的现象，使学生能更好的理解相关知识点。

投影仪、PPT、激光笔

在讲解亨利定律时，提问，让学生查表5-1，告知我CO2在20℃在水溶液中的亨利系数

学生回答问题

由于这个教材这个表里的表头的单位有歧义，猜测学生会误解，因为我最开始也弄错了，学生果然回答错误，亨利系数应该是1.44×10⁵。

教材p206

告知学生化工原理这本教材中有较多错别字和一些容易产生误解的地方，亨利系数普遍很大，而不是很小，要正确理解表格表头的含义，是说下面那个数字等于E×10^-5，而不是说就直接是数字×10^-5.

恶补学生对绪论部分知识的缺陷，以便更好的理解亨利定律的变化形式，板书了道尔顿分压定律，这个基础中的基础知识。

学生听课，看板书

如果不知道基本的气体混合物组成的表达方式，难以理解公式的表达形式变化，理解了之后就会发现很简单。

投影仪、黑板、PPT、激光笔、教材

摩尔分数等于压力分数等于体力分数，即绪论中相关知识点，即道尔顿分压定律，要求学生翻看绪论知识点。

讲解计算题，要求每一同学自己计算一遍，请一个同学自己上台，书写计算过程。随后，展示PPT解答，并且青年教师给出了自己的2种解答方式

学生听课，自己台下计算，一个同学上台解答，随后全部学生听我用PPT讲解。

学生自己计算会更容易理解亨利定律各个系数之间的关系。

投影仪、黑板、PPT、激光笔、教材

板书计算过程

简要反思

本堂课力求让学生掌握吸收的定义以及气液相平衡规律。通过充分使用多媒体工具结合板书和提问，这样的教学方式将学生积极性调动起来，成为真正的学习主体。这节课是一节校内考核课，不足之处是备课时间还是少了点，如果有更加充分的准备，那效果将会更好。