化工热力学教学方法解析

【摘 要】培养学生、教育学生一直是学校和教师的主要任务，高素质人才的培养更是学校和教师的共同目标。课堂教学虽是传统的教学模式，但目前仍是学校的主要教学手段。如何提高化工热力学的课堂教学效果是授课老师需要思考的重点问题，本文从教材和教学方法入手对化工热力学的教学进行解读和分析。

【关键词】化工热力学 教学方法 考查方式

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2015）26-0058-02

随着能源日渐短缺、极端天气逐年增多，近年来，节能减排及应对气候变化成为我国及世界各国的重要议题。而如何控制能源消费总量并提高其使用效率，如何调整优化能源结构，落实到细节就与化工热力学有密不可分的联系。化工热力学在化学工程领域的重要地位始终是无法动摇的。化工热力学是热力学的一个重要分支，是化工类及相关专业的一门重要的专业基础课程。化工热力学在培养化工类人才过程中起着重要的承前启后、由基础到专业的桥梁作用，是化工类人才必须要打好的知识基础。如何在大学课堂讲好化工热力学这门课程，使学生能够学有所用是我们授课教师需要认真思考的问题。

一 课程特点

1.知识交叉重复

大多数化工热力学教材的理论内容编排都与一些先行课程如无机化学、物理化学、物理学等有重复，这种知识的重复学习不仅会降低学生的学习兴趣，而且也没有充分体现出本门课程在实际应用中的价值。如物理化学课程的第一章便是化学热力学基础，这部分内容包含了热力学的大部分基础知识，热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律、热力学函数的基本关系式、多组分系统热力学等内容都在其中。而这些热力学的基础知识是学习化工热力学的基础，所以相应的内容也编排在化工热力学的教材中，在教学过程中哪些内容重新讲解，哪些内容简单带过，如何处理这些交叉的内容都是需要认真考虑的。

在实际教学中，对学生已经学习过的定律及推导过程便不应再做重点讲解，而应对其在实际化工过程中如何应用进行重点讲解。如热力学第一、第二定律，相关的理论基础知识在普通物理和物理化学课程上都有重点讲解，那么在化工热力学的课堂上讲授的重点就放在应用其基本原理分析热力学过程上，突出稳定流动过程的能量衡算、熵衡算、理想功、损耗功和有效能衡算，利用这些衡算原理对过程的能量利用情况进行分析，达到节能减排的目的。

2.公式多、计算烦琐

化工热力学相较于其他课程概念多、计算公式多且复杂。对于一个简单的具体实际问题，通常也需要复杂的计算过程。学生的课后作业也多是要通过大量的手动计算来进行，而不是应用所学知识解决实际问题，这便会使学生觉得缺乏新鲜感和感性认识，觉得枯燥无味，提不起学习兴趣。本科教学所追求的目标已不是高分数，而是更重视学生的独立思考能力和创新意识，培养对社会有价值的生力军。针对大量的公式，公式推导不可少，但教学时要适度地推导，突出重点。告诉学生不要死记硬背公式，而是要掌握各种公式的应用条件和方法，理解各种符号的含义，理解推导步骤和过程，这样会有利于减轻学生的学习负担，激发学生的学习热情和积极性。教学重点应与考核方式紧密结合，既然考查的重点不是死记硬背而是应用，那考核就应采取开卷的方式。

二 教学方法的改进

大学的教学已不采用中学阶段的“填鸭式”教学方法，而是采用启发式教学方法，通过激发学生的学习兴趣、提高学生学习的主观能动性来促进学生的自主学习。如何激发学生自主学习便是授课教师要重点思考的问题。

1.注重绪论的讲授

绪论作为课程的第一堂课既是全书的序幕又是课程的纲领，绪论的讲授对激发学生对本门课程的学习积极性发挥着重大作用。绪论讲授中可以向学生叙述热力学的发展史，介绍热力学发展过程中重要的科学家及名人轶事。如介绍同学们熟知的焦耳、开尔文、卡诺、吉布斯、克劳修斯等科学家在化学领域做出的贡献并重点突出在热力学领域的贡献，介绍这些科学家之间的关系，介绍这些科学家的事迹。通过介绍这些科学家来讲述热力学的发展史。抛出与课程内容相关的生活实例激发学生对课程的学习兴趣。如我们日常生活中经常会用到的压力锅、冰箱、空调的工作原理是什么？与热力学有什么关联？列举一些实例，与这些实例相关的知识会在今后的课堂中学到。这样会使学生对本门课程抱有好奇心和求知欲。

清楚地介绍本门课程的研究范畴和学习目的，详细讲解本门课程的特点、研究方法和知识脉络，使学生清楚学什么、为什么学、怎么学。并从专业角度介绍一些化工热力学应用于实际中的具体典型例子，让学生了解本门课程的重要性，以提高学生对这一学科的重视程度。

2.以实例为先导

化工热力学既难教又难学，教学内容包含大量抽象的理论、复杂的推导和烦琐的计算，若在教学中都是理论讲解，学生会出现畏难心理和厌学情绪。为避免这种情况的发生，在教学过程中尽量以实例为先导。先提出一个具体的问题，然后再讲解如何解决这一问题，在解决问题的过程中引出所要讲授的知识内容。这样即便是比较抽象、烦琐的知识，学生也比较容易接受和掌握。问题解决之后，对所涉及的知识点进行梳理，然后再列举一些类似的问题让学生们自己分析，达到举一反三的效果。所列举的实例与绪论讲解中提出的实例相对应，在学生掌握所学知识点后再列举一些与所讲授知识点相关联的化工实例，突出化工热力学的学习目的即解决化工生产中的实际问题。

3.计算机与模拟软件相结合辅助教学

首先化工热力学所涉及的计算问题较为复杂，若手动计算则计算过程烦琐且计算量大，而且手动计算只能解决一些简单的问题，这很大程度上阻碍了学生的学习兴趣。其次化工热力学所涉及的化工过程都比较复杂，不便于学生实际动手操作，这限制了学生应用化工热力学方法分析和解决实际问题。随着计算机的普及和化工软件的开发，将二者相结合作为重要的辅助教学工具，不仅能解决计算上的困难，还可以通过软件进行过程模拟以加深学生对化工热力学的理解和应用。如在化工领域应用广泛的Aspen Plus软件，软件中包含的物性方法从气体到液体贯穿了化工热力学的主体内容。通过选择正确的物性方法可以很便捷地进行物性估算。这一学习不但使学生能够方便地解决问题，还能够对所学的模型有更深刻的认识。软件中的流体输送单元和换热器单元也涉及了大量的化工热力学知识，可处理很多相关的问题。

三 考查方式的改革

课程的考查方式直接影响着学生的学习目的。如果要实现对学生的能力培养，那么课程的考查就不能仅靠单一的一份期末考试试卷，而应更重视学生平时的学习积极性和学习态度。

化工热力学的理论性强、基础概念深奥，学生平时的学习态度直接影响其对课程的掌握程度，所以考核方面应更重视学生的平时表现，采取平时成绩占50%，期末成绩占50%的考核方式。出勤率仅是平时表现的基本考核指标，学生课堂参与程度是考核的重点。平时成绩的比例增加了，那么相应的考核内容也就增加了。平时成绩包含了出勤、作业、课堂测验、期中测验、课堂报告和课程论文这几个部分。通过平时不断的督促和强化也使学生更能跟上课堂学习的节奏，通过自觉地查阅课外资料也使学生对课程内容有了更好的理解和把握。

期末考试以评价学生能力为主，考试题目包含该课程的基本重点知识点，但更侧重于理解和应用，重点考核学生应用所学知识分析问题和解决问题的能力。考试采取开卷方式，考题类型多为主观题，考核知识点覆盖面广，题量适当，避免出现太大、太深的计算题。

四 结束语

化工热力学是化学工程学的重要组成部分，是化工过程开发、研究和设计的理论基础。在教学的初期要让学生充分理解为什么要学习这门课程，在教学过程中通过不断地梳理让学生体会如何学习这门课程，在教学结束阶段让学生深刻了解这门课程能解决什么问题并掌握如何运用这门课程的知识解决实际问题。在化工热力学的教学过程中，要时刻秉承以学生为主体的理念，时刻谨记以应用为目标的宗旨。伴随教学进程逐渐了解学生的学习目的，根据学生的诉求对课堂教学进行调整，在保证相关知识讲授的前提下尽可能地满足学生的要求。课堂教学中针对学生存在的具体问题调整课程内容、授课方式，充分调动学生的学习热情，真正地做到传道授业解惑，为培养化工人才奠定基础。

参考文献

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〔责任编辑：林劲〕

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