傳遞過程原理教學改革研究

劉　慶,徐冬梅,高　軍,楊洪遠

(山東科技大學 化學與環境工程學院，山東 青島　266590)

1　概述

傳遞過程原理旨在研究化工過程中質量傳遞、動量傳遞和熱量傳遞的機理并且揭示這三者之間的類似性,是繼化工原理、化工熱力學之后，化學工程與工藝專業的另一門專業課程[1-2]，也是研究生教育的一門必修課程。近幾年來山東科技大學在研究生教育方面也取得了豐碩的成果。然而，化學與環境工程學院在研究生教育方面仍然沿襲傳統的應試教育模式，這就使得研究生的創新能力和科研能力稍顯不足。因此，研究生傳遞過程原理課程教學的改革已成為重中之重。但是，如何在有限的學時內高效地完成教學目標,改革教學手段，提高教學質量，是一個值得認真探索的課題。本文將從教學內容、教學方法、考核制度三個方面的優化對該課程的教學改革進行探索研究。

2　教學內容的改革

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然后得出結論最后用于指導實踐。課程內容包括傳遞現象概論、傳遞微分方程的建立、傳遞微分方程及其在動量、熱量和質量傳遞中的應用。教學內容較多，但是我校傳遞過程原理只安排32學時，授課學時明顯偏少。根據課程內容的內在聯系，傳遞過程原理課程精選和優化教學內容如下：

2.1　傳遞過程概論

本部分內容主要包括傳遞現象產生的原因、傳遞機理和傳遞過程的基本規律等。對于這部分應該著重講授微分衡算方程的推導過程和總質量衡算的計算。

2.2　三大傳遞微分方程的建立

針對三傳過程的類比性，應集中講授建立傳遞微分方程的歐拉與拉格朗日兩種基本觀點、常用的時間導數、描述流體流動的幾何方法、傳遞微分方程建立的方法、傳遞微分方程建立過程和微分方程定解條件、傳遞微分方程在直角坐標、柱坐標及球坐標中的具體形式，以及傳遞微分方程的類比等。

2.3　傳遞微分方程在動量傳遞中的應用

本部分內容包括傳遞微分方程在層流流動、邊界層流動和湍流流動中的應用，是本課程的重點。

2.4　傳遞微分方程在熱量傳遞中的應用

本部分內容包括熱傳導和對流傳熱。其中在熱傳導方面重點講授一維穩態及非穩態熱傳導。

2.5　傳遞微分方程在質量傳遞中的應用

本部分內容包括分子傳質和對流傳質。其中在分子傳質方面主要講授反應和擴散聯合傳質過程，而對于多維穩態擴散只做簡要介紹即可；對于對流傳質包括方面則重點講授邊界層傳質機理及傳質系數的定義以及平板壁面上和圓管內層流及湍流條件下的對流傳質系數求取?？傊?，通過合理調整教材章節次序和優化教學內容，突出重點，同時清晰課程的主線，有利于學生把握這門課程的結構和內在聯系[3]。

3　教學方法的改革

傳遞過程原理是利用數學方法研究物理過程中的傳遞現象，并探討其變化規律的，具有理論性強、實踐性強、系統性強、類似性強的特點。根據課程的特點和教學要求，我們對本課程的教學方法進行了優化，詳細如下：

3.1　教師精講與學生自學相結合

教學方法上，本課程不再局限于傳統的接受式教學模式[4]，而是教師精講與學生自學相結合的開放式課堂。首先課

前由教師布置自學內容與要求，然后上課時由少數學生重點發言，接著全班集體討論存在的問題，最后由教師進行重點講解和總結[5]。

3.2　強調共性，采用類比法教學

鑒于“三傳”現象存在諸多相似的傳遞機理以及相似的數學模型表達式和模型結果，因此類比法在本課程中顯得尤為重要。一方面可以加深對化工傳遞過程共性的理解，另一方面也簡化了理論授課中大量的講解，即把一個傳遞現象講深講透，相似的其它傳遞過程就可以迎刃而解[6]。

3.3　注重內容關聯，采用對比法教學

傳遞過程原理是在化工原理和化學反應工程等課程基礎上，進一步深入地研究“三傳”過程變化規律，是在對化工單元操作深入了解的基礎上，進一步對化工生產過程作的一次歸納與飛躍，因此它與這些課程關聯密切。在授課過程中有意識地進行對比，可以起到觸類旁通的效果，也可以更加鮮明區別化工傳遞過程課程的特點[7]。

4　考核制度的改革

考核是教學效果的客觀反映,課程考核制度的優化也是本課程教學改革的一項重要內容。為了摒棄靠一張試卷去評價學生的學習成效，在本課程的教學改革中，新型考核制度采用與教學過程緊密結合的形式，考核貫穿于整個教學活動中。

4.1　基礎知識部分

對于課程所涉及的基礎知識(比如一些基本概念、基本計算等)，在期末采取筆試的形式考核，題型包括選擇題、判斷題、填空題三種；該部分成績占總成績的30%。

4.2　課堂互動部分

課堂互動部分由三個部分組成，占總成績的40%，即①傳統的出勤和作業占15%；②課堂回答問題成績占10%；③學生課堂案例分析，占15%。其中師生互動主講和學生課堂案例分析均以小組為單位進行，個人成績與小組成績以及個人表現關聯。這能夠加強師生間的交流和溝通，激發學生的學習熱情和興趣，實現課堂內外的知識補充與拓展。

4.3　重點難點

對于課程的重點和難點，在期末采用筆試的形式進行，以問答題和計算題為主，占總成績的30%。

總之，這種新型考核模式在保證學生掌握課本知識的前提下，加大了對學生綜合能力和平時成績的考核力度[8]。

5　總結

根據傳遞過程原理課程的特點，我們對教學內容、教學方法以及考核制度這幾方面的優化改革進行了一些探索研究。在較少的課時內，很好地完成教學目標、提高學生對本課程的主動性和積極性進而提升學生的認知能力。