实验的成败以及是否能反映客观实际,除了实验的设计及装置的可靠性以外,实验操作是否正确是十分重要的因素,是由实验者本身的素质和态度决定的。素质只有通过长期的训练及本身的努力才能提高;而态度更是实验者主观能动作用是否真正发挥的体现。
为了达到教学目的,对学习化工原理实验提出了下列要求。
1.1.3.1 课前预习
在实验之前要求将所有的问题都搞清楚是不可能的。但如果不预习,实验是做不好的。与课堂讲课不同,为开设实验课,所投入的人力、物力和财力是很大的,若实验后收获甚小,将是极大的浪费。尤其是本实验课工程性较强,有许多问题需事先考虑、分析,并做好必要的准备。实验预习具体要求如下。
(1)认真阅读实验教材和网络课堂上的多媒体课件,明确本实验的目的、内容及注意事项。
(2)根据本实验的具体任务、研究实验的做法及其理论根据,分析应该测取哪些数据,并估计实验数据的变化规律。
(3)在现场结合实验教材,仔细查看设备流程,主要设备的构造,仪表种类,安装位置;了解设备启动和使用方法以及设备流程的特点。
(4)拟定实验方案,掌握操作顺序及操作条件、设备的启动程序;知道如何调整操作条件、实验数据应如何布点。
(5)写出预习报告,包括实验目的、实验原理、装置流程示意图、实验步骤和注意事项等,列出本实验需在实验室得到的全部原始数据、操作现象观察项目的清单,并画出便于记录的原始数据表格。
1.1.3.2 实验操作及数据记录
实验操作是实验教学的核心环节。学生只有通过操作才能了解和领会单元操作设备及流程,了解如何实现过程的优化,分析各种非正常现象产生的原因并研究可能采取的措施。实际上,关于操作问题的讨论和思考无不与基本原理息息相关。例如流体流动阻力实验中,工作介质为水,实验前务必对系统(实验管道和测压管)进行排气操作。那么,为什么要排气?怎样排气?怎样检验系统内的气体是否排净?这一系列问题都是伯努利方程的生动应用。
要求认真记录实验数据,让学生懂得并努力养成科学研究工作所必需的良好习惯。实验数据的记录不仅是写报告和出版作品的原始资料,而且是可供查阅的永久记录。把与实验有关的每件事(数据、实验过程中的计算、情况说明、对于实验中出现的一些问题的看法及图示等)直接记录在编有页码的记录本内,是实验室研究工作的标准做法。这种良好的习惯是高素质的一种表现。实验数据记录具体要求如下。
(1)实验中应密切注意仪表示数的变动,随时调节,以保证过程的稳定。一定要在过程稳定后方可取样或读取数据。所以实验条件改变后,要等一段时间才能取样或读数,时间的长短视实验是“热模”还是“冷模”、仪表的滞后等情况而定。
(2)准备好完整的原始数据记录表,记下各项物理量的名称、符号和计量单位。不应随便用一张纸记录,要保证数据完整。
(3)凡是影响实验结果或与实验相关的数据均应测取,包括大气压、室温、水温、设备有关尺寸、物料性质等,不应遗漏。需注意:并非所有的数据都是能够直接测取的,如水的黏度、密度等,测定水温即可。吸收实验中的平衡组成ye,可根据测得的当地大气压、塔顶表压、塔顶塔底压降、吸收液温度及查算亨利系数,进行计算得到。
(4)实验时待现象稳定后开始读数据。条件改变后,也要待稳定一定时间后读取数据,以排除因仪表滞后现象导致读数不准确的情况。
(5)同一条件下至少应读取两次数据,而且只有当两次读数相近时才能改变操作条件。
(6)每个数据记录后,应该立即复核,以免发生读错或写错数字等事故。
(7)数据记录必须真实地反映仪表的精度,一般要记录至仪表最小分度以下一位数。
(8)如果出现不正常情况以及数据有明显误差时,应在备注栏中加以注明。小组成员应与教师一起认真讨论,研究异常现象发生的原因,及时发现问题、解决问题,或者对现象做出合理的分析和解释。
(9)实验过程中切忌只顾埋头操作和读数,忽略了对过程中现象的观察。
(10)实验完毕后,所记录的数据经指导老师检查合格签字后,才可结束实验;实验数据若有短缺或不合理应该补全或重做。
1.1.3.3 实验报告的书写要求
按照一定的格式和要求表达实验过程和结果的文字材料称为实验报告,它是实验工作的全面总结和系统概括,是实验工作不可缺少的一个环节。从现实的状况看,很大一部分学生的实验报告中,普遍存在的问题不容忽视。为此,本实验课对实验报告的书写进行强化训练,完整的实验报告一般应包括以下几方面的内容。
1)实验名称
实验报告的名称,又称标题,列在报告的最前面。实验名称应简洁、鲜明、准确。字数要尽量少,一目了然,能恰当反映实验的内容。如传热系数及其准数关联式常数的测定、离心泵的操作和性能测定。
2)实验目的
简明扼要地说明为什么要进行本实验,实验要解决什么问题。例如,填料吸收塔实验的实验目的:①了解填料吸收塔的构造并练习操作;②了解填料吸收塔的流体力学性能;③学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。
3)实验的理论依据(实验原理)
简要说明实验所依据的基本原理,包括实验涉及的主要概念,实验依据的重要定律、公式及据此推算的重要结果,要求准确、充分。
4)实验装置流程示意图
简单地画出实验装置流程示意图,测试点的位置及主要设备、仪表的名称。标出设备、仪器仪表及调节阀等的标号,在流程图的下面写出图名及与标号相对应的设备、仪表的名称。
5)实验操作方法和注意事项
根据实际操作程序,按时间的先后划分为几个步骤,并在前面加上序数词1,2,3,…,以便条理更为清晰。实验步骤的划分,一般多以改变某一组因素(参数)作为一个步骤。对于操作过程的说明应简单明了。
对于容易引起危险、损坏仪器仪表或设备以及一些对实验结果影响比较大的操作,应在注意事项中注明,以引起注意。
6)数据记录
实验数据是实验过程中从测量仪表所读取的数值,要根据仪表的精度决定实验数据的有效数字位数。读取数据的方法要正确,记录数据要准确。通常是将数据先记在原始数据记录表格里。数据较多时,此表格宜作为附录放在报告的后面。
7)数据整理表或作图
数据整理是实验报告的重点内容之一,要求将实验数据整理、加工成图或表格的形式。数据整理时应根据有效数字的运算规则进行。一般将主要的中间计算值和最后计算结果列在数据整理表格中。表格要精心设计,使其易于显示数据的变化规律及各参数的相关性。为了更直观地表达变量间的相互关系,有时采用作图法,即用相对应的各组数据确定出若干坐标点,然后依点画出相关曲线。实验数据不经过重复实验不得修改数据,更不得伪造数据。
8)数据整理计算过程举例
数据整理计算是以某一组原始数据为例,把各项计算过程列出,以说明数据整理表中的结果是如何得到的。
9)对实验结果的分析与讨论
实验结果的分析与讨论十分重要,是作者理论水平的具体体现,也是对实验方法和结果进行的综合分析研究。讨论范围应只限于与本实验有关的内容。讨论的内容包括以下几个方面。
(1)从理论上对实验所得结果进行分析和解释,说明其必然性。
(2)对实验中的异常现象进行分析讨论。
(3)分析误差的大小和原因,讨论如何提高测量精度。
(4)分析本实验结果在生产实践中的价值和意义。
(5)由实验结果提出进一步的研究方向或对实验方法及装置提出改进建议等。
有时将7)、9)两项合并写为“结果与讨论”,其中有两个原因:一是讨论的内容少,无须另列一部分;二是实验的几项结果独立性大,内容多,需要逐项讨论,使条理更清楚。
10)实验结论
结论是根据实验结果所做出的最后判断,得出的结论要从实际出发,有理论根据。
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