工程热力学的初步认识范文

导语：如何才能写好一篇工程热力学的初步认识，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：化工热力学；教学方法；教学改革；实践

化工热力学是化学工程与工艺专业一门重要的专业基础课，是化学工程学的一个重要分支。该课程把热力学原理应用于化学工程之中，要求学生掌握根据热力学原理求取化工基础数据和计算热量衡算的计算方法，分析和解决化工生产、工程设计和科学研究中有关的实际问题，为今后学习分离工程等后续课程打下坚实的理论基础[1-2]。通过化工热力学的学习，培养学生在化工生产、设计和科学研究中运用相应的的热力学理论知识[3]，提高分析能力和解决化工实际问题的能力，同时树立工程观念[4]。

1 《化工热力学》课程教学过程中存在的问题

虽然该课程起着承上启下的作用，但在教学过程中发现，学生的学习热情并不高，两级分化严重。学生普遍反映课程概念抽象难懂、推导公式多且复杂、内容杂乱，在实际环境中难以应用。其次是认为化工热力学里的的部分内容与物理化学的内容重复，是浪费时间。由于上述原因导致学习困难，有较大的畏难情绪。

化工热力学课程教学的特点是：内容抽象、逻辑性强、概念严谨、公式推导较难且较多地应用高等数学知识。例如气体逸度的求取，可用三种方法求取，分别是从实验数据、用状态方程和用对应态原理计算，每一类方法下面还可分别采用其它方法，如从实验数据求取下还可采用P-V-T数据和焓熵计算；用状态方程法当选用的状态方程不同时，公式结果不同，结果需要用试差和迭代法反复试算；对应态原理可有对比态双参数法和三参数法。这一部分内容看似不多，实际上是将前面所讲述的实际气体状态方程、逸度概念等相关内容都进行了串联。如果学生对前述知识没有熟练掌握，则会认为公式繁琐、各项内容相关性差，抓不住重点，造成学习困难，产生厌学情绪。导致这种现象的出现，主要是学生认为化工热力学知识与工业实际相差太远，实际中不会出现这样的问题，认为知识理论上的推导，从而失去学习兴趣。

课堂教学的主要任务是培养学生的理论思维能力，采用热力学严谨的逻辑思维方式去分析和解决化学工程中的实际问题，这就要求学生深入了解并掌握有关涉及理想系统的概念和模型，并能够去繁从简地建立实际模型。教师作为课堂教学的主体，主要擅长于理论教学，讲授大量抽象的概念和繁杂的公式，采用的是灌输式教学。从知识传授方向看是知识传授的单方向，缺乏互动。唯一的互动就是课堂提问和课后练习习题。这种方式还是以教师为主导，从理论到理论，被迫学习，激发不起学习的积极性[5-6]。

2 《化工热力学》课程教学改革采取的方法

作为教师，如何改变这种不利的教学状态，使学生能够明白学有所用的道理。就要求授课教师理顺教学思路、优化教学内容、改变授课方式，调动学生学习积极性。由注重基本理论、公式推导，转变为解决工程实际问题和综合素质的培养，转变为强调综合素质的提高、工程实际的训练和解决问题能力的提高。笔者结合多年的教学经验，并借鉴同行教学经验，对化工热力学进行了改革和实践。

2.1 注重绪论

一般情况下教师认为绪论是对整门课程的初步了解，只需要简单介绍发展过程和研究内容即可。但实践中发现学生即使有了初步了解，还是一头雾水，不明白所学的内容与化学工程直接的联系。一个好的绪论内容，可以使学生详细了解化工热力学的发展历程、热力学的体系和学科意义，从整体上把握课程的内容和特点。这就要求授课教师对热力学的发展和典型过程、事件和人物有较清楚的了解，对基础课程与热力学的衔接有深刻的认识，对课程中讲述的内容条理清晰。

在讲授过程中，应充分利用现代多媒体技术，将著名人物、实验过程和工艺流程以图片和动画的形式表现出来，让学生有直观的认识。讲清楚化工热力学的内容不是物理化学等课程的重复，而是在理想模型的基础上不断加入实际因素，不断得到与实际接近的模型，说明理想方程与实际方程的差别。例如实际气体状态方程的获取，首先有理想气体模型，才得到理想气体状态方程，而实际气体不具备理想气体的特性，对理想气体状态方程进行改进，得到范德华方程。状态方程的发展方向是普遍化，基础是对比态定律，又可得到多个如R-K等方程，分别有有各自的优缺点。通过该例子，说明化工热力学课程的研究特点、方法和课程的框架，采用由易到难、由简到繁的思路，理解从纯物质转换到利用混合规则求取混合物的热力学数据。从而让学生将后续的学习重点转移到更接近实际的系统上，明确目的是为解决工厂中的能量利用和平衡问题。此外还应介绍化工热力学研究的三大类：过程进行的可行性分析和能量有效利用、平衡问题和平衡状态下的热力学性质计算，使学生有一个系统总体的认识。

2.2 重视热力学概念教学和思路的引导

化工热力学中重要的基本概念很多，每一个概念都有其严格的定义和适用范围，这些概念对课程的学习极为重要，是推理和演绎的基础。讲清这些概念的背景、内涵和意义，多讲为什么和用途，对于理解化工热力学的基本内容，掌握其精华都极为重要。在教学过程中，对经验或半理论、半经验的公式可采取只讲解不推导的办法，避免重要的概念和从事被大量的推导所掩盖，防止学生本末倒置、眼花缭乱。例如在流体的P-V-T关系一章中，首先讲述三次方方程和多常数状态方程，讲清不同气体的特性可用临界状态参数进行描述，接着可直接讲述Z-pr图中，当pr=1、Tr=1时Z与pr曲线的斜率接近无穷，当pr有微小变化时Z难以准确确定，从而引出另一个比较容易测定的参数—偏心因子ω的概念，再讲述偏心因子的求取，然后顺理成章的直接给出Pitzer提出的三参数对应态方程。这样就使学生不至于感到偏心因子概念的引出过于唐突，认为不过是一个新概念的出现而已，被动吸收。这样可明显提高理论教学的效果，对学生搭建热力学知识框架十分有益。

引导学生思路对于教学效果有重要的影响。如讲解流体混合物的热力学性质时，先说明在实际的化工生产中极少有纯物质，大部分的工作都是在进行性物质的分离，当纯物质中添加摩尔某物质时则引起总体系热力学性质的变化，热力学性质与所添加物质的量的偏摩尔关系就可得到偏摩尔性质，如果计算出偏摩尔性质就可得到溶液的性质M。这样一步一步的深入，由纯物质引入到实际混合物的热力学性质，进而提出偏摩尔性质的计算，使学生感觉到内容的顺理成章，学习思路清晰。当然这样的方式还要在课堂教学中不断地给学生提示，理清思路，加深印象。

2.3结合例题，注重理论联系实际，与工程实际应用相结合

化工热力学是一门理论性很强的学科，如何让学生能够意识到化工热力学可以解决许多工程实际问题，是解决问题的有效工具，这要求教师结合各章节的特点，通过适当的工程应用举例加以说明。通过实例能够使学生加深对所学理论知识的理解消化，学会分析实际问题的方法，为将来在工作中解决问题打下良好的基础。

例如卡诺循环在朗肯循环中的应用。由于学生的工程实际经验少，如果不把二者结合起来讲清楚之间的关系和存在的问题，学生认为这是两个孤立的内容，没有直接关系，而且卡诺循环十分抽象，在工程中没有模型。授课教师应指出在实际中若采用卡诺循环，下述问题无法解决：（1）若在单相区，等温传热无法实现；（2）蒸汽比体积比水大上千倍，压缩的设备体积和功耗过大，生产成本不经济；（3）等熵膨胀末期，蒸汽湿度大，对高速运转的汽轮机不利；（4）在湿蒸汽区上限温度受限于临界温度，热效率不高。如何解决这些问题，可逐步讲解在实际中的改进，然后引出现在蒸汽动力循环所使用的模型—朗肯循环。这样就可帮助学生将抽象的问题转化为实际的问题。

此外，在教学过程中，经常采用的方式是由浅入深、从简单到复杂的处理问题模式[3]。化工热力学中存在着大量从一些简单现象出发，建立理想数据模型，然后对其修正，再解决复杂问题。例如在讲授透平机理想功和损失功的时候，往往只画出透平机的模型，使学生难以有直观的意识。但如果先介绍多种具体设备的内外部和外部结构，分析各部分对简化模型的影响、哪些因素是主要因素、为什么要采用可逆过程的概念，经过简化以后得到模型。理解这些理论和方法的来龙去脉， 使学生能够触类旁通、举一反三地学习其它知识，针对实际设备得到可进行计算并接近实际的模型，从而实现知识传授和能力培养的有机结合，解决“学无所用”的尴尬局面。

2.4 采用讨论启发式教学

在常规课堂教学中教师为主体，学生被动学习，教学效果差。采用讨论启发式教学方式，让学生参与教学过程，调动学生的积极性和主动性，积极思考，发表自己的见解，活跃课堂气氛。通过讨论，可以突出重点和难点，巩固和消化所学习的热力学知识，培养学生应用所学知识对新内容提出问题和见解，并解决问题。鉴于国内学生参与讨论意识差的问题，讨论可采用两种方式，一种是由教师带领学生讨论，教师在授课过程中，不断“抛出”问题，启发学生采用什么样的内容去解决问题。另一种方式还可采用学生在教学内容允许范围内自行设计问题，指定学生分成小组讨论，教师启发指出问题的关键所在，最后将结论进行比较。通过充分的讨论解答问题和教师进行指引、归纳总结，指出问题所在，可使学生从不同角度对自己设计的问题进行分析，最后得出结论。同时教师应根据学生提出的问题和讨论了解其对课程内容的理解和掌握等情况，不断调整思路，灵活改进教学过程中的不足之处，引导学生朝着积极的方向发展。

为了调动学生参与讨论的积极性，对参与讨论的同学和讨论内容正确的同学，应根据不同情况分别在最后考试成绩中占有一定比例，给予奖励。通过讨论启发式教学方式，可加深学生对前后化工热力学基本知识的综合运用，培养学生独立查找问题、分析问题和解决问题的能力。例如对逸度推导过程中，给出适用于理想气体的dGi=RTdlnp（等温），给学生提问如果该式用于真实气体，是否仍然是这种写法，继续使用压力p。引导学生回顾在真实气体状态方程中，p的概念。讨论p在理想气体中是指分子对器壁的撞击力，但对于真实气体由于多分子之间作用力的情况，对器壁的撞击力与理想气体的p肯定不相同，所以采用逸度fi代替压力p，看作是校正压力或有效压力，二者单位相同。通过讨论，学生就会理解为什么对于真实压力要采用逸度的原因，使学生能够很自然地转到逸度的学习内容上去。

2.5 适度引入多媒体教学，提高课堂教学效果

多媒体辅助教学，具有直观、生动、形象和及时的声像效果，能够吸引学生的注意力，将课堂上一些抽象、难以用图或板书形式表现出来的内容以直观地表现出来，激发学生的学习兴趣，获得较为深刻的感性认识，有利于理解和记忆所学内容。同时多媒体辅助教学还减轻了板书工作量，提高了教学效率。所以，许多高校都在大面积推广多媒体教学方式。但在实际应用中发现，多媒体辅助教学也有缺点，主要是房间昏暗和密闭，空气不流畅，学生易瞌睡；由于幻灯片的知识量丰富，画面切换过快导致学生无法及时记笔记，过慢又会影响教师的思路；对于化工热力学中大量的公式推导显得呆板，缺乏灵活性；如果学生课前不预习，课上就像看电影。正因为多媒体有这些不足之处，多媒体教学只能是辅助手段，不能成为教学的主体形式。

根据笔者的教学经验，对化工热力学中流体的P-V-T关系、化工过程能量分析和蒸汽动力循环与制冷循环等与实际生产联系紧密章节，可采用对媒体教学为主体，对气体的状态参数坐标图有很好地表现，用图片和动画形象生动地描述蒸汽动力循环和制冷循环的设备和工艺流程。对纯流体和流体混合物热力学性质、相平衡等大量推导公式的章节，要充分利用板书的灵活性，发挥教师推导公式的强项，在推导过程中根据课堂情况的需要，穿插一些额外的有助于理解或是即兴的内容。灵活地调动学生的积极性，让学生部分参与公式的推导。此时，多媒体是作为辅助教学手段，以弥补如对一些性能图、汽液平衡图等板书无法表现的不足之处。

再者，虽然多媒体课件的使用，能够提高课堂效率，但教师不应该把课件拷贝给学生，可把总结性的课件复制给学生。防止学生课上产生依赖和偷懒行为，课上不记笔记，上课就像看电影，强迫学生手脑并用，加强学习内容的理解和印象。所以，化工热力学应采用多媒体与板书相结合的方式，才能提高课堂教学的灵活性和学生的学习兴趣，更好地理解化工热力学的内容。

2.6 引入科研内容，激发学生学习兴趣

化工热力学课程的理论性和逻辑性比较强，当学生学习了一段时间后，会觉得这些理论无非就是一些推导公式的组合，在实践中难以应用。有些文献提出让学生参与教师科研中，但在实际中发现除非有极个别优秀的学生，领悟能力和自学能力较强，能够很好地深入到课题中，大部分人由于知识背景和个人的因素，仅仅是名义上的参加而已，达不到“学有所用”的目的。并且，就全班整体而言，参与课题的人只能是各别人，达不到以点带动面、大部分人受教育的结果，也达不到化工热力学教学改革的初衷。

故为了提高学生的学习兴趣，在适当的章节学习完后，从教师的科研项目中选择与教学相关内容引入课堂，让学生真正理解和掌握相关知识。例如在我院教师有关无机盐相图的国家自然科学基金项目工作中，选取二元和三元体系相图，结合生产实践，向学生介绍并展开讨论；引入我院超临界流体分离天然产物的研究项目内容，配合流体PVT关系的教学；结合我院教师有关太阳能空调的课题，丰富制冷部分的教学内容等。

2.7 循序渐进，加强外语教学

近些年随着国家经济的不断发展，化工企业在经济发展中占据越来越重要的地位。随着与技术先进国家交往的不断增加，我国科技和化学工程中外来成分越来越多。学生作为未来的科技主力军，在学习和工作中需要不断掌握来自国内外的新知识和新技术，专业英语是交流的主要工具，英语水平和能力对学生未来的发展具有重要的意义[7]。

经过调查发现，现在学生大部分学生都考有国家大学英语四六级证书，但若阅读专业英语文献还是有一定的困难，主要面临的是专业词汇缺乏。虽然在专业后续课程中有专业英语课程，但通过一学期的学习还是达不到满意的教学效果。作为英语的学习，是一个长期积累的过程，需要在平时课程学习中不断接触相应的专业词汇和简短文章，锻炼阅读能力。笔者曾在早期的班级中做过相应的试验，把整个学期大致分为三个时间段，在教学初期不断给出专业词汇的中英文对照，一是学生加强词汇量和加强印象；中期对已给出的词汇只写英文，对新出现的词汇仍然给出中英文对照；末期给出前面相关内容的小短文，并要求学生用英文计算相关的计算题，不断锻炼学生的读写能力。通过练习，学生反映阅读能力提高，在后续学习专业英语课程时能够较快地进行学习。目前在前期的基础上，实行平行班教学制，采取自愿报名的方式，形成汉语和双语两种类型的班级，错时授课，学生可以利用课余互相听课，经过不断的实践，每年报双语教学班的人数不断增加，总体反映效果良好。

但对于双语班，还采用了以下激励措施，鼓励学生更多地优先选择双语班：（1）对学生设立成绩奖励，在学院组织的一些活动中优先选拔；（2）学生成绩有平时成绩和期末成绩综合评定。平时成绩包括作业、提问、讨论发言等，用英语表达的同学视其完成的比例给予不同的奖励；（3）期末考试卷中除有一定难度的概念题用中文表达外，其余均采用英文出题；（3）采用英文答题的学生，根据答题程度的不同，给予奖励分数。

总之，化工热力学作为专业基础课在整个化工类课程体系中起着重要的作用。作为授课教师，只有在平时的教学工作中不断总结经验、开发出新的教学思路，把课程讲活、讲顺、讲精，才能更好地引导和促进学生积极地学习，培养出能力强、素质高、能适应现代化工业生产需要的科技人才。

[参考文献]

[1]冯新，陆小华.以学生为本的化工热力学课程教学改革[J] .化工高等教育， 2006， 87（4） ： 30- 34.

[2]景晓辉，丁欣宇，王树清，高崇. 化工热力学教学改革研究与实践[J] .化工高等教育，2008，1（99）：81-84.

[3]王晋黄，李忠铭，林俊杰.化工热力学课程教学改革与实践[J].化工高等教育，2005，12（4） ： 19- 22.

[4]马沛生.化工热力学[M].北京：化学工业出版社，2005， 42- 251.

[5]李英玲.化工热力学教学的实践与体会[J].高教论坛，2009，4（4）：79-81.

篇2

关键词：《工程热力学》；改革探索；抽象形象；互动教学

中图分类号：G642.0?摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）33-0053-02

《工程热力学》、《传热学》和《流体力学》是建筑环境与设备工程专业的必修基础课，在这三门课的授课与学习中，《工程热力学》被反映既难教又难学。针对这个现象，我们进行了初步研究。

一、课程教学的现状及普遍的问题

1.学生对概念模糊，核心理论掌握的不透彻。课程的特点可用“概念抽象、公式多、内容复杂”加以概括。例如，就功的概念来讲，分为膨胀功、流动功、推动功、技术功、轴功和容积功等，每个相关概念都有计算公式，在不同的条件下又有着相互的联系，掌握起来极易混淆。同时，许多抽象概念，学生不易接受，很难深入理解。如“焓”、“熵”、“干空气”、“湿空气的含湿量”等。

2.公式繁多，不好记忆。由于与工程实际紧密结合，同时又有多种表达式，使一个公式在不同的使用工况下，就可以衍生出多个公式。仅热力学第一定律的开口系统能量方程，就分为非稳定流动的微分表达式、非稳定流动的过程表达式、稳定流动的微分表达式、稳定流动的过程的表达式、对于单位工质的稳定流动的微元表达式和对于单位工质的稳定流动的过程表达式。很难死记硬背来记住这些公式，更不能熟练的应用了。

3.内容较多，对理论知识的理解难以深入《工程热力学》主要内容大致可以分为两个方面：基本理论部分及基本理论应用部分。基本理论部分包括：工质的性质、热力学第一定律及热力学第二定律等内容。基本理论的应用部分主要是将热力学的基本理论应用于各种热力装置的工作过程并对气体和蒸汽循环、制冷循环、热泵循环、喷管及扩压管等进行热力分析及计算，探讨能量转换效果的因素以及提高转换效率的途径与方法等。

二、针对问题进行的尝试

1.合理选择教材和教材的重点，对教学内容优化。要针对学生的接受能力，及教材涉及的基本内容。选择科学性、先进性、启发性、实用性和对我国教学的适用性的教材。同时，对课堂教学内容进行整合与优化。在课堂的短时间内，主要讲授基本理论部分及基本理论应用部分中的水蒸汽、湿空气、制冷循环等内容。余下的内容选择介绍基本知识点，对于有兴趣的同学课下给予详细的点拨。

2.通过理论联系实际，使抽象的问题转化为形象的问题引起同学的兴趣。学生理解抽象思维的巨大作用，可以提起学生使用抽象思维的兴趣和习惯。抽象的思维永远是源于形象的实物的，因此介绍抽象思维时一定交代抽象的源头，进而阐明抽象的意义。比如湿空气的含湿量的概念是含有1千克干空气的湿空气中所含有的水蒸气的质量。实际1千克是一个定语，真正含有水蒸气的是干空气和水蒸气混合气体。含湿量之所以没有规定成为1千克湿空气含有的水蒸气的质量，理解清楚，便可以更好的应用在将来的湿空气的相关计算上。这正是用抽象思维来分析和解决问题的优势，进而使解决的问题简单直观。

3.合理安排和及时调整课堂进程和内容，增强课堂教学的逻辑性。首先，回顾学过的相关知识点，为本次课堂内容做铺垫。一般以提问结合总结的方式进行，时间控制在5~10分钟左右。其次，交代本次课程知识点能够解决的而以前没有解决的问题，简单介绍具有思维挑战的难点问题。这样学生会有目的的带着兴趣来参与到课堂的互动中。每节课上讲新课程的时间控制在25~30分钟，余下10分钟左右的时间让学生进行总结和问题讨论，使学生解决可以马上理解的实际问题和现象，进而使学生得到成就感。最后，抛出相关难点问题，激起学生在课下进一步学习的兴趣。

4.师生的互动，调动学生的积极性。课堂的主体是学生，中心是教师。教师可以使复杂的问题简单化；抽象的问题直观化；枯燥的问题生动化。这就需要吸引学生的注意力，吸引注意力的方法一种是教师的课堂强制力，一种是教师的授课魅力。课堂的强制力则需要进行课堂互动进行保障，紧紧抓住同学的注意力。当学生注意力被课堂内容深深吸引时，教师的课堂魅力自然就不断提升，并且良性循环。

5.有效的利用多媒体的授课手段。多媒体教学能提供丰富多彩的图文声像，可以将多种教材和参考书上的知识结合在一起，提高学生学习兴趣，集中课堂的注意力，培养学生分析解决实际工程问题的能力。例如，压气机的工作过程，做成动画进行演示，学生不但可以深刻理解压气机的工作过程由三个不同的过程组成，还可以在演示的同时看到气体状态在P-V图上的位置。演示使问题直观和简单，难点将不是难点。

6.提高学生快速掌握和运用图表解决问题的能力。图表的作用就是使复杂的问题简单化。本专业的学生参加工作后需要的一项重要技能就是应用图表。所以快速准确的认识、掌握和运用图表是本专业教师需要培养学生的一项重要技能。《工程热力学》中涉及的图有：理想气体的P-V图、T-S图；水蒸气的P-T图、P-V图、T-S图、H-S图；湿空气的H-D图；动力循环的P-V图、T-S图、H-S图；制冷循环的P-V图、T-S图、和P-V图lgP-H图等。其中图中的参数最多的可同时达到6种。这些复杂的内容靠死记硬背是不可能记住的，就更谈不上运用了。这需要同学对书里的知识点深刻理解并能联系成为有机的整体，进而理解图表的每个参数之间的关系，最终准确的应用。

7.引导学生严谨的表达。《工程热力学》课程的特点可用“概念抽象、公式多、内容复杂”加以概括。先解决基础的问题才能合理的利用到实际中去，解决基础的问题就需要要求学生科学的、详细的、清晰的书写解题的过程，使自己的思路以书面的形式严谨的表达。

对于《工程热力学》的课程，我们应该结合实际情况，适时更新和调整，使学生在课程中得到锻炼，逐渐学会抽象思维，喜爱抽象思维；学会联系地看待问题，联系地解决问题，提高理解和运用图表的能力；养成清晰的解题过程，严谨的做事习惯；最后，善于把复杂抽象的问题简单化。

参考文献：

[1]毛前军.对《工程热力学》课堂教学的几点看法[J].制冷与空调，2007，（2）：124-125.

[2]何宏舟，邹峥，丁小映.提高《工程热力学》课程教学质量的方法研究[J].中国电力教育，2002，（4）：65-69.

[3]邵丽颖，李昌平，蒋东霖.《工程热力学》教学方法初探[J].吉林省教育学院学报，2009，6（25）：151-152.

[4]廉乐明，谭羽非，吴家正，等.工程热力学[M].第五版.北京：中国建筑出版社，2007.

[5]段雪涛，刘春梅，王学涛.工程热力学课程教学改革探讨[J].制冷与空调，2009，23（3）：103-105.

篇3

【关键词】 工程管理 耗散结构 熵增加 随机涨落 动力学过程

现代生物、物理学家认为，生命体所特有的新陈代谢功能，决定了它是一种“耗散结构”。生命体的这一独特的开放性设计，使得这种开放系统能够不断地时刻从环境中吸取着“低熵”或“负熵”物质和能量，用以平衡生命系统自身内部生命物质有序化演化过程所不可逆转的“熵产生”。通过生命体自身内部所具有的“非线性的动力学过程”，将这些“低熵”或“负熵”物质和能量转化为“高熵”状态的物质和能量后排出体外，从而在宏观上维持了生命体自身生存和发展的有序结构。生命体宏观所具有的复杂的运动形式决定于组成它的大量的生命微观物质的运动状态。客观物质世界中“生”的存在不再以任何形式的侥幸为基础，而是以具有生命现象的客观事物不断适应其外界周围环境以及与外界周围环境相适应的该客观事物自身内部的“动力学过程”为前提。

二十世纪四十年代，比利时物理学家普里高津（Ilya·Prigogine 1917—2002）通过对热力学状态函数“熵”的进一步研究，在建立了“熵”与热力学系统内在的不可逆性的关系后，通过对开放性的“热力学系统”与外界环境进行物质和能量交换的运作机理的实验考察和理论研究，初步建立起了关于“熵流”、“熵增加”的概念。在普里高津看来，对于一个开放性的“热力学系统”，它的“熵”的变化是由两部分组成的，一部分是由系统同该系统外界环境所进行的物质和能量的交换而带来的“熵”的变化，称为“熵流”；另一部分则是由于系统内部不可逆过程的存在所产生的“熵”，称为“熵产生”。由此看来，对于一个开放性的、其内部具有不可逆过程的“热力学系统”，其系统自身内部的不可逆过程的“熵”产生总是大于零的，这都是由于热力学系统内部大量的微观物质作热运动不可逆过程的不断走向无序所决定的，而对于系统与外界进行物质和能量交换所产生的“熵流”却没有一个确定的“正”与“负”之分。因此对于一个开放性的“热力学系统”来说，其宏观的“熵”值取“正”还是取“负”，则要看该系统与外界环境进行物质和能量交换的状况而定。在系统与外界环境进行物质和能量交换的过程中，从外界环境中获取大量的“负熵”或“低熵”物质与能量时，宏观上则部分地与其自身内部的“熵增加”进行着部分有效“中和”。因而，系统宏观上的“熵”值是这两种“熵”值“中和”后的宏观效果。当这种宏观效果为“负熵”或“低熵”时则该系统表现为一种较为有序的运动状态。反之，则该系统在宏观上表现为一种较为无序的运动状态。由此看来，一个开放的“热力学系统”是系统产生有序的基本前提。在“耗散结构理论”看来，作为一个现实存在的“热力学系统”必须是一个开放性的宏观系统，这是该系统同外界周围环境进行物质和能量交换的重要前提，从而才能使该系统从外部周围环境中获取系统所需要的有效的“负熵”或“低熵”资源，保证该系统正常的运作程序的展开。其次，系统必须是一个由大量微量元素组成的非线性系统，并且系统是处在远离平衡态的非平衡结构系统（即非线性的非平衡系统）；系统内部具有着不可逆的动力学过程；第三，系统在非平衡定态“失稳”后，将面临着来自系统内部和外界环境系统中的各种形式的“涨落”的影响，使得该系统有可能由于各种“随机涨落”的出现，而相应地产生出新的非平衡定态，即该系统这时候所处在的“第一分支点”上。这些非平衡定态保持着并放大了“随机涨落”所具有的时空特性，形成了不同于原有状态的新的时间空间结构与新的动力学过程。对于这种不同于原状态的动力学过程的新的时空结构，当外界环境控制条件变化到某一程度，它又能消除这一“随机涨落”而形成相对稳定结构。随着外界周围环境条件的进一步变化，系统结构还会反过来影响该系统内部的不可逆过程，从而又使得系统面临着新的“分支点”的选择……。如此循环往复，系统在功能、结构、“涨落”的相互作用中，便不断从一般“分支”发展到“二级分支”，直至更高级的“分支”状态，实现了从无序到有序、从以往某种程度的有序发展到更高级的有序状态的进化过程。在这种进化过程中，来自系统内部和系统外界周围环境的各种形式的“随机涨落”、外部环境的“控制参数”以及该系统内部的动力学过程（包括系统自身内部存在的“自我催化”与系统“反馈机制”等），决定了一个处在“远离平衡态”的开放性的非线性系统的最终演化方向。

工程有序化管理系统同样面临着从低级有序到更高级有序的发展过程。首先，工程有序化管理系统是一个开放性的非线性系统，其内部含有大量由人、财、物等诸多因素构成的微观元素。该系统在与周围外部环境不时地进行着大量物资与能源的交换的同时，也进行着大量信息资源等的互通，用以维持系统的宏观生存。所谓信息，是指关于事物运动的状态和规律的表征，是关于事物运动的知识。信息就是用符号、信号或消息所包含的内容，来消除对客观事物认识的不确定性。由于信息是事物的运动状态和规律的表征，因而信息就是“负熵”或“反熵”，是系统有序性和组织化程度的表征。其次，工程管理系统经常受到来自系统自身内部和外部各种因素的“扰动”（干扰或突发事件的影响），即系统内外时常存在着各种形式的“涨落”。在整个工程管理过程中，系统“负熵”资源系统的有效运作、系统抗衡来自系统自身内部散漫与各环节的“辎重”惰性，即抵抗该系统自身“不可逆热力学过程”，都需要其自身完善的、积极的、竞争向上的“动力学过程（机制）”与之相作用，反映在管理系统中就自身运作的自律性或规范性，从而抑制或减少上述管理系统运作过程中宏观无序的“膨胀”状态（即时刻存在的“熵增加”）。从而保证整个系统的正常生存。这其中体现诸多“负熵”资源的内容包括了有效人力资源的动态运作、管理系统外部环境广义范畴的信息资源流的高效流程、与该工程管理系统有关的各种能源与物资以及管理系统自身内部有效分配和疏导“负熵流”的硬件系统（平台）等等，这些都需要围绕整个工程管理系统进行量身设计，并在自身发展的演化过程中不断修正与完善这一科学设计，最终实现其中各诸多子系统的彼此相互依存的前提。达到宏观上有效抑制整个系统宏观状态的“不可逆过程”，即“熵增加”的日渐无序的状态。第三，来自管理系统内部及其周边环境中各种形式的自我激励机制、思想火花、适合本系统的约束规范和行为准则等、互动学习与教训总结以及实际运作中的特殊案例与对突发问题的处理等等，就构成了该宏观管理系统的“涨落”机制。系统内外出现的这样或那样的“随机涨落”非但需要引起重视，而且更加需要由完备的机制或制度进行切实的保护和梳理，系统进一步的自我提升也就有了良好的物质基础。另外，新的更为科学的设想与陈规的惯性理念的并存与竞争，则构成了系统“不稳定模”与“稳定模”相互竞争的局面。整个系统的宏观运作走向决定于其中占主导因素的竞争结果与发展方向。系统在有效“随机涨落”的作用下，一旦竞争出超出该行业以往较低效的运作模式而发展成代表行业更新高效的程式或标准，该管理系统就开始步入较高级别的“分支”阶段，也即相应呈现出高于前一阶段或同行某一时期的、适合本管理系统的较高效的运作机制，在此基础上，该工程管理系统的运作状态将逐渐沿着这条演化路线逐渐地发展下去，就有可能在不远的将来进入“二级分支”直至更高级别的演化状态，到那时，整个工程管理系统也就进入了较强实力的发展状态，在较高运作层级的基础上，有可能产生出适合本系统的更高效率的机制、规范甚至标准。此时，整个宏观管管理系统的所有内部各子系统的配置状态也达到了较为科学合理的最佳配置，其中各诸多子系统的运作状态都将围绕使整个宏观系统“熵增加”逐渐减少这个目标展开，系统效率的最大化也就体现出来。

因此，就整个工程管理系统而言，系统内部各子系统的科学确立和运作状态，无疑都要以相对应的其外部各子系统环境资源的有效性为前提，这些环境资源须含有某一子系统赖以为生存的“负熵流”，否则非但这一“环境资源”（某一子系统）就需要进行科学完善或没有存在的必要，而且相对于该“环境资源”的子系统的存在的科学性就值得质疑。如若不是这样去设计宏观管理系统的每一个子系统（诸多环节），非但不会给整个工程管理营造宏观“熵产生”减少的可能，还会滋生更多的“熵增加”（无序）。工程管理系统的宏观可控性就要受制于系自身内部不断日渐放大的“熵增加”，直至整个系统的宏观熵达到无穷大为止（系统消亡或倒闭状态）。现实社会中诸如此类的“形同虚设”的系统，其最终演化的结果就是如此。从此可以看出，抑制一切形式的“熵增加”、营造多样化形式的“随机涨落”产生的平台（机制）、有效疏导“序参量”向着宏观系统更高级状态演化的时空，正确对待该系统自身内部诸多子系统的科学设计与其外部各子系统构成的环境体系相互协调与适应，合理梳理“负熵流”的体量与本系统的相互契合性、完备各诸子系统相应的应急预案（保护积极的“不稳定模”）、最大限度地减少“负熵流”的自我无效地消耗，是我们当今工程管理系统需要亟待解决的当务之急。

参考文献：

[1]（比利时）普里戈金著.译者：曾庆宏，严士健，马本，沈小峰.《从存在到演化》.

[2]（比利时）普里戈金著.《我的科学生活》.陕西科学技术出版社，1982年版

[3]（比利时）普里戈金著.《结构、耗散和生命》.陕西科学技术出版社，1982年版

[4]（比利时）普里戈金著.《复杂性的进化和自然界的定律》.陕西科学技术出版社，1982年版.

篇4

关键词：高职;热能动力;电厂认识实习

中图分类号：G646 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）21-0219-02

从人才类型看，高等职业教育的目标之一是以培养技术应用型人才为主，还有一部分技能型或操作型的高技能型人才[1]。因此，实践性教学是高等职业教育一个非常重要的教学环节，是实现人才培养目标的重要途径。实践性教学包括校内的实训，校外的专业认识实习、生产综合实习和毕业顶岗实习[2]。按专业人才培养方案，学生在开始学专业课之前，都要安排一定时间进行电厂认识实习。火力发电厂是一个十分复杂的系统工程，设备数量多，系统繁杂，因此火力发电厂对其从业人员职业素质要求高，要求学生必须具有良好的专业知识基础、较宽的知识面和一定的实践经验。实践经验的获得必须通过多次的实践，而通过电厂认识实习是获取实践经验的重要一环，是将理论知识应用于电厂实践的桥梁，是提升职业素质和能力的有效手段。电厂认识实习是培养学生熟练掌握火电厂热力设备及系统工艺流程知识的技能课。学生通过实习熟悉电力生产管理的有关安全规程和工作制度，将在学校学到的理论知识和技能与生产实践相联系，进一步熟悉热力设备的作用、结构、工作原理和生产工艺，培养遵守纪律、热爱劳动、吃苦耐劳的作风，为将来在企业工作打下良好基础。本文作者担任过多年专业基础课教学和电厂认识实习的实践指导，积累了一些教学经验，以电厂化学专业为例，对如何提高电厂认识实习效果，寻找有效措施，作进一步探讨，提供参考。

一、高职院校电厂认识实习存在的主要问题

1.企业不愿意接收实习。在当今条件下，企业把安全生产和效益放在首位，接收学生实习是属于经济效益差和安全责任重的工作，企业大多不愿意接收学生实习。

2.对实习教学改革的深度和广度抓得不够，实习效果不佳。实习目标不够清晰，内容设计不合理，质量监控不到位。学生一般是听讲座，参观电厂，大多只能走马观花，很难做到对复杂的生产工艺过程建立起整体印象和感性认识，实习质量难以保证。

二、提高电厂认识实习质量的措施

1.建立稳定的校外实习基地。为响应国家关于加强学校与企业合作的号召，充分利用校企双方的优势，为大力发展高等职业技术教育，积极推行校企合作、工学结合的人才培养模式，为社会培养高素质的高技能人才，本着互利共赢的原则，2006年7月我院与广西柳州发电有限责任公司共同成立了柳州教育教学区兼学生实习基地。为了能满足学生学习和实习，柳州发电有限责任公司除了提供发电厂生产实习场地条件外，还提供了同时能满足150多人学习的多个教室、住宿和篮球场、足球场和羽毛球馆等场所，给学生在校外的学习、实习、生活和体育活动提供了良好的条件。

2.改革课程目标。在认识实习过程中，学生在企业专业技术人员和实习指导教师的现场教学下，将所学理论知识和实践内容加以证实，并对一些实际问题加以分析和讨论，使学生对所学专业的基本知识有一个良好的感性认识，了解专业概况，为后续专业理论知识的学习奠定一个良好的基础，同时，使学生对本行业的工作性质有一个初步的了解，培养学生对本专业的热爱，强化学生的事业心和责任感，巩固专业思想，期望达到一定的能力和知识目标。（1）能力目标。通过认识实习，能进一步熟悉火力发电厂的生产过程，对发电厂主要发电设备、主要辅助设备和主要系统建立完整认识，为学生掌握职业技能，提高全面素质，从事职业工作打下一定的基础;能提高阅读工程图纸和工程技术资料的能力;能掌握机组在正常运行时控制热力参数的操作以及热力参数的规定变化范围;会分析锅炉、汽轮机、电气运行间的相互关系和影响;掌握相关运行岗位的岗位职责、业务范围;掌握理论联系实际的实习方法，培养独立观察客观事物，独立分析问题和解决问题的能力，培养吃苦耐劳的精神。（2）知识目标。了解电力生产管理的有关法规、厂规、安全规程及机组运行规程;了解实习电厂各热力设备的技术参数、结构特点、主要设备的工作原理及运行基本知识;了解电力生产过程中的主要热力设备系统图及运行基本知识。

3.改革课程安排和课程内容。电厂化学专业的专业基础课开设有热工理论及应用、发电厂动力设备及系统，前者主要是学习工程热力学和传热学两大模块内容。工程热力学要求掌握工质的六个状态参数（温度、压力、比体积、热力学能、焓和熵）、水蒸汽定压下的形成过程、发电厂水蒸汽动力循环，为提高电厂热力循环的热效率，应该采取哪些具体的措施和途径等;传热学则是要求掌握热量传递的三种方式（导热、对流换热、辐射换热）的本质，热量传递过程，如何增加传热或削弱传热量等。后者要求是在一定的时间内掌握与电厂化学工作相关的发电厂动力设备及系统，如了解电厂锅炉系统、汽轮机系统设备结构、作用和工作的过程。可以看出，认识实习与专业基础课的内容有着紧密的联系，是相辅相成的，电厂认识实习正是学生亲自到电厂现场了解和验证理论是否跟实际相符。

大一两个学期除了开设一些公共课程外，还开设了一些专业基础必修课程，如基础化学、分析化学实验、热工理论及应用等。大二第三学期是按专业人才培养计划，本专业开设必修课程发电厂动力设备及系统和电厂认识实习安排在同一学期内完成，这两门课程如何安排，也即发电厂动力设备及系统课程先安排在校内完成后再安排电厂认识实习到实习基地进行，还是同时把这两门课程同时安排到实习基地进行，不同的排课学习地点对学生获得知识就有不同的效果。

过去电厂认识实习安排，一般是在校内学习完专业技术基础课以后、开始学习专业课之前，才安排一定时间到电厂认识实习。这样安排的缺点是学生学习专业基础知识中对有关电厂设备与系统时就感觉比较模糊和抽象，没见过的东西要学习起来比较难以掌握，如果把相关的专业基础课和电厂认识实习安排在一起，如电厂化学专业的发电厂动力设备及系统课程与电厂认识实习课程同时安排到实训基地教学，学生对这两门课得到的收获应该更多。就以上述两门课作为例子分析学生得到的收获。发电厂动力设备及系统是电厂化学专业的必修课，主要是要求学习和掌握与电厂化学工作相关的火力发电厂的锅炉设备系统以及发电厂的汽轮机设备及系统的基本理论和基础知识，而电厂认识实习是理论与实际相结合，真正在现场教学，学生亲自目睹电厂锅炉、汽轮机、发电机等主要系统设备，这样更容易了解设备的结构、作用及系统工作流程，加深学生在发电厂动力设备及系统课程中所学的内容理解和记忆。眼见为实，在课堂上百说不如现场一见。

三、实习效果

授课的时间、地点应该合理的安排。发电厂动力设备及系统理论课每天安排在上午的基地教室授课，老师给学生讲解发电厂动力设备的理论基础知识，结合电厂讲解热力系统图。电厂认识实习安排在每天的下午时间，到现场由厂方专业人员进行现场教学，要求学生拿着电厂系统图听厂方专业人员讲解，认真做好现场记录。真正让学生在学习到了理论知识的同时，又能从现场中获得实际知识，在学习发电厂动力设备及系统内容时感觉比较容易理解，不再是抽象的东西了，这两门课有机结合在一起，在课堂上安排合理的时间让学生讨论，每个学生都说说在现场所看到的系统设备的作用和系统的工作流程，这样学生的学习积极性提高了，理论知识和实际知识也容易掌握了，正如一个学生在认识实结中写到：到实习基地学习，让我们真正看到了电厂很多热力系统和设备，回到教室看书中内容感觉容易理解多了，也能看懂了书中的热力系统图，在实习基地的时间里，在学习上、生活上都感到很充实，收获多多。

四、结束语

高等职业教育以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力为主线来设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案。实习是一种实践，是理论联系实际，应用和巩固所学专业知识的一项重要环节，是培养能力和技能的一个重要手段[3]。认识实习有区别于生产运行实习，认识实习主要是了解发电厂各种热力设备的生产过程，了解各系统设备的结构、工作原理、作用及设备功率、设备工作环境和运行控制参数，结合课本内容客观增加对发电厂生产系统及设备的感性认识。通过认识实习，了解本专业方面相关的实践知识，为专业课学习打下坚实的基础。本文作者认为，电厂化学专业的专业基础课与电厂认识实习课都应同时安排到实习基地进行教学，教学时间上应交叉进行，在教室教师传授专业理论知识，到了现场让企业工程技术人员讲解现场实际知识，在规定的时间内同时完成两门课程的教学，有利于学生掌握理论知识和实际知识，会起到事半功倍的效果。

参考文献：

[1]戴士弘.职教院校整体改革[M].北京：清华大学出版社，2013：10.

[2]方舒燕，阮涛，闫玉慧.电力技术类专业认识实习改革实践与思考[J].中国电力教育，2007，（7）：1.

[3]钱初洪，郭海福，李红缨.化学专业（精细化工方向）实习模式的改革研究[J].肇庆学院学报，2006，（2）：1.

[4]景朝晖.热工理论及应用[M].北京：高等教育出版社，2011.

[5]孙为民.发电厂认识实习[M].北京：中国电力出版社，2009.

[6]谢诞梅，刘勇，戴义平.发电厂热力设备及系统[M].北京：高等教育出版社，2008.

篇5

    “建筑环境学”是针对建筑环境与设备工程专业独立开设的一门课程,与“流体力学”、“工程热力学”和“传热学”共同构成了该专业的学科基础平台,[1]反映了建环专业的特色,这是一门反映“人-建筑-自然环境”三者之间关系的科学。学生通过该课程的学习,可以了解人和生产过程需要什么样的室内外环境,掌握室内外环境形成的特征和影响因素,改变或控制室内外环境所涉及的基本原理与方法。

    该课程开设在大三上学期,是学生真正接触本专业实质性内容的第一门课,是学生初步宏观认识该学科的一个窗口。在很多学生不是非常了解专业特点的情况下,这门课教学效果和质量的好坏就显得尤为重要。

    嘉兴学院(以下简称“我校”)选取的教材是机械工业出版社出版的黄晨主编的《建筑环境学》。课程的主要内容包括:建筑外环境、室内空气环境、建筑热湿环境、建筑声环境、建筑光环境、建筑环境的综合控制与评价。[2]可见,该课程涉及热学、流体力学、物理学、生理学、心理学、声学、光学、城市气象学等各个领域的知识,是一门跨学科的边缘学科。

    从内容上看,该课程的系统性和完整性表现不是很突出,知识面比较广,内容也很多样。很多学生反映,翻阅教材后觉得该课程如同一门科普课。而很多本专业的毕业生,回顾这门课程的时候,也觉得这门课程似乎可有可无,不像其他的专业基础课,如流体力学、工程热力学、传热学等,能在专业课学习中体现其基础的作用。在毕业实践和设计中也基本没有发挥作用,这显然跟“建筑环境学”这门课程设置的初衷相距甚远。

    因此,如何在有限的时间内(我校教学计划设置40个理论课时)使学生抓住该课程主线和章节主线,将每部分内容能够条理化、系统化,并且通过课程的学习,学生理解建筑环境与设备工程专业的目标任务,并树立节能环保、可持续发展的观念,成为长时间困扰笔者的难题。

    二、项目式教学的特点

    项目式教学是指师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。在授课过程中,以项目为主线贯穿整个教学过程,将课程中的多个知识点融入到项目中,学生在教师的指导下对项目进行分析,以运用相关理论知识完成项目为主要学习目的,实行理论、实践一体化的教学,教师以学生完成项目的质量来评定学生的学习效果。[3]项目教学作为一种新型的教育模式不断受到人们的关注。随着大工程观教育视野的不断普及,引入项目式教学已成为大学本科应用型工程人才培养的必然趋势。[4]

    在项目式教学中,教与学是项目的两端(如图1)。它们通过项目这个载体进行结合,围绕项目开展教学和学习活动。项目是教学活动的核心。随着项目的推进,教与学也随之推进,[5]它们三者都是紧密结合在一起的。学生通过对项目的实施,不断发现问题和解决问题,可以补充和完善原有的知识体系,能够最大程度地学习知识和应用知识,这对培养其独立思考、发现问题、解决问题的自主学习能力是非常有利的。同时,在这个过程中强调学生与学生之间积极开展小组讨论、协商,制定合理可行的解决方案,这样又可以培养学生的合作与协调能力。[6]

    三、项目式教学法在“建筑环境学”课程中的应用

    建筑环境是影响生活与工作的建筑室内外环境因素的总和,并且这些因素是可以靠建筑设备给予以改善或解决的。“建筑环境学”课程的作用,就是从不同使用者和使用功能出发,研究各种建筑环境,并为营造所需环境提供理论依据。目前一般是将建筑室内空气环境作为重点研究对象。

    学生通过学习这门课程,知道生活和生产过程需要什么样的建筑环境、所需的建筑环境受哪些因素的影响以及为了实现这样的建筑环境可以采取哪些措施和方法。而对于具体的方法实现过程,会在以后相关专业课里面详细介绍。如建筑室内空气环境问题的具体改善方法,在“通风工程”与“空调工程”中予以进一步介绍;信息环境的完善内容,在“建筑设备自动化”等课程中介绍;其他环境因素,如声、光、电磁及建筑空间布局等,也在相关专业选修课中进一步介绍。[7]

    一个舒适、健康的环境受到多方面因素的影响,如温湿度、室内空气流速、噪声、照明、色彩、室内环境布置、心理上的满意度等。因此室内环境品质(Indoor Environment Quality,IEQ)是由构成建筑环境的各个客观因素共同决定的,也就是说,“建筑环境学”各部分内容并不是相互独立的,它们都是围绕着创造健康舒适的环境为中心的,都是为良好的IEQ服务的。如图2所示。

    因此,在授课过程中,可以将每部分内容的核心分解成相关的项目。课堂上讲授以项目完成为中心,带动相关知识的教授、讨论等教学环节的展开。

    在项目的初期,教师帮助学生完成项目选择和分析。随着项目的实施,学生逐渐成为项目的中心。在整个过程中,学生肯定会遇到不少课堂上没有讲过、或者讲过的他们没有掌握的知识,这就需要学生进行自主学习,自主解决。教师要定期检查项目的进展情况,及时指导学生遇到的问题。在项目的实施过程中,一般需要学生应用两门或两门以上课程的知识和技能,有时甚至需要跨学科。对于这些知识与技能,学生通过参与项目主动学习,既可以巩固原有知识,又可以培养应用创新能力,还可以将不同章节的内容、不同学科的知识甚至不同的课程体系有效地融合在一起。

    例如,针对建筑热湿环境这部分内容设置一个项目“建筑热湿环境的影响因素与舒适性评价”。学生对某具体的室内空调的环境参数进行测试,如温度、空气湿度、风速等。通过适当的参数控制,用热舒适仪检测该控制参数对其参数的变化影响,然后让学生根据环境学的知识,结合人体的生理学和心理学基础,自己设计问卷调查表,对测试环境进行评价,最后综合应用之前所学的相关专业课程,如流体力学、工程热力学及高等数学的知识分析计算检测结果,求出相应环境热舒适指标,如PMV、PPD指标等,最终根据结果来评价人体的室内舒适度。通过对比问卷调查和实际测量结果的差异性,分析为什么在评价室内环境品质的时候,要采用主观和客观相结合的方法。该项目的实施,既可以让学生掌握不同因素对热湿环境的影响,又可以掌握影响人体舒适性的因素,还可以掌握人体对热湿环境舒适性的评价方法以及进行相关的指标计算,可以说基本涵盖了第四章的重点内容。

    在项目的设定上,也可以一个大的项目分成几部分小项目,然后学生分小组进行开展。如在对室内空气品质的关联因素研究时,不同的小组到不同功能的建筑内进行检测,如可以设置具体的办公地点、家庭居住环境或公共场所(商场、医院等),用相关仪表测试污染物浓度,计算并定性分析有害气体,然后结合建筑功能,分析哪些指标能定量反映所测建筑室内环境品质,最后分组汇报结果。那么整合在一起,就可以对比得到不同功能的建筑物室内空气品质的关联因素。

    当然,项目的制定不一定是实验,也可以让学生做相关内容的文献综述。通过大量阅读国内外最新的文献,将相关项目的目前的研究动态、存在的问题、解决的方案、发展方向一一列举。学生通过项目的实施,可以了解当前学科的前沿问题。此外,项目的实施可以为教师在教学过程中提供思路和素材,达到更好的教学效果。

    我校每年都有大学生研究训练(SRT)计划项目的实施工作,该课程也可以给学生提供很多思路。如有的学生根据课程内容,做了“房间舒适性对空调系统能耗影响的试验研究”、“教室舒适性环境与学生学习效率的影响调查”、“ 嘉兴市住宅建筑室内总挥发性有机化合物TVOC的实测与分析研究”等相关项目,已取得了不错的效果。

    为了给学生提供立体化的学习支持,可以充分利用学校的BB网络平台,将建筑环境与设备专业发展状况、课程研究领域、国内外最新研究动态和成果等设置在平台上,使学生了解学科前沿发展,帮助学生对所学专业有一个全面认识。学生可以通过BB平台的交流工具,与老师和同学进行实时讨论,多维互动的教学空间可以为每个项目的顺利开展提供有力的支持。

    学校的建筑环境与设备工程实验室有干湿球温度测定仪、风速仪、甲醛测定仪、CO2 浓度测定仪、辐射测定仪、空调系统测试台、氡浓度测定仪、空气含尘量测定仪、大气采样器、热舒适仪、光度计、声级计等相关仪器,可以为每个项目的实施提供可靠的设备支持。

篇6

关键词:无机化学;环境工程;教学改革;教学实践

无机化学是研究无机物质组成、结构、性质和变化规律的科学，其研究对象包括了除有机化合物以外的所有元素及其化合物，是化学学科中发展最早的一个分支学科，因此各个方向的理工科专业领域均将无机化学作为基础课程之一列入教学计划和培养方案中［1］。随着行业战略方针的调整和学科发展的推进，无机化学教学也在面临不断的改革与新发展，尤其是现代物理方法和各种波谱技术在无机物结构研究中的广泛应用，使无机化学的研究范围打破了原有的界限，其研究内容和研究领域无论在深度还是在广度上都发生了前所未有的变化。面向本科生一年级的无机化学是我校化学工程、矿物加工工程和环境工程专业的必修课和基础课，也是学生从高中进入大学阶段深入拓展化学知识的首要系列课程之一，对于环境工程专业来说，大气、水、土壤等环境介质中物质的特性、存在状态及其变化规律等等，均离不开无机化学的核心知识体系。与此同时，我国高等院校的无机化学教学也在不断地发展与更新中，既要配合与时俱进的科技发展，又要满足现代大学生对于创新能力培养的需求与任务，因此，这就对我们现在大学课堂的无机化学教学内容、教学方法等提出了更加明确更加高标准的要求。当然，鉴于现代大学生的特点与需求，在教学实践中自然而然地出现一些新问题，比如，学生获取信息、收获知识及交流沟通的方式等都发生了翻天覆地的变化，不再单纯地依靠教师的讲解和课堂上手抄笔记，相反地，甚至很少有学生上课记笔记，这必然影响到现在大学生听课的认真与投入程度［2］;再比如越来越多的学生因家庭条件的允许其目标是出国，这些学生则把更多的精力用于外语的学习，以及还有一部分学生急功近利的思想意识，总是想依赖于教师的课件及希望教师所划出的考试重点，只求考试通过，而对于真正知识的渴求与自身知识水平的提高并不是特别地强烈，甚至对于课堂讲授的基本原理不去理解透彻甚至不理解，等等这些系列问题值得深入研究探索与研究，并找出改革方法与措施并进行实践。本文结合环境工程专业特点及对无机化学知识体系的要求，从教学目标、教学方法和教学内容等方面对无机化学教学进行了初步的改革、探索与实践，建立了一套适合于工科特别是环境工程专业的无机化学教学模式，增强了学生对无机化学的学习兴趣。

1对教学目标的定位与强化

大学古今中外的教育历史中承担着链接校园与社会的职能，而随着现代社会突飞猛进的发展和异常激烈的竞争，社会对人才的需求越来越趋向于国际化、综合型、创新型人才［3］，其中学生的创新能力培养与训练已经作为基础课程教学中最为突出的教学目标呈现出来。在大学教书育人“宽口径、厚基础、重能力、求创新”的大背景下，特别是结合我校建设研究型大学目标的确立，我们在无机化学的教学中将如何引导学生课本知识与实践相结合、如何从基础知识中寻求突破与科技创新相结合作为教学目标的重中之重。为此，我们在制定教学计划和制作教案的过程中，特别强调理论教学内容与环境工程学科的相关联课题或现象，以与学生切身紧密相关的生活问题或生产实际作为课堂教学的切入点和学生的兴趣点，即将基础知识、理论与原理，在教师的讲解下与生产或生活实际相结合，才能引起学生的兴趣，激发学生的好奇心与求知欲，并为学生创新能力培养提供素材与源泉，这是研究型大学发展的必然趋势和要求，也是为培养多层次人才所必备的教书育人模式。如此，将环境工程专业无机化学的教学目标定位明确，学生能够很清楚地理解和正确把握学习此课程的目的和意义所在，同时强化了无机化学在环境领域方面的教学目标，以本课程的第一部分“化学反应原理”篇为例，每一章节的教学内容均与环境工程学科中的某一方面或某个应用相联系，并设立了明确的教学目标，如表1所示。因此，在现有的高等教育体制与教学模式下，学生的创新能力是在学习基础知识的基础上，通过教师在教学过程中进行理论结合实践的引导与启发而培养起来的。

2对教学内容的精选与扩展

无机化学是我校环境工程专业本科生的一门重要基础课，虽然几十年来其教学内容框架基本没变，但由于学科间的相互渗透形成了许多跨学科的新研究领域，因此无机化学学科的面貌也发生了很大的改观，出现了许多新概念、新理论、新反应、新方法和新型结构的化合物，同理要求我们的无机化学教学也要与时俱进，推陈出新［4］。目前，我校环境工程专业无机化学课程采用的是大连理工大学无机化学教研室主编、高等教育出版社的《无机化学》作为本科生教材，并且将前十一章即从第一章“气体”到第十一章"配合物结构"作为第一期无机部分的教学内容。为满足现代无机化学教学紧跟学科发展进度的要求，同时由于新教学大纲对于课时的压缩，我们在实际教学过程中采取精简教学内容、适当删减部分过时内容和适量补充最新发展动态中无机化学相关知识的措施，既保障了教学基本思路和框架结构完整，又实现了对教学目标的定位与强化，同时达到了调动学生的学习兴趣和积极性的目的，提高了教学质量。从我校研究型工科大学的本质要求出发，要做到“研究与教学相结合”，就要在基础课程教学别强调“宽基础”，尤其是针对刚刚进入大学校门的一年级学生，专业方向的概念尚未形成，所谓“万丈高楼平地起”，对于大多数学生来说专业的培养才刚刚是打地基的阶段，因此对于无机化学这种基础课教学内容的精选与扩展方面，除了讲授基本原理外，适当引入或扩展一些与专业方向相结合的实例与学科研究进展，将会让提前对专业领域的研究范畴和学科动态有一定的认识与感悟，对于学生的学业发展来说将会是受益匪浅。为此，我们将无机化学教材课后化学视野的部分内容作为引例或本章内容的切入点，即是对教学重点内容的补充，又是基础教学内容在应用方面的扩展。如第二篇“物质结构基础”部分，目前世界范围内对环保意识的增强和对环保材料需求的急速增长，而新型环保材料的开发、合成与结构鉴定分析等相关知识与理论均与本章内容息息相关，以新型环保材料有研究动态及最新研究成果为本章讲解的切入点，对于学生理解和掌握较为抽象的化学键类型与价键理论将大有帮助和启发;再如将前两章“气体”与“热化学”串联到一起，先提出当前的能源过剩、绿色能源市场不足与社会可持续发展相矛盾的现状，从能源的合理利用、解决能源危机和快速发展绿色能源的必要性与紧迫性讲起，以此来理解本章教学内容中的反应热、焓变与热力学第一定律等系列基础理论，进一步深入把握不同形式能源之间热值的对比问题，并让学生从中思考能源发展的新动向与新思路。从学生的反馈来看，通过这些与基础理论相结合的具体实例的引入，学生们对课堂上教师提出的精选与扩展内容相当感兴趣，作为连接理论知识的桥梁，它使得理论知识变得通俗易懂而且生动，让学生们觉得无机化学知识体系在未来学有所用，自己也具备广阔的用武之地和发展空间，同时也为学生将来从事创新训练活动提供了素材和思考空间，学生们表示非常欢迎，因此保证和提高了教学效果。

3对教学方法的转变与探索

如前所述，无机化学是一门学科大类基础课程，其在整个大学培养体系中的基础性、衔接性与过渡性的地位，授课对象则是刚刚从高中毕业初入大学课堂的新生，这就决定了无机化学的教学模式中需要增加课堂教学的机动性、灵活性与趣味性，让学生们有一个适应期和过渡期，教学内容的难点重点等方面也是循序渐进地展开，以帮助学生们完成从高中时期的偏固定化思维方式向大学时代开放型思维方式的转变［5］。在此过程中，引导学生们从全方位、多视角去看待问题，而不再仅仅局限于课本上固有的知识点，并逐渐确立专业概念与对专业领域的感悟，让学生意识到甚至是某些科学问题也还是有很多地方或存在诸多疑惑的，是需要探讨和争论的，并不完全是真理似的存在，还需要学生们用一点点积累的知识去解决和探索，比如无机化学便是其中之一。因此，我们在无机化学的教学中采用了问题探究式教学法，即:围绕教学目标，对教学内容进行分类、归类和总结之后，从每一章的切入点教学内容中提出一到两个问题，当然问题是与本章内容相关且紧密联系科学发展动态和生产生活实际的，让学生头脑中带着这些极为实用和感兴趣的问题，层层讲解基础理论，逐步提出解决这些问题的途径、方法与相关理论。比如:讲解第三章“化学动力学基础”和第四章“化学平衡”时，两章之间有相互关联的基础理论原理，即化学反应的两方面稳定性问题，一个是热力学稳定性理论，一个是动力学稳定性理论;如果单纯枯燥地讲解纯理论内容，尽管教师讲解得已经很透彻，但学生对此仍然是懵懵懂懂、模棱两可的状态，这说明对学生们来说理论知识的学习缺乏具体实例的辅助，缺乏将理论应用于实际中的理解。为此，我们改变了教学方法，从一开始便抛出问题，让学生们在听课过程中随时从中找到答案，带着问题去探究基础理论原理。如以汽车尾气无害化处理的化学反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)为例，分别用到化学反应热力学稳定性原理与动力学稳定性原理，热力学原理上这个反应是客观存在、完全可行的，也就是说汽车尾气是可以实现自然状态下无害化转化的，但现实却为何并非如此呢?同时安排适当的课时供学生相互交流，带着兴趣性问题的分析与探究，逐层次展开课堂教学内容，也让学生在听课过程中参与和进行实际问题的讨论、推论与拓展，加深对基础知识的理解与应用推广。通过这种带着问题探究理论知识基本原理和机理的教学模式，使得教学目标更加明确，教学内容脉络清晰、主次分明，能让学生对每一部分知识点都一目了然，有助于学生快速地从切入点处入手逐级掌握各层次知识点，既提高了学生的学习效率，做到了课堂上有效学习，又培养了学生主动拓展知识的能力，完全有助于实现我校研究型大学培养创新型人才的教学目标。

4结语

科学技术特别是计算机技术和现代物理方法在无机化学领域的应用与扩展，使得无机化学教学在各个学科中的基础性和重要性都不言而喻。通过多年的无机化学教学经验体会，我们在教学目标方面进行专业方向定位与强化、在教学内容方面进行精选与适当扩展、在教学方法方面采用问题探究式方法的改革、探索与实践中，很好地结合了我校研究型大学培养工科技术型、创新型人才的需求，优化了教学内容，改善了课堂教学效果，提高了无机化学的教学质量。

参考文献

［1］乔正平，龚孟濂，巢晖．浅谈基础无机化学课程教学内容的选择与讲授［J］．大学化学，2017，32(5):7－10．

［2］王立艳，蔡卫滨，袁宁．矿物加工专业无机化学教学研究与探索［J］．广州化工，2017，45(9):186－188．

［3］隋惠芳．无机化学研究的前沿领域在教学中的应用［J］．青海师范大学学报(自然科学版)，2017，20(1):76－78．

［4］李良超，何亚兵，童国秀，等．基于互动和合作学习的无机化学教学模式［J］．大学化学，2017，32(5):1－6．

篇7

[关键词]物理化学；教学；兴趣；食品相关专业

[中图分类号]G4[文献标识码]B[文章编号]1007-1865(2016)09-0253-02

在自然科学的众多学科中，物理化学以科学实践过程中的物理、化学现象为切入点，以物理和数学的方法来研究化学问题，具有基础性、理论性、先导性和综合性的特点，是包括化学、化学工程、环境工程、食品科学、生物医药、材料学等众多学科的重要理论基石。在现代大学本科教育的食品科学相关专业开设物理化学课程，意在为食品的加工、贮藏、杀菌、保鲜等全产业链提供理论指导，服务食品生产和科学实践。相对于其他课程，物理化学课程的特点突出表现在以下几个方面：(1)课程的学习需要提前掌握多学科的专业知识。这就要求把物理化学课程开设在基础化学、高等数学、大学物理等课程之后，以便于学生相对容易地理解和掌握教学内容。(2)物理化学课程设计到的大都是一些全新的概念、理论和问题处理方法。这就要求学生在学习过程中必须花时间认真研读教材，重视老师的课堂内容讲解，并通过解习题来掌握处理问题的方法。(3)物理化学课程不仅学习的是全新的知识，而且理论性比较强，内容抽象，学习难度较大。(4)由于学习难度较大致使学生的学习积极性不高，影响教学过程中教与学的效果。针对食品相关专业的专业特征和物理化学课程自身的特点，笔者所在教研室在物理化学课程的教学过程中不断探索，积累了一些经验和体会，本文从教学过程中积极培育学生对物理化学的学习兴趣，提升学生在教学过程中的主动参与度方面谈一下对食品相关专业物理化学教学的认识和体会。

1精简理论教学内容，适当增加实验教学以提高学生的教学参与度，并在实验过程中注重对学生的理论知识引导

食品相关专业安排的物理化学教学学时较少，通常只有50~60学时。在教学过程中，考虑到学时的限制，我们把食品专业不是经常涉及到的统计热力学章节删除，对经典热力学、动力学原理的教学内容进行精简，重点讲授了与食品专业切合度比较高的相变与相图分析、表面化学及胶体化学的内容，把理论课的教学控制在45~48学时。实践表明，开设实验课更能调动学生主动学习的积极性，为不同章节重要的或者难理解的内容开设实验课能获得很好的教学效果。在实验教学过程中，我们注重理论与实验的结合，通常会安排一个学时深入讲解实验内容与理论课的联系，并严格要求学生阅读大量的实验材料充分预习并完成预习报告。对连续五届学生关于物理化学教学进行问卷调查，100%的学生认为物理化学课程有必要开设实验课，25%学生认为应该在已有15个学时实验课的基础上适当增加实验学时。

2从绪论教学入手培养学生学习物理化学课程的兴趣

对于物理化学这种理论性很强的课程而言，学生一般都会提前从师兄师姐方面获得物理化学难学的信息。课程开设之初，学生一般都会对这样的课程充满好奇心和急迫感，迫切地想从老师的第一堂课获得对该门课程总的印象，特别是要了解诸如：(1)既然物理化学这么难学，学习它有什么作用？(2)怎样才能学好物理化学？之类的问题。绪论课开设的最终教学目的应该是激发学生学习的积极性。在第一堂课，我们一定要充分利用学生对新的课程好奇心强的特点，精心设计有效的教学方法，向学生讲清本门课程在食品相关专业课程体系中的地位、与其他课程的关系、课程的性质、学习要求、学习方法、参考资料和可以利用的课程资源等。学生只有明确了要学什么、课程学习的重要性、怎么学，才会逐步对课程产生足够的认真学习的热情。例如，讲到物理化学在专业课程体系中的地位和作用时，我们可以列举一些实例，说明物理化学在食品果蔬的杀菌保鲜、加工、贮藏方面的应用，也可以列举很多近年来在物理化学领域作出重大贡献而获得诺贝尔奖的人和事迹，使学生对物理化学学科充满探索心和好奇心，使第一堂课在他们脑海中留下深刻的印象，使他们从“要我学”的被动状态转变为“我要学”的主动状态，从而激发学生通过物理化学这门课程探索自然的兴趣，主动性去学习。通过物理化学绪论课的教学提高学生学习的主动性和积极性，是调动学生学习兴趣的重要开端，是为教师取得良好的教学效果开一个好头，上好绪论课是上好物理化学课程的关键。

3对微积分知识进行适当回顾，帮助学生理解物理化学公式，减轻学生学习压力

物理化学是一门理论性很强的学科，很多公式定理的得出都离不开数学推导过程，因此要求学生在学习物理化学之前掌握必要的微积分知识。在讲授课程之初，和学生一起对物理化学中常用的微积分内容进行回顾，避免学生因课堂中涉及到微积分公式而表现出不适应，较快地融入物理化学课程的学习中去，增强学生学好物理化学的信心。微积分在物理化学中不是简单的数学处理过程，而应该与实际的物理化学过程相联系。故在讲解微积分公式时，应该同时注意讲解积分或求导过程的物理意义。例如物理化学中广泛用到了二元函数或多元函数的微积分，对二元函数F(x,y)求导时，可以用(/)y∂F∂x来描述在y不变时对x偏导，当下标y变成物理化学中的温度T、压力P、熵S等体系的性质时，下标分别表示在等温、等压或等熵条件下的偏导过程，如可以描述成在体积不变的情况下因温度改变而引起内能的变化量。把具体的物理过程与公式紧密联系在一起进行教学，既可以使学生更容易理解物理化学的基本原理，又可以使学生领悟到物理化学指导生产实践的巨大作用，激发学生学习物理化学的兴趣。

4以学生为中心教学，贴近生活，紧扣所学专业进行教学，教有所用

大学扩招致使目前国内的高校广泛采用大班授课，理论课堂上老师和学生一对一交流的机会有限，教师很难时刻把握每个学生的学习情况。对于食品相关专业的学生而言，要在少量的教学学时内要尽可能深入地让学生了解物理化学的原理和方法，就要求学生的学习应该是以教师为引导、以学生为主体来进行。对学生而言，要真正理解并能运用知识，他们必须主动地去发现问题、解决问题，主动地深入思考。教师教学的任务不是将知识信息灌输到学生头脑中，而是用有效的、实用的概念或理论来充实学生的头脑。[1]物理化学的教学理应以学生为中心教学，老师的课堂讲授主要起到引导作用，要尽量做到少而精，要求学生通过自己的思考不断强化和深入对课堂知识的理解。物理化学所涉及的内容理论性比较强，很多结论的得出都讲求严密的逻辑推理，而且涉及到比较复杂的数学推导过程，容易给学生留下物理化学既难学又与实际应用脱节的初步印象，从而使部分学生学习的积极性不高。因此要取得好的教学效果，教师把必要的理论知识介绍给学生的同时，又要重视理论联系实际，使学生感受到物理化学指导生产实践和日常生活的学科魅力，增强学生主动探索问题的积极性。在介绍理论知识前，精彩的设疑，创设问题情境，是活跃教学气氛，激发学习兴趣的有效途径。[2]例如热力学第二定律“不可能从单一热源吸热并使之全部变为功而不留下任何其它变化”很抽象，教师可以从自然界发生的现象都是有方向性的出发，列举水总是从高处往低处流、热量总是由高温物体流向低温物体等等自发过程，通过分析这些自发过程发现，只有满足“热量可以在不引起其他任何变化的情况下100%转变成功”才可以使自然界的这些有方向性的自发现象变成可逆过程，从而就引出了人民迫切需要解决的问题给学生主动去思考：是否可以在不引起其他任何变化的情况下让热量完全转变成为功？对于食品相关专业的学生，物理化学的教学内容可能与学生的其他专业基础课联系不太紧密，如果教师在教学过程中完全沉浸在物理化学的理论和公式推导当中，即使课堂讲授得很精彩，学生如果觉得物理化学知识无助于自己专业课的学习，认真听课的兴趣也会减退，而且听懂了也不会应用，达不到教学效果。这就需要教师在教学过程中紧扣学生所学的专业实施教学，把物理化学的知识有机地和学生本身的专业结合起来。例如：在讲解热-功转换时，可以引入关于食品营养学中食品热量值的测定。在讲解熵的概念时，可以用熵增原理来阐述食品腐败变质的机制，指出生物有机体为保持低熵的稳定状态就必须不断地与环境进行物质交流，吸进负熵以维持生命，从食品安全的角度分析食品腐败变质的危害。

5实施以师爱为中心的积极情感教学，对学生满怀期待

研究表明，情绪情感对人类认识活动具有强大动力作用。积极的情绪使个体的感知敏锐，记忆深刻，思维灵活，想象丰富，大大提高学习和认识活动的效率，反之，将阻碍认识活动的进程，不利于学生的学习。[3]教学中的情感效能，能够激发学习者的互惠内驱力，从而使学习保持较高的内部动机。[4]高校学生对师生间情感交流极其重视，并把融洽的师生关系、和谐教学氛围作为教与学的基本要求。[5]作为一名合格的教师，应该培养以师爱为核心的积极情感，关怀和爱护学生，尊重和信任学生，同情和理解学生，热情期望和严格要求学生，通过激励、感化、调节和榜样的作用调动学生学习的积极性。这种关心和爱护在教学过程中体现为不忽视每一个学生的存在，关心学生旷课、迟到、早退的情况，关心学生在课堂上的每一个行为和表现，关心学生对每一个知识点的掌握情况，对表现优良的学生予以及时恰当的肯定，对学习倦怠的学生予以诚恳友善的规劝。对学生满怀期待是实施情感教学的重要内容。[6]物理化学的教学有其自身的特点，必须要有学生积极主动地参与并深入其中，除了在课堂上认真听讲外，还需要在课余时间做大量的习题，来理解物理化学所阐述的理论和掌握公式定理，从而达到良好的教与学的效果。这就要求教师在教学过程中通过情感教学来激发学生学习的兴趣，对每一个学生抱有期望，期望他们通过对物理化学这门课程的学习来提升对自然界事物和现象的认识深度，鼓励他们积极主动地去认识自然、探索自然。

参考文献

[1]张积家，陈俊．高等教育心理学[M]．高等教育出版社，2009，399．

[2]李传银．坚持启发式教学思想[J]．教育探索，2000(6)：51-52．

[3]陈陈．移情在高校教学中的运用[J]．江苏高教，2004，5：72-74．

[4]武建时，陆异，祁有龙，等．教育中情感效能的初步探讨[J]．心理发展与教育，1991，4：55-59．

[5]董静娟，闫志明．高校学生对教师的情感需求分析[J]．科技信息，2007，24：12-13．

篇8

[关键词] 化学 萌芽 发展 学科分类

化学是研究物质的组成、结构、性质、变化和应用的科学。世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和改造世界的主要方法和手段之一,它是一门历史悠久而又富有活力的学科,它的发展是人类社会文明的重要标志。人类生活水平的不断提高,化学所起的作用功不可没。

一、化学的萌芽

原始人类从用火之时便开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。人类开始吃熟食;并逐步学会了制陶、冶炼、酿造、染色等工艺。这些由天然物质加工改造而成的制品,成为古文明的标志。并因此萌发了古代实用化学。

古人曾据物质的某些性质对物质进行分类,并提出了阴阳五行学说,认为万物是由金、木、水、火、土五种基本物质组合而成的,而五行则是由阴阳二气相互作用而成的。用“阴阳”这个概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力,认为二者的相互作用是一切自然现象变化的根源。此说法是朴素的唯物主义自然观。希腊也提出了火、风、土、水四元素说和古代原子论。后来在中国出现了炼丹术,也因此创造了各种实验方法,如研磨、混合、溶解、结晶、灼烧、熔融、升华、萃取、密封等,并逐步演化为近代化学。

二、化学的中兴

16世纪开始,欧洲工业生产蓬勃兴起,推动了医药化学和冶金化学的创立和发展,继而更加注重了物质化学变化本身的研究,进而建立了科学的氧化理论和质量守恒定律,为化学进一步科学化的发展奠定了基础。

19世纪初,近代原子理论突出强调了各种元素的原子的质量为其最基本的特征,其中量的概念的引入,是与古代原子论的一个主要区别。近代原子论使当时的化学知识和理论得到了合理的解释。分子假说的提出,原子分子学说的建立,为物质结构的研究奠定了基础。门捷列夫发现元素周期律后,不仅初步形成了无机化学的体系,并且与原子分子学说一起形成了化学理论体系。

草酸和尿素的合成、苯的六元环状结构和碳原子四价学说的创立、酒石酸拆分成旋光异构体,以及分子的不对称性等的发现,使得有机化学结构理论得以建立19世纪下半叶,热力学等物理学理论介入化学之后,不仅澄清了化学平衡和反应速率的概念,还定量的判断了化学反应中物质转化的方向和程度。相继建立了溶液理论、电离理论、电化学和化学动力学理论。物理化学的诞生,把化学从理论上提高到一个新的水平。

三、化学的升华

由于受自然科学和其他学科发展的影响,在无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大分支学科的基础上产生了新的化学分支学科。在结构化学方面,由于电子的发现确立了现代的有核原子模型,不仅丰富和深化了对元素周期表的认识,而且还发展了分子理论。应用量子力学研究分子结构,从而产生了量子化学。从氢分子结构的研究开始,逐步揭示了化学键的本质,先后创立了价键理论、分子轨道理论和配位场理论。研究物质结构的谱学方法也由可见光谱、紫外光谱、红外光谱扩展到核磁共振谱、电子自选共振谱、光电子能谱、射线共振光谱、穆斯堡尔谱等。

在化学反应理论方面,由于对分子结构和化学键认识的提高,经典的、统计的反应理论进一步深化,在过渡态理论建立后,逐渐向微观的反应理论发展,用分子轨道理论研究微观的反应机理,并逐渐建立了分子轨道对称守恒定律和前线轨道理论。分子束、激光和等离子技术的应用,使得对不稳定化学物种的检测和研究成为现实,从而实现了化学动力学从经典的、统计的宏观动力学到单个分子或原子水平的微观反应动力学的升华。

分析方法和手段是化学研究中经常使用的。一方面,分析方法的灵敏度不断提高,从常量组分分析发展到微量、痕量组分分析;另一方面,许多新的分析方法,可深入到结构分析、构象测定、同位素测定、各种活泼中间体(如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等)的直接测定,甚至到对短寿命亚稳态分子的检测。分离技术也在不断革新,如离子交换、膜技术、色谱法等。

物质合成是化学研究的目的之一。在无机合成方面,首先是氨的合成。氨的合成不仅开创了无机合成工业,而且带动了催化化学,发展了化学热力学和反应动力学。后来相继合成的有红宝石、人造水晶、硼氢化合物、金刚石、半导体、超导材料和二茂铁等配位化合物。

在电子技术、核工业、航天技术等现代工业技术的推动下,各种超纯物质、新型化合物和特殊需要的材料的生产技术都得到了较快发展。稀有气体化合物的成功合成又向化学家提出了新的挑战,需要对零族元素的化学性质重新加以研究和认识。无机化学在与有机化学、生物化学、物理化学等学科的相互渗透中产生了有机金属化学、生物无机化学、无机固体化学等新兴学科。

酚醛树脂的合成,开辟了高分子科学领域。20世纪30年代聚酰胺纤维的合成,使得高分子的概念得到广泛的确认。各种高分子材料合成和应用,为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术,以及人们的衣食住用行各方面,提供了多种性能优异而成本较低的重要材料,成为现代物质文明的重要标志。20世纪是有机合成的黄金时代。化学的分离手段和结构分析方法已经有了很大发展,许多天然有机化合物的结构问题纷纷获得圆满解决,同时还发现了许多新的重要的有机反应和专一性有机试剂,在此基础上,精细有机合成,特别是在不对称合成方面取得了很大进展。一方面,合成了各种有特种结构和特种性能的有机化合物;另一方面,合成了从不稳定的自由基到有生物活性的蛋白质、核糖核酸等生命基础物质。有机化学家还合成了结构复杂的天然有机物和特效药物。所有这些成就对促进高分子学科的发展起到了巨大的推动作用,为合成有高度生物活性的物质,解决有生命物质的合成问题,提供了有利条件。

20世纪以来,化学发展的趋势可以归纳为:由宏观向微观、由定性向定量、由稳定态向亚稳定态发展,由经验上升到理论并应用于实践。

四、化学学科的分类

化学在发展过程中,依照所研究的分子类别和研究手段、目的、任务的不同,从传统的无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个基础分支过渡到无机化学、有机化学、物理化学、生物化学、高分子化学、应用化学和化学工程学等七大分支学科。还有与化学有关的边缘学科,如地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。

化学的发展体现在两方面:一方面,为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料;另一方面,在与其它自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科,并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。

参考文献:

[1]徐景达.有机化学.人民卫生出版社,1997.

[2]谢协忠.水分析化学.河海大学出版社,2003.

篇9

关键词：地方院校；树型人才培养模式；培养方案；优化

地方学院大多数是近几年由专科合并升格为本科的高等学校，主要是为地方经济社会发展需要，培养素质高、基础好、知识广、能力强、有个性的应用型高级专门人才。

育人如同植树。树只有根深，才能杆粗叶茂，人只有具备广博的人文社会科学基础、自然科学基础和文化艺术修养等通识知识(如同树的根系)，才能高素质，造其无限发展之势：树只有干粗，才能木秀，人只有具备宽厚的学科基础知识(如同粗壮的树干)，才能强能力，撑起高耸凌云之志；树只有冠茂，才能荫多，人只有具有精深的专业技能(像茂盛的树枝)，才能有特长，适应社会不断发展的需要。为此，仿照树型结构提出树型人才培养模式，它是指培养具有广博通识知识、宽厚学科基础知识、精深专业技能的高级专门人才培养模式，实质上就是综合通识教育基础上的宽口径个性化人才培养模式。

一、优化人才培养方案

坚持人的全面发展的教育观，本着促进学生思想道德素质、科学文化素质和身体心理素质全面发展，知识、能力与素质协调发展，个性健康发展的宗旨，按树型人才培养模式，从以下几个方面来优化机械动力大类专业的人才培养方案。

一是专业定位、课程设置、实践环节既要按照应用型人才的质量标准来优化，又要体现学校办学定位与学科专业优势，以增强学生的竞争优势。二是从整体优化的全局出发，从各门课程及教学环节在人才培养中的地位作用及相互关系入手，来优化课程结构和教学内容，确保课程结构的科学理性与合理性，教学内容的先进性与适用性。三是充分利用校内外教学资源，使德育与智育教育，课内与课外、理论与实践、学期与假期、校内与校外学习有机融合，使学生知识、能力、素质协调发展。四是在学科基础课程平台上设专业方向，增加选修课，因材施教，创造富有个性发展的人才培养方案，以增强学生的发展能力和竞争能力。

1　筑建广博的“科学＋人文＋艺术”通识课程平台

实施人文素质和科学精神相结合的通识教育，筑建广博的人文社会科学基础知识、自然科学基础知识、应用科学技术知识、文化艺术修养知识、国际交流知识、体育军事知识与基本技能有机结合的优化通识课程平台。改变以往教育内容偏窄、偏专的倾向，以提高学生的综合素质。主要课程有政治理论、中国近代史纲要、品德与法律、形式与政策、大学体育、健康教育、大学英语、大学语文、高等数学、工程数学、大学物理、计算机基础、计算方法与程序设计、信息技术、艺术设计、技术经济学、国际事务知识等。旨在提供学生适应社会与今后发展需要的通识知识结构，培养学生对社会及历史发展的正确认识，规范学生的行为道德，帮助学生树立强烈的时代感和使命感，树立正确的价值观、世界观和科学的发展观，树立较强的经济意识与国际意识：使学生掌握具有共同规律的知识和工具，提高学生的文化品位和科学素养，促进学生的全面发展。

2　构建宽厚的“工程＋管理”学科基础课体系

随着现代工程创造性、复杂性、综合性、社会性等特征的日益突出，未来工程师面临的挑战主要是“非工程”方面的。工科大学生应加强民族意识、工程意识、经济意识与业务素质的融合，才能协调好人与自然、人与社会、自身发展与社会发展的关系。因而，必须进行多学科交叉与综合背景下的宽口径学科基础教育，即构建宽厚的涵盖固体、气体、液体知识、能量转换技术、现代设计方法、现代制造技术、检测控制技术与经济管理技术的优化学科基础课程体系。主要课程有机械制图、工程力学、机械原理、机械设计、工程材料及热处理、能源与环境、微机接口与应用、机制制造基础、电工电子技术、热工理论、液压与气动、通用机械、工程测试技术、现代设计方法、控制工程基础、汽车学、产品技术创新、企业管理等。旨在拓宽专业口径，夯实学科基础，增强学生对未来工作的适应性与自我发展能力。

3　设置精深的“技术＋特色＋创新”专业方向课程模块

根据社会对人才的需求，按专业大类招生培养，按需求分流，在学科基础课程平台上，灵活设置专业方向。基于精深的专业性与广阔的视野并重的原则，突出专业课程内容精、学时少、水平高、应用广、效果好的特点，来优化机械动力大类专业中：机电一体化、现代制造技术、模具设计制造、热能工程、制冷与空调、汽车与内燃机6个专业方向的专业课程模块结构，确保每个专业方向设有科研基础好的特色课程和探索性课程，开有一定数量的选学课，以利于发展学生个性，增强学生就业的针对性。

4　整合课程减少学时

从社会、科技、行业发展需要和利于学生个性发展出发，打破传统的课程壁垒，重新进行整合，实现课程内容的交叉融合、相互协调和整体优化。如各种热工设备工作时，其工质的热力过程变化中均有流动与传热现象存在，而以往的工程热力学主要研究工质热力过程变化中的能量转换效率，流体力学只研究工质的流动，传热学又只研究热量的传递，学生学了这3门课程后，很难综合应用三者的知识解决工程实际问题，将这3门课程整合成热工理论课程，使那些被人为割裂的各部分内容之间形成有机的、符合知识本质的联系，最大限度地再现知识整体的本来面目。不仅形成了科学、先进、实用的课程体系，而且增强了课程教学活力，也强化了学生的工程意识。

优化后的机械动力大类专业四年制本科人才培养方案的总学时为2500小时，其中理论教学课时为2270小时，实验教学课时为230小时，集中实习、课程设计、毕业设计为42周。

5　配套教学与生产相结合的实践创新教学体系

学生的综合素质与能力单靠课堂教学是难以得到培养和锻炼的，是不能内化成素质的。还要配套教学与生产相结合的实践创新教学体系，把科研活动引入教学，加强工程训练和实践环节，使学生知识来源与能力培养多渠道、多元化。旨在培养学生的社会责任感、竞争意识、创新意识和综合实践能力。我们的做法是：

以技术应用能力培养为主线，不断完善“多系列、多层次＋模块”的实践创新教学体系，使理论与实践、课堂与课外有机结合，实现生产实习、社会实践、科研训练、课程设计、综合实验、毕业设计等实践教学工程化。

不断提升由动力机械产品结构分析、产品性能提高、先进制造技术、单项试验研究、测试控制技术和产品技术创新6个分室组成的动力机械工程模式专业实验室的实验教学水平，突出试验研究能力培养，不仅让学生在实验室进行产品结构、性能研究、仪器标定、制造工艺、控制技术、单项研究实验和实验设计的全面实验技能训练，而且师生在实验室共同开展科学研究工作，使学生受到科学研究的初步训练。

创新课体系，深入生产实际和学科前缘找课题，使创新课程体系与课堂创新教学相结合，课堂创新教学与创新实验、创新设计相结合，创新实验、创新设计与生产实际和行业发展相结合。不断提高教学质量，产生新的经济增长点，促进行业的技术进步。

二、实践效果

通识基础、学科基础、专业模块课程与实践创新教学体系，共同形成四面一体的人才培养方案，解决了地方本科院校以往存在的专业教育过窄、课程负担偏重，学生人文社会知识贫乏、工程意识不强、经济观念淡薄、个性不明显、创新能力过弱、发展后劲不足等问题。

应用树型人才培养模式，我校将机械工程系与热能动力工程系合并为机械与能源工程系，原有专业均按机械动力大类招生培养。师资队伍与实践教学资源优化组合后，初步形成了学术带头人＋创新团队＋创新模式的新局面。有利于集中师资设备力量，发展交叉学科，组建学术团队，构建优势专业群组，服务地方经济，提升学校核心竞争力。近三年，本专业教师为企业开发达到国际先进水平、国内领先水平的新产品2种，取得了良好的经济效益，推动了行业技术进步，获邵阳市科技进步一等奖2项，湖南省科技进步三等奖1项，国家专利3项，国家级教学成果二等奖1项，现承担国家自然科学基金项目1项、湖南省重点科研项目1项、省级与横向科研项目20项。

篇10

自20世纪末以来，系统耦合理论逐渐成为人们研究的热点。系统耦合理论对交叉领域的深入研究起到了重要的推动作用。在此理论的指导下，人们构架了不同地域、不同领域以及不同学科之间相互关联和影响的桥梁。“耦合”一词系借用物理学的概念。《辞海》关于耦合的解释是:两个(或两个以上的)体系或运动形式之间，通过各种相互作用而彼此影响的现象。例如，两个单摆中间连一根线或一根弹簧，它们的振动就是此起彼伏;原子内部电子的总角动量就是自旋角动量和轨道角动量的耦合;两个或两个以上的电路组成一个网络时，其中一个电路中的电流或电压发生变化，能影响到其他电路也发生相应的变化，这种现象叫电路的耦合。电路之间的耦合方式包括电感耦合、电阻耦合、互感耦合、电容耦合、电阻电容耦合等。在化学反应领域有耦合反应，将两个化学反应联合后，其中一个化学势大于零的反应，可以带动另一个化学势小于零，单独存在不能进行的反应能够进行。生物系统中许多反应就是靠这一原理实现了由不可能变成可能。在生物、生态、农学、地理学等领域，都有人们引用耦合的思路来分析和解决问题。两个或两个以上性质相近的生态系统具有互相亲和的趋势。当条件成熟时，它们可以结合为一个新的、高一级的结构———功能体，这就是系统耦合，属于一种动态的相对平衡的状态，任何系统，其非平衡态是绝对的，平衡态是相对的、偶存的。系统自由能的积累可使系统进入非平衡状态。通常人们说“能量是系统的驱动力”，无疑也适用于系统耦合。当条件和参量适当时，系统势能延伸，可以使不同系统实现结构功能的结合，产生新的且高一层的系统。它不是原系统量的增大，而是新功能体———具有新质的较高层次的系统。它联通了两个或两个以上的系统，发生系统耦合，由此产生的新系统称之为耦合系统。系统耦合的相关因子主要包括:耦合的关联性、耦合的整体性、耦合的多样性以及耦合的协调性等等。系统耦合是世界经济一体化的纽带，其理论意义在于充分发挥生态系统所固有的开放性带来的外延特性(自由能的积累)，导致系统进化和生产潜力的解放。系统耦合的生产潜力源于其催化潜势、位差潜势、多稳定潜势和管理潜势。耦合的关键是要打破原有系统的界限，破除原有系统的束缚，以构成要素的自然关联和信息的自由流动为原则，将关联要素进行重新组合，形成具有自组织结构的、系统内各要素具有能动性的新主体联合系统。例如人们关注的环境保护系统与经济发展系统的耦合关系(如图2所示)，两者存在催化潜势、位差潜势、多稳定潜势和管理潜势等等，将经济发展与环境保护之间关联起来，建立畅通的信息通道，建立新的自组结构体系，使各要素之间充分发挥能动性，相互促进、相互协调，从而构建新的动态平衡系统，找出经济发展与环境保护共同协调发展的最佳途径。

二、耦合经济概念的提出

在工业经济发展过程中，衍生出很多经济问题，例如个别的如污染物排放总量与环境容量不相容的矛盾，有望在已经立法促进的循环经济阶段解决。其他的矛盾，通过实施循环经济，可以在一定程度上得到缓解，但不可能得到彻底解决，这是因为按照物理中热力学第二定律的规定，能量是单向滑向退质劣化以至于彻底失去做功能力的。因此能量的消耗是持续的。再比如，现行的市场经济中的供求定律与生态系统的供求定律是相悖的，例如市场上海鲜鱼类的供给量减少，则价格上涨，从而刺激捕捞量增加，而海鲜鱼类的保有量则会下降。使这种相悖的规律通过耦合协同起来，扭转向耗竭方向恶性发展的局面，是可持续发展必须解决的问题。实现马克思所指出的:“人同自然界完成了的本质的统一，是自然界的真正复活”必须靠机制创新才能做到。继循环经济之后，人类社会进一步解决可持续发展问题的经济形态是“耦合经济”。所谓的耦合经济，是指在市场经济体制下，在充分发挥循环经济的基础上，通过当今人类社会经济活动与自然界的生产活动相互耦合，人造财富生产能力、自然资源消耗能力与自然资产生产能力相和谐，经济活动中排放氧化物的规模与自然生态系统的还原规模相和谐;人类社会所依赖的能源在依靠工程技术使能量得到梯级充分利用的基础上，工程科学突破了对物理学中热力学第二定律限制性的理解，以耦合作为创新的主要手段，在地球环境条件下，发展能够把赋存于地球环境中的能量聚集起来，使之成为新能源的可持续能源技术，最终实现由可持续能源支撑的人与自然共生共荣和谐发展的科学技术体系，使经济形态符合社会政治经济制度安排。简而言之，耦合经济就是人类社会经济活动和生产活动以及自然生产要素相耦合，经济(Economic)、环境(Environment)、可持续社会(Ecotopia)三者(3E)协调、和谐、共同发展，构筑“三生”(生产、生活、生态)友好复合型社会体系.

三、耦合经济的制度创新设计

经济学鼻祖亚当•斯密在其代表著作《国富论》中提出来的“看不见的手”原理，其含义是:社会中的每个人都在力图追求个人利益的最大化，即消费者追求满足程度(效用)最大化，生产者追求利润最大化，一般说他们并不企图增加公共福利，也不知道他们所增加的公共福利有多少，但是在这样做时，有一只看不见的手正引导他们去促进社会利益，并且其效果要比他们真心想促进社会利益时所产生的效果好。后来经过后世经济学家A•马歇尔等人的不断完善和演进，这只“看不见的手”已经成为今天市场经济理论中关于市场可以有效率地实现稀缺资源合理配置的机制。现在我们尝试移植这一原理，把它应用到自然资产的生产和消费领域中来。我们把这一原理中市场参与者的个人追求定义为明确目的，把在不经意中达到的目的定义为伴生目的。把这只新的看不见的手的原理描述为复合社会(包括自然界在内)的每个人都在力图追求个人满足。一般来说，他们并不企图改善生态环境，发展生态资产，也不知道他们所作的贡献有多大，但是他们这样做的时候，有一只看不见的手引导他们去达到伴生目的，并且其效果要比他们真心想的效果好。很显然，如果在实践中做到了这样，那就是将人类社会活动与自然生态系统活动耦合起来，在人们追求个人幸福的努力过程中，同时达到了生态友好、环境友好、气候友好的伴生目的。这只新的看不见的手，将是有效果的。作者构思了一个关于“空气资产”生产消费等行为中新的看不见的手起引导作用的模型(如图4所示)，它初步显示，经过努力这条路是可行的.假如我们每时每刻呼吸的空气资产为某个拥有者所有，消费者不按市场价格付费，就无法取得呼吸用的空气，就像哺育婴儿需要牛奶，婴儿没有付费购买牛奶的能力，而是由其抚养人代付的。由此我们建立这样的市场关系:空气资源拥有者依靠出卖自己的空气取得收入而生存发展，他会按照市场竞争决定的价格向消费者收取费用。由于排污者对空气产生污染，降低了空气的效用，进而降低了拥有者出售空气的价格，并因此受到损失。在法律的保护下，拥有者向排污者收取赔偿金而加大了排污者的行为成本。空气拥有者为了永续经营下去，会将出售空气得到的资金和向排污者收取的赔偿金用于根据消费者需要、维持和扩大生产者的生产量的投资，如用于清除污染从而提高销售价格的投入。一个非常浅显的道理:排污者向大气环境排放污染物使空气受到污染的过程，是一个自发的扩散过程，而拥有者要治理污染物的时候，首先是一个把污染物富集起来、分离出来的不能自发的过程，其后才是把污染物无毒、无害化转化的过程。较之排污者在排放之前污染物尚处于“浓相”时治理，至少是多出了把污染物富集起来、分离出来的成本。排污者终究会发现，赔偿损失比自己治理的花费要大，从自身利益考虑，他最终会选择自己治理而不是向空气排放污染物。这个很简单的模型告诉我们，通过导入一只新的看不见的手，使现行市场经济体系参与自然系统的运行耦合起来，最终实现建立在自然系统上的良性发展，自然资产保值增值基础上的经济繁荣、社会财富增长，是能够做到的。

四、耦合经济解决问题的思路

耦合作为解决问题的一种方式，本质上是一种创新，因为它符合创新的最本质特征，即把一切不可能变为一切皆有可能。从系统科学的角度来看，耦合是构造一个新系统的手段。由于新系统的新结构，决定了新系统的新功能。新系统能够涌现出新的特性或功能，包括把过去的不可能或把在其他存在形式下的不可能变成新系统下的可能。

(一)人类活动与自然活动的耦合如今作为地球村的村民，我们欣喜地看到经世界各国政治家、科学家以及社会名流的大声疾呼和国际组织的不懈努力，各国政治家在遏制全球气候变化问题上取得了越来越广泛的共识，并且列入国家议程。在有关制度驱动下的主要行动包括发展循环经济、深入的节能减排、清洁发展机制、低碳经济、可持续能源的开发和利用、植被恢复与荒漠化治理等。目前，全球人类活动排放的CO2数量远远多于全球自然生态系统还原的CO2数量，处于大气中CO2含量因为总量积累而上升的阶段，且CO2含量处于对气候不友好的、使全球气候变暖的水平。通过把人类活动与自然活动耦合起来，先期要达到遏制住大气中CO2浓度继续增长的势头。这要靠发展、繁荣地球自然生态系统，扩大其还原CO2的总规模与人类社会经济活动依靠发展低碳经济，使全球CO2排放总规模下降。两者相向运动至规模相当。其后一个阶段，是低碳、非碳可持续能源在能源消费结构中占主导，CO2排放总规模小于还原总规模，大气中CO2总水平因负积累而下降。最后一个阶段是使CO2排放总规模与还原总规模达到一个动态平衡阶段，此时的平衡使大气中CO2的浓度处于气候友好、生态友好的水平。这将是一个漫长的历史过程。在这里要呼吁的是，我们要把大气层中的CO2看作全球共享的资源。谁把它更多地转化成碳质能源，谁就多了一份竞争优势、生存发展优势。为此，应该制定国家发展耦合经济战略。

(二)人类社会与自然生态系统的耦合我们今天遇到的可持续发展问题原因是人类社会在以自我为中心的社会属性上走的太远，因此，我们要跳出现今的社会属性回归自然属性，但这绝不是要解体社会，重新以个体的形式实现人的自然属性，而是要通过创新破除目前这种游离于自然界之外的社会，建立一个包括自然界在内的复合社会。按照扩充后的复合社会去理解，认识论就要丰富和完善其内容。例如，除了经济基础和上层建筑之间的矛盾外，要增加自然资产基础与上层建筑之间的矛盾。除了生产力与生产关系之间的矛盾外，要增加自然资产生产力与人造财富生产力之间的矛盾。正确地解决这些矛盾才能构建人与自然和谐发展的复合社会。建立这样的复合社会最重要的制度创新在于明确生态资产的产权归属，确立并实现生态资产的价值。历史经验告诉我们，人类社会的很多问题，看到和想到远远不等于做到，而往往是稳定的利益结构、心智结构、群体的博弈结构在起决定作用。尤其是要实现可持续发展，要放弃无回报地索取自然资源的行为，拿出人类劳动成果的相当一部分回馈于自然，这将面临整个价值体系的改变，是极为不易的。构建复合社会涉及社会政治经济制度的调整与完善问题。首先，构建复合社会要解决的问题是明晰生态资产的产权归属，使生态资产受到有效保护，避免历史上一再发生、被经济学家称为“公地悲剧”的事件;其次，承认自然资产的价值和生态服务的价值并实现它们的价值，最终要在复合社会的框架结构之下，形成价格机制。这将是极为复杂、深刻的问题，不会在短时间内解决。为了不至于拖延时间，快捷而有效的办法是向自然资产的采掘、耗用和享受生态服务征收税金，提高现行市场经济成本和价格总水平。然后将征收的税金，以公共财政投入的方式，一方面用于支持耦合经济产业技术开发;另一方面用于扶持生态产业及生态资产所有者，矫正因为价值被忽视的参与市场竞争的先天畸形。因此，我们才能迎来一个生态逐步繁荣，环境容量相应增大，生态系统产出持续提高，生态服务逐步增强，自然资产充分保证的前提下、人造财富最大化得以实现，人与环境系统和谐共荣的未来世界。

(三)自然生产要素之间的耦合由于时间和空间的限制，即使是在科技水平高度发达的今天，人类认识和改造自然界的知识和能力都是有限的，人类历史上无论哪个阶段，由于认识能力的局限，所积累的关于自然的知识，都是有错误的，仔细推敲下来，对人类社会曾经有过的对征服自然产生的狂热情绪的批评中，有一种声音是“出于人类的无知”。其实，人们对于征服自然产生的狂热情绪并不是完全没有知识的无知，而是基于一些错误的无知。但是，在汲取因为基于偏颇甚至错误的知识而发生不适当的征服自然的行为招致自然报复的教训时，我们也要切实防止消极看待人类对自然进行干预甚至是改造的作用，防止犯以偏概全的错误。事实上，就自然的生产力而言，完全自然的状态中，往往蕴藏着巨大的潜力，但因为自然生产所需要素耦合不完善，而始终发挥不出来。其中的“玄机”一旦被人类看破并对其进行适当的干预甚至是改造，往往能够快速而有效地把这种潜力释放出来。古往今来，此类成功的实践不胜枚举。尤其是在当代科学技术飞速发展而又面临可持续发展难题的今天，运用人类知识作用下的劳动，把自然生产要素耦合起来，形成高的自然生产力，服务于人类社会物质财富的创造，理应成为耦合经济研究中的一个重要方面，也必将在耦合经济的实践中得到更加理智地看待和应用，并因为创造出难以估量的自然生产力而推动可持续发展。2000多年前建造的都江堰水利工程，至今仍发挥着巨大作用，成就了四川“天府之国”的美誉，是中国古代先人运用自然规律的正确知识，用劳动改造自然、使自然生产力得到大幅度提升的杰作，它发挥作用的本质可以理解为:通过都江堰水利工程改变有限水资源(自然生产力的一个要素)的时空配置格局，使得整个成都平原都能及时得到水资源以与其他各项自然生产要素偶合起来，使自然的生产力得到大幅度的提升。在当代，随着科学技术的进步，特别是人工材料提供的支持，人们通过干预和改造自然，形成了能够大幅度提高自然生产力的人工环境。例如，改革开放以后，我国北方农民发明并广泛应用的塑料大棚温室种植技术，改变了自然状态下整个漫长冬季因温度和热量水平不足以支持其他要素耦合并转化为生物质的状态，改善了城乡人民生活水平，富裕了一方农民。总而言之，在很多丰富而又具有说服力的成功案例的启发下，我们确实该自觉地、能动地、清醒地认识“运用人类知识作用下的劳动，把自然生产要素耦合起来，形成高的自然生产力”这一命题了。