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化学反应工程笔记范文1
关键词:评价方式;化学课堂;美国课堂;多样化;高考改革
文章编号:1008-0546(2016)10-0025-03 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.009
评价学生是教师的工作内容之一,对学生具有重要、长远的影响。2014年开始公布的全国高考改革,便是希望将育人的方向从“单纯育分”调整为“全面育人”,从追求“学科成绩”转向促进“学生成长”,将思想品德、学业水平、艺术素养和社会实践能力兼顾其中。由此,国内教师也要真正改变评价标准,从考试与分数为主向学生全面发展的目标转变。国家教育部初高中化学国家课程标准研制组组长,华东师范大学化学系王祖浩教授,最近在上海市浦东外国语学校作“化学课程的隐形内容研究”报告时再三强调,中学化学教学要注重化学学科本质、化学的社会价值、化学的研究方法、化学的思想观念、化学知识内在联系和化学史等六方面的隐形内容,而不是知识点数量的叠加。那么,当教学目标和教学内容发生变化后,教学评价势必也要做出更新。美国的中学课堂学生学习评价方法恰好为我们作了很好的参考。
一、美国高中化学课程标准简介
美国高中化学课程标准包含在美国基础科学教育课程标准中,全美主要采用2013年公布的《下一代科学标准》(Next Generation Science Standards,简称NGSS)。NGSS把基础教育各个阶段讲授的科学知识划分为物理科学(涵盖了物理和化学学科)、生命科学、地球与空间科学、工程技术及科学的应用共四个学科领域,并在此基础上明确了各阶段、各年级、各学科教学的主要内容。[1,2]例如,在高中阶段,学生必须利用元素周期律和元素周期表来预测原子最外层电子排布相似的元素的递变性(仅限主族元素,仅限定性了解);建立基于总键能变化的化学反应的热效应模型(只限得出反应物与生成物的相对能量高低,不需计算某一反应具体的总键能数据);应用科学原理和证据解释化学反应速率随温度及反应微粒浓度变化的影响(仅限两种反应物的反应,不要求得出因素与速率间的定量联系)等。该标准还要求从三个维度构建科学学习:科学与工程的实践、学科核心原理、跨学科概念。比如上述例举的第一条学习内容,科学与工程实践维度的要求包括建立基于解释阐述系统间或系统内组分间关系证据的模型,使用模型预测系统之间或系统内组分间的相互关系等等;在学科核心原理维度要求掌握原子是由带正电的原子核及带负电的核外电子构成,原子核又由质子与中子组成等等;跨学科概念维度上要掌握在核反应过程中,原子不再是变化的最小单位(不再守恒),但是质子和中子总数仍然守恒等等。三个维度的科学学习是美国科学教育的重大转变,开启了更为丰富和科学的评价方式。NGSS开发与制定协会强调课堂评价是教和学的融合,并指出课堂评价应包含形成性评价任务和终结性评价任务。[1]
二、美国高中化学课堂学习评价调查与分析
课堂评价可能包括正式的测验或对话性的小测验,也可以基于课堂活动中产生的作品,而不仅仅单纯依赖专门为评价设计的任务。这些作品包括学生在课堂中、家庭作业中形成的作品;学生在一个单元或一个学年的作品的档案袋;或是使用计算机技术完成的活动。以美国加利福尼亚州洛杉矶市Arcadia高中化学基础课为例,每位选择该门课程的学生都有一本课堂记录册(档案袋),内含所有与学生考评相关的历史资料(图1)。一位学生最终这门课的成绩,由以下多个方面的表现综合衡量:
1. 笔记(Notes)
美国教师授课方式分为演讲(lecture)与研讨(seminar)等,化学笔记一般出现在演讲中,用于教授新课。由于化学笔记多,教师经常给学生准备学案,学生需填入关键的笔记。学案中还设置一些开放性问题和计算等练习题,通常用作课后作业。
例如,在“原子量”一课学习中,课堂笔记如下,加下划线的内容需学生边听讲解边填入:
A. 原子质量很小,使用不便。化学家改用原子质量单位。
(1) 一个原子质量单位定义为C-12原子质量的1/12 。C-12稳定,来源广泛常见。
(2)元素周期表中碳原子量采用12.01,而不是12,为什么?
a. 元素原子量是其所有天然同位素的加权平均值。
b. C-12只是碳原子的一种,自然界中还存在C-13,C-14。
c. C-12占所有C原子的98.89%,C-13占1.110%,C-14比例可以忽略。
d. 原子量=同位素1的原子量×1的丰度+同位素2的原子量×2的丰度+……
例如:C的原子量=12×0.9889+13×0.0110 =12.0098≈12.01
开放性问题①:如何得到元素同位素的丰度值?
e. 为找出每一元素同位素的丰度,科学家使用一种先进的仪器,称为质谱仪,来气化并分离同位素。
题1:根据硅同位素质谱图,计算硅的原子量。
开放性问题②:为何质谱可用于犯罪侦查?
题2:X元素有两种同位素,X-69原子量68.9u,丰度为60.2%;X-71原子量70.9u,丰度为39.8%,则X原子量为多少?
题3:镁元素有3种同位素,已知Mg-24原子量23.99u,丰度78.99%;Mg-25原子量24.99u,丰度10.00%;则Mg-26原子量和丰度各为多少?
以上笔记总结了学科核心概念、原理和知识点,并通过开放性问题与计算的设置,在实践维度评价了学生明确问题、设计方案、分析解释数据和运用数学等能力。
2. 天天问(Daily Questions)
在每节课之初,教师会出2-3个问题请学生写在纸上上交,内容是刚学过的知识。除了考查学生是否回家温习功课,也能发现学生的不懂之处。
例如,在上完“原子结构的发现史”一课后,在下一节课形成以下问题题目:谁发现了电子、原子核和中子?描述汤姆生或卢瑟福的实验并说出它的重要意义。
“天天问”复习的教学内容主要来自学科核心概念。科学教育中的学科核心原理的学习,要贯穿基础教育的所有阶段和所有学科,成为教师和学生关注的焦点。
3. 阅读(Reading)
学生可通过网络获取与教学相关的教材等材料和教师预设的问题,并在自主学习后作答。阅读内容并不局限于文字材料,图片、音频或视频等多媒体形式都有。新课预习任务通常通过阅读这一环节完成。
4. 周周练(Quiz)
小型的测验,比较简单,五到十分钟左右,每周一次。
例如,“物质的量浓度”一课的周周练如下:
a. 1.5 L 0.025 mol/L Cu(NO3)2溶液与1.25 L 0.05 mol/L NaOH溶液混合,得到多少克沉淀?
b. 以下强电解质溶液中含Cl-数目最多的是哪个:100.0 mL 0.30 mol/L AlCl3、50.0 mL 0.60 mol/L MgCl2、200.0 mL 0.40 mol/L NaCl
“氧化还原反应”一课练习题:半反应法配平以下氧化还原反应:I-(aq)+ClO-(aq)I3-(aq)+Cl-(aq)(酸性条件)
5. 单元测验(Test)
一个小时左右的时间,每个单元结束后进行测试。之前教师会提供答疑机会。
6. 化学实验(Lab)
课堂实验步骤不多,难度不大,每学期有十几次实验课。根据实验预习、实验操作、实验报告情况打分。
例如实验“大家都是炼金师――铜变‘银’和‘银’变‘金’”,该实验理论背景基于原子结构的组成和人类对原子结构的认识过程。实验方法如下:在烧杯中加入1g锌粉与15mL 1 mol/L的氢氧化钠溶液,置于煤气灯上加热至近沸,放入铜币(一美分),继续保持近沸状态几分钟后将硬币翻面再反应几分钟后取出,洗净。铜币表面呈现银色。夹取已呈银色的硬币置于煤气灯火焰上灼烧,硬币转为金黄色。问题:详细描述第一步及第二步反应后硬币分别发生的变化;用天平称量硬币反应前后的质量,有何变化;你认为这真的是银/金么,为什么?
7.以小组或个人为单位,做学科性质的海报或模型,完成网上的阅读,写篇某一主题的综述等。这些任务通常从科学与工程的实践维度帮助学生了解科学知识发现和运用的过程,构建理论知识与现实实践之间的联系,形成科学世界观的同时也是对教学效果的综合性评估。有些任务还需要跨学科概念的相互融合与借鉴,以对世界形成整体的、清晰的、有逻辑性的认识。
例如,电子云模型制作(图2):学生利用泡沫塑料、木棍、包装纸等常见材料自制球形的s轨道、纺锤形的p轨道等电子云理论模型。课堂中的科学和工程实践本身就为评价活动提供了很好的证据。比如,当学生在开发和使用模型时,他们将被给予机会来解释他们的模型,并和同学进行讨论,从而就可以为教师提供形成性评价的机会,并帮助教师进一步规划教学计划。
例如:“贩卖”元素(图3):每位学生随机分配一种元素,填写元素名称、符号、原子序数、原子量、密度等基本信息,还要制作一份广告海报,不但要体现该元素的使用价值,还要有良好的广告效应,让人看了海报就有“购买”的冲动。该任务包含多重要素,因而需从学科核心知识应用、计算机检索、艺术效果、内容构思等多方面形成最终的作品评价。
三、美国化学课堂带来的启示
我国的普通高中课堂教学评价与美国的公立高中课堂教学评价相比,既有相似之处又各具特色。标准化测试仍是中美两国评价学生学业进步、诊断教与学的重要方式,特别是在数学、阅读及写作这几大领域,近年来美国法律强制要求每一年级都开展测试。而美国中学的其他学科,除了被许多学院和大学用作入学考试的SAT、AP等统一测试,高中四年只有一次极其简单的全州毕业考。在日常中学课堂,没有像我国频繁出现的各种校级、区级、市级或省级学科统一测试,但这并不意味美国学生日常不需要参加任何考试。相反,美国学生每天都在接受试题型的微小型测试,比如简答题性质的“天天问”,填空或计算性质的小练习,问答题性质的“开放性问题”,也有正规的以班为单位进行的单元测试。既有形成性评价,也有终结性评价,评价内容和标准由任课教师决定。美国中学没有教研组和备课组,也没有频繁的研活动,教师教学自由度非常大,老师一天上五节课,整日在教室备课或上课,只有每学期若干次能不上课大家坐在一起开个会,商量大致的教学安排。以中学化学为例,相同时间段不同教师的教学内容五花八门,教比热容、原子结构、核化学的都有,相应的过程性评价内容或方式因此也因课堂而异。对比上海的学校,对教师一直有高度的管理和约束,每学期之初,年级备课组要统一制定教学进度并上报到区,一个学校测试统一度较高,测试难度比国外普遍大,且测试内容远不如国外丰富。
虽然测试等手段一定程度上有助于对学生的学习成就或教师的教学成就作出判断,但大部分测试仅仅测量一部分能力。美国心理学家加德纳认为,构成智力者乃是以下八种能力:语言智能、数学逻辑智能、空间智能、身体运动智能、音乐智能、人际智能、自我认知智能、自然认知智能,要从多维度的、全面的、发展的眼光来评价学生。对学习物理、化学、生命科学等理科的学生,进行实验技能评价必不可少,中美课堂均认可实验这种评价方式。不同的是,美式课堂是走班制,教室设计成多功能,既能上理论课,又有足够的实验台,因此,美国学生进行课堂实验的机会更多,也更便捷。国内若要进行学生实验,需去专门的实验室,基础课上实验机会不多。但是,在专门的实验室,设施会更完善,可以进行更复杂、更高级的实验。而且,国内还有一点明显的不同,将实验技能进行标准化评价,例如上海市针对所有高二学生的实验操作进行会考。可以说,在很多方面美国教育仍重视广度(尽管新的教育改革已经提出了改进),我国重视深度。但是,目前上海市许多中学通过开发校本课程,开设拓展课,根据学生需求弥补了基础课部分的不足。
美国课堂评价较国内课堂最大的不同,是诸多新颖的评价方式,学科模型的自制、学科海报的设计等都是常规作业之一。正如文中实例中提到的,在学习元素周期表的时候,为了让高一学生尽快对元素的基本表达方式产生印象和兴趣,布置了一份题为“贩卖元素”的作业。学生积极性特别高,充分利用图书馆、网络搜集资料,把元素海报做得既学术又艺术。这一任务的设置,既考察了学生对知识技能的掌握,又促进了艺术、探究和动手等多种智能的发展。在国内,只有美术课会布置制作海报的作业。人生来都有一定的创新性和探究性,人的成长之路就是探究之路。但是教师只有不断且充分给予学生创新或探究的机会,学生才会不断累积相关的经验,才可能在未来成为创新之源。
参考文献
化学反应工程笔记范文2
论文摘要:物理化学课程理论性强而且抽象,对老师的教学和学生的学习都具有挑战性。文章指出了大学物理化学教学存在的一些问题,并且辅以翔实的教学实例,提出了物理化学教学中如何提高学生学习积极性、提高教学效果的方法。
1.引言
物理化学是一门通过研究物质的物理现象和化学现象来探求化学基本规律的学科,是化工、轻化、高分子、环境工程等专业的一门重要的基础理论课,其概念性、理论性、系统性、逻辑性很强,涉及的公式多,应用条件严格,比较抽象,初学者往往觉得困难较大。而且,近年来随着高校扩招,使得物理化学这门基础课往往采用大班教学,课堂通常要容纳百人左右,增加了教师调动课堂气氛的难度;此外扩招后的学生对知识的吸收能力和理解水平以及学习积极性有所降低。如何在科技迅速发展,交叉渗透口益突出的当今,克服这些困难,提高物理化学教学质量,是每一个物化教师应当不断研究的课题。
2.目前物理化学教学中存在的一些问题
课堂教学中发现,由于物理化学理论性强、内容抽象、公式、定律多,很多同学对物理化学畏惧、缺乏信心,普遍感到困难。由于学习卜的困难,有的同学甚至产生了放弃的心理,以致上课根本就不听;由于缺乏对所学专业的总体把握,部分学生没有认识到物理化学与专业课程之间的关系,对学习物理化学的必要性理解不够,抱着应付考试的心态学习物理化学,很多学生寄希望于考试前的突击学习;还有的学生存在盲目自信、眼高手低的缺点,上课虽然能听懂,但是不复习而且不独立完成作业。众所周知,物理化学的公式庞杂众多,必须经过自己的反复推导练习才能熟练应用。由于其理论性强,公式多且较为繁杂,教师、学生都花了不少精力,但往往都没有达到预期的效果,教学效率不高,所以如何提高物理化学的教学效率具有现实的意义。
2.1把物理化学的特点转变为课堂教学的优势
物理化学的特点是条理清晰、推理严密,要把物理化学的特点转变为课堂教学的优势。要学好物理化学必须把握物理化学思维的特点,在课堂上经常把物理化学的教材的主线拎出来,并且反复强调,使学生不再感觉到内容散乱,找不到规律。物理化学的难点在土册热力学基本定律部分,涉及的计算、证明推理不仅内容繁多,而且难度高,很容易打击初学者的学习成就感和积极性,这时候就特别需要教师在课堂上回顾复习知识点的来龙去脉,强化学生对所学内容的感知。在每一章内,要强调本章的基本思路,而开始新的一章时章时,要强调这一册书内容的安排规律,此外还要注重每一章节的复习以及学期末复习。比如第一册内容的安排,在学习热力学第一定律之前就应当讲清楚:首先学习热力学基本定律,然后将这些基本规律用于稍复杂的多组分体系、化学反应以及相平衡体系。这种反复强调可以让学生站在更高的角度来看这门课程,把握课程总体,理清课程思路,有利于学生更好地掌握细节,细节之间增加了有机的联系,自然容易学好记牢。而且,在教学中不能仅仅局限于物理化学问题本身,还要经常让学生从物理化学具体的知识点中走出来,审视物理化学解决问题的方法。例如,热力学定律学完之后首先处理的是单组分体系,然后再处理多组分体系,在第二册又在此基础上处理有电能以及表面能参与的体系,这样一种循序的、由简单到复杂的处理问题的方法在解决其他问题时也是很重要的。因此,学习物理化学也应当是一个方法论的学习过程。
2.2注意课堂教学的趣味性
知识的趣味性是重要的学习推动力,把理论性强、抽象而枯燥的内容变得生动有趣,是提高课堂教学的有效手段。如果一直按课本的内容平铺直叙,只能使学生感到乏味和厌倦。课堂提问是重要的方法,与实际生活相联系的问题,多提问,可以调动学生的思维的积极性。例如,在学习“表面现象”这一节时,可以创设生活中常见有容易被忽略的实例。(1 )荷叶上的露珠为什么呈球形而不是长方体或是正方体呢?学生在思考这个问题时,我们可以趁机引入表面和表面张力的概念。(2)将干毛巾的一端浸在水盆中时,过一会儿毛巾的另一端也会潮湿,这是为什么?新买的毛巾很容易浸湿,但是经长时间使用的毛巾就变得不容易浸湿,这又是为什么?通过这些问题又可以让学生带着兴趣进人毛细现象的学习。当学生学完知识理论并且会运用所学的来分析现象找答案时,教师将成就感。
2.3注意理论知识和实际的结合
(1 )比如水蒸气蒸馏。在学组气液相图后,知道了两种完全不互溶液体形成的液态混合物的沸点低于任一组分的沸点,这一点对于分离提纯一些不溶于水的有机物非常有用,采用水蒸气蒸馏的方法,不仅可以降低提纯温度节约能量,而且在低温下还有利于保护易分解的有机物。此外,这样还把物理化学的知识和前面有机化学里的内容联系了起来,使学生的脑海里的知识点不再孤立。(2)通过热力学第二定律中的热机内容的学习,学生了解了热机的工作原理,并且学会了计算热机效率,这时可以将这些与实际生活中的空调联系起来,将空调供暖与取暖器相比较,这时学生们会发现通过热机供暖的优越性,加深对热机的理解,将有利于热力学第二定律其他章节的学习。(3)在学习完电化学中电池对外做功计算后,可以将同样的物质经过化学反应后放热并将放出的热设计成热机对外做功,并将之与用同样的物质设计成电池对外做功相比较,又会发现通过电池对外作功的优越性,这不仅加深了对电化学的理解,而且加深了对热力学第二定律的理解。通过理论与实践的结合,让学生感受到物理化学其实并不难,而且挺有用,消除学生的物理化学无用论思想。
2.4适当采用多媒体教学
多媒体教学具有直观性、生动性和简洁性,适当采用多媒体教学,也可以一定程度上调动学生在课堂土的积极性。信息技术的发展和普及为教学提供了很大的便利,目前很多学校相当一部分教室都配备了电脑、实物投影仪。通过制作教学幻灯片可以省却教师在课堂上的板书时间,而且讲解图表时也更加方便,富余的时间还可以补充一些本学科的前沿知识。但是,也应当对多媒体教学的负面一影响有充分的认识。在课堂教学中发’现,在使用多媒体教学后,学生记笔记的积极性明显下降,其实记课堂笔记也是一个主动学习的过程,而在使用多媒体教学时,学生完全处于被动接受知识.的状态,课堂教学的内容在学生的脑海里成了匆匆过客。因此,多媒体教学的应用要适可而止,以免适得其反。
2.5注重考核方法的与时俱进
考核是教学的重要环节,如何设计适合的考核方法,提高学生的学习动力和积极性,对学生的学习效果和综合素一质的提高给出合理的评价,也是广大物一化教师应当思考的问题。我们主要采取了开卷与闭卷、平时成绩和考试成绩相。结合的方式。
开卷与闭卷相结合。每一门课程开一始时,很多学生最关注的不是这门课要学什么,而是这门课怎么考试、考什么。让考试成为学生学习的指挥棒,弊端是显而易见的,学习的过程和结果是可悲的。考试应当是一种促进学生学习的手段,而不应当成为学生临时抱佛脚的帮凶。传统的终结式考试模式,即在一学期末进行一次考核,虽然易于组织便于操作,但显然不利于教学目标的实现。我们参照了其他一些院校的做法,确定了开卷和闭卷相结合的考核模式。开卷的形式是开展十分钟不定期课堂练习.内容以讲解过的知识点为主,可以翻看书和笔记,但不准相互交流讨论,一这样可以督促学生平时的学习消化。而且从学生平时掌握知识的情况,教师还可以对教学作及时的反馈。期末采取闭卷考试,测试学生是否牢固掌握物理化学基本概念和原理方面的知识。在考试.的命题方面,要设计既能反映学生知识水平又能检测学生能力素质的考题。由于有平时学习,在期末考试时学生就不至于慌乱无措。
平时成绩和考试成绩相结合。平时成绩包括平时的开卷考试、作业、课堂笔记和课堂回答问题。平时成绩不仅要看平时作业完成的情况,而且要记录学生课堂的表现情况,因为有的同学平时作业抄袭,因而平时作业反应的问题是较片面的。平时成绩的记录主要目的是在于督促同学上课听讲、认真记笔记、课后复习,养成良好的学习习惯。
化学反应工程笔记范文3
关键词 无机化学 双语教学 教学方法
中图分类号:G424 文献标识码:A
Freshman Inorganic Chemistry Bilingual Teaching
Problems and Teaching Methods
HE Zhen
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha, Hu'nan 410083)
Abstract This article describes some of the problems encountered in bilingual programs opened inorganic chemistry at the university of freshmen, the analysis of the causes of these problems and how to solve these problems for the introduction of the personal teaching experience and teaching effectiveness, from teaching methods level to explore how to improve the level and teaching quality of bilingual teaching in Chinese universities.
Key words inorganic chemistry; bilingual teaching; teaching methods
无机化学是研究无机物质组成、结构、性质和变化规律的科学。无机化学是化学、化工、制药、材料、生物、医学、农学等多学科多专业本科生进入大学后接触的第一门化学课程,可以认为该课程在相关专业学生大学四年学习的课程中处于基础地位,其重要性毋庸置疑。笔者从美国获得博士学位后回国工作,教授的第一门本科生课程便是材料科学与工程专业大一新生的无机化学(双语)。笔者从熟悉教材到编写教案以及制作多媒体课件,花了两个多月的时间认真准备。然而,第一堂课讲课不到30分钟,我就观察到学生的表情有些迷茫,记笔记的学生很少,提问也没有学生敢回答。我感到了问题的严重性。课后通过找学生座谈,向学院有经验的老教师请教和查阅相关文献资料,经过认真分析总结,归纳了在大一学生中开设无机化学双语课程的一些问题。为解决这些问题,笔者主要从教师的教学方法上做了诸多探索,收到了较好的效果。
1 存在的问题
关于双语课程教学,诸多文献报道了在教材的选择、教师综合运用多种语言的能力、学生的外语水平、教学模式、教学评价系统和信息资源等方面存在的问题及对策。①②③④⑤⑥本文仅针对在大一学生中开设无机化学双语课程存在的问题进行分析,从细节入手,逐步完善双语课程的教学。
(1)无机化学课程内容复杂,学生缺少对课程重要性的认识。无机化学课程涵盖的基础知识点多,研究范围广泛,化学科学中早期的许多规律和重要概念都是在无机化学的发展过程中发现和形成的,其他化学学科都是由此分化出去并发展起来的。⑦无机化学研究的对象涵盖了元素周期表中所有元素及其化合物,除了所涉及的物质结构类型众多、化学键型复杂、化学反应多式多样外,热力学、动力学、物质结构等现代化学理论与反应规律大多与无机化学有关。由于这门课程教学内容复杂,专业知识较难掌握,造成学生对学习重点难以把握,对突破难点信心不足。即使用母语教学,学生的学习难度也较大,学起来枯燥无味。在采用双语教学时,部分学生忽略了本课程的主要教学目的是摄入专业知识,只一味地注重语言的学习,以至于毫无学习专业课程的感觉,只是当一门专业英语来学。而授课教师不是英语教师,教师授课的重点不是教英语,只是用英语的思维和表达方式来引导学生分析理解专业知识,用两种语言进行沟通与互动,使学生在掌握学科知识的基础上同时掌握相关专业英语的表达方法。因此,师生的教学目的没有统一,学生对本课程所涉及的知识领域和学好本课程基础知识对后续课程及未来工作的重要性认识不足,学习侧重点定位不准,是在大一学生中开设无机化学双语课程存在的问题之一。
(2)大一学生英语交流能力有限。目前我国英语教学开始的时间趋向于低龄化,许多学生在进入小学前就已开始学习英语。很多大一的学生虽然已经接受了十年甚至更长时间的英语教育,并且经历过高考英语考试,但大部分学生的英语水平还停留在应付考试的水平,听力和口语表达能力严重欠缺,应用英语的能力较差。此外,对于部分来自偏远地区的学生,由于环境与条件的限制,他们实际接受到的英语语言能力训练还很少。加之在无机化学双语课程中,许多专业词汇在同学们之前的英语学习中从来没有接触过,甚至从普通英汉词典中都找不到,学习起来确实有难度,造成学生把过多的注意力放在语言形式上,忽视了对专业知识的学习。因此,大一学生英语水平较低,是在大一学生中开设无机化学双语课程存在的又一问题。为解决这一问题,国内许多高校把双语教学课程安排在大三开设。但笔者所教的学生是本校与澳大利亚高校联合培养的学生,按培养计划,在国内只有两年时间学习基础与专业课程。为了使学生在有限的时间内既能打好专业基础,又能在出国后尽快适应西方文化教育模式,具有较强的专业英语交流能力,我们对该班级的学生在大一就开了设双语课程。
(3)教师缺少双语教学经验,综合运用双语进行教学的能力有待提高。笔者虽有较好的英语听、说能力,在课堂上也能较灵活地穿插使用两种语言进行授课,但在开课伊始未顾及大一学生的接受能力,讲课时用英语太多,用母语太少,语速过快,自以为该讲的都讲清楚了,但实际上学生并没有完全听懂,从而导致记笔记的学生不多,敢回答问题的更少。因此,专业课教师在综合运用双语开展教学方面还缺乏教学经验,是对大一学生开设无机化学双语课程存在的又一问题。
2 教学方法的探索
2.1 借鉴传统教育思想,采用灵活的教学方法帮助学生突破学习难题
针对无机化学课程涵盖的基础知识点较多、学生学习难度大、学生对本课程所涉及的知识领域和学好本课程基础知识对后续课程及未来工作的重要性认识不足、学习侧重点定位不准等问题,探索使用如下方法开展教学:(1)激发学生的学习主观能动性。要想学生重视本门课程的学习,培养学生正确的学习动机非常重要。故在教学过程中,应注重向学生介绍所学知识与后续课程的联系以及在国民经济和科技发展中的作用,增强学生对本课程的重视;使学生明确学习要求,给学生的自主学习指明方向;同时引入本学科的前沿知识以及著名科学家对本学科的贡献,增强学生的好奇心;鼓励学生多读原版书籍,归根索源,激发学生对课程知识的探究意识,提高学生的学习成就感,激发学生的学习热情。(2)突出重点,主攻难点。无机化学内容多,信息量大,每个章节内容如果按教材完整地讲下来,即使全部用母语授课,课时也很紧张,在双语教学过程中课时不够的问题犹显突出。为了不至于在课堂上赶时间抢进度,任课教师上课前认真阅读和分析教材,对每个章节内容分为学生必须掌握和一般了解的两部分,在学生必须掌握的部分中挑选出较难的内容重点讲解,精讲多练,让学生有足够的时间理解消化教师所讲的内容,以此攻克学生学习上的难点;对于较易和一般了解的内容只花少量时间带过,让学生课后自学。(3)进行归纳总结,注重不同知识点的相互关联。无机化学课程不同章节内容关系错综复杂,一般初学者很难将其相互关联,应用起来容易产生思维混乱。故在教学过程中注重引导学生将不同章节的相关知识内容相互串联,理清思路,既便于理解与记忆,又逐步培养了学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。例如:在“化学热力学基础”、“化学反应速率与化学平衡”和“氧还原反应”等多个章节中均涉及到化学反应吉布斯自由能变()的计算与应用,学生常常对在什么条件下采用什么方法计算容易混淆。但实际归纳起来,对于给定的反应:,相关的计算与应用就只有以下几个公式:
① 标准状态,298K时的计算:
= (产物) (反应物)
② 标准状态,任何温度下的计算:
() = ()()
③ 任一状态,任何温度下()的计算:
() = () +
④ 标准平衡常数的计算: = ()/
⑤ 标准平衡常数与及原电池标准电动势的关系:() = = =
归纳以后,不同计算公式的适用条件非常明显,容易理解与记忆。
2.2 创建良好语境,使学生在潜移默化中提高外语水平
针对大一学生外语水平不高,不太适应双语教学的问题,探索用如下教学方法来提高学生学习效果:(1)教师在每次授课结束阶段,向学生简要介绍下次课的重点与难点,并提供课前整理好的下次课将涉及的相关专业词汇,让学生提前熟悉,节省预习时间,快速了解下次课程的教学内容,明确学习要求,减少听课过程中的语言障碍。(2)英文电子课件上的专业词汇应标注中文解释,在讲课过程中,讲到较难懂的专业词汇时应同时在课件上提示学生,通过反复强调一些重要的词汇,让学生加深印象。(3)按照循序渐进的教学原则组织教学,不可操之过急,根据学生的接受能力逐步提高讲授过程中英语的使用比例,开始阶段约为50%,后续阶段约为70%。(4)组织课堂讨论,逐步提高学生应用英语的能力。我们在教学过程中,注重创建良好的语境,探索每堂课留一定的时间,由教师有意设置一些简单的问题或学生自主提出一些问题供学生用英语进行交流讨论,锻炼学生在不同语言环境转换的能力。实践表明,课堂讨论环节非常重要,由一些英语水平相对较高并自信的学生带动了全体同学主动和老师及同学交流学习中的问题,这样既为学生提供了一个英语表达的平台和展示自己的机会,培养了学生团队合作精神和有效交流沟通的技能,也促进了学生在集体中互帮互学、教学相长,在潜移默化中提高了英语水平,无形中激发了学生的学习热情,促进了学生的学习。
2.3 教师刻苦钻研,不断提高自身的综合素质
针对教师自身缺少双语教学经验的问题,一是多听有经验的老教师讲课,向他们请教;二是狠下功夫,扎实备好每一堂课,熟悉所教内容,在认真编写教案和多媒体课件的同时,每个教学内容用何种语言讲授在教案中有明确规定,不在课堂上随意更换语种,课前自己多讲多练,努力确保课堂讲述流利、语速恰当、声音宏亮、语言清晰、板书工整、条理清楚、重点突出、概念准确、学生易懂。通过以上努力,自身的教学经验和综合运用英语开展教学的能力也得到了提高。
3 教学效果
课程结束时,采用与中文无机化学课程相同难度的试题用双语试卷(中、英文题目各占50%)对授课学生进行了闭卷考试,学生考式成绩合格率为96%,其中优良率56%,与同年级同课程用中文教学与考试的同学的成绩基本相当。但双语教学班级的同学用英语思维和表达事物的能力有了明显的提高,达到了课前预期的教学目标。学生对双语课程越来越喜爱,教学方法及内容得到了学生的肯定,大多数学生认为,这种教学方法及教学内容有助于他们更快、更好地掌握专业基础知识,提高英语交流能力。课后,学生对任课教师教学质量均给出了优秀的评价。
总之,我们通过分析大一无机化学双语课程教学过程中存在的问题,并采取相应的对策解决问题,收到了较好的教学效果,既使学生较好地掌握了现代无机化学的基本理论、基本知识,为接下来的专业课学习和今后的工作奠定了基础,又使学生较好地掌握了专业英语,培养了学生的英语听说读写交流能力,为今后学生接受国际化教育打下了良好的基础。
基金项目:湖南省普通高等学校“十二五”专业综合改革试点项目(应用化学)
注释
① 关成斌,王捷.大学本科双语教学的实践与思考.创新教育研究,2014.2(1):13-16.
② 彭亮,邓小燕.医学检验专业双语教学中的问题与对策.检验医学与临床,2013.10(3):373-374.
③ 王玉琨,何炜,高鹏,兰婷,王平安.医用有机化学双语教学的探索与思考.基础医学教育,2013.15(4):431-433.
④ 郭生伟,陈宇红,杨鹏元.大学化学双语教学模式初探.科技视界,2013(5):107-108.
⑤ 陈静.高校理工科双语教学的问题与对策.教学研究,2013.36(1):43-44.
化学反应工程笔记范文4
论文摘要 结合多年从事化工热力学教学的经验,根据化学工程与工艺专业培养方案要求,探讨提高化工热力学教学质量的方法。精选教学内容,使之具有合理性、实用性,达到理论与实践相结合。加强学科间的沟通与衔接,科学组织教学;引导学生对热力学性质计算的编程求解,采用双语教学,加强综合知识的能力培养;强化实践环节的训练,注重学生科研能力的培养;适度引入多媒体教学,提高教学水平和教学质量;改革考核方式,注重学生灵活应用知识的能力。
化工热力学作为化学工程专业的专业基础课和必修主干课,是一门理论性和应用性较强的课程,它既要解决化学问题,又要解决工程实践问题[1]。通过化工热力学课程的学习,学生能够掌握化工热力学的基本概念和理论,利用化工热力学的原理和模型进行化工过程能量、相平衡及化学反应平衡分析和研究,利用化工热力学的方法对化工中物系的热力学性质和其它化工物性进行关联及推算,解决化工生产和设计中的有关实际问题[2-3]。本课程的基本概念和公式多,理论抽象,计算与公式推导较难,学生系统掌握该课程的内容比较困难, 本文从教材建设和教学实施方法上进行探讨,使学生更好地掌握其基本原理和实际应用,培养高素质的化学工程与工艺专业人才。
1 根据化学工程与工艺专业培养方案要求,精选教学内容,使之具有合理性、实用性,达到理论与实践相结合
化工热力学的主要任务是使学生熟悉热力学基本定律在化学工程中的应用,掌握根据热力学原理求取化工基础数据和化工过程中热量与功的计算方法,培养学生应用热力学基本原理分析解决化工领域中有关问题的初步能力。因此,在制定教学大纲和选择教学内容时, 将热力学知识体系分成两部分:一是流体的P-V-T性质及计算、流体热力学性质及应用;二是溶液理论、相平衡及应用。对于第一部分,主要介绍气体和液体的P-V-T性质及计算、流体的热力学性质计算。要求熟练掌握常用的流体状态方程及应用计算,学会计算的思路、步骤和方法;掌握利用状态方程和热容数据计算流体的热力学性质的方法,绘制热力学图表。第二部分介绍溶液活度系数模型方程以及相平衡理论及其在化工分离中的应用。要求能根据超额吉布氏自由能与活度系数的关系,结合模型方程计算混合溶液的活度系数;掌握相平衡理论在不同条件下的方程表达式及其应用,尤其是超临界流体在分离中的应用。采用循序渐进、先易后难的方法逐步讲解和学习,最后达到融会贯通。使教学内容既要具有合理性、实用性,又能够充分反映本学科领域的最新科技成果,并与化工生产发展需要相结合。
2 加强学科间的沟通与衔接,科学组织教学
化工热力学作为一门专业基础课程, 是在物理化学学习的基础上,进一步深化热力学基本概念和理论,将重点转移到解决工程实际问题上来的课程。因此化工热力学具有知识的过渡性和很强的理论性、应用性。化工热力学中涉及到的热力学基本定律,热力学函数如焓、熵、内能、自由焓、自由能,流体P-V-T关系的状态方程等知识,均是物理化学中所学习过的,需要在化工热力学中进一步深化与应用。
加强与高等数学学科的沟通,解决公式推导计算难的问题。化工热力学中涉及到很多计算,如流体的P-V-T关系计算、热力学性质的计算、化工过程能量分析计算、相平衡计算、化学反应平衡计算等,对高等数学知识的运用要求多且较高。应加强与相关的专业基础课程及专业课程的横向联系,做到理论联系实际。在教学过程中引导学生放开思路,加强理论知识与实践知识的联系,将热力学的有关理论与这些课程的实际应用联系起来,避免学生认为化工热力学理论太深、不好学的现象发生。
3 引导学生对热力学性质计算的编程求解;采用双语教学,加强综合知识的能力培养
化工热力学的计算常涉及较多的公式及参数,计算量大且较复杂,通常需要进行试差、迭代来处理,因而电算在化工热力学计算中起着不可替代的作用。在讲授热力学性质时,引入陈新志教材中的偏离函数的内容。焓、熵、吉布氏自由能的偏离函数均可以通过状态方程推导出复杂的表达式,编写程序,即可以得到结果。相平衡中的计算更为复杂,编程计算大有裨益。实践发现,编程计算虽然对部分学生有一定难度,但多数学生却表现出很大的积极性,随着上机题的完成,计算机应用能力也得到提高。
此外,在教学中注意向学生介绍一些英文专业术语以及科技英语的表达方法,为学生查阅相关文献打下一定基础,并推荐原版教材(Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics,J.M. Smith)部分章节给学生阅读,双语讲解,进一步培养学生的英文阅读和听说能力。
4 强化实践环节的训练,注重学生实践能力及科研能力的培养
在实践教学中,注重培养学生的动手能力,将难懂的知识与实际过程进行关联,运用所学基本理论解决实际问题的能力,将抽象的热力学概念和理论具体化,与生产实际联系起来,以消除学生对热力学的畏惧情绪,培养实际应用能力。比如我们延伸了实验内容,在二元汽液平衡数据测定和无限稀释溶液活度系数的测定实验中,除测定必要的实验数据外,还要求学生根据实验计算回归出Wilson和van Laar模型方程参数,再比较两种模型与实测值的偏差大小,并分析原因,从而达到了理论与实践的结合。另外,还组织感兴趣的同学进行创新性实验研究。随着生命科学和分子热力学的发展,生化模型分子(例如含N,N-二甲基甲酰胺DMF和醇的混合物)由于其在生化过程模拟中的重要意义,正引起人们越来越多的注意。为了更深入地了解这些体系的热力学性质及分子间的作用力,组织学生采用Rose平衡釜测定常压下二元体系(正丙醇—DMF,正丙醇-异丙醇,异丙醇—DMF)的常压气液相平衡数据来关联三元体系(DMF +正丙醇+异丙醇)的性质,并通过热力学同一性检验数据的可靠性。学生从查阅资料,设计实验方案,确定原料、试剂及分析方法,到实验操作,数据处理,并进行整理写出研究报告。这一过程对学生是一次全面的综合训练,加强了理论与实践的结合。对实验中遇到的问题老师及时解决,锻炼学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力,强化专业操作技能,同时也加深对溶液理论知识的理解,培养学生的科研创新意识。
5 适度引入多媒体教学,提高课堂教学效果
热力学抽象、难懂,多媒体辅助教学具有形象、生动、直观的特点,便于加深学生对问题的理解;同时大大增加了课堂信息量,提高了教学效率,还可免除教师上课时写板书的劳累,因此多媒体辅助教学还是很有必要的。如在讲解化工热力学中混合物汽液相平衡计算,状态方程法计算组成、温度和压力时,往往非常复杂而且容易出错,迭代步骤繁多,计算费时费力。如果采用多媒体技术,可以形象生动地展示计算框图,在程序中采用循环语句,只需要输入初始的条件就可以很快得到结果。
但使用多媒体辅助手段也有缺点,主要是变换的画面,虽能形象直观地阐述丰富生动的信息,但用幻灯片显示热力学中公式推导显得相当机械、呆板,与看书相差无几,无法体现教师的灵活思路,更无法调动学生的积极性,同时也会影响师生之间的情感交流,结果是学生反映来不及记笔记,听课时就像看电影,教学效果差,对所学内容印象不深,甚至形成了课下学生借教师课件拷贝的局面。因此,多媒体教学只是教学的辅助手段,不能成为教学的主体形式,多媒体教学优势并不是在任何课中都能体现出来的。热力学教学应采用多媒体与传统板书相结合方式的教学手段,板书与多媒体的优势才能相得益彰,提高学生学习兴趣,拓宽学生思维空间,更好理解化工热力学内容。
6 改革考核方式,注重学生灵活应用知识的能力
考试是教学过程和教学成果的检验,它往往成为教学过程的指挥棒,因此考试内容及方法的改革是教学改革的重要组成部分,也是教学改革的重点和难点。根据热力学课程的教学实践,要求学生全面阅读书籍,在归纳整理的基础上,使知识系统化,找出学习中存在的问题,再集中解答。由于化工热力学的理论性强,大量模型方程难以记忆,闭卷考试要花费较多的时间和精力去记忆公式,难免疏虞理解和应用,或本末倒置,顾此失彼。因此采用了开卷考试,考试的目的在于使学生对教材体系有个全面的理解,突出重点和实用性,善于灵活应用。而且整个试卷均采用英语出题,这就加大了热力学题的难度,有些学生对英文句子不理解或不懂得专业词汇,导致答题南辕北辙。部分学生怀着侥幸心理,想依赖考场上翻书籍蒙混过关,但因课程知识的复杂性,突击过关是不现实的。因此开卷考试,扩大了学生的阅读量,注重学生融会贯通的能力。
参考文献
[1]赵云鹏,荆涛.化工热力学教学实践的研究[J].长春师范学院学报:自然科学版,2006,25(4):125—126
化学反应工程笔记范文5
关键词: 化学教学 自学能力 培养
自学能力是学生独立自主地学习、掌握和运用知识的能力。托夫勒曾这样说过:“未来的文盲不是不识字的人,而是没有学会学习的人。”我就在化学教学中培养学生自学能力的必要性,谈谈体会。
一、培养学生自学能力的必要性
1.提高自学能力是社会发展的必然要求
据前苏联学者估计,在一个工程师和科学家一生所运用的知识总量当中,从幼儿园到研究生,在学校教育中获得的仅占百分之二十五左右。有调查表明,大学阶段只能得到一生工作需要的知识的百分之十左右,百分之九十的知识要在工作中通过不断学习获得。可见,单纯依靠学校的“一次教育”已不能使学生适应社会的发展,只有教师培养学生的自学能力,才能使学生适应知识不断更新的需要。
2.提高自学能力是素质教育的重要内容
素质教育的基本内容之一是培养学生的各种能力,随着素质教育的深入,教育工作者逐渐对“授人以鱼,不如授人以渔”有了更深刻的理解,由重传授知识转向重培养能力,由教学生“学会”转向教学生“会学”,最终达到“教是为了不教”的境界。
二、培养学生自学能力的途径
自学能力是一种信息加工能力,它包括相互联系又逐级递进的三个方面:(1)有效地获取信息;(2)有效地重组信息;(3)灵活地运用信息。教师培养学生的自学能力,应遵循这三个方面的要求。
1.指导学生阅读
高中化学教学大纲指出,学生获取知识的主要渠道是课堂学习,而课堂教学的主要依据是教材,对教材的处理可以按以下三个环节进行。
(1)课前阅读。课前阅读是学生了解和掌握学习内容的第一层次。为了收到应有的成效,我们要求学生在预习中作笔记,将书中的重难点与自己的看法记录下来,以便将预习与课堂教学过程密切相连,促进课上的学习,使之更具针对性。
(2)课上阅读。课堂上先由学生阐述自己对本节内容的认识,哪些知识需要了解,哪些知识需要理解,哪些知识是本节的重点、难点。通过学生的讨论、教师的点拨,达到突出重点、突破难点,解决预习中的疑问的目的。在这种模式中,教师在开始阶段是“舵手”,即明确学习任务,指明讨论的大方向;在中间阶段是“导游”,即引导学生深入理解主要知识点,连接相关知识点,并适当给予点拨;在最后阶段是“评判员”,即对学生的观点加以评判,肯定那些科学的、符合化学规律的结论,纠正错误认识。
(3)课后阅读。课后阅读是指学生在上完新课后,对所学知识进行的总结。它一般分为两个过程:一是重读教材,从书中摘出重要的化学概念和原理,通过横向、纵向的联系,使有关知识结构化,并通过纲要信号或图表进行归纳、小结。二是通过做练习题巩固理论知识,检查学习效果,锻炼运用理论知识解决实际问题的能力。
实践表明,紧扣以上三个环节的化学课,有助于学生高效地获取信息、贮存信息、输出信息,取得较好的学习效果。
2.指导学生实验
著名化学家戴安邦先生指出:“化学实验教学是全面实施化学教育的一种最有效的形式。”我在指导学生实验中,改进了以下三个方面。
(1)改验证性实验为探索性实验。教师讲授化学知识,通过实验验证其正确性,有一定的局限性。如教师在讲浓度对化学反应速率的影响中“浓度越大,反应速率越大”时,学生必然怀疑其正确性。于是教师用实验证明这一观点,这就是典型的验证性实验。如果教师请两位学生到前面用不同浓度的硫酸与同一浓度的硫代硫酸钠溶液做对比实验,“浓度大,反应速率大”的结论是学生自己得到的,学生就不会怀疑其正确性。改验证性实验为探索性实验,一方面,学生参与了知识的形成过程,其心理体验是前者无法相比的,另一方面,可以模拟发现知识时的情景,让学生通过自己的观察、探索,分析素材,发现其中的科学原理和规律,进而内化为自身的知识。
(2)引入开放性实验。人的认识具有局限性、阶段性和发展性。引入开放性实验就是要明确目前的认识水平,这样更有利于学生的发展。如在如何降低煤燃烧产生的二氧化硫污染的实验中,有人主张往煤里添加碳酸钙,有人主张往煤里添加氧化钙,可以问学生:“你如何看待这一问题?”引入开放性实验其意义不在于立即得到一个明确的结论,而在于激发学生不断探索、追求的精神,养成独立动脑、动手能力。
(3)充分利用现代教育技术。随着计算机技术的发展,模拟化学实验在发展学生能力上有着传统手段不可比拟的优势。如,隧道扫描显微镜的有关原子的照片本来就是在计算机上得到的,用其他手段来表现其效果远不如计算机上的效果;利用计算机的网络技术,虚拟现实、虚拟未来、虚拟科学家发现知识的各种环境,让学生获取知识,提高能力,是实验发展的一个重要方向。教师要在自己掌握现代教育技术的同时,不失时机地向学生介绍现代教育技术的发展和应用。
化学反应工程笔记范文6
关键词:公路施工 软土地基 喷粉桩
中图分类号:X734文献标识码: A
一、前言
在我国高等级公路的软土地基处理中,常用的方法主要有粉喷桩、砂垫层法、竖向排水法(袋装砂并、塑料排水板)、加铺土工织物(土工布、土工格栅)、碎石桩、砂桩、深层搅拌、强夯等。采用最多的是砂垫层+袋装砂井(或塑料排水板)土工布的处理办法,可以得到比较经济且效果较佳的结果。
在软土地基上修筑公路和桥梁并不都会发生问题、只要设计和施工措施得当,就可以保证路堤、桥梁的稳定和使用效果。软土地基上路堤的设计与施工方案,应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素,按照因地制宜、就地取材、分期修建、综合处治的原则进行充分论证,使设计和施工方案达到技术上先进、经济上合理。
粉喷法加固软土地基,是一项新的工艺,与其它软土加固方法相比,具有较多突出之处; 原理科学、费用低廉。加固成本低。由于采用地基土自身作为桩料,掺入少量固化剂,一般掺入15%左右的水泥,平均每米不超过50kg水泥,每米材料成本费仅10元左右,比其它地基加固方法成本均低;桩身质量好。由于成桩粉体与土拌和,化学反应充分,桩身强度相对较大;地基加固后无附加荷载,因为掺入的固化剂含量较少,加固土的容重略大于地基土的容重,可将地基土的附加荷载忽略不计。
二、施工工艺
喷粉桩干法施工。施工不需要水源,不需要排污,场地干净;桩体强度高,与深层搅拌法相比较,在条件相同的情况下,粉喷桩施工效果较好,因为深层搅拌法是湿法施工,而粉喷桩是干法施工,是从地基土中吸取一定的水量,从而提高了地基的加固效果;无侧向挤土问题该工艺与打入桩或压入桩相比,由于成桩是将原土作为主要桩料,在地基中几乎不增加体积,故不产生侧向挤土,所以粉喷桩施工对临近环境无其它影响,甚至可以紧贴相临基础施工,该工艺可根据工程需要及地质条件,以不同的掺灰量控制不同的桩身强度,也可以在同一地基中不同层位控制不同桩身强度,以满足工程上的需要;该工艺平面桩位布置灵活,可以组成各种几何形状的桩体,如单桩分开的桩式,桩体相切或搭接的墙壁式,以及桩体构成网格状的块体式,井适用于各种工程,如建筑物地基加固,边坡抗滑加固等,还可以加固地基中的某个部分,应用广泛:粉喷桩施工专用机械主要由成桩钻机,空压机,供料机三大件组成。设备简单,机身体积小,步履移动方便。
三、实施案例
本标段水泥粉喷桩处理段长38.682m,工程量为25330米/1490根。粉喷桩桩径0.5m,桩间距1.0~1.5m,正三角形布置,桩顶根据填土高度铺设一至两层双向土工格珊,格珊设计抗拉强度不小于25KN/m,幅宽3.8m。
因水泥粉喷桩的施工是桥头填土前序,因此有必要尽早开工,本标段拟投入2套水泥粉喷桩机进行同时施工,其施工顺序沿着道路的前进方向平行流水施工。
1、场地清理:施工前,按照术规范要求进行场地清理。清理后的场地应整平,填写报验单,经监理工程师验收合格签字确认后,方可进行下道工序施工。
2、布桩图:开工前,根据施工设计图按各分段里程画出布桩图。布桩图上应标明线路中心、里程、路基底宽线、每个桩应编号、量出设计桩长,布桩图应报设计单位,经监理工程师,甲方验收确认后,方可施工。
3、测量放样:对设计单位移交的导线点,水准点,施工前应会合同甲方和监理工程师进行复核,确认无误后使用。测量人员按施工设计图,进行粉喷桩桩位、原地面标高、孔口标高等有关测量放样工作。测量放样记录及布桩图等,应报请甲方和监理工程复核抽查,并填写测量放样报单,经甲方和监理工程师审查签认。
4、材料:粉喷桩施工采用加固料为水泥,其质量、规格应符合设计要求,并具有出厂质保单及出厂试验报告,确保在有效期内使用,严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。运到工地的加固料(水泥),施工单位应对水泥质量进行抽样检验,抽样试验频率根据甲方及监理工程师意见定,一般要求每批量100吨做1组。试验结果报监理工程师签认后方可投入使用。
(凡属材料技术指标的检验,必须送有相关资质的中心试验进行。)
水泥土强度试验:施工前应详细了解各施工现场的地质情况,选取有代表性的土层位置,钻孔取出一定的数量的试样土进行必要的软土物理性质、含水量、有机质含量试验和水泥土配合比强度试验,以验证软土的性质和设计的水泥土(粉喷桩)强度能否达到要求。施工单位、监理公司应在有代表性的同一土层分别取样。
四、施工工艺试桩
1、粉喷桩施工前必须分区段进行工艺试桩,以掌握适用该区段的成桩经验及各种操作技术参数。成桩工艺试验桩不宜小于5根。
2、工艺试桩前,由施工单位书面通知甲方和监理门派员参加。工艺试桩结束后,由施工单位提交工艺试桩成果报告,并以甲方和监理工程师审查批准后,作为该区段喷粉桩施工的依据,无甲方和监理工程师的指令,不得任意更改。工地技术主管在粉喷桩施工时应向机组下达操作指令,并负责监督执行。
3、工艺试桩应达到如下目的:获取操作参数,包括钻机钻进与提升速度,钻进持力层时孔底电流值,送灰时灰罐与管道压力、搅拌的叶片旋转速度、喷停灰时间等。
喷粉和搅拌的均匀性。
钻进、提升阻力发问及特殊情况施工处理措施等。 喷粉和搅拌的均匀性。
4、在施工过程中若需要更换电流表、喷粉计量仪等影响施工技术参数的设备时,必须以书面报告形式提交甲方和监理工程师。并在监理工程师的监督下试桩,重新确定施工技术参数,指导下阶段施工。
本工程粉喷桩施工工艺采用“两次搅拌”工艺,即第一次喷粉结束后,再一次下钻复搅,复搅深度必须满足设计及规范要求,使水泥和土体充分拌和均匀。具体施工工艺流程如下:
1)根据布桩图放出桩位,用小木桩标示;
2)调平桩机,保证钻杆垂直度偏差≤1%;
3)调整钻杆对准要施工的桩位,桩位偏差不得大于5cm;
4)启动搅拌钻机,钻进50cm后,开动空压机喷压缩空气,以防止钻进时堵塞喷灰口,同时可以借助压缩空气减少负载扭矩,使钻进顺利;
5)钻到接近设计深度后,启动送灰系统;
6)钻到设计加固深度且电流表读数达到孔底电流后,此时,水泥灰必须已送到桩底,进行粉喷、搅拌、提升到设计桩顶后,停止送灰、送气,如果设计深度与地质实际情况有较大出入时,则应将情况报告监理及甲方代表,记录必须属实。
7)当钻头提升至离施工地面0.5m左右时,改为慢速提升、停止送灰。为使水泥粉喷桩与软土搅拌均匀,在成桩各后进行一次复搅。若遇到特殊土质时,经监理工程师同意右以缩短复搅长度,但必须保证复核长度满足有关规范要求。并在记录表上注明改变原因。
施工记录采用施工一桩,记录一桩的原则。不许提前记或补记,不许随意涂改,记录需真实的反映实际情况,且严禁用铅笔记录。
5、施工管理及注意事项
1)粉喷桩施工必须进行全过程监控。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录,检点有:加固水泥质量、用量、桩长、制桩过程有无断桩,桩体是否均匀、搅拌的转速、提升时间、复搅长度、补桩和补搅等。粉喷桩施工质量应符合《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》(TB10113.396)附录B的要求。
2)粉喷桩施工应有自动记录桩身长度、单位桩长水泥用量并能监测水泥是否到达喷灰孔底的自动记量装置。试桩过程中应对自动装置进行校核,正式施工过程中应不定期检查。
3)施工环保及安全:必须采取有效的的措施,防止粉喷桩施工对环境的污染(粉尘、污水、噪音等)和干扰广深铁路、公路上的车辆正常行驶。
4)粉喷桩施工根据施工工艺及工艺性试验确定的操作参数进行,并随时注意记录压力、喷粉量、钻机钻进与提升速度、孔底电流等有关参数。
5)施工中不得中途中断喷灰,确保桩长。在尚未到达设计标高和尚未喷灰的情况下还需进行钻杆提升作业;若因停电或机械故障等原因而中断喷灰时,应将钻机下钻至断灰点下不小于1米的位置,待恢复供灰时再喷粉提升。
6)施工中发现喷灰量不足时,应及时对原桩复钻复喷,复喷的喷灰量仍不小于设计用量。施工过程中应随时检查灰罐内的水泥加入量、剩余水泥量,复核每延米喷灰量及成桩后喷灰总量。 对输灰管要经常检查,不得泄露及堵塞,管道长度以60m左右为宜,不得超过80m。
7)在施工过程中,监理工程师发现施工单位在施工安排、设备配置及施工操作、文明施工等不符合规程时,有权命令其暂停施工,并限期整改直至符合要求时,方准许继续施工。
6、粉喷桩质量检测
1)开挖检查:成桩7天后,施工单位应在监理工程师和甲方监督下进行开挖自检,开挖深度0.5~2.0米,目测成桩情况及搅拌均匀程度、桩径、桩位偏差等,检测频率2%。
2)桩体强度试验:成桩15天后,对粉喷桩进行抽芯检测,检验桩身连续性和均匀程度。成桩28天的芯样可进行室内桩体无侧限抗压强度试验,验证桩体的整体强度及桩体变形情况,经取芯的桩需用水泥砂浆填满。该试验由业主组织安排。检测频率2‰。
3)复合地基静载试验:对填土较高的路段、大型箱涵、桥头路堤等重要工点。成桩28天后,在交付使用前,应适当地做部分静载试验,以验证粉喷桩的单桩承载力及复合地基的承载力,检验其是否满足设计要求。抽检数量、比例由监理工程师及甲方会同设计单位确定。每工点不小于3点。