对工程热力学的认识范文

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关键词：创新能力；工程热力学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）16-0133-02

创新能力由多种能力构成，主要包括学习能力、分析能力、综合能力、想象能力、创造能力、解决问题的能力与实践能力等多种能力。创新能力的培养是一项系统工程，贯穿人才培养的全过程，渗透教学过程的各个方面。在当前的教学活动中，一般将课程设计、实验和毕业设计（论文）等环节，作为创新能力培养的主要途径。但对于工程热力学之类的基础课，如何在专业课程的教学中实现对学生创新能力的培养成为专业课教师深入思考的问题。笔者结合自己多年来的教学实践，对工程热力学教学活动中学生创新能力的培养进行了如下一些探讨。

一、采用激励启发方式组织课堂教学

工程热力学课程的特点是理论性强、概念抽象，教学难度大。在缺少专业工程背景的情况下，学生在学习过程中普遍感觉较为困难，甚至茫然不知所云。如何使学生能够较好地掌握教学内容及热力学基本内容，是工程热力学课程教学的根本所在。在多年的教学过程中，我们发现在课堂教学中，除了需要借助优美的PPT多媒体课件来展示热力学过程，更需要激发学生学习热力学的兴趣，在引入一些工程实例的基础上，激励学生去思考，及时地与学生就教学内容进行讨论，促进学生对知识点的掌握和领悟。

与常规教学方法相比，课堂教学不再是文字、公式的罗列，PPT动画的简单演示，而是把教学的核心放在启迪学生对热力学概念、原理的思考及把握上，使学生在学习课程内容的同时，熟悉热力学的系统内容、章节间的逻辑关系、基本原理等，形成对热力学的一种系统的总体的认识和把握，而不是零散地去背诵记忆一些片段。通过这种激励启发式的教学，使学生做到理论和实际工程案例的结合，从而使热力学知识很好地固化在学生的大脑中，并且达到灵活应用的目的。

激励启发式教学，需要教师在课堂教学前充分准备，精心设计课堂教学内容的每个环节，围绕章节内容中的重点知识内容，设计问题及启发实例，并完成课堂互动讨论的教学组织，在此过程中需要教师饱含激情和较好的耐心，使学生在严肃活泼的氛围中掌握热力学的相关知识。

二、改进课堂教学PPT，增加工程实例

工程热力学作为一门专业基础课，与工程实际密切相关。在教学过程中，需要有很多的工程问题作为背景。以教科书为单一内容的PPT演示，并不能满足课堂学生学习的需要。为了提高学生学习热力学的兴趣及深入掌握热力学知识，迫切需要在传统课件中加入工程实例，利用多媒体技术全面展示热力学的工程应用，使学生在工程案例的演示中发现并体会工程热力学的重要性及美感。通过工程案例的学习，使课堂教学内容图文并茂，声像结合，使学生在多方位、立体化地形成认知并达到对热力学知识的理解、分析、记忆、掌握和应用。对于热力学工程案例，我们选取了真空做功、制冷循环，内燃机等工程机械作为实例，进行详细分析和讲授。

工程案例的引入，将实际生活中与热力学相关的问题引入到教学中，用所学知识来解释工程问题，在讲解中让学生明白热力学知识可以解决本专业涉及的实际专业问题，从而实现“从理论中来，到实践中去”，实现对创新型人才的培养。

三、将工程热力学的学习融入大学生创新项目中

在创新型人才培养中，需要提升学生运用基础理论进行学术研究的能力和具有工程应用背景的有关开发、设计的能力。大学生创新项目的实施，有利于促进高校培养具有创新意识和能力的新型人才，促进高校探索并建立以科研活动为中心的教学模式，倡导以学生为主体的本科人才培养和研究性学习教学改革，充分调动学生主动学习的积极性、创新思维和创新意识，同时在项目实施中使学生逐渐掌握思考问题、解决问题的能力。

结合大学生创新项目，结合建筑环境与能源应用工程的专业特点，在指导学生大创项目时，将热力学第一定律、热力学第二定律和卡诺定律应用其中，使学生明白能源利用的守恒性，以及如何提高热力循环的效率，减少不可逆损失，这些都成为学生应用所学知识来解决实际问题的一种锻炼。学生在科研项目中，深化了对热力学知识的认识，同时提高了自己思考问题、解决问题的能力。同时，鼓励学生积极参加各类挑战杯、建筑节能比赛、机械创新设计大赛等，通过这些竞赛活动进一步提升自己的新能力。

四、改进课后作业完成形式，增加分析报告

工程热力学课程是一门实践性很强的课程，其中很多理论已用于工业过程。因此，在课后作业中，需要对传统布置练习题来检验教学成果的方式进行改进，增加一些实际工业循环的实例，让学生通过分析其所应用的原理，提交分析报告，并指出该工业过程效率提高的方式和途径，以这样的方式来激发学生学习的兴趣，提高学生理论联系实际的能力。同时，精选一些课后习题，通过详解的方式，激发学生的创新意识和解决问题的能力，进一步促进创新型人才的培养。

创新是实现社会持续不断向前发展的原动力，也是培养和造就一大批素质过硬、勇于创新的新世纪人才，保证国家高速发展的有力保障。创新能力的培养来自于理论和课堂，更在于理论和课堂之外的亲身体会和具体的实践操作。本文从工程热力学教学与工程实例结合，与科研活动结合，改进课堂教学组织模式和课后作业完成形式等方面，探讨了以培养创新型人才为目标下的工程热力学教学改革与实践，希望能够进一步提高工程热力学的教学质量和效果。

参考文献：

[1]岳丹婷，吕欣荣，李青.深化热工教学改革加强学生创新能力培养[J].2002，（4）：86-88.

[2]谭羽非.突出专业特点改革工程热力学课程教学的研究与实践[J].高等建筑教育，2004，（13）：39-43.

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关键词 工程热力学 教学方法 教学质量 实践

中图分类号：G420 文献标识码：A

Research and Practice of Teaching Method on "Engineering Thermodynamics"

ZHANG Yong, LIU Yiwen, FU Lijuan

(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)

Abstract Engineering thermodynamics the basic course is to train engineering students' scientific quality in the 21st century, but also important technology-based course of heat and power engineering and related fields. Articles with "thick foundation, wide caliber" of education reform ideas, the teaching practice, from the curriculum, teaching content, teaching methods and means of performance evaluation, etc., made a number of reform ideas and methods. Teaching should be a clear learning objective, integration of knowledge structure, and update course content to highlight and to grasp the dynamic interdisciplinary research, focusing on integrating theory with practice, to strengthen the practice of teaching, in order to facilitate a comprehensive evaluation of teaching quality.

Key words engineering thermodynamics; teaching methods; teaching quality; practice

工程热力学是一门以热力学普遍原理为基础，讲述热能与其他形式能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用的基础学科，是动力、能源、机械、材料、航空航天、生物（医学）、化学以及环境工程等专业的重要技术基础课，也是培养21世纪工科学生科学素质的公共基础课。

然而长期以来，由于工程热力学的概念抽象、理论深奥，对知识的理解和掌握有一定的难度，造成教师不易教，学生也不易学。学生对很多概念似懂非懂，缺乏学习兴趣，教学效果欠佳。显然，如何教好“工程热力学”，使学生掌握热力学基本原理及其工程应用，已成为该课程教学的关键。

1 课程特点及学习中存在的问题

工程热力学是以热力学普遍原理为基础，针对具体问题采用抽象、概括、简化和理想化的方法，建立分析模型，推导出一系列有用的公式，得到若干重要结论，并用这些公式和结论指导和解决工程实际问题。其显著特点如下：

1.1 概念多且抽象难懂

工程热力学不但概念多，并且概念的物理意义在不同使用条件下又有不同的引申，学习中很容易混淆。例如，功的概念，有体积变化功、有用功、排斥大气功、推动功、流动功和技术功等等。热容的概念，既可从定义出发分为质量热容、摩尔热容、体积热容；又可按热力过程的不同分为比定压热容和比定容热容；还可以根据热量计算方法的不同分为真实比热容、平均比热容和定值比热容等。热力系统的概念、热力过程的概念和循环的概念等也是如此。

工程热力学的概念、定律和分析过程较为抽象，都不涉及物质的具体结构，初学者很难深入领会。而且工程热力学的很多概念和结论都是用数学公式来表达的，且推导过程并没有结合具体的物理过程，而仅仅是通过数学关系式间的变换得出其物理结论。例如，从熵的定义式来看，熵应该与换热量和系统温度有关，但定义式又是怎样反映热过程进行的方向、限度和条件呢？由于学生以前很少接触用数学语言描述物理概念的方法，普遍感觉热力学的概念抽象难懂。

1.2 内容相互交叉且难理解

工程热力学的研究内容也很多，主要包括热力系统、状态参数等基本概念，热力学第一、第二定律等基本定律，常用工质的性质，过程和循环的分析及计算方法，化学热力学等等。有些章节的内容还可以单独成为一门学科方向，如研究燃气动力循环的内燃机学，研究气体流动的空气动力学等。

可见，这些具体的研究内容，即与热力学的基本原理相关联，又引伸出许多复杂的公式和结论，还有自己相对独立的结构体系。在学习过程中，学生普遍感觉课程的内容繁多，应付不暇，难于理解，顾此失彼。

1.3 公式应用条件复杂且难记忆

工程热力学与工程实际问题联系密切，涉及面广，公式很多。即使同一个公式，在不同的应用条件下，也有很多不同的表达形式。例如，热力学第一定律对于闭口系和开口系有两种不同的表达式；对于可逆过程也有不同的表达形式；对于理想气体的可逆过程还有不同的表达形式。这么多不同形式的公式，许多学生很难吃透公式的物理意义和具体的应用条件，在遇到热工实际问题时，往往无法确定选用哪一个公式，灵活应用就更不用说了。

2 明确学习目的，激发学习兴趣

兴趣是学习的动力源泉之一，教学成功的关键是培养学生的学习兴趣。教师可以从多个方面激发学生学习的兴趣，但最重要的就是在第一堂课上让学生明确学习的目的。教师除了要对工程热力学的发展历史，主要研究对象、内容和方法作一个常规的介绍外，还应对课程的开设情况、课程的实用价值和重要作用进行深入细致的阐述。首先，热现象几乎是每一个工程领域中都会碰到的物理现象，能量的有效与合理的利用几乎是每一个工程师都需要解决的问题。在一些领域中，热现象的规律还是制约技术发展的瓶颈问题。所以，在境内外的高等工程教育中，传热学、热力学与流体力学课程的开设相当普遍。其次，无论从工业生产过程来看，还是从节约能源消耗来看，理工科学生都应该具备合理节能、用能的意识，并懂得其基本的应用技术。而热工类课程的内容就是合理用能及节能理论中的最基础与最核心的部分。最后，还应结合生产和生活中的实例，让学生明白学到的热力学知识可以解决和解释很多实际问题，特别要强调专业与课程的联系，和实际问题在课程中的理论基础。这样，才能使学生明确学习《工程热力学》的专业目的性，对学习该门课程充满期待。

3 教学方法的改革与实践

实践证明，提高课程教学质量的关键是改进教学方法。针对工程热力学课程的特点，经过探索发现，实行启发式教育，在课堂上加强互动，就一两个中心问题展开讨论，让学生在思考中吸收新知识。先进的教学方法既可活跃学生的学术思想，激发学生的创新精神，又可显着提高本课程的教学质量。

3.1 整合知识结构，优化课程体系

调整后的新专业所牵涉的知识结构比以前广泛的多，要求学生掌握的知识面也比以前更宽。从培养复合型人才考虑，在不增加学时数的基础上，应对课程体系进行优化和整合。

教学内容应提高起点、后移重点，简化大学物理热学中已涉及的部分内容，并略去繁琐的公式推导。强调课程体系中理论与应用的有机结合和相互渗透，注意培养学生工程应用的观念。同时，适当地介绍新型制冷循环、新型节能材料的工质热物性等，本学科的最新研究成果及其应用，以扩大学生的知识面，启发学生的创造性思维。另外，注意与其它课程之间的协调，上挂高等数学、理论和材料力学等基础课程，下挂内燃机原理、锅炉原理、供热工程、制冷工程等专业课程，保证其作为技术基础课程能为后续课程的学习、今后的工作和进一步的研究奠定扎实的理论基础。

3.2 突出重点，精讲多练

在课堂教学中，根据工程热力学的特点和教学改革的要求，应采用精讲多练的教学方法。这是因为，课程的内容多而课时少，教学中也不可能做到面面俱到，而某些原理在后续专业课程的学习中还会应用，授课时应有所侧重，实行“精讲”；课程有诸多应用条件复杂的公式，只有通过多做练习，才能深入理解公式的物理意义、变换规律及具体应用条件，做到融会贯通，灵活的应用它们来分析解决工程实际问题。

3.3 正确应用图表，化抽象为形象

图表具有直观、形象、方便的特点，在工程热力学中有其特殊的作用，应用也是经常性的。因为有些热力过程或循环十分复杂，一般的分析计算根本不可能，只能凭借各类绘制的图表进行计算；借助图表还可利用计算机进行数值计算和模拟。所以，引导学生正确使用图表是工程热力学教学中应该特别重视的。

在刚开始接触简单的P-V图、T-S图时，为了给理解水蒸气和湿空气的图表奠定基础，就应提醒学生注意图表的作用和细节，如怎样在图上区分吸热、放热，对内、对外作功；怎样在图上表示热过程的方向等等。在介绍水蒸气的h-s图和湿空气的h-d图时，应重点说明它们的构图原理，并通过各种等值线簇的绘制，讲解各参数的变化规律。另外，为了让学生掌握各种图表的使用方法，还应安排一定数量的、通过图表进行热力计算的习题。

3.4 利用计算机辅助教学，促进师生互动

工程热力学课程内容含有许多抽象的工作原理图、系统循环图。常规的板书教学浪费时间效果也不太理想。如果把这部分内容制作成集声、光、色、图、文于一体的多媒体课件，既直观形象，又新颖生动。不但可加强授课的生动性，激发学生的学习兴趣，还可加大教学信息量，增加单位时间内授课内容的深度和广度，有利于学生理解和记忆课程内容。例如，我们可以用多媒体课件演示各种热过程曲线的生成，还可以利用计算机绘制水蒸气的各种图线，免除查图、查表的麻烦。

总之，在课堂上进行形象直观的教学，充分利用计算机辅助教学，发挥多媒体的作用，可以帮助教师有效地提高教学效果和教学效率，也可以改变学生死记硬背和被动接受知识的学习方式。

3.5 加强实践教学，理论联系实际

工程热力学有较强的工程应用背景，在加强基础理论教学时，还要注意紧密联系工程实际，吸收当今热工科技的新成果，培养学生的创新能力。

实验教学具有直观性强的特点，可以很好地配合课堂教学。除了开设“空气绝热指数的测定”、“饱和蒸汽P-T曲线关系的测定”等验证性试验外，还开设了综合设计性试验，要求学生根据试验目的，自己设计试验方案，写出详细的试验，并选择试验设备和用具，经教师审查合格后，方可开始试验，最后还要进行实验误差分析。通过试验，一方面加深了学生对热力学基本原理的理解和认识，另一方面也锻炼了学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力。

在课堂教学中，还应注重理论联系实际，把抽象的理论知识与生动的工程实际问题相结合，用热力学理论剖析自然现象，做到学以致用。一方面，可以采用案例教学法。例如，用相对湿度的概念来解释为什么阴雨天晾衣服不易干，而晴天易干；用热效率的概念来解释为什么用电炉取暖比用电驱动热泵取暖浪费等等。另一方面，结合具体教学内容适时地向学生介绍学科的最新研究成果及其应用。例如，在讲解动力循环时，可以选择介绍目前内燃机利用兰金循环回收废热能量，提高整机效率的方法。实践证明，把教学内容与工程实际问题密切联系的教学方法，可以加强课堂教学的前瞻性和趣味性，能有效调动学生的求知欲，使其由“被动接受学习”转变为“主动研究学习”，对提高教学效果大有帮助。

4 强化考试对教学的推动作用

考试作为检验学生对课程内容掌握程度的标尺，关系到教学质量和效果。为了使考试成绩能科学、客观、公平地反映学生对工程热力学知识的掌握和应用能力，同时调动学生学习的主动性和积极性，可采用学生普遍认可的综合评定成绩的方式，即平时成绩占10%、考勤占10%、实验占10%、期末考试占70%。

为了有效避免学生死记硬背概念、定律和公式，教师应综合运用选择题、判断改错题、计算题和综合分析题编制试卷，灵活考察热力学的基本原理及应用。这是因为实际问题往往非常复杂，需要学生灵活应用多方面的理论知识才能做出正确解答。对于那些基础知识不扎实的学生，只是简单记住了书本上概念、定律和公式，面对各种似是而非的叙述也会举棋不定，做出错误判断也不足为奇。

5 结束语

工程热力学是一门充满生机的经典学科，大量的经典内容仍是现代学子为培养创新能力必须掌握的重要基础。由于课程具有概念多且抽象、知识点多且相互交叉、公式多且应用条件复杂的特点，教师要把这门课讲得精彩很不容易。因此，如何有效的提高“工程热力学”的教学质量、解决学生难学、教师难讲的问题，是值得长期研究的课题。

针对我校热能与动力工程专业课程体系的教学改革，并结合自己的教学实践，通过以上的尝试，有重点、有目的的讲解，取得了一定的效果，希望能对提高本课程的教学质量有所贡献。

参考文献

[1] 沈维道,童钧耕.工程热力学[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] 曾丹苓,敖越等.工程热力学[M].北京:高等教育出版社,2002.

[3] 何雅玲.工程热力学精要分析及典型题精解[M].西安:西安交通大学出版社,2000.

[4] 何宏舟,邹峥等.提高“工程热力学”课程教学质量的方法研究[J].集美大学学报,2002(3):3.

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[关键词]化工热力学；能源化学工程；教学实践；教学体会

化工热力学是化工类学生的专业必修课程之一，主要讲述热力学定律在化学工程领域的应用，包括化工过程中各种形式的能量之间相互转换规律及过程趋衡的极限条件等。它是培养学生分析和解决实际化工问题思维方法的重要专业理论基础课[1-3]。然而该课程的课程内容抽象、计算繁琐，学生感到非常难学又缺乏实际应用，在课程学习过程中学生产生恐惧和厌学心理，达不到良好的教学效果，因此，我们对该课程的教学内容和教学方法进行一些改革和尝试，希望激发学生学习的兴趣，进而更好地掌握这门课程，为后续专业课程的学习夯实基础。武汉大学2013年新开设的能源化学工程专业是由1958年原武汉水利电力学院开办的“电厂化学”专业发展而来，主要面向电力行业及高效洁净能源领域(包括超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等)，培养掌握化学与化工基础理论及能源化学专业知识和技能的未来行业发展的领军人物。目前，本专业主要有水处理、材料腐蚀与防护、化学监督与控制、能源化学四个主要研究方向。为了适应学校对新专业发展和一流学科建设的要求，2015年在本专业大三学生中新增设了《化工热力学》这门化工类专业的专业基础课程。如何调动学生的课堂积极性，培养学生的创新能力，夯实学生的专业基础，使他们在54学时的学习过程中理解并掌握本门课程的基本概念，并且将抽象的理论与实际的能源化学过程联系起来是本课程的核心教学任务。本文结合我校能源化学工程专业的培养目标，浅谈《化工热力学》的教学体会，着重对教学方式进行了探索和实践，为培养能源化学工程领域的领军人物奠定基础。

1明确教学内容与课程主线

结合我校《化工热力学》课程以工程应用为中心、专业研究方向覆盖面广等特点，我们选用了朱自强等编著、化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材[4]，同时，也鼓励学生使用部分参考教材(《化工热力学》，冯新等编，2008；《化工热力学(第二版)》，陈钟秀等编，2000；《化工热力学导论(原著第七版)》，J.M.史密斯等编，刘洪来等译，2007)[5-7]。化工热力学发展时间较长，已形成较完整的知识体系，如何在54学时内有效地把关键知识点教授给学生是本课程教学实践的关键。由于本专业学生在大二《物理化学》课程中已经系统学习了理想气体相关的状态方程及其应用，因此在本课程教学中不再赘述，而是重点介绍工程实际应用较多的二参数状态方程、化工热力学分析、溶液热力学、流体相平衡和化学反应平衡等。在教学实践中，首先，详细分析《化工热力学》教材结构，围绕主线内容合理编排知识点；其次，建立好各知识点之间的逻辑关系，让学生在大脑中建立化工热力学框架图；最后，根据能源化学工程专业的需要，适当删减补充了教材内容，结合学科动态，增强化工热力学的应用能力，如燃料电池开路电压的计算、水/二氧化碳共电解制合成气过程中气体组成的计算等。

2改变单一课堂教学模式，培养学生自主学习能力

化工热力学课程设计的公式多而繁杂，学生在开始学习阶段容易产生恐惧厌学心理，传统的单一课堂教学模式具有“教师主导学生学习”的特点，与本课程“教师引导学生学习”的教学目的存在较大偏差。因此，应改变传统单一课堂讲授模式，充分采用“启发式”和“参与式”相结合的教学方法。首先，教师在课前预习阶段设疑(提出问题)，促使学生思考，复习旧知识，预习新知识；其次，教师在教学实践过程中采用多媒体和板书相结合的教学方式解疑(解决问题)，并通过对例题和习题的讲解加深学生对化工热力学原理、方法和应用的理解，同时，教学过程中应避免陷于抽象的说教和枯燥的公式推导之中，重点讲述化工热力学知识点的应用条件和物理意义；最后，课堂教学结束后，教师主动与学生面对面交流答疑(探讨问题)，并设置思考题让学生查阅相关资料。通过“设疑—解疑—答疑”的渐进式教学方法达到对关键知识点举一反三的目的，同时，吸引学生注意力，培养学生自主学习能力，提高学生学习的积极性和主动性。

3课堂教学与工程实践密切结合，培养学生初步的工程观点

化工热力学由于理论性较强、基本概念多且抽象，而且本科生在学习过程中接触科研课题及工程实践的机会较少，将课堂教学内容与科研课题及工程实践紧密结合起来，建立“以应用为中心”、“探究式”的特色教学模式，紧密联系我校在能源化学工程领域(特别是超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等方面)开发利用的化学工程实际问题，把学科前沿领域的科研成果带入课堂，可以使他们强化科研思想、激发听课兴趣、培养创新能力；同时，可以让学生获取利用化工热力学基本原理解决工程实际问题提供思路和方法，培养学生初步的工程观点。

4考核方式方法研究

传统的期末一张考卷为准的考试方式不利于学生能力的培养，也不能全面地体现学生对所学知识的掌握程度，为了更加系统全面地评价学生对课程内容的认识情况，我们对课程的考核方式方法进行了改革探索。目前，课程成绩总评包括平时成绩和期末成绩两部分，其中平时成绩包括学生的课堂综合表现、课程预习、平时作业三个部分，各占10%；期末考试采用开卷方式考试，考试的题目偏重于对知识点的理解和其在能源化学过程中的应用。然而由于该课程的课程内容抽象、计算繁琐，教学过程中发现仍有部分学生存在畏惧厌学心理，因此，在今后的教学实践中应考虑进一步激发学生的学习兴趣，增强学生的主观能动性，在课堂教学中引入分组讨论，开展导向性的专题研究，将课程内容与能源化学过程(特别是学科动态)相结合，培养学生查阅资料和分工协作的能力，为学生下一步学习专业课程夯实基础。

5结束语

在《化工热力学》课程的教学实践和尝试中，首先要明确教学内容与主线，打破单一的学生被动听讲的模式，理论联系实际应用，调动学生学习的积极性和主动性，激发学生对教学内容的兴趣，并且在教学的过程中对教学方法进行改革创新，因材施教，为学生下一步学习更专业的能源化学工程知识和从事新能源行业工作奠定扎实的基础。

参考文献

[1]陆小华，冯新，吉远辉，等．迎接化工热力学的第二个春天[J]．化工高等教育，2008，3：19-21．

[2]梁浩，刘惠茹，王春花．《化工热力学》教学实践与尝试[J]．广东化工，2010，37(1)：157-158．

[3]李兴扬，唐定兴，沈凤翠，等．化工热力学教学改革与体验[J]．化工高等教育，2011，3：71-73．

[4]朱自强，吴有庭．化工热力学(第三版)[M]．北京：化学工业出版社，2009．

[5]冯新，宣爱国，周彩荣，等．化工热力学[M]．北京：化学工业出版社，2008．

[6]陈钟秀，顾飞燕，胡望明．化工热力学(第二版)[M]．北京：化学工业出版社，2000．

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[关键词]建筑环境与能源应用工程 创新能力培养 连续性教学

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）07-0138-02

一、前言

高等工程教育承担着为国家经济建设培养注册工程师的重要任务。目前，世界上许多国家都实行注册工程师制度。按国际惯例，注册工程师制度包括专业认证、工程经验和考核要求。该制度的基础是工程教育认证，而通过工程教育认证的核心是进行专业综合改革，开展以学生为中心的课堂改革，注重创新能力培养。

宁波工程学院于2006年招收建环专业本科生，即提出了以培养本科应用型人才为己任的办学目标。要求学生在修完专业基础课、专业课之后能灵活掌握所学内容，并能举一反三，将基础理论应用到实际工作中。但在实际教学过程中，专业基础课理论性太强，并且抽象，学生理解起来很难，专业课虽然相对专业基础课贴近生产实际，但往往与专业基础课脱节，其结果使专业基础课与专业课连贯性不强，使学生觉得基础课形同虚设，进而影响他们对专业课的理解程度。本文以专业基础课工程热力学，专业课空调用制冷技术、空气调节技术为例，开展连续性教学研究，将基础课融入专业课之中，使学生活学活用，培养学生创新能力，实现应用型人才培养目标，以期达到对专业基础课的深入掌握。

二、开展专业基础课-专业课连续性教学的意义

工程热力学作为暖通方向的一门专业基础课，其基本理论是专业课教学中必不可少的，是各种专业课进行功、能计算分析的基础，因此对专业课程具有很强的理论指导意义。空调用制冷技术、空气调节技术作为暖通方向的专业课，旨在使学生掌握制冷空调基本原理，能够结合工程热力学对制冷循环、空气调节过程进行热力学分析，最终达到系统节能的目的。两者的连续性、系统性教学对于提升工程热力学课程以及相关专业课程的教学质量具有非常重要的实际意义，同时也是培养应用型本科人才的保证。

对于学生创新能力的培养也是连续性教学的重要目标。创新能力培养应该建立在对专业基础课及专业课透彻的理解基础之上的，因此将两者合理的融合在教学当中是重中之重。工程热力学作为工程热物理学科的基础课，对学生将来在研究生阶段科研水平的发挥以及日后在工作岗位上从事各类具体工作都有很好的指导作用。本科生的思维活跃，不受限制，更容易产生新的想法，只要加以合理引导和指导，对本专业学生的科技创新也大有好处。

三、专业基础课-专业课连续性教学改革内容

专业基础课-专业课连续性教学改革内容如图1所示。

图1 研究内容

（一）设计新型教学模式，激发学生学习专业基础课的学习兴趣

学生反映在大一和大二时由于专业基础课太抽象，并且学习的目的性不强，不知道这些知识将来用到哪里，因而学习没有兴趣，导致对知识的掌握效果不好。专业基础课的地位固然重要，但是由于类似工程热力学的基础课程讲述了大量的基础理论和公式，所以教学工作中最忌讳内容枯燥，没有趣味性，不能激发学生的学习。现代教育理论认为，学生是学习认知的主体，在教学过程中应充分发挥教师的引导作用，激发学生学习兴趣。在工程热力学课程教学中，首先应该使学生对工程热力学的重要性有清醒的认识，培养对该课程学习的强烈兴趣，所以必须以学生为中心，设计新型教学模式。教师在讲授专业基础课时，引入专业课中的工程或科研实例，使学生了解专业基础课在专业课中的应用范围，进而培养专业基础课的学习兴趣。如在工程热力学中讲述热力学第二定律时，引入制冷空调循环作为第二定律的应用，让同学们思考制冷循环是如何遵循热力学第二定律工作的，应用该定律如何提高制冷循环效率。而制冷循环效率的提高正是国内外进行节能减排的热点问题，这样联系实际进行专业基础课的讲解，便可激发学生兴趣，提高课堂效率。

（二）专业基础课-专业课内容融合式教学研究

教师在讲授专业基础课和专业课时，进行融合式教学，以培养学生创新能力为目标，引导学生思考专业基础课在专业课中有哪些应用;在专业课中运用了哪些专业基础课原理，如何用该原理解释工程实际及科研课题，从而提高学生的应用创新能力。

如讲解空调用制冷技术课程的制冷循环原理时，启发学生通过思考联想到工程热力学的逆卡诺循环，进而把逆卡诺循环定理对照制冷循环原理进行讲解，可使学生牢固掌握制冷循环原理，又因为有了理论依托，从深层次激发学生的创新意识，培养用基础理论解释工程现象的能力。空气调节技术是建筑环境专业一门非常重要的专业课，其中一项重要基本技能是对焓湿图的掌握。而早在工程热力学专业基础课中，焓湿图已在“湿空气”一章中提及，通常情况下，工程热力学课程主要围绕热力学第一、第二定律进行讲述，“湿空气”这一章与前述定律关系不大，学生往往忽视对湿空气中焓湿图的学习，因此，需进行融合式教学，提高学生的重视程度。可在工程热力学中“湿空气”一章讲述时，首先说明暖通空调对于建环专业学生的重要性，提出空气调节的概念，而空气调节的重要理论基础是焓湿图，是必须掌握的内容，进而进行焓湿图的讲解。在空气调节技术课程中，为了提高学生的创新能力，需回顾工程热力学中焓湿图的基本理论，使学生在熟练掌握基本原理的基础上，能够举一反三，提高理解问题的层次。

（三）建立专业基础课-专业课连续性教学综合考核评价方法

传统教学中的考核评价是通过每门课程结束后进行期末测试来完成，内容仅限于本课程知识点，开展连续性教学后，为了从整体上考查学生掌握情况，巩固所学知识，可以开展连续性综合考核评价，即通过综合性题目，测试学生用工程热力学、传热学等基本原理分析解决实践问题的能力，促进学生全面能力提升，激发创新潜能。

四、结语

生活水平的提高和科技的日益进步，使得建筑环境专业毕业生不再局限于传统的水电设备安装，大批具有高新技术含量的智能设备不断涌现，从而使这一行业的人才需求不断扩大。企业要求人才掌握的学科涉及面广、数量众多，并具备解决突发问题、综合问题的能力。在建筑环境专业教学过程中开展专业基础课-专业课连续性教学可以培养学生的创新能力，树立整体意识，实现应用型人才培养的目标。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李国强，熊海贝.土木工程专业教育评估国际互认的探索与实践[J].高等建筑教育，2013（1）：5-12.

[2] 倪九派，刘蕾，魏朝富.高等学校专业课教学的团队授课法探讨[J].中国成人教育，2010（2）：145-147.

[3] 黎广彬，张淑香.公共基础课为专业课服务的探索与研究[J].黑龙江畜牧兽医职业学院学报，2007（1）：39-41.

[4] 李长萍.论交互性教学的内涵及特征[J].教育理论与实践，2007（2）：45-47.

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关键词 热工学；熵；焓-熵图；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）23-0076-02

1 引言

食品冷链物流（Food Cold Chain Logistics）是上海海洋大学食品科学与工程专业食品物流工程方向的专业特色。它是以制冷设施与技术作为手段，以食品冷冻冷藏工艺学作为基础的一项低温物流系统工程，过程要求易腐食品在生产、运输、贮藏、销售直至消费前的一系列环节中始终维持在食品规定的低温环境下，以减少食品损耗，保证食品质量。它是随着制冷技术的发展而建立起来的，热工学中有关热能和机械能之间相互转换的基本理论和热量传递规律，正是低温冷链物流实践应用的理论基础，而活学活用热工学的基本理论知识，对学好本专业起着至关重要的作用。

热工学是一门研究热能利用的基本原理和规律，以提高热能利用率为主要目的的课程，包括工程热力学、传热学和热工基础的应用等部分内容。其中，工程热力学和传热学构成热工学的理论基础，热能转换的基本概念、热力学两大基本定律、理想气体和蒸汽的热力性质与热力过程以及湿空气等内容属于工程热力学部分，而热传导、热对流和热辐射等3种热量传递方式的基本理论（包括导热的基本定律及稳态和非稳态导热、对流传热和辐射传热等）是传热学部分主要讲述的内容。目的是使学生掌握热能转换和利用的基本原理和规律，能够对有关热科学问题进行基本计算训练和获得解决相关工程问题的基本能力[1]。但是，学生在学习过程中反映感到困难最多的就是状态参数概念抽象、图表复杂、知识枯燥等。为此，笔者在教学实践中有以下几点体会和认识。

2 多角度分层次学习抽象概念――以熵为例

工程热力学中常用的状态参数有6个：压力、比体积、温度、熵、热力学能和焓。其中，熵的概念学生最难理解。熵是热力学第二定律导出的重要概念，在热学中得到广泛应用，近年来在经济学、生态学等其他学科中也逐渐得到重视和广泛应用[2]。

介绍“熵”这个字的历史由来 我国最初是没有“熵”这个字的，它是由Entropy这个单词根据意译而来的。1923年，德国物理学家普朗克来我国讲学时，我国物理学家胡刚复做翻译，根据Entropy的定义是热量除以温度所得到的商值，而且这个概念与火有关，于是就在商上另加火字旁，创造了一个新字――“熵”。

介绍熵这个概念的历史由来 熵的概念由德国物理学家鲁道夫・克劳修斯在1850年首次提出，用熵来表示能量分布在空间中的均匀程度，越集中的能量空间分布，系统的熵值就越小；而越均匀的能量分布，系统的熵值就越大，当能量完全均匀分布的系统，熵就达到最大值。

介绍熵的定义 熵是描述所有不可逆过程共同特性的热力学状态参数，它是不能再被转化做功的能量的量度。可逆过程中，δQ/T的积分值和热力过程的路径无关，因此可以断定可逆过程的δQ/T一定是某一状态参数的恰当微分，所以取名为熵（S），它的定义式为dS=δQ/T。

介绍熵的特点

1）熵是状态参数，同状态函数焓和热力学能一样，一般只计算状态参数的变化；

2）计算不可逆过程的熵变时，其值仅取决于给定的状态，与达到状态的过程无关；

3）δQ=TdS的量纲是能量，T是强度量参数，Q、S是广延量参数，计算时必须考虑体系的质量。

介绍熵的物理意义 可分为宏观和微观两个方面：从微观上讲，熵反映的是系统的无序度或混乱度；从宏观上

讲，一个热力系熵的变化，可以表示为熵流和熵产之和，对应选定的环境状态，系统熵的变化是系统无效能变化的量度。

重点介绍熵的本质 熵是一个反映自发过程不可逆性的状态参数，自然发展的情况下，系统各部分能量差总是倾向于均衡。在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵值增大，不能减少，极限的情况（可逆过程）保持不变，即孤立系的熵增原理[2]。摩擦生峋褪鞘挂徊糠只械能不可逆地转变为热，使熵增加；让一个热物体同一个冷物体相接触，热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为止。热量由高温物体传至低温物体，整个系统由高温物体和低温物体组成，高温物体的熵减少，低温物体的熵增加，熵总变化是它们的代数和，是增加的；每一次能量从一个较高水平（比如河水下落时，最初处于较高位置）转化到一个较低水平（比如河水落到坝底，处于较低位置），都意味着下一次能再做功的能力减少了。

介绍熵在其他学科上的应用 熵是热力学第二定律导出的重要概念，它不但在热学中得到广泛应用，而且在生命科学、哲学、经济学、系统科学、生态学、历史学、文学、艺术、语言学、宗教学等社会各个领域的应用也得到很多学者的日益重视。例如：探索将生态系统熵量化为能量输出或输入与经济收入或支出之比；以货币流为参数来计算城镇生态系统的熵变；以熵与焓的关系探讨地球的熵增；生物与环境综合为一个生态系统，生命体时刻与外界进行能量、物质、信息的交换，是一个开放的系统，任何真实的系统都不能脱离环境而存在，可以用“生命熵”来独立定义，用熵来分析一个生命体生长、发育、衰老、死亡的全过程。自然界所有的生物利用和环境的能量交换趋于多样、有序、熵减小，最终被环境选择，得以进化。

3 结合应用实例学习图表知识――以焓熵图为例

水蒸气的热力性质图表是热力过程计算中的重要依据。但是对这一部分内容，学生普遍反映图表太复杂，图中等参数线太多，表中数据参数太多，水和水蒸气状态又十分复杂，应用起来很不方便。

介绍水和水蒸气图表实际应用中的优缺点 水和水蒸气的热力性质表优点是数值的准确度高，缺点是数据不连续，需要用内插法计算近似值，使得查表工作十分烦琐。水和水蒸气的热力性质图的优点是查取方便，热力过程分析更直观、清晰和方便；缺点是数值误差较大，在工程应用容许范围内。优先选用的是水和水蒸气的热力性质图，其中，温―熵图（T-s图）和压―容图（p-v图）主要是对蒸汽热力过程进行定性分析使用，而焓―熵图（h-s图）主要用作对蒸汽热力过程的功量和热量进行定量计算，应用更加广泛。

介绍焓―熵图的基本特点 温熵图中以焓为纵坐标、以熵为横坐标，上下界线分别为饱和水和饱和蒸汽线，交点为临界点，饱和水的左侧区域为过冷水区，饱和蒸汽的右侧区域为过热蒸汽区，饱和水和饱和蒸汽线下方为湿蒸汽区域。此外，图中还包括等干度线簇、等压线簇、等容线簇和等温线簇等。在湿蒸汽区，等压线与等温线重合，是一组斜率不同的直线；在过热蒸汽区，等压线与等温线不同，等压线为向上倾斜的曲线，而等温线是弯曲然后趋于平坦；等容线比等压线在向上延伸方向上更抖些，为方便区别，实用的h-s图中，定容线常用红线或虚线标出。然后，让每位学生画出焓―熵图的草图，并标出上下界线、临界点、三种状态及等干度线簇、等容线簇、等压线簇和等温线簇等，使学生掌握焓熵图的基本要点。

结合应用实例练习查图方法和步骤 学生掌握焓熵图的基本曲线及分布规律后，结合实例用焓熵图查水蒸气的参数，并进一步在图中分析水蒸气的基本热力过程。例如：给出水的温度和焓值，查图求熵值；给出压力和温度，求焓值和熵值等。这就使学生能熟练通过查焓―熵图中定温线和定焓线或者定压线和定温线，直接确定水的状态和各参数的值。

同时，为了加深对比，之后又用同样的条件，查饱和水和饱和水蒸气热力性质表和未饱和水与过热蒸汽热力性质表进行求解，使学生通过查图和表，明显感觉到水和水蒸气的热力性质表的缺c：数据不连续，需要用内插法计算近似值，使得查表工作十分烦琐。而水和水蒸气的热力性质图就克服了此缺点，查取方便，热力过程分析更直观、清晰和方便，但缺点是需要个体肉眼观察，所以数值误差较大。水和水蒸气的热力性质表的优点是数值的准确度较高。

通过应用实例，使学生深刻认识到水和水蒸气的热力性质图表的优缺点和使用场合，在工程应用容许范围内，优先选用的是水和水蒸气的热力性质图，让学生在具体的案例中熟悉并牢固掌握本课程的理论知识要点，培养学生活学活用热工学的基本理论的能力。

4 结束语

教学没有固定的模式，一个教师不仅要有渊博的知识、丰富的实践经验，还要积极思考，探讨能让学生容易接受的教学方法。教师除了从事教学以外，一定要参加科研，把握相关的学科知识前沿以丰富自己的学识，提高自己的业务水平，这是搞好教学工作的重要前提。教学中注意采用多种合理教学手段和方法，在课堂上做到深入浅出，激发学生的学习兴趣和热情，使学生加深对课程的内容理解。同时应广泛借鉴国内外先进的教学经验，勇于尝试改革、积累经验，培养学生工程实践和创新意识，这是教学工作者值得不断探索的努力方向。

参考文献

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一、物理化学课程在课程体系中的地位

物理化学在两阶段工科化学(化工类)课程体系中处于枢纽地位。第一阶段由化学原理(基础物理化学)、无机化学、有机化学、分析化学等课程组成。化学原理作为理论教学内容,在对中学化学知识总结提炼上升到理性认识高度的基础上,对后继无机化学、有机化学作为应用教学内容提供理论基础。第二阶段由物理化学加后继专业或专业基础课程、选修课程组成。物理化学作为理论教学内容,既将先前所学无机化学、有机化学等知识从理性上加以认识提高,又为后继课程提供理论基础。[2]在专业教育的范畴内,物理化学是工科,尤其是化工、冶金、轻工等各专业必备的化学理论基础,它衔接基础理论和相关的专业课程,是一门专业基础课程。

二、物理化学课程的教学内容

物理化学提供应用于所有化学以及相关领域的基本概念和原理,严格和详细地阐释化学中普适的核心概念,以数学模型提供定量的预测。因此,物理化学是分析化学、无机化学、有机化学和生物化学课程,以及其他相关前沿课题的概念的理论基础。总体而言,物理化学理论课程可能涉及的教学内容如下:[3]

1.热力学与平衡

标准热力学函数(焓、熵、吉氏函数等)及其应用。熵的微观解释。化学势在化学和相平衡中的应用。非理想系统、标准状态、活度、德拜-休克尔极限公式。吉布斯相律、相平衡、相图。电化学池的热力学。

2.气体分子运动学说

麦克斯韦-玻耳兹曼分布。碰撞频率、隙流速度。能量均分定律、热容。传递过程、扩散系数、黏度。

3.化学动力学

反应速率的微分和积分表达式。弛豫过程。微观可逆性。反应机理与速率方程。稳定态近似。碰撞理论、绝对速率理论、过渡状态理论。同位素效应。分子反应动力学含分子束、反应轨迹和激光。

4.量子力学

薛定谔方程的假定和导出。算符和矩阵元素。势箱中的粒子。简谐振子。刚性转子、角动量。氢原子、类氢离子波函数。自旋、保里原理。近似方法。氦原子。氢分子离子、氢分子、双原子分子。LCAO方法。计算化学。量子化学应用。

5.光谱

光-物质相互作用、偶极选律。线型分子的转动光谱。振动光谱。光谱项。原子和分子的电子光谱。磁共振谱。拉曼光谱、多光子选律。激光。

6.统计热力学

系综。配分函数表示的标准热力学函数。原子、刚性转子、谐振子的配分函数。爱因斯坦晶体、德拜晶体。

7.跨学科的应用

生物物理化学、材料化学、环境化学、药学、大气化学等。物理化学实验课程培养学生用物理化学原理联系定量模型与观察到的化学现象的能力,深化学生对模型定性假设和局限的理解,锻炼他们采用模型定量预测化学现象的基本技能。

学生应能记录正确的测量值,估算原始数据的误差。学生需要理解电子仪器的原理和使用方法,操作现代仪器测量物理性质和化学变化,积累用这些仪器解决实验问题的经验。物理化学实验应含有结合若干实验方法和理论概念的综合实验教学内容。适用于工科化学(化工类)课程体系的物理化学实验教学内容大体如下:

1.热化学实验

计算机联用测定无机盐溶解热。计算机联用测定有机物燃烧热。温度滴定法测定弱酸离解热。差热分析。

2.相平衡化学平衡实验

不同外压下液体沸点的测定。环己烷-乙醇恒压气液平衡相图绘制。液-固平衡相图绘制。凝固点下降法测定物质摩尔质量。沸点升高法测定物质摩尔质量。热重分析。氨基甲酸铵分解平衡常数的测定。

3.表面化学实验

溶液表面张力测定。沉降法测定粒度分布。BET容量法测定固体比表面积。

4.化学动力学实验

量气法测定过氧化氢催化分解反应速率系数。蔗糖转化反应速率系数测定。酯皂化反应动力学。一氧化碳催化氧化反应动力学。甲酸液相氧化反应动力学方程式的建立。可燃气-氧气-氮气三元系爆炸极限的测定。计算机联用研究BZ化学振荡反应。

5.电化学实验

强电解质溶液无限稀释摩尔电导的测定。离子迁移数测定。原电池反应电动势及其温度系数的测定。金属钝化曲线测定。

6.结构化学实验

磁化率测定。分子介电常数和偶极矩的测定。

三、面向专业的物理化学教学内容建设

当然,一个工科类专业的物理化学教学不可能也不必要包含上列的所有内容。因此,各学科专业教学指导委员会根据专业的培养目标和规格,在已经或即将公布的各学科专业的指导性专业规范中,制订了包括物理化学在内的化学课程教学基本内容作为最低要求。如化学工程与工艺专业的规范(研究型)中规定:物理化学可分为两部分,物理化学(I)主要内容为化学热力学和反应动力学等,作为化工主干课的基础,应注意与化工热力学课程和化学反应工程课程的衔接和分界(一些内容可在化工热力学课程和化学反应工程课程中展开,以加强工程背景);物理化学(II)主要内容为溶液理论、统计力学、量子力学等方面的概要以及近展等。各专业的物理化学教学基本内容充分体现了本专业的学科特点,是在保障人才培养质量的前提下,兼顾国内各相关学校的教学条件提出的基本要求。因此,它体现的是该专业人才的知识体系的共性。由于各校的学科背景和教学条件的优势不同,要培养具有特色的专业人才,需要在教学中研究如何在满足各专业的教学基本内容要求的基础上开展物理化学教学。我们认为在教学内容建设中应坚持贯彻下列原则,才能切实发挥物理化学这一门专业基础课程的作用。[4]

1.承前启后,发挥枢纽作用。了解授课对象的先修和后继课程与物理化学的联系,深化化学原理课程中的物理化学理论,介绍其在后继专业课程中的应用,以开阔视野并兼顾系统性和趣味性。

2.少而精和博而通。传统的基础内容要突出重点,讲深讲透,体现学科框架;选择介绍相关前沿的内容以扩大知识面。

3.提倡内容侧重的多样化。针对不同专业时要不拘一格,倡导内容侧重的多样化;即便面对同一专业,内容侧重亦应有宽松的选择余地。

4.体现工科特色,强调应用性和实践性。引入研究型实践项目,使学生加深对理论的理解,提高应用水平。

四、建设物理化学教学内容的措施

华东理工大学物理化学教研室在国家精品课程和国家级教学团队建设过程中,以提高专业人才的教育质量为目标,采取了一系列措施,提高物理化学课程的教学水平和质量,促进相关专业的课程体系建设。

1.根据授课专业的先修、后继课程,研读相关教材,如化学工程与工艺专业的现代基础化学、化工热力学、化工原理、化学反应工程、化工过程分析与合成教材,了解其改革动向和内容变革,并且请有关学科的学术带头人做物理化学在学科领域应用介绍的报告,提出教学内容改革建议。这样做的结果一方面可以避免教学内容上不必要的重复,另一方面可以合理地选择教学内容侧重,实现化学基础课程与专业课程的合理衔接。

2.编写教材和教学参考书,保障教学基本内容的教学质量,介绍物理化学学科发展、在交叉领域的应用;介绍溶液模型、线性自由能关系等半经验方法,以衔接后继课程。近年来编写或修订出版了《物理化学参考》、《物理化学》(第五版)、《物理化学导读》、《物理化学释疑》、《物理化学教学与学习指南》。开展教学研讨,提高教师队伍的学识水平和在教学中贯彻少而精、博而通教学思想的能力。

3.制作相关前沿课题和理论应用实例,如“正、负离子混合表面活性剂双水相系统及其微观结构”、“温室气体CO2的捕集和封存(CCS)技术”、“复杂材料的微相平衡和结构演化的数学模拟”、“离子液体的合成、性质和应用”等教学素材,进行教学资源的储备。

4.由科学研究项目提炼研究型教学实验,如“界面上聚乳酸PLA膜的结构特性研究”、“生物柴油中脂肪酸甲酯的GC-MS测定”、“MCM-41介孔氧化硅材料的合成和表征”等;形成各类研究性课题,如“生物柴油的制备及性能检测”、“Gem-ini表面活性剂连接基团对合成硅基介孔材料结构的影响”等。

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关键词：课程建设；知识库；工程实例；专业基础课

作者简介：朱群志（1972-），男，浙江台州人，上海电力学院能源与环境工程学院，教授；沈坤全（1963-），男，浙江桐乡人，上海电力学院教务处，副教授。（上海?200090）

基金项目：本文系上海市教育委员会重点课程建设项目（项目编号：20105302）的研究成果。

中图分类号：G642.42?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）23-0045-02

近年来，高等教育学校的规模连续扩大，在校学生人数增长较快。在这个背景下，高校师资队伍不断壮大，很多有志于教育事业的具有博士学位的研究生成为高校教师的一员。但是，步入高校的青年教师一般缺乏教学经验，与生产实际的联系也不太紧密；另一方面，高校教师在学校内部以及与其他单位之间的流动机会较多，富有教学经验的教师流失之后，会影响相关课程和专业的教学质量。因此，提高青年教师的教学水平以及传承优秀教师的教学经验成为专业建设的重要内容之一。为了培养青年教师的教学和科研能力，有些高校采取了“传帮带”或“结对子”这类的言传身教的模式，取得了一定的效果。但是，除了传统的“传帮带”形式以外，还可以用载体把教学经验、教学资源等固化下来，使优质的教学资源和经验得到传承和发展。本文在工科专业基础课程中使用知识库来固化教学资源进行了探索。

一、在工科专业基础课中建设知识库的必要性

专业基础课程在一个专业的培养计划占重要地位。课程一般可分为公共基础课、专业基础课和专业课三大类。专业基础课是衔接公共基础课和专业课的桥梁，专业课中涉及的基本概念和原理很多已包含在专业基础课的教学内容中。同时，专业基础课也是学生最早接触的与专业紧密相关的课程。专业基础课的教学效果对学生学习后续课程以及激发学生对专业的兴趣都有较大的影响。因此，加强专业基础课程的建设对提高教学质量是非常必要的。

课程知识库是以教学为目的、主要面向授课教师和学生、通过因特网将各种教学资源整合在一起形成的一个共享系统。知识库中包括教学大纲、教案、多媒体课件、习题讲解、教学经验以及音像资料等。课程知识库对课程建设和专业建设可以起到促进作用，该知识库是一个共享的课程教学资源系统，独立于任何单个教师，避免了知识和资源高度集中在某个个体上。该知识库是开放的，所有任课教师都可以使用。青年教师可以通过该知识库尽快熟悉教学资源，借鉴其他教师的教学经验，在保持本课程的特色上形成自己的教学风格。同时，知识库固化了本校教师的音像资料和教学经验等资源，这些资源不会由于教师的流失而丢失，可以削弱教师流失对课程教学的影响。

二、在“工程热力学”课程中建设知识库的探索

专业基础课有着与专业课不同的特点。例如，“工程热力学”是热能与动力工程专业的三大基础课程之一，在公共基础课程和专业课之间起到承前启后的作用。该课程研究热能与其他形式能量的转换规律及其工程应用。“工程热力学”课程的特点之一是概念抽象且繁多，因此，对概念及原理的清晰认识有助于学生对课程内容的理解和掌握。为了在专业基础课程中取得良好的教学效果，教学别要注重理论与实践相结合。在讲授理论知识后，需要结合知识点列举一些生活以及工程实际中的例子；也可以先从学生熟悉的例子出发，引出要学习的知识。总的来说，是使学生能够建立知识点与工程实际对象的关联，将学到的知识用于分析和解决实际的工程问题。通过这样的教学方式，学生可以达到“学以致用”，对课程甚至专业凝聚起强烈的学习兴趣。

本文在热能动力工程专业的基础课程“工程热力学”中开展了知识库的建设。如前所述，课程知识库的建设是一项比较庞大的工程，涉及的内容很多。作为知识库建设的第一步工作，可以先从收集和整理生活实例和工程实例入手，建立起一个以实例为主的知识库。

1.知识库的建设主体

为了使知识库的实例既能体现出理论和实际相结合、又能反映出本课程的前沿发展、同时也能被学生所接受，知识库的建设需要有广大教师和学生的共同参与。老教师在长期的教学实践中积累了丰富的教学经验，能够举出恰当的生活实例和工程实例来帮助学生理解教学内容；新教师由于从事教学的时间不长，教学经验不够丰富，备课时间大部分用于理解教材和熟悉教学内容，给出生动形象的实例有一定难度。但是新教师一般学历较高，在本学科的某一方面有比较深入的了解，掌握了相关的学科前沿知识。这些前沿知识在课堂的引入可以拓展学生的知识面，并且有利于学生创新能力的培养。新老教师的优势可以互补，在建设知识库的过程中充分发挥新老教师各自的优势，将教学实例和学科前沿知识等融入到一起，建成一个针对某门课程甚至是某专业的知识库供各位教师共享。另外，教师提供的例子是教师认为比较恰当和形象的，在课堂教学中学生大多是被动地接受。有些学生在理解相关知识点的基础上，能够提出更贴切其认知水平和生活环境的例子。教师将学生提出的例子也收集起来，反馈到课堂教学中，学生可能更容易接受；同时，学生的学习方式由被动变为主动，学习兴趣得到了提高。

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热学在19世纪便已发展成为一门比较完备的科学，随着人们对客观世界的了解深入，关于热学的知识也在不断扩展。热学是物理学科的一个重要组成部分，是研究与热现象有关的规律的科学。课程教学的目的是掌握热现象规律，了解热现象作为“大数”粒子无序运动的本质，为大学阶段其他课程的学习打好理论基础，是本科物理专业学生必修的一门专业基础课。我们使用的热学教材是经典的李椿等编著的《热学》教材，通过几年的教学实践，对热学课程的教学内容及教学方法做了一系列的探索和总结。

一、热学课程的结构及特点

热学课程的主要内容分为三大部分：宏观理论部分，称为热力学，是通过直接观察和实验测量，再用严密的逻辑推理方法总结出来的有关热现象的规律，研究的方法是宏观法，所得出的热力学基本定律是自然界中的普适规律，具有可靠性与普遍性，但是它只适用于粒子数很多的宏观系统、主要研究物质在平衡态下的性质、把物质看成为连续体，不考虑物质的微观结构，没有解释事物的微观本质；微观理论部分，称为统计物理学，是从物质内部的微观结构出发，即从物质分子、原子的运动及它们之间的相互作用出发，用统计的方法来研究系统的热学性质，它可以揭示热现象的微观本质，但由于它在数学上遇到很大的困难，由此做出的简化假设（微观模型）后所得的理论结果与实验不能完全符合；物性学部分，即热学理论的应用，利用前两部分的理论说明物态的性质及其相互变化的规律，包括液体、固体、相变的基础理论[1]。前两部分是课程要求的重点，宏观部分学生掌握起来较容易，但统计物理学部分涉及到微观领域及统计的方法，理解起来较难一些。

二、热学内容的表述方式

关于内容的表述，不外乎有文字表述、数学表述及图像表述等，而在热学中这三种表述在一个概念中可能都会出现。比如说热力学第一定律的应用，涉及到四个等值过程，其中在这些过程中会有过程的图示，即P-V图，也会有能量的转换关系的描述，当然不同的能量也可以由数学表达式表示出来。

1.文字表述。科学内容的表达力求严谨，文字力求精确、简洁，例如，平衡态的定义，“孤立系统宏观性质不随时间变化的状态”，定义简洁明了，其中的关键词是“孤立”二字，也说明了平衡态的特性，如没有这二字，也就不能称其为平衡态了。另外，在热学的表述中，很多地方用到了否定的语言，体现最为明显的是热力学第二定律，涉及到的定律的两种表述，开尔文表述和克劳修斯表述都是用“不可能”这样否定的词开头叙述内容，之后两种表述的等效性的证明也同样采用了反证法，而不是直接证明。还可以用反证的方法证明两条绝热线不能相交、绝热线和等温线不能相交于两点等类似的题目。

2.数学表述。对于热力学中的概念，文字的描述要多一些，内容也很好理解，学生一般接受也较容易，但对于统计物理中的概念，文字就变得比较抽象，不好理解，所以在微观方面，相比文字，数学更直观、更容易理解记忆。相比于物理专业中的其他课程，热学中涉及到的式子并不是很多，学生也可以根据内容体系，用数学表述的形式把学习到的知识串接在一起，进行系统、有对比、有条理的学习。

3.图像表述。在热学中也运用到了非常多的物理图像表述，相比于前两种表述，图像表述更形象、直观、容易理解。例如，在讲解气体分子按速率分布时，速率分布函数的概念较抽象，物理意义不好理解，但通过利用速率分布曲线图，从图中曲线的形状、曲线下包围的面积、曲线的峰值对应的速率等方面可以充分理解分子按速率分布的物理意义，使抽象的问题变得形象生动。所以，可以通过作图，把物理概念、数学计算变得简单化，直观化。

三、热学教学的方法

在热学课程教学中，怎样才能把学生认为枯燥的、难懂难记的知识内容变为有趣的、易于理解的内容呢？这就需要我们充分了解这门课程，注意每一个细节内容，把零散的看似不关联的内容整合起来，达到融会贯通、心中有数，这样讲给学生时才能有的放矢、游刃有余，学生学习的目标也会变得明确、理解透彻。在课程的讲解中，可采取以下几种教学方法。

1.归纳总结的方法。教师在讲完每一部分后要对内容做一个总结，把重点内容用一条主线串连起来，便于学生的理解和掌握。例如，在热力学第一定律这一部分，可以用几个字把这一部分的主要内容概括出来：一个定律、两个循环、三个物理量、四个过程，即热力学第一定律，热机循环和制冷循环，内能、功、热量三个物理量，等体、等压、等温、绝热四个过程。这样的总结使学生既了解了所学知识的重点，也更容易地掌握了所学的知识点。另外，在习题的讲解中，也应善于总结和归纳，学生在中学时习惯了大量的题目练习，即所谓的题海战术，通过熟练的做题来达到掌握知识的目的。在大学的学习过程中，教师应引导学生如何去学习，怎么去做总结，怎样用最短的时间掌握最多的知识。首先，课堂上教师针对所讲知识点应选取一两个例题进行讲解，对用到的知识及所用的解题方法进行归纳总结，学生学习之后对这类题目的解题思路、技巧、用到的知识点等非常熟悉，而且能够做到举一反三，提高了学习的效率及解题的准确性。

2.类比的方法。类比法是指一类事物具有某种属性，可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理的方法。通过类比，可以用熟知的知识引出未知的知识，节约学习时间，也使认知变得简单易懂。例如，在讨论热力学过程及其涉及到的内能、热量、功的转化时，可以在P-V图中进行描述，之后，在热力学第二定律中引出熵的概念后，可以通过T-S图表述理想气体的性质，特点。通过类比，会发现P-V图和T-S图有很多相似的地方，例如，我们用P-V图示法表示系统在准静态过程中做的功，即示功图，而用T-S图示法表示系统在准静态过程中吸收的热量，即示热图；在这两类图中，每一个点代表一个平衡态，每一条曲线代表一个可逆过程；闭合曲线所包围的面积等于系统经历一个可逆循环过程后从外界净吸收的热量，也等于系统对外做的功。通过这样的对比学习，会发现原来枯燥的内容也很有趣，在学习中发现物理中的相似的美。再如，在学习气体的输运过程时，粘滞、热传导、扩散三类输运现象也可以进行类比学习，它们分别对应当气体各处的流速、温度、密度不均匀时发生的过程，得出的宏观规律的表达式及微观解释都很相似。通过这样类比的学习，很容易掌握了新的内容，也对所学的内容有了更深刻的理解。

3.讨论学习的方法。目前，在教学中提倡贯彻“学生为主体，教师为主导”的教学原则[2]，教师给学生提供机会使学生积极地参与到教学活动中，调动学生学习的主动性、积极性。我们可以结合重要的知识点，课堂上让学生到讲台上参与问题的讨论及讲解，也可以以作业的形式布置下去所要讨论的问题，学生下去查资料、写小论文等，之后在课堂上以学生为主体进行讨论。例如，在讲解熵的概念时，不妨先让学生自己先查一些关于熵的内容，比如熵这个物理名词的提出、熵的概念的建立、熵增加原理、熵的应用等。学生通过调研，对熵这个抽象概念就有了一个初步认识，在课堂上讨论时，学生也把他们自己查到的资料讲解出来，既可以增加信息量，又可以使学生更深刻准确地认识熵。所以，通过这样的讨论学习，可以使每一位学生都在思考，互相启发，找出正确解决问题的方法，在这样的教学中，学生不但学习、积累了知识，而且锻炼了学生提出问题、解决问题的能力，对其综合能力的培养也起到了很好的作用。所以，教师在课堂上不能一味的自己在讲解，要加强与学生的交流，结合内容提出问题，引导学生参与到课堂教学中，培养学生的主体意识，激发学生主观能动性，使学生更好地掌握所学内容。

虽然热学课程只是一门专业基础课，学时也比较少，但是它是学生进入物理专业后最先学习到的一门课程，学习好这门课程会为后续专业课程的学习打下良好的基础。在教学中，充分掌握课程特点，采用合适的教学方法，使学生喜欢上这门课程，发现学习中的乐趣，进而学习好这门课程，增强探索求知和解决问题的能力。

参考文献：

[1]李椿，章立源，钱尚武.热学[M].第二版.北京：高等教育出版社，2008.

[2]黄秀雯，梁永丰.教师身份的确认：作为教育主体[J].教育教学论坛，2013，（22）：20-23.

篇9

以化工原理为代表的化工原理系列课程是化学工程与工艺专业本科生必修的专业基础课中最重要的课程，起着由“理”及“工”承上启下的桥梁作用，其教学目的就是培养学生运用所学知识分析和解决化工单元操作中实际工程问题的能力。化工原理系列课程包括：理论课、实验课、生产或仿真实习和课程设计四个环节。其中化工单元操作过程设计方法、操作原理及其计算是理论课程教学的重要内容，而迅速准确地进行工程计算是课程设计的基础，所以组织好化工原理理论课程教学是落实化工原理整体教学的关键。目前，化工原理主要授课内容：流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离和固体流态化、传热、精馏、吸收、萃取、干燥等单元的基本概念、原理和工程计算方法，而通用过程模拟软件中几乎包括所有常见的化工单元基本模块，在讲课过程中，教师可以在讲授基本原理后，使用软件中的相关计算模块对其工作特性进行模拟展示。

东南大学化学化工学院肖国民、李浩扬[3]等，利用Fluent、Aspenplus软件应用于讲授和解决“三传”问题。其中利用Fluent软件，对固定床反应器进行动量模拟，结合反应动力学模型和对流传热模型等，研究反应器内一氧化碳与硝酸二乙酯偶联反应，从而获得反应器内速度、温度和各物质浓度的分布情况，模拟结果与实验数据吻合良好。这一过程给学生清晰的展示了：不仅固定床反应器内部的“三传”均和反应的进行程度相辅相成，而且若想准确计算、设计或优化一个单元操作过程，实验情况与计算模拟必须相互反馈，相得益彰。利用Aspenplus软件对二苯基甲烷二异氰酸酯换热器进行设计和工程开发，与传统的换热器设计计算方法相比，结果具有可靠性高、计算用时少、绘图快、和各专业集成效应强等优势。通过对甲醇—水精馏过程模拟，说明该软件可用于质量传递方面的计算。教学实践证明，该方法不仅可以全面反映塔内物料组成、质量分布状况等工艺计算结果，而且还可通过系统内置板式塔或填料塔的各种塔内件参数，得到塔结构详细设计，另外学生还可以通过改变模拟计算条件，综合考察各因素对分离效果的影响，便于教学。

中国石油大学（华东）化学工程学院刘相、王兰娟[16]利用软件：Mathcad、Aspenplus和AutoCAD与传统的课程设计相结合的教学方式，简化繁琐的计算过程，强化学生的工程意识和制图规范，使化工原理课程设计逐步走入规范化轨道。中国石油大学（华东）化学工程学院孙兰义，张月明[17,18]等，选择烯烃分离装置作为研究对象应用于化工原理课程设计教学之中，利用Aspenplus、ProII获得了最佳回流比、理论板数等重要数据，计算机教学的引入为化工原理课程设计教学注入了新的活力。江苏技术师范学院化学与环境工程学院张春勇，郑纯智[19]等利用Aspenplus软件在流体流动和输送机械、传热、精馏、吸收与脱吸中应用，在教学过程中使学生看到的都是工程实例，充分践行了理论联系实际这一教学原则。嘉兴学院生物与化学工程学院韦晓燕，谭军[20]等，山东科技大学化学与环境工程学院张治山、高军[21]等将Aspenplus过程模拟系统有目、有步骤地应用于化工原理系列课程教学，通过单元模型操作型问题、实际案例分析和课程设计三个阶段的训练，使学生加深对化工单元设计的理解，达到培养“知识”+“能力”型人才的目的。另外，北京石油化工学院化学工程系葛明兰，李翠清[22]等和安阳大学化工系李安林，张换平[23]等将ChemCAD软件应用与化工课程设计和简捷精馏模型，青海大学化工学院李晓昆，张宏[24]等将ECSS软件应用在板式精馏塔工艺计算中。华南理工大学化学与化工学院郑秀玉，李琼[25]还将过程模拟系统应用于化工仿真实习教学的改革与实践当中，取得了宝贵的教学经验。实际工程问题的解决方案通常是多方面因素综合，且呈非线性关系作用的结果，解答需要经过多次运算与讨论分析。如操作型计算，尽管与设计型应用的原理是一样的，但是因为思考问题的角度不同，使得此类问题复杂、灵活，综合条件的选择计算不是一次完成，而是需要多次试算，反复迭代，加之公式复杂，计算步骤繁多，计算量很大。模拟软件的应用是解决这类问题行之有效的捷径，既帮助学生加深了对各化工单元的认识与理解，又培养了他们解决实际工程问题的能力。

2在化学反应工程、分离工程教学中的应用

化学反应工程和化工分离工程皆为化学工程与工艺专业本科生必修的专业基础课程。其主要研究内容的共性为过程开发、工艺设计以及实际生产操作过程中遇到的工程问题。在化工生产过程中，化学反应是生产的核心，而分离过程则是其前的原料净化和其后的产品精制，一般来说分离装置的费用占总投资的70%以上。过程模拟系统中，基本上包含了教学过程中所包含的各式反应器模型，另外系统还集成了用户自定义模块，用户可根据实际需求二次开发反应器模块子程序。而对于化工分离过程的模拟无论是从可模拟介质的种类和塔器的形式上，还是从模拟结果的精度上，都堪称化工模拟技术发展的代表。如：在AspenPlus中用于模拟所有类型的多级汽-液、液-液平衡为例，其计算分为简捷、严格法两种。简捷法计算单元模块库有三类：简捷法精馏设计、简捷法精馏核算和石油简捷蒸馏。

严格法计算单元模块库有六类：严格精馏、复杂塔严格精馏、石油严格蒸馏、基于质量传递速率蒸馏、严格间歇蒸馏和严格液-液萃取，每一类单元模块库中又有多个以进料、加热器（冷凝器）和侧线物流等不同组合形式，如：严格精馏不仅可用于两相(汽-液)计算，还可用于三相(汽-液-液)计算，即可模拟：普通蒸馏、吸收、再沸吸收、萃取、再沸萃取、抽提、共沸精馏、平衡和反应比例控制蒸馏等工艺过程，而石油严格蒸馏库中就有近50种形式可选，所以过程模拟系统不仅可以满足化工分离工程课程主要内容的需要，而且对其后继石化、炼化等工艺课程，也有较大的帮助。天津科技大学王彦飞，朱亮等采用教学内容与AspenPlus软件相结合以提高教学质量，讨论环氧丙烷水解绝热连续搅拌釜式反应器模型的多解性，在课堂上非常快速直观的让学生清楚了解多定态现象以及产生的原因，有助于学生对反应过程的理解，并通过软件使用可以回答，“如果改变某些条件，那么对于结果有哪些影响？”这样的问题。南京化工职业技术学院化工系戴斌，徐宏利用化工过程模拟系统ChemCAD二次开发工具，在SO2转化反应器的工艺设计上，通过使用VBA语言编程，实现有复杂反应动力学方程的反应器工艺设计。变换不同的SO2转化工艺条件，计算得到与之对应的反应器体积，从而为装置技改、去瓶颈和优化提供依据。上海应用技术学院吴锡慧，郁平等对化学反应工程教学改革和实践，在实验中引入AspenPlus软件强化计算机应用，提高了学生们的设计和综合分析能力。该软件也正被学生用在大学生化工设计竞赛、毕业设计和科技创新等环节。

天津大学化工学院李士雨，齐向娟给出了应用ChemCAD模拟软件更新分离过程教学内容的初步方案包括：分离过程热力学、自由度分析的原理和方法、单级平衡和多级平衡模拟计算等。得出：无论从国内外化工分离过程教学内容的更新趋势上看，还是从工业界对分离过程教学内容需求的变化上看，在分离过程教学内容中增加计算机模拟分析方法是大势所趋。华东理工大学化工学院李伟，朱家文等采用模拟软件ProII在化工分离习题课上，同时改变热力学方法、闪蒸条件、压力等，完成不同条件下的多种闪蒸计算。进行丙烯精制塔精确计算可对塔操作参数进行多方案计算和比较，实现整体优化；通过调节操作参数实现产品的纯度和塔的能耗比较，在其之间建立量化概念，这对于思考许多分离基本问题是十分有益的。江苏石油化工学院朱建军、林西平等利用AspenPlus软件对醋酸与乙醇催化反应精馏塔进行模拟，回流比、进料组成、进料位置等对醋酸与乙醇收率的影响进行了分析，结果表明：运用AspenPlus软件可以有效、快捷、方便地模拟脂化反应精馏过程，结果可靠,精度高。江汉大学化学与环境工程学院吴宇琼将AspenPlus软件引入分离工程课程及实验教学中。通过演示软件操作录像、学习模拟经典实例等方法，使学生迅速掌握并使用软件，借此求解泡、露点及塔板数等。

广西大学化学化工学院秦祖赠，葛利等利用ProII对膨胀器的气体加工装置进行模拟，福建农林大学材料工程学院卢泽湘，范立维等利用AspenPlus对甲基叔丁基醚(MTBE)的催化反应精馏工艺进行模拟，并进行教学演示和讲解。着重在混合物热力学性质的计算、多组分平衡分离过程计算上，真正做到了“严格计算”。同时指出软件对化工热力学、化工设计等课程的学习也会有较大的帮助，连续三年化工专业本科生对过程模拟系统的学习兴趣调查中“，学习兴趣强烈”的分别占到总人数：72.8%、83.2%、86.8%。将过程模拟系统应用于化学反应工程教学，避免了大量计算公式推导、复杂数值计算等问题，可以在少用课时的情况下，尽量全面地展示化学反应工程的核心内容。多组分多平衡级分离的严格计算，是设计分离设备和优化操作过程的必要计算手段，也是化工分离工程教学的主要内容。使用过程模拟系统，在进行MESH方程推导及基本算法介绍的同时，使得塔的精确计算和将热力学中相对独立的知识运用到具体的分离过程中，解决其工程实际问题成为可能，并且可以对塔的操作参数、分离要求和设备投资、运行费用等问题进行分析计算，极大地提高了学习的深度与广度，使学生更加主动积极，综合分析和解决实际工程问题的能力明显提高。

3结语

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1. 1 结合专业需求，精简内容

经典的物理化学内容博大精深， “广而博”的教学思想对化学化工类重点院校来说尚且可以，但对于普通院校非化学专业来说要做到面面俱到基本不可能。我校制药工程专业的培养定位是应用型人才，导致的必然结果是理论学时的压缩，实践学时的增加。在“课时少、任务重”的情况下，“少而精”是必然选择。但“少而精”也不是随意的删减，而应紧紧结合专业需求，科学、合理地删减。

如减少热力学、电化学的内容，重点讲解相平衡、化学动力学、表面化学与胶体等与制药专业后续课程密切相关的部分。其实要做到物理化学与制药专业课程之间的完美融合并不是一件容易的事，需要化学教师通过多种渠道提高自身的药学知识储备，只有对制药专业课程有较深的认识，才有可能在教学中灵活把握，更好地有的放矢，使物理化学在后续课程中充分发挥作用。

1. 2 强化应用，弱化推导

物理化学公式推导繁琐是学生畏学的一个重要原因。对于化学专业学生来说，掌握这些理论公式的来龙去脉毋庸置疑，但对于制药专业学生来说，学习物理化学的目的不是从事理论研究，而是应用物化知识去解决药学领域中的专业问题，对结果的应用才是重中之重。因此，教学中应淡化公式推导，重点强调如何运用这些结论去解决实际中的问题。如热力学部分中，理想气体绝热可逆过程的过程方程式，熵函数( S) 、吉布斯函数( G) 和亥姆霍斯函数( A) 的定义，不同物质化学势的表达形式等都无需推导，直接给出即可。重点放在对这些公式和概念的应用上。特别像熵函数的引入是公认的教学难点，传统讲法都是从热机效率开始，由卡诺循环到卡诺定理，最后引出熵函数。对制药专业学生来说，只需给出熵函数的定义式即可，重点应放在如何计算ΔS 和应用熵判据判断变化方向。

1. 3 重视新内容，避免旧内容

在学时有限的情况下，教师要学会“做减法”，对在先行课程中学过的内容要少讲，避免重复。如适当删减无机化学中的化学平衡内容，大学物理中的热机内容。同时也要学会“做加法”，增加与专业结合紧密的物理化学内容，为后续课程做足准备。如，增加相图在药物分离及提纯中的应用介绍。利用低共熔相图原理改良药物剂型，当药物与载体以低共熔比例共存时，制成的药物具有均匀的微细分散结构，可大大改善其溶出速度，提高药物的吸收效果和生物利用度。再如，增加表面化学和胶体化学的介绍，这些内容虽然在物理化学课程体系中所占比例较小，但对制药专业至关重要，可为药物新剂型的开发提供理论指导。如微乳给药系统因其有增溶，促进吸收，提高生物利用度等优点，被广泛用于多种药物制剂的开发，因此在授课时增加有关微乳内容的介绍，使学生充分了解其形成原理和性质，以便将来在工作中去应用。

2 加强理论与生产生活的联系

制药专业学生对物理化学产生畏学的另一个原因就是不知道学习物理化学有何用途。这说明教学内容与实际应用之间的融合还不够，尤其是专业之间的融合不够。加强理论联系实际，不仅可以让学生轻松享受学习的乐趣，也可让学生明白学有所用的道理，这样才有可能将“要学生学”变为“学生要学”。

其实每一个新药的研发过程步步都离不开物理化学知识的指导。首先合成路线的选择，工艺条件的确定离不开热力学和动力学的指导; 其次药物的分离和纯化又需要相平衡的理论知识; 药物剂型的设计离不开表面和胶体知识的指导; 而药物在体内的代谢，合适的给药时间，药物的有效期等离不开动力学知识的指导，可以说药物从原料到产品到应用就是一个完美运用物理化学知识的过程。因此教学过程中，可以给出一个具体药物做合成目标，指导学生运用物理化学知识去设计合成路线，通过这些教学内容让学生切身体会到物理化学对本专业的重要性，从而摆脱物理化学对制药专业“无用”的帽子。同样，在教学过程中还可穿插一些生活中应用物理化学原理的实例，如冰上撒盐化冻，人工降雨等，通过对这些实例的介绍和分析，不仅可以强化学生对教学内容的理解，扩宽思路，提高分析解决问题的能力，还可以极大地提升学生的学习兴趣。

3 加强理论与科学前沿的联系

教学没有科研做底蕴，就是一种没有观点的教学，没有灵魂的教学。坚持教学与科研相结合，是培养学生创新能力的主要途径，也是理论联系实际的重要环节。同时，教学与科研紧密结合，教研相长，也是提高教学效果的重要举措。

( 1) 热力学部分与科学前沿的结合。讲热力学部分测定化学反应热效应时，可以向学生介绍目前常用的量热技术在药学领域的应用。量热法可测定药物、赋形剂的稳定性，药物与赋型剂之间的兼容性，分析药物中无定形态的含量等。还可以定量地研究药物与细胞间的相互作用，获得药效、抑制率等方面的信息，对于药理学，临床医学、药物的合成与筛选等方面均具有重要的理论意义与实际价值。特别是采用微量热技术可以对肿瘤细胞的生长代谢进行研究，可探讨它的生产特点并找出其代谢规律，广泛用于药物对肿瘤的抑制以及肿瘤热疗新方法的研究。

( 2) 动力学与科学前沿的结合。讲动力学部分的阿仑尼乌斯公式求活化能时，可将其与现代热分析技术相联系，前者是将反应分别设置在多个不同固定温度下进行实验来获取活化能，后者是在程序升温或降温的条件下由一条或多条不同升温速率下实验得到的热分析曲线来求取动力学三因子，即活化能、指前因子、最可几机理函数。后者获得的动力学模型适用于定温和变温条件，适用范围比前者更广。

( 3) 相平衡与科学前沿的结合。讲单组分相图临界点时，可以介绍超临界萃取技术在药物提取方面的应用。它是集萃取与分离于一体的新型提取分离方法，利用物质在临界点附近的奇妙特性，将超临界流体做萃取剂，将高压下萃取的物质经降低压力分离出来。该方法由于具有不破坏被提取成份活性的特点使其在纯天然有效组分的提取方面具有重要作用。

4 加强理论与人文科学的联系

物理化学理论深奥、晦涩难懂也是学生感觉物理化学难学的一个重要原因之一，如何才能深入浅出地讲好这门课是每一位物理化学教师都应不断思考的问题。通过多年的物理化学教学，笔者深切地感受到物理化学的许多观点都蕴含着丰富的人生哲理，教师在教学中应该把这些观点和体会引入课堂，这样不仅会营造轻松愉快的学习气氛，而且能传播人文精神，传递正能量，进而激发学生的学习兴趣。

例如在讲述热力学定律时，应该让学生明白，第一类永动机不能制成的原因是想不劳而获; 第二类永动机不能制成的原因是想一劳永逸，在现实中这两种思想都是要不得的。又如讲表面现象中的亚稳态时，过冷水没有结冰，过热水没有沸腾其原因是由于缺少晶种或汽化核心，因为在一个新相中形成一个旧相是不容易的。任何新生事物出现的初期都会面临很多质疑，就像阿仑尼乌斯在提出电离理论之初，曾受到许多科学泰斗的质疑和嘲笑，被认为简直是天方夜谭，但其最后成功了，所以新事物的出现都需要承受很多压力。作为新时代的年轻人，就应该要有这种敢于质疑，敢于冲破枷锁，不断探知新领域的精神。