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工程热力学的初步认识范文1
工程热力学是一门从宏观角度去研究能量转换规律的学科，它的主要定律，包括第一定律和第二定律都是基于经验总结。这就是说，这种经验总结为该课程的教学结合实际提供了便利条件。教学时应该充分利用这个特点，在课堂教学过程中，结合实际设置疑问，引导学生积极主动思考，既能活跃课堂氛围，又能使学生在思考中进行后期的学习。例如在热力学第一定律讲述时，可以在课堂上再现第一类永动机的设计，并让学生参与指出设计的不足或提出自己的设计，当学生兴趣盎然时引出第一定律。第一定律引出后，引导学生举出自己在日常生活中所接触的能量转换事例，活跃课堂气氛后，提出问题：封神榜中哪吒的风火轮是否能实现？如果能实现飞机、汽车还是否有存在的必要，如果不能实现，又是什么原因呢？经过探讨后将疑问留给学生，并提示随着热力学第二定律的深入学习他们可以得到想要的答案。又如在蒸汽动力循环讲授时，可以给出火力发电厂发电效率计算的例题，学生在亲自计算后，深刻体会到目前我国火力发电厂的实际效率不高的现状，并开始关注如何提高效率的问题，这时可以将该问题留给学生，并提示随着蒸汽动力循环的深入学习，他们将得到想要的答案。本人在教学实践中发现这种故设悬念的做法，在激发学生的求知欲，提高教学效果和活跃课堂气氛方面均有显著作用。当然这种故设悬念，引导学生思考的教学方法的具体实施，则需要从系统的角度，依照教学进程依次设置。本人认为以下过程可作为设置悬念的主线，即从能量能否转换到能量转换是否有规律可循，从能量是否守恒到能量守恒过程是否一定能进行，从理论可以进行的过程实践上为什么不被采取到理论上完美的过程能否实践上努力实现。围绕这条主线去设置疑问能发挥学生学习的主观能动性。当然设置悬念的时候一定要注意从现实生活出发，这样才能真正激发学生的兴趣，引导学生自我思考。
二、重视教学中的育人
尽管工程热力学是广大学生以及教师公认的较为枯燥的基础课程，然而工程热力学却蕴含了大量的为人处世道理，如果能将属于自然科学的工程热力学与人文教学结合教学，不仅起到提高教学效果的功能还能达到很好的育人功能。例如，围绕热力学第一定律可向学生讲述付出与收获之间的道理，围绕热力学第二定律中能量自发转换的方向性问题，可以向学生传达这样的思想：提高个人素质是一个从低品质向高品质转换的过程，因此不是一个自发的过程，需要付出代价才能实现。换而言之，在校大学生要懂得要提高个人素质，将来赢得用人单位的认可，现在必须通过努力才能实现。同时工程热力学所涉及的领域为能源，众所周知，能源是当今世界各国争夺的主要资源之一，资源问题最能激发学生的时代责任感。然而学生在中学时代，知道得更多的是国家地大物博，各种资源尤其是煤炭资源丰富，尽管也知道人均占有率不高，但是并未深刻意识到能源的合理使用对当前能源抢夺局面的改善作用。因此在绪论中除了重点给出学习学框架外，还应该介绍各国的能源利用政策以及能源利用效率，让学生认识到我国能源利用过程与发达国家之间的差距，唤醒学生的爱国心和责任感，提高学生学习动机。总之，加入人文育人思想后，工程热力学的教学会变得更加活泼，学生的学习参与热情也逐步提高，因此重视教学中的育人功能是不可忽视的教学方式。
三、注重工程应用，加强实践
传统教学过程中，学生往往通过做题目巩固所学知识，并且效果不能皆尽人意。尤其对应用性很强的课程，做题目只是辅助手段而不是最佳的方式。要将工程热力学这门课程的抽象性剥除，非常有必要在课余时间带领学生参观学科所应用的领域，例如火力发电厂。一般在取得学院认可的条件下，可以与当地火力发电厂建立联系，在绪论讲授完，或蒸汽发电讲授前，可分批次带领学生进入电厂学习参观，在参观过程中使学生了解发电厂的流程，了解汽轮机、锅炉、给煤机等设备以及发电原理；参观过程中，结合安全工程专业特点，可多提醒学生电厂发电过程中可能存在的危险有害因素；也可以向学院申请邀请电厂安环部负责人以讲座的形式给安全工程专业学生系统讲述电厂蒸汽机发电时存在的危险有害因素；制冷和制热学习过程中，带领学生了解空调、冰箱的工作原理。这些都有助于学生认识课程的重要性并牢固掌握知识点。为提高学生的实践参与度，可以要求学生提交实践学习报告，并作为该课程考核内容之一，达到解放学生为考试而被动学习的局面。此外工程热力学知识点比较抽象，有必要开设部分课内实验，让学生掌握压力、温度、热量等基本量的测量方法，并运用课堂讲授的相关基本知识观察实验现象、分析处理实验数据，巩固并加深有关理论知识，促进理论联系实际，以利于培养学生分析问题和解决问题的能力。
四、充分利用多媒体技术
多媒体具有直观、信息量大的特点，非常适合于复杂和抽象课程的教学。运用多媒体创设教学情境，有助于激发学生学习兴趣，以其独特的形、声、景扣动学生的心弦，化无声为有声，化静为动，使学生进入一种喜闻乐见的、生动活泼的学习氛围，从而使学生产生极大的学习兴趣。[3]工程热力学中所研究的能量转换必须基于热力状态的变化，即在状态变化的过程中实现能量转换。而从一个状态到另外一个状态必然经过一定的过程，因此示功图p-v图、示热图T-s图是工程热力学非常重要的工具，甚至可以说是工程热力学独特的语言。实际气体包括水蒸气、湿空气，工程应用包括动力循环以及制冷制热循环的研究中都用到了这种图形化的语言。这种图形化的语言是动态过程的描述，因此可以借助多媒体的动态、形象特点将静态的图动态地展示给学生。通过这种动态教学，可以将抽象的理论学习化为直观易懂的学习。‘
五、总结
工程热力学的初步认识范文2
关键词：专业基础课；演示性实验；综合性实验；开发实验室；仿真实验
一、实验教学在专业基础课中的地位及重要性
实验是科学探索的先导。大学生通过基本实验教学能掌握基本的实验技能，能深入理解专业基础课中的基本理论知识。实验教学是培养大学生专业领域创新意识和探索能力不可替代的手段。实验教学已被列为实现创新人才培养目标的重要教学环节。热能工程、建筑环境与设备工程等专业的专业基础课包括工程热力学、传热学和工程流体力学。它们普遍存在概念多、理论抽象、公式繁杂等问题，有必要通过实验环节加强教学方面的理解。本文从专业基础课的基础实验出发，在原有实验教学体系的基础上，对专业课程的实验室建设和教学改革提出一些构想。
二、能源动力类专业的实验教学体系基础
《工程热力学》、《工程流体力学》和《传热学》三门课程的实验是能源动力类专业最为重要的专业基础课程，一般包括：①换热器温差传热做功能力损失测定；②水的沸腾过程及其P-T汽化曲线测定；③喷管流动特性实验；④压缩机效率测定实验；⑤制冷循环性能系数ε测定；⑥冷却塔性能测试实验；⑦CO2超临界P-V-T实验测定；⑧空气的比热容的测定；⑨管道内雷诺实验；⑩能量方程（伯努利方程）实验等。
1.基础实验的作用。河北工业大学能源与环境工程学院热能工程专业为了充分发挥实验教学的功能，在实验课上引导和培养学生的实验技能及动手能力，理清实验课教学与专业基础理论课程的关系，要求学生以严谨求实的态度、以科学创新意识积极动手完成实验，让学生理解实验课中实验现象与教学理论的关系、实验现象得出的结论在理论教学中的作用以及现象与理论的过渡过程等，以期通过实验教学环节达到理解抽象理论和概念的目标。首先是基本测量仪器仪表以及测量系统的使用，包括温度、液位、流量、湿度、流速等基本热工参数的测量，目的是使学生了解和掌握基本物性参数中测量的基本原理与方法。指导教师在定压条件下帮助学生完成空气比热的测量实验、金属热导率等基本实验教学，让学生通过这些实验过程理解物质属性的测量方法，并在理论教学上逐步进行专业基础课的其他相关实验。
2.演示性实验在教学中的重要地位。在经费条件有限的情况下，演示性和验证性实验可以填充实验教学中的部分不足。演示性实验通过直观视觉反映抽象的概念或理论，对于学生理解抽象概念，印证基本理论有较大帮助，既可以达到巩固课堂上所学内容的目的，又可以使学生初步熟悉各种仪器设备及其操作规程。比如工程热力学课程是热能工程、建筑环境与设备等专业非常重要的专业基础课之一。它对后续专业课程的学习起着至关重要的作用。这是其本身知识体系所决定的。我们知道热力学理论是从热能与机械能相互转换的实践中发展起来的，主要内容围绕热与功转换。其中动力循环部分，有较多的抽象的概念，例如热力学第二定律，开尔文说：“不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机”。该定律用实验验证非常困难，而用仿真实验则比较容易做到。水的定压加热过程实验，包括水的一点（三相点）、二线（饱和水线、饱和蒸汽线）、三区（过冷水区、汽水两相共存区、过热蒸汽区）、五态（过冷水、饱和水、湿蒸汽、饱和蒸汽和过热蒸汽），加入动画仿真，学生就很容易掌握水蒸汽的热力性质。热力过程和热力循环中一些内容也可以加入动画仿真，在教学上引导学生自主分析，从而提高其对知识的理解和对知识的感受能力。工程流体力学可以进行自然循环静压传递扬水演示实验水流流动形态及绕流演示实验、流谱演示实验、水击现象演示实验、虹吸原理演示实验、空化机理演示实验、紊动机理演示实验等。
3.仿真实验室的建设和健全。仿真实验室可以利用动画软件进行研究演示，在节约财力的基础上，能部分达到学生理解实验的目的，特别是大型复杂实验。相关的例子如《工程热力学》锅炉中工质水的定压加热过程，由过冷水加热到饱和水、到饱和蒸汽、再到过热蒸汽的过程涉及复杂烦琐的计算，若通过计算机编程技术来计算此过程，不仅可提高计算效率，还可锻炼学生把编程技术用于工程计算的能力。《水和水蒸气热力性质图表》和《空气热力性质图表》等这些传统图表，通过编写程序的方法使用，可有效降低出错的可能性。现在很多设计和科研部门已采用一些工具软件。有一些工具软件使用的项目，可以借鉴其他高校正在进行的火电机组仿真实验室的建设和健全。模拟实验项目有200MW和300MW火电机组的全过程，包括锅炉启动前的准备：制粉系统首先投入运行，锅炉给水系统相继打开，引风系统相继作用，系统点火，空气预热器配风，相应参数维持到正常运行状态，汽轮机开始正常冲转、加负荷、并网等，给水三冲量控制投入，炉膛壁温的检测等环节的实施。让学生通过仿真实验加深对锅炉机组、汽轮机机组等主辅设备系统组成和运行原理的认识和理解；通过仿真实验来理解热力发电厂中锅炉给水控制、给煤控制和蒸汽控制系统的基本功能、组成和操作方法；通过模拟实际操作，对现代大型火力发电机组的运行方式进行比较深入的认识，同时对火电机组仿真技术有了一定的了解。学生通过对不同容量火电机组的全工况仿真运行实践，不仅可以提高动手能力，而且深入理解专业知识，也增加了专业自信。
4.综合性实验教学和开放实验室。逐步建立综合性实验教学和开放实验室是实验教学的重要环节。综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与之相关课程的实验。为了进一步拓展学生的实验领域和实验技能，我们以专业基础课的理论指导开拓综合性实验，在有限物力及财力的条件下，通过自行研制设计开发新的实验内容，在现有设备和热工系统的基础上改造原有设备和系统，开发研制具有新功能的系统。例如，在换热器实验台上，把原来的换热管改成热管等项目；在利用太阳能集热器加热水的系统中，改造其成为小型溴化锂制冷系统中蒸汽发生器中的热源。在条件允许的情况下，可组织学生设计和安排实验的基础平台，以激发学生在此方面学习的积极性和探索精神的热情。目前正在做不同管道（螺纹管、波纹管等）的换热器的传热性能的研发，就让学生感受到了自主学习和探索的乐趣。我们在开展创新层次实践平台的构建，培养学生独立思考和创新能力方面还需要很多设想，要不断地将其付诸实现，需要不断的探索和努力。
依据热能工程和建筑环境与设备专业基础课的特点和需求，提出专业基础课中实验教学在优化理论课程中的重要地位，并使专业基础实验教学项目和教学手段，在教学中得到一体化的建设和整合，可以通过分阶段、有重点、分项目地安排实验教学课程，将传统的把工程流体力学、工程热力学和传热学的实验教学分割开来的实验教学整合为四个阶段的实验教学环境，在不同阶段有计划系统地培养和训练学生，不断提高教学效果。高等学校的根本任务是培养人才，无论高素质的工程技术人才还是具有科学探索精神的科技人才都离不开高素质的师资队伍和科学先进的教学理念以及过硬的实验教学方法和手段。
参考文献：
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工程热力学的初步认识范文3
关键词：高等物理化学；环境专业；教学内容；教学方法
浙江工商大学案例型《高等物理化学》课程改革研究 （xgy12105）项目。
【中图分类号】G642
物理化学作为环境、化学、生物、化工、材料等专业本科生基础课，由于概念多、公式多，学生在学习过程中普遍感到抽象、难学和难理解，厌学倾向比较明显。然而，物理化学中的理论、方法和观念在培养学生创新能力方面又具备其他课程无法替代的作用。高等物理化学作为物理化学的延伸，是研究生阶段的核心基础课之一。因此，根据具体研究方向，改革教学方法，避免满堂灌输式的传统教学模式，重新点燃学生的学习兴趣，对培养研究生科研创新能力至关重要，是未来高等物理化学课程改革的必然出路。
一、我校环境专业研究方向与物理化学的联系
我校环境科学与工程专业具有一级学科硕士学位授予权，经过多年发展，已形成5个特色的学科方向：（1）废水处理与优化控制技术；（2）废物处置与资源化技术；（3）大气污染控制理论与技术；（4）环境功能材料与友好过程技术；（5）环境生物与生态修复技术。这些特色研究方向与物理化学有着非常紧密的联系，物理化学的理论和方法一直被运用到环境保护中。例如：（1）水处理过程、污泥消化处理、热污染控制等许多方面都涉及热化学模拟计算；（2）作为常用的高级氧化技术之一-电化学方法涉及电化学基本原理、内电解、电凝聚、电解氧化/还原及电渗析等物理化学知识；（3）环境功能催化材料涉及热力学和动力学等多方面的知识；（4）吸附剂、表面活性剂等污染修复方法与物理化学中胶体与界面部分密不可分。因此，针对研究生高等物理化学课程改革，必须考虑如何体现课程特色、以何种模式实现研究生科研活动中基础知识再认识以及创新性思维能力的提高等关键问题。
二、环境专业高等物理化学教学设计改革
1.教学内容改革
高等物理化学包括化学热力学、化学动力学、统计热力学、结构化学四大块内容。作为环境专业研究生的基础课程，各部分教学内容应注重突出特色，有所取舍，不能简单重复本科阶段的物理化学教学。针对本校环境专业研究方向和有限的课堂学时，笔者认为，选取化学变化的方向和限度问题、化学反应的速率和机理问题、催化剂结构与性能关系、电化学基本原理和应用作为核心教学内容，有利于吸引学生结合自己的研究课题进行深入的自主学习。
在理论教学的基础上，适当增加1-2个具体实验，通过实践教学深入、形象地理解环境净化技术应用时的物理化学基础知识。
2.教学方法改革
大量的实践表明： 传统的以教师讲授为主的教学模式已经不能适应时代的发展，尤其是抽象性、概括性、逻辑性很强的高等物理化学教学。要培养研究生的科研创新能力，必须激发学生的自主学习热情。因此，改革教学方式，以学生为主体，教师讲授为辅，进行前沿引导式教学为现代高等物理化学教学改革点亮希望。
具体课程安排过程中，可按教师讲授（提出问题）学生互动（解决问题）教师总结点评（基本原理强化）顺序展开教学。改变传统的系统讲授为重点讲授，教师根据学科特色，有侧重地突出物理化学专业知识点的应用和前沿，设置课程研讨课题；学生根据兴趣自主选者课题，课后进行文献调研和归纳，并在课堂上展示学习心得；最后，教师根据学生自主学习情况进行点评，并提出改进的建议。此外，在课堂教学上，应经常以启发式的语言、事例来激励学生，引导他们积极主动进行学习。
三、物理化学教学改革初探
根据教学设计，笔者初步尝试了教师主讲3个专题，提供学生6个课题，辅助1个实验的教学模式。教师主讲内容包括：（1）物理化学在光催化环境净化技术中的应用；（2）物理化学在环境电化学技术中的应用；（3）物理化学中的胶体界面化学。提供学生选择自主学习的课题如下：（1）物理化学与环境保护；（2）光催化体系的反应机制及应用时的瓶颈突破；（3）电化学处理有毒难降解有机污染物的电子转移机理；（4）污水处理中的热力学过程；（5）吸附法处理环境污染物的动力学过程；（6）胶体表面/界面调控与环境污染治理。要求学生学会利用学校图书馆的Web of Science和google学术搜索工具，查阅自选课题相关的文献，主要是主流TOP期刊的论文，在大量阅读文献的基础上，写出能体现课题核心内容和研究亮点的综述。经过这两阶段的学习，学生已基本具备文献查新、科学问题提炼的能力。最后笔者选取环境污染治理的新技术-太阳能光催化处理印染废水为辅助实践教学，通过改变反应条件，观察废水色度变化，既能给学生直观感受，又能通过后续的数据处理，让学生体会到物理化学基本理论的美妙。
本实验中主要涉及物理化学中的阿伦尼乌斯公式：
（1）
其中k为反应的速率常数，可以通过不同时间染料降解动力学进行拟合得到；A为反应的频率因子，对于确定的化学反应为一常数；Ea为反应活化能；R为理想气体常量；T为热力学温度。通过对公式（1）进行对数转换，可以得到公式（2）：
（2）
通过测定不同温度下染料降解的速率常数k ，可以利用公式（2）计算得到反应的活化能Ea；进一步通过有无催化剂的对比实验，可以计算出染料降解反应中添加催化剂对Ea的影响，预测反应过渡态的相关信息，直观而深刻地体会到物理化学基础知识点在实际环保技术中的应用，使理论与实践完美结合，激发学生在各自研究领域重新学习物理化学的兴趣。
四、结束语
总之，物理化学是一门基础理论性和实践性都很强的学科，加强物理化学知识的学习，特别是通过课程解析物理化学基本规律在现代环境保护研究前沿热点的作用，将会有助于我校环境专业研究生从分子本质上加深对本专业和研究方向的认识，促进研究生更快地实现从知识学习到科学研究的角色转变。
参考文献：
[1] 薛云波.环境专业物理化学教学方法的探讨[J].南京工程学院学报（社会科学版）， 2006， 6（3）： 62-64.
[2] 刘元隆. 高等物理化学课程教学内容与教学方法探讨[J]. 广东化工， 2012， 39（10）： 164-165.
工程热力学的初步认识范文4
[关键词] 材料类专业；物理化学；课程教学；教学实践
[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）04-0060-02
0 引言
随着社会的发展和科学技术的进步，高等学校不断深化教学改革，全面提高教学质量，大力提升人才培养水平，主动适应现代社会对学生知识、能力和素质日益提高的要求。在这样的形势下，作为材料类专业基础课的物理化学的教学课时数明显压缩，教学内容不断更新[1，2]。因此，需要积极推进课程体系改革，充实和更新教学内容，改进教学方法，丰富教学手段，从而全面提高物理化学课程的教学质量和效果。结合江苏科技大学材料类专业的办学定位、人才培养目标和人才培养方案，笔者对材料类专业物理化学教学做了一些改革尝试，经过多年的教学实践证明，成效显著。
1 充实和更新教学内容
物理化学是化学学科的一个重要分支，是从研究化学现象和物理现象的联系入手，应用物理学的基本原理和实验方法，探求化学变化规律的一门科学。物理化学课是高等工科院校材料类专业的一门理论基础课程。课程内容面广、量大、更新快，数学推导多、逻辑性强，理论性、实践性高[3，4]。自2000年以来，物理化学课程一直是江苏科技大学校级重点建设课程，2005年入选首批校级精品课程建设项目，2008年被评为江苏省精品课程。2003年以前，江苏科技大学金属材料工程、焊接工艺与技术、材料成型与控制工程等材料类专业一直采用程兰征教授等所编《物理化学》为教材，化工类专业的学生一直采用天津大学所编《物理化学》为教材。为明确教学目的和要求，保证教学质量，在参照有关《综合性大学化学化工专业物理化学教学大纲》和《高师物化标准化考试大纲》的基础上，以《高等工业学校物理化学课程教学基本要求》为依据，充分考虑在教学的内容组织上注意处理好该课程各部分内容之间的关系与基本知识、基础理论与实际应用的关系以及后续课程的关系，结合江苏科技大学的办学定位、人才培养目标、生源情况及各专业的人才培养方案，2003年物理化学课程针对不同专业特点分别设置为：56学时（含实验8学时）的物理化学A（适用于材料成型与控制工程、金属材料工程、焊接技术与工程等材料类专业）和88学时（含实验16学时）的物理化学B（适用于高分子材料与工程、环境工程等化工类专业）两大不同系列；并采用天津大学所编的《物理化学》作为材。经过10年的实践和研究，江苏科技大学目前材料类专业物理化学在教材、教学内容和学时的分配为：绪论、热力学第一定律，7课时；热力学第二定律，7课时；多组分系统热力学，5课时；化学平衡，4课时；相平衡，7课时；电化学，6课时；表面现象，6课时；化学动力学，6课时。这样的安排有利于教学质量和效果的提高。
考虑到学生毕业后要从事教学、科研、开发等工作的实际，江苏科技大学物理化学教学团队在参照国家教委综合性大学的理、工科《物理化学实验教学大纲》的基础上，制定了与江苏科技大学物理化学实验的教学和科研特色相适应的教学大纲，编写了《物理化学实验》讲义，10年来先后3次对其进行了修订。材料类物理化学实验教学时数为8学时，至少开设2个实验，学生必须按要求完成一个必开实验和至少一个选开实验。必开实验为燃烧热测定，选开实验为过氧化氢分解动力学测定、纯液体饱和蒸汽压的测定、碳酸钙分解压的测定、二组分合金相图的测定、粘度的测定、电动势的测定、电导的测定及应用等。学生实验成绩按10% 的比例计入课程总成绩，缺做实验者课程的实验成绩以0分计算，实验成绩不及格者课程总成绩以不及格处理。新大纲进一步明确了物理化学实验的教学目标和要求，突出了重点、难点，增加了与本学科有关的科技新成就和新发展，增加选修实验和开放实验，使之更符合江苏科技大学物理化学实验教学实际，并有江苏科技大学物理化学实验的特色。
2 改进教学方法
物理化学内容繁多，理论性强，学生学习积极性不高，教学难度大，必须依靠教师的主观能动性，结合多媒体技术等现代教学手段的充分、合理运用，坚持突出重点，力求内容条理化、讲清难点，采用启发式教学方法。在教学过程中，教师要适时、恰当地提出问题，启发学生掌握通过自己的思考获得知识的方法，以激发学生的学习兴趣和学习热情，发挥学生的学习主动性和积极性，并逐步由教师启发转向学生自我启发完成学习任务，激发学生的独立思考和创新意识，从而有利于教学质量和效果的提高[5，6]。不能忽视绪论课的作用，更不能忽略绪论课的讲授。上好绪论课，既可以使学生初步明确物理化学课程的学习目的（“为什么学”）、学习内容（“学什么”）以及学习方法（“怎么学”），又可以让学生初步产生学习兴趣。重点放在从学生身边的现象寻找物理化学问题，让他们认识到为什么要学习物理化学，而不是照本宣科。这样可以给学生留下一个良好的第一印象，激发他们的学习兴趣，让他们体会到学习这门课程对自己的价值，这样才有可能在以后的学习过程中花时间、花精力去学习这门课程，从而学好这门课程。
物理化学内容繁多，学生不可能一下子将教师讲过的知识全部理解掌握，为了让学生明确课堂重点，教师在全面系统讲授课程内容的同时，要把重点内容讲清楚说明白（比如在讲到复杂的数学公式推导时，在不失数学推导严密性的前提下，着重讲清各推导环节的物理意义），加重语气，反复强调，配以板书，引起学生对重点内容的重视。采用录像、模拟实验等多种教学媒体，扩大学生接受知识的容量，加快接受知识的速度，提高教学效率。例如，讲热力学时，可以让学生观看滑冰录像，思考滑冰鞋冰刀下冰的凝固点的变化，强化Clapeyron方程的应用；讲动力学时，可以让学生观看计算机模拟碰撞行为实验，使其马上就产生了弄清碰撞理论的迫切感，自然就增大了学习的积极性、主动性。此外，适时地将物理化学学科发展的最新动态介绍给学生[7]，激发他们的学习兴趣，同时鼓励和吸引他们参与教师的科研工作，以科研促教学，更有利于创新性人才的培养。
3 丰富教学手段
充分利用现代化教学手段辅助教学。在多媒体教学课件中，教学内容的处理思路、教学重点和难点等以各种形式突出，并有动画效果。课件除具有正常板书的优点外，还具有内容丰富、信息量大、直观、学生课后便于复习、课前便于预习等优点。2004年初，江苏科技大学物理化学课程建立了教学网站。该网站内容丰富、面广量大，主要包括课程描述、教学文档、网络课件、在线自测、在线答疑、来宾留言等内容。多媒体教学适于课堂教学，教学网站便于学生课外自学；同时，还保留传统板书的课堂教学形式，强化教学内容的重点和层次。实践表明，物理化学课程多媒体教学与网络教学，在实际教学中已收到了很好的教学效果，受到了同学、同行和督导的广泛赞许。网络教学的使用促进了学生在课前和课后的学习、巩固和提高，多媒体教学的实施提高了师生的课堂教学效率。
4 改革课程考核和考试制度
全面提高材料类专业物理化学课程的教学质量和效果，加强物理化学专业基础课程的教与学，加强教师授课和学生学习的统一评价与管理。严格考试制度，物理化学课程考试采用“全国高师物理化学标准化考试试题库”和“全国综合性大学物理化学试题库”随机出题，收到了很好的教学效果。执行全体学生评教制度，所有学生通过学校教务处网络平台对上一学期所学课程进行教学评价，教务处将学生评教结果通知给教师本人。教师授课认真、负责、规范，教师的授课和学生学习的教学效果得到了统一的评价与管理。对教师和学生有明确要求，严格规范教学，调动了各方面的积极性和创造性。综观近年来所取得的成绩，学生学期的题库考试平均成绩高于试题库给出的平均成绩。根据教
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师、督导和学生的反馈意见，在以后一段相当长的时期内，对江苏科技大学工科物理化学课程仍将继续采用全国理科物理化学题库随机出题的方式，进一步促进教师的授课和学生学习的教学效果。
为了较好的体现现代教育思想，符合国内外同类课程改革趋势和建设方向，全面开放所有物理化学实验，一名教师负责一个实验，一个实验最多同时开设4组，每组实验最多允许2名学生参与。对《物理化学实验》讲义进行修订与补充，在燃烧热测定、金属相图测定等实验中增加了自动化实时测量与监控技术。每年至少对2个物理化学实验进行改进或更新。
5 结束语
江苏科技大学材料类专业物理化学课程教学与时俱进，不断充实和更新教学内容，改进教学方法，丰富教学手段，经过10年的探索和实践证明该课程的教学改革有助于提高教学质量和效果。
参考文献
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工程热力学的初步认识范文5
关键词：热能系统分析；最优化；课程建设；教学改革
作者简介：张艾萍（1968-），男，内蒙古兴和人，东北电力大学能源与动力工程学院，教授；张炳文（1953-），男，天津人，东北电力大学能源与动力工程学院，教授。（吉林 吉林 132012）
基金项目：本文系东北电力大学教学改革研究项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0083-02
教育部2003年发出了《关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知》，力图通过精品课程建设，推进高校课程建设，提高整体教学水平。[1]具有较高综合素质基础的应用型、复合型人才的培养，体现了东北电力大学（以下简称“我校”）办学的基本特色，这是我校课程建设工作的出发点。我校根据社会人才需求，依托学校原有优势着力在相关学科的交叉结合部开拓新专业方向，培养社会急需的复合型人才。[2]
当前我国火电厂每年烟尘排放量约360万吨，占全国工业烟尘排放量的35%，火力发电厂又是二氧化硫等有害气体的主要排放源，排放的有害气体进入大气，形成酸雨等有害物质，造成大气污染，使大气环境日益恶化。热能与动力工程专业作为火电厂生产的主要专业，深知自己的使命“在满足供电供热的前提下，尽量减少煤炭消耗、降低环境污染”，选择了自己的发展方向“应用基础研究不断深化，描述愈来愈定量化、精确化，节能减排成为电力规划建设和电站运行的努力目标”。基于此并为满足“一实两创”人才培养的需要，我校从2002年开始，为热能与动力工程专业本科生开设了“热能系统分析与优化”课程。该课程的设置主要为了使学生掌握火力发电厂节能减排的理论基础，同时也为具有综合素质的复合型技术人才的培养提供理论支撑。本文针对“热能系统分析与优化”课程的建设和教学改革进行了初步探索。
一、“热能系统分析与优化”课程建设和教学方法改革的必要性
“热能系统分析与优化”课程综合了热能与动力工程专业多门专业课程（工程流体力学、工程热力学、传热学、汽轮机原理、锅炉原理、泵与风机、热力发电厂）的知识点，以及现代运筹学理论和微机编程技巧，以火力发电厂节能减排、减少消耗的若干决策问题为训练科目，培养本科生解决本专业决策问题的实际动手能力。
“热能系统分析与优化”课程的内容和人才培养目标符合国家节能减排、减少消耗的总方针，符合热力发电厂“以安全发电供热为条件，以降低消耗减少污染为目标”的设计、运行基本原则。所以，将“热能系统分析与优化”课程建设成为精品课程，对该课程的教学方法和手段进行改革，使其更适合学生对知识的掌握，有利于学生深入认识本专业各门课程相互关联的实质内涵，有利于学生早日完成从理论学习到实际应用的跨越，有利于学生上岗后早日成为节能减排工程师，是培养“一实两创”人才的需要，是国家节能减排事业的需要。
人才培养目标主要是通过课程教学实现的。课程建设水平的高低及课程体系的合理性、科学性是实现人才培养目标的基本保证。[3]为了更好地实现人才培养目标，达到课程设置的目的，对“热能系统分析与优化”课程进行精品化建设和进行必要的教学方法、手段改革是非常必要的。
二、“热能系统分析与优化”课程建设
课程是由一个或几个学科的若干内容按一定的体系与结构组成的教学基本单位。课程建设包括形成和决定课程质量的各种条件和内涵建没：教学文件建设、教材建设、实验室建设及师资队伍建设等。精品课程是具有一流师资队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。[4，5]
1.切实加强教师队伍建设
教师在课程建设中起着关键的作用，学生获取知识的主要来源是教师。从长远来看，教学团队在未来的课程建设中将扮演极其重要的角色，随着远程网络技术、多媒体技术的发展以及教学联合体、学分互认的发展，学生选课时可选择各学校精品课程，通过网络学习最适合他的课程，因此各学校教学团队的激烈竞争将不可避免。
有了明确的教学目标和良好的教学条件，能否实现教学目标，教师起着决定性的作用，这是课程建设的关键。因此要建设一支结构合理、水平高、素质好，团结合作，并有学术带头人的师资队伍。这支队伍应该是由治学严谨、知识渊博、德高望重的老教师把关，由经验丰富、思想成熟、学有专长、教有成效的中年教师作中流砥柱，由年轻力壮具有教学科研良好素质的青年教师冲锋陷阵的合理匹配的有机整体。其职称和年龄结构，主讲教师的高、中职比和任课率，教学和科研工作量比，科研成果率等均能达到结构合理，既能满足教学的要求，又具有相当的科研能力和水平。
2.重视教学内容和课程体系改革
融合多门课程知识，提高综合应用能力，关联节能减排。在热力发电领域，无论是设备制造、工程设计还是电站运行，到处存在着“以安全发电供热为条件，以降低能耗为目标”的决策问题，直接关联着国家的节能减排目标。在多年的教学过程中，本课程组一直为将“热能系统分析与优化”课程建设成为培养节能减排工程师的培养平台而努力。结合火电厂在节能减排中的基本任务，精心编排了教学内容，融合了包括汽轮机原理、锅炉原理、泵与风机、集控运行、工程流体力学、工程热力学、传热学、高等数学、运筹学在内的多门课程的知识点，引导学生对热能系统或设备进行深入分析，指导学生针对火电工程实际决策问题建立数学优化模型，并编制微机程序求解，提高学生解决实际决策问题的能力。
3.重视教材建设
国内已经有一些关于火电厂热能系统综合分析与节能减排技术方面的教材，但是，都存在着某方面的不足：主要介绍其他行业的热能系统，火电厂的内容很少；主要针对小机组介绍，不能满足当前超临界600MW及1000MW机组的需要；原则多，应用少，只能作为一般的概念了解，不便于使用操作；由于峰谷差别日益加大，600MW机组也参加调峰调频，给定功率是多数机组的运行方式，例如有些教材中假设“余下的排挤抽汽（1-α1-2）将直达凝汽器”，在给定功率的运行方式下，必然引起发电功率的变化，调节汽门将关小，以改变蒸汽量，维持给定的功率。
本课程组编写的教材将克服上述同类教材的不足和缺点，达到教材建设目标。本教材的特色是“融合多门课程知识，提高学生综合应用能力”，创新点是“学生作业内容关联节能减排”。
本教材建成后，将成为：融合了汽轮机原理、锅炉原理、泵与风机、集控运行、热力发电厂、工程流体力学、工程热力学、传热学、高等数学、运筹学、微机编程等多门知识点的综合性教材用书；火电厂热能系统分析工具书和节能减排工作手册，其内容包括火电厂和热电厂的各种装机方案。
本教材将在人才培养中起到如下作用：各门课程知识点得到多次强化和应用训练；提高学生对复杂系统的综合分析能力和建立数学优化模型的能力；提高学生使用电脑编程求解的水平；提高学生参加热力发电节能减排工作的技能和意识。
4.理论教学与实践教学并重
采用的练习题都是每个火电工程实际存在的优化决策问题，以下举两个编程练习的例子：
编程练习一：以优化运行减少消耗为题材，与学生林志峰共同发表了论文《给定出力660MW机组最佳真空确定方法》（《汽轮机技术》2008年第5期）。该论文介绍了功率控制方式下单元机组最佳循环水量的寻找方法。传统的最佳循环水量寻找方法，也是目前教材中介绍的方法，是在汽轮机入口参数和调节门开度不变的前提下，寻找使供电功率达到最大的循环水量。这种方法不适合于功率控制方式下的单元机组。为此，本练习建立了全面的单元机组资源消耗数学模型，其C程序可以在1～2秒钟内求解得出给定发电功率下使资源消耗最低的最佳循环水量，能够为机组的在线优化运行提出合理建议。这里，资源消耗包括燃料费、水费和排污费。编程练习一的资源消耗数学模型符合汽轮机原理的有关定性结论，其微机程序给出的优化结果符合运行常识，学生得到了达到或接近实用水平的训练。
编程练：考虑更多因素的单元机组冷端优化设计参数。《火力发电厂水工设计技术规定》指出，新建火力发电机组，要根据当地气象条件变化规律和循环水管道系统布置方案，对于冷端设计参数（凝汽器换热面积、循环水量、冷却塔淋水面积、凝汽器管材规格、凝汽器管长度、循环水管道规格、循环水泵扬程、循环水温度）在一定的变化范围内进行多方案的优化计算。但是，目前火力发电设计单位没有包含上述多变化因素的优化计算方法和微机程序，手工进行优化计算又难以达到要求。为此，本练习建立了全面的单元机组冷端优化设计数学模型，考虑到有离散变量，采用枚举法求解，编制调试了Auto Lisp实用程序，计算结果符合正常规律，优化计算时间为1.5～2小时，为火力发电设计单位提出一个合理可行的优化设计工具。
三、“热能系统分析与优化”课程教学改革
教学方法和教学手段是实现教学目标，落实人才培养模式，提高教学质量的直接、具体实施环节，也是“热能系统分析与优化”课程教学改革的重头戏。
第一，开展研究性学习，提高工科学生素质。课程组在指导学生完成编程作业的教学过程中，鼓励学生探究解决实际问题的思维过程，鼓励学生进行研究性学习，提高学生独立深入思考的能力和习惯。
第二，建设课程教学网站。在“热能系统分析与优化”课程现有QQ群的窗口内扩建成课程教学网站，内容包括教学大纲、授课计划、教案、推荐教材、参考教材、参考文献、动态习题集、QQ在线答疑。教学网站内容与课程组教师授课内容一致，课程组教师也使用相同的授课计划和教案，于是，教学网站的投入使用，不但方便了学生，也扩大了课程组的教学容量。
第三，将培养学生思维能力和应用能力放在教学目标的第一位。对主要方法，要讲清思维本质、应用原则与其他方法的联系，要强调方法的科学性和灵活性等。教学中要特别注意引导学生抓住对所学知识的阅读、理解、分析和总结环节，勤于动脑和动手，提高计算的准确性，推理的逻辑性和表达的数学性。
第四，开发应用CAI课件，迈出教学手段现代化的步伐。
第五，通过教学改革，使学生受益。根据个体学生的不同类型，学生受益可以从以下两个方面分析：其一，综合性实用性的规划教材、随时可用的教学网站、老师实时在线的亲切感觉，为积极向上、勤奋好学的学生创建了良好的、温馨的自主学习环境；其二，对于死记硬背、不习惯于研究学习的学生，动态习题集是通过考试的捷径。
四、结论
通过对“热能系统分析与优化”课程设置的目的、师资队伍的建设、教学内容和教材的改革和建设以及教学方法和手段的改革等进行分析，得到如下结论：
“热能系统分析与优化”课程的设置主要为了使学生掌握火力发电厂节能减排的理论基础，同时也为具有综合素质的复合型技术人才的培养提供理论支撑，对该课程建设和教学改革是非常必要的。
“热能系统分析与优化”课程建设的内容包括师资队伍建设、教材建设、理论教学与实践训练并重，注重理论联系实际，培养学生的实践能力。
在教学方法改革方面采取了研究性教学、网络辅助教学等方法，并引进了多媒体、QQ群答疑等现代化教学手段，取得了良好的效果。
“热能系统分析与优化”课程的建设和改革为热能与动力工程专业的发展和其他类似课程的建设提供了思路。
参考文献：
[1]黄德群.高校精品课程建设研究特点、问题与趋势[J].中国电化教育，2010，（5）：64-68.
[2]范宝忠.加强课程建设，深化教学改革[J].辽宁高等教育研究，1998，（2）：89-90.
[3]雷炜.高校课程建设现状分析与对策研究[J].高等工程教育研究，2008，（1）：103-106.
[4]夏晓烨，段相林.课程建设的内涵、目标及相互关联[J].中国大学教学，2007，（9）：59-60.
工程热力学的初步认识范文6
【关键词】高职院校；化工专业；实践教学
前 言
进入21世纪以来，高职教育迅猛发展，如今，高职教育已经占据我国高等教育的半壁江山。高职教育的人才培养重点是教学过程的实践性、开放性和职业性，高职院校各个专业都要围绕这一人才培养核心开展工作，化工专业作为高职院校的重要的专业分支之一，更要突出实践性，深化教学内容和教学方法，培养学生的实际动手操作能力。
一、高职院校化工专业概述
高职院校化工专业主要培养学生综合运用物理、化学、数学原理及有关专业基础知识，对各种化学及其相关过程和化学加工工艺进行分析和研究，并能够熟练运用计算机技术进行过程模拟和过程设计。
高职院校化工专业开设的课程主要有：无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、生物化学、化工原理、化工过程综合与分析、化工设备机械基础、化工热力学、反应工程、传递过程、分离工程等。高职院校的“职业”特性决定了高职院校化工专业与企业必须紧密相连，使学生实现从学校到职场的跨越式发展，因此，高职院校化工专业教学要注重实践性和操作性，培养具有从事化工产品的研制与开发、化工装置的设计与放大，化工生产过程的控制与管理能力的高等工程技术人才。
二、化工生产企业对高职院校化工专业人才的需求
高职院校化工专业实践教学要求与现代化工生产企业的人才需求相结合，这就需要了解化工生产企业对化工专业人才的需求。
（一）化工生产企业人才的现状
目前，我国石化行业最为突出的矛盾是在职人员的总体素质与整个行业发展之间的矛盾。随着现代高新科技的发展，石化工业设备的更新换代对现有职工的专业水平提出了更高的要求，而与之相对应的是，现有在岗职工的专业知识和能力尚未更新，企业也缺乏对在岗职工的专业培训，造成人才供需矛盾进一步激化。
（二）化工生产企业对高职院校化工专业人才的要求
根据化工生产企业对高职院校化工专业人才的要求，现阶段高职院校化工专业实践教学应培养牢固掌握本专业所必需的科学文化基础知识及专业基础知识，掌握化工生产技术的基本原理、专业技能和研究方法的人才。化工生产企业要求具有从事化工生产的控制与管理、化工产品和过程的研究开发、化工产品的销售与管理，具有化工岗位群的职业素质和综合素质，具有较强实际动手能力和创新精神；能在化工生产第一线从事技术应用、技术管理、技术服务的高素质技能型专门人才。
化工生产企业需要的是兼具理论知识与实践操作能力的综合性人才，尤其是对于实际动手操作能力与组织能力的要求比较严格，要求学生掌握必需的基础知识，具备较强的技术应用能力，同时还要具有良好的职业道德和实干、创新、创业精神。
三、高职院校化工专业实践教学的实施对策
高职院校化工专业是一门理论与实践密切结合的课程，这一专业课程的开设对培养学生的实际动手能力和创新能力具有实际意义。为了更好的实现高职院校化工专业实践教学的目标，就要多渠道实施仿真培训，增加动手操练的机会。
（一）增加化学实验，增强实践教学内容
要想增加高职院校化工专业实践教学的内容，就要从改进教学内容方面入手。化工热力学、传递过程原理、化学反应工程、分离工程、化学工艺学、化工设计六门课程构成了化学工程与工艺核心专业课的主体。就高职院校化工专业而言，化学实验是非常重要的组成部分，也是提高化学专业实践教学水平的重要途径。如在分析化学实验中，我们可安排①常见阴离子未知液的定性分析；②常见阳离子未知液的定性分析③黄河水质分析及评价等综合性实验，通过增加综合性和研究性实验的训练， 加强学生综合运用化学知识和对实验操纵的能力。
（二）仿真实训
仿真实训是高职院校化工专业实践教学常用的教学方式。所谓化工专业仿真培训，主要是指化工专业教师利用投影仪、多媒体等现代化教学设施向学生模拟和讲授化工专业的各个流程和具体操作程序等等，使学生更直观的了解复杂的化工知识。
比如，“化工原理及工艺”这一仿真软件，就可以在虚拟环境下，模拟化工原理及工艺仿真操作。在计算机上逼真的模仿化工原理及工艺过程完整的工艺流程，如完成合成氨、尿素、甲醇合成、甲醇精制、二甲醚、化工单元操作、仪分仿真、聚丙烯生产、聚氯乙烯和生产仿真等等，甚至可以进行人机交互式学习。为了增加高职院校化工专业的实践性，还可以是使学生在计算机上模拟化工厂生产控制情景，让学生模拟工业过程环境，对各个开关、阀门、调节器进行模拟操作，对各个工艺参数进行控制和调节，并进行开、停车对各种事故状态进行处理等各种仿真操作，同时具有成绩评价功能，使学生可以得到非常逼真的操作环境，对实际生产过程有更深的认识，增强实战性。
（三）分岗实习，加强实践教学
现阶段，很多高职院校化工专业的在校实习仅仅是参观化工企业，而短暂的观摩难以真正理解化工企业的流程。为此，应分岗实习，使学生深入到工厂深入学习。可以将学生按照生产工艺岗位分成若干组，在学生完成安全教育及考核后分岗到位，然后定期轮岗循环学习，以保证每个学生都能对整个工艺流程进行学习。在分岗实习过程中，要求学生按实习岗位记录生产方法和工艺流程、单元操作设备工作原理、各岗位操作规程、工艺参数等相关的生产实践知识及心得体会。
除此之外，还要求学生在下班后对笔记进行整理，积极讨论，以此调动学生主动学习的积极性，培养学生的钻研精神和团队精神。大多数同学都因现场实践能加强对工艺及设备的感性认识，使他们对理论知识理解更深刻，学习兴趣比较浓厚、积极性较高，实习效果较明显。
四、结束语
总而言之，随着市场竞争压力的不断加大，对技能型人才的需要也越来越迫切，掌握一定技能水平的人才尤其受各企业的欢迎，市场经济体制的开放性与自主性的特点，也加大了对技能型人才的渴望。因此，高职院校化工专业实践教学成为社会关注的焦点。
【参考文献】
[1]罗言.探讨高职院校化工专业实践教学[J].中国校外教育，2013（06）.
