化工熱力學教學體會

梁喜珍，周躍明，楊婥

摘要：根據(jù)化工熱力學課程內容的特點，在教學過程中重視緒論講解，深化例題剖析，完善考核方式，著重培養(yǎng)學生獨立分析和解決熱力學實際應用問題的能力。

關鍵詞：化工熱力學;教學體會;學生

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）01-0311-02

化工熱力學是化學工程與工藝專業(yè)的一門主干課，是學生在具備了物理化學、化工原理等基礎知識后必修的專業(yè)基礎課。它是化學反應工程、分離工程和化工設計等課程的基礎。化工熱力學內容廣泛，公式多，邏輯性強，很多學生在該課程的學習過程中，感到無所適從[1]，化學熱力學課程的學習任務是總結、深化熱力學基本定律及相關理論知識，研究各種物理化學變化過程的平衡理論、條件或極限狀態(tài)，如有效利用能量，培養(yǎng)和提高從事化學生產(chǎn)、設計的學生，以及科學研究工作的理論分析。因此，在教學過程中，要引導學生掌握本課程的基本原理和應用方法，提高理論聯(lián)系實際的能力。

一、重視緒論的講解，增強學生對課程體系的總體把握

在一門課程的講授過程中，緒論部分可以說是該課程的領航燈[2]，但作為課程的第一堂課，緒論既是全書的序幕，又是課本的綱領[3]。緒論的系統(tǒng)講授不僅可以讓學生詳細了解本課程的發(fā)展概況和學科聯(lián)系，而且能激發(fā)學生的學習興趣，讓學生能從整體上初步把握課程的內容。在講授過程中，我們通過多媒體生動形象地向學生展現(xiàn)了熱力學的發(fā)展歷史及其在熱力學發(fā)展過程中一些科學家發(fā)現(xiàn)的定理、定律的故事，并將相關課程有效地銜接起來。例如，告訴學生化工熱力學是物理化學熱力學部分的延伸，又是物理化學在真實過程中的拓展，復習了已學物理化學中相關重要的公式，引導學生回憶和鞏固，激發(fā)學生的學習興趣。而對化工熱力學知識脈絡等方面的講解，能夠使學生對該課程有一個系統(tǒng)的總體把握，讓學生清楚“原理—模型—應用”構成了化工熱力學內容的“三要素”。原理是基礎，應用是目的，模型是應用中不可缺少的工具。只有真正理解和掌握熱力學的基本原理，才能根據(jù)原理選擇建立或修正模型，并應用于解決工程的實際問題，使學生了解各章的主要內容的作用和聯(lián)系，對教學有全面的了解。

二、深化例題剖析，重視概念之間的相互聯(lián)系

化工熱力學既難教又難學[4]，教學內容包含大量抽象的理論、復雜的推導和煩瑣的計算，除了課堂教學把這些概念、原理和公式充分講清楚外，還必須通過一些例題的深入剖析和充分的作業(yè)練習才能使學生真正掌握。

化工熱力學三要素中的應用部分主要包括均相封閉系統(tǒng)和均相敞開系統(tǒng)，化工熱力學課程的一條主線吉布斯函數(shù)G起著重要的作用[5]。舉一個典型例題，例如：某二元混合物，其中A、B、C為溫度T、壓力p的函數(shù)，lnf=A+Bx■+Cx■■，x■（i=1，2）為混合物中1組分和2組分的組成（摩爾分數(shù)）。確定G■/RT、lnγ■、lnγ■（以Lewis-Randall規(guī)則為兩組分的標準態(tài)），求解該題目涉及較多概念：混合物的逸度f和混合物中各組分的組分逸度■■的關系式是lnf=∑x■ln■或者ln■=■■，活度系數(shù)γ■和組分逸度■■及純組分的逸度f■之間的關系是γ■=■，超額吉布斯自由能G■與各組分活度系數(shù)γ■的關系式是G■/RT=∑x■lnγ■或者lnγ■=■■。題目要求根據(jù)已知條件lnf與A、B、C、x■、x■的關系，求解G■/RT、lnγ■和lnγ■。該題目有兩種解題方法：第一種是先求出lnγ■和lnγ■，然后再根據(jù)G■/RT=∑x■lnγ■求出G■/RT;第二種是先求出G■/RT，然后根據(jù)lnγ■=■■求出lnγ■和lnγ■。兩種方法計算復雜程度不相上下，我們以第一種方法為例，由已知條件再加上公式ln■=■■，可以求出ln■和ln■，再根據(jù)γ■=■可以求出lnγ■和lnγ■（其中純組分逸度f■=■f，f■=■f），進而根據(jù)G■/RT=∑x■lnγ■求出G■/RT。李俊等[6]給出了類似第二種方法的求解，在此不再贅述。該題目的深度剖析使學生進一步認識到多個重要熱力學概念、關聯(lián)式的必要性和重要性，也使他們認識到，經(jīng)過一定的推理過程鍛煉，就能夠利用這些熱力學概念和相互關系式解決具體問題，從而激發(fā)了他們認真學習和領會熱力學基本知識和方法的興趣。

三、完善考核方式，鞏固教學效果

考試是教學過程中的重要環(huán)節(jié)，為了更好地評價學習效果，準確反映學生的掌握情況和能力發(fā)展水平，使學生在為成績而努力學習的過程中，能夠完成知識體系的建立和能力的提高[7]，本課程制定了公平、公正的考核方法，采用總成績=平時成績（占30%）+期末成績（占70%）的綜合評價方法作為學生的最終成績。其中平時的成績是對平時學習過程中表現(xiàn)的檢驗，主要包括：出勤、聽講、作業(yè)完成情況及其專題小論文的寫作和討論過程中的表現(xiàn)等。期末考試主要側重于考核學生對知識的理解和應用能力，例如對于考核試卷中計算題的判卷不注重計算結果，主要是看計算的思路以及對公式的應用情況，充分發(fā)揮考試對于學生學習的導向作用。

化工熱力學是化學工程學的重要組成部分，它是化工過程研究、開發(fā)與設計的理論基礎。在化工熱力學的教學過程中，時刻以學生為主體，針對學生存在的具體問題調整授課方式，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生抽象概括實踐系統(tǒng)的能力，綜合運用知識分析和解決問題的能力，為學生學習后續(xù)課程和進一步學習新理論、新知識和新技術奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]童張法，陳小鵬，王琳琳.堅持特色教學，打造化工熱力學精品課程[J].化工高等教育，2010，（06）：19-23.

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[4]黃峰.化工熱力學教學方法解析[J].學園，2015，（26）：58-59.

[5]施云海，彭陽峰，王艷莉.采用啟發(fā)式教學方法提高化工熱力學教學質量[J].化工高等教育，2006，（04）：35-37.

[6]李俊，劉衛(wèi)民，石勇.化工熱力學教改實踐與體會[J].化工高等教育，2014，（04）：41-43.

[7]潘高峰，王桂英.化工熱力學教學中的幾點思考[J].科技視界，2013，（33）：174.

Experience in Teaching of Chemical Engineering Thermodynamics

LIANG Xi-zhen，ZHOU Yue-ming，YANG Chuo

（School of Chemistry Biology and Materials Science，East China University of Technology，Nanchang，Jiangxi 330013，China）

Abstract：According to the characteristics of the chemical thermodynamics course，we pay attention to explain the introduction，deepen the analysis of the examples，improve the assessment methods in the teaching process，and focus on cultivating students' ability to independently analyze and solve the practical application problems of thermodynamics.

Key words：Chemical Engineering Thermodynamics;teaching experience;student