能源化学工程导论范文
时间：2024-02-02 17:51:47
导语：如何才能写好一篇能源化学工程导论，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
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．
篇2
近年来以“翻转课堂”为代表的在线课堂教学模式逐步进入高校，通过分析高校化学类课程在线课堂的发展历程，总结了其具有教学时空扩大、解答针对性强、演示实验安全性三大优势，但是也存在学生学习自觉性较差、高校师生互动薄弱、知识点过度简化、动手实践无法替代这些不足，建议通过授课教师学科交叉背景、丰富的案例教学、合理的考试考核、强化课程考核测量与评价等环节逐步完善高校化学类在线课堂的教学。
关键词:
高校;化学;在线课堂;教学模式
1高校化学类在线课堂发展历程
2004年，萨尔曼•可汗用计算机远程指导他表妹学习数学，后来他开始录制十几分钟的教学视频放到网络上，供其他人下载学习。2007年，在前期的积累下，萨尔曼•可汗创立了可汗学院，兴起了“翻转课堂”为代表的在线课堂教学模式［1］。近10年来，在线课堂不仅在国外发展迅速，在我国也是逐渐被广大师生接受。2000年以前，受制于电脑硬件软件价格高昂，国内大多数高校非计算机类的专业的教学过程只有较少的使用电脑。进入21世纪的前5年，PPT这种教学手段广泛进入了国内高校的课堂，但是大学生个人电脑的持有率还较低。2005年以后，个人电脑基本在大学生中普及，虽然这一时期电脑软硬件价格下降了，但是网络通信的费用还是比较高，同时网速较慢也制约了利用网络进行教学，这一阶段，虽然国内很多高校制作了精美的精品课程网站，但是这些网站基本没有互动，且较少更新。2010年之后，智能手机迅速发展，同时网络资费大幅度下降，为国内高校在线课堂的全面发展提供了基础［2］。近几年来，国内高校大量的在线课堂纷纷呈现出来，但是基本偏向文科类和通识教育，理工科在线课堂不多，其中的化学类在线课程就更加少了。截止2017年3月15日，在国内几大主要在线课堂平台上搜索题目中带有“化学”的课程，其结果如下:(1)在超星公司尔雅通识课有复旦大学的化学与人类、浙江大学的化学与人类文明2门;(2)“智慧树”在线学习网有兰州大学的化学工程基础、中国海洋大学的食品化学、天津中医药大学的生物化学3门。第三，清华大学“学堂在线”课程有9门，分别为清华大学的有机化学、四川大学的化学反应工程、清华大学的材料化学导论、哈尔滨工业大学的水分析化学、北京大学的化学与社会、台湾新竹交通大学的微观化学世界、哈佛大学的生物化学原理、麻省理工学院的固体化学导论、美国戴维森学院的药物化学。第四、网易公开课在线学习课程较多，有大连理工大学的改变世界的化学、南开大学的化学类专业导论、化学与社会、中国科学技术大学的化学与日常生活中的安全、中国石油大学的身边的物理化学世界、济南大学的化学与人类健康、天津大学的化学漫谈、安徽大学的化学与科学素养、湖南大学的化学与能源、南京理工大学的神奇的化学元素、河北工业大学的绿色化学技术、河南大学的走近化学，加利福尼亚大学欧文分校的普通化学、有机化学、化学生物导论、热力学和化学动力学，麻省理工学院的魔术背后的化学、固态化学导论、化学原理、耶鲁大学的新生有机化学、可汗学院的基础化学、有机化学。可以看出国内大学的课程仍是以科普通识教育为主，虽然也有少数高校为专业性比较强，但相对于国外高校较弱。
2高校化学类在线课堂教学模式的优势
有统计分析表明，可汗学院制作的一些课程比美国常青藤高校制作的一些免费课程还受欢迎，因为在国外许多高校的在线课程，依旧主要是只录制教师上课的过程，某种层面来讲，依旧是满堂灌的一种形式，而可汗学院则强调了学习的过程。大量的研究表明，学生无法在接近一个小时的课堂里高度保持注意力集中，而可汗学院的每个在线课堂视频则比较简短，在十几分钟内完成，可以保证学生高度的注意力［3］。同时把教学的时空界限打破，不在拘囿于过去的学校，而可以学生在课下观看视频进行提前自学，然后将某些不理解的内容带到课堂上由授课教师答疑解惑，从而完成一个知识点的学习。除了以上这些共性的优点之外，高校化学类在线课堂还有自身的优势，就是化学演示实验，对于专业学习化学的大学生而言还是必须了解的，但是由于某些危险性存在以及课时的限制，无法在学校实验室课堂上展示，这时利用在线课堂的安全性就体现出来了。
3高校化学类在线课堂教学模式的不足
但是由于在线课堂在高校中推广的时间短，还是存在一系列的问题。首先，高校学生的学习积极性相对较为薄弱，尤其是缺乏高考等一些大型考试的指挥棒，学生课下提前自学的热情和态度相对不高，甚至在一些网购平台例如淘宝出现了代看在线课堂视频的服务，尤其是一些通识教育课程居多。这主要是由于在线课堂时空分离的带来的一个不足，无法实现学生学习过程的实施监控。产生这样的一个很大因素与学生的学习态度迷失，缺乏对专业、对课程的应有热情。其次，高校教师与学生之间的熟悉程度有限。由于高校课程设置的特点，学生不再像中小学那样有固定的教室可以长时间的在一个教室里，而教师在在教室的时间同样较短。再加上学生人数往往较多，甚至有一百人以上的大班教学，教师与学生之间缺乏一定的默契和了解，这对于开展在线课堂中的课堂答疑环节存在一定的不利。第三，在线课堂教学模式可能存在过度简化的缺陷，因为在线课堂时间较短，有些本来需要用数学公式做严谨证明的内容，往往用特定的例子去解释说明，从而不具有广泛的应用性［4］。以高校化学类课程为例，尤其是理论性较强的物理化学，还是需要数学公式的推导，在过去已有的PPT模式之下，已经存在学生反映进度较快，没有用黑板板书效果好，而现有的在线课堂这样的过渡简化进一步加深了。最后，在线课堂模式不可替代实验动手操作，化学类课程虽然有些演示实验可以采用在线课堂的模式，但是还是有很多的实验技能需要学生通过在实验室中亲手操作才能掌握。这些实践技能用教学视频是无法替代。
4高校化学类在线课堂教学模式的发展对策
首先，不同专业的化学类课程授课教师应具有交叉化的学科背景。高校非化学化工专业学生在化学类课程学习的热情不高涨很大一部分原因是由于往往这些课程由纯化学背景的教师任课［5］。化学专业科班出身的教师虽然能保证化学教学上的深度，但是无法保证化学教学的广度，教师需要完善自身的学习，才能更好的通过简短的在线课堂上对学生进行引导。第二，在线教学设计需要更多的引入案例教学，例如环境专业，可以以大气污染引入化学反应动力学的学习，如果只是简单罗列物理化学的基本公式，会造成学生本专业上缺乏认同感，进而影响学习兴趣。只有深入研究教学过程，并通过准确的案例指出哪些化学知识点在哪些环境保护与治理的实践中如何应用，才能使学生在学习兴趣上强化。第三，完善考试考核形式，不能只注重在线考核，也要注意线下的考核。但是同时要注意考试考核的难度与广度，不能所有的专业一刀切，采用一个难度，还是应该充分考虑不同专业的特点，根据这个专业的课时以及后续相关课程的要求，进行设计考试考核，实现课前在线课堂预习、教室答疑解惑、课后作业巩固等环节的全方位考核。第四，强化高校化学类课程的考核测量与评价。在高校虽然一般考试有试卷分析与考核评价，但是形式过于简单，往往是简单的划定一下成绩的比例，再对比较突出的问题进行主观性的文字描述，缺乏大量的数据分析。这一方面是由于高校化学类课程的考核相对于中学较少，中学一般一个学年有多次考核，能达到月考甚至是周考，而在高校一门化学课程往往只有在一个学年考核一到两次，这样的考核，无法使任课教师掌握学生学习的动态，这时候，对学生成绩的测量与评价更加显得重要，一方面可以给本学期授课学生成绩进行合理分析，还可以进一步指导下一学期或者学年的教学工作。
5结论
以“翻转课堂”为代表的在线课堂教学模式在高校化学教学中还是比较新颖的，在今后的推广中，需要进一步强化其优点，克服其不足，使之能够较好的为高校化学教学提供有力的支持。
参考文献
［1］牟新利.公共选修课“疾病、药物与健康”翻转课堂的实证研究［J］．大学教育，2015(7):147－148.
［2］瞿旭晟.大规模开放在线课程对国内高校课堂教学的影响与对策［J］．长春教育学院学报，2014(2):105－106.
［3］张小坡，魏娜，靳德军，等．基于微课的翻转课堂法探索天然药物化学教学［J］．广州化工，2016，44(12):191－193.
［4］袁素真，衡衍.翻转课堂教学模式的优缺点分析［J］．长江丛刊，2016(21):235－235．
篇3
关键词：地理信息系统；供水管理
Abstract: will the geographic Information System (Geographical Information System, GIS) applied to the city water supply network management Information System, water supply for the city to provide a new management System, the System structure of the studies, part of this System and the main technology application were discussed.
Keywords: geographic information systems; Water supply management
中图分类号：C922文章标识码：文章编号：
随着计算机技术与网络技术的发展，地理信息系统的应用得到了飞速的发展，在应对自然灾害、公路建设管理、城乡规划中起到了重要作用。地理信息系统（Geographical Information System, GIS）的主要工作领域是地理空间数据的处理，人工渠道具有典型的线性地理特征，适合应用GIS 进行可视化、形象化的管理和表达[[1] 陈述鹏,鲁学军,周成虎. 地理信息系统导论[M] . 北京:科学出版社,1999.
[2] 郭洪良, 管理信息系统在供水管网中的应用[J]. 化学工程与装备, 2010, 10: 205-206
][1]。GIS系统是融计算机图形与数据库于一体，存储和处理空间信息的高新技术，它把地理位置和相关属性有机地结合起来，并借助其独有的空间分析功能和可视化表达方式，提供各种辅助决策功能。
供水管网是城市供水系统的重要组成部分，且是隐蔽、分散的工程，管理的难度较大，而且目前我国大部分供水企业管网管理方式都比较传统、落后。因此，引入地理信息系统对城市供水管网管理进行辅助决策，对提升城市供水管网科学化管理水平，提高城市供水管理的工作效率有着重要意义。
1 城市供水系统的现状
目前，我国供水行业管理总的来说还是“粗放型”，供水电耗较大、管网的漏失也比较严重。能源紧张是世界性问题，但随着经济建设的发展，能源矛盾在我国尤为突出，节约能源成为我国基本国策。由于供水规模不断放大，供水电耗也日增，供水电耗在制水成本中约占30％～50％比例，因此降低供水电耗不仅可以缓解国家能源紧张的形势，而且提高了供水企业的经济效益。
给水工程是城市的重要基础设施，是社会生产和人民生活的命脉，在保障经济建设和人民生活中发挥重要作用。随着国民经济的飞跃前进，我国给水事业得到了迅速的发展，至2005 年全国497个城市设有水厂1920 座，日供水能力达8382.5万立方米。按照建设部规划，“八五”期间平均每年供水量递增515万立方米，“九五”期间平均每年供水量递增710万立方米，到世纪末城市年需水量将超过600亿立方米。给水事业已开始处于“大发展大提高”阶段，已经由单纯的增加水量向着加强管理、提高效益、提高供水安全性的方向发展。我国制订的供水行业2000 年规划提出了两项提高(安全、效益)和三项降低(电耗、药耗、损耗)的发展目标。为达到这一目标，必须提高供水行业的管理水平，实现管理的科学化和现代化[2]。
2 系统总体要求
2.1 系统设计总体目标
系统的总体目标是：高效、规范的管网图形档案信息管理，严谨、科学的管网运行状态管理，及时、有效的辅助决策服务。整个系统建成后将实现：①澄海城区范围内管网图籍资料的计算机管理；②能够快速提供准确的抢修、施工方案决策支持；③查询各种供水管网信息，提供标准的规划、设计图纸；④实时有效的管网动态监测分析，提供供水调度决策支持；⑤管网运行状态分析，对规划、设计和现有管网做出适当的评估；⑥统计和各种供水信息。
2.2系统的设计原则
系统的设计遵循软件行业规范,充分考虑先进性、实用性、安全性和可扩展性，采用先进的主流软件技术。在数据安全性的设计上，采取限定数据使用权限、定义用户级别等措施保证数据的安全性；在系统可扩展能力上，采用系统结构的优化设计以及灵活的数据库系统,使各功能模块在相互关联的基础上尽可能独立操作运行。保证系统能随着软件的升级不断更新版本或扩充功能。
2.3系统的特点
①先进性
系统是采用面向对象的设计方法，使用Visual C++面向对象语言和先进的GIS开发包，以Windows xp操作系统为平台开发的应用系统。
②实用性
系统的设计以实用性为目的，吸取国内外地理信息系统软件的优点，并结合中国国情及管线信息管理的实际，以保证系统建成后能尽快地投入实际运行，发挥作用。
③标准性
系统的各类信息分类编码严格遵循现行的国家标准和行业标准，对标准中未涉及的内容制定系统内部标准进行规范化处理。
④扩展性
系统在软硬件和数据等方面留有一定的扩展余地,具有与其他系统的数据转换接口。
⑤合理性
系统进行软硬件配置时，充分考虑软件和硬件及应用方面的性能价格比，使系统的配置最为合理。
⑥安全性
系统在运行、维护等方面有较高的稳定性，以保证数据的安全，防止数据非正常损坏和丢失。
⑦方便性
系统界面设计友好、便捷、美观大方，各项操作简便、灵活。
3 系统总体设计
3.1软硬件设计
操作系统和数据库配置：软件平台：Mapinfo 网络平台；数据库软件：Access 和关系数据库管理系统RDBMS（服务器端为SQLServer）；辅助工具：AutoCAD；开发工具：VB，MAPBASIC；应用软件：“供水管网信息系统”软件；操作系统：Windows 9x，Windows NTServer，Windows 2000 Professional， Windows XP。
网络设备：网络交换机、网卡、网线；服务器：工作站或小型机（如果使用微机型服务器，建议主频在800MHz 以上）；微机：PentiumⅢ以上，主存64MB以上，硬盘10 GB；工程扫描仪：如Contex（A0 幅面）800 dpi；喷墨绘图仪：如HP750；数字化仪：A0 幅面；打印机：针式、激光或喷墨打印机。
3.2模块功能设计
根据系统总体目标及设计原则，以及系统所要具备的项目技术内容，结合Mapinfo 的二次开发平台的特点，将整个系统分成九大功能子系统。
1）管网图形输入编辑子系统：提供方便管理供水管网的手段，能迅速直观地构造整个网络，建立与网络元素相关的属性数据库。该系统具备供水管网各组成成分的属性数据输入、外业探测的供水管网空间数据的转入、管网编辑、设计以及外挂数据库等功能。
2）管网编辑设计子系统：对管线、管点的空间数据各种操作和编辑；对管线、管点参数和属性的编辑和统改。
3）管网管理子系统功能：通过查询工具的查询方法（按管线查询、按照所在区域查询、按照设备种类进行查询、按照条件查询、模糊查询）可快速对目前的管网信息进行全面了解和详细分析，从而能指导管理人员进行高效而正确地查询和分析。
4）用户水表管理子系统：提供与收费系统的接口，以获取完整的用户信息；查询各种用户、水表属性，实时读取水表用水量。
5）日常台账管理：包括日常维修管理、定期维修管理、接水工程管理三个相对独立的台帐，分别提供相应的编辑、查询、统计工具。
6）事故处理子系统：包括两个模块，一是爆管事故处理（管网中突发的爆管等漏水事故发生后，只要用户指定漏水位置，事故处理子系统就能够自动制定出合理的处理方案以便及时排除故障）；二是火灾事故处理（在城市中突发火灾时，用户只需指定失火处，并给定搜索条件，系统将能够根据搜索条件，找出可用的消防栓，提供给消防部门）。
7）档案管理子功能：提供各类管件的施工资料和竣工资料的管理，能够查看任何管件的施工竣工资料，或根据施工竣工资料信息查看属于相应施工竣工记录的全部管件，并根据施工竣工资料快速查询、统计和出图。
8）管网维护子系统：维护管网拓扑完整性和数据的一致性，管理个管线维修记录，及时发出管件更换预警。
9）系统管理维护功能：包括系统安全权限设置、系统数据库管理功能和数据备份和恢复功能。
3.3 人机接口设计
人机接口是用于计算机系统和用户通过屏幕进行一系列询问与问答的交互过程，其任务是确定上述交互的方法、内容与具体格式。该系统提供的交互方式有菜单法、填表法，系统响应时间段短，对话清楚简单，无二义性，操作方便和友善的用户界面。
