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二、化学工程与工艺专业实验要求
化工专业综合实验对于学生来说是进一步接触到用工程装置进行实验,涉及多门化工专业的主要课程的内容,信息量大,综合性强,并对课内所学内容有一定的扩展,具有开放性强的特点,学生往往感到有难度,无法下手。有的学生又因为是几个人一组而有依赖心理,为了切实收到教学效果,要求每个学生必须做到以下几点。
(一)课前预习
(1)认真阅读实验教材,复习相关课程教材的有关内容。清楚地掌握实验项目要求、实验所依据的原理、实验所用危险化学品的安全说明书、实验步骤及所需测量的参数。熟悉实验所用测量仪表的使用方法,掌握其操作规程和安全注意事项。
(2)到实验室现场熟悉实验设备和流程,摸清测试点和控制点位置。确定操作程序、所测参数项目、所测参数单位及所测数据点如何分布等。
(3)具有CAI——计算机辅助教学手段时,可让学生进行计算机仿真练习。通过计算机仿真练习,熟悉各个实验的操作步骤和注意事项,以增强实验效果。
(4)在预习和计算机仿真练习基础上,写出实验预习报告。预习报告内容包括实验目的、原理、化学品安全说明书、流程、操作步骤、注意事项等。准备好原始数据记录表格,并标明各参数的单位。
(5)特别要考虑一下设备的哪些部分或操作中的哪个步骤会产生危险,如何防护?以保证实验过程中人身和设备安全。不预习者不准做实验。预习报告经指导教师检查通过后方可进行实验。
(二)实验中的操作训练
实验开始前,小组成员应根据分工的不同,明确要求,以便实验中协调工作。
设备启动前首先必须检查,调整设备进入启动状态,然后再进行送电、通水或蒸汽等启动操作。
(1)实验操作是动手动脑的重要过程,一定要严格按操作规程进行。安排好测量范围、测量点数目、测量点的疏密等。
(2)实验进行过程中,操作要平稳、认真、细心。详细观察所发生的各种现象,记录在记录本上,例如反应器中的返混情况等,有助于对过程的分析和理解。对实验的数据要判别其合理性,如果遇到实验数据重复性差或规律性差等情况,应首先分析实验中的问题,找出原因进行解决,实验数据要记录在备好的表格内。实验有异常的现象,应及时向指导教师报告。实验数据的记录应仔细认真、整齐清楚。
①记录数据应是直接读取原始数据,不要经过计算后再记录,例如U形压差计的两端液柱高度差,应分别读取记录,不应读取或记录液柱的差值。
②对稳定的操作过程,在改变操作条件后,一定要等待达到新的稳定状态,方可读取数据;对于连续的不稳定操作,要在实验前充分熟悉方法并计划好记录的位置或时刻等。
③根据测量仪表的精度,正确读取有效数字,最后一位是带有读数误差的估计值,在测量时应进行估计,便于对系统进行合理的误差分析。
④对待实验数据应采取科学态度,不能凭主观臆测随意修改记录,也不能随意弃舍数据,对可疑数据,除有明显的原因外(如读错、误记等),一般应在数据处理时检查处理。
⑤记录数据应书写清楚,字迹工整。记错的数字应划掉,避免涂改的方法,容易造成误读或看不清。要注意保存原始数据,以便检查核对。学生应注意培养自己严谨的科学作风,养成良好的习惯。
(3)实验结束整理好原始数据,将实验设备和仪表恢复原状,切断电源,清扫卫生,经教师允许后方可离开实验室。
(三)实验报告的撰写
实验报告是对实验进行的全面总结,实验报告是一份技术文件,是技术部门对实验结果进行评估的文字材料。实验报告的书写是一项重要的基本技能训练,不仅是对每次实验的总结,更重要的是可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力,是科学论文写作的基础。因此,参加实验的每位学生,均应及时、认真地书写实验报告。
实验报告必须数据完整、结论明确,有讨论、有分析,得出的公式或图线有明确的使用条件。实验报告内容要求实事求是,分析全面具体,文字简练通顺,撰写清楚整洁。编写实验报告的能力也需要经过严格训练,为今后写好研究报告和科学论文打下基础。因此要求学生各自独立完成这项工作。
1.实验报告的特点
(1)原始性 实验报告记录和表达的实验数据一般比较原始,数据处理的结果通常采用图或表的形式表示,比较直观。
(2)纪实性 实验报告的内容侧重于实验过程、操作方式、分析方法、实验现象、实验结果的详尽描述,一般不做深入的理论分析。
(3)试验性 实验报告不强求内容的创新,即使实验未能达到预期效果,甚至失败,也可以撰写实验报告,但必须客观真实。
(4)格式固定 常使用专用的实验报告单。
2.实验报告内容与格式
(1)实验名称、实验目的与要求等。实验目的要明确。在理论上验证定理、公式、算法,并使实验者获得深刻和系统的理解;在实践上,掌握使用实验设备的技能技巧和程序的调试方法。一般要说明是验证型实验还是设计型实验,是创新型实验还是综合型实验。
(2)学生姓名、学号及同组人员者。
(3)实验日期(年、月、日)和地点。
(4)实验原理阐述实验相关的主要原理。阐明实验原理、任务、目的、装置流程。回答预习思考题,设计实验数据记录表。
(5)实验内容是实验报告极其重要的部分。要抓住重点,可以从理论和实践两方面考虑。这部分要写明依据何种原理、定理、算法或操作方法进行实验。详细列出计算过程。
(6)实验设备、原料和环境,针对设备写明设备安全操作要求,原料、产物和中间产物属危险化学品的,要写出危险化学品安全使用说明书(MSDS),侧重于健康危害、理化特性与应急处理。
(7)实验步骤只写主要操作步骤,不要照抄实验指导书上的内容,要简明扼要。还应该画出实验流程图(实验装置的结构示意图),再配以相应的文字说明,这样既可以节省文字,又能使实验报告简明扼要、清楚明白。
(8)实验结果包括实验现象的描述、实验数据的处理等。原始资料应附在本次实验主要操作者的实验报告上,同组的合作者要复制原始资料。
对于实验结果的表述,一般有三种方法。
①文字叙述。根据实验目的将原始资料系统化、条理化,用准确的专业术语客观地描述实验现象和结果,要有时间顺序以及各项指标在时间上的关系。
②图表。用表格或坐标图的方式使实验结果突出、清晰,便于相互比较,尤其适合于分组较多,且各组观察指标一致的实验,使组间异同一目了然。每一图表应有标题和变量及计量单位,应说明一定的中心问题。
③曲线图。在实验报告中,可任选其中一种或几种方法并用,以获得最佳效果。
(9)根据相关的理论知识对所得到的实验结果进行解释和分析。如果所得到的实验结果和预期的结果一致,那么它可以验证什么理论,实验结果有什么意义,说明了什么问题,这些是实验报告应该讨论的。但是,不能用已知的理论或生活经验硬套在实验结果上,更不能由于所得到的实验结果与预期的结果或理论不符而随意取舍甚至修改实验结果,这时应该分析产生异常的可能原因。如果本次实验失败了,应找出失败的原因及以后实验应注意的事项。不要简单地复述课本上的理论而缺乏自己主动思考的内容。另外,也可以写一些本次实验的心得以及提出一些问题或建议等。
(10)结论 结论不是具体实验结果的再次罗列,也不是对今后研究的展望,而是针对这一实验所能验证的概念、原则或理论的简明总结,是从实验结果中归纳出的一般性、概括性的判断,要简练、准确、严谨、客观。
(11)自评 包括实验收获,实验教学、项目的建议等。实验报告必须力求简明、书写工整、文字通顺、数据完全、结论明确。图形图表的绘制必须用直尺、曲线板或计算机数据处理。实验报告必须按照指导教师要求的格式编写。报告应在指定时间交给指导老师批阅。