學科教育論文-改革教學方法提高化工熱力學教學質量.doc

學科教育論文-改革教學方法提高化工熱力學教學質量論文關鍵詞化工熱力學；教學改革；教學質量論文摘要結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量；改革考核方式，注重學生靈活應用知識的能力?；崃W作為化學工程專業(yè)的專業(yè)基礎課和必修主干課，是一門理論性和應用性較強的課程，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和其它化工物性進行關聯(lián)及推算，解決化工生產(chǎn)和設計中的有關實際問題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用，培養(yǎng)高素質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合化工熱力學的主要任務是使學生熟悉熱力學基本定律在化學工程中的應用，掌握根據(jù)熱力學原理求取化工基礎數(shù)據(jù)和化工過程中熱量與功的計算方法，培養(yǎng)學生應用熱力學基本原理分析解決化工領域中有關問題的初步能力。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性質及計算、流體熱力學性質及應用；二是溶液理論、相平衡及應用。對于第一部分，主要介紹氣體和液體的P-V-T性質及計算、流體的熱力學性質計算。要求熟練掌握常用的流體狀態(tài)方程及應用計算，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用。要求能根據(jù)超額吉布氏自由能與活度系數(shù)的關系，結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用，尤其是超臨界流體在分離中的應用。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域的最新科技成果，并與化工生產(chǎn)發(fā)展需要相結合。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)基礎課程，是在物理化學學習的基礎上，進一步深化熱力學基本概念和理論，將重點轉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。化工熱力學中涉及到很多計算，如流體的P-V-T關系計算、熱力學性質的計算、化工過程能量分析計算、相平衡計算、化學反應平衡計算等，對高等數(shù)學知識的運用要求多且較高。應加強與相關的專業(yè)基礎課程及專業(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，將熱力學的有關理論與這些課程的實際應用聯(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，計算機應用能力也得到提高。此外，在教學中注意向學生介紹一些英文專業(yè)術語以及科技英語的表達方法，為學生查閱相關文獻打下一定基礎，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)來關聯(lián)三元體系（DMF+正丙醇+異丙醇）的性質，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，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。熱力學教學應采用多媒體與傳統(tǒng)板書相結合方式的教學手段，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，難免疏虞理解和應用，或本末倒置，顧此失彼。因此采用了開卷考試，考試