提高化工熱力學教學質量的幾點思考

摘 要：本文在教學過程中探討了如何提高化工熱力學質量。著重從以下幾個方面進行論述：理論聯系實際，激發學生學習興趣；通過化工熱力學軟件的操作，鍛煉和培養學生的創新能力和動手能力；通過改進教學方法的改進，提高課程教學質量。

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方程、活動系數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，了解學科發展動態，培養學習的嚴謹作風，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 理論聯系實際，激發學生學習興趣

對日常生活中一些常見的現象用專業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相聯系。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插進來，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系起來。霍金[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。根據熱力學第二定律，事物總是向無序狀態變化，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，碎片是無序的狀態。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，首先能培養學生勤于思考、開拓創新的精神；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始人著名低溫物理學家卡末林-昂內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生巨大影響的貢獻—— 超導電性的發現。最后如何利用超導電性實現磁懸浮列車，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。是基于序貫模塊法的穩態過程模擬軟件，并附帶有龐大的數據庫，包含了豐富的狀態方程和活度系數模型。在各章節的計算過程中，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，培養學生嚴謹的學習作風

化工熱力學是一門嚴謹的課程，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。通過日常的作業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，培養其嚴謹的學習態度和作風。

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.

[6]霍金.宇宙的起源與歸宿：聽霍金講萬物之理[M].譯林出版社，2009.

[7]陳新志.《化工熱力學》教材的改革[J].化工高等教育，2000（3）：25-29.