化工熱力學(xué)教學(xué)分析及改革探討

化工熱力學(xué)是熱力學(xué)的重要分支，是國(guó)內(nèi)外高等學(xué)校化工相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課之一.它是從化學(xué)工程的角度，利用熱力學(xué)原理，分析化工過(guò)程，應(yīng)用系統(tǒng)特性模型，與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，解決化工工業(yè)中的設(shè)計(jì)優(yōu)化，能量有效利用等實(shí)際問(wèn)題.化工熱力學(xué)課程是化工專(zhuān)業(yè)的重要課程，為化工分離過(guò)程、反應(yīng)工程等課程打下理論基礎(chǔ)，從而培養(yǎng)學(xué)生從事化工生產(chǎn)，工程設(shè)計(jì)的能力.我校化工熱力學(xué)課程需要緊跟高校課程改革，本文通過(guò)分析我校化工熱力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，提出課程改革方案.
1 化工熱力學(xué)在我校的教學(xué)現(xiàn)狀
化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)是赤峰學(xué)院新建工科專(zhuān)業(yè)之一，是我校轉(zhuǎn)型發(fā)展的實(shí)踐探索專(zhuān)業(yè)之一，符合高校服務(wù)地方的方針政策，為赤峰周邊化工相關(guān)企業(yè)提供高層次人才.化工熱力學(xué)是我校化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課，是一門(mén)理論性與工程性相結(jié)合的課程、是培養(yǎng)應(yīng)用型人才重要的理論基礎(chǔ)課程.現(xiàn)就赤峰學(xué)院化工熱力學(xué)課程的開(kāi)展及教學(xué)工作情況進(jìn)行分析.
1.1 課程開(kāi)展情況
化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)在我校自2013 年開(kāi)始招收本科學(xué)生，化工熱力學(xué)作為專(zhuān)業(yè)必修課程，安排在第五學(xué)期開(kāi)展，共3 學(xué)分，48 學(xué)時(shí).本課程是以化工原理及物理化學(xué)為基礎(chǔ)課程，以熱力學(xué)第一，第二定律為基礎(chǔ)，測(cè)量、推算與關(guān)聯(lián)熱力學(xué)性質(zhì)，通過(guò)解決過(guò)程的可行性分析、有效能利用、平衡問(wèn)題及其狀態(tài)下的熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算等這些實(shí)際問(wèn)題，為化工分離，反應(yīng)工程等課程提供依據(jù)，為培養(yǎng)從事化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、工廠操作與管理、應(yīng)用研究等工作的高級(jí)應(yīng)用型人才打下夯實(shí)基礎(chǔ).
1.2 教學(xué)手段
本課程一直采用多媒體為主，板書(shū)為輔的教學(xué)手段.通過(guò)多媒體呈現(xiàn)板書(shū)無(wú)法表達(dá)的生動(dòng)的化工過(guò)程動(dòng)畫(huà)，復(fù)雜的公式推導(dǎo)，實(shí)際的化工設(shè)備圖等，可以使復(fù)雜的抽象的想象變得生動(dòng)直接，便于學(xué)生理解，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣.傳統(tǒng)板書(shū)輔助教學(xué)可以使學(xué)生緊跟老師思路，同步推導(dǎo)公式，使學(xué)生印象深刻，便于掌握重點(diǎn).
1.3 評(píng)測(cè)手段
本課程現(xiàn)采用綜合評(píng)測(cè)方法，其中平時(shí)成績(jī)占20%、期中考試占40%、期末考試占40%.分階段考試能實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法，并根據(jù)平時(shí)課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況，綜合考察學(xué)生學(xué)習(xí)成果.
1.4 教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題
通過(guò)近幾年的化工熱力學(xué)教學(xué)工作，體會(huì)到化工熱力學(xué)的教學(xué)中還存在較多的問(wèn)題：
(1)化工熱力學(xué)是化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)開(kāi)展較早的專(zhuān)業(yè)課，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)難度有所提升.化工熱力學(xué)是以化工原理和物理化學(xué)為理論基礎(chǔ)的學(xué)科，普遍學(xué)生認(rèn)為本課程概念繁多，理論復(fù)雜，公式抽象，計(jì)算量大，綜合性高，且與生活實(shí)際關(guān)系不大，很難對(duì)其產(chǎn)生較大興趣，缺乏學(xué)習(xí)的信心.例如：汽液平衡的計(jì)算中，逸度系數(shù)，活度系數(shù)，相平衡等概念及計(jì)算的方法：聯(lián)系立方型方程，活度系數(shù)模型，利用數(shù)學(xué)演繹的方法進(jìn)行求解等，需要學(xué)生對(duì)概念理解深刻，對(duì)立方型方程及活度系數(shù)模型的應(yīng)用熟練掌握，對(duì)迭代法使用嫻熟，綜合能力要求較高.
(2)我校學(xué)生普遍計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力較差，學(xué)校在化工專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)上對(duì)計(jì)算機(jī)重視不夠，一些化工計(jì)算類(lèi)課程較難開(kāi)展.化工熱力學(xué)在教學(xué)中主要通過(guò)各種平衡計(jì)算、熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算，建立化工模型，分析化工過(guò)程，解決實(shí)際問(wèn)題.由于其模型眾多、公式繁瑣、計(jì)算復(fù)雜，變量之間的關(guān)系往往是非線性的，通過(guò)一步步手算推導(dǎo)及計(jì)算，工作量繁重.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這些繁重的計(jì)算可以通過(guò)計(jì)算機(jī)編程快速算出，大大減少了工作量.例如：利用立方型方程PR 方程求取飽和汽、液相摩爾體積等問(wèn)題都需要應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行編程計(jì)算從而快速得到結(jié)果.而我專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)的熟練應(yīng)用僅限于office、WPS 等常用辦公軟件，對(duì)于編程及化工專(zhuān)業(yè)軟件知之甚少，是化工熱力學(xué)的學(xué)習(xí)的阻力.
(3)本課程在教學(xué)中以理論講授為主，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)、參觀、見(jiàn)習(xí)等環(huán)節(jié)作為依托，使學(xué)生很難想象抽象的化工過(guò)程，增加了理解難度，降低了學(xué)習(xí)興趣.例如：流體的壓縮與膨脹過(guò)程，制冷循環(huán)等環(huán)節(jié)需要在工廠進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)才能深刻理解其原理，了解其過(guò)程.而且本課程雖然以多媒體結(jié)合板書(shū)的方法進(jìn)行教學(xué)，增加了課程一定的生動(dòng)性，但方法對(duì)于近年來(lái)的科技發(fā)展來(lái)講也變得較為傳統(tǒng)，缺乏新意和變換，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，很難深入課程，從而難以了解課程精髓，理解熱力學(xué)在工程中的應(yīng)用實(shí)例.
2 課程改革探討
2.1 加強(qiáng)教師資源工程實(shí)際能力的培養(yǎng)
化工熱力學(xué)課程與實(shí)際生產(chǎn)有著直接而密切的關(guān)聯(lián)，多數(shù)教師缺乏化工生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)多是從參觀學(xué)習(xí)中了解并課堂書(shū)本內(nèi)容得來(lái)，加強(qiáng)教師資源工程實(shí)際能力的培養(yǎng)有助于提高課程完成質(zhì)量，也使學(xué)生能夠從課本走向?qū)嶋H生產(chǎn).所以學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)教師化工生產(chǎn)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的培養(yǎng)，給予教師與企業(yè)進(jìn)行合作的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)教師走進(jìn)生產(chǎn)第一線，與企業(yè)一起攻關(guān)科技難題，提高教師工程素養(yǎng)，培養(yǎng)“雙師型”教師.
2.2 優(yōu)化課程內(nèi)容，完善合理課程體系
化工熱力學(xué)課程內(nèi)容依托于物理化學(xué)，是將物理化學(xué)中熱力學(xué)及相平衡等理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際流體，運(yùn)用在實(shí)際的化工生產(chǎn)中.提出的化工熱力學(xué)的內(nèi)容三要素：原理—模型—應(yīng)用，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的難點(diǎn)是原理理解不夠深入，校正模型復(fù)雜繁瑣記憶困難，在應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中缺乏工程性思維，難以聯(lián)系實(shí)際.所以對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化改革尤為重要.
首先，精簡(jiǎn)課程內(nèi)容，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，突出重點(diǎn)，使教學(xué)內(nèi)容符合我院學(xué)生現(xiàn)狀，保證學(xué)生基礎(chǔ)理論概念的理解，強(qiáng)化重要概念的吸收；例如：對(duì)教學(xué)中的重要基礎(chǔ)概念如偏摩爾性質(zhì)、逸度系數(shù)、活度系數(shù)等基礎(chǔ)概念要反復(fù)講解，深刻理解，使學(xué)生熟記熟用，便于學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)中等難度的問(wèn)題；將難于學(xué)生目前學(xué)習(xí)現(xiàn)狀的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)化，將復(fù)雜難點(diǎn)作為介紹內(nèi)容，以理清思路為目的，使學(xué)生有個(gè)初步印象，待學(xué)生其他知識(shí)得到提升時(shí)，可以自學(xué).其次，關(guān)注化工熱力學(xué)發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，將前沿性內(nèi)容引入課程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣.第三，加入實(shí)驗(yàn)、參觀等實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生將學(xué)到的理論知識(shí)能通過(guò)校正模型與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系起來(lái)，使本學(xué)科不再抽象難懂，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)實(shí)際的直觀認(rèn)識(shí).最后，增加部分計(jì)算機(jī)課程的學(xué)習(xí)，如MATLAB、Aspen 等，使學(xué)生能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)計(jì)算，不用將精力浪費(fèi)在繁瑣的手工計(jì)算中，并將計(jì)算機(jī)知識(shí)應(yīng)用在化工熱力學(xué)中.
2.3 豐富教學(xué)手段，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
本課程現(xiàn)階段主要通過(guò)多媒體教學(xué)，教學(xué)手段單一，增加教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣勢(shì)在必行.我院化工模擬實(shí)驗(yàn)室的基本建立，可以使學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)界面走進(jìn)虛擬工廠，使學(xué)生有身臨其境的感覺(jué)，結(jié)合設(shè)備裝置的設(shè)計(jì)圖及工藝流程圖，了解化工生產(chǎn)典型過(guò)程，并與化工工藝學(xué)，化工反應(yīng)工程，化工課程設(shè)計(jì)等課程相結(jié)合，學(xué)會(huì)將化工熱力學(xué)的知識(shí)應(yīng)用其中，設(shè)計(jì)合理化工設(shè)備及工藝流程，從而增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的記憶能力，加深化工熱力學(xué)工程學(xué)方法的理解，提高學(xué)習(xí)興趣.并且，隨著我院泛雅網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)的建立和完善，應(yīng)加快建設(shè)完整的網(wǎng)絡(luò)課程體系，推廣網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)，增加師生網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)主要包含建立本課程的教學(xué)大綱，上傳本課程的教學(xué)ppt，上傳相關(guān)實(shí)驗(yàn)及視頻的連接，建設(shè)完整的網(wǎng)絡(luò)題庫(kù)，增加學(xué)生答疑，課下討論，主題帖，課上課下簽到，問(wèn)卷調(diào)查等環(huán)節(jié)，使化工熱力學(xué)課程的教學(xué)更為完整，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)加網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相輔相成的雙重效果.
2.4 注重學(xué)生能力的培養(yǎng)
對(duì)于化工熱力學(xué)的教學(xué)不單要注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)更應(yīng)注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，為培養(yǎng)工程系列人才打下夯實(shí)的基礎(chǔ).首先填鴨式的理論教學(xué)已不適用于當(dāng)今教學(xué)，應(yīng)該注重學(xué)生提出問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，教給學(xué)生學(xué)習(xí)方法，例如對(duì)于工程實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)整理歸納理想模型，尋找其與工程實(shí)際問(wèn)題間的差異，找出修正方法進(jìn)行校正.其次，改革教學(xué)考查方式，除現(xiàn)有的期中、期末、平時(shí)成績(jī)的考查外應(yīng)增加其他考查方式，比如每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次學(xué)習(xí)總結(jié)分享匯報(bào)、分學(xué)習(xí)小組進(jìn)行專(zhuān)題探討等，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、舉一反三、自我總結(jié)、團(tuán)結(jié)協(xié)作、溝通交流、語(yǔ)言表達(dá)和提出問(wèn)題的能力.再次，可以通過(guò)化工熱力學(xué)學(xué)培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能減排的意識(shí)，在化工設(shè)計(jì)課程中能夠滲透節(jié)能減排的思維，在熱量衡算中注意熱力學(xué)效率的計(jì)算，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)際問(wèn)題中對(duì)于能量有效利用等綜合能力的培養(yǎng).
2.5 發(fā)展雙語(yǔ)教學(xué)
隨著國(guó)際交流的增加，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求不斷增加，遵循國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020 年），赤峰學(xué)院2017 級(jí)本科化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)成為AISEC 專(zhuān)業(yè)，化工熱力學(xué)的雙語(yǔ)教學(xué)改革迫在眉睫.本課程緊跟雙語(yǔ)教學(xué)的改革進(jìn)程，進(jìn)行探索與實(shí)踐.雙語(yǔ)教學(xué)應(yīng)總結(jié)原有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)中英雙語(yǔ)的教學(xué)，緊跟國(guó)際前沿，使學(xué)生具有較好的漢語(yǔ)和英語(yǔ)表達(dá)能力.
3 結(jié)論
化工熱力學(xué)作為化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)化工人才中具有重要地位.隨著赤峰學(xué)院的轉(zhuǎn)型發(fā)展，基于赤峰周邊化工企業(yè)人才需求的增加，培養(yǎng)應(yīng)用型化工人才是新形勢(shì)下的必然.基于我院化工熱力學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀，改變教學(xué)模式，提高課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生工程思維，適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)高學(xué)歷技術(shù)型人才需求的現(xiàn)狀，化工熱力學(xué)教學(xué)改革迫在眉睫.