提高《化工熱力學(xué)》課程教學(xué)效果的幾項(xiàng)措施

1、提高化工熱力學(xué)課程教學(xué)效果的幾項(xiàng)措施化工熱力學(xué)是化學(xué)工程的重要分支和基礎(chǔ)學(xué)科， 是化學(xué)工程 與工藝專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程， 是在化學(xué)及與其相關(guān)的科學(xué)實(shí) 驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)展起來的一門理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課 程。該課程是將熱力學(xué)基本定律應(yīng)用于化學(xué)工程領(lǐng)域而形成的一 門學(xué)科，主要研究化工過程中各種形式能量之間相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律 及過程趨近平衡的極限條件， 為有效利用能量和改進(jìn)實(shí)際過程提 供理論依據(jù)。 化工熱力學(xué)在化工類學(xué)生的培養(yǎng)過程中起到由基礎(chǔ) 知識到專業(yè)知識的銜接作用， 它是物理化學(xué)， 化工原理的后繼課 程，同時(shí)它又是化學(xué)反應(yīng)工程，化工分離工程，化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 和指導(dǎo)課程， 對于學(xué)生專業(yè)知識結(jié)構(gòu)的

2、建立和走上工作崗位后專 業(yè)水平的提高起著極其重要的作用。 它既論述化學(xué)問題， 又討論 工程問題； 既有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撔院瓦壿嬓裕?又有較強(qiáng)的應(yīng)用性和簡 化性。1 目前學(xué)生學(xué)習(xí)化工熱力學(xué)的現(xiàn)狀 化工熱力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的課程， 是學(xué)生完成基礎(chǔ)課后 的專業(yè)基礎(chǔ)課。知識特點(diǎn)是循序漸進(jìn)，由簡單到復(fù)雜，各部分互 相銜接， 理論和實(shí)際聯(lián)系緊密， 對實(shí)際化工生產(chǎn)和工藝設(shè)計(jì)具有 不可或缺的重要性。 反應(yīng)在課程上是概念多且概念抽象難懂， 理 論推導(dǎo)多，公式繁雜難記、計(jì)算方法多而繁瑣，對高等數(shù)學(xué)和物 理概念要求熟練掌握并運(yùn)用。 和其它專業(yè)基礎(chǔ)課程相比， 會使化 工專業(yè)學(xué)生感到難度大增，化工熱力學(xué)往往被學(xué)生定義為“最

3、 難”的課程之一。 而化工熱力學(xué)邏輯性這使得化工熱力學(xué)課程的 教學(xué)非常困難。 因此， 如何搞好化工熱力學(xué)教學(xué)質(zhì)量對化工專業(yè) 的學(xué)生非常重要。 在借鑒同行教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 結(jié)合自己的教 學(xué)體驗(yàn)，我們對教學(xué)方法教學(xué)改革以提高化工熱力學(xué)教學(xué)效果。2 化工熱力學(xué)教學(xué)改革措施2.1 重視緒論部分的學(xué)習(xí)，把握課程學(xué)習(xí)的主線 緒論既是全書的序幕， 又是課本的綱領(lǐng)， 緒論的講授對課程 后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用。 緒論主要講述熱力學(xué)的發(fā) 展、化工熱力學(xué)的定義和用途、化工熱力學(xué)研究內(nèi)容和特點(diǎn)、化 工熱力學(xué)的局限性、 如何學(xué)好化工熱力學(xué)。 熱力學(xué)的發(fā)展主要介 紹化工熱力學(xué)是以化學(xué)熱力學(xué)和工程熱力學(xué)為基礎(chǔ)，

4、 結(jié)合化工實(shí) 際過程逐步形成的學(xué)科。 化工熱力學(xué)的的用途例舉了化工熱力學(xué) 在諸多實(shí)際工程中的應(yīng)用。 原理 -模型-應(yīng)用構(gòu)成化工熱力學(xué)研究 內(nèi)容的三要素。 運(yùn)用經(jīng)典熱力學(xué)的原理， 結(jié)合反映體系特征的模 型，應(yīng)用于解決工程中的實(shí)際問題。 化工熱力學(xué)的研究特點(diǎn)為局 部的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推算系統(tǒng)完整的信息； 從常溫常壓的物性數(shù)據(jù)來推 算苛刻條件下的性質(zhì) ；從容易獲得的物性數(shù)據(jù)（ P、V、T、 X） 來推算較難測定的數(shù)據(jù)（H, S, G）;從純物質(zhì)的信息求取混合 物的信息。 研究體系為實(shí)際狀態(tài)， 處理方法為以理想態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài) 加上校正。 獲取數(shù)據(jù)的方法為少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?如何 學(xué)好化工熱力學(xué)部分主要強(qiáng)調(diào)

5、三點(diǎn), 一是掌握化工熱力學(xué)處理問 題方法之特點(diǎn)， 二是注意準(zhǔn)確理解熱力學(xué)概念， 三是注意單位換 算。通過緒論學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生認(rèn)識到化工熱力學(xué)的重要性，激 發(fā)對課程學(xué)習(xí)的興趣； 使學(xué)生對該課程有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識和總體 把握，清楚各章節(jié)之間的邏輯關(guān)系和學(xué)習(xí)化工熱力學(xué)的三要素， 即：原理一模型一應(yīng)用，幫助學(xué)生抓住課程的主線和重點(diǎn)，建立 熱力學(xué)的學(xué)習(xí)方法， 明白化工熱力學(xué)的最終用途， 從而讓學(xué)生自 我解決為什么要學(xué)、學(xué)什么以及怎么學(xué)等疑問。2.2 優(yōu)化課程內(nèi)容，突出自身要求使前后課程相協(xié)調(diào)化工？崍P ?是在學(xué)生學(xué)習(xí)了化工原理、高等數(shù)學(xué)和物理化 學(xué)等基礎(chǔ)課程之后開設(shè)的，又是后續(xù)的分離工程、化工設(shè)計(jì)、化 學(xué)

6、反應(yīng)工程等課程的基礎(chǔ)， 例如分離工程需要相平衡的知識， 化 工設(shè)計(jì)需要相平衡和過程能量分析的知識， 化學(xué)反應(yīng)工程需要化 學(xué)平衡的知識等。 因此， 化工熱力學(xué)在化工類人才培養(yǎng)中起著重 要的承前啟后、 由基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁作用是化學(xué)工程與工藝專業(yè) 的核心課程。對化工熱力學(xué)而言， 它是物理化學(xué)熱力學(xué)部分的延伸， 又是 物理化學(xué)在真實(shí)過程中的拓展，其中部分內(nèi)容與物理化學(xué)重復(fù)。 在化工熱力學(xué)的教學(xué)過程中， 在要求課前復(fù)習(xí)的前提下， 只需在 課堂上花少量的時(shí)間對這些重復(fù)的基本理論進(jìn)行提問即可， 引導(dǎo) 學(xué)生回憶和鞏固， 并將相關(guān)課程有效地將銜接起來， 從而節(jié)省寶 貴學(xué)時(shí)。同時(shí)，化工熱力學(xué)是以應(yīng)用為主要目的的，

7、因而在化工 熱力學(xué)的教學(xué)中重點(diǎn)應(yīng)放在這些原理在化學(xué)工程中的應(yīng)用。 隨著 課程內(nèi)容的不斷深入， 化工熱力學(xué)與分離工程、 化工設(shè)計(jì)等的聯(lián) 系逐漸多起來， 但是由于這些課程還沒有開設(shè)， 學(xué)生很難認(rèn)識到 化工熱力學(xué)對其他課程的作用， 因此在課堂教學(xué)的過程中只能通 過相關(guān)的實(shí)例進(jìn)行引導(dǎo)，比如分餾塔的逐板計(jì)算用到的氣液平 衡、化工設(shè)計(jì)用到的能量衡算等。2.3 精煉教學(xué)內(nèi)容，注重理論聯(lián)系實(shí)際 “原理模型應(yīng)用”構(gòu)成了化工熱力學(xué)內(nèi)容的“三要 素”。原理是基礎(chǔ)，應(yīng)用是目的，模型是實(shí)現(xiàn)目的工具。只有真 正理解、掌握了熱力學(xué)的基本原理才能根據(jù)這些原理去建立或正 確選用模型并應(yīng)用到解決具體的工程實(shí)際問題之中去， 才能夠

8、比 較順利地、 系統(tǒng)地學(xué)好整個(gè)課程。 我們將不同體系的熱力學(xué)原理 與實(shí)際過程計(jì)算對應(yīng)起來，以便讓學(xué)生全面把握課程的整體構(gòu) 架，正確理解熱力學(xué)概念，靈活應(yīng)用熱力學(xué)原理，做到原理和應(yīng) 用前后呼應(yīng)， 使學(xué)生對學(xué)習(xí)“原理”不覺得枯燥， 在“應(yīng)用”時(shí) 又有據(jù)可依。注重打?qū)嵒A(chǔ)，突出應(yīng)用，內(nèi)容上盡量精煉，避免 重復(fù)。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，遵循先基礎(chǔ)理論后實(shí)際應(yīng)用，先簡 單后復(fù)雜的原則讓學(xué)生循序漸進(jìn)地入門。其次要理論聯(lián)系實(shí)際， 將授課內(nèi)容與實(shí)際生活中遇到的問題 結(jié)合起來。 比如說， 空調(diào)與冰箱已成為人們?nèi)粘Ｉ疃茧x不開的 普通家用電器， 那么夏天打開冰箱門能否當(dāng)空調(diào)使用使室內(nèi)溫度 下降？冰箱的工作原理與空調(diào)是

9、否相同？使用空調(diào)、 冰箱時(shí)如何 節(jié)電？注意在緒論以及各章的開始都通過實(shí)例引出問題讓學(xué)生 們思考， 而不是直接就講授理論公式。 上課過程中注意適時(shí)引出 問題，留有懸念，促使學(xué)生帶著疑問聽，在聽課過程中去主動(dòng)思 考，在學(xué)習(xí)過程中去尋求答案。從一開始就吸引學(xué)生的注意力， 激發(fā)他們的求知欲望， 使學(xué)生感覺到原來化工熱力學(xué)并不是那么 抽象空洞， 而是如此實(shí)實(shí)在在與生活密切相關(guān)。 而且通過實(shí)例的 引入使原本枯燥的文本內(nèi)容變得生動(dòng)活潑起來，活躍了課堂氣 氛。 從這兩方面改進(jìn)教學(xué)，可以使學(xué)生有目的且感興趣 地學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性從而提高學(xué)習(xí)效率。2.4 多媒體教學(xué)與板書教學(xué)有機(jī)結(jié)合 化工熱力學(xué)有大量的經(jīng)驗(yàn)公

10、式， 復(fù)雜的公式推導(dǎo)過程， 抽象 的基礎(chǔ)理論概念， 復(fù)雜難懂的相圖， 這些內(nèi)容比較相近且相互雜 亂。為了提高課堂教學(xué)效果， 采用多媒體教學(xué)手段， 利用圖、 文、 聲等形式講授抽象枯燥的教學(xué)內(nèi)容， 有利于學(xué)生對知識的理解和 記憶。但由于化工熱力學(xué)課程的特點(diǎn)， 傳統(tǒng)的板書教學(xué)在控制上 課節(jié)奏， 把握課堂重點(diǎn)上仍具有無法替代的優(yōu)勢。 比如某些公式 的推導(dǎo)更需要一種師生之間的同步過程， 思路的延續(xù)在互動(dòng)配合 中更容易交流。 教師在教學(xué)過程中， 將多媒體教學(xué)與板書教學(xué)有 機(jī)結(jié)合起來， 有效地拓寬了教學(xué)空間， 使教師有更多的時(shí)間進(jìn)行 重點(diǎn)、難點(diǎn)的講解，能效有地增加教學(xué)信息量，提高教學(xué)效率。2.5 鼓勵(lì)學(xué)生

11、采用軟件計(jì)算 化工熱力學(xué)計(jì)算往往要涉及到較多較復(fù)雜的公式， 公式中通常包含有多個(gè)不同的參量， 并且參量之間又往往是復(fù)雜的函數(shù)關(guān) 系，因而熱力學(xué)的計(jì)算異常復(fù)雜，計(jì)算量大，傳統(tǒng)手算方式很難 能夠完成工作。 這也就使得計(jì)算機(jī)軟件的使用和編程能力的培養(yǎng) 在熱力學(xué)的教學(xué)中占有著重要的地位。在化工熱力學(xué)課程教學(xué)的過程中， 我們加強(qiáng)了現(xiàn)代化軟件的 應(yīng)用， 將專業(yè)知識和計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用相結(jié)合， 讓學(xué)生能運(yùn)用已學(xué) 的現(xiàn)代化化工軟件來解決課本和生活中的實(shí)際問題， 模擬和分析 簡單的化工過程。對于流體 P-V-T 的教學(xué)時(shí)，可以引入 Math-ematica 軟件求解立方型狀態(tài)方程的根，也可以采用 Newton-Ra

12、phson 迭代法數(shù)值求解。講解相平衡時(shí)，將工程上常 用的 Aspen Plus 軟件引入到氣液相平衡計(jì)算中，模擬精餾分離 甲醇 -水混合物的過程。對于數(shù)據(jù)計(jì)算類，包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、 物料衡算、能量衡算、精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算和經(jīng)濟(jì)評價(jià)等，可以運(yùn)用 Matlab ， VisualBasic 等常用軟件。 Aspen plu 軟件是近些年應(yīng) 用非常廣泛的化工計(jì)算軟件， 該軟件集合了化工熱力學(xué)的理論基 礎(chǔ)，對求解化工生產(chǎn)過程的物性參數(shù)、狀態(tài)方程求根、物料衡算 和熱量衡算等問題都游刃有余， 是進(jìn)行化工過程模擬和化工計(jì)算 的強(qiáng)有利的工具， 尤其在近年來全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽中更凸 顯其重要性。 化工軟件的學(xué)習(xí)

13、不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提升 綜合實(shí)力，而且為學(xué)生后續(xù)課程化工分離、化工系統(tǒng)工程、化工 設(shè)計(jì)等的學(xué)習(xí)以及將來從事相關(guān)行業(yè)的工作打下了良好的基礎(chǔ)。2.6 改變考核方式，注重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程和應(yīng)用能力考察的 考查課程考核是檢查教師教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段， 是反饋教與學(xué)信息的有效途徑。 考核方式的選擇對教師和學(xué)生都 有著極大的影響， 不同的考核形式對于學(xué)生知識掌握和能力培養(yǎng) 有重要的引導(dǎo)作用。 傳統(tǒng)的課程考核方式以期末考試為主， 這種 考核方法要求學(xué)生在考試之前要花大量的精力去 ?憶公式、理論 的內(nèi)容，從而忽視了對于課程內(nèi)容的理解、總結(jié)和應(yīng)用。學(xué)生普 遍感覺考試完了以后， 學(xué)過的內(nèi)容幾乎都忘記了。 經(jīng)過長期的課 程考核實(shí)踐，我們認(rèn)為傳統(tǒng)的考核方式并不十分適用。我們對于學(xué)生的考核分兩個(gè)方面進(jìn)行。 第一部分是對平時(shí)學(xué) 習(xí)過程表現(xiàn)的考核，另一部分為期末考試，各占 50%。平時(shí)學(xué)習(xí) 過程表現(xiàn)的考核包括出勤、提問、課堂討論及加強(qiáng)階段測試，鼓 勵(lì)學(xué)生使用軟件求解習(xí)題， 并鼓勵(lì)學(xué)生提交電子練習(xí)。 對于提交 電子練習(xí)的學(xué)生在平時(shí)成績方面給予適當(dāng)加分。 期末考試側(cè)重學(xué) 生應(yīng)用能力的考察。 期末考試的考試范圍覆蓋面盡量廣泛、 題量 適中，題目側(cè)重學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容