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篇1

關鍵詞：研討式教學；工程熱力學；啟發性原則

作者簡介：耿凡（1982-），女，江蘇徐州人，中國礦業大學電力工程學院，講師；王迎超（1982-），男，山東濱州人，中國礦業大學力學與建筑工程學院，講師。（江蘇 徐州 221116）

基金項目：本文系2012年中國礦業大學青年教師教學改革資助計劃項目（項目編號：2001263）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0076-02

工程熱力學相關的熱工技術和節能環保問題日益凸顯，因此，“工程熱力學”教學改革需要深入。那么，如何調動學生的學習興趣，使其更清晰地理解并掌握抽象概念，把工程實際問題更形象地展示給學生并讓學生應用所學知識去分析、解決實際問題，這對高校傳統的教學方法和手段提出了挑戰。因此，開展研討式授課的教學模式改革被提上日程。[1，2]

一、研討式教學改革的指導思想、原則及作用

1.指導思想

根據“工程熱力學”課程的內容及特點，研討式教學的指導思想是：以解決問題為中心，通過教師創設問題情境，學生按照課程要求在教師的教學指引下，對具體的熱工理論及實際問題進行思考和研究，借助豐富的網絡資源、必要的實驗及模擬手段，探究其知識的發生過程、提出解決問題的方法。

2.實施原則

研討式教學體現的主要教學原則是學生主體性原則、啟發性原則、循序漸進原則及和諧性原則。

（1）學生主體性原則。學生在研討式教學模式中成為學習行為的主人，始終處于穩定的自主地位，在教師的幫助下積極思考，多動手、多分析、多總結，積極發掘自己的創造潛力，有意識地占據課程學習的主體地位。

（2）啟發性原則。教師在研討式教學模式下以啟發為主，設置貼近學生生活、富有吸引力的情境，提出有思考價值的問題，這要求教師有全面、深刻、獨到的見解，了解學生原有知識基礎和能力水平，并且有熟練利用現代化手段教學的能力。[3]如“門窗緊閉房間可否用電冰箱降溫”，據筆者親身授課經歷，這一問題很能吸引學生的注意力，而且貼近生活。學生能夠積極思考并能在教師的引導下用熱力學第一定律進行分析得出結論。

（3）循序漸進原則。教師設計的問題要由易到難、由簡到繁循序漸進地進行，便于讓學生順利進入狀態，從而逐漸調動其積極性并提高其研討的興趣；另外，由于學生個體的差異，對設置問題的接受能力也有所不同，因此，教師也要針對學生個體的具體情況，對一個問題設置多個角度、多個層次、多個梯度便于學生理解，讓學生由少到多、由個體到班級逐步理解問題。

（4）和諧性原則。研討式教學過程中，教師通過設計的問題給學生指出方向，并適時啟發學生思考，而學生在所設置的問題情境中要靠自己來解決問題，這種導與演的情境創設了師生之間、學生之間相互影響、共同進步的環境，呈現出平等和諧的教學氛圍。

3.作用

研討式教學包括對問題的認識、分析和解決各方面，主要或完全由學生自己來做，能夠調動學生積極性，開闊其視野，有助于學生綜合能力的提高。具體作用可分為以下幾點：研討式教學體現了以學為本的科學發展觀，充分激發了學生的主體性；能夠解決“工程熱力學”理論與實踐脫節的難題，能有效提高學生的實踐能力；能夠依托“工程熱力學”課程設計，鼓勵學生獨立思考，著重培養其科研能力和創新精神。

二、研討式教學改革可行性分析

從課程本身的性質和特點來看，研討式教學方法和手段的改革是可行的。通過教學過程發現：學生能夠通過課程教學了解和掌握了“工程熱力學”的相關知識，但由于課堂及實驗條件的限制，學生對于抽象概念認識模糊、對主要熱工問題的認識不深，思路不清晰，解決問題能力十分有限，不少學生對此課程失去了學習興趣。盡管引起該問題的原因很多，但教學方法和手段的局限是其重要原因。因此，教學方法和手段的改革十分重要。

“工程熱力學”的研討式教學打破講授為主的模式，預期在教學過程中結合實際問題、以互動為主的方式使學生通過認識過程去掌握知識結構，從而掌握“工程熱力學”的基本概念、理論和計算，并讓其具有對各種“工程熱力學”問題進行初步定性定量評價的能力和分析解決熱工技術問題的能力。另外，在“工程熱力學”研討式教學初見成效后，可將其逐步推廣到“工程流體力學”、“傳熱學”等課程中去。

三、研討式教學改革具體內容

開展“工程熱力學”研討式教學的具體做法很多，本文擬采從以下幾個方面進行分析：

1.常規教學為基礎

教師應對當前典型熱力學教材進行詳細閱讀，科學編輯，根據學科發展對課程內容進行部分更新和調整，優化課程內容。在已有的較扎實的“工程熱力學”課程教案的基礎上，制作與授課專業相符的具有較高專業水平的多媒體教學課件，采用圖、文以及動畫等形式為課程教學提供多樣化、多視角、立體化的教學信息空間。[4]

2.實例研討作穿插

教師在課堂講述中適時引入工程和生活中常見的實例，如在講“濕空氣”時，讓學生思考簡單問題：“為何什么陰雨天曬衣服不易干，而晴天則容易干？”由此展開研討式教學，通過教師對實例啟發性的分析，把枯燥的理論變成具體的實際問題，開展課堂討論，激發學生學習的興趣。與此同時，教師啟發學生獨立思考，讓學生以解決問題為目的，完成查資料、討論、分析、提出整改措施、總結經驗教訓的一體化學習過程。

3.熱點問題當點綴

教師結合當前的熱工領域的熱點問題，如提高熱機效率、節能降耗、低碳環保以及日本核電事故等問題，開展課堂討論調動學生積極性，在條件允許的情況下給學生課后試驗的機會，讓他們在動手過程中更深入地理解問題，或者借助模擬實驗手段，鼓勵學生多途徑分析解決問題。最后總結、分析并撰寫小論文。

4.課程本身問題

另外，在學生逐漸學會分析、解決、總結問題的同時，教師也要引導學生學會分析總結本門課程的學習，把課程本身作為一個問題去對待，學生要逐漸學會自己分析總結重點、難點和規律等，從宏觀、微觀兩個角度認識課程。學生在學習過程中發現的疑點問題，在及時反映給教師的同時，要能夠獨立思考，并通過查資料、分析總結進而消除疑點問題。

通過研討式教學，學生養成良好的思考習慣，從被動學習變為主動的學習，從而多角度地體會學習的過程。

四、實施方案

1.實時改進教學內容

教師要搜集“工程熱力學”方面的教材、課件及教學改革論文，學習前人的教改思路和方法，深入分析兄弟院校的“工程熱力學”課程建設經驗及精品課程，取長補短。在大體保持傳統內容及學時基礎上，對教學體系和內容作進一步調整，適當增加與專業相關的內容，簡化或刪去部分比較陳舊的內容。

2.構建實例和熱點問題資料集

教師搜集國內外“工程熱力學”相關實例和典型熱工問題，如針對性地引入日常生活常見的散熱器管片、電冰箱和空調等生活中常見的電器循環、節能減排、低碳環保等熱點問題，并運用“工程熱力學”原理對具體熱工過程、設備及工程熱點問題進行深入剖析，形成與課程相配套的實例資料集。結合構建的實例集，增設課程實例研討環節，激發學生的學習興趣，提高學生自主學習和獨立思考的能力。

3.重視交流

教師應根據“工程熱力學”大綱，明確課程定位，在教學過程重視與學生交流，及時了解學生興趣、理解與接受能力。根據教學過程中發現的難點及疑點問題，鼓勵學生根據所學有針對地加強相應習題的訓練以加深對這些問題的認識。

4.習題訓練

教師針對每一章的重點難點，構建相應題型，通過課題提問形式進行課堂講授，并針對性地布置習題讓學生進行課后復習和課前預習，使其獨立解決問題，讓其在作業同時實現對重點難點的及時掌握和有效鞏固。同時，在課后多布置一些和實際生活相關的或者沒有唯一答案的題目，例如“試分別舉例說明熱力學第一定律和第二定律對生產活動或日常生活的指導作用”等，通過對這些題目的思考與分析，學生的綜合思維能力得到了鍛煉，也活躍了學習的氣氛。[4]

五、總結

研討式教學在“工程熱力學”課程的應用，可以調動課堂授課的生動性，激發學生的學習興趣，學生可以集思考、行動、分析、總結于一體，有利于學生認知能力的開發和對教學內容的理解，具體的實施細節還有待于在教學實踐中進一步摸索和完善。研討式教學不僅對“工程熱力學”教學改革有積極作用，對其他課程的改革也有借鑒意義。

參考文獻：

[1]龍文希.研討式教學法的實踐與體會[J].廣西教育學院學，2002，

（5）：116-117.

[2]王默晗.“工程熱力學”教學方式探討[J].中國電力教育，2010，

（3）：90-91.

篇2

關鍵詞：《材料熱力學》；教學效果；教學內容；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A ？搖文章編號：1674-9324（2013）41-0107-02

《材料熱力學》是材料科學與工程專業的專業基礎課，是一門理論性和應用性較強的課程。通過《材料熱力學》課程的學習，學生能夠掌握《材料熱力學》的基本概念和理論，并利用《材料熱力學》進行相變、表面和界面等的分析和研究。然而《材料熱力學》具有概念多而易混淆、公式多而難記憶以及內容抽象難懂等特點，學生系統掌握該課程的內容比較困難，本文嘗試對教學內容和教學方法等方面進行探索，以提高《材料熱力學》課程的教學效果。

一、教學內容與實踐相結合

1.突出應用目的。本科《材料熱力學》教學重點在于熱力學基本原理及其在相平衡、表面和界面等領域的應用。由于學生在學習材料熱力學之前，已經學習過物理化學等課程，因此講授《材料熱力學》時，應將重點放在運用熱力學基本原理解決材料科學中的問題這一方面。在熱力學基本原理這部分內容的講授中，為了理論體系的完整性，我一般會對重要的定理和公式進行簡單地推導，使同學掌握基本原理的來龍去脈，而對于其他的定理和公式，我一般簡單分析一下它們的內涵和適用范圍，不做詳細的推導。我把熱力學原理在材料科學中的應用作為我的講課重點。我使用江伯鴻編寫的《材料熱力學》這本教材中有很多例題，但是我重點挑選與相變有關的典型例題來講解，比如：選擇熔化和凝固過程的熱量計算以說明熱力學第一定律在計算相變熱效應的應用，選擇熔化和凝固過程的熵變或自由能變化計算以說明熱力學第二定律在判斷相變方向的應用等，以突出《材料熱力學》課程以熱力學基本原理解決材料科學問題的講課重點。

2.增加科研和生產方面的內容。筆者經過幾年的材料熱力學的教學實踐，總結出：在教學過程中教師必須將科研和工程案例與教學內容相結合，這樣不僅讓學生在科研和工程案例中理解材料熱力學的基本概念和原理，同時了解理論對實踐的重要指導作用，激發學生的學習興趣。我們學院的一些學生承擔本校激光研究所鈦基激光熔覆層方面的大學生創新項目，我在講解自由能判據這部分內容時會引入這方面的實例，比如：為什么添加B4C的鎳粉在高能激光照射下會在鈦基體中形成TiB和TiC增強相。我的一個科研項目是有關碳纖維/銅基滑動軸承材料粉末冶金制備工藝的，我將這部分科研內容引入到表面和界面這一章中，向同學們講授為什么粉末冶金法制備碳纖維/銅基復合涂層時要使用表面預鍍銅的碳纖維為原料。我還經常將企業的生產內容融入到《材料熱力學》的教學中，比如我將人造金剛石的生產過程引入到封閉體系的熱力學基本方程這一章的教學中，以說明公式（？墜G/？墜T）P=-S和（？墜G/？墜P）T=V的應用；我還將氧化鋯生產過程中氯化銨廢水的處理和循環使用這部分內容引入到滲透壓的教學內容中，說明如何根據氯化銨廢水中離子的濃度計算出滲透壓，進而為反滲透設備中泵的選型提供依據。

3.增加實驗教學的內容。實驗教學是高等學校教學中的重要內容，具有直觀性、實踐性和客觀性的特點。以實驗作為主要手段進行的教學活動，可以揭示自然科學現象、驗證科學規律、探索未知、發展科學，更為重要的是在實驗中能夠培養學生務實求真的科學態度。我使用江伯鴻編寫的《材料熱力學》這本教材中沒有實驗教學方面的內容，為了彌補這一缺陷，我增加了“差示掃描量熱法測量材料的比熱容”和“計算機在相圖計算中的應用”等實驗內容。《材料熱力學》的實驗教學應達到以下目標：①幫助學生掌握《材料熱力學》的基本原理；②讓學生初步了解科學研究的方法；③培養學生自主解決問題的能力。因此在實驗教學過程中，①強調實驗課前的預習，要求學生根據實驗指導書寫出預習報告；②實驗過程中的檢查學生操作情況，要求學生獨立操作，如實記錄實驗數據；③教師課后批閱實驗報告，鼓勵學生在實驗過程中發現問題、提出問題和解決問題。

二、改進教學方法

1.討論式教學。我會結合剛講授過《材料熱力學》知識，設計一些與科研和工程密切相關的問題，讓學生以小組的形式相互討論共同完成。在下次上課時，我會讓某個或某幾個小組推舉同學上臺講解，其他同學提問，最后老師點評和總結，以培養學生自主解決問題能力。

2.多媒體教學。筆者在講授《材料熱力學》時，通常采用板書的形式，因為我覺得板書能將公式的推導和例題的計算一步一步清晰地展現出來，讓同學們能清楚地了解老師的解題思路。采用多媒體教學能提供形象、生動、直觀的畫面和視頻，增加信息量，節約教師板書和畫圖的時間，提高講課效率，我曾經嘗試過使用多媒體來展示解題過程，但效果并不理想。近年來，我傾向于以板書為主，多媒體為輔的教學方法。我一般將課堂要講述的主干內容用板書簡單、扼要、清晰地列在黑板上，使同學跟上老師的講課思路，對于一些抽象難懂的概念，我經常找一些圖片和視頻，使講授的知識更直觀、形象和生動。

三、改進考試方法

考試是知識水平的鑒定方法，大學階段的考試成績與學生評優、畢業甚至就業直接相關，學生的學習過程大多圍繞考試這根指揮棒轉，因此如何用好考試這根指揮棒，對提高教學效果至關重要。我傾向《材料熱力學》采用開卷考試的考核方式，在試題的設計上，避免出一些填空和名詞解釋等一些死記硬背的題目，而出一些判斷題和選擇題等靈活運用熱力學基本原理解決問題的題目，問答題和計算題都是與材料科學具體問題相關聯的，必須掌握熱力學基本原理及其實際應用才能正確解答。我希望通過這種考核方式，改變學生在應試教育下形成的學習方式，明確學習目的，提高自身運用知識解決實際問題的能力，養成獨立思考的習慣。

參考文獻：

[1]陳慧，梁寶臣，吳錦國.物理化學教學中學生自學和創新能力的培養[J].天津理工學院學報，2000，16（6）：90-91.

[2]劉鴻，肖立川.工程熱力學課程教學方法探討[J].江蘇工業學院學報，2007，8（3）：103-105.

[3]胡珍珠，朱志昂.物理化學教學方法改革初探[J].湖北師范學院學報，2000，20（2）：87-88.

[4]郭平生，唐賢健.熱力學教學內容革新的思考[J].廣西物理，2008，29（4）：51-54.

[5]吳如春.提高化工熱力學教學質量的新嘗試[J].廣西民族大學學報，2008，14（3）：95-96.

[6]張開仕.應用化學專業物理化學教學改革與實踐[J].教學研究，2005，28（6）：541-544.

[7]何宏舟，鄒崢，丁小映.提高“工程熱力學”課程教學質量的方法研究[J].集美大學學報，2002，（3）：88-92.

篇3

關鍵詞：工程熱力學與傳熱學；安全工程專業；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0041-03

“工程熱力學與傳熱學”是一門與工程實際聯系緊密、應用性很強的熱科學基礎課，它源于礦業、石油、冶金、化工、機械、環境、航空航天等工程領域中的實際工程問題，也發展、應用于解決實際工程問題，在理工科本科生教育中占有重要地位，為理工科專業技術課的學習提供重要的理論基礎。近年來，隨著人類社會的進步和科學技術水平的提高，實際工程領域所面臨的熱科學問題更加復雜，這使得“工程熱力學與傳熱學”課程傳統的教學模式及授課內容已面臨社會發展和學科發展的嚴峻挑戰，存在較多問題和不足。[1]作為中國礦業大學（北京）（以下簡稱“我校”）“工程熱力學與傳熱學”課程的主講團隊，筆者結合近年來科研工作中關于熱力學與傳熱學的問題和多年對該課程的教學經驗，對該課程在安全工程專業本科教育中的課程改革和教學實踐進行了一些探索，并得到了一些粗淺的體會和認識。

一、安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革的必要性

1.該課程對安全工程專業本科教育的重要性

安全工程專業是一個涉及理、工、文、法、管等學科的綜合交叉工科專業，目前國內開辦安全工程專業的高等院校的類型很多，有礦業、石油、化工、軍工、土木、交通、環境、經濟等?！肮こ虩崃W與傳熱學”是安全工程專業必修的一門專業基礎課程，在安全工程專業的培養計劃中有非常重要的地位。根據安全科學基本理論，事故是能量失去控制而意外釋放所造成的，而“工程熱力學與傳熱學”正是研究能量轉化與傳遞過程的基本規律，由此可見該課程對安全工程專業本科生培養的重要性，其教學水平直接影響安全工程專業本科生的培養質量。

2.目前該課程教學中存在的問題和難點

（1）教學學時少，但教學內容多，造成教與學矛盾。隨著21世紀國家人才培養戰略逐漸向拓寬專業口徑、培養復合型人才方向發展，安全工程專業本科教育的培養計劃和培養目標也不斷調整，更加重視大安全“通才”教育。為滿足安全工程專業培養計劃改革和課程體系設置需要，我國多數高校對“工程熱力學與傳熱學”課程學時都進行了縮減。比如我校，由起初64學時調整為48學時，雖然學時減少，但主體教學內容并未刪減，這導致教學進度不得不加快。然而熱力學和傳熱學理論性、專業性強，因為教學進程加快，使得學生不能深入透徹理解重要知識點，造成教學效果較差，引起教與學的矛盾。

（2）課程概念多、公式多、理論性強，降低了學生學習興趣。“工程熱力學與傳熱學”課程概念多、公式多、圖表多，盡管有些概念和公式在“大學物理”和“物理化學”課程中學習接觸過，但運用這些抽象概念和基本公式解釋、推導熱物理規律時，多數學生都會感覺到比較吃力，因為這要求學生具有扎實的數理基礎和較強的抽象思維能力。另外，該課程中一些概念比較抽象且比較相近，容易發生混淆，比如可逆過程與準靜態過程的聯系與區別，技術功、軸功、容積功區別，導熱系數、傳熱系數、導溫系數的聯系與區別等。同時，“工程熱力學與傳熱學”中繁多的公式的關聯性極強，推導過程復雜。上述理論性和專業性很強的概念、公式及其之間的復雜關系，大大地降低了學生學習的興趣和動力。

（3）教學內容及參考教材安全專業應用案例較少，學生專業實踐應用能力培養不足。隨著科學技術的快速發展，熱力學與傳熱學領域一些新的概念和理論不斷涌現，目前多數新出版的“工程熱力學與傳熱學”教材內容豐富，知識面力求新穎和廣博，只配有少量簡單應用案例。這對目前壓縮學時的安全工程專業本科教學來說不合適，不利于學生在有限學時內深入學習和掌握重要熱力學和傳熱學理論，而且不能使學生深入了解熱力學和傳熱學理論在安全專業的應用，從而造成專業實踐應用能力培養不足。因此，針對安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”課程教學，應有所側重，補充該專業應用案例，強化學生學習興趣和動力。

3.該課程教學內容和教學方法優化的必要性

隨著經濟的快速發展和社會的不斷進步，人們對安全的要求越來越高，近幾年來安全學科發展迅猛，“安全科學與工程”已成為工學門類下第37個一級學科，安全學科涉及面越來越廣，已深入到礦業、石油、冶金、化工、環境、土木、交通等多個工程領域?！肮こ虩崃W與傳熱學”作為安全工程專業重要專業基礎課，面臨社會科技發展和安全科學發展的新形勢，特別是教學學時壓縮情況下，其傳統的教學模式、授課內容、教學效果已充滿挑戰，存在較多問題和不足，其教學情況，在一定程度上影響安全專業人才在實際工程中解決相應問題的能力。因此，在有限學時內，對該課程教學內容和教學方法進行改進和優化是非常必要的。通過教學改革，提高該課程教學水平，才能使其充分發揮對安全專業技術課學習應起到的橋梁和鋪墊作用，從而在一定程度上提高安全工程專業本科生的培養質量。[2]

二、安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革思路及實施

1.該課程教學內容調整和優化

（1）根據安全專業方向和學時分配，強化和弱化部分教學內容。為滿足安全工程專業培養計劃改革和課程體系設置需要，我校對“工程熱力學與傳熱學”課程學時由起初64學時縮減為48學時。為在有限學時內完成教學計劃和提高教學質量，筆者選用的參考教材為張學學教授主編的《熱工基礎》，該書基本內容由工程熱力學和傳熱學兩部分組成。[3]該書側重于熱力學和傳熱學基礎，有助于學生對基本理論知識和方法的理解和掌握，但對于安全工程專業基礎教育來說，其部分章節教學內容不重要，比如工程熱力學篇的第六章內燃機和燃氣輪機動力循環裝置和第七章制冷裝置循環等內容，因此在教學過程中對上述內容可以弱化。該書第五章中作為了解內容的濕空氣性質及其熱力學過程，是通風安全理論的基礎，對安全工程專業來說就特別重要，因此在教學中對該部分內容應強化?？偟膩碚f，對該課程的教學應因材施教，根據安全工程專業方向和教學計劃分配，靈活調整和優化教學內容和重點，使得學生能深入透徹理解重要知識點，避免引起教與學的矛盾。

（2）擴充傳熱學數值計算知識及應用算例，增強學生對基本公式及理論知識應用方面的理解，激發學生學習興趣和動力?！肮こ虩崃W與傳熱學”課程概念多、公式多、圖表多，通過實驗教學可以加深學生對熱力學與傳熱學理論知識的理解和掌握，但受于學時和實驗條件限制，目前該課程實驗教學課時還比較少。近年來隨著計算機技術和數值計算方法的快速發展，數值計算（或稱數值實驗）為熱力學和傳熱學研究開辟了一個新途徑。目前“工程熱力學與傳熱學”課程教學中，只在導熱部分對數值計算基礎進行了簡要介紹，為了使學生能較系統地了解和掌握數值計算在傳熱學的應用，也需要對流換熱部分的數值解算進行補充?？紤]到本科生對數值計算涉及的數學推導和偏微分方程求解等知識的理解和掌握比較吃力，在課程教學中對MATLAB軟件在傳熱學數值計算中應用進行介紹，并引入相關傳熱問題解算案例進行講解。MATLAB是一套綜合性的高性能數值計算和可視化軟件，借助MATLAB軟件不僅能使學生較快掌握傳熱學數值計算的應用，同時借助其強大的計算和繪圖功能，也可以使學生對熱力學和傳熱學中的許多公式和熱物理規律推導進行圖像化展示，這有助于學生對熱力學和傳熱學基本理論知識的理解和掌握。[4]

（3）建立安全專業應用案例庫，細化到具體章節教學內容中?！肮こ虩崃W與傳熱學”與工程實際聯系緊密，應用性很強，它源于工程實際，并應用于解決實際工程問題。因此，若要提高“工程熱力學與傳熱學”課程教學質量，在課程教學過程中應將實際工程案例作為教學素材，引導學生對特定的教學案例問題進行分析，并借助熱力學和傳熱基本理論提出解決方案。針對安全工程專業說，工作中會遇到各種各樣的危險情景，引入專業案例教學非常重要，比如應該補充講授熱力學能量傳遞、煙氣對流和輻射復合傳熱方面的案例、熱力學與傳熱學在事故演變分析中的應用案例。通過案例教學不僅可以使學生對熱力學和傳熱學知識有深刻的理解和掌握，也有利于拓展學生的思維模式，激發學生的創新意識，更重要的是培養學生的專業應用和實踐能力，對工作中危險情景問題應該怎樣借助熱力學和傳熱學理論來分析和解決會有較好的把握。因此，筆者近幾年來特別重視對安全專業應用案例庫的建設，對各個案例根據教學內容進行分類，基本貫穿于各個章節的教學中。

2.該課程教學方法改進和優化

近幾年來隨著國家對人才培養戰略的調整以及工科類專業培養目標的改革，為了保證和進一步提升“工程熱力學和傳熱學”課程教學質量，筆者對該課程教學方法進行了一些探索和改進。

（1）以科研與工作實踐促進教學。大學教學不同于中學教學，大學是培養人才和創造知識的重要平臺，在大學教學過程中要講授傳播高深前沿的專業技術知識。只有通過科研歷練和工作實踐，大學教師才可以逐步提高專業素養和綜合素質，才能緊跟進而較好地把握本專業科技前沿?！肮こ虩崃W和傳熱學”課程作為工科類重要專業基礎課，該課程任課教師更應立足于科技前沿，通過科研工作不斷提高自身業務素質，并將科研成果轉變為專業理論知識滲透到教學過程中，這樣才能克服教材內容滯后于最新專業科技知識的不足，保證教學質量，同時通過“工程熱力學和傳熱學”課程教學也能拓寬學生的科研視野和提升學生專業知識水平。為此，筆者在教學過程中穿插介紹了課題組在采空區自然發火、礦井降溫等領域與熱力學和傳熱學有關的研究成果。

（2）設立課程助教和網絡討論課堂，增強課程教學答疑和交流。為了及時解答學生學習過程中遇到的問題，在“工程熱力學和傳熱學”課程教學過程中筆者安排了助教，助教一般由青年教師或高年級研究生擔任，主要負責課程作業批改和答疑，并不定時開展相關專題討論班，加強學生對重要章節的學習和理解。另外，在課外，筆者還充分利用網絡資源，建立了網絡討論課堂（QQ群）。針對課程學習疑難問題、課程建設及改進建議等問題學生都可以在課程討論群中提出，助教或任課教師基本每天都會登陸討論群回答學生提出的問題。通過設立助教和建立網絡討論渠道，較大程度上增進了課堂教學以外老師和學生的交流，提升了該課程的學習質量。

（3）借助現代多媒體教育技術豐富教學手段。近年來，隨著計算機科技和互聯網技術的快速發展，多媒體技術成為教育教學過程中一個非常重要和便利的工具?！肮こ虩崃W和傳熱學”課程涉及的公式和圖表非常多，采用多媒體技術可以顯著節省教師對一些公式和圖表的板書時間，不僅能提高教學效率，并且采用圖文并茂的PPT可以形象具體地展示教學內容，利于學生理解。然而，對于比較重要的教學內容，比如導熱微分方程、對流換熱方程等數學描述的推導，筆者仍采用傳統板書方式，詳細分析和講解重要定律和公式的提出和推導過程。另外，要充分利用多媒體技術的多種媒介形式，包括多種形態的文字、圖片、動畫、錄像等。[5]目前筆者已經制作和收集了一些圖片和視屏（熱電偶等測溫器件、肋片、換熱器傳熱過程Flash、煤自燃實驗錄像等），在課堂教學實踐中取得了較好的效果，大大激發了學生的學習興趣和熱情，也加深了學生對傳熱學在科技生產領域中應用的認識。

（4）改革和優化考核方式?！肮こ虩崃W和傳熱學”課程涉及的公式和準則特別多，有些公式較難記憶和推導，因此任課教師在閉卷考試命題時不得不壓縮范圍，這導致一些同學在考試復習時會忽略一些教學內容。為了使學生能對熱力學和傳熱學基本理論知識有一個整體的把握和思考，特別是對該課程基本理論的應用有較深刻的認識和理解，筆者采用多元化考核方式。多元化成績評定包括三部分：第一，課后習題作業、出勤、課堂表現、課下網絡討論表現情況；第二，專題大作業完成情況，專題大作業主要是基于熱力學和傳熱學基本理論開展相關產品設計或數值模擬等；第三，閉卷考試成績。采取這種多元化考核方式，不僅能促進學生對熱力學和傳熱學理論知識的深入學習和掌握，也能提高學生的學習能動性，提升實踐應用能力，有助于培養高素質人才。

3.學生實踐應用能力培養引導

為了進一步提高學生的實踐應用能力和培養學生的創新意識，筆者在“工程熱力學和傳熱學”課程教學過程中通過多種形式對學生進行引導或提供多種實踐渠道進行學習。

（1）設置熱力學和傳熱學專題大作業。在教學過程中，筆者精心選取了多個與熱力學和傳熱學密切相關的專業問題，讓學生分組協作，首先對這些問題進行調研，然后開展實驗設計和數值模擬分析，并寫出相應的總結報告。最后，利用討論課時間，組織各組以PPT形式進行匯報，通過提問和討論意見進一步完善作業成果。專題大作業的成果作為期末考試總成績評定的一部分。在課堂教學過程中增加學生參與的比重，使學生成為課程學習的主體，能為培養學生的實踐創新能力創造有利條件。[6]

（2）利用大學生創新計劃項目。目前，我校積極響應國家、北京市有關開展大學生創新訓練的政策和工作安排，每年都組織設立大學生創新訓練計劃項目近300項，這為我校大學生參與科研工作、開展創新活動提供了重要的平臺和良好的條件。我?！肮こ虩崃W和傳熱學”課程剛好在大學生創新訓練項目立項這學期開課，在教學過程中，筆者鼓勵學生應用熱力學和傳熱學基本理論進行選題，并在開展研究工作過程中給予方法和技術指導。

（3）利用校外實踐基地現場實習交流。為了提高學生的實際工作能力和教學質量，培養高素質復合型人才，以盡快適應社會發展的人才需求，和加強本科實踐環節的教學，我校資源與安全工程學院積極開展校企合作實踐教學，目前已建立了39個校外實習和實踐教學基地。在“工程熱力學和傳熱學”課程教學過程中，筆者穿插介紹了安全工程專業相關應用案例，同時，也經常給學生灌輸實踐學習的思想，鼓勵學生好好利用實踐基地這個很好的學習平臺，到實踐基地去實習或社會實踐時現場觀察、學習熱力學和傳熱學的應用實例。通過現場學習能較大程度上拓展學生實踐應用思維和激發學生創新意識。

三、結語

“工程熱力學與傳熱學”課程在理工科本科生教育中占有重要地位，它源于工程實際問題，也發展、應用于解決實際工程問題。為能使熱力學和傳熱學知識適應社會發展需要和滿足現代社會對信息型、復合型人才的需求，“工程熱力學與傳熱學”教學內容和教學方法需不斷改進和優化。

本文以安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”教學為例，針對該課程教學內容、教學特點和目前教學中存在的典型問題和不足，提出了該課程教學改革和優化的思路和具體改進實施方案。該課程教學改革在安全工程專業教學中實踐結果表明，新的人才培養目標和培養模式下“工程熱力學與傳熱學”課程教學質量有較大改觀，學生理論知識學習情況、分析解決問題能力、實踐應用能力都得到較大提升。筆者對該課程在安全工程專業本科教育中的課程改革和教學實踐，希望能為國內其他高校理工科“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革提供思路借鑒。

參考文獻：

[1]于靖博，董麗娜，趙蘭英.《工程熱力學與傳熱學》課程教學改革與實踐[J].廣州化工，2013，41（11）：259-260.

[2]林日億，梁金國，黃善波，等.安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革[J].中國電力教育，2010，（167）：93-95.

[3]張學學，李桂馥，史琳.熱工基礎[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006.

[4]丁鵬.MATLAB在高校“傳熱學”教學中的應用與實踐[J].中國電力教育，2011，（196）：149-150.

篇4

摘要：《工程熱力學》和《傳熱學》是為新能源科學與工程專業學生開設的兩門專業必修課，也是該專業大學生所必須掌握的熱工類課程。該課程具有知識豐富、專業性強、課時多等特點。在《工程熱力學》和《傳熱學》課程教學中，大學生創新能力的培養是很重要的一環。本文對該課程的教學內容、教學方法和考核方式等方面進行了探討，并對大學生創新精神與創新思維的培養進行了研究。

關鍵詞：工程熱力學；傳熱學；新能源；教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0176-02

能源是現代社會賴以生存和發展的物質基礎，是國民經濟和社會發展的先決條件。新能源專業的畢業生，肩負著為國家能源發展貢獻力量的重要責任。為達到培養專業知識面廣、基本功扎實和創新能力強的本科人才的目標，作為新能源專業非常重要的必修課――《工程熱力學》和《傳熱學》的課程設計和教學方法探索就顯得尤為重要[1，2]。此前的相關文獻中報道了《工程熱力學》和《傳熱學》教學的優秀經驗[3-6]。本文在此教學經驗的基礎上，對熱工課程的教學內容和教學方法進行優化和探索，以更好地提高學生的創新精神和創新思維。

一、教學內容的優化

教學內容的優化和精選是教學改革的關鍵。作為專業必修課，在學時有限的情況下，如何最大程度地講授最有價值的知識點成為教學的關鍵。

熱工類課程由《工程熱力學》和《傳熱學》兩門課組成?！豆こ虩崃W》按熱力學基本概念、熱力學第一定律、理想氣體的性質與過程、熱力學第二定律與熵、氣體動力循環、水蒸氣、蒸汽動力循環、制冷循環、理想混合氣體和濕空氣、實際氣體的性質等內容分為若干章節；《傳熱學》按照傳熱基本概念、穩態熱傳導、非穩態熱傳導、對流換熱、熱輻射及輻射換熱、傳熱過程與換熱器等分為若干章節。由于新能源科學與工程專業屬于新興產業專業，學科領域廣泛，涉及能源類（如生物質能、太陽能、風能）、化工類（如基礎化學、物理化學、新能源材料）、力學類（如工程力學、流體力學）等多門課程和領域。

在實際的教學過程中，教學內容必須有所側重，應充分考慮到不與新能源科學與工程專業開設的其他相關課程的知識點產生重復。另外由于《工程熱力學》和《傳熱學》課程難度較大，在教學過程中要講清課程中的要點和基礎知識。可以以“基本原理―公式推導―影響因素―實際應用”為主線介紹該課的有關知識，建立每章知識結構圖，讓學生清楚該門課程的知識體系結構。對重點的熱力學第一和第二定律進行原理介紹，仔細推導相關公式，讓學生夯實基礎，使學生在進一步的學習中不會混淆概念，相對輕松地應對課程。此外，注重理論與實踐相結合，例如介紹空調在夏天與冬天的工作原理、冰箱開門對室內的影響，積極引導學生利用熱力學定律進行分析，增加課程的趣味性以提高學生的創新能力。通過優選教學內容，使教學內容始終能反映本學科的專業特點和學術水平，加強學生對后續專業方向的把握。

二、教學方法的探索

（一）以創新性地教帶動創新性地學

科學技術是第一生產力。要想發展經濟，需要加大科研力度、提高科技含量。這已被證明是一種行之有效的道路。與此對應的是，要促進教學質量、提高教學效率，必須加大教學與科研的力度、提高教學與科研互動水平。在當今大力發展科學技術的大背景下，如何提高身為未來科學技術發展主力軍的大學生的學習熱情和創新能力，成為目前高校教學的難題和重點。傳統的直白講課和搜集各種習題以供學生練習只會讓課程變得生硬和枯燥，導致學生的學習效率和學習熱情越來越低，甚至出現了普遍的抄襲作業和遲到早退等不良現象。為了改變這些不良現象，就需要在教學手段上進行創新。教師通過對平時科研工作成果的再學習，并結合對教材的研究，創造性地運用某些方法，使學生對重要問題達到本質上的領悟。在這種途徑中，教師的創新思維方式以及從中體現的一言一行，讓學生耳濡目染、潛移默化，對帶動學生進行創新學習、開發創新思維起到積極的作用。

例如，在進行《傳熱學》教學時，學生往往對傳熱的基本概念，尤其是二維與三維的導熱理論及方程很難理解。一般地教學方式是，教師在黑板上進行微觀導熱原理推導，得出一維傅里葉導熱定律和二維三維傅里葉導熱定律，并給出幾個常用的導熱方程。這種教學方式中，推導過程比較晦澀，給出的方程也較為難懂，學生們很可能只會死記硬背，不能靈活運用。針對以上問題，筆者建議將導熱理論與生活問題相結合，或者采取數學建模的方法，將導熱方程與實踐相結合，選取最適合該問題的模型，以達到課程有趣生動、富有創新性，激發學生們的創新思維。以創新性地“教”帶動創新性地“學”，學生收獲的不僅僅是知識點，更是如何去發現問題、解決問題的實際能力，為以后在新能源科學與工程專業領域的探索中打下良好基礎。

（二）板書教學與多媒體輔助教學相結合

多媒體技術以其圖文并茂、聲像俱佳、動靜皆宜的呈現使課堂教學達到了全新的境界。在《傳熱學》的講授中，一維的傳熱理論和公式很好理解和應用，但二維與三維牽扯到微觀傳熱理論，以至于推導過程較為復雜，傳熱方程較為抽象難懂。因此需要教師精心準備多媒體課件，通過動態描繪各向同性材料的微觀傳熱過程，讓學生理解不同形狀材料在具有不同位置的熱源時如何進行熱傳導。通過繪制動態的卡諾循環過程，使學生深入理解熱力學第二定律，并理解第二類永動機無法制成的原因。同時需要注意的是，對于工程熱力學和傳熱學，由于信息量大、內容廣，過多地依賴多媒體教學可能會讓學生在短時間內難以消化，因此在教學中對于難度較大的基礎理論部分和原理的學習，板書不可缺少，使學生能夠有充分時間緊跟老師的思維去理解每一個知識點。

（三）課程教學與科研活動相結合

教師可以將全班學生分為若干調研小組，每五個人為一組，選擇新能源與熱工基礎理論相結合的課題，通過查找國內外科技文獻，調研總結新能源專業前沿知識，形成調研報告，鍛煉學生閱讀科技文獻的能力，提前為畢業設計的開展奠定基礎。各小組也可以參與指導教師的科研項目，在實驗室做一些力所能及的科研活動，并通過文獻調研，形成工程熱力學和傳熱學知識系統。課程結束時，各小組以PPT形式向全班同學作匯報，授課老師根據報告提出問題，該組同學進行即時答辯，考查學生對相關知識點的掌握情況。

三、課程考核方式的探索

工程熱力學和傳熱學覆蓋面廣、知識點多，應該采取靈活多樣的考核辦法。在成績的評定方式上，可以設定了四項考核內容，第一部分是學生考勤、課堂互動表現和課堂筆記，通過此部分的考核，提高學生的聽課注意力，鍛煉學生提煉課程重點內容的能力；第二部分是根據每個小組的調研報告、PPT展示、答辯情況打分，鍛煉學生的團隊合作能力、口頭表達能力和應變能力；第三部分是每節課結束前的思考題，采取加分方式，鼓勵學生積極思考；第四部分是傳統的期末考試，考試內容為課程講授的基本內容，專業性強的理論部分強調定性了解，讓學生對熱工基礎有個整體的認識。

隨著新能源科學領域的不斷發展，熱工基礎理論散發出強大的活力。根據新能源科學與工程專業特點，教師還需要在教學過程中，不斷探索教學方法和考核方式，不斷優化課程內容，提升教學質量，使課程教學體系更加科學合理，更好地適應社會對新能源科學與工程專業人才的需求。

參考文獻：

[1]陳登宇.新能源科學與工程專業人才培養模式研究[J].科教文匯（下旬刊），2015，（1）：61-62.

[2]登宇.新能源科學與工程專業（生物質能方向）人才培養探索[J].課程教育研究，2015，（1）：236-237.

[3]武和全，姚永騰.對“工程熱力學及傳熱學”課程教學的幾點思考[J].科教導刊（下旬），2015，（4）：90-91.

[4]武和全，吳云強.提高“工程熱力學及傳熱學”課程教學質量的改革探討[J].教育教學論壇，2015，（23）：267-268.

篇5

本書分為11章：1.引言；2.高分子鏈化學結構的表征，介紹了決定高分子物理性質的主要化學結構因素，鏈的半柔順性，鏈間的相互作用，分子量的分布，分子拓撲構造和鏈序列規整性；3.鏈構象統計和熵彈性，主要介紹了單鏈尺寸的高斯分布和橡膠彈性體的統計力學；4.高分子真實鏈構象的標度分析，并以此闡述其在高分子溶液中、聚電解質溶液中以及外力作用下的單鏈構象；5.鏈動力學的標度分析，分別介紹了簡單流體、短鏈體系和長鏈體系的標度分析方法；6.高分子的變形，主要講述了高分子的變形特點、松弛特點、玻璃化轉變和黏流化轉變、以及一些常規的力學分析方法；7.流變學簡介，闡述了高分子的流動特點及高分子流體的粘彈性效應；8.高分子溶液統計熱力學，介紹了包含高分子多組分混合體系的統計熱力學，并介紹了Flory-Huggins溶液格子統計熱力學理論；9.高分子相分離，介紹相分離的熱力學和動力學以及兩嵌段共聚物的微相分離；10.高分子結晶，介紹了高分子結晶的結構，及結晶動力學和熱力學；11.高分子相分離與結晶之間的相互作用，介紹了相分離誘導的濃相結晶成核、相界面處誘導的結晶成核和單鏈體系的折疊鏈結晶成核。

本書是作者在復旦大學和南京大學多年課堂教學實踐的經驗總結，書中也介紹了相關主題的一些前沿研究進展，其風格不同于現有的國內外高分子物理教材，可以作為一部偏重基礎的教學和科研參考書。其閱讀對象為從事高分子物理化學、高分子材料和高分子工程科學研究和學習的廣大科研工作者、教師、研究生和高年級本科生，特別適用于理工科類大學和科研院所高分子專業的讀者。

鞠思婷，博士生

（國家納米科學中心）

Ju Siting， Ph. D Candidate

篇6

一、合理安排課程教學內容

卓越計劃分校內學習和企業學習兩個培養階段。四年制本科采用3+1校企聯合培養模式，即3年在校內學習，累計1年在企業學習、實踐和畢業設計。因此，卓越工程師班的學生在學校學習時間比其他專業少。我校輕化工程專業的物理化學課程課時為80，所學內容中，化學熱力學、化學平衡、化學動力學和電化學等章節知識與學生在大一階段學習的無機化學課程中的內容有所重復。因此有的教學內容應以復習為主，不宜講解得面面俱到。如在講授熱力學第一、第二定律章節時，可以把這兩章的知識框架結構介紹給學生，包括理論的提出、理論的延伸及理論的應用。其中理論的提出屬于難點，特別是熱力學第二定律;理論的延伸主要體現在熱力學定律在實際條件(如恒容、恒壓等)下的進一步具體化，此過程涉及大量計算公式及結論;理論的應用是對熱力學定律在實際過程(主要為單純PVT變化、相變化以及化學變化)中的計算。從而使學生對熱力學第一、第二定律的知識既有宏觀的印象，又認識到物理化學課程中遵循的實踐理論實踐認識過程，這樣可為以后章節的學習奠定基礎。而對于以前沒有學習過的章節，則應強調基礎知識和理論產生的意義，簡化理論的推導過程，注重理論的適用條件，加強理論知識的應用實例。這樣的安排有利于學生把握知識的重點和難點，提高學習興趣，充分發揮其主觀能動性。

二、緊密聯系專業的教學

物理化學課程的學習為以后專業課程的學習打下理論基礎。但單純地講授物理化學課程知識而不與專業相聯系，就會讓學生覺得學習這門課程沒有意義。因此應將輕化工程專業的專業課程知識滲透到物理化學課程的教學過程中，讓學生意識到物理化學課程對以后專業課程學習的重要性。所以，物理化學課教師應了解輕化工程專業的相關專業課程，與專業課程教師溝通交流，把一些專業知識與物理化學課程知識相結合。我校輕化工程專業卓越工程師培養的專業課程中，染整工藝原理助劑化學染料化學等課程與物理化學課程中的化學動力學、表面活性劑、膠體與界面化學等章節內容相互聯系。教師在講授時就可以把這些專業課程中的典型實例與物理化學課的基礎知識點相結合，讓學生明白只有掌握物理化學的基礎知識后才能將專業課程學好。如在講授化學動力學章節時，可以聯系染整工藝原理課程中棉織物的染色工藝過程的實例，簡單介紹棉織物的染色包括練漂、燒毛、退漿、煮練及染色工藝過程。其中染色過程包含對溫度、pH值、反應時間、染料濃度、助劑等工藝參數的控制，而這些工藝過程的控制其實是染料分子與棉纖維化學反應動力學的控制，教師就可以引出反應動力學速率方程、影響化學反應動力學的因素等知識。

三、與工程人才培養目標相結合

物理化學課程一直以來被稱為理論化學，以抽象的理論、復雜的推導和繁瑣的計算為特點，是一門既難教又難學的課程。如果在講授中從理論到理論，只注意基本概念的講解、數學推導及計算，這就完全脫離了卓越工程師的培養目標。因此，為了把學生培養成具有工程意識、工程素質和工程實踐能力的應用型人才，教師在講授時，應根據理論的邏輯性和內容的關聯性，恰當地引入科研項目、企業生產工藝與過程以及實驗教學等實踐性環節相關內容，以激發學生的學習熱情，培養學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。如在講授表面現象章節中的接觸角知識時，可以根據楊氏方程得到:cos=s-g-s-ll-g。式中:為接觸角;s-g為固氣界面張力，s-l為固液界面張力;l-g為液氣表面張力。當s-gs-l、90時，固體表面潤濕，為親水特性;當s-gs-l、90時，固體表面不潤濕，為疏水特性。教師可以通過如何將棉織物整理成拒水面料課題進行工程實例講解。由于棉纖維表面大量的羥基基團使s-gs-l，因此90，棉布具有親水特性。在棉織物的拒水整理課題中，可以通過在整理液中加入有機硅類WP-107A和有機氟類AG-480整理劑，使棉織物的表面形成有機硅和有機氟類的物質，從而使s-gs-l、90，這樣就使棉織物具有拒水性能。這樣的教學加強了學生對工程實踐的理解，同時也使學生學會了如何將物理化學知識運用到實踐中去。

四、設計具有工程實踐特色的綜合實驗

輕化工程專業卓越工程師強調學生工程實踐能力的培養，而物理化學課程屬于基礎化學課程，更多的是注重基礎理論的學習。如何在基礎化學課程實踐教學中培養學生的工程實踐能力?筆者認為，在物理化學課程的實驗中開展具有工程實踐特色的綜合實驗項目，一方面，可以將理論聯系實踐，加強學生對基礎理論知識的理解和認識;另一方面，可以培養學生的工程能力和素養。例如，我們設計了改性活性炭材料的制備及對染料分子的吸附動力學研究綜合實驗。該實驗項目包含材料的制備及改性研究、染料分子的吸附動力學研究、數據的處理及分析等過程。通過該實驗項目的實施，讓學生將所學的物理化學知識運用到實踐中，鍛煉了學生的材料合成能力以及儀器操作與測試分析能力;同時也使學生學習到染料廢水的處理方法，為今后在企業工作建立清潔生產的理念。

篇7

[關鍵詞]化工設計 有效能效 分析研究

中圖分類號：TN724 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）19-0327-01

引言

目前我國經濟發展的同時也帶動了化工行業的不斷進步，對于化工生產能耗來說，其主要是一個重要的技術經濟指標，同時也是行業工藝的流程、設計以及操作系統是否合理的一個依據所在。目前世界上的能源開發和合理利用已經是受到了廣泛的關注，然而作為必要項目，化工設計已經是越來越受到廣泛的關注，現在倡導的循環經濟的核心是節約和循環利用，能耗是不能被回收再利用的，能量不僅有數量還有質量（品位）作為一個標準依據判斷能量等級，可以有效的分析在剎一會可持續發展和循環經濟定量分析與研究中，進而具有著十分重要的意義，同時也很好的發展了技術和經濟。

1.熱力學定律與卡諾循環

對于熱力學來說，其主要是化學工程的一個重要組成部門，同時化學工程熱力學也是化學工程進行開發以及設計過程中的一個重要依據，同時其理論也主要是根據熱力學的第一定律來進行出發的，研究化學過程的能量轉換和有效使用，平衡理論的變化過程限制、條件或狀態，其主要是在一九三零年由福勒提出的熱力學第零定律指出，對于由大量分子、原子組成的物體或物體系，如果兩個熱力學系統中的每一個都與第三個熱力學系統處于熱平衡（溫度相同）狀態，進而被他們打破了封閉的體系，然而對于熱力學的第一定律和第二定律來說，其能量的轉化以及守恒在一切切涉及熱現象的宏觀過程中普遍適用。

2.有效能概念分析

為了能夠更好的對不同的能量品味進行區分，進而便產生了有效能的概念，便為一定形式的能量，可逆變化到給定環境狀態，達到平衡時，在理論方面能夠做出最大的有用工，然而對于穩流來說，系統主要是能夠在一定的狀態下的有效能W，就是系統從該狀態（P、T）變化到環境的狀態（P0、T0）過程所作的理想功B，即：

W=B=（H-H0）-T0（S-S0）=T0S-H （1）

對于有效能和理想功之間是有著不同的基準的，同時也可以認為是理想功為能量在兩個狀態之間的差別，由于有效能計算的基準狀態為環境狀態，因此總是正值這樣，通過對有效能的比較，即按能量轉化為有用功的多少，可以把能量分為三類：高質能量，即理論上能完全轉化為有用功的能量，如電能、機械能（包括水能和風能等）。僵態能量，便唯愛理論上不能夠轉化功的能力，比如海水以及地殼運動等。然而對于地質的能力來說，其主要是能部分轉化為有用功的能量，如熱和以熱形式傳遞的能量，化學能等其中在計算化學有效能時，要求對每一元素均確定其環境狀態，包括溫度、壓力、物態和組成化工生產中與熱量傳遞有關的加熱、冷卻、冷凝過程，以及與壓力變化有關的壓縮、膨脹等過程，雖然能夠能夠熱力學的第一定律來對其進行衡算，然而依然是具有著效能的損失，即總體上能量品位的下降，功可以百分之百轉變為熱，熱不可能百分之百轉變為功，這就要求在化工設計中對不同能量的使用進行合理規劃，這樣能夠更好的降低有效能的損失。

3.化工過程的有效能分析

在實際的能量進行傳遞以及裝潢的過程中，其能力是能夠進行轉化成為功的程度，不僅僅是和能量的質量、體系所處的狀態有密切關系外，還與過程的性質有關根據熱力學定律和有效能的定義，針對不同的化工過程，其主要是通過有效能的進行分析可以算出各種物流以及能源的有效，進而對其作出效能的衡算，評價能量利用情況，揭示有效能損失的原因，指明減少損失的途徑。

3.1 關于換熱的過程

在進行換熱的過程中，其主要是能夠在化工設計中經常看到的，在兩種溫度不同的物質進行接觸的過程中，其熱量將會從高的物體轉換到低溫的物體，進而進行熱交換的兩流體.假設沒有其它熱損失.取一微元進行計算，有高溫流體微元所放出熱量dQ的有效能力dBQ，H為：

（2）

低溫的情況下物體所吸收熱量dQ的有效能dBQ，1 為：

（3）

則有效能的損失dW為：

（4）

據此可以看出，首先是傳熱的過程中將會出現有效能的損失。其次是溫度一定的情況下，溫差越大，則有效能損失越大。最后是溫差在一定的情況下，溫度越高有效能損失越少。因此，在實際工業生產中，低溫傳熱要盡量減小溫差，高溫傳熱則可適當增大溫差，此外，在化工設計中，為合理利用有效能，通常情況下所使用的低溫蒸汽為零點五兆帕到一兆帕來進行工藝加熱，這樣不僅可減少有效能的損失，還可減少因高壓產生的設各費用；高壓蒸汽的作功本領比低壓蒸汽強，因此可以用高壓蒸汽來做功，這樣便能夠更好的活動動力的能源，溫度在三百五十攝氏度以上的高溫熱能，則可以用來產生高壓蒸汽，最終更加有效的避免了效能過大的損失。

3.2 關于傳質過程

對于傳質過程，系統內除了有能量交換，還有質量傳遞，此時在進行有效能分析時就要注意傳質過程帶來的能耗和有效能損失，例如，對于精餾過程，回流比越高，就意味著塔釜的供熱量和塔頂的制冷量就越大，這將直接導致能耗的增加，如果以較高的溫差來降低換熱器而積進行換熱，雖然總傳熱量沒有改變，但有效能損失將會增大在干燥系統中也存在著類似的結論。

3.3 關于化學反應過程

對于一些具有著化學反應的時候，其有效能通常情況下將會表現在終態時體系的溫升和傳質對體系和環境造成的影響上，此時體系的不可逆嫡增要考慮到化學位能的變化。

3.4 關于化工的設計

在對化工進行設計的過程中，經常的將會遇到化工過程太重還存在著傳質、反應以及變壓的一個過程，然而對于傳質過程，系統內除了有能量交換，還有質量傳遞，此時在進行有效能分析時就要注意傳質過程帶來的能耗和有效能損失例如對于精餾過程，回流比越高，就意味著塔釜的供熱量和塔頂的制冷量就越大，這將直接導致能耗的增長，如果以較高的溫差來降低換熱器而積進行換熱，雖然總的傳熱量并沒有出現改變，然而其有效能損失將會出現增大，類似的結論也將會存在著干燥的過程中，其對于有化學反應的過程，有效能損失通常表現在終態時體系的溫升和傳質對體系和環境造成的影響上，這個時候的體系是無法進行逆增的，因此要考慮到化學位能的變化。

4.有效能的效率及討論

通常情況下，其能量的平衡主要是反映了系統的利用效率的數量，同時也能夠更好的反映出系統平衡能源利用的效益，其質量主要是作為一個主要指數在熱力學分析，有效效率可以準確、定量地反映過程的小可逆性，已廣泛應用于化學過程的分析能量是守恒的，然而因為其過程主要是不可逆的，并且也存在著有效能量的損失，進而使其是存在于任何可逆過程不可逆轉的程度越高，有效的損失越大，此外，由于不同的能源有效和可以品味不同，所以它的力量能力也有差異光能源和生物質能源的主要力向是新能源的發展，并且對于無偏一級管是可以發電的單一環境進而出現了爭議。

總結

在經濟發展的同時，也使得能源出現了浪費，同時能源也是促進工業生產的重要物質，然而在對其進行使用的過程中，由于其不能循環使用且無法回收致了能源開發和使用工業生產促進了人類社會的進步，同時也導因此在化學工程設計的過程中為核心，通過改善設各能源效率優化不合理的流程以有效能節約減少不可逆損失，實現能源節約，與此同時也能夠更好的使我國工業不斷的發展。

參考文獻

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熱學在19世紀便已發展成為一門比較完備的科學，隨著人們對客觀世界的了解深入，關于熱學的知識也在不斷擴展。熱學是物理學科的一個重要組成部分，是研究與熱現象有關的規律的科學。課程教學的目的是掌握熱現象規律，了解熱現象作為“大數”粒子無序運動的本質，為大學階段其他課程的學習打好理論基礎，是本科物理專業學生必修的一門專業基礎課。我們使用的熱學教材是經典的李椿等編著的《熱學》教材，通過幾年的教學實踐，對熱學課程的教學內容及教學方法做了一系列的探索和總結。

一、熱學課程的結構及特點

熱學課程的主要內容分為三大部分：宏觀理論部分，稱為熱力學，是通過直接觀察和實驗測量，再用嚴密的邏輯推理方法總結出來的有關熱現象的規律，研究的方法是宏觀法，所得出的熱力學基本定律是自然界中的普適規律，具有可靠性與普遍性，但是它只適用于粒子數很多的宏觀系統、主要研究物質在平衡態下的性質、把物質看成為連續體，不考慮物質的微觀結構，沒有解釋事物的微觀本質；微觀理論部分，稱為統計物理學，是從物質內部的微觀結構出發，即從物質分子、原子的運動及它們之間的相互作用出發，用統計的方法來研究系統的熱學性質，它可以揭示熱現象的微觀本質，但由于它在數學上遇到很大的困難，由此做出的簡化假設（微觀模型）后所得的理論結果與實驗不能完全符合；物性學部分，即熱學理論的應用，利用前兩部分的理論說明物態的性質及其相互變化的規律，包括液體、固體、相變的基礎理論[1]。前兩部分是課程要求的重點，宏觀部分學生掌握起來較容易，但統計物理學部分涉及到微觀領域及統計的方法，理解起來較難一些。

二、熱學內容的表述方式

關于內容的表述，不外乎有文字表述、數學表述及圖像表述等，而在熱學中這三種表述在一個概念中可能都會出現。比如說熱力學第一定律的應用，涉及到四個等值過程，其中在這些過程中會有過程的圖示，即P-V圖，也會有能量的轉換關系的描述，當然不同的能量也可以由數學表達式表示出來。

1.文字表述?？茖W內容的表達力求嚴謹，文字力求精確、簡潔，例如，平衡態的定義，“孤立系統宏觀性質不隨時間變化的狀態”，定義簡潔明了，其中的關鍵詞是“孤立”二字，也說明了平衡態的特性，如沒有這二字，也就不能稱其為平衡態了。另外，在熱學的表述中，很多地方用到了否定的語言，體現最為明顯的是熱力學第二定律，涉及到的定律的兩種表述，開爾文表述和克勞修斯表述都是用“不可能”這樣否定的詞開頭敘述內容，之后兩種表述的等效性的證明也同樣采用了反證法，而不是直接證明。還可以用反證的方法證明兩條絕熱線不能相交、絕熱線和等溫線不能相交于兩點等類似的題目。

2.數學表述。對于熱力學中的概念，文字的描述要多一些，內容也很好理解，學生一般接受也較容易，但對于統計物理中的概念，文字就變得比較抽象，不好理解，所以在微觀方面，相比文字，數學更直觀、更容易理解記憶。相比于物理專業中的其他課程，熱學中涉及到的式子并不是很多，學生也可以根據內容體系，用數學表述的形式把學習到的知識串接在一起，進行系統、有對比、有條理的學習。

3.圖像表述。在熱學中也運用到了非常多的物理圖像表述，相比于前兩種表述，圖像表述更形象、直觀、容易理解。例如，在講解氣體分子按速率分布時，速率分布函數的概念較抽象，物理意義不好理解，但通過利用速率分布曲線圖，從圖中曲線的形狀、曲線下包圍的面積、曲線的峰值對應的速率等方面可以充分理解分子按速率分布的物理意義，使抽象的問題變得形象生動。所以，可以通過作圖，把物理概念、數學計算變得簡單化，直觀化。

三、熱學教學的方法

在熱學課程教學中，怎樣才能把學生認為枯燥的、難懂難記的知識內容變為有趣的、易于理解的內容呢？這就需要我們充分了解這門課程，注意每一個細節內容，把零散的看似不關聯的內容整合起來，達到融會貫通、心中有數，這樣講給學生時才能有的放矢、游刃有余，學生學習的目標也會變得明確、理解透徹。在課程的講解中，可采取以下幾種教學方法。

1.歸納總結的方法。教師在講完每一部分后要對內容做一個總結，把重點內容用一條主線串連起來，便于學生的理解和掌握。例如，在熱力學第一定律這一部分，可以用幾個字把這一部分的主要內容概括出來：一個定律、兩個循環、三個物理量、四個過程，即熱力學第一定律，熱機循環和制冷循環，內能、功、熱量三個物理量，等體、等壓、等溫、絕熱四個過程。這樣的總結使學生既了解了所學知識的重點，也更容易地掌握了所學的知識點。另外，在習題的講解中，也應善于總結和歸納，學生在中學時習慣了大量的題目練習，即所謂的題海戰術，通過熟練的做題來達到掌握知識的目的。在大學的學習過程中，教師應引導學生如何去學習，怎么去做總結，怎樣用最短的時間掌握最多的知識。首先，課堂上教師針對所講知識點應選取一兩個例題進行講解，對用到的知識及所用的解題方法進行歸納總結，學生學習之后對這類題目的解題思路、技巧、用到的知識點等非常熟悉，而且能夠做到舉一反三，提高了學習的效率及解題的準確性。

2.類比的方法。類比法是指一類事物具有某種屬性，可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理的方法。通過類比，可以用熟知的知識引出未知的知識，節約學習時間，也使認知變得簡單易懂。例如，在討論熱力學過程及其涉及到的內能、熱量、功的轉化時，可以在P-V圖中進行描述，之后，在熱力學第二定律中引出熵的概念后，可以通過T-S圖表述理想氣體的性質，特點。通過類比，會發現P-V圖和T-S圖有很多相似的地方，例如，我們用P-V圖示法表示系統在準靜態過程中做的功，即示功圖，而用T-S圖示法表示系統在準靜態過程中吸收的熱量，即示熱圖；在這兩類圖中，每一個點代表一個平衡態，每一條曲線代表一個可逆過程；閉合曲線所包圍的面積等于系統經歷一個可逆循環過程后從外界凈吸收的熱量，也等于系統對外做的功。通過這樣的對比學習，會發現原來枯燥的內容也很有趣，在學習中發現物理中的相似的美。再如，在學習氣體的輸運過程時，粘滯、熱傳導、擴散三類輸運現象也可以進行類比學習，它們分別對應當氣體各處的流速、溫度、密度不均勻時發生的過程，得出的宏觀規律的表達式及微觀解釋都很相似。通過這樣類比的學習，很容易掌握了新的內容，也對所學的內容有了更深刻的理解。

3.討論學習的方法。目前，在教學中提倡貫徹“學生為主體，教師為主導”的教學原則[2]，教師給學生提供機會使學生積極地參與到教學活動中，調動學生學習的主動性、積極性。我們可以結合重要的知識點，課堂上讓學生到講臺上參與問題的討論及講解，也可以以作業的形式布置下去所要討論的問題，學生下去查資料、寫小論文等，之后在課堂上以學生為主體進行討論。例如，在講解熵的概念時，不妨先讓學生自己先查一些關于熵的內容，比如熵這個物理名詞的提出、熵的概念的建立、熵增加原理、熵的應用等。學生通過調研，對熵這個抽象概念就有了一個初步認識，在課堂上討論時，學生也把他們自己查到的資料講解出來，既可以增加信息量，又可以使學生更深刻準確地認識熵。所以，通過這樣的討論學習，可以使每一位學生都在思考，互相啟發，找出正確解決問題的方法，在這樣的教學中，學生不但學習、積累了知識，而且鍛煉了學生提出問題、解決問題的能力，對其綜合能力的培養也起到了很好的作用。所以，教師在課堂上不能一味的自己在講解，要加強與學生的交流，結合內容提出問題，引導學生參與到課堂教學中，培養學生的主體意識，激發學生主觀能動性，使學生更好地掌握所學內容。

雖然熱學課程只是一門專業基礎課，學時也比較少，但是它是學生進入物理專業后最先學習到的一門課程，學習好這門課程會為后續專業課程的學習打下良好的基礎。在教學中，充分掌握課程特點，采用合適的教學方法，使學生喜歡上這門課程，發現學習中的樂趣，進而學習好這門課程，增強探索求知和解決問題的能力。

參考文獻：

[1]李椿，章立源，錢尚武.熱學[M].第二版.北京：高等教育出版社，2008.

[2]黃秀雯，梁永豐.教師身份的確認：作為教育主體[J].教育教學論壇，2013，（22）：20-23.

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關鍵詞：課程特點；教學內容實踐；課程教學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0123-02

世界能源主要來源于礦物質燃料的燃燒，而礦物質燃料的燃燒又是硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、二氧化碳（CO2）及細顆粒物（PM2.5）等各種大氣污染物的主要來源。[1]“燃燒與污染控制”是在“燃燒學”課程的基礎上結合當前燃燒污染物控制問題越來越突出的情況下發展起來的一門較新的學科。該課程既研究礦物質燃料的燃燒過程及化學能的轉化，又研究燃燒導致的大氣污染物排放控制的專門學科。

盡管近幾年來“燃燒與污染控制”這門課程有了很大的發展，各高校在教學方面也積累了很多經驗，但與“工程熱力學”“流體力學”等傳統主干課相比，該課程的教學依然存在不少問題，如學生普遍反映該課程理論難度大、知識點多且零散、對數學要求高等。[2]

為此，筆者結合幾年來的教學實踐對該課程教學過程中遇到的一些困難及解決方法進行梳理和總結，并對“燃燒與污染控制”課程教學內容的制訂及教學手段的選擇提出了自己的意見。

一、課程內容及特點

1.課程內容

“燃燒與污染控制”主要包括化學熱力學、化學動力學、燃料的著火理論、火焰的傳播與穩定理論及湍流燃燒理論模型等基礎理論；液體燃料、固體燃料的燃燒過程及其經典的模型；SOx、NOx等污染物的形成及分解機理以及主要的污染物控制技術。在污染物控制部分，由于近年來國家對環境保護問題愈加重視，新的污染物控制要求、控制內容及相應的新的污染物控制理論及技術不斷涌現，如PM2.5的產生機理及控制理論、控制技術，CO2的捕集與處理技術等。

通過相關內容的講解，使學生了解燃燒及燃燒污染物生成的基本原理，了解掌握最新的污染物控制技術，學會抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，從而理論聯系實際，利用所學知識解決工程中的實際問題。

2.課程特點

“燃燒與污染控制”課程燃燒學部分涉及到傳熱、傳質、傳動量及化學反應，也就是俗稱的“三傳一反”，知識點多、理論性強、學科交叉性強。[3]因此，一方面，該課程的學習要求學生很好地掌握“工程熱力學”“流體力學”和“傳熱學”等專業基礎課程的內容；另一方面，該課程的學習又促進了學生對上述課程知識點的理解。

相比較而言，燃燒部分理論性更強，是一門典型的實驗研究和理論總結相結合的學科。由于燃燒過程的復雜性，截至目前，燃燒科學的研究仍然以實驗研究為主。先進診斷技術的不斷出現使得燃燒實驗獲取的數據更加可靠、準確。[4]20世紀以來，著火模型、火焰傳播理論、反應流體力學和計算流體力學等的建立使燃燒理論有了長足的發展。并且，隨著大型計算機的出現，使得采用數值模擬方法研究燃燒過程已經成為現實。[5]這些都促進了燃燒學的發展。但這些理論模型大多以偏微分方程的形式出現，導致僅學過常微分方程的本科生很難理解。這要求授課的老師探索找到適合本科生知識結構及認知水平的教學內容和教學手段。

污染物控制部分主要研究燃燒導致的大氣污染物的產生機理、燃燒中及燃燒后控制大氣污染物產生及排放的主要技術手段。事實上，C、N、S元素既是常見燃料的組分，參與燃燒反應過程，同時其反應生成物CO2、NOx、SOx又是大氣污染物的主要成分。因此，該部分內容的學習與燃燒學部分的學習緊密聯系。污染物控制除了從機理上分析研究污染物生產及控制外，更注重實踐環節，即污染物控制的主要技術手段及方法的介紹。由于我國近年來愈發重視大氣污染物控制，新的污染物控制內容、新的污染物控制理論及方法不斷出現，這就要求老師不斷追蹤新知識、新技術，不斷充實、更新自己的專業知識。

二、教學方法

1.教材的選擇

“燃燒與污染控制”這門課程知識點多、理論性強、概念抽象，如何上好這門課，選擇好的教材是非常重要的環節。只有選擇好的教材才能根據教材合理制訂教學內容、教學計劃，進而有效促進教師的教學和學生的學習。目前市面上發行的教材一般都側重于“燃燒學”部分，“燃燒污染物控制”部分往往不作為重點，只是捎帶介紹。這些教材主要有國外教材的國內翻譯版和國內教材兩類，這兩類教材各有特點。[6]將“燃燒學”“燃燒污染物控制”作為重點的教材只有由浙江大學岑可法院士領銜編寫的《燃燒與污染控制》。筆者認為，合適的教材應該能夠與學生的知識結構及認知能力相適應，與該課程的教學目標相適應。

針對本課程的特點，教材的內容要全且新，尤其是污染物控制部分，應能夠較好地反映當前的理論發展水平及技術發展現狀。教材內容應當包括化學熱力學、化學動力學、燃燒物理基礎、液體及固體燃料的燃燒、各種主要燃燒染污物的形成機理及控制方法等。由于是面向本科生的教材，應當內容簡單易懂，表述深入淺出，實例豐富直觀，結構邏輯清晰，能有效銜接理論分析與工程實例。這樣才能使學生學起來不感到沉悶單調、枯燥乏味。目前國內出版的《燃燒與污染控制》教材要么理論性太強，要么涵蓋內容不全面，要么針對性太強，總之都存在這樣或那樣的問題。

2.教學內容設計

教學內容系指教學過程中同師生發生交互作用、服務于教學目的達成的動態生成的素材及信息，是教學的核心。[7]教學內容應該具有目標性、實效性、科學性、啟發性。對于“燃燒與污染控制”教學內容的設計，筆者認為應該注意以下幾點：

（1）內容要重點突出，有的放矢。該課程內容包括化學熱力學、反應動力學基礎、著火理論、火焰傳播與穩定理論、液體燃料及固體燃料的燃燒和燃燒污染物控制等部分，但在各部分內容的講解上要有重點?！叭紵龑W”部分，化學熱力學和化學動力學基礎是該部分的理論基礎，可合二為一，講解內容包括化學平衡、熱化學、化學反應速率、質量作用定律、活化分子碰撞理論及鏈鎖反應理論等。其中，熱化學、化學反應速率和鏈鎖反應理論應作重點講解。關于著火理論，授課重點放在閉口系統著火理論模型的建立和結果分析上，并分析燃燒放熱量和散熱量隨溫度的變化曲線，確定著火溫度與初始溫度、物理化學因素和散熱強度的關系。對于火焰傳播與穩定理論，授課的重點在火焰傳播概念、澤利多維奇理論、氣體的動力燃燒與擴散燃燒及火焰穩定的基本原理與方法的講解，并介紹防止火焰吹脫和回火的措施，以及來流速度、火焰傳播速度與圓錐型氣體火焰高度的關系。對于液體燃料及固體燃料的燃燒，液體燃料的霧化、蒸發模型及擴散燃燒，碳的燃燒化學反應及碳粒的燃燒速度作為授課重點?！叭紵廴疚锟刂啤辈糠值闹攸c放在燃燒過程中SOx、NOx的生成機理，燃燒過程中SOx、NOx的脫除以及燃燒后脫硫脫硝技術，并介紹PM2.5的生成與脫除技術的最新進展，CO2的收集控制技術。介紹理論模型時，應更注重理論模型物理意義的解釋。

（2）理論與實踐結合?！叭紵c污染控制”是一門理論性及實踐性都很強的學科。課程涉及的相關理論模型較為抽象，不易掌握。因此，該課程的教學內容必須與工程或生活實踐緊密結合。如“燃燒學”部分，在教學內容設計過程中必須將理論與具體工程案例或燃燒相關生活案例相結合，以具體案例作為切入點，將復雜抽象的理論概念穿插到生動、具體的案例中進行講解。要開設必要的實驗課，如本生燈測火焰傳播速度、煤的工業分析和元素分析、預混火焰濃度測量、聯合脫硫脫硝實驗及煙氣分析儀測定煙氣成分等。對于熱能動力專業的本科生，筆者結合鍋爐的設計案例，利用燃燒學理論解讀爐膛結構設計、燃燒器布置、風量確定、爐膛點火這些具體方案設計背后的理論依據，從而強化對燃燒理論的理解。結合家用燃氣灶臺，講解燃料與空氣的混合原理。安排學生參觀熱電廠的脫硫脫硝及除塵裝置等污染物控制設備，現場分析各種技術設備的設計原理，強化學生對污染物形成機理及控制技術的認識，使書本理論與實踐統一。

3.教學方法的設計

（1）采用啟發式教育。學生是學習的主人，“教”是為“學”服務的，“教”不是統治“學”，也不是代替“學”，教師的“教”是啟發和引導學生的“學”。就“燃燒與污染控制”課程的教學而言，在教學過程中應從學生的知識結構及認知能力出發，結合具體的教學內容和教學目標，采用提問、討論、案例分析等多種方式，讓學生參與到老師的教學過程，激發學生的學習熱情，使他們在活躍、開放的教學氛圍中理解掌握燃燒與污染控制相關的知識點，并能使用相關知識點分析解決實際問題。問題的提出要有引導性、針對性，要圍繞教學目標，否則難以達到預期效果。

（2）多媒體教學與板書的有機結合。現在，各種多媒體技術已經廣泛進入課堂教學，成為課堂教學的重要手段，對傳統板書教學形成了巨大的沖擊。多媒體教學課件圖文并茂、內容豐富、信息量大。就“燃燒與污染控制”而言，燃燒過程和污染物控制設備可以被生動地展示出來，使學生能夠更加深刻、有效地理解相關理論概念。[8]但是，使用多媒體技術授課時，老師講課的速度加快，信息量增加，學生的思維跟不上。[9]板書比較靈活，對于復雜理論模型可以引領學生的思維，鞭辟入里地進行推導，融會貫通。但是，板書速度慢、效率低。因此，在“燃燒與污染控制”課程教學過程中，應將多媒體教學與傳統板書有機結合，揚長避短，充分發揮各自優勢，以達到最佳的教學效果。

（3）多種考核手段的結合使用。在教學過程中，應采用多樣化的考核手段，了解學生對課程知識點的掌握情況，督促學生的學習。課堂提問、課后作業、案例分析、階段考試等都可以作為考核手段。但無論采用何種形式的考核手段都應當激發學生的學習熱情，提高學生的學習效果，增加學生對本課程本專業的認識為出發點。

三、結論

綜上所述，“燃燒與污染控制”涉及傳熱、傳質、傳動量及化學反應，融合了工程熱力學、傳熱學、流體力學、高等數學等方面的知識。在教學過程中應點面集合，重點突出，理論聯系實際，加強對學生實踐能力的培養，不斷更新教學內容。同時，作為老師，需要不斷學習，及時掌握該課程新的知識點，及時更新教學內容。

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關鍵詞：高等物理化學；環境專業；教學內容；教學方法

浙江工商大學案例型《高等物理化學》課程改革研究 （xgy12105）項目。

【中圖分類號】G642

物理化學作為環境、化學、生物、化工、材料等專業本科生基礎課，由于概念多、公式多，學生在學習過程中普遍感到抽象、難學和難理解，厭學傾向比較明顯。然而，物理化學中的理論、方法和觀念在培養學生創新能力方面又具備其他課程無法替代的作用。高等物理化學作為物理化學的延伸，是研究生階段的核心基礎課之一。因此，根據具體研究方向，改革教學方法，避免滿堂灌輸式的傳統教學模式，重新點燃學生的學習興趣，對培養研究生科研創新能力至關重要，是未來高等物理化學課程改革的必然出路。

一、我校環境專業研究方向與物理化學的聯系

我校環境科學與工程專業具有一級學科碩士學位授予權，經過多年發展，已形成5個特色的學科方向：（1）廢水處理與優化控制技術；（2）廢物處置與資源化技術；（3）大氣污染控制理論與技術；（4）環境功能材料與友好過程技術；（5）環境生物與生態修復技術。這些特色研究方向與物理化學有著非常緊密的聯系，物理化學的理論和方法一直被運用到環境保護中。例如：（1）水處理過程、污泥消化處理、熱污染控制等許多方面都涉及熱化學模擬計算；（2）作為常用的高級氧化技術之一-電化學方法涉及電化學基本原理、內電解、電凝聚、電解氧化/還原及電滲析等物理化學知識；（3）環境功能催化材料涉及熱力學和動力學等多方面的知識；（4）吸附劑、表面活性劑等污染修復方法與物理化學中膠體與界面部分密不可分。因此，針對研究生高等物理化學課程改革，必須考慮如何體現課程特色、以何種模式實現研究生科研活動中基礎知識再認識以及創新性思維能力的提高等關鍵問題。

二、環境專業高等物理化學教學設計改革

1.教學內容改革

高等物理化學包括化學熱力學、化學動力學、統計熱力學、結構化學四大塊內容。作為環境專業研究生的基礎課程，各部分教學內容應注重突出特色，有所取舍，不能簡單重復本科階段的物理化學教學。針對本校環境專業研究方向和有限的課堂學時，筆者認為，選取化學變化的方向和限度問題、化學反應的速率和機理問題、催化劑結構與性能關系、電化學基本原理和應用作為核心教學內容，有利于吸引學生結合自己的研究課題進行深入的自主學習。

在理論教學的基礎上，適當增加1-2個具體實驗，通過實踐教學深入、形象地理解環境凈化技術應用時的物理化學基礎知識。

2.教學方法改革

大量的實踐表明： 傳統的以教師講授為主的教學模式已經不能適應時代的發展，尤其是抽象性、概括性、邏輯性很強的高等物理化學教學。要培養研究生的科研創新能力，必須激發學生的自主學習熱情。因此，改革教學方式，以學生為主體，教師講授為輔，進行前沿引導式教學為現代高等物理化學教學改革點亮希望。

具體課程安排過程中，可按教師講授（提出問題）學生互動（解決問題）教師總結點評（基本原理強化）順序展開教學。改變傳統的系統講授為重點講授，教師根據學科特色，有側重地突出物理化學專業知識點的應用和前沿，設置課程研討課題；學生根據興趣自主選者課題，課后進行文獻調研和歸納，并在課堂上展示學習心得；最后，教師根據學生自主學習情況進行點評，并提出改進的建議。此外，在課堂教學上，應經常以啟發式的語言、事例來激勵學生，引導他們積極主動進行學習。

三、物理化學教學改革初探

根據教學設計，筆者初步嘗試了教師主講3個專題，提供學生6個課題，輔助1個實驗的教學模式。教師主講內容包括：（1）物理化學在光催化環境凈化技術中的應用；（2）物理化學在環境電化學技術中的應用；（3）物理化學中的膠體界面化學。提供學生選擇自主學習的課題如下：（1）物理化學與環境保護；（2）光催化體系的反應機制及應用時的瓶頸突破；（3）電化學處理有毒難降解有機污染物的電子轉移機理；（4）污水處理中的熱力學過程；（5）吸附法處理環境污染物的動力學過程；（6）膠體表面/界面調控與環境污染治理。要求學生學會利用學校圖書館的Web of Science和google學術搜索工具，查閱自選課題相關的文獻，主要是主流TOP期刊的論文，在大量閱讀文獻的基礎上，寫出能體現課題核心內容和研究亮點的綜述。經過這兩階段的學習，學生已基本具備文獻查新、科學問題提煉的能力。最后筆者選取環境污染治理的新技術-太陽能光催化處理印染廢水為輔助實踐教學，通過改變反應條件，觀察廢水色度變化，既能給學生直觀感受，又能通過后續的數據處理，讓學生體會到物理化學基本理論的美妙。

本實驗中主要涉及物理化學中的阿倫尼烏斯公式：

（1）

其中k為反應的速率常數，可以通過不同時間染料降解動力學進行擬合得到；A為反應的頻率因子，對于確定的化學反應為一常數；Ea為反應活化能；R為理想氣體常量；T為熱力學溫度。通過對公式（1）進行對數轉換，可以得到公式（2）：

（2）

通過測定不同溫度下染料降解的速率常數k ，可以利用公式（2）計算得到反應的活化能Ea；進一步通過有無催化劑的對比實驗，可以計算出染料降解反應中添加催化劑對Ea的影響，預測反應過渡態的相關信息，直觀而深刻地體會到物理化學基礎知識點在實際環保技術中的應用，使理論與實踐完美結合，激發學生在各自研究領域重新學習物理化學的興趣。

四、結束語

總之，物理化學是一門基礎理論性和實踐性都很強的學科，加強物理化學知識的學習，特別是通過課程解析物理化學基本規律在現代環境保護研究前沿熱點的作用，將會有助于我校環境專業研究生從分子本質上加深對本專業和研究方向的認識，促進研究生更快地實現從知識學習到科學研究的角色轉變。

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