《化工熱力學》課程線上教學方法淺述

孫 強

(中國石油大學(北京) 化學工程與環境學院 化學工程系，北京 102249)

1 簡介

2020年突如其來的新冠肺炎疫情阻礙了高校學生返校上課的正常步伐，迫使高校師生不得不采用線上授課和學習的方式[1]，來完成大學各階段安排的不同課業，這對廣大師生而言都是前所未有的挑戰：一來要求高校教師必須熟悉教學軟件(或平臺)的使用，能夠進行正常的授課教學；二來要求學生能夠適應線上學習及考試的模式，保證學習過程的效果。然而，針對多元化的高校特色及差異性的課程特點，對教師授課方法和學生學習方法均提出了較高的要求，因此，應當充分結合課程性質和內容，形成有效的在線教學方法[2-3]。

《化工熱力學》課程是中國石油大學(北京)化學工程與工藝、能源化學工程專業的一門專業必修課，是環境工程、應用化學等專業的選修課，主要講授運用經典熱力學的原理，結合反映體系特征的模型，解決工業過程(特別是化工過程)中熱力學性質的計算和預測、能量的有效利用、相平衡計算等實際問題，是從事化工過程研究、開發和設計工作必不可少的核心課程之一，也是我校著力打造的“金課”[4]課程之一。該課程選用教材為本校陳光進老師等自編的、石油工業出版社出版的《化工熱力學》(第二版)[5]。由于《化工熱力學》涉及的基礎概念繁多且抽象、計算公式復雜且對數學推導能力要求較高，因而對學生學習過程造成了較高的挑戰。針對這樣一門課程，在采用線上教學方式授課過程中，更加要求注重教學方法的開發，保證學生的學習效果。文章淺述了如何結合課程內容開發有效的教學方法，以調動學生的學習積極性，提高知識掌握程度，增強學習效果。

2 線上教學方法

2.1 教學模型開發

教學模型(包括教學工具和教學動畫)的開發能夠極大程度地吸引學生的學習積極性，而且對于《化工熱力學》中抽象生澀的課程知識點而言是非常有效的教學方法之一。例如，作者圍繞本校《化工熱力學》教材第四章中“熱力學圖表”、“蒸汽動力循環”以及“制冷”的內容，同時結合第三章中“穩流過程能量平衡方程”的內容，開發了相應的教學模型(3D打印模型)，如圖1所示，以使學生能夠更好地理解蒸汽動力循環和制冷循環中不同設備中發生的具體過程、在溫熵(T-S)圖中循環介質的具體狀態變化以及對應不同過程的能量平衡計算方法。

圖1 蒸汽動力循環及制冷循環教學模型

2.2 PPT課件視頻植入

按圖索驥、照貓畫虎式的授課形式很難獲得良好的教學效果。采用線上教學的授課方式，應當充分利用網絡便利，結合講課內容將網上的視頻、動畫等素材融入教學PPT課件，既可以有效調動學生的學習興趣，又可以通俗易懂地將講授知識形成視覺和感知認識，強化學習和記憶效果。例如，在講授蒸汽動力裝置時，查閱下載蒸汽火車的結構與工作原理的相關視頻，繼而引出并講解蒸汽動力裝置的組成，可以使學生更容易把握該部分關鍵知識點。

2.3 雨課堂(騰訊會議/課堂)+教學平臺建設

從線下到線上的教學方式的轉變，并沒有改變教學過程的主要場所是課堂這一特點。因此，線上課堂(如雨課堂、騰訊課堂等)仍然是切實保證教學效果的主陣地。然而，僅依靠課堂上有限的時間達到牢固掌握所學知識的目的顯然是不切實際的，應當從教學過程的全部環節(教師備課、學生學習及課后復習等)出發，提高《化工熱力學》課程的學習挑戰度。基于此，作者利用本校超星網絡教學平臺形成了雨課堂授課+超星網絡教學平臺的線上教學方法。對教師而言，提高了備課、講課和對學生整體學習把握的要求。對學生而言，提出了課上聽講+課下復習的更高強度的學習要求。雨課堂及超星網絡教學平臺的投入可幫助教師及時了解學生的學習情況，并根據學生的反饋及學習效果不斷改進授課細節，有的放矢地提高學生的學習效果，同時有助于增進師生間的交流，提高學生學習的興趣。

2.4 化工熱力學實驗教學視頻輔助

為有效配合課堂教學內容，充分利用我校“化工熱力學教學實驗室”的便利和優勢，將開設的CO2相行為測定、制冷系數測定和CO2溶解度測定3個實驗內容錄制成教學視頻，剪輯編排后嵌入教學課件中，在一定程度上形成理論聯系實際的教學方法，可以幫助學生更好地理解掌握流體熱力學性質、制冷循環和相平衡的知識，加深對所學知識的記憶程度。

3 結論

受迫于新冠肺炎疫情的影響，開展線上模式的教學方式勢在必行。為有效保證老師教和學生學的效果，應當根據實際授課的內容和特點有針對性地開發適宜的線上教學方法。本文結合《化工熱力學》課程教材內容，從教學模型開發、課件視頻植入、雨/騰訊課堂+教學平臺建設和實驗教學輔助教學4個方面淺述了該課程的教學方法開發與建立，以充分調動學生的學習態度，并增強學習效果。