前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的工程熱力學的應用主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關鍵詞:熱能;動力工程;鍋爐;應用
在我國電力行業(yè)中,發(fā)電所使用的鍋爐類型較多,不同類型鍋爐在能源分配上存在較多的問題,會造成熱量的損耗。因此,應用熱能與動力工程學,不斷優(yōu)化鍋爐設計,提升鍋爐的利用率,推動鍋爐的創(chuàng)新,可以有效解決鍋爐能源分配上的問題,減少能源的浪費。
1.熱能與動力工程學在鍋爐中的應用
在我國的發(fā)電廠中,鍋爐設備較為常見。鍋爐設備作為一種將熱能轉化為機械能的設備,是電力廠發(fā)電中的重要能量轉化設備。鍋爐的工業(yè)應用有效的提升了傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)效率,實現(xiàn)了水能、熱能向機械能的轉換。在發(fā)電廠中,鍋爐的作用主要是將生物或化學材料產(chǎn)生的熱能,轉化為機械能,通過機械能推動發(fā)電廠其它設備的運行,從而使整個生產(chǎn)線開始運作,在鍋爐運作的過程中,需要運用到熱能與動力工程學的相關知識[1]。因此,通過熱能與動力工程學相關知識的更新,可以實現(xiàn)鍋爐設計的創(chuàng)新,讓鍋爐更高效的運作,從而實現(xiàn)整條生產(chǎn)線工作效率的提升。
2.熱能與動力工程學在鍋爐中的應用問題
2.1鍋爐風機的損傷問題
風機是鍋爐的重要組成部分,在鍋爐的運行中起著非常重要的作用。風機通過將氣體壓縮與傳輸,實現(xiàn)熱能與機械能之間的轉化,從而實現(xiàn)鍋爐的正常運行。在鍋爐運行的過程中,由于鍋爐生產(chǎn)任務量的不斷增加,風機需要承擔更重的氣體傳輸任務,這在一定程度上會給風機造成一定的損傷。風機在設計的過程中,基本上沒有考慮到風機本身結構的承受能力,因此,氣體壓縮與傳輸?shù)墓ぷ髁吭谠黾拥耐瑫r,也會增加對風機的壓力,從而可能造成風機本身結構的損傷,影響到風機正常的運行效果。在風機出現(xiàn)損傷時,鍋爐的其他設備也會受到相應的影響,整條生產(chǎn)線的工作效率會明顯下降。因此,利用熱能與動力工程學進行風機結構的改良顯得尤為重要。
2.2能源效率問題
在鍋爐能源的轉化效率方面,雖然采取了相應的燃燒控制技術,但是鍋爐的燃燒效率還是沒有得到有效的提升。在鍋爐進行熱能轉化的過程中,鍋爐本身的運行會造成大量的熱能損耗,從總體上來看,雖然鍋爐的燃燒效率在不斷的增加,但是在鍋爐能源利用方面上來看,利用的程度還是偏低。因此,當這種情況出現(xiàn)時,要滿足鍋爐的生產(chǎn)需求,就需要從增加鍋爐的燃燒量入手,通過加重鍋爐的燃燒負擔,以保證提高能源的供應,這就會造成鍋爐設備損耗的問題。因此,如何提升鍋爐的能源效率,降低鍋爐自身的能耗,提升鍋爐的能源利用效率,還需要從熱能與動力工程學中尋找到相應的技術支持[2]。
3.熱能與動力工程學在鍋爐中的應用創(chuàng)新
3.1創(chuàng)新鍋爐燃燒控制技術
在鍋爐燃燒過程中,加強對能量轉換的控制,是提升鍋爐能源利用效率的重要部分。在鍋爐的早期生產(chǎn)中,鍋爐燃燒時,主要是依靠人工進行鍋爐燃料的填充。而隨著科學技術的不斷發(fā)展,許多電力企業(yè)淘汰了人工填料的方式,采用了自動填料。自動填料依靠鍋爐燃燒控制技術,借助各種氣體分析儀以及控制裝置,實現(xiàn)對鍋爐環(huán)境的實時監(jiān)測,同時,利用熱電偶實現(xiàn)對燃燒參數(shù)的O定,在利用計算機,實現(xiàn)對數(shù)值誤差的計算,以提升計算結果的準確性。鍋爐燃燒控制需要利用熱能與動力工程學的相關計算實現(xiàn)。
3.2鍋爐風機葉片的改進
風機的結構較為復雜,在實際的熱能與動力測量中有較大的難度。當前,我國還沒有形成一整套的風機葉片運行控制體系,無法對風機葉片的制造提供相應的參考借鑒。因此,要實現(xiàn)對風機葉片的設計優(yōu)化,就需要通過實驗模擬的方式對風機內(nèi)部氣流的運動進行分析,通過風機運行模擬實驗,實現(xiàn)風向的最優(yōu)化分離。然后,使用計算機對風機的運行參數(shù)進行模擬設定,采用模擬實現(xiàn)的方法,測算不同風速下,葉片運行的不同情況,獲取實驗的對比數(shù)據(jù),根據(jù)對比數(shù)據(jù)的差異,自動調機最優(yōu)化的矢量,得出矢量圖,找出最優(yōu)的風機葉片設計方案。在設計方案中,需要保證鍋爐風機翼型邊界層分離與攻角的最優(yōu)關系,從而提升風機自身的承載力。
4.結語
隨著我國電力需求的不斷增大,電力行業(yè)在不斷發(fā)展。在電力鍋爐的運行過程中,需要應用到熱能與動力工程學的相關理論。通過熱能與動力工程學可以實現(xiàn)鍋爐的優(yōu)化設計,降低鍋爐運行的能耗,保障鍋爐的穩(wěn)定運轉,促進我國的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻:
關鍵詞 工程熱力學 教學 策略
【中圖分類號】G712
一、工程熱力學的特點
工程熱力學是熱能與動力工程、化工機械及油氣儲運等許多工科專業(yè)的專業(yè)基礎課,是這些專業(yè)的學生進行專業(yè)課程學習的基礎,在高等院校教學工作中占有重要地位。工程熱力學是熱力學最早的一個分支,主要是研究熱能與其它能量之間相互轉換規(guī)律及其應用的一門學科。工程熱力學包含的內(nèi)容較多、理論性和實踐性都很強、熱力學理論和公式較繁雜、很多內(nèi)容比較抽象,對于剛接觸這門課的許多大學生來說是非常難的一門課程。雖然工程熱力學和傳熱學同為專業(yè)基礎課程,但其學習難度要遠高于傳熱學,因為傳熱學的主要內(nèi)容就是傳導、對流和輻射等三種傳熱方式,而工程熱力學中既包括熱力學三大定律、各種工質的熱物理性質,還包括郎肯循環(huán)等各種熱力循環(huán)?;诠こ虩崃W學科的上述特點,必須積極探討工程熱力學課程的有效教學方法,不斷提高學生的學習效果,達到真正掌握工程熱力學知識的目的。
二、工程熱力學的教學方法
要做好工程熱力學的教學工作,必須改進傳統(tǒng)的課堂教學方法,通過教學法的改進來不斷增強學生學習的興趣和對知識的理解掌握程度。筆者根據(jù)自己多年的教學經(jīng)驗,認為在工程熱力學的教學過程中可以采用以下幾點策略。
1、明確工程熱力學教學的目的
在教學的過程中,老師應該對工程熱力學有一個明確的定位。工程熱力學是一門專業(yè)基礎課,因此教學的首要目的是讓學生對工程熱力學的知識有比較牢固的掌握。但與此同時,老師應該對教學目標有更高的要求,由于工程熱力學的特點,學好這門課非常有利于培養(yǎng)學生的發(fā)散思維和分析問題、解決問題的能力,也就是說可以通過這門課使學生學會分析問題的方法,為他們今后的工作和科研打下良好的基礎。雖然高職院校的學生底子普遍比較薄弱,但通過正確的引導也會使他們在學好課本知識的同時使自己的綜合素質得到提高。如在學習熵的概念時,由于這個概念比較抽象,很多學生可能會比較困惑,這時老師應將課本內(nèi)容與社會現(xiàn)象相結合,組織大家辯論社會的發(fā)展符不符合孤立系統(tǒng)熵增原理。同學們通過積極的辯論,不僅可以加深對熱力學中熵的概念的理解,而且也提高了他們學習熱力學的興趣,鍛煉了他們的思維能力,使教學效果得到顯著提升。
2、在教學過程中運用好現(xiàn)代教學手段
現(xiàn)代技術特別是計算機和信息技術的發(fā)展使得多媒體教學的應用也越來越普遍,但與此同時也出現(xiàn)了許多問題需要解決,最典型的就是多媒體教學成了老師的閱讀式教學和學生的瀏覽式教學,一堂課下來學生并沒有收獲多少東西。因此,在多媒體教學的過程中老師必須要認真準備自己的電子教案。在電子教案的制作過程中必須要根據(jù)工程熱力學課程的特點引入大量的信息和動畫,這樣便于學生對所學的內(nèi)容有一個直觀的認識,如在學習郎肯循環(huán)時,通過向學生進行動畫演示,可以使學生對該循環(huán)的流程和循環(huán)過程中所涉及到的設備有一個非常清楚的了解。另外,在制作多媒體課件的時候,老師必須要注意揚長避短,大到內(nèi)容的收集與調整、小到字體的顏色與大小等問題必須要認真對待。在多媒體教學的過程中必須將老師、學生、課件及教材作為一個有機的整體來考慮,使教師成為整個教學過程的組織者、學生成為工程熱力學知識的主動構建者,多媒體僅僅是教學的工具和輔助手段,并不能替代教師的作用,教學過程中仍然要以老師為主導和學生為主體。
3、積極在課堂教學中開展“研究型”學習的模式
高等職業(yè)院校培養(yǎng)的是實踐性和應用性比較強的人才,因此在課堂教學中必須貫徹“學以致用”的教學理念。就以熱力學第二定律的學習為例,雖然熱力學第二定律僅僅是簡單的一句話,但該定律卻是用來判斷熱力過程能否進行的重要依據(jù)。利用該定律學生很容易對基本的物理現(xiàn)象進行判斷,如熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體等。但在熱力系統(tǒng)比較復雜的情況下,很多學生往往不知如何下手去判斷該過程能不能進行。在進行該部分內(nèi)容的教學時老師應多結合具體的案例,讓學生根據(jù)課本的知識去判斷有些表面看起來可以實現(xiàn)節(jié)能的熱力過程能不能實現(xiàn)。如可以讓學生討論汽輪機做完功的乏汽有沒有利用的價值,因為這是很多沒有學過工程熱力學的人經(jīng)常會提出的問題,要解決這個問題,就需要學生有一個宏觀的思維,對郎肯循環(huán)的整個過程有深入的了解,多進行類似的“研究型”學習,可以使學生將自己的所學用到實踐中去,真正達到學以致用的目的。
4、教學手段多樣化,提高學生的綜合學習能力
一個好的老師教給學生的是終身學習的能力,而不僅僅是給學生書本上的知識。隨著科學技術的迅速發(fā)展,知識更新的速度越來越快。高職院校的學生畢業(yè)后大部分從事的都是一線的技術工作,由于技術更新?lián)Q代的速度非常快,因此這就對他們的學習能力提出了更高的要求。由于工程熱力學的內(nèi)容十分豐富,并且只要涉及到能源的行業(yè)都能用上工程熱力學的知識,這為工程熱力學教學手段的多樣化提供了非常便利的條件。在教學過程中除了讓學生學好課本知識和進行必要的習題訓練外,可以給學生布置實踐性比較強的大作業(yè),大作業(yè)的形式可以多種多樣。如可以讓學生就熱力學中的某個熱點問題進行文獻調研,根據(jù)自己查找的資料寫成報告;在學習完熱力學中的主要熱力循環(huán)過程以后可以讓學生自己設計理論上可以實現(xiàn)節(jié)能的熱工設備等;另外,還可以讓學生針對某個企業(yè)的能耗特點進行分析,找出其中潛在的節(jié)能潛力并提出實現(xiàn)的方案等。通過以上多種多樣的教學手段,不僅可以使學生對基本的理論知識有了更好的掌握,而且也真正培養(yǎng)了他們的綜合學習能力,對他們順利完成大學學業(yè)及今后的工作都有著巨大的幫助作用。
三、結語
結合自己多年的教學經(jīng)驗,從幾個方面提出了做好工程熱力學教學工作的措施。由于篇幅所限,僅就幾個主要方面展開論述,希望能為從事工程熱力學教學工作的大學老師提供一些有益的參考。
參考文獻
關鍵詞:化工熱力學 教學 課程質量
中圖分類號:G420 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)12(c)-0213-01
化工熱力學是是化學工程一個重要的基礎學科,是工程與工藝等各類化工專業(yè)的必修課程。該課程把熱力學的基本原理應用于化工技術領域,結合表征實際體系特性的狀態(tài)方程、活動系數(shù)模型進行各種熱力學性質的計算。由于該課程相對于其他課程而言理論性強,概念多、公式多,學生往往覺得抽象不易掌握。大篇幅的公式推導也讓學生望而生畏[1-2]。
如何引導學生掌握本課程的基本原理、應用及實驗技能,了解學科發(fā)展動態(tài),培養(yǎng)學習的嚴謹作風,也是本課程教學必須回答的問題。本文試從以下幾個方面進行改進,以期提高化工熱力學的教學質量。
1 理論聯(lián)系實際,激發(fā)學生學習興趣
對日常生活中一些常見的現(xiàn)象用專業(yè)的化工熱力學知識給予科學的解釋。這樣可以使學生感受到該課程對生活實踐的指導意義,從而激發(fā)學生的學習熱情和興趣,達到既掌握了化工熱力學的知識又培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題能力的目的。
例如:冰箱的工作原理與空調是否相同?夏天打開冰箱門是否能當空調?空調與取暖器哪個更省電?將冰箱和空調的工作原理與第六章的制冷循環(huán)相聯(lián)系。為何從天然植物中提取香精、色素等有效成分常用超臨界萃取技術?萃取劑為何常選CO2?在第二章PVT關系的應用當中著重介紹了超臨界萃取技術以及萃取劑的選擇[3-4]。在講到相關的理論知識時,適時的把這些學生感興趣的問題穿來,使理論知識不再那么枯燥。
比如說在講第六章熵增原理的時候,可以做適度的延伸,將熵增原理與宇宙的變化過程聯(lián)系起來?;艚餥5]在《時間的方向》這一報告中,提出了熱力學時間箭頭、時間箭頭和宇宙學時間箭頭的一致性。根據(jù)熱力學第二定律,事物總是向無序狀態(tài)變化,稱為“熵”的不斷增大。因此,我們只能看見杯子打碎成碎片的過程,從來不會看見杯子的碎片復原成為杯子,相對來說,杯子是有序的狀態(tài),碎片是無序的狀態(tài)。阿姆斯特丹大學理論物理學院埃里克.弗林德教授(Erik Verlinde)認為引力從本質上是一種熵力,如果一個物體在其它物體周圍發(fā)生微小移動會改變周圍的無序度,就會感受到引力。
通過這樣一些理論的提出,讓學生通過討論,首先能培養(yǎng)學生勤于思考、開拓創(chuàng)新的精神;其次將熱力學的理論與哲學、物理學等其他學科相聯(lián)系,能讓學生了解自然科學其實沒有學科的邊界,科學是相通的思想;三是介紹一些化工熱力學在實際生活中的應用。例如在講授范德華方程時,講述了萊頓低溫實驗室的創(chuàng)始人著名低溫物理學家卡末林-昂內(nèi)斯如何利用范德華方程成功地把一種又一種“永久氣體”(氧氣、氫氣、氦氣等)液化,乃至作出對人類社會產(chǎn)生巨大影響的貢獻—— 超導電性的發(fā)現(xiàn)。最后如何利用超導電性實現(xiàn)磁懸浮列車,讓學生感受到化工熱力學在實際生活中的重大指導意義。
2 與時俱進,借助計算機軟件來輔助教學
在化工熱力學教學過程中,公式多,計算復雜成為嚴重影響教學效果的主要因素。為了使學生在今后的工作實際當中能更好的運用化工熱力學知識解決實際問題,我們在教學過程中,專門作了一個專題,介紹了目前應用較多的幾種軟件,包括Aspen Plus,Simulis Thermodynamics, HSC chemistry等。其中著重介紹了目前應用最廣的Aspen Plus (Advanced System for P
rocess Engineering)。該軟件美國AspenTech公司研制,由MIT主持、能源部資助、55個高校和公司參與開發(fā)。是基于序貫模塊法的穩(wěn)態(tài)過程模擬軟件,并附帶有龐大的數(shù)據(jù)庫,包含了豐富的狀態(tài)方程和活度系數(shù)模型。在各章節(jié)的計算過程中,分別對這幾種軟件相關的熱力學計算部分進行了演示。
3 尊重傳統(tǒng),培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶W習作風
化工熱力學是一門嚴謹?shù)恼n程,有人稱之為完美的學科,就是因為它的理論和公式都有嚴密的理論基礎,都是通過層層推導得到的。而本課程中最主要的內(nèi)容就是熱力學性質的計算。盡管有相應的軟件工具可以進行輔助計算,但在教學過程中還是不能忽視學生的計算和推理能力的培養(yǎng)。通過日常的作業(yè)和課堂上的習題演練,讓學生在做題過程中領會化工熱力學的精髓,培養(yǎng)其嚴謹?shù)膶W習態(tài)度和作風。
4 把握主線,縱觀全局,理清脈絡
化工熱力學課程主要由原理、模型和應用三部分所組成。原理是基礎,應用是目的,模型是應用中不可缺少的工具[7]。如果把化工熱力學比作一個大樹,那么原理就是它龐大的根系,模型是它的主干和枝丫,而應用這是化工熱力學所開出的花朵和果實。
因此在每一章學習之前,我們都會給學生提供兩副結構圖。一是本門課程所研究體系的框架圖。二是每章之間的關系及聯(lián)系圖。使學生能全面把握化工熱力學的整體框架,正確理解熱力學概念,靈活運用熱力學原理。在學習時能做到,“提起是一串,放下是一堆”的學習方式。
參考文獻
[1] 劉守軍,何秀麗.《化工熱力學》教學中應把握的幾個問題[J].太原理工大學學報:社會科學版,2001,19(1):80-86.
[2] 王琳琳,陳小鵬,童張法.理論聯(lián)系實際提高化工熱力學教學質量[J].化工高等教育,2003,3.
[3] 馮新,陸小華,吉遠輝,等.化工熱力學中從生活中來到生產(chǎn)中去的實例[J].化工高等教育,2009(1).
[4] 陸小華,馮新,吉遠輝,等.迎接化工熱力學的第二個春天[J].化工高等教育,2008(3):19-21.
[5] 包科達.熱物理學基礎[M].高等教育出版社,2004.
Thermodynamics and the
Destruction of Resources
2011,500pp
Hardback
ISBN9780521884556
B. R. Bakshi等編
本書從獨特的多學科的視角努力把嚴格的熱力學基礎知識在各個學科領域的應用展示出來,所有這些領域的探索都涉及了可持續(xù)發(fā)展問題。這些領域包括機械、化學工程、物理學、地理學、經(jīng)濟學、生態(tài)學和工業(yè)生態(tài)學。
編者相信:需要一本像本書那樣能綜合反映熱力學基本原則在各個領域應用的專著,使人們能充分地了解熱力學基本原則可以在定性判斷“人類活動如何影響自然資源和環(huán)境”方面發(fā)揮重要的作用。所以本書的目的就是匯集各個領域的專家撰寫的各自領域內(nèi)熱力學規(guī)則應用的最新成果,并將本書的最終目的演化為:不是在領域以外尋求解決本領域內(nèi)的嚴格的科學和工程問題的方法,但是要吸取其他領域解決類似科學問題的經(jīng)驗和智慧,定義好所要解決的問題的核心、堅定“環(huán)境保護”的原則,在本領域解決方法的基礎上適當融合其它學科的有效辦法,為將來有可能被稱之為“可持續(xù)性科學”的解決方法打下基礎。
全書分為4部分,含19篇論文,第1部分基礎,含第1-3章:1. 熱力學:廣義的有用能量和可用的最大功或放射本能(exergy);2. 能量和放射本能(exergy):研究資源利用需要的兩個概念?3. 熱力學給出的資源使用帳單。第2部分產(chǎn)品和過程,含第4-8章:4. 材料的分離和回收;5.轉換技術發(fā)展的一種基于熵的度量;6. 在生產(chǎn)過程中所用資源的熱力學分析;7. 超純度和能源利用:半導體制造的個案研究;8. 能源和利用:現(xiàn)狀、未來可能的發(fā)展路徑和熱力學的觀點。第3部分生命周期的評估和度量,含第9-13章:9. 用熱力學和統(tǒng)計學提高生命周期庫存數(shù)據(jù)的質量;10. 可持續(xù)發(fā)展技術:來自熱力學的度量;11. 生命周期評估中的熵的生產(chǎn)和資源消耗;12. 在工業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)中的能量和物流;13.物流分析和投入產(chǎn)出分析的合成。第4部分經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng),含第14-19章:14.能源和生態(tài)系統(tǒng)投入產(chǎn)出分析的早期發(fā)展;15. 放射本能(exergy)經(jīng)濟學和放射本能(exergy)環(huán)境分析;16. 熵、經(jīng)濟學和政策;17. 人口的一體化和隔離:熱力學家的一個觀點;18. 在生態(tài)系統(tǒng)中的放射本能(exeergy)分析:背景和挑戰(zhàn);19. 熱力學用于可持續(xù)發(fā)展科學發(fā)展的思考。附錄:標準化學放射本能。
本書是由來自世界各個國家的24位專家撰寫??晒┫嚓P領域的大學生、研究生、教師、工程師和研究人員閱讀和參考。
吳永禮,
研究員
(中國科學院力學研究所)
【關鍵詞】 熱力學;統(tǒng)計物理;教學方法
一、引言
熱力學與統(tǒng)計物理是理論物理的五大分支之一,具有與其它四個分支(經(jīng)典力學、電磁學、相對論、量子力學)同等重要的科學與工程地位。熱力學與統(tǒng)計物理課程是本科教學中物理學及相關專業(yè)的一門重要基礎理論課程,它以大量微觀粒子組成的宏觀物質系統(tǒng)為研究對象,基于熱力學理論和統(tǒng)計物理理論,揭示熱運動規(guī)律以及與熱運動有關的物性及宏觀物質系統(tǒng)的演化。許多工程科學都是由熱力學所衍生的或與其密切關聯(lián),例如傳熱學、流體力學、材料科學等,該課程也是學習量子力學、固體物理的基礎。熱力學的應用范圍很廣,主要包括:引擎、渦輪機、壓縮機、發(fā)電機、推進器、燃燒系統(tǒng)、冷凍空調系統(tǒng)、能源替代系統(tǒng)、生命支援系統(tǒng)及人工器官等。
通過熱力學與統(tǒng)計物理課程的教學,可以培養(yǎng)學生的形象思維和邏輯思維能力,提高學生的物理修養(yǎng),使學生深入認識熱力學與統(tǒng)計物理理論,能從熱力學和統(tǒng)計物理學角度闡述熱運動的規(guī)律及熱運動對物質宏觀性質的影響,能基于熱力學和統(tǒng)計物理學理論解決實際熱力學問題。熱力學理論和統(tǒng)計物理學理論的統(tǒng)一性的教學,可使學生樹立物質世界是分層次的、宏觀現(xiàn)象與微觀本質緊密聯(lián)系、量的積累引起質的變化等物理學基本觀點。然而該門課程抽象性強,教學難度很大,因此教學過程中必須有針對性的采用科學的教學方法以保證良好的教學效果。
二、重點突出物理思想和物理方法教學
科學思想和方法是物理科學的重要內(nèi)容。美國著名物理學家費恩曼曾經(jīng)說過:對學習物理的人來說,重要的不是如何正規(guī)嚴格地解方程,而是能猜出它們的解并理解物理的意義。清華大學著名物理學家葉企孫教授也曾強調指出: 物理教學不僅要給學生以知識,更要給學生科學思想和方法??梢娢锢硭枷牒臀锢矸椒ㄔ谖锢斫虒W中的重要性。物理知識的認識和發(fā)展是依賴于物理思想的發(fā)展和建立于科學的物理方法的基礎之上的。物理知識的傳授是“授人以魚”,物理思想和物理方法的傳授則是“授人以漁”。僅僅傳授物理知識容易使學生對掌握的結論確信無疑,這將限制學生的創(chuàng)造性和個性發(fā)展。而物理思想和物理方法的傳授不僅是為學生提供必要的知識儲備外,也是為他們提供能力儲備。
在熱力學統(tǒng)計物理課程的教學中,除了物理思想和物理方法自身具有的重要地位之外,授課學時少和授課內(nèi)容多的矛盾、化繁為簡提高教學效果的要求也需要將物理思想和物理方法的傳授放在一個重要位置。把握該課程的物理思想和基本方法,對授課內(nèi)容和知識結構進行優(yōu)化和調整,是解決授課學時少和授課內(nèi)容多的矛盾的根本方法。熱力學統(tǒng)計物理課程對學生數(shù)學基礎要求也較高,涉及到大量繁復的公式數(shù)學推導和變換,導致學生在學習該課程的過程中很容易將注意力停留在物理公式的數(shù)學形式上而忽略了其中的物理意義、物理思想和物理方法,最終結果是導致學生思維混亂、滿頭霧水。因此,在熱力學統(tǒng)計物理課程中應該盡量簡化物理公式的數(shù)學推導和數(shù)學變換方面的教學,而將教學的重點放在物理公式的物理意義、物理思想和物理方法方面,幫助學生從物理角度對授課內(nèi)容進行深入理解。
三、排除學生心理障礙
熱力學與統(tǒng)計物理課程的特點是比較抽象,學生理解困難和難以建立相應的物理圖像。較大的學習阻力會影響學生學習該課程的興趣和愛好,導致學生存在接受熱力學與統(tǒng)計物理的物理思想和相關理論的心理障礙。上述在把握課程的物理思想和基本方法的基礎上對授課知識結構進行優(yōu)化調整和將授課內(nèi)容化繁為簡是排除學生心理障礙的一個有效方法,此外好的課題引入對于排除心理障礙從而激發(fā)學生學習興趣也會起到十分重要的作用。如教學實踐證明,課程緒論由熱力學發(fā)展史引入,從“熱”本質的爭論到焦耳、克勞修斯、開爾文、能斯脫、麥克斯韋、玻爾茲曼、吉布斯等科學家的豐功偉績進行逐步闡述,可以有效激發(fā)學生學習統(tǒng)計物理的興趣和增強學生的學習信心。恰當?shù)剡\用熱力學統(tǒng)計物理發(fā)展史能夠提高學生的創(chuàng)新思維水平,提高學生整合信息、發(fā)現(xiàn)問題的能力。[1]同時也有利于激發(fā)學生的自我意識[2]和有助于學生理解物理知識,有助于學生體驗物理學的批判精神和形成整體性的物理知識觀。[3]再如在統(tǒng)計理論部分的課題引入時,重點突出物理思想,突出宏觀系統(tǒng)由大量微觀粒子組成的特點,使學生真正清楚統(tǒng)計物理學的研究對象及方法,理解統(tǒng)計物理與熱力學的不同之處和統(tǒng)一之處,也可以有效消除學生學習統(tǒng)計物理的形成心理障礙??傊ㄟ^好的課題引入,激發(fā)學生的學習興趣和調動學生的學習積極性,消除學生的畏難情緒,對排除學生學習熱力學統(tǒng)計物理的心理障礙不無裨益,這也是保證學生在熱力學統(tǒng)計物理課程學習過程中始終保持學習主動性的關鍵。
四、詳細闡述熱力學與統(tǒng)計物理兩種方法的關系
熱力學方法與統(tǒng)計物理方法是熱力學與統(tǒng)計物理研究大量微觀粒子組成的宏觀物質系統(tǒng)的熱現(xiàn)象的兩種基本方法,兩種方法的有機結合是熱力學統(tǒng)計物理理論的一個基本特征,應幫助學生很好地把握該基本特征。熱力學的基本任務是研究熱運動的基本規(guī)律,是研究熱現(xiàn)象的宏觀理論,它不涉及物質的微觀結構,而是從能量轉化的觀點出發(fā),依據(jù)在大量實踐中總結出來的幾條基本宏觀定律,運用嚴密的邏輯推理而形成的一整套完整的熱現(xiàn)象理論。統(tǒng)計物理學的基本任務是揭示熱現(xiàn)象的本質,是研究熱運動的微觀理論,它從物質的微觀結構出發(fā),依據(jù)微觀粒子所遵循的力學規(guī)律,再用概率統(tǒng)計的方法求出系統(tǒng)的宏觀性質及其變化規(guī)律。熱力學理論的發(fā)展先于統(tǒng)計物理學的發(fā)展,其起源可追溯至十七世紀末開始的長期而激勵的“熱”本質爭論,到19世紀中頁在焦耳測定熱功當量的工作基礎上熱力學第一定律得以建立了“熱質學”,奠定了熱力學的發(fā)展基礎,并在克勞修斯、開爾文、能斯脫等人的進一步努力下建立了熱力學第二定律和第三定律,使熱力學理論更臻完善。熱力學能解決宏觀熱現(xiàn)象的一些問題,但仍未能對熱現(xiàn)象的本質作出解釋。在熱力學發(fā)展的同時,分子運動論也開始發(fā)展起來??藙谛匏箯姆肿舆\動論的觀點出發(fā)導出波意耳-馬略特定律。麥克斯韋應用統(tǒng)計概念研究分子的運動,得到了分子運動的速度分布定律。玻爾茲曼給出了熱力學第二定律的統(tǒng)計解釋。最后吉布斯發(fā)展了麥克斯韋和玻爾茲曼的理論,建立了系綜統(tǒng)計法。至此統(tǒng)計物理學形成了完整的理論??梢姛崃W理論和統(tǒng)計物理理論的發(fā)展雖有先后之分,但是發(fā)展過程卻緊密聯(lián)系,對應的兩種研究方法各有優(yōu)缺點又有機結合,二者的區(qū)別和聯(lián)系如下表所示:
基礎 方法 優(yōu)點 不足
熱力學方法 由大量現(xiàn)象總結歸納的熱力學基本定律 數(shù)學演繹、邏輯推理 高度的普適性、可靠性 無法解釋漲落現(xiàn)象、無法揭示熱現(xiàn)象本質
基礎 方法 優(yōu)點 不足
統(tǒng)計物理方法 物質微觀結構、宏觀量與微觀量的關系、等概率原理 概率統(tǒng)計方法 可求具體物質的熱性質、解釋漲落、揭示熱現(xiàn)象本質 近似性
可見,熱力學方法和統(tǒng)計物理方法共同來自于人們對宏觀熱現(xiàn)象的明確認識和微觀熱運動特征的準確把握,二者相輔相成,互為補充,是一個有機統(tǒng)一體,缺一不可。課程教學過程中,應在詳細闡述熱力學與統(tǒng)計物理學的概念定義、發(fā)展歷史的基礎上講授二者的有機統(tǒng)一關系,使學生對兩種方法有一個整體的認識,準確把握課程的基本特征,這有利于學生理解熱力學統(tǒng)計物理的物理思想和建立相應的物理圖像。
五、幫助學生建立課程理論框架
學生在學習熱力學與統(tǒng)計物理的過程中,難以理解相關的物理思想、定理定律和無法建立清晰的物理圖像,很大程度上是由于沒有很好地把握課程的知識要點和理論主線。熱力學與統(tǒng)計物理課程有機結合思維方式截然不同的熱力學和統(tǒng)計物理兩種方法,分別從宏觀和微觀兩個層面對物質系統(tǒng)的熱運動規(guī)律進行研究,同時數(shù)學推導和變換繁復,因此學生在學習的過程很難捕捉到課程的知識要點和提煉出課程的理論主線,這就要求教師有意識的幫助學生把握課程的整體理論框架。
汪志誠的《熱力學·統(tǒng)計物理》教材為例,[4]可以建立如下課程基本理論框架:課程分為熱力學和統(tǒng)計物理兩個部分。熱力學部分包括熱力學基本定律部分(核心)、均勻熱力學系統(tǒng)的熱力學公式、熱力學基本定律和熱力學公式的應用三部分,前兩部分為熱力學的基礎理論,第三部分包括基礎理論在均勻單元系、均勻多元系以及非均勻系中的應用。統(tǒng)計物理部分包括平衡態(tài)統(tǒng)計理論、漲落理論和非平衡態(tài)理論,平衡態(tài)統(tǒng)計理論為核心部分,又包括最概然統(tǒng)計理論和系綜理論。在授課學時日漸縮減的情況下,可將最概然統(tǒng)計理論作為本科教學中統(tǒng)計物理部分的講授主體。該部分可以分為系統(tǒng)微觀構成的描述和基本統(tǒng)計規(guī)律、基本統(tǒng)計規(guī)律在不同微觀系統(tǒng)中的應用兩部分,后者包括了基本統(tǒng)計規(guī)律在玻爾茲曼系統(tǒng)、波色系統(tǒng)和費米系統(tǒng)中的應用。這樣的一個簡明的整體理論框架的建立,有助于學生對相關定理定律的融會貫通和對課程的物理思想和物理方法的整體理解,從而幫助學生建立完整的熱力學統(tǒng)計物理圖像,達到該課程的最終教學目的。
六、結論
熱力學統(tǒng)計物理是本科物理學及相關專業(yè)的一門重要基礎理論課程,具有抽象且數(shù)學知識要求高的特點,教學難度很大。在該課程的教學過程中通過重點突出物理思想和物理方法教學、排除學生心理障礙、詳細闡述熱力學與統(tǒng)計物理兩種方法的關系、幫助學生建立課程理論框架等科學的教學方法的應用,可以有效提高教學質量,幫助學生深入理解相關的物理思想和掌握相關的物理方法,建立完整的熱力學統(tǒng)計物理圖像。
【參考文獻】
[1] 周詩文.運用物理學史培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維[J].物理教學探討,2005.9.15-16.
[2] 陳運保.物理學史對于培養(yǎng)學生自我意識的重要作用[J].物理教學探討,2005.2.28-29.
[3] 趙長林,趙汝木.物理學史的課程價值[J].物理教學, 2005.2.32-35.
[4] 汪志誠.熱力學·統(tǒng)計物理[M].北京:高等教育出版社,2003.
關鍵詞:工程熱力學;教學改革;教材;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)38-0199-02
《工程熱力學》是高等院校機械工程類、能源與動力類等專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎課程。該課程主要研究熱能與機械能相互轉換的規(guī)律,以及合理有效利用熱能的基本理論,對培養(yǎng)學員科學素養(yǎng)、創(chuàng)新性思維和實踐能力,以及專業(yè)課程學習都將起到奠基的作用。通過《工程熱力學》課程的學習,使學員掌握熱力學的基本概念和基本規(guī)律,并能正確運用這些規(guī)律進行熱力過程、熱力循環(huán)分析和計算;培養(yǎng)學員科學分析和邏輯思維能力。養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度和勇于探索、刻苦鉆研的科學作風。經(jīng)過數(shù)十年的持續(xù)建設,《工程熱力學》課程在教學內(nèi)容、教學方法和手段、實驗保障設施、師資隊伍建設等方面進行了大量的建設和改革,取得了顯著的效果。
一、教材和教學內(nèi)容改革
在教材和教學內(nèi)容方面,課程組近年來開展了《工程熱力學》“立體教材”體系的建設工作。以課程教學為基本形式,以綜合能力的培養(yǎng)和提高為基本目標,利用多種教育化教育手段,構建新穎教材、網(wǎng)絡課程、多媒體課件、教學輔導書等組成的內(nèi)容豐富、功能齊全的《工程熱力學》綜合性立體化教學資源。從而使教學質量和教學效率大為提高。在人才培養(yǎng)方面,取得了豐碩的教學成果。多年來不斷更新選取適合本科人才培養(yǎng)和專業(yè)需求的高水平教材,以滿足課程標準的要求?!豆こ虩崃W》目前采用華自強等主編的《工程熱力學》第四版,由高等教育出版社2009年11月出版。該教材是國家“普通高等教育十一五國家級規(guī)劃教材”,被眾多院校廣泛采用。該教材還有配套習題,方便學員進行課后復習和自測。此外,課程還指定了多部教材和教學輔導書,供學員學習和研究使用,包括清華大學出版社2011年6月出版,朱明善主編的《工程熱力學(第2版)》;高等教育出版社2007年6月出版,童鈞耕主編的《工程熱力學學習輔導與習題解答》;McGraw-Hill2005年出版的由Yunus A.Cengel主編的《Thermodynamics An Engineering Approach the 4th edition》等。針對授課專業(yè)增多,內(nèi)容增加,學時減少及面向裝備擴大和發(fā)展的實際,在對后續(xù)專業(yè)課程需求和部隊需求深入調研的基礎上,著眼當前需要和未來發(fā)展,從以下三個方面入手進行了課程內(nèi)容體系的優(yōu)化重組。
1.突出重點內(nèi)容,貼近裝備實際,針對裝備特點突出與動力系統(tǒng)工作原理密切相關的熱力學知識。弱化蒸汽的熱力性質及其動力循環(huán)方面的內(nèi)容。
2.以計算機網(wǎng)絡為平臺,結合《工程熱力學》理論在武器裝備上的具體應用和實驗室發(fā)展,引入了計算機編程求解和虛擬實驗等現(xiàn)代教學實踐內(nèi)容。
3.利用自主研制的和虛擬實驗軟件,以及課程組成員科研項目多的優(yōu)勢,引入了創(chuàng)新實驗等研究性教學內(nèi)容。優(yōu)化重組后的新課程內(nèi)容體系,以經(jīng)典《工程熱力學》內(nèi)容為主體,科學處理了經(jīng)典與現(xiàn)代的關系,引入了新知識和新技術,強調了知識的綜合運用和實踐訓練,保持了課程教學內(nèi)容的系統(tǒng)性、科學性和前沿性。
二、教學設施建設
《工程熱力學》課程在教學設施方面取得了明顯的進步。特別是近年來,本校充分利用各種科研項目成果,進一步完善本課程實驗設備,更新了多套空氣定壓比熱測試設備。對噴管流動演示實驗的硬件平臺進行改造,設計編制了具有虛擬實驗和在線分析的分布式噴管流動演示實驗網(wǎng)絡平臺。保障實踐環(huán)節(jié)均能以實物操作為教學的主要手段,實驗教學水平達到國內(nèi)先進水平。為使學員在課堂以外能夠及時的復習和總結,補充課堂教學內(nèi)容的不足,針對課程的特點設計并完成了《工程熱力學》的網(wǎng)絡課程。該網(wǎng)絡課程集教學指導、教學實施、自主學習、測試考試等功能于一體。目前已經(jīng)完成本課程的網(wǎng)絡課程建設,學員可以在校園網(wǎng)上觀看課程授課的視頻錄像,課程內(nèi)容的在線學習和測試,該網(wǎng)絡課程的建設豐富了學員的學習途徑,對于促進學員的學習積極性,提高教學效果發(fā)揮了積極的作用。通過多年來的建設,課程網(wǎng)絡教學環(huán)境建設成效顯著,形成了以教材、多媒體為主和網(wǎng)絡教學環(huán)境為輔,集理論教學和實踐教學于一體的課程網(wǎng)絡教學特色。從畢業(yè)學員反饋的情況來看,利用網(wǎng)絡教學環(huán)境,不僅顯著地增加了課堂的信息量,而且有效改善了教學效果。利用新技術更新了實驗平臺,培養(yǎng)學員實踐、創(chuàng)新能力的新做法。通過自主設計、研制的噴管流動演示虛擬實驗軟件平臺,該虛擬實驗平臺具有良好的開放性、自主性、綜合性,而且突破了實驗受設備、場所、環(huán)境、時間的限制,有效提高了學員的實踐創(chuàng)新能力和綜合素質。
三、教學方法改革
教學改革是提高教學水平和教學質量的根本保障,多年來課程組一直十分注重加強和深化教學改革,并取得了一定的成果,具體做法如下。
1.課堂教學采用啟發(fā)交流式,實現(xiàn)單向知識傳輸模式向師生交互模式的轉變。利用自主研制的功能完備,界面友好,集授課、自學、測試、管理等功能于一體的《工程熱力學網(wǎng)絡課程》,依托校園網(wǎng)和多媒體教室等,構建了教學互動,適合自主學習、協(xié)作學習、相對寬松的雙語多媒體網(wǎng)絡教學環(huán)境,實現(xiàn)了教員主導作用和學員主體作用的和諧統(tǒng)一,在提高教學效果的同時,培養(yǎng)了學員主動、有效地獲取知識的意識和能力。
2.在教學方法上,改進課堂講授方式,采用“研究型”的教學模式。針對課程特點,強調培養(yǎng)學員掌握理論、應用和試驗三個方面的知識與能力:《工程熱力學》的理論,《工程熱力學》基本理論和概念的掌握,培養(yǎng)理性思維和分析能力;《工程熱力學》的應用,面向裝備和工程實踐,熟悉了解實際《工程熱力學》問題,培養(yǎng)應用原理解決問題的能力;《工程熱力學》的實驗,通過綜合性試驗培養(yǎng)學員的動手能力和科研工作素質。
3.注重學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。結合課堂教學,開展科技創(chuàng)新活動,使學生綜合素質能力獲得提高。
4.根據(jù)學員的反饋不斷完善教學文件。對已有的教學計劃、教學大綱、優(yōu)秀的教材進行及時的更新和完善,并作為素材之一放在教學網(wǎng)站上,作為學習的參考資料供學員下載學習使用??偨Y:筆者經(jīng)過多年的教學實踐,對《工程熱力學》進行綜合的教學改革,收效明顯。教學質量和教學效率得到很大提高,在培養(yǎng)新型專業(yè)人才方面,取得了豐碩的教學成果。
參考文獻:
[1]譚羽非,趙金輝.工程熱力學立體化教材建設與實踐[J].吉林建筑工程學院學報,2010,(2).
摘要:《工程熱力學》和《傳熱學》是為新能源科學與工程專業(yè)學生開設的兩門專業(yè)必修課,也是該專業(yè)大學生所必須掌握的熱工類課程。該課程具有知識豐富、專業(yè)性強、課時多等特點。在《工程熱力學》和《傳熱學》課程教學中,大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是很重要的一環(huán)。本文對該課程的教學內(nèi)容、教學方法和考核方式等方面進行了探討,并對大學生創(chuàng)新精神與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)進行了研究。
關鍵詞:工程熱力學;傳熱學;新能源;教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)52-0176-02
能源是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的物質基礎,是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的先決條件。新能源專業(yè)的畢業(yè)生,肩負著為國家能源發(fā)展貢獻力量的重要責任。為達到培養(yǎng)專業(yè)知識面廣、基本功扎實和創(chuàng)新能力強的本科人才的目標,作為新能源專業(yè)非常重要的必修課――《工程熱力學》和《傳熱學》的課程設計和教學方法探索就顯得尤為重要[1,2]。此前的相關文獻中報道了《工程熱力學》和《傳熱學》教學的優(yōu)秀經(jīng)驗[3-6]。本文在此教學經(jīng)驗的基礎上,對熱工課程的教學內(nèi)容和教學方法進行優(yōu)化和探索,以更好地提高學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維。
一、教學內(nèi)容的優(yōu)化
教學內(nèi)容的優(yōu)化和精選是教學改革的關鍵。作為專業(yè)必修課,在學時有限的情況下,如何最大程度地講授最有價值的知識點成為教學的關鍵。
熱工類課程由《工程熱力學》和《傳熱學》兩門課組成?!豆こ虩崃W》按熱力學基本概念、熱力學第一定律、理想氣體的性質與過程、熱力學第二定律與熵、氣體動力循環(huán)、水蒸氣、蒸汽動力循環(huán)、制冷循環(huán)、理想混合氣體和濕空氣、實際氣體的性質等內(nèi)容分為若干章節(jié);《傳熱學》按照傳熱基本概念、穩(wěn)態(tài)熱傳導、非穩(wěn)態(tài)熱傳導、對流換熱、熱輻射及輻射換熱、傳熱過程與換熱器等分為若干章節(jié)。由于新能源科學與工程專業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè)專業(yè),學科領域廣泛,涉及能源類(如生物質能、太陽能、風能)、化工類(如基礎化學、物理化學、新能源材料)、力學類(如工程力學、流體力學)等多門課程和領域。
在實際的教學過程中,教學內(nèi)容必須有所側重,應充分考慮到不與新能源科學與工程專業(yè)開設的其他相關課程的知識點產(chǎn)生重復。另外由于《工程熱力學》和《傳熱學》課程難度較大,在教學過程中要講清課程中的要點和基礎知識??梢砸浴盎驹悫D公式推導―影響因素―實際應用”為主線介紹該課的有關知識,建立每章知識結構圖,讓學生清楚該門課程的知識體系結構。對重點的熱力學第一和第二定律進行原理介紹,仔細推導相關公式,讓學生夯實基礎,使學生在進一步的學習中不會混淆概念,相對輕松地應對課程。此外,注重理論與實踐相結合,例如介紹空調在夏天與冬天的工作原理、冰箱開門對室內(nèi)的影響,積極引導學生利用熱力學定律進行分析,增加課程的趣味性以提高學生的創(chuàng)新能力。通過優(yōu)選教學內(nèi)容,使教學內(nèi)容始終能反映本學科的專業(yè)特點和學術水平,加強學生對后續(xù)專業(yè)方向的把握。
二、教學方法的探索
(一)以創(chuàng)新性地教帶動創(chuàng)新性地學
科學技術是第一生產(chǎn)力。要想發(fā)展經(jīng)濟,需要加大科研力度、提高科技含量。這已被證明是一種行之有效的道路。與此對應的是,要促進教學質量、提高教學效率,必須加大教學與科研的力度、提高教學與科研互動水平。在當今大力發(fā)展科學技術的大背景下,如何提高身為未來科學技術發(fā)展主力軍的大學生的學習熱情和創(chuàng)新能力,成為目前高校教學的難題和重點。傳統(tǒng)的直白講課和搜集各種習題以供學生練習只會讓課程變得生硬和枯燥,導致學生的學習效率和學習熱情越來越低,甚至出現(xiàn)了普遍的抄襲作業(yè)和遲到早退等不良現(xiàn)象。為了改變這些不良現(xiàn)象,就需要在教學手段上進行創(chuàng)新。教師通過對平時科研工作成果的再學習,并結合對教材的研究,創(chuàng)造性地運用某些方法,使學生對重要問題達到本質上的領悟。在這種途徑中,教師的創(chuàng)新思維方式以及從中體現(xiàn)的一言一行,讓學生耳濡目染、潛移默化,對帶動學生進行創(chuàng)新學習、開發(fā)創(chuàng)新思維起到積極的作用。
例如,在進行《傳熱學》教學時,學生往往對傳熱的基本概念,尤其是二維與三維的導熱理論及方程很難理解。一般地教學方式是,教師在黑板上進行微觀導熱原理推導,得出一維傅里葉導熱定律和二維三維傅里葉導熱定律,并給出幾個常用的導熱方程。這種教學方式中,推導過程比較晦澀,給出的方程也較為難懂,學生們很可能只會死記硬背,不能靈活運用。針對以上問題,筆者建議將導熱理論與生活問題相結合,或者采取數(shù)學建模的方法,將導熱方程與實踐相結合,選取最適合該問題的模型,以達到課程有趣生動、富有創(chuàng)新性,激發(fā)學生們的創(chuàng)新思維。以創(chuàng)新性地“教”帶動創(chuàng)新性地“學”,學生收獲的不僅僅是知識點,更是如何去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的實際能力,為以后在新能源科學與工程專業(yè)領域的探索中打下良好基礎。
(二)板書教學與多媒體輔助教學相結合
多媒體技術以其圖文并茂、聲像俱佳、動靜皆宜的呈現(xiàn)使課堂教學達到了全新的境界。在《傳熱學》的講授中,一維的傳熱理論和公式很好理解和應用,但二維與三維牽扯到微觀傳熱理論,以至于推導過程較為復雜,傳熱方程較為抽象難懂。因此需要教師精心準備多媒體課件,通過動態(tài)描繪各向同性材料的微觀傳熱過程,讓學生理解不同形狀材料在具有不同位置的熱源時如何進行熱傳導。通過繪制動態(tài)的卡諾循環(huán)過程,使學生深入理解熱力學第二定律,并理解第二類永動機無法制成的原因。同時需要注意的是,對于工程熱力學和傳熱學,由于信息量大、內(nèi)容廣,過多地依賴多媒體教學可能會讓學生在短時間內(nèi)難以消化,因此在教學中對于難度較大的基礎理論部分和原理的學習,板書不可缺少,使學生能夠有充分時間緊跟老師的思維去理解每一個知識點。
(三)課程教學與科研活動相結合
教師可以將全班學生分為若干調研小組,每五個人為一組,選擇新能源與熱工基礎理論相結合的課題,通過查找國內(nèi)外科技文獻,調研總結新能源專業(yè)前沿知識,形成調研報告,鍛煉學生閱讀科技文獻的能力,提前為畢業(yè)設計的開展奠定基礎。各小組也可以參與指導教師的科研項目,在實驗室做一些力所能及的科研活動,并通過文獻調研,形成工程熱力學和傳熱學知識系統(tǒng)。課程結束時,各小組以PPT形式向全班同學作匯報,授課老師根據(jù)報告提出問題,該組同學進行即時答辯,考查學生對相關知識點的掌握情況。
三、課程考核方式的探索
工程熱力學和傳熱學覆蓋面廣、知識點多,應該采取靈活多樣的考核辦法。在成績的評定方式上,可以設定了四項考核內(nèi)容,第一部分是學生考勤、課堂互動表現(xiàn)和課堂筆記,通過此部分的考核,提高學生的聽課注意力,鍛煉學生提煉課程重點內(nèi)容的能力;第二部分是根據(jù)每個小組的調研報告、PPT展示、答辯情況打分,鍛煉學生的團隊合作能力、口頭表達能力和應變能力;第三部分是每節(jié)課結束前的思考題,采取加分方式,鼓勵學生積極思考;第四部分是傳統(tǒng)的期末考試,考試內(nèi)容為課程講授的基本內(nèi)容,專業(yè)性強的理論部分強調定性了解,讓學生對熱工基礎有個整體的認識。
隨著新能源科學領域的不斷發(fā)展,熱工基礎理論散發(fā)出強大的活力。根據(jù)新能源科學與工程專業(yè)特點,教師還需要在教學過程中,不斷探索教學方法和考核方式,不斷優(yōu)化課程內(nèi)容,提升教學質量,使課程教學體系更加科學合理,更好地適應社會對新能源科學與工程專業(yè)人才的需求。
參考文獻:
[1]陳登宇.新能源科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].科教文匯(下旬刊),2015,(1):61-62.
[2]登宇.新能源科學與工程專業(yè)(生物質能方向)人才培養(yǎng)探索[J].課程教育研究,2015,(1):236-237.
[3]武和全,姚永騰.對“工程熱力學及傳熱學”課程教學的幾點思考[J].科教導刊(下旬),2015,(4):90-91.
[4]武和全,吳云強.提高“工程熱力學及傳熱學”課程教學質量的改革探討[J].教育教學論壇,2015,(23):267-268.
關鍵詞:大工程觀;熱物理基礎;教學內(nèi)容;工程專業(yè);教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1673-291X(2012)36-0300-04
自20世紀70年代以來,世界性的新技術革命對工程活動產(chǎn)生了巨大影響,工程活動對知識技術、能力綜合的需要達到前所未有的程度。從動力生產(chǎn)、能源節(jié)約、環(huán)境保護以及工業(yè)生產(chǎn)過程本身特點來看,工程專業(yè)學生應該具備合理用能、節(jié)能和環(huán)保的意識并懂得其基本的技術,而熱物理基礎課程的內(nèi)容是合理用能及節(jié)能理論中的最基礎與核心的部分。因此,作為介紹熱能的有效、合理的利用和轉換、傳遞技術的熱物理基礎課程,不僅應是大工程觀下能源動力類專業(yè)高等工程教育中的重要理論基礎課[1~2],而且也應是21世紀所有大工程觀下工程專業(yè)學生的公共理論基礎課。
高等工程教育 [3~4] 的熱物理基礎課程教學是培養(yǎng)具有熱物理工程技術的“大工程觀”要求的高等工程人才的唯一途徑。因此,熱物理基礎課程和教學的改革占據(jù)著“大工程”培養(yǎng)觀的重要地位,在大工程觀下高等工程技術人才的培養(yǎng)方案中,熱物理基礎課程體系是整個工程專業(yè)課程體系的基礎,應首先進行改革,為整個培養(yǎng)具有大工程理念的高級工程技術人才打好基礎。
一、熱物理基礎課程體系現(xiàn)狀分析
(一)熱物理基礎課程特征分析
在中國,熱物理基礎課程一般指《工程熱力學》與《傳熱學》兩門課程。同時,由《工程熱力學》與《傳熱學》組成的《熱工學》、《熱工基礎》或《熱物理學》也屬于熱物理基礎課程的范疇。高等數(shù)學與大學物理是熱物理基礎課程的前續(xù)課程。對于工程專業(yè)而言,高等數(shù)學與大學物理是基礎中的基礎,很多學不好熱物理基礎課程的學生,主要是因為高等數(shù)學基礎知識或者大學物理基礎不扎實所造成的[5-6]?!豆こ虩崃W》是一門較完善的課程,已形成較完整的理論體系,并具有完整的理論結構和實際應用內(nèi)容?!豆こ虩崃W》課程中的基本概念和理論基礎是熱力學工程實際應用的基礎,若基本概念和理論基礎沒掌握好,必然導致不能熟練推導出數(shù)學公式,從而會致使熱力學工程實際應用學習的難度大大增大,甚至會使得學生產(chǎn)生厭學的情緒。與《工程熱力學》不同,《傳熱學》的公式很多是來自于實驗的歸納整理,需要記熟背熟?!秱鳠釋W》主要是使用其原理或知識進行分析,而《工程熱力學》主要是推導計算。兩門課程的共同特點是必須大量做思考題和習題,才能真正掌握,熟練應用。
(二)熱物理基礎課程體系存在的問題
與大工程觀背景下工業(yè)先進國家的熱物理基礎課程教學相比較,還有較大的差距,主要表現(xiàn)為[7]:(1)輕視實際、脫離實際;(2)人才培養(yǎng)的熱物理知識結構體系不夠完善,面向實際的熱物理工程訓練不足,與企業(yè)聯(lián)系不夠緊密;(3)辦學方向面向熱物理工程不夠,教學模式和教學方法陳舊,文化陶冶過弱,專業(yè)教育過窄,功利導向過重,共性制約過強等。
二、大工程觀下熱物理基礎課程體系構建
針對目前中國高等工程教育中熱物理基礎課程教學存在的問題,其改革思路是:以“大工程觀”教育理念為指導,以理論教學與實踐教學結合為基礎,以熱物理與其他課程交叉滲透為依托,以熱物理工程的實踐性與培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性為核心,以具備合理用能、節(jié)能和環(huán)保能力的培養(yǎng)為主線對工程專業(yè)的熱物理基礎課程進行適應性改革,探索大工程觀背景下工程專業(yè)熱物理基礎課程改革新途徑(如下頁圖1所示)。
(一)大工程觀下熱物理基礎理論課程體系構建
1.統(tǒng)籌規(guī)劃,合理安排工程專業(yè)熱物理基礎課程體系結構和內(nèi)容。(1)研究適應各大類工程專業(yè)學生培養(yǎng)需要的熱物理基礎課程結構和內(nèi)容。根據(jù)各大類工程專業(yè)學生培養(yǎng)所需要熱物理基礎知識的不同,各大類工程專業(yè)可分成三大類:1)熱物理基礎課程是該類型專業(yè)的重要技術基礎課;2)熱物理知識是某一大類中部份專業(yè)的技術基礎,而對另一些專業(yè)則關系則要遠一些(工業(yè)設計)或者熱物理知識是某類專業(yè)(如材料成型與控制工程)中的某一方向(如鑄造、焊接)的主要技術基礎課但與另一些方向(如真空技術及設備)關系較遠;3)熱物理知識與該大類專業(yè)的主干技術無直接的關系。因此,可針對此三大類工程專業(yè)開設不同結構和內(nèi)容的熱物理基礎課課程,并可分為高學時(必修)的《工程熱力學》和《傳熱學》、中學時(必修與選修)的《工程熱力學》、《傳熱學》或者《熱物理學》和少學時(必修與選修)的《熱物理學》等三種。對于同一大類中的不同類型專業(yè)在教學內(nèi)容上還可有所不同側重或以專題形式作適當補充。對于中學時(必修與選修)的《工程熱力學》、《傳熱學》或者《熱物理學》;和少學時(必修與選修)的《熱物理學》,應強調理解基本概念,掌握方法,而不深究公式的推導,通過典型問題的分析,達到舉一反三的目的。(2)熱物理基礎課程的相互滲透和相互融合。由于熱物理基礎課程的內(nèi)容是相互滲透、密切聯(lián)系的,必然存在交叉、重復部分。經(jīng)過綜合分析,可對那些有益的或是討論角度不同造成的重復內(nèi)容進行謹慎處理(如有些內(nèi)容壓縮,而有些內(nèi)容則須加強)。其處理原則是:既要考慮課時的有效利用,又要保持熱物理基礎課程之間的銜接和層次。(3)拓寬熱物理基礎課程的工程應用,增強與工程專業(yè)的聯(lián)系。熱物理基礎課程在工程實際中有廣泛的應用,在教學過程中,應突出地反映這一特點。從兩個方面著手,首先把每個教學單元劃分為基礎篇和應用篇,基礎篇著重掌握基本概念、定律,應用篇則力求培養(yǎng)分析能力,采用點面結合的方法。所謂點,就是講清某單元基礎知識在工程實際或專業(yè)課某方面的應用,其中包括一定數(shù)量的例題或習題;所謂面,則是針對教師的科研、技術開發(fā)課題或科技論專題討論,綜合所學的知識。學生對這種教學方式反映熱烈,覺得學有所用。(4)更新熱物理基礎課程內(nèi)容,適應現(xiàn)展要求。近代工程技術的發(fā)展給本科《傳熱學》教學帶來了巨大的變化,《工程熱力學》的教學內(nèi)容也不同程度地存在類似的情況。例如,二十年前的本科生教材很少有關于火用 分析方面的內(nèi)容,而現(xiàn)在這個狀態(tài)參數(shù)已經(jīng)被廣泛接受并用來分析工程設備過程的能量利用情況。
相對于《傳熱學》,《工程熱力學》的國內(nèi)外教材的內(nèi)容顯得似乎過于穩(wěn)定,近年來出版的教材中新技術的概念介紹極少。比如,當前中國的長期能源問題已經(jīng)十分突出,為保護環(huán)境,執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展的方針,在“十二五”規(guī)劃教材上,《工程熱力學》應該對新的、先進的能源利用方式(聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、氫能利用、燃料電池、分布式發(fā)電和熱電冷三聯(lián)供、新能源發(fā)電等等)有適當?shù)姆从场3R界和超超臨界循環(huán)是傳統(tǒng)燃煤汽輪發(fā)電機組提高經(jīng)濟性與環(huán)保性的有效途徑,也是近年來國外燃煤火電廠的重要發(fā)展方向及中國要積極研發(fā)的方向,在熱物理基礎課程新教材和今后的教學中也應有相應的地位。如在這方面予以充分重視,在熱物理基礎課程新教材和今后的教學中注意揚棄舊的思想、研究方法及其內(nèi)容,利用一定學時介紹各學科的新方法、新內(nèi)容,努力使教學內(nèi)容適應現(xiàn)代科技的發(fā)展趨勢。
2.熱物理基礎課程與其他課程交叉滲透。(1)熱物理基礎課程與物理課程的交叉。熱物理基礎課程中的部分內(nèi)容與大學物理中的熱學存在重復。大學物理中,熱學內(nèi)容總學時數(shù)為12~14學時,且熱力學兩個定律只安排6學時。由于物理學主要解決“是什么”、“為什么”的問題,而熱物理基礎課程主要解決“做什么”、“怎么做”的問題,因此在熱物理基礎課程中,應著重討論熱力學系統(tǒng)與環(huán)境(外界)相互作用的形式;熱平衡態(tài)與準靜態(tài)過程的矛盾與統(tǒng)一;熱力學中如何延拓力學中的力、位移、功、熱力學能概念;為什么要討論可逆過程,如何由不可逆過程抽象出可逆過程概念,熵是如何引入的,為什么要定義一個熵函數(shù)等等。(2)熱物理基礎課程與流體力學課程的交叉。例如,《傳熱學》的對流換熱部分,有大量的邊界層和繞流理論,是重復流體力學的內(nèi)容。又如,流體力學和熱力學中都有氣體在管道、噴管中流動的理論。經(jīng)過綜合分析,可以對那些完全重復內(nèi)容予以削減,或者進行謹慎處理,但要保持熱物理基礎課程與流體力學課程之間具有較好的銜接性。(3)整合出新型熱物理課程。為適應不同類型專業(yè)的需要,可以開設出一些綜合性的、新的熱工類課程。無論是能量轉換、熱量傳遞還是質量傳輸,都存在如何提高轉換效率、傳遞效率和節(jié)約能源的問題,其中的關鍵是要減少過程的熵產(chǎn)(或不可逆損失)以及強化傳遞過程。為此,可開設一門綜合《工程熱力學》、《傳熱學傳質學》和《流體力學》的新課——例如可稱之為《工程裝備熱流設計與優(yōu)化》。如果關于“優(yōu)化”的內(nèi)容能具體結合一些工程專業(yè)過程中的具體問題,那么這樣的課程就會受到相關專業(yè)的歡迎。
(二)大工程觀下熱物理基礎實驗課程體系構建
從熱物理基礎課程發(fā)展歷史來看,實驗研究和數(shù)學物理方法是并行發(fā)展、相互補充、相互促進的;而從教學角度分析,實驗是鍛煉學生動手能力,培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際和解決問題能力的重要環(huán)節(jié)。如何完善和合理組織實驗內(nèi)容將直接影響課堂教學的效果。為此,在熱物理基礎實驗教學中突破以往的傳統(tǒng)模式,以配合理論教學、鞏固課堂效果為目的,以培養(yǎng)應用型人才為目標,改革實驗教學方法,加強實驗室建設,有效地發(fā)揮了實驗室的功能。
1.科學設置熱物理基礎課程實驗項目。實驗室應成為理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學生動手操作能力的場所。為滿足這種功能,應增加熱物理基礎課程實驗學時,增設熱物理基礎課程實驗項目,并相應設置演示實驗(包括課堂演示)、驗證性實驗、應用性實驗以及設計性實驗。演示、驗證性實驗是不可缺少的內(nèi)容,可幫助學生理解抽象概念,印證熱物理基本理論和基本定律,鞏固課堂學習內(nèi)容,熟悉各種儀器設備及其操作規(guī)程,培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。應用性、設計性實驗則是一般實驗的一個飛躍,其作用更多的是為了培養(yǎng)鍛煉學生的綜合能力,引導他們的縱向和橫向思維以及創(chuàng)新思想。這樣,通過多方面、多層次循序漸進的實驗過程,以求達到掌握基本技能和提高應用能力的目的。
2.合理組織熱物理基礎課程實驗。以往的熱物理基礎課程實驗模式,大多是學生根據(jù)實驗指導書給出的原理和步驟等,機械地照搬硬套,做完實驗、寫出實驗報告。這樣既束縛了學生的積極性、創(chuàng)造性,也不能滿足能力訓練的要求。針對弊端,可對熱物理基礎課程實驗方式進行合理組織。根據(jù)不同實驗的性質,有的安排預習,在實驗開始前由指導教師提出問題,讓學生回答解決方法,以此評定預習成績;有的則讓學生分組,自己動手組裝實驗臺,做完實驗后集中評議,對比優(yōu)劣,公開評定成績;設計性實驗則完全拋開指導書,代之以設備說明書、實驗任務和要求等,讓學生自己擬定實驗方案,發(fā)揮學生的創(chuàng)造力。
3.更新熱物理基礎課程實驗設備和內(nèi)容。隨著科技的進步和學科的發(fā)展,熱物理基礎實驗的技術和手段也更加完善,內(nèi)容不斷推陳出新。要適應這種發(fā)展,不能僅僅依靠學校的撥款。在有限的財力、物力條件下,調動教師積極性,自行研制、設計新實驗,改造原有設備,開發(fā)新項目。例如,可以自行設計改造對流傳熱過程阻力實驗的微機采集和處理系統(tǒng)、熱管換熱器試驗臺等項目,這樣既可節(jié)省大量的經(jīng)費,鍛煉了教師隊伍,又可保證學生能夠在實驗中學習新知識、新技術,開拓視野。
4.制訂嚴格合理的考核制度。實驗成績的好壞,應有一個合理的考核方法。以往的考核大多以實驗報告為依據(jù),而實驗報告中大部分內(nèi)容是從實驗指導書上照抄的實驗目的、原理、步驟等,考核成績不能反映學生的實際水平和能力以及相互之間的差別,影響了學生學習的主動性和積極性。為此,可制訂一套考核方法,分為紀律情況和學習態(tài)度、預習程度、操作和解決問題能力、實驗結果、實驗報告等多項考核內(nèi)容,貫穿了整個實驗過程,每項內(nèi)容按10分制評定成績,在統(tǒng)一印制的學生實驗卡上反映出來,這樣能促使學生在實驗的各個環(huán)節(jié)都認真對待,可提高實驗效果。
三、結論
時代在前進、教育在發(fā)展、教學工作在改革,包括教學內(nèi)容也應改革,與時俱進。作為熱物理基礎,一方面為大工程觀背景下各類工程專業(yè)學生學習后續(xù)專業(yè)課等提供預備知識;另一方面通過實驗、測試技能訓練,提高學生運用理論分析和解決工程實際問題的能力。
從教育改革的發(fā)展趨勢和培養(yǎng)本科層次的工程技術人才的角度來看,理論與實際相結合,強化技能訓練、培養(yǎng)學生的技術應用和開發(fā)能力應是技術基礎課的重要任務。在大工程觀下工程專業(yè)熱物理基礎課改革過程中,兼顧知識結構和能力培養(yǎng)兩個方面,使之成為由基礎到專業(yè)、從理論面向應用的橋梁,確保培養(yǎng)的工程人才具備工程知識能力、工程設計能力、工程實施能力、價值判斷能力、社會協(xié)調能力和終身學習能力。
參考文獻:
[1] 鄂加強,楊蹈宇,崔洪江,唐文武.工程熱力學[M].北京:中國水利水電出版社,2010.
[2] 鄧元望,袁茂強,劉長青.傳熱學[M].北京:中國水利水電出版社,2010.
[3] 李培根.工程教育需要大工程觀[J].高等工程教育研究,2011,(3):1-2.
[4] 謝笑珍.“大工程觀”的涵義、本質特征探析[J].高等工程教育研究,2008,(3):35-38.
[5] 黃凱旋,劉建華.熱工課程教與學改革探索[J].集美大學學報,2001,(3):73-75.
1核心課程體系的構建
1.1核心課程體系構建的原則
欽州學院開設化學工程與工藝專業(yè)有良好的機遇,同時也有多方面的挑戰(zhàn)。要辦好欽州學院化學工程與工藝專業(yè),貫徹學院打造五大品牌專業(yè)的精神,需要從緊密聯(lián)系北部灣區(qū)域經(jīng)濟建設方面著眼,努力辦出具有石化特色的化學工程與工藝專業(yè),重點建立一套緊密結合石化下游產(chǎn)業(yè)鏈、注重過程開發(fā)和工程實踐能力培養(yǎng)的核心課程體系。在核心課程設置方面,確立夯實專業(yè)基礎、強化工程意識、注重實驗技能、拓寬專業(yè)口徑,注重石化特色的原則。 所謂化工過程,主要包含分離過程和反應過程兩種過程。與這兩種過程緊密相關的一系列化工類課程共同構成了化工類課程的核心。按照“門數(shù)適宜,重點突出,相互支撐,形成一體”的要求,選擇化工熱力學、分離工程、傳遞原理、反應工程和化工工藝學等五門理論課以及與這五門理論課相關的化工專業(yè)實驗課作為核心課程,建設具有石化特色化學工程與工藝專業(yè)的核心課程體系,全力打造化學工程與工藝這一品牌專業(yè)。在這五門理論課程中,分離工程和反應工程分別研究各類分離過程和反應過程,它們構成了化工過程課程最核心的部分?;崃W是化工過程研究、開發(fā)和設計的理論基礎,是化學工程的重要分支之一,與化學反應工程、分離工程關系密切?;崃W的核心價值在于研究過程進行的方向和限度,為分離過程和反應過程提供相平衡、反應平衡數(shù)據(jù),并對化工過程進行熱力學分析[1]。反應工程是與工程實際緊密聯(lián)系的課程之一,它廣泛地將化工熱力學、化學動力學、流體力學、傳熱、傳質以及生產(chǎn)工藝、環(huán)境保護、經(jīng)濟學等反面的理論知識和經(jīng)驗綜合于工業(yè)反應器的結構和操作參數(shù)的設計和優(yōu)化中[2]。
分離工程是化工專業(yè)基礎課程,講述的是如何將混合物進行分離與提純的學科。作為專門研究分離方法的分離工程課程對學生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)有很重要的作用。該課程闡明了化工分離過程的本質規(guī)律,重點研究分離方法的工業(yè)化途徑,設備設計放大效應,最優(yōu)分離路線的工業(yè)化,及最優(yōu)操作條件。在選擇具體分離方法時,不僅要考慮技術上的可行性、經(jīng)濟上的合理性,而且要考慮能耗、環(huán)保、設備放大和開發(fā)成本等諸多問題[3]。傳遞原理旨在研究化工動量、熱量及質量(俗稱三傳)的傳遞現(xiàn)象,用一種統(tǒng)一的觀點來處理三種傳遞現(xiàn)象,并研究動量、熱量和質量傳遞之間的類似性,是研究分離機理、分離效率和宏觀反應動力學的基礎理論,同時也是反應器放大研究的基礎理論之一。與化工熱力學不同,傳遞原理是一門探討傳遞速率的課程,它對過程開發(fā)、過程設計、生產(chǎn)操作、優(yōu)化控制及過程機理研究都有重要的使用意義[4]?;すに噷W重在工藝過程的分析,即在特定條件下,進行分離過程、反應過程的比較選擇、整合優(yōu)化?;すに噷W是大學基礎化學、化工熱力學、化工動力學、反應工程、分離工程等專業(yè)基礎可和專業(yè)課的綜合運用?;崃W和傳遞原理旨在加強專業(yè)基礎,化工專業(yè)實驗、反應工程和分離工程重在強化工程意識,化工工藝學拓展了專業(yè)適應面,可以突出石化特色。
2核心課程體系的優(yōu)化
為了保障以上核心課程體系的順利實施,建議結合欽州學院化學工程與工藝現(xiàn)有的教學計劃,從下面幾個方面作出適當?shù)恼{整。
2.1加強數(shù)理基礎教學力度,適度拓展
新世紀的工程人才必須有熟練應用數(shù)學、科學與工程等知識的能力,有進行設計、實驗分析與數(shù)據(jù)處理的能力。在兩年的教學實踐中,學生普遍反映數(shù)理基礎不夠扎實,一些數(shù)學問題不知所云,比如熱力學計算中要應用迭代法求解狀態(tài)方程、精餾過程計算、反映工程中的偏微分方程求解等等,問題大都源于數(shù)學基礎較薄弱。因此建議加開線性代數(shù)、運籌學、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)值計算、C程序語言、數(shù)學物理方法,流體力學等數(shù)理和計算機基礎課程。多所兄弟院校也早就開設了這些基礎課程。線性代數(shù)和運籌學的開設可以解決反應器設計過程的優(yōu)化問題;概率論與數(shù)理統(tǒng)計是實驗數(shù)據(jù)處理和理解反應工程中一些基本概念的基礎;數(shù)值計算和C程序語言兩門課程是工科學生重要的基礎課程,加開這兩門課程也是落實我?;瘜W工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)計劃中對學生計算機水平的要求,對學生的就業(yè)能力的提高有好處;數(shù)學物理方法和流體力學是傳遞工程等課程的基礎,加開這兩門課程可以大大的提高學生工程數(shù)學能力,為就業(yè)和進一步深造打下更堅實的數(shù)理基礎??紤]到Matlab在科學和工程計算領域的突出作用,建議開設Matlab在化工中的應用的相關課程[5]?;崃W和化工原理是反應工程的基礎,故將化工熱力學和從第四、五學期調整至第三、四學期;化工原理和反應工程兩門課程共同構成了化學工程最核心的部分課程,將化工原理從第四、五學期調整至第二、三學期,反應工程從第三學期調整至第五學期,也是考慮到化工原理是反應工程的基礎。同時,將計算機模擬與仿真刪去,將其中的知識分散到加開的MATLAB在化工中的應用和數(shù)值計算這兩門課程中。從上表2中還可以看出,加開的課程中,突出了數(shù)理課程的基礎,同時,適度的拓展經(jīng)濟和計算機相關的課程,也增加化工制圖和電工學等實踐性較強的課程,這對培養(yǎng)學生的工程實踐能力是必不可少的。
2.2整合化工專業(yè)實驗
為了整合學院教學資源,最大限度地利用現(xiàn)有的一切教學設備,建議從各門化學工程與工藝核心課程的專業(yè)實驗中選出一些經(jīng)典的、與石化行業(yè)緊密相關的進行重新編排,單獨設置一門大學化工基礎實驗課程,分成三個學期展開教學。另外,考慮到傳統(tǒng)的化工專業(yè)實驗教材以單一驗證實驗為主,無法滿足新世紀綜合素質人才培養(yǎng)的要求,可將化工實驗按由淺入深的原則劃分成驗證型實驗、設計型實驗和綜合型實驗三個層次。盡量精簡驗證型實驗,增加設計型實驗和綜合型實驗。可以從教師的一些科研項目中選出一部分讓學生參與,將這些項目設計成設計型或綜合型實驗,這樣,通過學生的親身體驗科研過程,培養(yǎng)了正確的科研習慣,為學生的就業(yè)和進一步的深造打下好的基礎。