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在高校工科专业,专业基础课程肩负着连接基础课和专业课的桥梁作用,由于课程涉及的理论深奥,公式和计算量大,教师在课堂上往往需要不停地讲述,学生只能被动听课,主动性难以发挥。国家教育部在 “关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见”中强调“要积极推动研究性教学,提高大学生的创新能力”,向高校明确提出了开展研究性教学的要求。如何在《工程热力学》专业基础课教学中实施研究性教学,将教学任务由原来的满堂灌转为传授知识、创新思维和科研能力培养并进,五年来课题组教师针对实施研究性教学的理论基础、实施条件和对策进行研究分析,调研了国外大学专业基础课程研究性教学的经验及特点,对《工程热力学》课程从研究性课堂教学、课外教学、教学与科研结合3个角度,以及教材建设和考核方式等多方面,进行了教学实践,取得了丰硕的教学成果。
一、研究性教学模式的构建
所谓研究性教学,就是将课内讲授与课外实践、教师引导与学生自学、教材与阅读有机结合并达到完整、和谐、统一的教学。研究性教学是高水平工科大学应该具有的一种教学模式,是以研究为本的学习模式,让学生在教师指导下主动学习,通过实行教学与研究的有机结合、人才培养与课程建设的有机结合,使学生有机会接触科技前沿,扩大探索未知领域的视野,在学习过程中获取探索世界的宽松环境,激发创新的欲望。而对于教师来说,在教学科研相结合的教学氛围中,教师需要更新观念和增强研究意识,提升自身的素质和能力,加强教师和学生间相互交流和互动,这样才能很好地满足研究性教学模式的需求。
二、研究性教学模式的实践
(一)研究性课堂教学模式
课堂上强调教学的互动和学生的参与,让学生思维始终处于思考和兴奋状态。课堂教学中,针对某些重要概念,及时给出灵活多样的思考题,比如,在讲授“熵”概念时提出问题:热力学第二定律和达尔文进化论是否相违背?为什么熵不能减少?
在实施研究性课堂教学模式过程中,对课程信息量大、数学公式多的基础理论部分,通过多媒体电子教案的制作,减少学生学习的枯燥性,我们还充分发挥网络教学的优势,进行相关辅助教学信息的传输,如通过录像片直观显示与本领域相关的实际工程,动态显示各种热力现象的内在规律及影响因素等。通过网络化的计算机辅助教学,完成答疑式、示教式等交互性和个别化的教学过程。
(二)研究性教学内容的创新
推行研究性教学模式,我们对教学内容的改革采用了由一般到特殊的体系,较传统的从特殊到一般的教学体系有明显的先进性。例如热力学第一定律的讲授,从能量守恒定律在热力学中的应用讲起,然后再讨论涉及热能时的特殊性,以及在闭系、开系和循环过程中的应用,进而按照不同的专业要求,进行不同的取舍和组合。在课堂上循序渐进的讲透并行结构中的一个知识点,其余并行结构的内容,通过让学生参照授课内容自学,有意识地培养自己的知识迁移和应用能力。
研究性教学内容的创新,还集中表现在将授课教师的科研成果引入课堂教学,例如我们将复合墙体的节能改造等科研成果结合教材内容进行实例讲解,拉近学生与最新成果的距离,开拓学生思维,吸引学生注意力,提高从事科研工作的兴趣。
(三)研究性国家规划教材的修订
在修订出版的国家十二五规划教材《工程热力学》(第六版)中,为配合研究性课堂教学的实施,在保留传统内容和学时需求基础上,对教学内容进行了更新,增加反映当今热工领域最新科研成果,删去与基础课程交叉重复的内容,并进一步从工程应用的角度来加以论述。对教材的编写形式也进行了积极的创新和优化,突出了新知识、新技术和新方法,将工程热力最新发展及在解决现代科学技术问题中的应用,渗透到各章节中,如新型制冷工质及新循环等,使学生能够站在工程热力学学科发展前沿,了解本课程与国民经济、现代科学技术发展之间的关系,激发学生的学习兴趣。
在各章节中增设了小结、讨论与交流、查阅资料等教学形式,对新教材例题与课后习题的修订,一方面借鉴国外教材经验,增加了大量的例题与习题,另一方面结合国内工程实际的需求,在习题的选取上,注重与工程实际的结合,突出工程价值。
(四)研究性教学的结构化考核方式
在研究性教学实践中,对学生学习成绩的评价,提出贯穿整个教学环节的结构化多环节的加权平均考核方式,实行平时、期中考试、小论文、作业、实验、期末考试全方位考核学生学习质量的考核方法。
平时成绩包括课堂提问与讨论,鼓励学生积极思考和发言,考核平时学习态度和基本知识掌握情况。实践环节的考核,通过课内实验和开放性实验,考核学生动手能力,克服高分低能现象。期末考试卷中,增加结合工程实践的综合分析题型,考查学生学习本课程后的分析和解决问题能力。在本课程教学之初就布置学生撰写科技小论文,学生对本项作业表现了极高的学习兴趣,有的同学还写出了水平较高的论文。例如,有同学利用课余时间完成了关于“北方地区辅助采暖的最佳方式”“建筑节能的未来”等好文章。
(五)教学与科研结合的课外教学
研究性教学的实施还拓展到教学与科研结合的课外教学,设计开放性实践教学计划,多方面切入完成教学与科研结合的课外教学实践过程。一是完善了现有的“演示型”“验证型”实验项目,二是结合教师的科研项目和成果,将其梳理成为“应用型”“设计型”“综合型”实验。近两年学生自由选择和组织团队,利用实验装置和课堂上研究性教学所述的实验范围内容,通过完成新型散热器测试、新型材料蓄能以及吸收式热泵等方面的创新实验,调动了学生学习的主观能动性,多次参加系列大学生创新竞赛。
教师结合自己的科研项目到实验室中承担部分实践教学工作,指导学生进行创新实践活动,是研究性课外教学实施的关键。教师利用自己的科研课题,开发科研创新综合型实验,为学生提供尽可能多的科研机会。目前课题组每位教师都带领本科学生,结合自己的科研课题,完成大学生科技创新活动,为大学生下一步进入研究生深造奠定了基础。
三、研究性教学模式的实践效果
《工程热力学》课程经过5年研究性教学模式的探索和实践,注重了理论教学、实验教学及课外科研活动的协调,强调了学生创新能力和综合素质的培养,改变了对学生填鸭式的学习方式。近5年来,在《工程热力学》建成为省级精品课程基础上,课程组教师承担完成了国家和省十二五教学课题,以及高教学会的教研项目4项,陆续出版国家十一五、十二五规划教材3部,2名骨干教师培养成为学校基础学科带头人, 2名教师晋升为副教授,课题组共组织50余个科研创新实验小组,近100余名学生参加了科技创新实验,如“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛等,获国家和校多项奖励。
研究性教学既能发挥教师的主导作用,又能发挥学生的主体作用;既能培养学生的学习兴趣,又能提高学生分析解决问题的能力;既能使学生掌握系统扎实的基础知识,又能培养学生的实际操作能力,克服了接受性教学的缺陷。
研究性教学的实施不仅拓宽了学生的知识面,提升了学习和科研能力,还提高了他们的协作精神和交往能力。教师教学理念也发生改变,能及时了解知识发展与创新动态,更新教学资源,充实教学内容,真正做到教与学的和谐统一。
参考文献:
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由于浮法玻璃的产量相当巨大,所以其严重影响到我国的经济和相关产业。浮法玻璃制造工艺一向被公认为是玻璃生产工艺里面的规模生产技术水平最高的,但是它也存在诸多的问题,比如:其溶制时间很长、其溶制的温度很高、其余热和废气度环境的危害很大、能源和原材料的消耗量也很大等等。除此以外,生产出来的玻璃产品还依赖高温、严格的气氛控制以及长时间保温等来确保锡槽和熔窑等生产设备的稳定。所以,对其的生产还需要做进一步研究,以促进发展的平衡。
化学热力学就是一个能到做到全方位分析和研究的工具,不需要太多的数据就可以研究材料生产制备的热加工过程和过程中材料的相结构以及其性能的嬗变规律。对于这一点,在钢铁材料的研究运用中最为显著。然而,大家也都清楚,玻璃是典型的非晶态无定型的物质,并且它的结构极为复杂,和相结构和相组成比较简单的金属材料是大有不同。因此,所采用的模型、计算方法还有对应的数据库以及其数据整理等都会不同,需要对此一一展开研究。本文是阐述通过尝试使用化学热力学方法来研究浮法玻璃的一些工作,希望可以启到一定的作用。
化学热力学计算的研究平台MTDATA
MTDATA是一整套电子计算机软件程序包和数据库技术,是用于多项复杂体系化学热力学、热过程计算分析。它的工作原理就是以热力学物理相平衡的原则。通过积累的简单系统的热力学数据和专门构建的数据库来作为基础,根据选择的或者设计的模型来展开计算分析工作。全过程通过相变热力学计算分析以及非平衡计算的模型方法和实际测量的数据,就可以气相在内的体系各相间的真实相互转变的关系,由此可以很清楚地知道材料的制备和加工的过程,从而找出可以提高产品质量的关键点和环保的途径,这样有助于可持续发展。针对平板玻璃而言,其结构的形成,产品性能的变化,玻璃气泡与玻璃产品性能,其熔化制备过程中的硅酸盐反应过程细节,气氛与澄清,气体成分分布以及熔窑侵蚀等对玻璃生产工艺过程很重要,可是传统的方法却很难深入到系统的研究,所以采用这种方法比较合适。
数据的采集和数据库
之前就有提到说浮法玻璃的组成是非常的复杂的,而且整体体系的化学热力学相变过程所涉及到的因素也很多。所以在这个计算处理的过程中,不能仅是简单的数据叠加,需要专门设计计算的流程和模型以及专业的数据库才可以满足。所以,NPL的方法是和皮尔金顿等企业合作建设MTOX数据库,并且不断地升级,可以涵盖研究中可以包含的所有的气体系统。其数据库的问题对于研究的结果是否具有准确性和实用性启着关键的作用。在研究中,发现了浮法玻璃在高温液态的时的气态的含量对玻璃液的澄清和产品的光学性能影响较大。所有计算体系中,对采用的数据和数据库需要进行部分实测和计算调整。因为一般的浮法玻璃都是氧化物体系,含氧类的气体为主,通过氧化物的气体传感器,利用电化学原理,形成系统的装置,实施实验室和生产在线测量,经过整理、对比以及计算分析,便可以推算出玻璃窑和玻璃液中气体的含量变化规律,以此作为化学热力学计算的基础数据之一。
玻璃形成的过程
普通硅酸盐玻璃成分结构很复杂,玻璃结构的形成过程对于玻璃的研究者和制造者来说,十分重要。如果可以掌握玻璃结构的形成规律以及与制备环境条件和原料的组成的关系,就可以很全面地控制玻璃的改性、玻璃的生产以及其加工,找到工艺制度需要改进的地方和可以采用环保的生产的措施等等。虽然热力学计算出的相比较复杂,但是它的结构变化是对应着普通平板玻璃液相形成的变化规律,这便可以结合现代的结构分析方法来分析总结出玻璃的结构和形成的特点。
玻璃生产中所用的澄清剂
玻璃澄清也就是将玻璃里面的气泡清除掉。现在采用热力学研究的方法就是,通过设计研制的探测器,定位安放和测量获得气体、气泡的信息。进行计算,做好化学组成、温度的研究,从而建立模型,掌握气泡的衍生和变化的规律。从而专门研发相关的澄清剂和专门的数据库,促进深入研究气泡的形成变化。
总结
工程热力学课程的特点是理论性强、概念抽象,教学难度大。在缺少专业工程背景的情况下,学生在学习过程中普遍感觉较为困难,甚至茫然不知所云。如何使学生能够较好地掌握教学内容及热力学基本内容,是工程热力学课程教学的根本所在。在多年的教学过程中,我们发现在课堂教学中,除了需要借助优美的PPT多媒体课件来展示热力学过程,更需要激发学生学习热力学的兴趣,在引入一些工程实例的基础上,激励学生去思考,及时地与学生就教学内容进行讨论,促进学生对知识点的掌握和领悟。与常规教学方法相比,课堂教学不再是文字、公式的罗列,PPT动画的简单演示,而是把教学的核心放在启迪学生对热力学概念、原理的思考及把握上,使学生在学习课程内容的同时,熟悉热力学的系统内容、章节间的逻辑关系、基本原理等,形成对热力学的一种系统的总体的认识和把握,而不是零散地去背诵记忆一些片段。通过这种激励启发式的教学,使学生做到理论和实际工程案例的结合,从而使热力学知识很好地固化在学生的大脑中,并且达到灵活应用的目的。激励启发式教学,需要教师在课堂教学前充分准备,精心设计课堂教学内容的每个环节,围绕章节内容中的重点知识内容,设计问题及启发实例,并完成课堂互动讨论的教学组织,在此过程中需要教师饱含激情和较好的耐心,使学生在严肃活泼的氛围中掌握热力学的相关知识。
二、改进课堂教学PPT,增加工程实例
工程热力学作为一门专业基础课,与工程实际密切相关。在教学过程中,需要有很多的工程问题作为背景。以教科书为单一内容的PPT演示,并不能满足课堂学生学习的需要。为了提高学生学习热力学的兴趣及深入掌握热力学知识,迫切需要在传统课件中加入工程实例,利用多媒体技术全面展示热力学的工程应用,使学生在工程案例的演示中发现并体会工程热力学的重要性及美感。通过工程案例的学习,使课堂教学内容图文并茂,声像结合,使学生在多方位、立体化地形成认知并达到对热力学知识的理解、分析、记忆、掌握和应用。对于热力学工程案例,我们选取了真空做功、制冷循环,内燃机等工程机械作为实例,进行详细分析和讲授。工程案例的引入,将实际生活中与热力学相关的问题引入到教学中,用所学知识来解释工程问题,在讲解中让学生明白热力学知识可以解决本专业涉及的实际专业问题,从而实现“从理论中来,到实践中去”,实现对创新型人才的培养。
三、将工程热力学的学习融入大学生创新项目中
在创新型人才培养中,需要提升学生运用基础理论进行学术研究的能力和具有工程应用背景的有关开发、设计的能力。大学生创新项目的实施,有利于促进高校培养具有创新意识和能力的新型人才,促进高校探索并建立以科研活动为中心的教学模式,倡导以学生为主体的本科人才培养和研究性学习教学改革,充分调动学生主动学习的积极性、创新思维和创新意识,同时在项目实施中使学生逐渐掌握思考问题、解决问题的能力。结合大学生创新项目,结合建筑环境与能源应用工程的专业特点,在指导学生大创项目时,将热力学第一定律、热力学第二定律和卡诺定律应用其中,使学生明白能源利用的守恒性,以及如何提高热力循环的效率,减少不可逆损失,这些都成为学生应用所学知识来解决实际问题的一种锻炼。学生在科研项目中,深化了对热力学知识的认识,同时提高了自己思考问题、解决问题的能力。同时,鼓励学生积极参加各类挑战杯、建筑节能比赛、机械创新设计大赛等,通过这些竞赛活动进一步提升自己的创新能力。
四、改进课后作业完成形式,增加分析报告
工程热力学课程是一门实践性很强的课程,其中很多理论已用于工业过程。因此,在课后作业中,需要对传统布置练习题来检验教学成果的方式进行改进,增加一些实际工业循环的实例,让学生通过分析其所应用的原理,提交分析报告,并指出该工业过程效率提高的方式和途径,以这样的方式来激发学生学习的兴趣,提高学生理论联系实际的能力。同时,精选一些课后习题,通过详解的方式,激发学生的创新意识和解决问题的能力,进一步促进创新型人才的培养。创新是实现社会持续不断向前发展的原动力,也是培养和造就一大批素质过硬、勇于创新的新世纪人才,保证国家高速发展的有力保障。创新能力的培养来自于理论和课堂,更在于理论和课堂之外的亲身体会和具体的实践操作。
本文从工程热力学教学与工程实例结合,与科研活动结合,改进课堂教学组织模式和课后作业完成形式等方面,探讨了以培养创新型人才为目标下的工程热力学教学改革与实践,希望能够进一步提高工程热力学的教学质量和效果。
作者:高蓬辉 张东海 王义江 黄 炜 单位:中国矿业大学力学与建筑工程学院建筑环境与能源应用工程系
参考文献:
[1]岳丹婷,吕欣荣,李青.深化热工教学改革加强学生创新能力培养[J].2002,(4):86-88.
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【关键词】工程热力学;教学方式;改革;体会
【中图分类号】G426 【文献标识码】A 【文章编号】1006-5962(2013)02(a)-0061-01
《工程热力学》是一门应用性、实践性较强的专业基础课,是能源、机械、航空航天、材料、化学、生物等领域专业的重要技术基础课程,是培养在涉及能源特别是与热能相关的各领域中具有创新能力人才的基础,由于该课程具有内容多、跨度大、概念抽象等特点,因此,如何启发和引导学生理解、掌握课程中的基本理论知识,激发学生的学习热情和主动性就显得的极为重要。本文作者根据多年讲授《工程热力学》课程的经历,通过一些教学方式改革的初步尝试,逐步总结出了一些提高工程热力学教学效果的体会,以与其他同行进行探讨。
1、重新构建知识体系
《工程热力学》作为专业技术基础课,它既有专业基础课的一般特点,理论性强,是专业学习的理论和基础;又有专业课的特色,即技术性强,有较强的针对性和实用性。但高职高专工程热力学教材种类多,处处可寻,却给人“千人一面”的印象,教材内容大量沿袭了传统内容,知识体系相对单一。为了加强对学生综合素质、能力的培养,在教学实践中对传统的教学内容可以做一些整合,重新构建知识体系。
从宏观角度,工程热力学内容可以分成两块课程体系结构:基础理论和实际应用。从知识体系划分,工程热力学内容可以分成三块课程体系结构:概念、定理与定律;工质的基本热力性质;实际工作过程。
(1)概念(主要包括系统、平衡状态、状态参数、可逆过程、循环、功和热等);定理和定律(主要包括:热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律、卡诺定理、盖斯定律、基尔霍夫定律等)。
(2)研究工质(主要包括理想气体;实际气体;水蒸气;湿空气;制冷工质)的基本热力性质。
(3)研究各种热工设备中的工作过程。即应用热力学概念、定理或基本定律,分析计算工质在各种热工设备中经历的状态变化过程和循环中的主要热力参数(主要包括压力、温度、体积、内能、焓、熵、功、热量、热效率等),并探讨和分析影响能量转换效果的因素,以其提高转换效果的途径。
从课程内容的角度,学生在学习了热力学第一定律与第二定律,初步了解和掌握了理想气体热力性质和过程基本规律之后,可以应用这些基本知识分析、解决一些实际问题,达到对所学知识的第一次初步理解和应用。然后,在进一步学习了实际气体热力性质和过程之后,更深层次的应用前面所学的基本知识,深入分析实际装置中的热力过程(喷管过程,压气机过程)和多种循环,从而达到能在更高的认知层面上进一步综合、灵活应用工程热力学的知识去解决实际问题。
2、注重基础理论的讲授和公式的运用
《工程热力学》中基本的理论、概念对学生掌握知识的运用非常重要,因此,在课程讲授过程中,应注重学生对基本概念的理解和掌握上。在对基本概念讲授时,将概念的含义、公式中每个参数的含义、单位都要给学生做非常明确的解释,要求学生真正理解概念和公式的意义。同时,在讲授基本理论时,要对基本理论必须理解严密,举例恰当,用语准确,以使学生对概念有非常清晰的理解。
工程热力学中的公式很多,设计到的公式推导量很大。但是,并不是所有的公式都需要在课堂上进行推导。在教学中,应将影响到公式推导过程的关键地方给学生详细解释,而对于比较简单、学生在课下能够自己推导的则一语带过,这样,有利于学生对过程的理解,同时还不会影响到授课的进度。
工程热力学公式的合理应用是对学生最基本的要求,因此在授课中,要注重学生对公式中物理参数含义的理解,结合公式推导过程加以分析和记忆,从而深入理解公式的内涵和具体应用过程。
3、充分利用网络教学平台
教育的核心是“授以渔,而非鱼”,无论多么优秀的教师也无法倾其所有把学生今后所需要的知识都“灌”给学生,而且,单靠一本教材的单一化课堂教学,往往容易造成难以激发学生的学习热情,教学信息量不够饱满等缺点。为了方便学生课后学习、增强学生的学习自主性、丰富教学素材,我们要充分利用网络教学平台,在网络上共享课件与讲义、多种教材与参考书、习题库与解答、试题库及标准答案,这样,各类层次的学生都可在课后。充分利用网站内的教学资源,查阅、下载相关资料,温习、巩固和扩充课堂所学知识,达到各自的学习目的。同时,教师还能及时通过网络在线解答学生的疑问,缩短了师生间的距离。
4、理论与实际相结合
《工程热力学》课程理论性虽然很强,但与实际结合紧密,因此,在讲授每一个概念和基本理论时,举一些与实际生活紧密相关的例子,有助于学生更好地理解概念和理论,例如,在介绍热力学第二定律的实质时,要让学生明白热力过程的方向性,可以举一些实际生活中的例子,如,转动的自行车轮在空气中没有外力作用下,将转动的动能转换成热能停止下来,但反过来,自行车车轮不可能吸收空气中的热能将其转换成动能再旋转起来,这样,既激发了学生的学习热情,又将基本理论与实际结合了起来,使学生通过生活中的实例加深对工程热力学基本理论知识的掌握和应用。
[关键词]化工热力学;能源化学工程;教学实践;教学体会
化工热力学是化工类学生的专业必修课程之一,主要讲述热力学定律在化学工程领域的应用,包括化工过程中各种形式的能量之间相互转换规律及过程趋衡的极限条件等。它是培养学生分析和解决实际化工问题思维方法的重要专业理论基础课[1-3]。然而该课程的课程内容抽象、计算繁琐,学生感到非常难学又缺乏实际应用,在课程学习过程中学生产生恐惧和厌学心理,达不到良好的教学效果,因此,我们对该课程的教学内容和教学方法进行一些改革和尝试,希望激发学生学习的兴趣,进而更好地掌握这门课程,为后续专业课程的学习夯实基础。武汉大学2013年新开设的能源化学工程专业是由1958年原武汉水利电力学院开办的“电厂化学”专业发展而来,主要面向电力行业及高效洁净能源领域(包括超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等),培养掌握化学与化工基础理论及能源化学专业知识和技能的未来行业发展的领军人物。目前,本专业主要有水处理、材料腐蚀与防护、化学监督与控制、能源化学四个主要研究方向。为了适应学校对新专业发展和一流学科建设的要求,2015年在本专业大三学生中新增设了《化工热力学》这门化工类专业的专业基础课程。如何调动学生的课堂积极性,培养学生的创新能力,夯实学生的专业基础,使他们在54学时的学习过程中理解并掌握本门课程的基本概念,并且将抽象的理论与实际的能源化学过程联系起来是本课程的核心教学任务。本文结合我校能源化学工程专业的培养目标,浅谈《化工热力学》的教学体会,着重对教学方式进行了探索和实践,为培养能源化学工程领域的领军人物奠定基础。
1明确教学内容与课程主线
结合我校《化工热力学》课程以工程应用为中心、专业研究方向覆盖面广等特点,我们选用了朱自强等编著、化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材[4],同时,也鼓励学生使用部分参考教材(《化工热力学》,冯新等编,2008;《化工热力学(第二版)》,陈钟秀等编,2000;《化工热力学导论(原著第七版)》,J.M.史密斯等编,刘洪来等译,2007)[5-7]。化工热力学发展时间较长,已形成较完整的知识体系,如何在54学时内有效地把关键知识点教授给学生是本课程教学实践的关键。由于本专业学生在大二《物理化学》课程中已经系统学习了理想气体相关的状态方程及其应用,因此在本课程教学中不再赘述,而是重点介绍工程实际应用较多的二参数状态方程、化工热力学分析、溶液热力学、流体相平衡和化学反应平衡等。在教学实践中,首先,详细分析《化工热力学》教材结构,围绕主线内容合理编排知识点;其次,建立好各知识点之间的逻辑关系,让学生在大脑中建立化工热力学框架图;最后,根据能源化学工程专业的需要,适当删减补充了教材内容,结合学科动态,增强化工热力学的应用能力,如燃料电池开路电压的计算、水/二氧化碳共电解制合成气过程中气体组成的计算等。
2改变单一课堂教学模式,培养学生自主学习能力
化工热力学课程设计的公式多而繁杂,学生在开始学习阶段容易产生恐惧厌学心理,传统的单一课堂教学模式具有“教师主导学生学习”的特点,与本课程“教师引导学生学习”的教学目的存在较大偏差。因此,应改变传统单一课堂讲授模式,充分采用“启发式”和“参与式”相结合的教学方法。首先,教师在课前预习阶段设疑(提出问题),促使学生思考,复习旧知识,预习新知识;其次,教师在教学实践过程中采用多媒体和板书相结合的教学方式解疑(解决问题),并通过对例题和习题的讲解加深学生对化工热力学原理、方法和应用的理解,同时,教学过程中应避免陷于抽象的说教和枯燥的公式推导之中,重点讲述化工热力学知识点的应用条件和物理意义;最后,课堂教学结束后,教师主动与学生面对面交流答疑(探讨问题),并设置思考题让学生查阅相关资料。通过“设疑—解疑—答疑”的渐进式教学方法达到对关键知识点举一反三的目的,同时,吸引学生注意力,培养学生自主学习能力,提高学生学习的积极性和主动性。
3课堂教学与工程实践密切结合,培养学生初步的工程观点
化工热力学由于理论性较强、基本概念多且抽象,而且本科生在学习过程中接触科研课题及工程实践的机会较少,将课堂教学内容与科研课题及工程实践紧密结合起来,建立“以应用为中心”、“探究式”的特色教学模式,紧密联系我校在能源化学工程领域(特别是超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等方面)开发利用的化学工程实际问题,把学科前沿领域的科研成果带入课堂,可以使他们强化科研思想、激发听课兴趣、培养创新能力;同时,可以让学生获取利用化工热力学基本原理解决工程实际问题提供思路和方法,培养学生初步的工程观点。
4考核方式方法研究
传统的期末一张考卷为准的考试方式不利于学生能力的培养,也不能全面地体现学生对所学知识的掌握程度,为了更加系统全面地评价学生对课程内容的认识情况,我们对课程的考核方式方法进行了改革探索。目前,课程成绩总评包括平时成绩和期末成绩两部分,其中平时成绩包括学生的课堂综合表现、课程预习、平时作业三个部分,各占10%;期末考试采用开卷方式考试,考试的题目偏重于对知识点的理解和其在能源化学过程中的应用。然而由于该课程的课程内容抽象、计算繁琐,教学过程中发现仍有部分学生存在畏惧厌学心理,因此,在今后的教学实践中应考虑进一步激发学生的学习兴趣,增强学生的主观能动性,在课堂教学中引入分组讨论,开展导向性的专题研究,将课程内容与能源化学过程(特别是学科动态)相结合,培养学生查阅资料和分工协作的能力,为学生下一步学习专业课程夯实基础。
5结束语
在《化工热力学》课程的教学实践和尝试中,首先要明确教学内容与主线,打破单一的学生被动听讲的模式,理论联系实际应用,调动学生学习的积极性和主动性,激发学生对教学内容的兴趣,并且在教学的过程中对教学方法进行改革创新,因材施教,为学生下一步学习更专业的能源化学工程知识和从事新能源行业工作奠定扎实的基础。
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