改革教學方法提高化工熱力學教學質(zhì)量論文
論文摘要：結(jié)合多年從事化工熱力學教學的經(jīng)驗，根據(jù)化學工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)方案要求，探討提高化工熱力學教學質(zhì)量的方法。精選教學內(nèi)容，使之具有合理性、實用性，達到理論與實踐相結(jié)合。加強學科間的溝通與銜接，科學組織教學；引導學生對熱力學性質(zhì)計算的編程求解，采用雙語教學，加強綜合知識的能力培養(yǎng)；強化實踐環(huán)節(jié)的訓練，注重學生科研能力的培養(yǎng)；適度引入多媒體教學，提高教學水平和教學質(zhì)量；改革考核方式，注重學生靈活應(yīng)用知識的能力。
論文關(guān)鍵詞：化工熱力學；教學改革；教學質(zhì)量
化工熱力學作為化學工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和必修主干課，是一門理論性和應(yīng)用性較強的課程，它既要解決化學問題，又要解決工程實踐問題[1]。通過化工熱力學課程的學習，學生能夠掌握化工熱力學的基本概念和理論，利用化工熱力學的原理和模型進行化工過程能量、相平衡及化學反應(yīng)平衡分析和研究，利用化工熱力學的方法對化工中物系的熱力學性質(zhì)和其它化工物性進行關(guān)聯(lián)及推算，解決化工生產(chǎn)和設(shè)計中的有關(guān)實際問題[2-3]。本課程的基本概念和公式多，理論抽象，計算與公式推導較難，學生系統(tǒng)掌握該課程的內(nèi)容比較困難，本文從教材建設(shè)和教學實施方法上進行探討，使學生更好地掌握其基本原理和實際應(yīng)用，培養(yǎng)高素質(zhì)的化學工程與工藝專業(yè)人才。
1、根據(jù)化學工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)方案要求，精選教學內(nèi)容，使之具有合理性、實用性，達到理論與實踐相結(jié)合
化工熱力學的主要任務(wù)是使學生熟悉熱力學基本定律在化學工程中的應(yīng)用，掌握根據(jù)熱力學原理求取化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和化工過程中熱量與功的計算方法，培養(yǎng)學生應(yīng)用熱力學基本原理分析解決化工領(lǐng)域中有關(guān)問題的初步能力。因此，在制定教學大綱和選擇教學內(nèi)容時，將熱力學知識體系分成兩部分：
一是流體的P-V-T性質(zhì)及計算、流體熱力學性質(zhì)及應(yīng)用；
二是溶液理論、相平衡及應(yīng)用。對于第一部分，主要介紹氣體和液體的P-V-T性質(zhì)及計算、流體的熱力學性質(zhì)計算。要求熟練掌握常用的流體狀態(tài)方程及應(yīng)用計算，學會計算的思路、步驟和方法；掌握利用狀態(tài)方程和熱容數(shù)據(jù)計算流體的熱力學性質(zhì)的方法，繪制熱力學圖表。第二部分介紹溶液活度系數(shù)模型方程以及相平衡理論及其在化工分離中的應(yīng)用。
要求能根據(jù)超額吉布氏自由能與活度系數(shù)的關(guān)系，結(jié)合模型方程計算混合溶液的活度系數(shù)；掌握相平衡理論在不同條件下的方程表達式及其應(yīng)用，尤其是超臨界流體在分離中的應(yīng)用。采用循序漸進、先易后難的方法逐步講解和學習，最后達到融會貫通。使教學內(nèi)容既要具有合理性、實用性，又能夠充分反映本學科領(lǐng)域的最新科技成果，并與化工生產(chǎn)發(fā)展需要相結(jié)合。
2、加強學科間的溝通與銜接，科學組織教學
化工熱力學作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是在物理化學學習的基礎(chǔ)上，進一步深化熱力學基本概念和理論，將重點轉(zhuǎn)移到解決工程實際問題上來的課程。因此化工熱力學具有知識的過渡性和很強的理論性、應(yīng)用性。化工熱力學中涉及到的熱力學基本定律，熱力學函數(shù)如焓、熵、內(nèi)能、自由焓、自由能，流體P-V-T關(guān)系的狀態(tài)方程等知識，均是物理化學中所學習過的，需要在化工熱力學中進一步深化與應(yīng)用。
加強與高等數(shù)學學科的溝通，解決公式推導計算難的問題�；崃W中涉及到很多計算，如流體的P-V-T關(guān)系計算、熱力學性質(zhì)的計算、化工過程能量分析計算、相平衡計算、化學反應(yīng)平衡計算等，對高等數(shù)學知識的運用要求多且較高。應(yīng)加強與相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程的橫向聯(lián)系，做到理論聯(lián)系實際。在教學過程中引導學生放開思路，加強理論知識與實踐知識的聯(lián)系，將熱力學的有關(guān)理論與這些課程的實際應(yīng)用聯(lián)系起來，避免學生認為化工熱力學理論太深、不好學的現(xiàn)象發(fā)生。
3引導學生對熱力學性質(zhì)計算的編程求解；采用雙語教學，加強綜合知識的能力培養(yǎng)
化工熱力學的計算常涉及較多的公式及參數(shù)，計算量大且較復雜，通常需要進行試差、迭代來處理，因而電算在化工熱力學計算中起著不可替代的作用。在講授熱力學性質(zhì)時，引入陳新志教材中的偏離函數(shù)的內(nèi)容。焓、熵、吉布氏自由能的偏離函數(shù)均可以通過狀態(tài)方程推導出復雜的表達式，編寫程序，即可以得到結(jié)果。相平衡中的計算更為復雜，編程計算大有裨益。實踐發(fā)現(xiàn)，編程計算雖然對部分學生有一定難度，但多數(shù)學生卻表現(xiàn)出很大的積極性，隨著上機題的完成，計算機應(yīng)用能力也得到提高。
此外，在教學中注意向?qū)W生介紹一些英文專業(yè)術(shù)語以及科技英語的表達方法，為學生查閱相關(guān)文獻打下一定基礎(chǔ)，并推薦原版教材（IntroductiontoChemicalEngineeringThermodynamics，J.M.Smith）部分章節(jié)給學生閱讀，雙語講解，進一步培養(yǎng)學生的英文閱讀和聽說能力。
4、強化實踐環(huán)節(jié)的訓練，注重學生實踐能力及科研能力的培養(yǎng)
在實踐教學中，注重培養(yǎng)學生的動手能力，將難懂的知識與實際過程進行關(guān)聯(lián)，運用所學基本理論解決實際問題的能力，將抽象的熱力學概念和理論具體化，與生產(chǎn)實際聯(lián)系起來，以消除學生對熱力學的畏懼情緒，培養(yǎng)實際應(yīng)用能力。比如我們延伸了實驗內(nèi)容，在二元汽液平衡數(shù)據(jù)測定和無限稀釋溶液活度系數(shù)的測定實驗中，除測定必要的實驗數(shù)據(jù)外，還要求學生根據(jù)實驗計算回歸出Wilson和vanLaar模型方程參數(shù)，再比較兩種模型與實測值的偏差大小，并分析原因，從而達到了理論與實踐的結(jié)合。另外，還組織感興趣的同學進行創(chuàng)新性實驗研究。隨著生命科學和分子熱力學的發(fā)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）由于其在生化過程模擬中的重要意義，正引起人們越來越多的注意。為了更深入地了解這些體系的熱力學性質(zhì)及分子間的作用力，組織學生采用Rose平衡釜測定常壓下二元體系（正丙醇—DMF，正丙醇－異丙醇，異丙醇—DMF）的常壓氣液相平衡數(shù)據(jù)來關(guān)聯(lián)三元體系（DMF+正丙醇+異丙醇）的性質(zhì)，并通過熱力學同一性檢驗數(shù)據(jù)的可靠性。學生從查閱資料，設(shè)計實驗方案，確定原料、試劑及分析方法，到實驗操作，數(shù)據(jù)處理，并進行整理寫出研究報告。這一過程對學生是一次全面的綜合訓練，加強了理論與實踐的結(jié)合。對實驗中遇到的問題老師及時解決，鍛煉學生綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力，強化專業(yè)操作技能，同時也加深對溶液理論知識的理解，培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新意識。
5、適度引入多媒體教學，提高課堂教學效果
熱力學抽象、難懂，多媒體輔助教學具有形象、生動、直觀的特點，便于加深學生對問題的理解；同時大大增加了課堂信息量，提高了教學效率，還可免除教師上課時寫板書的勞累，因此多媒體輔助教學還是很有必要的。如在講解化工熱力學中混合物汽液相平衡計算，狀態(tài)方程法計算組成、溫度和壓力時，往往非常復雜而且容易出錯，迭代步驟繁多，計算費時費力。如果采用多媒體技術(shù)，可以形象生動地展示計算框圖，在程序中采用循環(huán)語句，只需要輸入初始的條件就可以很快得到結(jié)果。
但使用多媒體輔助手段也有缺點，主要是變換的畫面，雖能形象直觀地闡述豐富生動的'信息，但用幻燈片顯示熱力學中公式推導顯得相當機械、呆板，與看書相差無幾，無法體現(xiàn)教師的靈活思路，更無法調(diào)動學生的積極性，同時也會影響師生之間的情感交流，結(jié)果是學生反映來不及記筆記，聽課時就像看電影，教學效果差，對所學內(nèi)容印象不深，甚至形成了課下學生借教師課件拷貝的局面。因此，多媒體教學只是教學的輔助手段，不能成為教學的主體形式，多媒體教學優(yōu)勢并不是在任何課中都能體現(xiàn)出來的。熱力學教學應(yīng)采用多媒體與傳統(tǒng)板書相結(jié)合方式的教學手段，板書與多媒體的優(yōu)勢才能相得益彰，提高學生學習興趣,拓寬學生思維空間，更好理解化工熱力學內(nèi)容。
6、改革考核方式，注重學生靈活應(yīng)用知識的能力
考試是教學過程和教學成果的檢驗，它往往成為教學過程的指揮棒，因此考試內(nèi)容及方法的改革是教學改革的重要組成部分，也是教學改革的重點和難點。根據(jù)熱力學課程的教學實踐，要求學生全面閱讀書籍，在歸納整理的基礎(chǔ)上，使知識系統(tǒng)化，找出學習中存在的問題，再集中解答。由于化工熱力學的理論性強，大量模型方程難以記憶，閉卷考試要花費較多的時間和精力去記憶公式，難免疏虞理解和應(yīng)用，或本末倒置，顧此失彼。因此采用了開卷考試，考試的目的在于使學生對教材體系有個全面的理解，突出重點和實用性，善于靈活應(yīng)用。而且整個試卷均采用英語出題，這就加大了熱力學題的難度，有些學生對英文句子不理解或不懂得專業(yè)詞匯，導致答題南轅北轍。部分學生懷著僥幸心理，想依賴考場上翻書籍蒙混過關(guān)，但因課程知識的復雜性，突擊過關(guān)是不現(xiàn)實的。因此開卷考試，擴大了學生的閱讀量，注重學生融會貫通的能力。
參考文獻
[1]趙云鵬,荊濤.化工熱力學教學實踐的研究[J].長春師范學院學報:自然科學版,2006,25(4):125—126
[2]童景山主編.化工熱力學[M].北京:化學工業(yè)出版社,1995
[3]陳新志,蔡振云,胡望月.化工熱力學(面向21世紀課程教材)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2001
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