傳遞過程原理研究生課程建設與實踐

曹 陽，林 倩，劉 榮

(貴州大學化學與化工學院，貴州 貴陽 550025)

傳遞過程原理研究生課程建設與實踐

曹 陽，林 倩，劉 榮

(貴州大學化學與化工學院，貴州 貴陽 550025)

針對化學工程及其相關專業招收的研究生來自不同類別高校，層次參差不齊、基礎知識掌握程度各異、研究領域涵蓋面廣等特點，開展化工學科傳遞過程原理研究生公共課程的教學改革，主要包括：課程體系的優化；實踐教學的改革等方式。通過本次教學改革，在對研究生解決復雜工程問題、自主設計意識、學術創新思維、實踐動手能力的引導和綜合素質的培養等方面取得了有效的成果。

傳遞過程，教學改革，研究生課程

1 概述

化工科學發展早期， 化工類課程內容呈現非常動態的變化， 而1965 年后“三傳一反”一直構成了化工專業教育的核心內容[1]。近年來，隨著近代科學技術的飛速發展，化學工程學科正在經歷著翻天覆地的改革。作為研究生核心的學位課程的教學也隨之進行了重大調整，課程門類減少了，課堂學時數大量地壓縮了[2]， 化工專業教育的核心內容需要有所革新，但傳遞課程所涉及的動量、熱量和質量傳遞內容不會被淡化，而將進一步調整充實，以幫助學生準確理解不同尺度下化工過程所蘊含的流動和傳遞現象，通過該課程的學習可使學生了解各傳遞過程的機理，對所研究的傳遞過程能建立數學模型，進而獲得所研究問題的數學解[3]。

2 課程體系優化

傳遞過程原理屬工科學科，是繼化工原理、化工熱力學之后，進一步學習化學工程與工藝專業的基礎課程[4]。是綜合運用數學、物理、化學等基礎知識分析和解決化工過程中各種單元操作問題的工程學科。本課程目的是使學生掌握動量、熱量和質量傳遞過程的基本規律和三類傳遞現象之間的類似性，其地位見圖1。

圖1 “三傳”的學科地位

在全國高等教育事業的不斷發展的大環境下，貴州大學研究生教育在近幾年中也取得了令人矚目的成績，然而，目前就本學院研究生教育還沒有擺脫應試教育的模式，導致研究生的科研、創新能力不高，一個重要原因是研究生學位課程教學仍存在一定的問題，因此對研究生課程教學改革已經是迫在眉睫。為使碩士研究生傳遞課程的設置要在本科教育的基礎上，充分體現碩士研究生層次的特點，綜合考慮與本科及碩士研究生課程的聯系，使碩士研究生通過課程學習建立起合理的知識結構。因此，合理地設置課程，建構科學化的課程體系，就成為培養學生創新精神和創新能力、塑造創造性人才的首要工作。所以課程設置要從以下幾個方面考慮。

2.1 課程大綱

課程大綱詳細具體地說明了教學的目的、內容和計劃。課程大綱由授課教師自己確定，主要包括課程介紹、詳細的課程計劃、項目要求及考核方式等[5]。授課教師在該門課程的教學大綱中具體到每章中的重點、難點、熟悉、掌握及了解內容，設計理論授課、學生討論、實驗及現場講解學時數，同時在教學大綱中體現要求學生閱讀參考文獻、學生的討論課題、要求、評分細則等。同時注明考核方式及評分標準等。

2.2 教材選用

貴州大學化學與化工學院擁有化學、化學工程與技術2個一級學科碩士學位授權點和材料學碩士學位授權點以及化學工程專業碩士學位，部分學生是跨專業的學生，一般具有較扎實的化學及材料專業的基礎，但是化工方面的基礎知識卻比較薄弱，許多研究生連“單元操作”常識性的基本概念都不具備，甚至對“傳動”、“傳熱”、“傳質”更是無系統概念。因此需對其強化化工原理、化工熱力學、反應工程等方面進行專業培養。

傳遞過程原理是本院專業碩士及學術型碩士必修學位課，因此針對學生及本校特點，選擇合適的教材就更為重要。由梁文懂，肖時鈞編著的《傳遞現象基礎》及由陳卓、梅熾編著的《傳遞過程原理》教材都是該門課程比較推崇的教材，目前這些教材突出的特點為簡明扼要、都用了豐富的數學推導說明"三傳"在工程中的應用，這類教材更適合數學基礎好，具有化工背景的學生。由陳濤，張國亮編著的《化工傳遞過程基礎》教材涉及了整個三傳的基本原理，如分子傳遞與對流(渦流)傳遞，同時還介紹了穩態與非穩態兩種過程，內容全面且深淺適宜，全書更側重于化工過程的應用。

2.3 教學內容

傳遞過程原理的研究方法是從基本物理定律出發，通過傳遞現象的觀察分析，適當簡化建立物理模型和數學方程，確定單值條件并進行求解，用其答案分析和解釋物理現象，得出結論，用于指導實踐。

教學環節安排了講述了化學工程中動量、熱量與質量傳遞的基本原理、數學模型及求解方法，傳遞速率的理論計算，"三傳"的類比及傳遞理論的工程應用等內容，包括如下章節：第一章為傳遞過程概論；闡述流體流動導論、三傳的類似性和衡算方法；第二～五章為動量傳遞，包括動量傳遞概論與動量傳遞微分方程、動量傳遞方程的若干解、邊界層流動和湍流；第六～八章為熱量傳遞，包括熱量傳遞概論和能量方程、熱傳導和對流傳熱；第九～十一章為質量傳遞，包括質量傳遞概論和傳質微分方程、分子傳質和對流傳質；第十二章為多種傳遞同時進行的過程，論述湍流下熱、質同時傳遞和平壁面上層流邊界層中同時進行"三傳"的精確解。

2.4 教學方法

在傳遞過程原理教學方法上不再局限于傳統接受式教學模式中，課程的“教”和“學”的內容也不再是預先設定好的，此次改革中最明顯的區別表現在教學內容的設計上，結合實際，提煉出基本概念，介紹其內涵，引出其外延，再從基本方法入手，推導基本理論，為學生構建終身學習所需的基礎知識系統，這在一定程度上不利于啟發教學對象的創新性思維。

作為研究生專業課教師，不僅要成為學生學習的引路人，發現問題的啟發人，解決“創業”問題的參與人，而且用自己的教學創新去激發學生的創新意識[4]。因此，在教學過程中除了講授課程外，還應讓每一位學生成為教學活動的積極參與者而不是旁觀者。比如每學完一章或一節內容，要讓學生結合本章節內容查閱資料并將其應用于自己的研究方向，最后大家在一起進行分享討論。同時對教師也相應提出了更高的要求，教師不僅要對教學行為進行反思與創造，研究教材、研究學生，而且還要活潑課堂氣氛，培養了學生敢想、敢疑、敢問、敢說，積極進取、相互學習、審美情趣和創新意識[6]。在教學時，根據化學工程及其相關專業的研究生的培養目標，設計相應教學內容。對學生來說，該課程教學內容相對多：既包括常見的質量守恒、能量衡算、熱量衡算等基本理論，同時，又包括三傳的物理模型的建立，邊界條件的設定及其線性有限元問題的分析。講解時既要把控大綱要求涵蓋的知識點，又要兼顧不同層次學生的學習能力。各個知識點的講解中都以工程問題為主線。下面以生活中火車候車道的安全線、下雨天雨傘上翻為例，探討流體靜力學平衡定律在實際問題中的運用。同時針對本校研究生生源特點安排學生3～4學時在工程實訓實驗實驗室時行現場授課，使學生對一個實際單元操作通過所學知識，有效合理簡化， 建立物理模型， 確定控制面。運用流體靜力學，平衡定律建立數學模型。求解數學方程，單元操作的物理現象及數學方程的正確性。

2.5 課件的使用

課件的使用目前已經非常普遍，本課程使用課件的好處主要有：一是信息量較大，可以在一定程度上緩和課時少的矛盾；二借助現代教育技術，使化工設備的內部結構、工作原理、各部件的運動、物料的走向和操作工況等均可形象、生動地展現出來，在課堂上給學生一個生動的實感，能夠容易地讓學生接受和掌握，使得原來很難講明白的設備的操作與結構，現在一目了然，學生既容易聽懂、看懂，而且理解和印象也大為加深，強化了教學效果。

3 實踐教學的改革

針對本課程實踐教學，主要通過實驗+仿真模塊為主的實踐教學方式，讓學生不僅對化工生產單元操作有初步認知，而且還能通過對工藝、設備、自動化控制手段等方面的了解，對完整的化工生產過程有一個較為全面的認識，同時為后續科學研究及實驗方案的優化及設計奠定了良好的基礎，讓學生能更快更好的接受和理解相關理論知識，建立工程觀念，培養工程計算能力；通過從理論課到實踐課的不斷強化學習，學生從初步認識、理論學習到綜合運用，完成"實踐、認識、再實踐、再認識"的學習過程，較為系統的掌握所學知識，綜合能力和工程觀念都得到了極大的加強[7]。

4 本課程教師團隊的自身建設

本課程的授課教師長期堅持集體備課、互助聽課和教學評價。通過觀摩教學、教學交流和集體備課，使教師間取長補短，相互借鑒，很好地發揮了團隊的互助作用，整體教學水平不斷提高。同時注重授課教師的工程實踐能力，特別是青年教師的知識結構、知識體系、工程素質得到不斷更新和完善，有力促進了教師教學水平和教學質量的提高。教師在課堂教學過程中，將科研成果和科技動態及時介紹給學生，課程對應的實驗項目，基本都與老師的科研工作結合，從而對學生創新能力以及理論聯系實際，分析和解決問題能力的培養起到了很好的促進作用，激發了學生的專業學習興趣，拓寬了學生的眼界，促進了教學工作。

5 結語

總之，“傳遞過程原理”是一門理論與實踐相結合的課程，如果仍沿用本科階段講授方式，只會形成重復教學。若要上好該門課程，必須根據研究生教育和專業課程教學的特點，采用多元化教學方法和手段講授有限單元法，才能夠使學生系統掌握該課程的理論和方法，挖掘學生的主動性和創造性，引導學生了解面臨的困難和挑戰，讓學生在學習過程中緊密結合學科前沿，充分應用到自已后期學習及工作中的實驗方法及方案的設計，有較強的解決復雜工程問題的能力，從而達到本課程教學、學習的目的。

[1] 閻建民.傳遞課程教學芻議[J].化工高等教育, 2008 (4)：40-42.

[2] 劉獻飛,丁 昌，張業強，等. 《過程流體機械》課程模塊化教學改革的探索[J].山東化工, 2016, 45(23)：133-134.

[3] 張俊芳，楊 偉，吳軍基,等. 電力系統及其自動化專業碩士研究生課程教學改革與創新能力的培養[J]. 電氣電子教學學報, 2002,24 (4)：12-15.

[4] 姚 莉，劉 偉. 研究生課程教學改革的幾點思考[J].化工高等教育, 2010, 33(4)：36-39.

[5] 范寶安，梁文懂， 顏家保，等. 研究生精品課程“傳遞過程原理”的改革與實踐[J].高等理科教育, 2012 (2)：92-96.

[6] 隋修武，牛雪娟，杜玉紅，等．"機械電子工程"研究生課程教學的模塊化設計[J]．科教導刊, 2014(25):30-30.

[7] 劉志雄．《化工傳遞過程》課程建設與實踐初探[J].廣東化工, 2014, 41(1)：170-171.

(本文文獻格式：曹 陽.傳遞過程原理研究生課程建設與實踐[J].山東化工，2017，46(04)：141-142，149.)

Postgraduate Course Construction and Practice of Transfer Process Principle

CaoYang，LinQian,LiuRong

(College of Chemistry & Chemical Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

According to the research of chemical engineering and related professional students from different universities, uneven levels of basic knowledge, mastery of different research fields, a wide range of characteristics, to carry out the process of teaching reform of chemical engineering transfer principle graduate courses, mainly includes: the optimization of curriculum system; practice teaching reform etc.. Through the teaching reform, the graduate students to solve complex engineering problems, independent design consciousness, academic innovation thinking, practical ability to guide and improve the overall quality of training, and achieved effective results.

transport phenomena;teaching reform;graduate student course

2017-01-07

貴州大學研究生院項目貴大研ZDKC[2015]024號；貴州大學“本科教學工程”建設項目JG[2016]20；

曹 陽(1977—)，女，貴州六盤水人，副教授，博士研究生，從事化工材料及環境影響與評價方向研究，現在貴州大學化學與化工學院任教。

G642.0

A

1008-021X(2017)04-0141-02