前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇石油化工类论文范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
摘要:本文将以最新版英汉(汉英)石油化工词典为例,基于尤金・奈达的功能对等理论,总结石油双语词典所具有的特点,对其中的词目翻译进行研究,并从实用角度出发探究石油双语词典的编纂内容,在一定程度上弥补这一研究领域的空白,更好的服务读者。
关键词:双语词典;石油;翻译
一、石油双语词典的发展背景
(一)英汉、汉英石油化工词典的出版现状
1996年,石油工业出版社出版了由孙济元主编的第二版《英汉石油技术词典》。2012年,张键主编的《英汉石油化工词典》由中国石化出版社出版发行,与之前出版的词典相比,收录词条数由15万降至8万,许多不常用的专有名词都被删掉,使新版石油化工双语词典更加简明,实用。
(二)英汉、汉英石油化工词典的性质
词典是一种工具书,它同文学,经济,法律等书籍的翻译有很大差异,具备自身独有的性质,即“以词目词为核心,将词,短语作为独立的处理单位翻译”。现根据石油双语词典特点,总结出如下性质:
1.专业性。在石油双语词典中,专业性术语占很大一部分,这也是其自身特殊性的一种体现。例如,对“石油”一词的翻译普遍为 “petroleum”, 少数情况下也可译为 “oil”, 但对“原油”的翻译只能为 “crude oil”。因而,石油化工中大量专业词汇的出现使得石油双语词典无疑具有其领域的特殊性。
2.示范性。据笔者对校内100名研究生所做调查表明,当翻译石油化工类相关专业术语时,近九成学生表示石油双语词典和课本是他们查阅相关内容的主要途径。随着科学技术的不断更新与进步,互联网已逐步走进人们的生活,但对于研究生的学术论文,由于其本身具有权威性,网络上专业词目的准确性仍有待进一步核实。
3.单一性。词典翻译不同于其它文本的翻译,很少出现意译,这是因为词典,尤其是专业词典本身的词目就具有一定难度,加之其翻译与句子的翻译不同,使词对词翻译成为可能。
4.简洁性。石油双语词典本身内容的专业性要求在对其翻译时力求简洁,以减少读者阅读相关文章时的难度。
二、奈达的“功能对等”理论在石油双语词典翻译中的应用
(一)奈达和他的“功能对等”理论
奈达所提理论的核心思想是“功能对等”,即让译文和原文在语言的功能上对等,而不是在语言的形式上对应。动态对等中的“对等”包括四个方面:1. 词汇对等;2. 句法对等;3. 篇章对等;4. 文体对等。由于现存石油双语词典中只有词目的翻译,所以下面将重点研究词典中的词汇对等。
(二)奈达的“功能对等”理论在石油双语词典翻译中的应用
上文我们也提到过,迄今为止的石油双语词典只有词目词的翻译,在尤金・奈达的“功能对等”理论中,句法、篇章、文体对等暂时不能用来分析。就词汇对等而言,笔者欲从“直接提供对等词”和“括号提供对等词”两方面加以阐述。
1.直接提供对等词。刘宓庆在其著作《当代翻译理论》中详细列出5种英汉对等的词汇,包括:(1)人称代词;(2)荡始捌渥楹鲜胶透髦质理公式;(3)无歧义的科学技术名词和专业术语;(4)无歧义的名词、无歧义的固定搭配及常用的自由搭配。显然,在石油双语词典中绝大多数的词目都属于专业术语,直接提供对等词适用于大部分石油化工词目。
2.括号提供对等词。虽然各种翻译理论和实践已经达到可以让目标读者知晓其意的程度,但各国不同的语言想要做到完全对应还是十分困难的。在英汉石油化工词典中,括号提供对等词相对来说很好的解决了这一问题。
三、石油双语词典的发展趋势
(一)增加国际音标和词目释义
在对我校石油与天然气工程学院研究生的调查发现,近七成受访人群都希望对词目增加国际音标和注释,以便在攥写论文时对相关术语有更清晰的认识。
(二)适当增加例句
通过对我校石油专业研究生关于使用双语词典情况的调查问卷显示,对相近词目增加例句有助于读者更准确了解词目含义,并容易区分相似词目意义的不同。
四、结语
与其它双语词典相比,石油双语词典具有专业、示范、单一、简洁四个特殊的性质,但奈达的“功能对等”理论仍适用于词典中词目的翻译。对石油专业研究生的问卷调查在一定程度上说明适当增加音标,注释及例句的方法,从双语词典的实用性出发是可行的,但因此为词典编纂带来的更大难度问题仍有待于研究。
参考文献:
[1]盛培林.双语词典翻译与跨文化研究[J].中国翻译,2004(3):22-26.
[2]张键 编.英汉石油化工词典[M].北京:中国石化出版社,2012,4.
[关键词]工程实践 教学模式 综合实验 认识实习 生产实习
[中图分类号] G712 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)11-0084-03
中国石油大学(北京)化学工程与工艺专业(化工专业)以石油、天然气、煤炭等化石能源的加工利用为背景进行人才培养,满足国家能源化工发展重大战略对专业人才的需求,是教育部特色专业和综合改革试点专业。经过多年的建设和发展,我校化工专业具有鲜明的石油石化特色,主要体现在以下几个方面:1.石油加工类专业课程的开设,包括“石油加工工程I”、“石油加工工程II”与“有机化工工艺”3门专业限选课,“近代炼油技术”专业选修课,以及40学时的“石油加工工程实验”必修课;2.在国有大型石化企业设立了实习实践基地,以此为依托开展专业认识实习与生产实习;3.绝大多数专业教师有着良好的石油实践背景,不仅讲课案例多与石油有关,而且为学生提供的毕业论文(设计)题目以及大学生课外科研训练题目也多与石油相关;4.学生就业去向主要是石油石化企业以及与此相关的单位。
学生工程实践能力的培养是工科专业人才培养的核心。我校化工专业学生的工程实践能力主要通过实验、实习、设计、科研训练、毕业论文(设计)等环节进行培养,其中在专业实验与实习方面进行了培养模式的探索与尝试,取得了良好的效果。
一、项目导向的研究式专业综合实验模式
实验是培养学生动手操作能力的重要途径。石油加工工程实验是我校化工专业的重要专业实验课程,为了更好地培养学生的工程研究与实践能力,创新了实验教学模式,优化了实验教学内容。石油加工工程实验的开设以项目研究为导向,主要内容包括30学时的油品综合评价实验和10学时的中试演示试验,在培养学生动手操作能力的同时,注重培养学生的科研能力、协作意识与表达交流能力。
油品综合评价实验以原油评价为核心,先通过对原油的实沸点蒸馏切割得到汽油、煤油、柴油、减压馏分和减压渣油等不同馏分油,然后让学生分组完成各个馏分油的性质测试,最后小组内部汇总各位同学的测试数据,撰写综合实验报告,提出原油的可行加工方案,并答辩汇报。[1]通过这一研究式综合实验,使学生掌握了原油蒸馏和馏分油性质测试的基本方法,模拟了石化企业对原油评价的整个研究过程,体会了石油炼制工业过程的内涵,学会了针对原油性质确定合适的加工方案,不仅学习巩固了基本知识和操作技能,同时培养了学生团队协作的精神,并通过最后的答辩环节培养学生的表达交流能力。
中试演示试验依托重质油国家重点实验室强大的科研平台和化学工程学院中试科研基地而开设,主要内容涉及原油的二次加工过程,包括渣油溶剂脱沥青、多功能提升管催化裂化、固定床催化加氢、碳四烷基化以及冷模流态化。学生分组参加中试演示试验,指导教师结合课堂所学理论知识讲解各中试装置的用途、原理、特点、工艺流程以及相应技术的工业应用状况等,并进行现场提问与讨论。通过中试试验的训练,引导学生了解了石油化工工艺发展的最新动态,培养了学生的工程放大意识以及将理论应用于实践的能力,并激发了学生的科研和实践热情。
二、“校内―校外―校内”的三段式实习模式
实习是工科专业工程实践教学的重要环节,是将学生所学的基础理论知识、专业知识和实际应用相结合的实践过程,是深化课堂教学效果的关键途径。我校化工专业的实习环节包括金工实习、认识实习和生产实习三部分。其中认识实习和生产实习分别在大二暑假和大三暑假进行,主要依托校外实习实践基地来开展。但是目前大型石化企业的自动化和技术集成程度越来越高,在企业“安全第一”的要求下,学生几乎失去了动手操作的机会,在企业现场的实习“只能看,不能动”,致使实习效果不佳。
为解决上述问题,提高认识实习和生产实习的教学质量,学校在校内建设了学生可以动手操作的实践基地,包括设备拆装实验室和炼油化工与自动化仿真实践教学基地,并在此基础上提出并实践了“校内―校外―校内”的三段式实习模式。学生首先在校内实习相关的理论知识,然后到校外实习基地(炼油企业)进行现场实习,最后回到校内实践基地进行操作训练。
(一)认识实习
认识实习的主要目的是让学生初步了解炼油企业,对企业、生产车间、生产装置有个初步的印象和概念,简单了解主要的炼油工艺过程、原油及石油产品,掌握加热炉、换热器、蒸馏塔、反应器、泵、风机、压缩机、管道、阀门等常见单元设备的工作原理、结构特点、主要用途等,并为《化工原理》、《化学反应工程》等后续课程的学习奠定良好的基础。
认识实共2周时间,首先在校内花约2天时间学习加热炉、换热器、蒸馏塔、反应器、机泵等常见单元设备的工作原理、结构特点及主要用途。然后到校外实习基地进行一周的现场实习,主要是在炼油厂参观典型化工设备,如泵、风机、换热器、过滤机、精馏塔、反应器等,请企业技术人员讲解设备的操作、维护与保养。另外,简单了解石化企业对原油的加工流程、典型加工过程,如常减压、催化裂化、加氢、重整装置等。通过现场学习,使学生对石化企业单元过程设备以及由其组成的工艺过程有初步的感性认识,为专业课程的学习奠定基础。最后回到校内的设备拆装实验室,结合所学理论知识和现场的参观实习,对照图纸进行设备拆装实习,了解化工设备内部的实际结构及特点,如蒸馏塔的塔盘及装填方式,压缩机活塞、进气阀和排气阀、离心泵的轴承座等的机械密封结构,安全阀和控制阀的执行机构的特点等。通过拆装实习,学生对设备的内部结构及工作原理有了直观和深入的理解。
(二)生产实习
我校化工专业生产实习的主要目的是让学生进一步了解炼油企业的生产过程,熟悉原油特点、实际加工方案及主要加工过程的工艺流程,了解或掌握某一生产车间的原料与产品、工艺流程与原理、产品质量控制指标与控制方法,加深理解主要工艺设备的结构、原理和操作,培养学生的安全与环保意识和工程实践能力,并为《石油加工工程》、《有机化工工艺》和《近代炼油技术》等后续课程的学习奠定基础。
生产实共4周时间,具体实施步骤如图1所示。首先结合炼油企业的具体实习车间,在校内用两三天时间学习原油加工方案与主要工艺过程的原料、产品、工艺流程、操作参数等理论知识。然后到校外实习基地进行两周的现场实习,并采用“集中-分散-考核-集中”的现场学习模式。[2]第一个“集中”是指学生进入企业后,请企业培训人员向学生集中介绍企业概况、车间概况、安全与环保规范及案例等,并到石油化工安全实训基地接受与企业员工类似的安全培训。“分散”指的是将学生分配到具体的车间进行岗位实习,熟悉学习车间的生产原理、工艺流程、原料处理、产品精制及用途、装置特点及作用、工艺操控、事故处理方案等。“考核”是指岗位实习一段时间后,由指导教师逐一对学生的掌握情况进行现场考核。最后一个“集中”是指现场实习结束前一两天,由指导教师分组带领学生对企业进行参观学习,让学生对各车间以及其之间的联系有一个宏观的了解。通过现场实习,培养学生的生产安全与环保意识,了解石化企业的实际生产过程、生产车间与岗位的工作环境与规范要求,熟悉工艺过程与生产原理。最后回到校内的炼油化工与自动化仿真实践教学基地,进一步学习主要炼油工艺过程的原理、流程,特别是产品收率与质量调控方法,并进行操作模拟,了解装置的开停工操作,掌握工艺参数调整对产品收率与质量的影响规律、生产事故的排查与处理方法。通过仿真实践环节,解决了现场实习“能看不能动”的缺陷,培养了学生的工程运行能力。与此同时,学生要完成生产实习报告和仿真培训报告,按照标准绘制现场实习车间与仿真单元的详细工艺流程图。
■
图1 生产实习实施步骤示意图
三、校内外实践基地的建设
实践基地是开展工程实践教学的载体,在一定程度上决定了实习质量与效果,因此需要加强实验室与校内外实践基地的建设。[3]为更好地实践三段式实习模式,我校在校内建设了设备拆装实验室和炼油化工与自动化仿真实践教学基地,并在燕山石化、华北石化、石家庄炼油厂等建立了稳定的实习基地,与燕山石化共同建设了国家级石油化工安全实训基地。
(一)设备拆装实验室
设备是拆装实验室的主体。为此,从石化企业引入了一批典型设备,如换热器、压缩机、热油泵(单级与多级)、计量泵、螺杆泵、控制阀、安全阀等设备;专业教师提供了不同类型的蒸馏塔盘;设计建造了加热炉、往复泵、轴流泵、蒸馏塔、反应器等有机玻璃动态演示模型。
(二)炼油化工与自动化仿真实践教学基地
在广泛调研的基础上,学校于2010年建成了炼油化工与自动化仿真实践教学基地,包括炼油化工过程的仿真培训系统和催化裂化半实物工艺流程仿真系统两部分。
炼油化工过程的仿真培训系统基于霍尼韦尔先进的ePKS(即Experion过程知识系统)DCS控制系统及Unisim模拟平台。该系统与目前石油石化企业仿真培训系统一致,与企业保持技术零距离。该系统由两部分构成:第一部分包括一套ePKS DCS控制系统;第二部分包括5套Unisim仿真模拟系统和5个标准工艺模型(常减压CDU、连续重整CCR、柴油加氢DHDS、加氢裂化HCU、催化裂化FCCU),其中催化裂化FCCU模型为定制开发,与所建设的半实物工艺流程仿真装置匹配。
催化裂化半实物工艺流程仿真系统按照真实炼油厂催化裂化装置进行8:1比例缩小建设,包括反应再生设备、塔、压缩机、机泵、换热器、空冷器等设备构件,体现提升管反应、两段再生、外取热、原料掺渣油、小回炼、催化裂化产物分离、液化气生产、汽油处理和稳定等过程的特点。装置内不运行实际物料,部分重要输入输出数据与真实DCS相连接,以DCS控制系统为中心,获取操作员仿真培训系统中催化裂化五套标准工艺模型的数据,反应―再生和分馏系统的重要数据在实物装置上显示,重要阀位数据可现场显示和调节双向传送。
(三)石油化工安全实训基地
石油化工安全实训基地是我校与燕山石化按照“优势互补、互利共赢”的原则共同建立的。在基地的规划与建设过程中,充分利用了燕山石化公司的设备、人力、场地、师资条件,并融入学校在安全方面的研究成果,提高了实训基地的技术水平。该实训基地是北京市校外人才培养基地和国家工程实践教育中心的重要组成部分。
安全实训基地位于燕山石化教育培训中心,包括基本安全技能实训室、现场安全操作和安全管理技能实训室、提高型安全实训室三部分。基本安全技能实训室包括个人防护基本技能实训室、抢险救护基本技能实训室、安全监测技能实训室、公用工程现场模拟实训室、危险品标识实训室五部分。现场安全操作和安全管理技能实训室包括电气安全实训室、危险化学品物性测试实训室、现场直接作业环节安全管理技能实训室、应急救援能力实训室、事故模式预测实训室。提高型安全实训室包括人机工程安全实训室、设备危险性预测实训室、综合现场管理实训室。
四、结束语
实践教学是培养工科专业大学生的重要教学环节,伴随我国高等教育对工程教育的重视,近年来各高校纷纷强化工科专业大学生工程实践能力的培养。工程实践教育的实施需要依托有良好的实验室和实践基地,更要有可行的实践教学模式。中国石油大学(北京)化工专业创建了良好的专业实验教学条件与稳定的大型国企实习基地,并拥有中试研究基地、设备拆装实验室、炼油化工与自动化仿真实践教学基地等特色校内实践基地,以及石油化工安全校外实训基地,为学生工程实践能力的培养奠定了良好的基础。另一方面,专业教师多年来致力于工程实践人才培养模式的探索与实践,形成了较为成熟的具有石油特色的工程实践人才培养模式,如项目导向的研究式专业综合实验教学模式、“校内―校外―校内”三段式实习模式。良好的工程实践硬件设施与可行的实践模式相结合,必将培养出具有较强工程实践能力的专业人才。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 李瑞丽, 徐春明. 石油加工工程综合实验的教学与实践 [J]. 实验技术与管理, 2007, 24,(4): 108-109.
[2] 孟祥海, 孙学文, 周亚松. 提高化学工程与工艺专业生产实习质量的措施 [J]. 中国石油大学学报(社会科学版), 2010, (S2): 124-126.
[3] 刘淑芬. 以教育规划纲要为指导全面提升工科高校大学生工程实践能力的培养 [J]. 大学教育, 2012, 1(8): 27-28.
【关键词】创新;高职教育;化工专业
创新是一个民族的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。创新教育是以培养人的创新精神和实践能力为价值取向的教育,包括创新意识、创新精神和创新能力等诸多方面。同时,创新教育又是培养创造性思维、形成创新精神的教育,所以应该把培养学生的创新意识、创新精神和创新能力贯穿于教学的实践过程中。高职化工类专业教育应以培养学生的实践能力和创新能力为重点,满足学生就业、创业和个性发展的需要,培养学生以专业理论、技能和实践科目为主的综合职业能力,打造全面建设小康社会所迫切需要的高素质化工一线技术工人队伍。
1 设疑启智、营造创新氛围
教学中每一教学步骤都应设信息沟,层层递进,教师可根据一定的教学内容,设计适量灵活性较大的思考题,或让学生从同一来源的材料或信息中探求不同的答案,培养学生积极求异的思维能力。设计此类思考题,让学生进行讨论、争论、辩论,既调动了学生积极运用语言材料组织新的语言内容,又训练了他们从同一信息中探求不同答案的求异思维能力。当学生对这类讨论性问题产生兴趣时,他们会不畏艰难、积极主动地学习。其次,教师在上课时要让学生发表见解,多显示思维活动的过程,思维过程的展现与评议可以打破传统封闭型的教学方式,教会学生思考、探索问题和解决问题的能力。积极鼓励学生的自辟蹊径的做法,善于发现学生思维的闪光点,使学生的头脑中会经常闪现出创造的火花。总之教师应不失时机地给学生创造学习语文的氛围,加强语言信息的刺激,营造创新教学氛围。
2 培养发散思维,提高创新思维能力
有位名人曾说过:“好的先生不是教书,不是教学生,乃是教学生学”。有研究表明,讨论式、质疑式的教学有利于发散思维、创新思维的发展。要让学生丰富想象,积极探索求异,坚持独立见解,这就要求教师要善于挖掘教材中蕴含的创造性因素,通过设疑创设情景,给予每位学生参与的机会。让学生积极运用所学的知识,大胆进行发散创造。
3 创新精神的培养
创新精神是指敏锐地把握机会,敢于挑战、敢于付诸探索行为的精神状态。现代教学论首先强调的是课堂教学应以教师为主导,以学生为主体。教师要调动学生的积极性,千方百计让学生主动学习,让学生参与教学。化学化工更具备这方面的优势。学生在做四大化学实验时,教师可以大胆放手让学生去做,在明确实验目的的前提下,从仪器组装到结果分析,都由学生自己完成,教师只起引导作用;也可以边做实验边讨论学习,激发学生学习的兴趣和求知欲望。同时营造学生积极提问、充分展示自己的氛围,鼓励学生大胆质疑,对学生所取得的成绩及时肯定、表扬,让学生经常有享受成功的心理体验。教学中注意发现学生具有独特性和新颖性的思想,并给予及时的鼓励。即使是错误的想法,也不能因为不合常规而任意抹煞。要允许学生对老师的讲课提出异议,允许师生之间的多向交流。如在化工工艺学课程中,对流程图的设计问题,可以让同学们找出更合适的工艺路线或选择更合适的设备。对于学生的异议要提出表扬,这样会使学生勇于发现问题、勇于提出问题、追求解决问题,初步培养学生的创新精神。
4 创新能力的培养
创新能力,包括敏锐的观察能力、创造性的想象能力及创新思维能力和实践能力。创新是一项自主性活动,教师在创新教育过程中的主要作用在于启发和引导,讲究教学方法的启发性,调动学生的自主性和自觉性,激发积极的思维,启发诱导学生在课堂中及课外直接进行创造性活动。我们在教学中主要从以下四个方面来培养学生的创新能力:
4.1 以工作过程为导向培养学生创新能力:首先要以工作过程为导向,创设富有启发性的问题和情境,为激发学生的思维提供良好的素材。采用的方法主要有类比联想、设立悬念、以旧引新、自己动手等。通过简要的提示,引导学生在演练的同时把握教材重点,突破难点。使学生作为一个独立的个体,善于发现和认识有意义的新知识、新事物、新方法,归纳有关规律,将知识总结成系统化和网络化,这就是一个创新性的思维过程。
4.2 运用现代化的教学手段,提高学生创新能力:在化学化工课堂教学中,引入多媒体和计算机仿真教学,这样可以扩大学生的感知空间和时间,有利于发展学生的想象力、观察力和创新思维能力。在化工单元过程及设备的教学中通过使用多媒体课件演示可以使学生直观地学习流体输送设备、换热器等化工设备的内部机构和工作原理。化工原理和化工工艺课都使用了专门的仿真教学系统,生动地再现了工厂的一些流程,收到良好教学效果。
4.3 利用化学实验实训,培养学生创新能力:实验实训是高职化工实践教学的重要环节,最能培养学生的创新和实践能力。实验实训的装置、原理、过程以及结果计算都蕴含大量的创新素材。做实验的目的,并不仅是让学生学会操作,更高目标是要求学生熟悉实验原理,突破教材的框框,大胆设想,寻找完成实验的最佳途径。通过学生动手、动脑反复设计、修改、推理和完善,学生能强化对原理的理解,熟练基本的实验操作。同时,这样也可以培养学生严谨的科学态度,增强学生的创新意识,培养学生的创新思维。实验实训源于教材又高于教材,贴近生活和生产实际,通过实验实训,学生切实感受到已学知识在实际生产中的应用自主创新意识得到了提高。
4.4 开展研究性学习,培养学生创新能力:在具备良好的理论基础和实践基础上,指导学生查阅相关文献和撰写论文,让他们享受成功的喜悦。这样能激发他们的创新意识,焕发他们的创新精神,培养他们的创新能力。
我们从大一第二学期开始在教学中注重引导学生阅读化工杂志,举办科学讲座、参观化工厂,进行小论文的撰写,初步培养了学生个人查资料获取知识、进行研究性学习的能力。大二、大三进行不定期的实践实习,进行化工制图、化工过程及设备课程设计以及化工工艺流程设计,并在课余时间完成有关有机化工、无机化工、石油化工、精细化工、生物化工等方面的论文撰写。通过研究性学习的开展,大大提高了学生的创新能力,扩大了他们的知识面,巩固了他们的基础理论知识。
关键词:《化工原理》;必要性;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)08-0107-03
《化工原理》课是学习化学工程与工世专业的基础。它几乎覆盖了化学工业的各个专业,例如:化学工程、化工工艺、高分子化工、精细化工、工业分析、电化学工程和工业催化等。作为一门基础专业课,《化工原理》是学校开设的核心课程,为了更好地发展这门课程,在教学方法和教学手段上要相对做出调整。
一、兴趣是激发学生学习的源泉
兴趣是人类在需求的基础上,逐渐的在日常活动中发生、发展的。人类需求的对象往往是兴趣对象,由于人们对不同事物产生的需要不尽相同,所以能够培养多样的兴趣对象。正如瑞士心理学家皮亚杰所指出的:“兴趣,实际上就是需要的延伸,它表现出对象与需要之间的关系,因为我们之所以对于一个对象发生兴趣,是由于它能满足我们的需要。”[1]兴趣帮助人类认知事物和从事各项活动,促进人们不断的去探索并发现新事物。兴趣对人类起到一定的推动作用,如在人的学习生活中,它指引人类对事物表示关注,对于感兴趣的,能够主动的带着愉悦的心情去探究。孔子说:“知之者不如好知者,好知者不如乐知者。”孔子的这句话说的也就是兴趣对于学习的重要性。所谓学生对学习感兴趣,也就是说,学生带着高涨的、激情的情绪从事学习和思考,对面前展示的真理感到惊奇甚至惊讶;学生在学习过程中能够意识和感觉到自己的智慧和力量,体验到创造的欢乐,为人类的智慧而感到骄傲。真正要使学生对学习感兴趣,真正使你的课堂活跃起来,就使学生有对知识的渴望和有知识的愿望。[2]《化工原理》原理专业课依据自身的特点,将操作原理、规律作为核心,对以后的操作设备在选型以及设计上起到一定的辅助作用。而传统教学模式仍保留着保守灌输式。学生的思维方式仍然是记笔记和强化记忆,得到的效果可想而知。而理论联系实际可以充分调动学生学习的热情与兴趣,加深印象,极大地提高了学习的质量。
二、加强理论课与实验课的有机衔接,使学生充分消化吸收理论知识
《化工原理》实验是与理论课同步进行的实践教学环节,是《化工原理》教学的一个重要环节。作为一门独立的基础课,《化工原理》实验在《化工原理》课程教学中举足轻重,对加深和巩固课堂教学的基本内容,培养学生的实践能力、创新能力具有很大的作用。实验室设备的提高也能培养学生实验创新的能力。但目前《化工原理》在实验教学方法、测试手段和技术上仍有许多问题。由于采用两套师资队伍,学生层次不同,理论课教材不同,难免使理论课与实验课脱钩,[3]实验教师要认真组织好实验教学,实验课采取课前预习、写出预习报告、现场抽题笔试和口试相结合、实验操作、编写实验报告、期末书面考试的教学方式。在理论授课中,与实验相关的章节,教师有意识的讲解所要验证的理论,使理论和实践相结合,这样便达到了理论与实践的统一。
三、改进教学方法与手段,提高教学效率
传统的黑板加粉笔的教学模式,教学方式呆板、抽象,不仅使学生觉得枯燥无味,不能理解教师所讲授的内容,而且也不能带动教师的教授热情。化学工程课程的实践性比较强,传统教学模式不能取得理想效果。教师难讲,学生难学,因此,教学手段的改革应是教学改革的重点。[4]
1.多媒体教学。实践证明,由于多媒体教学能够把抽象的概念或过程形象地展示,将设备结构、操作原理、工艺流程中物料的流动情况等动态地展现,使原本难讲难学的教学内容更直观、生动、形象,降低了教学难度,学习效果显著提高。
2.教学模型与实物教学。要收集一些化工单元操作设备的实物,购买相关教学模型供课堂教学及学生在实验室参观使用,增强学生的直观感受。
3.课堂时间增加讨论课。在实践中我们认识到,讨论是重要的教学环节之一,是课堂教学的必要补充,为学生相互学习和提高能力提供了机会。为此,我们将10%的教学课时安排为讨论课。将理论课程和课程研究项目教学过程存在的相关技术问题和理论问题溶于讨论,以学生讨论为教学形式,深入研究探讨各个阶段所涉及到的知识点,提高学生综合运用本专业知识,分析、理解和解决本专业及相关行业的理论和实践问题的能力。由于学生是主动投入,思维没有受到任何禁锢,他们更容易全身心地投入到其中,其活动效能明显高于传统模式下的课堂教学。课堂上那种平淡而沉闷的气氛一扫而空,学生能很快进入角色。[5]教师要充分发挥指导作用,始终把注意力集中在启发引导学生上,保证讨论不偏离方向,适时地点出结论,做好总结。
四、建立仿真实验实践教学模式
仿真技术是计算机编程软件与现代化过程控制相结合的产物,应用多媒体技术对化工操作系统进行有效的模拟,使人们可以脱离现场及实际生产的限制,就能进行仿真的化工操作,有效地避免了实际操作的危险性,提高了操作水平。将仿真实训引入教学中,可大大提高学生对化工操作的感性认识,缩短了下厂适应期,学生通过所学的知识来判断和纠正错误,掌握正确的操作方法,增强了学生判断问题和解决问题的能力,并且增加了教学效果,该系统已在实践教学中占有十分重要的地位。化工仿真教学系统的出现将传统的理论课、实验课教学与化工仿真教学有机的结合起来,丰富了《化工原理》课程的教学手段,在实际应用中,化工传统教学与化工仿真教学优势互补,更加提高了教学效果。
五、完成课程设计
课程设计是《化工原理》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是使学生体察工程问题复杂性的初次尝试。课程设计就是对于课程的各个方面作出规划和安排。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、分析、提出和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,通过课程设计,要求学生了解工程设计的基本内容,掌握化工设计的主要程序和方法,培养学生分析和解决工程实际问题的能力。是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。通过《化工原理》课程设计,要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识,进行融会贯通的独立思考,在规定的时间内完成指定的化工设计任务,从而得到化工工程设计的初步训练。同时,通过课程设计,还可以使学生树立正确的设计思想,培养实事求是、严肃认真的工作作风。[6]归纳起来,可以培养学生以下几个方面的能力:洞察力、抽象能力、创新能力、使用计算机的能力、撰写论文的能力、相互交流与协作的能力。
《化工原理》是所有化工类及相关专业人才必须掌握的一门课程,如何通过该课程的学习以培养学生的思维能力、自学能力、理解能力和创造能力,增强学生的工程意识,在国家提出的质量工程改革与实践中对化工专业及相近专业显得尤为重要。以《化工原理》课程的教学现状来看,它不仅要科学安排课程结构,还要考虑到课程目标、课程实施、课程评价等一系列外部环节之间的联系,但课程改革不是一蹴而就的,它是动态的、持续的、永恒的。我们应立足现在的条件,不断探索,不断实践,争取实现我校《化工原理》教学改革新的突破,为培养21世纪工程人才提供更好的平台。
参考文献:
[1]蔡莉.《化工原理》课程改革初探[J].长春理工大学学报.2005,(12).
[2]钟理,黄少烈,伍钦.《化工原理》课程改革当议[J].化工高等教育,1999(4).
[3]李卫星.《化工原理》课程改革探讨.内蒙古石油化工[J].2011,(24).
[4]李志洲,刘军海.“化工原理”课程教学改革与探索[J].陕西理工学院化学与环境科学学院.2010,(11).
关键词:工程热力学;传热学;课程历史与发展;思考和建议
热工课程以研究热能的有效利用及转换与传递规律为其基本内容,在工科许多大类专业的人才培养中具有重要地位。在我国,热工基础课程一般指工程热力学与传热学两门课程,内容主要由工程热力学与传热学组成的“热工学”或“热工基础”也属于热工基础课程的范畴。本文的讨论主要针对这三类课程来进行。
至上世纪末,我国热工课程开设的情况是:有150余所高等工业学校开设热工类课程,分布在除台湾、、青海三省区以外的境内高校。全国热工课程教学的一般情况是:(1)热工课程的设置主要在能源动力类、石油化工类、航天航空类、土建类、交通运输、轻纺食品等大类专业;(2)热工教学实验以验证性为主,测试手段比较落后,设备比较陈旧:(3)已经出版了一批由我国作者自行编写的工程热力学、传热学与热工学教材。
6年多来,经过“211工程”、“985工程”建设项目的支持,我国热工实验教学情况有了较大改观,开课的大类专业面有所扩大,机械类专业目前大多开出了少学时的热工学课程。同时通过教育部组织的面向21世纪教学内容和课程体系的改革,以及21世纪初高等教育教学改革项目的实践,出版了一批面向21世纪课程教材,使我国热工课程教材的内容有了较大的更新,编著水平也明显提高。在近十年中,国际上工业先进国家也同时在进行着类似的改革,并出现了一批比较优秀的新教材。与这些先进国家的热工课程教学和新教材相比较,我国还有一定的差距,某些方面差距还比较大。
本文在简要回顾了热工课程教学的历史后,着重介绍和分析了工业发达国家近十年中热工及相关课程的教学与教材编著情况,最后提出作者的意见,以求教于国内同行专家和教师。
一、国外、境外热工课程教学发展情况
1.热工课程教学的历史
近代热科学的产生与初期的发展集中在欧洲国家。根据文献[1]的观点,热科学研究的起源可以追溯到Galileo时代(1592),而且早期热学作为物理学的一部分,热力学与传热学的研究是溶为一体的,例如Boltzmann从热力学证明了Stefan由实验得出的辐射四次方定律。又如热力学第二定律的创建人之一Kelvin在1862年用以下的方法来估算地球的年龄:假设地球之初是温度均匀(3900℃)的圆球,热扩散率为常数,取为岩石沙砾之值,利用Fourier导热微分方程,按半无限大物体计算,从初温冷却到目前地层深处的温度梯度(1℃/27.8m)需要9800万年。按现代的观点看,Kelvin显然求解了一个传热学的问题。
无论热力学还是传热学,其发展都经历了从“科学”到“工程”的过程,即,从初期作为物理学一部分的热学演变、发展成密切结合工程实际的“工程热力学”与“工程传热学”。以传热学为例,[2]在19世纪的物理学中热量传递方式只有导热与辐射,其基本定律均已得到解决。然而大量的工程问题中还遇到流体与固体间的热交换,虽然牛顿早在1701年就提出了对流换热的初期思想,但并没有真正解决工程计算问题,一直到进入20世纪,经过一批主要是德国科学家的努力,包括Prandtl、Karmann、Nusselt、Blasius以及后来的Eckert,也有前苏联科学家(如Kirpichev等)的贡献,传热学开始由“科学”演变成“工程”,其中整理试验数据的量纲分析方法或相似原理引入传热学的对流换热是一个标志性的转折。第二次世界大战后,传热学的研究中心由德国转移到美国,其中Jakob、Karmann及Eckert三位德国科学家的移居美国起了很大的作用。欧美国家工程热力学与传热学课程的开设始于何时,暂时无法查考。就教材而言,最早的一本传热学可能是德国科学家Grober的著作(1921)。[3]然而影响较大的要推McAdams的“Heat transmission”(1933)。[4]随后Jakob与Hawkins的教材,[5]Eckert的教材[5]相继问世,成为20世纪40~50年代的代表作。Holman的传热学第一版出版于1963年。[7]此后欧美以及前苏联的传热学教材出版情况可见文献[8]。
2.近代热工课程开设情况
到20世纪80年代后,工程热力学与传热学已经成为欧美国家机械类学生的必修课,有的学校还设为工科学生的基础课。根据我们的调查统计,在境外的高等工程教育中,传热学与热力学课程的开设相当普遍。[9]我们曾经调查过国外20余所大学开设热工课程的情况。从返回的调查表看出,机械工程系、化工系、核能工程系、材料系等均普遍开设热工类课程。有的学校把热学类课程作为工学院的公共课程,如美国依阿华(Iowa)州立大学工学院在2000年开出的81门课程中(不含基础课),包括有电子、信息、计算机、控制、电磁场等系列的课程,其中热学方面的基本课程有4门,即热力学I、热力学II、传热学及热流系统设计。麻省理工、普渡大学及密西根大学等,热力学和传热传质学都是机械系设置的主要课程之一。表1是密西根大学工学院机械系学科基础和专业课课程学分情况,从中可以看出热工理论课程所占的分量。
在美国高等学校中,机械工程系主修课程的设置一般分为两个层次,即(1)基本层次,该层次中的课程一般覆盖了该校机械系各个研究方向的最基本的原理,是所有学生的必修课,在这一层次课程中均包含热力学与传热学的基本原理课程在内。(2)专门化层次,该层次中按专门方向不同而分成若干组课程供学生选修。欧美这样的课程设置值得我们借鉴。
3.最近十年美国热工课程教学的发展
在最近十年中,美国高等学校工科热工课程的教学呈现出许多新的发展趋向值得我们重视。首先在热工课程教材方面,美国高校中出现了像Cengel与Boles的Thermodynamics――An Engineering Approach,[10]Cengel的Heat transfer――A practical approach,[11]Incropera/DeWitt的Fundamentals of heat transfer[12]这样取材丰富、构思新颖、内容先进的教材。有关这些教材特点的
详细分析见参考文献[8]。
在热工实验方面,20世纪末美国高校也进行了面向21世纪的探索,例如美国普渡大学DeWitt等三位教授进行了题为“Curriculum for the 21th Century”的研究,[13]对于传热学试验提出了以下改革内容:
(1)减少“传统”的实验,增加学生进行团队项目的时间;(2)增加有挑战性的工程设计项目;(3)给予动手训练机会;(4)训练与工程界合作;(5)培养交流项目结果的能力。
为此,该校改进了原有的实验系统,配备了数据采集系统,同时从工业界不断引入设计性的实验课题,并分解成为团队项目的内容。从普渡大学机械系的这一改革思路看强调了减少传统的实验,增加来自工业界实际项目的训练;强调了团队合作的训练;强调了培养交流与动手的能力。
当然传统的实验还是需要的,是加深学生对教学内容的理解以及培养动手能力的环节。在传统实验的内容与组织上也要注意综合性的培养。我们来看普渡大学的传统传热学实验课程的内容,参见表2。
由表2可见,就这些传统的实验内容而言,其综合性与测试技术的训练也是比较好的。
二、对今后教学改革与发展的一些思考
1.热工课程教材怎样适应不同类型学生的培养需要
热工课程的基本知识应当成为工科各专业学生必须具备的技术素质,热工课程应当成为我国工科学生、尤其是机械类专业的学生的共同的工程基础课程。这是由于:(1)热现象是自然界中最普遍的物理现象,同时各个工程技术领域中及日常生活中的各种其他形式能量最终大都是以热能的形式耗散于环境及宇宙之中。因而作为介绍热能的有效、合理的利用和转换、传递技术的热工课程,不仅应是许多大类专业的重要技术基础课,而且也应是21世纪所有工科类专业学生的一门公共技术基础课。(2)我国中长期能源发展规划制定了节能优先战略,提高能源利用率是确保我国中长期能源供需平衡的先决条件。无论是从国内资源还是世界资源的可获量考虑,中国只有创造比目前工业化国家更高的能源效率,才能在有限的资源保证下,实现高速经济增长和达到中等发达国家人均水平。因此,工科学生应该具备合理用能、节能的意识并懂得其基本技术。而热工课程的内容是合理用能及节能理论中最基础与核心的部分,热工基础课程在工科各专业人才培养中具有重要的作用和地位。
按照这一观点,在我国工科21类专业中,[14]至少有6大类(能源动力类、化工制药类、航空与航天类、环境与安全类、武器类、土建类)专业应该开出高学时的工程热力学与传热学的课程,其中能源动力类是最典型的一个大类专业。我国目前设有能源动力大类专业的学校有130余所。按照教育部分类办学的思想(研究型,教学型以及介于其间的类型),这一百多所学校不可能是属于同一类型的学校。那么同是高学时工程热力学与传热学在教材上是否要有所区分?还是可以采用同一种教材由主讲教师酌情选讲?如果有区分,区分主要在哪些方面?这一问题涉及到热工课程教学指导委员会在制定基本要求以及今后组织教材编写方面的一个基本考虑,需要通过深入研究取得共识。
2.如何使教材内容适时地跟上学科与工程技术的发展
近代工程技术的发展给本科热工课程教学带来了巨大的变化。[8]例如,20年前的本科生教材很少有关于火用分析方面的内容,而现在这个状态参数已经被广泛接受并用来分析设备过程的能量利用情况。近代高新技术的发展给传热学增添了许多新的内容,近十年内发展起来的纳米微米传热学就是一例。
相对于传热学,工程热力学国内外教材的内容显得过于稳定,近年来出版的教材中新技术的概念介绍极少。比如,当前中国的长期能源问题已经十分突出,为保护环境,执行可持续发展的方针,在工程热力学教材上,对新的、先进的能源利用方式(联合循环发电、氢能利用、燃料电池、分布式发电和热电冷三联供、新能源发电等等)是否应该有适当的反映?超临界和超超临界循环是传统燃煤汽轮发电机组提高经济性与环保性的有效途径,也是近年来国外燃煤火电厂的重要发展方向及我国要积极研发的方向,在工程热力学的新教材和今后的教学中也应有相应的地位。
3.热工课程的实验教学改革与更新应当怎样进行
热工课程包含的两门学科,热力学与传热学,都是应用科学,实验教学无疑是完整的课程教学的组成部分。多年的经验表明,实验教学的改革与发展某种程度上比课程本身还要困难,主要是涉及到设备的购置、更新所需的经费问题。在国家实施“211工程”二期或者“985工程”的建设中怎样利用有限的资源(财力)来改革、更新热工教学实验值得重视。在建设实际动手的实验台位时,是否也可利用多媒体的工具建设或购置一些“软件实验”作为补充?[15]在动手的实验方面,前苏联曾经出版过有关传热学实验教学的图书,[16]20世纪80年代热工教学指导委员会也组织出版过这样的图书。[17]目前有否必要再组织出版这样的参考书?
4.在热工课程的教材与教学过程中怎样加强学生的能力与创新精神的培养
近期世界范围的内的教育改革都十分注意对学生解决问题的能力与创新精神的培养,这从最近出版的美国教材中可以明显看出。由于中外教育体制、教育传统和教学理念方面的不同,在吸收西方教材先进经验的同时,我们应当努力探索适应我国具体情况的措施与方法。过去的实践表明,首先教师本身除了从事教学以外一定要参加科研,以丰富自己的学识、提高自己的业务水平。在教学过程中每位教师都应努力将教学内容与自己的学术经历结合起来,努力使书本上的资料成为活生生的实例。在教学法方面注意启发性,辅以对部分学有余力学生的讲座等课外活动,等,这些都能收到一定成效。但是从总体上说,热工课程教学中探索对学生的能力与创新精神的培养仍然是进一步研究的课题。
5.是否要开出经过整合的新型热工课程
为适应不同类型专业的需要,可以开设出一些综合性的新的热工类课程。无论是能量转换、热量传递还是质量传输,都有如何提高转换效率、传递效率和节约能源的问题,其中的关键是要减少过程的熵产(或不可逆损失)以及强化传递过程。这是它们共同的最重要的东西,可否开设一门综合热力学、传热学、传质学和流体力学的新课――例如可称为“热设计及优化”。国外目前已经有这类图书出版,第一步可以翻译过来作为参考教材。如果关于“优化”的内容能结合一些专业过程中的具体问题,那么这样的课程就会受到相关专业的欢迎。
6.热工课程的双语教学应当怎样进行
双语教学是目前教育部提倡进行的一项教学改革,
而热工基础课程也常常被选为进行工程技术课程的双语教学的对象。[18]这里涉及到许多具体问题:在编写汉语教材时怎样照顾到双语教学的需要?怎样选择英语工程热力学与传热学教材?怎样循序渐进地进行教学,以真正收到双语教学的实效而不流于形式?
7.对我国中青年热工课程教师学术趋向的思考
要提高我国热工课程教学质量,关键在于教师。与我国人才队伍总体情况一样,我国热工课程教师队伍的主体已经由30~45岁的中青年教师所构成。这个主体的特点是学历层次较高,大多数具有博士学位,一般具有硕士学位。为使我国热工课程教学接近或者达到发达国家的平均水平,关键在于这支教师队伍。就他们的学术发展而言,目前他们的学术趋向面临一个主要问题是:是否需要将热力学与传热学融为一体,固然可以有所侧重,但是不是不要截然分开?这方面,国外的一些情况值得我们借鉴:英国的Spalding是著名的计算传热学与流体力学专家,但是他也写过一本工程热力学的教科书:[19]Cengel以他的传热学教科书而知名,但他同时又是工程热力学教科书的作者,[10]而且Cengel的工程热力学与他的传热学同样著名;田长霖教授是熟知的传热学大家,但他与Lienhard合作写过一本统计热力学教科书。[20]将熵产分析用于传热问题的首创者Bejan也是集热力学与传热学于一身的知名学者。[21-22]我国的中青年热工课程教师值得对此进行思考。
参考文献:
[1]Cheng K C.Historical development of the theory of heat and thermodynamics:Review and some observations.Heat Transfer Engineering,1992,13(3):19-37.
[2]Lienhard J H. Learning and teaching heat transfer.Heat Transfer Engineering,1985,6(3):26-34.
[3]Grober H.Die Grundgesetze der Warmeleitung und des Warmeuberganges.1921.
[4]McAdams W H.Heat transmission.New York:McGraw-Hill,1934.
[5]Jakob M,Hawkins G A.Elements of heat transfer and insulation.New York:John Wiley,1942.
[6]Eckert E R G.Introduction to heat transfer.New York:McGraw-Hill,1950.
[7]Holman J P.Heat transfer.New York:McGraw-Hill,1963.
[8]陶文铨,何雅玲,李增耀,唐桂华.“传热学”本科生教材40年的变迁及其对我们的启示[Z].2004年全国热工课程发展战略研讨会论文集.
[9]陶文铨,何雅玲,王秋旺.境外大学工科热工类课程的设置[J].高等工程教育,2000(增刊).
[10]Cengel Y A,Boles M A.Thermodynamics-An engineering approach.Sixth edition.New York:McGraw-Hill,2006.
[11]Cengel Y A.Heat transfer A practical approach.Second edition.New York:McGraw-Hill,2003.
[12]Incropera F P,DeWitt D P Fundamentals of heat and mass transfer.Fifth edition.New York:John Wiley&Sons,2002.
[13]Bianchi M V A,Schoenhala R J,DeWitt D P.Changing the role of the laboratory in a heat transfer course.ASME HTD-Vol.344,National Heat Transfer Conference,Vol.6,1997,1―8.
[14]中华人民共和国教育部高等教育司编.中国普通高等学校专业设置大全[M].北京:高等教育出版社,2003.
[15]Hammer N R,Voller V R.Simulations of basic fluid mechanics laboratories using multimedia authoring tools.ASMEHTD-Vol.344.National Heat Transfer Conference,1997,Vol.6,pp.43-52.
[16]奥西波娃B A.传热学实验研究[M].蒋章焰等译.北京:高等教育出版社,1982.
[17]涂颉,章熙民,李汉炎,林瑞泰.热工实验基础[M].北京:高等教育出版社,1986.
[18]冯妍卉,张欣欣.“传热传质学”课程双语教学计划的探讨[J]中国电力教育,2002,4:95-97.
[19]Spalding D B,Cole E H.Engineering thermodynamics.London:Edward Arnold,1973.
[20]Tien C L and Lienhard J H.Statistical Thermodynamics.New York:Holt Reinhart and Winston,1971.
[21]Bejan A.Heat transfer.New York:John Wiley&Sons,1993.