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篇1

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)物理；工程熱力學(xué)；教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：高蓬輝（1979-），男，山西興縣人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，副教授；張東海（1977-），男，江蘇徐州人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，副教授。（江蘇 徐州 221116）

基金項(xiàng)目：本文系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)青年教師教學(xué)改革資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2001207）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）22-0087-02

“工程熱力學(xué)”為能源工程、機(jī)械工程、化學(xué)工程、材料工程以及航空航天工程等多門(mén)學(xué)科的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，熱工理論的研究與應(yīng)用直接決定能源轉(zhuǎn)化效率、節(jié)能技術(shù)及環(huán)境保護(hù)實(shí)施的成效，對(duì)于人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。因此，作為高校工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，加強(qiáng)“工程熱力學(xué)”的教學(xué)效果就尤為重要。我國(guó)近兩百所高校開(kāi)設(shè)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)，全部將“工程熱力學(xué)”課程設(shè)置為主干專業(yè)基礎(chǔ)課之一?！肮こ虩崃W(xué)”課程不僅是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)直接為學(xué)生今后的科研和工作實(shí)踐提供理論指導(dǎo)，具有重要的學(xué)習(xí)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。[1]

筆者根據(jù)自身在“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)過(guò)程中的切身體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)，指出應(yīng)注重將基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理理論知識(shí)融會(huì)于“工程熱力學(xué)”課程講授過(guò)程中，促進(jìn)學(xué)生對(duì)熱力學(xué)中抽象概念和過(guò)程的深入理解，達(dá)到提高和改善教學(xué)效果的重要作用和目的。

一、基礎(chǔ)數(shù)學(xué)物理知識(shí)在熱力學(xué)理論中的體現(xiàn)

熱力學(xué)的先修課程主要有高等數(shù)學(xué)和普通物理等課程，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生高等數(shù)學(xué)知識(shí)薄弱，需要在課堂教學(xué)中講解大量的高等數(shù)學(xué)知識(shí)，才能使課堂教學(xué)質(zhì)量得到保證，然而卻浪費(fèi)了“工程熱力學(xué)”課程自身的教學(xué)時(shí)數(shù)，因此探索基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識(shí)體系與熱力學(xué)之間合理的聯(lián)系以及有機(jī)過(guò)渡的教學(xué)方法成為熱力學(xué)教學(xué)中必須重視的問(wèn)題之一。

熱力學(xué)作為一門(mén)非常系統(tǒng)且抽象的學(xué)科，其科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性主要是通過(guò)各個(gè)章節(jié)中貫穿其中的數(shù)學(xué)體系來(lái)構(gòu)建而成的。如何科學(xué)、深入理解這些繁雜這些概念和數(shù)學(xué)結(jié)論，成為課堂教學(xué)活動(dòng)中非常關(guān)鍵的一環(huán)。以下我們將例舉熱力學(xué)中非常重要的一些基于數(shù)理知識(shí)的基本概念和理論推導(dǎo)過(guò)程。

1.狀態(tài)參數(shù)

在熱力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，我們把系統(tǒng)中瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況，稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡(jiǎn)稱為狀態(tài)。[2]熱力狀態(tài)反映了工質(zhì)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均特性，描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。而狀態(tài)參數(shù)是熱力系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)，與熱力過(guò)程無(wú)關(guān)，狀態(tài)參數(shù)的這一特性的數(shù)學(xué)特征為點(diǎn)函數(shù)，表示為：

（1）

循環(huán)積分為：

（2）

在教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)將微分的理念融入到狀態(tài)參數(shù)概念的講解中，并通過(guò)全微分將熱力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)為點(diǎn)函數(shù)的特性進(jìn)一步闡述，使學(xué)生深入理解熱力狀態(tài)參數(shù)的特殊性。

2.微變量dh與變化量h的區(qū)別

在熱力學(xué)第一定律的學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)于焓有兩個(gè)非常相似的公式：

（3）

（4）

上式（3）和（4），從外形來(lái)看，非常相似，且學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，也容易忽視其細(xì)微差別。從數(shù)學(xué)角度來(lái)看，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)對(duì)其進(jìn)行區(qū)分。式（3）為焓的微分計(jì)算表達(dá)式，dh為焓的微變量值；式（4）為焓的改變量計(jì)算表達(dá)式，h為焓的變化量，即式（4）是通過(guò)對(duì)式（3）進(jìn)行積分后得到的。這些細(xì)微概念上的差別，帶來(lái)完全不同的熱力學(xué)分析。通過(guò)上述的詳細(xì)講解和區(qū)別，可以加深學(xué)生對(duì)熱力學(xué)中相關(guān)公式和計(jì)算過(guò)程的理解。

3.卡諾循環(huán)與極限的概念

卡諾循環(huán)解決了在一定的高溫?zé)嵩碩1和低溫?zé)嵩碩2間，熱功轉(zhuǎn)換最大效率的問(wèn)題。由于卡諾循環(huán)是典型的可逆循環(huán)，在整個(gè)熱力轉(zhuǎn)換過(guò)程中，沒(méi)有熵產(chǎn)，即沒(méi)有不可逆因素所引起的做功能力的損失，因此，該循環(huán)熱效率ηtc=1-T2/T1成為兩熱源T1、T2之間工作熱機(jī)的最大循環(huán)熱效率。

在課堂講解中，聯(lián)系實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)和生活中的熱力機(jī)械，指出實(shí)際熱力機(jī)械的熱功轉(zhuǎn)換效率都低于卡諾循環(huán)熱效率ηtc，原因在于卡諾循環(huán)作為可逆循環(huán)，是一理想熱力循環(huán)，其熱效率為實(shí)際生產(chǎn)、生活中熱力循環(huán)效率的極限。[3]因此，實(shí)際生產(chǎn)和生活中的熱力循環(huán)效率只能小于卡諾循環(huán)的熱效率，不可能大于卡諾循環(huán)的熱效率。這樣從數(shù)學(xué)極限的角度也解釋了為什么卡諾循環(huán)效率是一定高、低溫?zé)嵩撮g工作熱機(jī)的最大效率的問(wèn)題，使學(xué)生更加容易理解卡諾循環(huán)這節(jié)的相關(guān)概念和理論。

4.音速

研究流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，我們提出了音速α，并且對(duì)定熵流動(dòng)中音速用下面的公式進(jìn)行計(jì)算：

（5）

在得到音速與溫度之間的函數(shù)關(guān)系時(shí)，指出理想氣體定熵過(guò)程方程式：

（6）

對(duì)式（6）進(jìn)行變形，得到 （7）

在將式（7）代入式（5）時(shí)，遇到與是否等效的問(wèn)題，從形式看，一為偏微分關(guān)系，另一為全微分關(guān)系。但從變量與因變量的角度來(lái)看，同樣反映出變量與因變量間的函數(shù)變化關(guān)系，在課堂教學(xué)過(guò)程中，需要對(duì)這一細(xì)微差別進(jìn)行講解，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理過(guò)程以及數(shù)學(xué)關(guān)系的理解，不可一帶而過(guò)，從而造成學(xué)生概念以及數(shù)學(xué)關(guān)系理解上的斷層和缺失。

二、構(gòu)筑基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)與“工程熱力學(xué)”課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方法

“工程熱力學(xué)”課程的一個(gè)重要特點(diǎn)是基本理論多，基本概念抽象。為此，在課堂教學(xué)中針對(duì)基本理論部分，把講解重點(diǎn)放在基本理論和基本概念的深入理解上，如狀態(tài)參數(shù)、可逆過(guò)程、熱功轉(zhuǎn)換、熱力學(xué)第一、二定律、卡諾循環(huán)、卡諾定律、熵等，這些一定要詳細(xì)講解、分析透徹。特別是熱力學(xué)第二定律的課堂教學(xué)中，因?yàn)樵摬糠謨?nèi)容概念抽象、原理費(fèi)解，又不能用實(shí)驗(yàn)來(lái)演示，所以學(xué)生學(xué)習(xí)非常困難，但熱力學(xué)第二定律作為“工程熱力學(xué)”課程的核心內(nèi)容之一，非常重要。凡此種種，筆者作為“工程熱力學(xué)”課程的講授教師，在教學(xué)活動(dòng)中，認(rèn)為通過(guò)將基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)與“工程熱力學(xué)”課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方法，可以提高和改善課堂教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生對(duì)“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容的掌握和理解。教學(xué)活動(dòng)中可以采取以下的方法，以實(shí)現(xiàn)將基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)與“工程熱力學(xué)”課程結(jié)合的教學(xué)：

1.課程準(zhǔn)備階段

在“工程熱力學(xué)”課程的備課階段，先將本章節(jié)內(nèi)容難以理解的概念、定理以及公式推導(dǎo)過(guò)程摘出來(lái)，同時(shí)考慮這些部分與哪些基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識(shí)相關(guān)，并將這部分?jǐn)?shù)理知識(shí)作為課堂講授內(nèi)容的鋪墊部分準(zhǔn)備到“工程熱力學(xué)”課程的課堂教學(xué)活動(dòng)中，即將這部分基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)寫(xiě)入課堂講義、PPT教學(xué)幻燈片中。

2.課堂講授階段

在“工程熱力學(xué)”課程的課堂講授過(guò)程中，將熱力學(xué)基本概念、原理和公式的推導(dǎo)與基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)結(jié)合起來(lái)，在講授過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)本身內(nèi)容與基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識(shí)的互動(dòng)講解，從而達(dá)到改善教學(xué)效果、使學(xué)生易于理解和掌握的教學(xué)目的，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)復(fù)雜、難懂內(nèi)容的系統(tǒng)把握和理解。

3.課后反饋階段

課后可以與學(xué)生圍繞課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行溝通，對(duì)課堂教學(xué)不足之處進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，一方面可以掌握學(xué)生的掌握情況，另一方面可以對(duì)教學(xué)方法不斷改進(jìn)，起到再次升華的作用。

三、結(jié)論

“工程熱力學(xué)”作為能源、機(jī)械和化工等眾多學(xué)科領(lǐng)域方面的一門(mén)基礎(chǔ)專業(yè)課，其重要性不言而喻。如何改進(jìn)已有的教學(xué)方法，改善和提高現(xiàn)有的課堂教學(xué)效果，成為各高?！肮こ虩崃W(xué)”課程教師所共同關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文從筆者自身的教學(xué)體會(huì)出發(fā)，根據(jù)“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容的特點(diǎn)，提出將基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)融入到“工程熱力學(xué)”的教學(xué)活動(dòng)中，并給出了實(shí)現(xiàn)將基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)與“工程熱力學(xué)”課程結(jié)合的教學(xué)方法和途徑，為“工程熱力學(xué)”課程的講授提供了新的思路和方法，對(duì)其他課程的教學(xué)改革也有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]歐陽(yáng)琴，寇廣孝.建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)“工程熱力學(xué)”課程改革探索[J].教育教學(xué)研究，2011，（12）：191-192.

篇2

關(guān)鍵詞：科研案例教學(xué)法；工程熱力學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）23-0039-02

“工程熱力學(xué)”是能源與動(dòng)力工程專業(yè)的一門(mén)重要專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)與研究的主要對(duì)象是熱能與其他形式能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、轉(zhuǎn)換規(guī)律及應(yīng)用。它不僅是相關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)，而且是在涉及能源、化工和冶金等領(lǐng)域，特別是能源轉(zhuǎn)換與利用的各領(lǐng)域中深入研究、開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新的基礎(chǔ)。該課程的概念性比較強(qiáng)，涉及的理論也較為抽象，同時(shí)與生產(chǎn)實(shí)際又有十分密切的聯(lián)系。在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)該課程老師和學(xué)生都有“難教難學(xué)”的感受。如何提高“工程熱力學(xué)”課程的課堂教學(xué)質(zhì)量，一直是相關(guān)專業(yè)教師長(zhǎng)期探索的目標(biāo)。

案例教學(xué)法是由哈佛法學(xué)院院長(zhǎng)朗代爾于1870年最先采用的，在法學(xué)教育中發(fā)揮了極大的作用，并被推廣至醫(yī)學(xué)、管理學(xué)等實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科的教學(xué)中普遍應(yīng)用?？蒲邪咐虒W(xué)法在案例教學(xué)法的基礎(chǔ)上，從分析課程特點(diǎn)及課程教學(xué)現(xiàn)狀入手，在教學(xué)內(nèi)容上嘗試選用專業(yè)任課教師及課題組已完成的應(yīng)用到該課程基礎(chǔ)知識(shí)的科研項(xiàng)目，將其設(shè)計(jì)、組織并呈現(xiàn)于課堂，使學(xué)生在“工程熱力學(xué)”課程中通過(guò)對(duì)具體科研案例的討論、分析、表達(dá)等活動(dòng)，讓學(xué)生在具體的科研案例中牢固掌握該課程的理論知識(shí)，形成理論結(jié)合實(shí)際的教學(xué)方法。在此基礎(chǔ)上促使學(xué)生積極思考，主動(dòng)探索，提高自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，并能夠?qū)ⅰ肮こ虩崃W(xué)”這門(mén)課程靈活應(yīng)用到今后的專業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)際工作中。

一、“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革研究現(xiàn)狀

目前，“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革研究主要集中在以下幾個(gè)方面：第一，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和優(yōu)化，主要以課程的設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)和更新點(diǎn)作為重點(diǎn)改革內(nèi)容。[1]第二，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的改革，主要對(duì)實(shí)驗(yàn)課的比重、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式、實(shí)驗(yàn)考核方式以及實(shí)驗(yàn)課與科研相結(jié)合的教學(xué)方式進(jìn)行了探討。[2]第三，新方法新技術(shù)在“工程熱力學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻技術(shù)等也被引入“工程熱力學(xué)”教學(xué)中，成為教學(xué)改革研究的方向之一。[3-5]

案例教學(xué)法在“工程熱力學(xué)”教學(xué)中已有應(yīng)用，[6，7]但科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”教學(xué)中卻鮮有報(bào)道。在“工程熱力學(xué)”教學(xué)中，授課老師往往采用最多的是“舉例”，“舉例”雖然有助于理論知識(shí)的形象化，但其局限性是僅僅解決了某個(gè)獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)，而對(duì)知識(shí)的整合性較差。而科研案例教學(xué)法不同于“舉例”的最大區(qū)別在于側(cè)重了知識(shí)面的涵蓋，在具體應(yīng)用時(shí)設(shè)定了比“舉例”更為復(fù)雜的科研案例情境，應(yīng)用專業(yè)術(shù)語(yǔ)將不同章節(jié)知識(shí)點(diǎn)加以整合，形成系統(tǒng)且相對(duì)完整的案例，貼近實(shí)際，應(yīng)用性更強(qiáng)?？蒲邪咐虒W(xué)法利用任課老師的科研課題，將已成熟的科研案例設(shè)計(jì)組織后呈現(xiàn)給學(xué)生，能夠更好地為學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)和“工程熱力學(xué)”課程培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。

二、科研案例教學(xué)法意義及應(yīng)用價(jià)值

將科研案例教學(xué)法應(yīng)用在工科生“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)中的意義主要有：一是通過(guò)具體的科研案例，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生在思考中掌握此學(xué)科的基本概念和理論知識(shí)。二是通過(guò)科研案例教學(xué)，可在一定程度上代替部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)，解決經(jīng)費(fèi)及設(shè)備不足造成的實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展的問(wèn)題。三是通過(guò)針對(duì)性強(qiáng)且典型的的科研案例，引導(dǎo)學(xué)生思考，加深對(duì)知識(shí)的理解和記憶，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為其獲得終身學(xué)習(xí)的能力奠定基礎(chǔ)。四是通過(guò)科研案例教學(xué)，使得科研為教學(xué)服務(wù)的同時(shí)，為學(xué)生進(jìn)一步掌握專業(yè)技能和提高實(shí)踐能力打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。五是通過(guò)科研案例教學(xué)，引導(dǎo)和促進(jìn)教學(xué)老師積累科研案例，從事科研工作，起到科研促進(jìn)教學(xué)，教學(xué)促進(jìn)科研的雙重作用。六是通過(guò)科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程中的應(yīng)用，進(jìn)一步完善了工科生“工程熱力學(xué)”教學(xué)方法的改革。

三、科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)中的應(yīng)用

1.科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)的目的就是培養(yǎng)學(xué)生掌握熱力學(xué)基本概念及其基本定律，理想氣體的熱力性質(zhì)（包括實(shí)際氣體），研究熱能與機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)換，分析各種熱力循環(huán)過(guò)程、計(jì)算與應(yīng)用熱力循環(huán)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際熱力工程問(wèn)題的能力。

例如在動(dòng)力裝置循環(huán)一章中，通過(guò)對(duì)蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)的過(guò)程及效率的學(xué)習(xí)，研究提高循環(huán)效率的方法。那如何讓學(xué)生更有效地掌握這些方法呢？科研案例教學(xué)法應(yīng)是一個(gè)較好的嘗試。授課老師通過(guò)講解課題組承擔(dān)的電廠鍋爐改造及其煙氣余熱回收利用的科研項(xiàng)目，將其問(wèn)題提出，結(jié)合本章基礎(chǔ)知識(shí)分析解決問(wèn)題的方法，將完整過(guò)程呈現(xiàn)給學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)本章知識(shí)點(diǎn)的興趣，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生自己提出解決方法，教師加以點(diǎn)評(píng)，使之在思考中加深對(duì)基本概念和理論知識(shí)的理解，從而提高其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而加強(qiáng)科研能力的培養(yǎng)，充分將教學(xué)和科研有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。

2.科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程理論教學(xué)中的應(yīng)用

由于“工程熱力學(xué)”課程基本概念及基本定律較多，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，如此廣泛的知識(shí)體系難以在短時(shí)間內(nèi)掌握，學(xué)生對(duì)于“工程熱力學(xué)”課程的理論知識(shí)感覺(jué)枯燥，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。所以設(shè)想在工科生“工程熱力學(xué)”的教學(xué)過(guò)程中如果通過(guò)典型且含有問(wèn)題的科研案例，使得抽象的理論變得生動(dòng)具體，又與實(shí)踐相結(jié)合，既提高了學(xué)生的積極性，又使得知識(shí)點(diǎn)容易被理解。在講解熱力學(xué)第二定律時(shí)，介紹了狀態(tài)參數(shù)――熵。同學(xué)們對(duì)這個(gè)參數(shù)覺(jué)得很難理解，為此引入了課題組承擔(dān)的住宅中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的問(wèn)題研究。介紹利用熵權(quán)理論來(lái)確定住宅節(jié)能技術(shù)評(píng)價(jià)中各個(gè)影響指標(biāo)的權(quán)重，并在此基礎(chǔ)上對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，從而更直觀準(zhǔn)確地判斷和選擇住宅節(jié)能方案。因而科研案例不僅有助于實(shí)踐教學(xué)，又有助于理論教學(xué)的實(shí)施。

3.科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程其他方面的應(yīng)用

此外，工科生“工程熱力學(xué)”教育中還存在實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展等問(wèn)題。而科研案例教學(xué)法的開(kāi)展將在很大程度上解決這些問(wèn)題?？蒲邪咐虒W(xué)中引入實(shí)際問(wèn)題，存在實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。該教學(xué)法突出了工科生“工程熱力學(xué)”的專業(yè)特點(diǎn)，突破了教材的局限，使學(xué)生緊緊圍繞教學(xué)重點(diǎn)，通過(guò)選擇針對(duì)性強(qiáng)且典型的科研案例，突出工科生“工程熱力學(xué)”的專業(yè)特點(diǎn)，還可解決因經(jīng)費(fèi)及設(shè)備不足等造成的工科生“工程熱力學(xué)”實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展等問(wèn)題。

四、科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程的實(shí)施

1.開(kāi)課前問(wèn)卷調(diào)查

設(shè)計(jì)課前問(wèn)卷，問(wèn)卷涉及項(xiàng)目可行性、案例選擇的依據(jù)、案例選擇側(cè)重的專業(yè)方向、案例呈現(xiàn)的方式以及教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法等等。

2.收集科研案例

教師收集教研室歷年來(lái)承接或參與的科研項(xiàng)目，以及文獻(xiàn)資料中可用于工科生“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)的科研案例（收集的科研案例其內(nèi)容是公開(kāi)的，或經(jīng)課題負(fù)責(zé)人同意，可用于教學(xué)）。

3.科研案例的選擇和組織

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的興趣特點(diǎn)，對(duì)案例進(jìn)行精心的概括、組織。案例的設(shè)計(jì)一是要緊扣教學(xué)大綱的知識(shí)點(diǎn)，將知識(shí)點(diǎn)融入到案例的呈現(xiàn)過(guò)程中；二是要具有代表性、針對(duì)性、可討論性。授課章節(jié)需選擇代表本章重點(diǎn)的科研案例，并針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)做重點(diǎn)選擇；三是要具有綜合性，是指案例的設(shè)計(jì)可以在實(shí)例基礎(chǔ)上進(jìn)行加工或整合，較全面地向?qū)W生展現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，案例的選擇還需考慮學(xué)生的興趣點(diǎn)，讓學(xué)生在興趣盎然的學(xué)習(xí)過(guò)程中，不僅掌握知識(shí)，還鍛煉科研思維能力。

4.案例呈現(xiàn)和討論

教師可以通過(guò)將文字描述、多媒體手段、圖表等多種手段呈現(xiàn)案例，或者將幾種手段相結(jié)合，引入教學(xué)案例。教師呈現(xiàn)案例后，要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)來(lái)一步步地、循序漸進(jìn)地啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生積極思考，展開(kāi)師生之間的對(duì)話，充分的溝通能夠豐富學(xué)生的見(jiàn)識(shí)，開(kāi)拓學(xué)生的視野。學(xué)生可以分小組合作對(duì)案例中的各種問(wèn)題進(jìn)行分析和討論，碰撞思維的火花，發(fā)現(xiàn)和探索解決案例問(wèn)題的方法，體驗(yàn)理論如何應(yīng)用于實(shí)踐，實(shí)踐中如何提煉出理論。

5.案例總結(jié)

案例總結(jié)是科研案例教學(xué)中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在這個(gè)環(huán)節(jié)，教師要將討論中碰撞出的各種觀點(diǎn)和看法進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，將案例背后蘊(yùn)含的理論知識(shí)進(jìn)行歸納。在對(duì)工科生“工程熱力學(xué)”課程科研案例的總結(jié)中，不僅鞏固了案例討論的成果，也擴(kuò)充了學(xué)生的實(shí)踐知識(shí)和理論知識(shí)體系，加深了學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解，促進(jìn)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力的發(fā)展。此外，教師還要對(duì)本次案例教學(xué)進(jìn)行反思――對(duì)案例的有效性反思，對(duì)教學(xué)的過(guò)程反思，對(duì)教學(xué)的效果反思，不斷完善對(duì)于科研案例教學(xué)法的掌握和運(yùn)用。

6.教學(xué)效果評(píng)價(jià)

主要采用考試和問(wèn)卷調(diào)查的形式進(jìn)行教學(xué)效果評(píng)價(jià)。通過(guò)與以往教學(xué)方式后的考試成績(jī)進(jìn)行比較，同時(shí)，采用課前、課后問(wèn)卷調(diào)查的形式共同分析學(xué)生學(xué)習(xí)效果和教師的教學(xué)效果。

工科生“工程熱力學(xué)”課程一般由各工科院校能源與動(dòng)力工程專業(yè)承擔(dān)，因能源與動(dòng)力工程專業(yè)每年承接或參與多項(xiàng)科研項(xiàng)目，其中大多是國(guó)家級(jí)和省級(jí)科研項(xiàng)目，具有較高的科研水平和參考價(jià)值?？蒲邪咐虒W(xué)在工科生“工程熱力學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用，一定程度上完善了當(dāng)前工科生“工程熱力學(xué)”教學(xué)中存在的不足，將科研工作的積累服務(wù)于教學(xué)，使學(xué)生在學(xué)好這門(mén)課的同時(shí)，為其進(jìn)一步掌握專業(yè)技能和提高實(shí)踐能力打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)還可提升教師的教學(xué)水平、科研能力和綜合素質(zhì)，做到真正意義上的教研相長(zhǎng)。

教學(xué)有一定的規(guī)律，但沒(méi)有固定的模式。合理采用多種教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)和創(chuàng)新意識(shí)，將是工科生“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。

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篇3

關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué);雙語(yǔ)教學(xué);課程體系

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）33-0069-02

隨著我國(guó)本科教學(xué)水平的不斷提高和國(guó)際化交流與合作的廣泛開(kāi)展，就業(yè)市場(chǎng)對(duì)本科畢業(yè)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和外語(yǔ)應(yīng)用能力有了新的要求，專業(yè)外語(yǔ)應(yīng)用能力成為21世紀(jì)國(guó)際化專業(yè)人才的必備專業(yè)素養(yǎng)，直接影響本科畢業(yè)生的就業(yè)趨向和未來(lái)發(fā)展。[1-4]我國(guó)教育部對(duì)本科生的雙語(yǔ)課程教學(xué)十分重視，2001年教育部在《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》中提出，要采用英語(yǔ)等外語(yǔ)進(jìn)行公共課和專業(yè)課教學(xué)，要求各高校在三年內(nèi)開(kāi)設(shè)5%～10%的本科雙語(yǔ)課程。[5]2005年，教育部在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見(jiàn)》中又指出：要提高雙語(yǔ)教學(xué)課程的質(zhì)量，繼續(xù)增加雙語(yǔ)教學(xué)課程的數(shù)量。2007年，教育部在《關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》中指出，要鼓勵(lì)開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)工作。教育部2004年8月開(kāi)始試行的《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評(píng)估方案》中，雙語(yǔ)教學(xué)被列為主要評(píng)估點(diǎn)之一。雙語(yǔ)教學(xué)的水平已經(jīng)成為衡量高等學(xué)校辦學(xué)水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。我國(guó)高校在本科生課程雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)踐過(guò)程中，近年來(lái)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，也突顯了課程體系構(gòu)建不合理、重點(diǎn)內(nèi)容設(shè)置不當(dāng)、教材建設(shè)相對(duì)滯后、雙語(yǔ)教學(xué)師資不足、雙語(yǔ)學(xué)習(xí)氛圍較差、課程考核評(píng)價(jià)方法有待改革等問(wèn)題。為了使“工程熱力學(xué)”在校級(jí)精品課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行雙語(yǔ)教學(xué)，需要對(duì)“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)的課程體系進(jìn)行合理構(gòu)建和重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，以期把該課程建設(shè)成為高質(zhì)量的雙語(yǔ)教學(xué)課程，為提高本科畢業(yè)生的整體質(zhì)量和英語(yǔ)應(yīng)用能力奠定良好的基礎(chǔ)，以適應(yīng)國(guó)家化人才市場(chǎng)的需要。

一、“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)的課程體系構(gòu)建與實(shí)施

“工程熱力學(xué)”作為能源、環(huán)境、機(jī)械、化工等大類工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，兼有理論性、實(shí)踐性和工程性，它起到承上啟下、從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程的橋梁作用，是本科生專業(yè)課程體系中不可或缺的骨干專業(yè)基礎(chǔ)課，在上述專業(yè)本科生的培養(yǎng)過(guò)程中具有重要的核心地位?！肮こ虩崃W(xué)”課程內(nèi)容具有概念多、基本理論抽象、富含哲學(xué)思維和理念、工程應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)該課程的高質(zhì)量雙語(yǔ)教學(xué)就要對(duì)該課程體系進(jìn)行合理構(gòu)建，為保證教學(xué)效果奠定良好的基礎(chǔ)。該課程經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)、教學(xué)改革和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，已成為校級(jí)精品課程，在教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)、師資英語(yǔ)水平、多媒體課件及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源、課堂教學(xué)方法及課程評(píng)價(jià)方法等方面均具有良好的條件，為“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)課程體系的合理構(gòu)建做了較為充分的準(zhǔn)備?！肮こ虩崃W(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)真研究了國(guó)內(nèi)高校開(kāi)設(shè)雙語(yǔ)課程的案例，確定了“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)課程體系主要由教學(xué)模式、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、教學(xué)內(nèi)容（如課程大綱、授課計(jì)劃）、多媒體課件、課堂教學(xué)實(shí)施、多層次啟發(fā)式教學(xué)方法、網(wǎng)絡(luò)資源、課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方法等內(nèi)容組成，認(rèn)為教學(xué)模式、教學(xué)團(tuán)隊(duì)和教學(xué)團(tuán)隊(duì)是保證“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

雙語(yǔ)教學(xué)模式對(duì)課程體系的構(gòu)建起到關(guān)鍵性影響，首先要確定雙語(yǔ)教學(xué)模式。近年來(lái)我國(guó)高校開(kāi)展的雙語(yǔ)教學(xué)模式主要可概括為全外語(yǔ)型、混合型和部分外語(yǔ)型三種。

（1）全外語(yǔ)型。采用外文教材，直接用外文授課。這種模式要求師生均應(yīng)具有較高的外語(yǔ)水平。

（2）混合型。采用外文教材，混合外文與漢語(yǔ)授課。與全外語(yǔ)型相比，學(xué)生較易掌握課程內(nèi)容，適合學(xué)生接觸雙語(yǔ)教學(xué)的初級(jí)階段，也適合多數(shù)任課教師的外語(yǔ)水平。

（3）部分外語(yǔ)型。采用外文教材，用漢語(yǔ)講授。這種模式適合外語(yǔ)知識(shí)和接受能力較弱的生源。結(jié)合“工程熱力學(xué)”課程多年的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合現(xiàn)有的師資英語(yǔ)水平和學(xué)生的實(shí)際英語(yǔ)水平，建議對(duì)“工程熱力學(xué)”采用混合型雙語(yǔ)教學(xué)模式。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)是實(shí)施“工程熱力學(xué)”課程體系的人力資源保證，教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)是關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，“工程熱力學(xué)”課程已形成了年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷層次、學(xué)緣結(jié)構(gòu)等較為合理的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。老教師具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，青年教師具有較高的英語(yǔ)應(yīng)用水平，為“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)施提供了良好的師資力量。

教學(xué)內(nèi)容是一門(mén)課程知識(shí)面寬窄、程度深淺、系統(tǒng)性完善度的體現(xiàn)，也是體現(xiàn)課程整體質(zhì)量的重要組成部分?！肮こ虩崃W(xué)”在建成校級(jí)精品課程的過(guò)程中，在教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)、多媒體課件制作和網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)等方面積累了豐富的素材與資源，為“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃與設(shè)置奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

在上述條件下，“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)認(rèn)真調(diào)查研究，并結(jié)合現(xiàn)有的師資條件、課程教學(xué)資源、學(xué)生的實(shí)際英語(yǔ)水平構(gòu)建了“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)的“三段一改”課程教學(xué)方法，“三段”即課前階段、課堂教學(xué)階段、課后檢驗(yàn)階段;“一改”即改革課程考核和評(píng)價(jià)方法。現(xiàn)就“三段一改”課程教學(xué)方法的實(shí)施構(gòu)想簡(jiǎn)要介紹如下：

（1）課前階段。課前階段所做的工作重點(diǎn)是確定雙語(yǔ)教學(xué)模式、選定中文教材和外文教材、編制中英文教學(xué)大綱和授課計(jì)劃、確定課程的主要知識(shí)點(diǎn)和重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容、制作多媒體課件、建立習(xí)題與思考題庫(kù)，并將教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、多媒體課件和習(xí)題與思考題庫(kù)在學(xué)校的畢博網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開(kāi)放，供學(xué)生結(jié)合各自的時(shí)間、興趣和特點(diǎn)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)。教師在課堂講授前預(yù)習(xí)要求，以保證學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。

（2）課堂教學(xué)階段。課堂教學(xué)階段是將課程內(nèi)容傳授給學(xué)生。授課語(yǔ)言采用中文和英文，英文講授不低于50%。教學(xué)方法采用啟發(fā)式、討論式、課堂提問(wèn)等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。多媒體課件分別有中文和英文版本，課程的重點(diǎn)內(nèi)容有中英文對(duì)照。課堂教學(xué)針對(duì)不同英語(yǔ)水平的學(xué)生分為三個(gè)不同層次，即最高層次、平均層次和低層次。最高層次要求學(xué)生以英文教材和英文多媒體課件為主，作業(yè)用英文完成;平均層次要求學(xué)生以中文教材和英文多媒體課件為主，英文教材為輔，對(duì)課程的主要內(nèi)容能用英文和中文同時(shí)掌握，作業(yè)以中文為主;低層次要求學(xué)生以中文教材和中文多媒體為主，英文教材和英文多媒體為輔，對(duì)課程的重點(diǎn)內(nèi)容能用英文理解和掌握，作業(yè)可全部用中文完成。課堂教學(xué)的目標(biāo)是以平均層次為主要教學(xué)對(duì)象，逐步積累經(jīng)驗(yàn)后過(guò)渡到以高層次為主。

（3）課后檢驗(yàn)階段。課后檢驗(yàn)階段主要包括課程作業(yè)批改、網(wǎng)上答疑和討論、課程實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)，不僅可以檢驗(yàn)課堂教學(xué)效果，鞏固課堂講授的知識(shí)，還可以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，積極征求學(xué)生對(duì)本課程教學(xué)的意見(jiàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

（4）改革課程考核和評(píng)價(jià)方法。雙語(yǔ)教學(xué)的課程考核和評(píng)價(jià)方法應(yīng)考慮到雙語(yǔ)教學(xué)的特點(diǎn)，把英語(yǔ)的應(yīng)用能力作為課程成績(jī)的重要組成部分，把學(xué)生的英語(yǔ)作業(yè)、課堂英語(yǔ)提問(wèn)和交流納入課程平時(shí)成績(jī)，并加大平時(shí)成績(jī)的權(quán)重，以引起學(xué)生對(duì)英語(yǔ)應(yīng)用能力的重視，激發(fā)用英語(yǔ)思考和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，保證雙語(yǔ)教學(xué)質(zhì)量。

因此，合理構(gòu)建雙語(yǔ)教學(xué)的課程體系，由任課教師在課堂教學(xué)中分層次加以有效實(shí)施，并提高學(xué)生的自主性和積極性，可確保雙語(yǔ)教學(xué)取得較好的教學(xué)效果。

二、“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容的設(shè)置與教學(xué)要求

“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容的合理設(shè)置是保證“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)質(zhì)量的重要組成部分，重點(diǎn)內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)該基本與中文教學(xué)的內(nèi)容相同，同時(shí)應(yīng)吸納經(jīng)典英文教材中的新概念和工程應(yīng)用，與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，滿足人才市場(chǎng)的國(guó)際化要求?！肮こ虩崃W(xué)”的內(nèi)容可分為基本概念和理論、工程應(yīng)用、常用圖表三大部分。結(jié)合該課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，建議將如下內(nèi)容作為“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容：

在基本概念和理論方面，主要包括：熱力系如閉口系、開(kāi)口系、絕熱系、孤立系;狀態(tài)參數(shù)如壓力、溫度、比容、內(nèi)能、焓、熵、火用;熱力過(guò)程如可逆過(guò)程、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程、不可逆過(guò)程;熱力循環(huán)如正循環(huán)、逆循環(huán);不可逆因素如溫差傳熱、摩擦耗功、自由膨脹;熱力學(xué)基本定律如熱力學(xué)第零定律、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熱力學(xué)第三定律;不同形式的實(shí)際氣體方程;熱效率、制冷系數(shù)、火用的概念、常見(jiàn)形式能量的火用、火用效率、火用損失、生成焓、理論燃燒溫度、平衡常數(shù)、相對(duì)濕度、含濕量、干球溫度、濕球溫度、露點(diǎn)溫度、馬赫數(shù);卡諾定理、孤立系統(tǒng)熵增原理、克勞修斯不等式;卡諾循環(huán)熱效率，一般熱效率表達(dá)式等。[6， 7]

在工程應(yīng)用方面，主要包括：實(shí)際應(yīng)用案例，氣體動(dòng)力循環(huán)如狄塞爾循環(huán)、奧托循環(huán);制冷循環(huán)如空氣壓縮制冷循環(huán)、蒸汽壓縮制冷循環(huán)、噴射式制冷循環(huán)、吸收式制冷循環(huán);蒸汽動(dòng)力循環(huán)如郎肯循環(huán)、再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán);燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán);燃料電池;燃料電池-燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)等;濕空氣的加熱、冷卻與干燥等。

在常用圖表方面，主要包括：水蒸氣表、水蒸氣焓-熵圖、常用制冷工質(zhì)的熱物性圖表、濕空氣的焓-含濕量圖等。

上述內(nèi)容是不同層次學(xué)生必須掌握的“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容基本知識(shí)點(diǎn)，對(duì)不同層次的學(xué)生，主要體現(xiàn)在英語(yǔ)應(yīng)用能力的要求不同。最高層次同學(xué)能夠熟練閱讀英文原版教材和相關(guān)的英文資料，能在課堂上用英語(yǔ)與老師和同學(xué)進(jìn)行流利口頭交流，在課后能用英語(yǔ)完成作業(yè)，熟練地應(yīng)用英文多媒體課件進(jìn)行課后復(fù)習(xí);平均層次同學(xué)能讀懂上述內(nèi)容相關(guān)的英文原版教材內(nèi)容的相關(guān)內(nèi)容，能用英語(yǔ)在課堂上與老師和同學(xué)進(jìn)行交流，能用英語(yǔ)寫(xiě)作部分作業(yè)題，能用英文多媒體課件進(jìn)行課后復(fù)習(xí);對(duì)低層次同學(xué)，能基本看懂英文原版教材中上述相關(guān)課程內(nèi)容，基本能用英語(yǔ)在課堂上與老師和同學(xué)進(jìn)行溝通，掌握上述課程內(nèi)容的英文詞匯和表達(dá)方法，能看懂英文多媒體課件中的上述課程內(nèi)容。在雙語(yǔ)教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)學(xué)科的專業(yè)性，絕不能把雙語(yǔ)教學(xué)變成專業(yè)外語(yǔ)教學(xué)。

三、結(jié)論

合理構(gòu)建“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)課程體系和設(shè)置課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)，采用“三段一改”的教學(xué)方法，改革課程考核與評(píng)價(jià)方法，對(duì)不同層次的學(xué)生提出不同的英語(yǔ)應(yīng)用能力要求，把學(xué)科內(nèi)容作為課程教學(xué)的重點(diǎn)，并在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改革教學(xué)方法，有望使“工程熱力學(xué)”雙語(yǔ)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量不斷得到提高，把“工程熱力學(xué)”建成高水平的雙語(yǔ)教學(xué)示范課程。

參考文獻(xiàn)：

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篇4

關(guān)鍵詞 熱工學(xué)；熵；焓-熵圖；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2016）23-0076-02

1 引言

食品冷鏈物流（Food Cold Chain Logistics）是上海海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)食品物流工程方向的專業(yè)特色。它是以制冷設(shè)施與技術(shù)作為手段，以食品冷凍冷藏工藝學(xué)作為基礎(chǔ)的一項(xiàng)低溫物流系統(tǒng)工程，過(guò)程要求易腐食品在生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯藏、銷售直至消費(fèi)前的一系列環(huán)節(jié)中始終維持在食品規(guī)定的低溫環(huán)境下，以減少食品損耗，保證食品質(zhì)量。它是隨著制冷技術(shù)的發(fā)展而建立起來(lái)的，熱工學(xué)中有關(guān)熱能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的基本理論和熱量傳遞規(guī)律，正是低溫冷鏈物流實(shí)踐應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，而活學(xué)活用熱工學(xué)的基本理論知識(shí)，對(duì)學(xué)好本專業(yè)起著至關(guān)重要的作用。

熱工學(xué)是一門(mén)研究熱能利用的基本原理和規(guī)律，以提高熱能利用率為主要目的的課程，包括工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)和熱工基礎(chǔ)的應(yīng)用等部分內(nèi)容。其中，工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)構(gòu)成熱工學(xué)的理論基礎(chǔ)，熱能轉(zhuǎn)換的基本概念、熱力學(xué)兩大基本定律、理想氣體和蒸汽的熱力性質(zhì)與熱力過(guò)程以及濕空氣等內(nèi)容屬于工程熱力學(xué)部分，而熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射等3種熱量傳遞方式的基本理論（包括導(dǎo)熱的基本定律及穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、對(duì)流傳熱和輻射傳熱等）是傳熱學(xué)部分主要講述的內(nèi)容。目的是使學(xué)生掌握熱能轉(zhuǎn)換和利用的基本原理和規(guī)律，能夠?qū)τ嘘P(guān)熱科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行基本計(jì)算訓(xùn)練和獲得解決相關(guān)工程問(wèn)題的基本能力[1]。但是，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中反映感到困難最多的就是狀態(tài)參數(shù)概念抽象、圖表復(fù)雜、知識(shí)枯燥等。為此，筆者在教學(xué)實(shí)踐中有以下幾點(diǎn)體會(huì)和認(rèn)識(shí)。

2 多角度分層次學(xué)習(xí)抽象概念――以熵為例

工程熱力學(xué)中常用的狀態(tài)參數(shù)有6個(gè)：壓力、比體積、溫度、熵、熱力學(xué)能和焓。其中，熵的概念學(xué)生最難理解。熵是熱力學(xué)第二定律導(dǎo)出的重要概念，在熱學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，近年來(lái)在經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)等其他學(xué)科中也逐漸得到重視和廣泛應(yīng)用[2]。

介紹“熵”這個(gè)字的歷史由來(lái) 我國(guó)最初是沒(méi)有“熵”這個(gè)字的，它是由Entropy這個(gè)單詞根據(jù)意譯而來(lái)的。1923年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克來(lái)我國(guó)講學(xué)時(shí)，我國(guó)物理學(xué)家胡剛復(fù)做翻譯，根據(jù)Entropy的定義是熱量除以溫度所得到的商值，而且這個(gè)概念與火有關(guān)，于是就在商上另加火字旁，創(chuàng)造了一個(gè)新字――“熵”。

介紹熵這個(gè)概念的歷史由來(lái) 熵的概念由德國(guó)物理學(xué)家魯?shù)婪?克勞修斯在1850年首次提出，用熵來(lái)表示能量分布在空間中的均勻程度，越集中的能量空間分布，系統(tǒng)的熵值就越??；而越均勻的能量分布，系統(tǒng)的熵值就越大，當(dāng)能量完全均勻分布的系統(tǒng)，熵就達(dá)到最大值。

介紹熵的定義 熵是描述所有不可逆過(guò)程共同特性的熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)，它是不能再被轉(zhuǎn)化做功的能量的量度。可逆過(guò)程中，δQ/T的積分值和熱力過(guò)程的路徑無(wú)關(guān)，因此可以斷定可逆過(guò)程的δQ/T一定是某一狀態(tài)參數(shù)的恰當(dāng)微分，所以取名為熵（S），它的定義式為dS=δQ/T。

介紹熵的特點(diǎn)

1）熵是狀態(tài)參數(shù)，同狀態(tài)函數(shù)焓和熱力學(xué)能一樣，一般只計(jì)算狀態(tài)參數(shù)的變化；

2）計(jì)算不可逆過(guò)程的熵變時(shí)，其值僅取決于給定的狀態(tài)，與達(dá)到狀態(tài)的過(guò)程無(wú)關(guān)；

3）δQ=TdS的量綱是能量，T是強(qiáng)度量參數(shù)，Q、S是廣延量參數(shù)，計(jì)算時(shí)必須考慮體系的質(zhì)量。

介紹熵的物理意義 可分為宏觀和微觀兩個(gè)方面：從微觀上講，熵反映的是系統(tǒng)的無(wú)序度或混亂度；從宏觀上

講，一個(gè)熱力系熵的變化，可以表示為熵流和熵產(chǎn)之和，對(duì)應(yīng)選定的環(huán)境狀態(tài)，系統(tǒng)熵的變化是系統(tǒng)無(wú)效能變化的量度。

重點(diǎn)介紹熵的本質(zhì) 熵是一個(gè)反映自發(fā)過(guò)程不可逆性的狀態(tài)參數(shù)，自然發(fā)展的情況下，系統(tǒng)各部分能量差總是傾向于均衡。在孤立系統(tǒng)中，實(shí)際發(fā)生的過(guò)程總是使整個(gè)系統(tǒng)的熵值增大，不能減少，極限的情況（可逆過(guò)程）保持不變，即孤立系的熵增原理[2]。摩擦生峋褪鞘掛徊糠只械能不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，使熵增加；讓一個(gè)熱物體同一個(gè)冷物體相接觸，熱物體將冷卻，冷物體將變熱，直到兩個(gè)物體達(dá)到相同的溫度為止。熱量由高溫物體傳至低溫物體，整個(gè)系統(tǒng)由高溫物體和低溫物體組成，高溫物體的熵減少，低溫物體的熵增加，熵總變化是它們的代數(shù)和，是增加的；每一次能量從一個(gè)較高水平（比如河水下落時(shí)，最初處于較高位置）轉(zhuǎn)化到一個(gè)較低水平（比如河水落到壩底，處于較低位置），都意味著下一次能再做功的能力減少了。

介紹熵在其他學(xué)科上的應(yīng)用 熵是熱力學(xué)第二定律導(dǎo)出的重要概念，它不但在熱學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，而且在生命科學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、生態(tài)學(xué)、歷史學(xué)、文學(xué)、藝術(shù)、語(yǔ)言學(xué)、宗教學(xué)等社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也得到很多學(xué)者的日益重視。例如：探索將生態(tài)系統(tǒng)熵量化為能量輸出或輸入與經(jīng)濟(jì)收入或支出之比；以貨幣流為參數(shù)來(lái)計(jì)算城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)的熵變；以熵與焓的關(guān)系探討地球的熵增；生物與環(huán)境綜合為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，生命體時(shí)刻與外界進(jìn)行能量、物質(zhì)、信息的交換，是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，任何真實(shí)的系統(tǒng)都不能脫離環(huán)境而存在，可以用“生命熵”來(lái)獨(dú)立定義，用熵來(lái)分析一個(gè)生命體生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老、死亡的全過(guò)程。自然界所有的生物利用和環(huán)境的能量交換趨于多樣、有序、熵減小，最終被環(huán)境選擇，得以進(jìn)化。

3 結(jié)合應(yīng)用實(shí)例學(xué)習(xí)圖表知識(shí)――以焓熵圖為例

水蒸氣的熱力性質(zhì)圖表是熱力過(guò)程計(jì)算中的重要依據(jù)。但是對(duì)這一部分內(nèi)容，學(xué)生普遍反映圖表太復(fù)雜，圖中等參數(shù)線太多，表中數(shù)據(jù)參數(shù)太多，水和水蒸氣狀態(tài)又十分復(fù)雜，應(yīng)用起來(lái)很不方便。

介紹水和水蒸氣圖表實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn) 水和水蒸氣的熱力性質(zhì)表優(yōu)點(diǎn)是數(shù)值的準(zhǔn)確度高，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)不連續(xù)，需要用內(nèi)插法計(jì)算近似值，使得查表工作十分煩瑣。水和水蒸氣的熱力性質(zhì)圖的優(yōu)點(diǎn)是查取方便，熱力過(guò)程分析更直觀、清晰和方便；缺點(diǎn)是數(shù)值誤差較大，在工程應(yīng)用容許范圍內(nèi)。優(yōu)先選用的是水和水蒸氣的熱力性質(zhì)圖，其中，溫―熵圖（T-s圖）和壓―容圖（p-v圖）主要是對(duì)蒸汽熱力過(guò)程進(jìn)行定性分析使用，而焓―熵圖（h-s圖）主要用作對(duì)蒸汽熱力過(guò)程的功量和熱量進(jìn)行定量計(jì)算，應(yīng)用更加廣泛。

介紹焓―熵圖的基本特點(diǎn) 溫熵圖中以焓為縱坐標(biāo)、以熵為橫坐標(biāo)，上下界線分別為飽和水和飽和蒸汽線，交點(diǎn)為臨界點(diǎn)，飽和水的左側(cè)區(qū)域?yàn)檫^(guò)冷水區(qū)，飽和蒸汽的右側(cè)區(qū)域?yàn)檫^(guò)熱蒸汽區(qū)，飽和水和飽和蒸汽線下方為濕蒸汽區(qū)域。此外，圖中還包括等干度線簇、等壓線簇、等容線簇和等溫線簇等。在濕蒸汽區(qū)，等壓線與等溫線重合，是一組斜率不同的直線；在過(guò)熱蒸汽區(qū)，等壓線與等溫線不同，等壓線為向上傾斜的曲線，而等溫線是彎曲然后趨于平坦；等容線比等壓線在向上延伸方向上更抖些，為方便區(qū)別，實(shí)用的h-s圖中，定容線常用紅線或虛線標(biāo)出。然后，讓每位學(xué)生畫(huà)出焓―熵圖的草圖，并標(biāo)出上下界線、臨界點(diǎn)、三種狀態(tài)及等干度線簇、等容線簇、等壓線簇和等溫線簇等，使學(xué)生掌握焓熵圖的基本要點(diǎn)。

結(jié)合應(yīng)用實(shí)例練習(xí)查圖方法和步驟 學(xué)生掌握焓熵圖的基本曲線及分布規(guī)律后，結(jié)合實(shí)例用焓熵圖查水蒸氣的參數(shù)，并進(jìn)一步在圖中分析水蒸氣的基本熱力過(guò)程。例如：給出水的溫度和焓值，查圖求熵值；給出壓力和溫度，求焓值和熵值等。這就使學(xué)生能熟練通過(guò)查焓―熵圖中定溫線和定焓線或者定壓線和定溫線，直接確定水的狀態(tài)和各參數(shù)的值。

同時(shí)，為了加深對(duì)比，之后又用同樣的條件，查飽和水和飽和水蒸氣熱力性質(zhì)表和未飽和水與過(guò)熱蒸汽熱力性質(zhì)表進(jìn)行求解，使學(xué)生通過(guò)查圖和表，明顯感覺(jué)到水和水蒸氣的熱力性質(zhì)表的缺c：數(shù)據(jù)不連續(xù)，需要用內(nèi)插法計(jì)算近似值，使得查表工作十分煩瑣。而水和水蒸氣的熱力性質(zhì)圖就克服了此缺點(diǎn)，查取方便，熱力過(guò)程分析更直觀、清晰和方便，但缺點(diǎn)是需要個(gè)體肉眼觀察，所以數(shù)值誤差較大。水和水蒸氣的熱力性質(zhì)表的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)值的準(zhǔn)確度較高。

通過(guò)應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到水和水蒸氣的熱力性質(zhì)圖表的優(yōu)缺點(diǎn)和使用場(chǎng)合，在工程應(yīng)用容許范圍內(nèi)，優(yōu)先選用的是水和水蒸氣的熱力性質(zhì)圖，讓學(xué)生在具體的案例中熟悉并牢固掌握本課程的理論知識(shí)要點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生活學(xué)活用熱工學(xué)的基本理論的能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

教學(xué)沒(méi)有固定的模式，一個(gè)教師不僅要有淵博的知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，還要積極思考，探討能讓學(xué)生容易接受的教學(xué)方法。教師除了從事教學(xué)以外，一定要參加科研，把握相關(guān)的學(xué)科知識(shí)前沿以豐富自己的學(xué)識(shí)，提高自己的業(yè)務(wù)水平，這是搞好教學(xué)工作的重要前提。教學(xué)中注意采用多種合理教學(xué)手段和方法，在課堂上做到深入淺出，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，使學(xué)生加深對(duì)課程的內(nèi)容理解。同時(shí)應(yīng)廣泛借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，勇于嘗試改革、積累經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新意識(shí)，這是教學(xué)工作者值得不斷探索的努力方向。

參考文獻(xiàn)

篇5

關(guān)鍵詞：化工熱力學(xué) 化學(xué)工程與工藝 學(xué)習(xí)興趣

化工熱力學(xué)是一門(mén)理論性和邏輯性很強(qiáng)的課程，在學(xué)習(xí)過(guò)程中概念多而抽象，并且非常容易混淆，公式繁多并且推導(dǎo)復(fù)雜。這些特點(diǎn)使得學(xué)生缺乏必要的學(xué)習(xí)興趣，造成化工熱力學(xué)課程的教學(xué)效果普遍欠佳。學(xué)生形容其是“一大堆的基本概念，沒(méi)完沒(méi)了的公式，無(wú)窮無(wú)盡的計(jì)算，是一門(mén)“含含（焓）糊糊傷（熵）腦筋”的課程。因此，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)化工熱力學(xué)的興趣，使學(xué)生能夠掌握基本的熱力學(xué)原理，能夠從熱力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)解決日常生活和化工過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，是本課程必須首先解決的問(wèn)題。為此我們進(jìn)行了一些有益的嘗試。從教材選擇、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、運(yùn)用生活實(shí)例等方面進(jìn)行了探索，旨在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而加深學(xué)生對(duì)化工熱力學(xué)基本原理的掌握與應(yīng)用能力，收到了較好的效果。

一、選用合適各高校學(xué)生特點(diǎn)的教材

目前，化工熱力學(xué)教材版本較多，有浙江大學(xué)朱自強(qiáng)等編著的，有清華大學(xué)高光華等編著的，有天津大學(xué)馬沛生編著的等。每套教材都涵蓋了化工熱力學(xué)的基本教學(xué)內(nèi)容，但又有各自的特點(diǎn)。在教材的選用方面，必須結(jié)合高?；瘜W(xué)工程與工藝學(xué)生的整體素質(zhì)水平，綜合考慮，不宜盲目照搬。如馮新等主編的化工熱力學(xué)教材，在編寫(xiě)時(shí)，始終堅(jiān)持“從生活中來(lái)，到生產(chǎn)中去”的主旨。教材編寫(xiě)內(nèi)容始終圍繞“為什么要學(xué)――學(xué)什么――如何學(xué)――如何用”展開(kāi)。在近三年采用馮新等編著的新版教材后，武漢工程大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生對(duì)化工熱力學(xué)的學(xué)習(xí)熱情明顯提高，在教學(xué)反饋中，多數(shù)學(xué)生認(rèn)為該教材緊密結(jié)合生活與化工生產(chǎn)實(shí)際，如“液化氣成分的選擇”、“以壓縮天然氣為燃料的出租車的里程問(wèn)題”以及“低溫?zé)峁芙捣嗖罔F路凍土‘多動(dòng)癥’”、“化工熱力學(xué)與遏制全球變暖的關(guān)系”等科學(xué)前沿成果。使他們對(duì)日常生活中熱力學(xué)問(wèn)題有了進(jìn)一步的了解，培養(yǎng)了在日常生活中對(duì)一些科學(xué)問(wèn)題的分析與思考能力。

二、重視緒論教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

在一些課程教學(xué)中，緒論部分往往是易被教師忽略的章節(jié)。但我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，一個(gè)好的緒論就是一盞指路的明燈，學(xué)生對(duì)一門(mén)課程的興趣程度，與緒論講述的好壞，有非常直接的關(guān)系。緒論教學(xué)不僅可以讓學(xué)生詳細(xì)了解化工力學(xué)課程的歷史發(fā)展、學(xué)科脈絡(luò)和學(xué)科意義，更重要的是它能適時(shí)地激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生從總體上初步把握課程的內(nèi)容和特點(diǎn)，為整個(gè)課程開(kāi)個(gè)好頭。我們?cè)诮虒W(xué)中，一般會(huì)用4節(jié)的時(shí)間，先入為主，首選向?qū)W生提出一些日常生活中常見(jiàn)的熱力學(xué)問(wèn)題與現(xiàn)象，如為什么會(huì)有高原反應(yīng)，為什么鐵會(huì)生銹，而生成的鐵銹不會(huì)自動(dòng)變成鐵，為什么化工廠要用這么多的換熱器，核電站究竟怎么發(fā)電，與普通火電站有什么異同點(diǎn)？通過(guò)一系列的提問(wèn)，使學(xué)生產(chǎn)生聯(lián)想，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生用熱力學(xué)的嚴(yán)密思維去思考生活中遇到的一切問(wèn)題。同時(shí)結(jié)合我校學(xué)生剛經(jīng)過(guò)化工廠生產(chǎn)實(shí)習(xí)的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生思考在化工生廠過(guò)程中用到哪些經(jīng)典的熱力學(xué)知識(shí)，工廠是如何節(jié)能降耗的，將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到更接近實(shí)際的系統(tǒng)上。通過(guò)4個(gè)學(xué)時(shí)的緒論教學(xué)，課后總有很多學(xué)生圍著老師表達(dá)想法和看法，表現(xiàn)出對(duì)化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)的極大熱情。

三、多應(yīng)用聯(lián)系生活和生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)例教學(xué)，生動(dòng)教學(xué)內(nèi)容

枯燥的理論知識(shí)永遠(yuǎn)也吸引不了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓熱力學(xué)的知識(shí)從生活實(shí)踐中來(lái)，反過(guò)來(lái)再指導(dǎo)我們的生產(chǎn)實(shí)踐，才能提高學(xué)生對(duì)該課程的興趣。生動(dòng)的實(shí)例是提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的良藥?？紤]到學(xué)生對(duì)生產(chǎn)沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)，課程教學(xué)應(yīng)盡可能用從生活中來(lái)到生產(chǎn)中去的實(shí)例，并精心設(shè)計(jì)。如在流體的p-V-T關(guān)系一章的教學(xué)中，以p-V-T行為與液化氣成分選擇的關(guān)系為例，先問(wèn)學(xué)生液化氣的選擇問(wèn)題。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一系列烷烴p-V-T圖的利用，來(lái)解釋為什么天然氣有這么多的優(yōu)點(diǎn)，但沒(méi)有作為瓶裝液化氣的原因，而瓶裝液化氣只能選擇丙烷和正丁烷。另一個(gè)例子是汽車用壓縮天然氣的問(wèn)題。作者鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)武漢市正在運(yùn)行的出租車司機(jī)進(jìn)行用氣經(jīng)濟(jì)情況調(diào)查，由于多數(shù)司機(jī)憑經(jīng)驗(yàn)知道加同樣的氣，冬天用氣比夏天經(jīng)濟(jì)，但不知道其究竟是什么原因，通過(guò)學(xué)生自己向司機(jī)的調(diào)查與說(shuō)明，極大地提高了學(xué)生的自豪感，深深覺(jué)得自己的所學(xué)在生活中有用武之地，從而提高了學(xué)習(xí)的熱情。

四、將現(xiàn)代化教學(xué)手段與傳統(tǒng)板書(shū)有機(jī)結(jié)合，豐富課堂氣氛

多媒體教學(xué)具有信息量豐富、圖表顯示方便、鏈接轉(zhuǎn)移自由等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于化工熱力學(xué)課程，從歷年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生反饋的意見(jiàn)看，完全采用多媒體進(jìn)行教學(xué)，并不是最佳選擇。化工熱力學(xué)教學(xué)中大量的公式及推導(dǎo)，大量的熱力學(xué)圖表的集中展示，會(huì)使學(xué)生大腦高度緊張，而長(zhǎng)時(shí)間地觀看屏幕，也易使學(xué)生產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，跟不上老師的思路，造成學(xué)習(xí)興趣下降，反而有損教學(xué)的實(shí)際效果。

近幾年來(lái)的實(shí)踐表明，采用多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)有機(jī)結(jié)合的方式，更符合化工熱力學(xué)課程的特點(diǎn)，有利于學(xué)生的互動(dòng)，更有利于提高教學(xué)質(zhì)量。通過(guò)板書(shū)，將相關(guān)公式與理論推演一步步詳細(xì)列在黑板上，與多媒體相比更利于學(xué)生集中精力，跟隨教師的思路進(jìn)行思考和記錄。此外，利用校園網(wǎng)，開(kāi)設(shè)BBS論壇，對(duì)課堂教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行延伸，方便學(xué)生不受時(shí)間和空間限制地進(jìn)行討論和提問(wèn)，也極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

盡管化工熱力學(xué)的許多內(nèi)容是枯燥和抽象的，但在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐和反思中，我們通過(guò)對(duì)教材的選擇、教材內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方式改革，提高了學(xué)生對(duì)于化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和積極性，培養(yǎng)了應(yīng)用化工熱力學(xué)的理論和觀點(diǎn)解決化工過(guò)程實(shí)際問(wèn)題的初步能力。以后，我們會(huì)進(jìn)一步探索課程改革的方法，為培養(yǎng)寬口徑、厚基礎(chǔ)、復(fù)合型的化工高級(jí)人才而努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮新，陸小華.以學(xué)生為本的化工熱力學(xué)課程教學(xué)改革[J].化工高等教育，2006，（4）.

[2]朱自強(qiáng)，徐汛.化工熱力學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991.

[3]高光華，童景山.化工熱力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[4]馬沛生.化工熱力學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

篇6

《冶金物理化學(xué)》課程緊密聯(lián)系化工基礎(chǔ)課程的內(nèi)容，對(duì)《無(wú)機(jī)化學(xué)》課程的內(nèi)容進(jìn)行了更深一步的理解與擴(kuò)展，因此，學(xué)習(xí)內(nèi)容多且抽象、知識(shí)點(diǎn)多、公式多且適用條件苛刻，理解起來(lái)相對(duì)困難，學(xué)生學(xué)習(xí)相對(duì)吃力。針對(duì)《冶金物理化學(xué)》專業(yè)知識(shí)特點(diǎn)，講解時(shí)對(duì)于難點(diǎn)、抽象點(diǎn)教師可適當(dāng)減慢講解速度，同時(shí)結(jié)合傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)，使學(xué)生有足夠時(shí)間對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行消化理解，然而在少學(xué)時(shí)的情況下，教師對(duì)課本內(nèi)容的教學(xué)不可能面面俱到，對(duì)某些難以理解的知識(shí)點(diǎn)也沒(méi)有太多時(shí)間進(jìn)行細(xì)化，因此，在這種情況下，就要求任課教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、突出重點(diǎn)，對(duì)《冶金物理化學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容講解的深度進(jìn)行能做到深入淺出，而不是簡(jiǎn)單的進(jìn)行內(nèi)容裁減，以便在較少的學(xué)時(shí)里仍能把《冶金物理化學(xué)》中的精華講透，使得學(xué)生能夠很好地掌握本門(mén)課程的內(nèi)容。對(duì)此，在本課程中，我們只要把《冶金物理化學(xué)》的內(nèi)容優(yōu)化為三大部分［4］，第一部分是冶金熱力學(xué)基本原理，主要涉及熱力學(xué)第一、第二、第三定律的基本內(nèi)容以及多組分體系，化學(xué)平衡及相平衡基本理論，安排40個(gè)學(xué)時(shí);第二部分內(nèi)容是電化學(xué)，主要包括電解質(zhì)溶液、可逆電池、極化三部分，如強(qiáng)電解質(zhì)活度及活度系數(shù)，可逆電池電動(dòng)勢(shì)，電極電勢(shì)等，安排25個(gè)學(xué)時(shí);對(duì)于這兩部分的內(nèi)容比較重要，且較抽象，比較難懂，學(xué)生較難接受，所以安排的課時(shí)相對(duì)比較多;第三部分是冶金動(dòng)力學(xué)原理，主要分為動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率方程、反應(yīng)級(jí)數(shù)及復(fù)合反應(yīng)等內(nèi)容，對(duì)不同動(dòng)力學(xué)反應(yīng)級(jí)數(shù)進(jìn)行介紹，其中涉及各種反應(yīng)因素對(duì)反應(yīng)速率的影響，如濃度、溫度等，安排15個(gè)學(xué)時(shí);對(duì)《冶金物理化學(xué)》課程的整體內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，并不只是簡(jiǎn)單的增減，而是要將傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，合理地刪減，精選冶金化學(xué)基礎(chǔ)的內(nèi)容，概要講解統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)，重點(diǎn)講解熱力學(xué)基本原理及動(dòng)力學(xué)基本方程。

2探索有效的教學(xué)方法

2．1注重知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，強(qiáng)化類比及比較法教學(xué)

冶金物理化學(xué)課程的理論性較強(qiáng)而且內(nèi)容繁雜，少學(xué)時(shí)冶金物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該探索該課程的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)規(guī)律，采用更加有效的課程教學(xué)方法，熱力學(xué)中的反應(yīng)焓變H與溫度T的關(guān)系基爾霍夫定律，多組分系統(tǒng)中摩爾分?jǐn)?shù)XA與溫度T的關(guān)系，化學(xué)平衡中的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K與溫度T的范特霍夫等壓方程，蒸汽壓p與溫度T的克勞修斯－克拉伯龍方程，以及動(dòng)力學(xué)中反應(yīng)速率常數(shù)k與溫度T的阿雷尼烏斯公式，這幾個(gè)公式在整個(gè)物理化學(xué)章節(jié)是非常重要的公式，在各個(gè)章節(jié)中也起著化龍點(diǎn)晴的作用，不過(guò)，這幾個(gè)公式的微分式極為相似，通過(guò)類比、總結(jié)、歸納，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)公式在數(shù)學(xué)上的特征，對(duì)公式的記憶和使用都有很大的幫助。

2．2加強(qiáng)新知識(shí)點(diǎn)的回溯和實(shí)例引伸

冶金物理化學(xué)授課中有很多數(shù)、理、化基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于正確分析和牢固掌握一些基本理論概念、原理非常重要。學(xué)生在少學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)中若不注意基本知識(shí)的回溯及引伸將會(huì)對(duì)所講知識(shí)容易產(chǎn)生脫節(jié)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)學(xué)習(xí)情緒、學(xué)習(xí)激情產(chǎn)生打擊，教學(xué)效果則難以保證。因此對(duì)于無(wú)機(jī)化學(xué)中的理想氣體狀態(tài)方程、溶液的組成表示、熱力學(xué)中的焓、飽和蒸汽壓等概念;物理學(xué)中熱量計(jì)算和歐姆定律等理論成就;數(shù)學(xué)中的微分、積分、各種平均值等概念和規(guī)律進(jìn)行簡(jiǎn)單的回顧，并引伸到熱力學(xué)的具體問(wèn)題的分析和解決過(guò)程中來(lái)，打消學(xué)生對(duì)新知識(shí)心理上抵觸，減少學(xué)生心理上的負(fù)擔(dān)，起到承前啟后的教學(xué)效果。對(duì)各章新知識(shí)點(diǎn)介紹時(shí)通過(guò)生活中的實(shí)例進(jìn)行啟發(fā)式引導(dǎo)，最終將學(xué)生的思維引伸到講授新知識(shí)點(diǎn)上，提起學(xué)生對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，如表面現(xiàn)象中的吸附，通過(guò)提問(wèn)式向?qū)W生發(fā)問(wèn)生活中常用的如活性炭、天然黏土等作用，進(jìn)而引出吸附劑等概念;如講解稀溶液的依數(shù)性時(shí)，提及2008年凝凍，交通癱瘓，為此在路面上大量撒鹽，歸根結(jié)底就是溶液的依數(shù)性中凝固點(diǎn)下降原理，即鹽溶于水后使得水的凝固點(diǎn)降低，這樣就可以加速冰的融化［5］。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也使枯燥的理論教學(xué)變得生動(dòng)有趣。實(shí)踐證明，在冶金物理化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，重視理論和實(shí)際結(jié)合，根據(jù)所授內(nèi)容，適時(shí)引出一些日常事例，常會(huì)使學(xué)生茅塞頓開(kāi)，從而引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)冶金物理化學(xué)的濃厚興趣。采取實(shí)例教學(xué)法，讓學(xué)生積極主動(dòng)跟隨教師設(shè)計(jì)推出的問(wèn)題，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，使學(xué)生在良好的互動(dòng)氛圍中深刻理解、領(lǐng)會(huì)所涉及的理論知識(shí)，并逐漸養(yǎng)成其理論聯(lián)系實(shí)際的思維方式，能夠有效提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，增進(jìn)課堂教學(xué)互動(dòng)，提高教學(xué)效果;同時(shí)也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增加了課堂的趣味性，使教學(xué)效果事半功倍。

3結(jié)束語(yǔ)

篇7

關(guān)鍵詞：應(yīng)用物理；課程體系；教學(xué)內(nèi)容；優(yōu)化整合

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）50-0040-02

一、前言

物理學(xué)的基本原理滲透在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，被稱為自然哲學(xué)，已成為相關(guān)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)和源泉。應(yīng)用物理專業(yè)是一個(gè)以物理學(xué)為基礎(chǔ)，以“應(yīng)用物理”為核心和特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)將物理學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的專業(yè)，以培養(yǎng)既有一定物理理論知識(shí)，又有一定實(shí)驗(yàn)技能與工程技術(shù)的理工復(fù)合型人才為目標(biāo)的專業(yè)[1]。可是目前許多高校的應(yīng)用物理專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，其培養(yǎng)質(zhì)量令人堪憂，其中最迫切最重要的是應(yīng)該對(duì)應(yīng)用物理專業(yè)課程體系進(jìn)行大力合理改革，對(duì)其傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化重整。

二、應(yīng)用物理專業(yè)課程體系改革和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化重整的必要性和緊迫性

2007年2月17日教育部下發(fā)了《教育部關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》。其中強(qiáng)調(diào)要深化教學(xué)內(nèi)容改革，建立與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)的課程體系，要根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的需要，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，將新知識(shí)、新理論和新技術(shù)充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中，為學(xué)生提供符合時(shí)代需要的課程體系和教學(xué)內(nèi)容。要采取各種措施，通過(guò)推進(jìn)學(xué)分制、降低必修課比例、加選修課比例、減少課堂講授時(shí)數(shù)等，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展。

目前的應(yīng)用物理課程體系仍然主要由普通物理課程（包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)）、理論物理課程（包括理論力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)）以及固體物理學(xué)構(gòu)成。應(yīng)用物理專業(yè)的學(xué)生經(jīng)過(guò)高中物理、普通物理和理論物理的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)許多課程內(nèi)容重復(fù)出現(xiàn)，以至于相當(dāng)一部分人認(rèn)為沒(méi)有多大差別，只是所用數(shù)學(xué)工具不同罷了，“高中用，普物用d，理物用”，這充分反映了應(yīng)用物理專業(yè)主干課程體系和教學(xué)內(nèi)容存在的嚴(yán)重問(wèn)題[2]。即當(dāng)今的應(yīng)用物理專業(yè)課程體系和教學(xué)內(nèi)容仍沒(méi)有跳出傳統(tǒng)物理學(xué)專業(yè)和物理教育專業(yè)的框架，課程體系僵化，過(guò)分強(qiáng)調(diào)“系統(tǒng)化”、“邏輯化”，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)和理論物理課程內(nèi)容重復(fù)而陳舊、占用課時(shí)過(guò)多。沒(méi)有體現(xiàn)物理世界的發(fā)展性，現(xiàn)代性、統(tǒng)一性以及各學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系、相互交叉、相互滲透。普遍存在“重經(jīng)典、輕現(xiàn)代、重理論、輕應(yīng)用”的弊端，反映現(xiàn)代科學(xué)和高新技術(shù)發(fā)展成果的課程和教學(xué)內(nèi)容太少，應(yīng)用物理專業(yè)的“應(yīng)用”特色體現(xiàn)不明顯，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、理論和實(shí)際相結(jié)合的能力較差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)應(yīng)用物理專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)[3，4]。

“知識(shí)爆炸”時(shí)代，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，其在經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中的作用越來(lái)越大，同時(shí)也產(chǎn)生了許多新興學(xué)科。教學(xué)內(nèi)容和課程體系是人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式的載體，是教育思想和教育觀念的直接體現(xiàn)，是提高人才培養(yǎng)效率和質(zhì)量的決定性因素[5]。因此培養(yǎng)應(yīng)用物理專業(yè)人才的教學(xué)內(nèi)容和課程體系理應(yīng)滿足新時(shí)期科技、經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的需求，所以改革現(xiàn)有課程體系，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效益已勢(shì)在必行，刻不容緩。

三、課程體系改革和教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化整合原則

課程體系的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容的選取要符合教學(xué)規(guī)律，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由現(xiàn)象到本質(zhì)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，同時(shí)注意到自然界是普遍聯(lián)系的，不人為割裂自然科學(xué)的內(nèi)在聯(lián)系，理論和原理是經(jīng)典的，但應(yīng)用要是現(xiàn)代的，按照“少而精”的原則，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容實(shí)行量的精選、壓縮與質(zhì)的提高。對(duì)現(xiàn)有的普通物理（包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、原子物理學(xué)）和理論物理（包括理論力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)）進(jìn)行優(yōu)化整合，絕不搞簡(jiǎn)單縮減，重新設(shè)置課程體系，并對(duì)課程開(kāi)設(shè)順序和時(shí)間做出科學(xué)合理的安排，同時(shí)注入現(xiàn)代化的教學(xué)內(nèi)容，將近代物理和科技發(fā)展的最新成果納入新的課程體系和教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)反映科學(xué)技術(shù)研究的新成果，使學(xué)生及時(shí)了解學(xué)科發(fā)展前沿的新成就、新觀點(diǎn)、新動(dòng)向?？s減傳統(tǒng)課程門(mén)數(shù)及學(xué)時(shí)數(shù)，以便增開(kāi)其它應(yīng)用物理課程及學(xué)時(shí)數(shù)。

四、課程體系改革思路和優(yōu)化整合的教學(xué)內(nèi)容

1.力學(xué)和理論力學(xué)優(yōu)化整合成力學(xué)理論。如今許多應(yīng)用物理專業(yè)第一學(xué)期就開(kāi)設(shè)普通物理課程力學(xué)，到第五或第六學(xué)期再開(kāi)設(shè)理論力學(xué)，而理論力學(xué)前面相當(dāng)大一部分是和力學(xué)內(nèi)容重復(fù)的，如質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)、質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)、質(zhì)點(diǎn)組運(yùn)動(dòng)學(xué)、質(zhì)點(diǎn)組力學(xué)、剛體力學(xué)等內(nèi)容重復(fù)量大，這不僅降低了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣，且浪費(fèi)了很大一部分教學(xué)課時(shí)。同時(shí)力學(xué)課程要求采用微積分、矢量分析、微分方程等高等數(shù)學(xué)知識(shí)研究處理“變”的物理問(wèn)題，這和學(xué)生剛開(kāi)始接觸高等數(shù)學(xué)知識(shí)相矛盾，教師在授課時(shí)不得不降低要求講解，造成學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)理論性強(qiáng)的理論力學(xué)的難度增大，教學(xué)效果降低。因此打破原有力學(xué)和理論力學(xué)界限，將它們優(yōu)化重組成力學(xué)理論課程，刪除牛頓力學(xué)重復(fù)部分，去除相對(duì)論部分，將這部分移到電磁理論中講解，力學(xué)理論安排到大學(xué)第二學(xué)期開(kāi)設(shè)，這時(shí)學(xué)生們的高等數(shù)學(xué)工具應(yīng)用較為熟練，已具備了處理“變”問(wèn)題的科學(xué)思維方法和能力，有利于教學(xué)質(zhì)量的提高。精簡(jiǎn)、優(yōu)化整合后的力學(xué)理論包括：質(zhì)點(diǎn)力學(xué)、剛體力學(xué)、非慣性系力學(xué)、振動(dòng)與波、連續(xù)體力學(xué)、虛功原理、拉格朗日方程、哈密頓正則方程、哈密頓原理、泊松括號(hào)與泊松定理、正則變換、哈密頓-雅可比理論、非線性力學(xué)簡(jiǎn)介。力學(xué)理論課程既包括牛頓力學(xué)，又包括分析力學(xué)，將研究力學(xué)問(wèn)題的方法有機(jī)辯證地聯(lián)系起來(lái)，物理概念清晰準(zhǔn)確，理論體系簡(jiǎn)潔明了，兼顧了經(jīng)典與現(xiàn)代、基礎(chǔ)與前沿內(nèi)容，為后續(xù)理論課程的學(xué)習(xí)構(gòu)筑了橋梁和基礎(chǔ)。

2.熱學(xué)和熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)優(yōu)化整合成熱物理學(xué)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中的熱力學(xué)部分和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)部分分別占總內(nèi)容的46%和54%。熱學(xué)課程中的熱力學(xué)定律部分和熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中熱力學(xué)部分內(nèi)容（溫度與平衡態(tài)、物態(tài)方程、熱力學(xué)第一定律、功、熱容量與焓、理想氣體、熱力學(xué)第二定律、熵、卡諾定理等）重復(fù)率高達(dá)1/3[6]。在分子動(dòng)理論和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)部分也有重復(fù)，如麥克斯韋速率分布律和速度分布律、玻耳茲曼分布律、能量按自由度均分定理、氣體內(nèi)的輸運(yùn)過(guò)程，所以將熱力學(xué)部分與熱學(xué)中的重復(fù)部分刪除，將這兩門(mén)課程進(jìn)行優(yōu)化整合，可以縮減約1/3的課時(shí)。優(yōu)化整合的主要思想是貫穿從宏觀到微觀，從單個(gè)質(zhì)點(diǎn)到大數(shù)量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)這一線索。在熱學(xué)部分介紹經(jīng)典熱學(xué)、熱學(xué)最新動(dòng)態(tài)、熱學(xué)在新科技中的應(yīng)用，統(tǒng)計(jì)物理學(xué)部分以系綜理論為主線，融宏觀與微觀理論于一體，立足于微觀量子理論，從等幾率原理出發(fā)，循序漸進(jìn)地闡明統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論導(dǎo)出熱力學(xué)基本定律，將統(tǒng)計(jì)物理學(xué)概念與宏觀熱現(xiàn)象相聯(lián)系和對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)熱現(xiàn)象的宏觀理論與微觀理論的有機(jī)融合。優(yōu)化整合后的熱物理學(xué)內(nèi)容包括：熱力學(xué)第零定律與溫度、狀態(tài)方程、氣體分子運(yùn)動(dòng)論的基本概念、氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率和能量的統(tǒng)計(jì)分布率、氣體輸運(yùn)過(guò)程、功、熱量、熱力學(xué)第一定律與內(nèi)能、熱力學(xué)第二定律與熵、固體和液體、相變、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)基本原理、孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、熱力學(xué)函數(shù)及其應(yīng)用、氣體性質(zhì)、開(kāi)放系統(tǒng)、量子統(tǒng)計(jì)理論、漲落理論、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理。

3.電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)優(yōu)化整合為電磁理論。電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)都是研究電磁場(chǎng)基本性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其與帶電物質(zhì)之間的相互作用。電磁學(xué)側(cè)重于電磁現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究，從對(duì)電磁現(xiàn)象的研究中歸納出電磁學(xué)的基本規(guī)律，而電動(dòng)力學(xué)側(cè)重于理論研究，以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎(chǔ)，研究靜態(tài)、時(shí)變態(tài)條件下電磁場(chǎng)的空間分布和運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，以及帶電粒子與電磁場(chǎng)的相互作用等問(wèn)題?？紤]到電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)在內(nèi)容上是相互統(tǒng)一，相互滲透的，可以將它們優(yōu)化整合成電磁理論課程，將電磁學(xué)與電動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容適當(dāng)貫通，既分層次，又平滑過(guò)渡，避免不必要的重復(fù)。具體如下：由庫(kù)侖定律引出電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，電通量、高斯定理及場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算，由電場(chǎng)力作功的特點(diǎn)引出環(huán)路定理、電勢(shì)、電勢(shì)的計(jì)算；由畢奧-薩伐爾定律引出穩(wěn)恒磁場(chǎng)的計(jì)算、環(huán)流和旋度、散度；由電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系引出真空中的泊松方程與拉普拉斯方程；介紹介質(zhì)的電磁性質(zhì)、場(chǎng)與介質(zhì)的相互作用、靜電場(chǎng)邊值關(guān)系與唯一性定理，運(yùn)用泊松方程與拉普拉斯方程計(jì)算真空與介質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)與電荷分布，介紹靜電場(chǎng)分離變量法、鏡像法；由穩(wěn)恒電流導(dǎo)出靜磁場(chǎng)，由電場(chǎng)中的標(biāo)勢(shì)引出矢勢(shì)、磁標(biāo)勢(shì)；對(duì)電磁感應(yīng)、麥克斯韋方程組、電磁波輻射與傳播、狹義相對(duì)論均單獨(dú)設(shè)章節(jié)介紹。對(duì)超導(dǎo)、等離子體、巨磁電阻等做簡(jiǎn)要介紹，豐富理論與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，電路和交流電內(nèi)容放電工學(xué)課程中講解。

4.原子物理學(xué)和量子力學(xué)優(yōu)化整合為近代物理學(xué)。原子物理學(xué)側(cè)重于原子光譜實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋、物理思想和物理模型的建立，量子力學(xué)是在對(duì)原子光譜研究的基礎(chǔ)上發(fā)展建立起來(lái)的理論體系，側(cè)重于微觀本質(zhì)，理論性強(qiáng)。原子物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究促進(jìn)量子力學(xué)的不斷發(fā)展，它們聯(lián)系緊密，相互促進(jìn)，其研究對(duì)象存在重復(fù)，導(dǎo)致目前許多原子物理學(xué)教材中的量子力學(xué)導(dǎo)論部分內(nèi)容和量子力學(xué)教材存在大量重復(fù)，如玻爾氫原子理論、波粒二象性、不確定性原理、波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋、薛定諤方程、平均值計(jì)算、氫原子薛定諤方程解、康普頓散射效應(yīng)、堿金屬原子光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)、塞曼效應(yīng)等。因此必須對(duì)這兩門(mén)課程進(jìn)行優(yōu)化整合，形成新的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，其思路是：通過(guò)對(duì)原子現(xiàn)象的發(fā)掘，引出其量子力學(xué)的理論本質(zhì)，同時(shí)通過(guò)量子力學(xué)理論的建立和運(yùn)用，來(lái)研究原子等微觀體系的特性。優(yōu)化整合后的基本內(nèi)容為：經(jīng)典物理遇到的困難、玻爾氫原子理論、狀態(tài)與薛定諤方程、力學(xué)量與算符、中心力場(chǎng)、電磁場(chǎng)中粒子的運(yùn)動(dòng)、矩陣力學(xué)、微擾理論、電子自旋、多電子原子、外場(chǎng)中的原子、多體問(wèn)題、分子結(jié)構(gòu)和能譜、散射。這樣優(yōu)化整合后課程所需學(xué)時(shí)會(huì)比優(yōu)化整合前大大減少。

五、整合后專業(yè)課程的開(kāi)設(shè)時(shí)間安排

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和規(guī)律、應(yīng)用物理專業(yè)課程之間的關(guān)聯(lián)，優(yōu)化整合后的課程開(kāi)設(shè)順序可以這樣安排：大學(xué)一年級(jí)注重增加高等數(shù)學(xué)教學(xué)課時(shí)，將高等數(shù)學(xué)進(jìn)度盡量前推，大學(xué)第二學(xué)期開(kāi)設(shè)力學(xué)理論、第三學(xué)期開(kāi)設(shè)光學(xué)和電磁理論，同時(shí)開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)物理方法為后續(xù)課程做好準(zhǔn)備，第四學(xué)期開(kāi)設(shè)近代物理學(xué)，第五（或四）學(xué)期開(kāi)設(shè)熱物理。這樣的調(diào)整安排能留出更多時(shí)間來(lái)開(kāi)設(shè)其他應(yīng)用物理專業(yè)課程，有利于學(xué)生的就業(yè)或繼續(xù)深造。

六、教學(xué)改革的預(yù)期效果

1.重構(gòu)應(yīng)用物理主干課程體系，避免了基礎(chǔ)課程和理論課程教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，縮減課程科目，節(jié)省大量課時(shí)，將會(huì)大大提高教學(xué)效率。為應(yīng)用物理課程的開(kāi)設(shè)、選修課的開(kāi)設(shè)及學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展提供了時(shí)間條件，突出了應(yīng)用物理、技術(shù)課程的地位和專業(yè)特色。

2.為應(yīng)用物理培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)合格的應(yīng)用物理人才提供了可靠保障，課程體系的改革和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化重整適應(yīng)和滿足社會(huì)發(fā)展和科技前沿的需求。教學(xué)內(nèi)容富有現(xiàn)代性，開(kāi)放性，滲透新的教學(xué)內(nèi)容和思想，使應(yīng)用物理專業(yè)學(xué)生在理論與實(shí)踐技術(shù)方面具有復(fù)合型的知識(shí)結(jié)構(gòu)，為他們今后的創(chuàng)新發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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篇8

一、《熱工技術(shù)與應(yīng)用》課程的特點(diǎn)

城市熱能應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是我院的主干專業(yè)，《熱工技術(shù)與應(yīng)用》課程是本專業(yè)的一門(mén)主要專業(yè)基礎(chǔ)課，在東北地區(qū)主要研究制熱方向。一方面，它為學(xué)生今后學(xué)習(xí)專業(yè)課，如《鍋爐原理》、《熱工儀表與自動(dòng)控制》等提供必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)和熱工分析與熱工計(jì)算能力，另一方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、測(cè)試技能等綜合訓(xùn)練，提高學(xué)生運(yùn)用理論分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。但是該課理論性強(qiáng)、概念抽象、公式繁多，是學(xué)生公認(rèn)的較難的課程。尤其對(duì)于城市熱能應(yīng)用技術(shù)專業(yè)（高職層次）教學(xué)來(lái)講，由于學(xué)生高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱，很多學(xué)不好本課程的學(xué)生，主要問(wèn)題是出現(xiàn)在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上。加上學(xué)時(shí)（56學(xué)時(shí)）有限，讓初次接觸該課的學(xué)生難以入門(mén)，從而產(chǎn)生畏懼心理。如何使《熱工技術(shù)與應(yīng)用》課程化難為易、化繁為簡(jiǎn)、化抽象為具體，以提高教學(xué)效果，在這里做初步研究。

二、課程改革的內(nèi)容

1.教學(xué)內(nèi)容的改革。本課程主要是研究熱功轉(zhuǎn)換及熱傳遞規(guī)律的基本原理、概念，以及在熱能工程問(wèn)題上的應(yīng)用。針對(duì)本課程概念多、公式多和線圖多、理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)這些特點(diǎn)，在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)努力做到：①重視基本概念和理論，精簡(jiǎn)公式推導(dǎo)，讓學(xué)生理解基本概念和定理的實(shí)質(zhì)，不必過(guò)分強(qiáng)調(diào)公式如何推導(dǎo)。②強(qiáng)化實(shí)際工程應(yīng)用，將大量實(shí)際熱力工程知識(shí)引入教學(xué)，列舉大量工程實(shí)例，使學(xué)生能用熱工知識(shí)分析和專業(yè)相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，突出熱工知識(shí)在城市熱能應(yīng)用技術(shù)專業(yè)中的應(yīng)用，有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。③運(yùn)用圖表分析，緊密聯(lián)系實(shí)際。圖表分析是熱工課中很重要的一部分內(nèi)容，無(wú)論是工程熱力學(xué)中的過(guò)程、循環(huán)、熱量與功量分析，還是傳熱學(xué)中的換熱分析計(jì)算，都以圖表分析為基本工具。

2.教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革。教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革目的就是要提高課程教學(xué)內(nèi)容的形象性、生動(dòng)性和通俗易懂性，提高教與學(xué)的效率，提高教學(xué)質(zhì)量。根據(jù)本課程的性質(zhì)和內(nèi)容，選擇切實(shí)可行的教學(xué)方法，如頭腦風(fēng)暴法、分組討論法、案例分析法和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法等。充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，制作了實(shí)用的多媒體課件；借助計(jì)算機(jī)多媒體演示，使抽象的概念具體化，復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，繁瑣的內(nèi)容精煉化，實(shí)際問(wèn)題形象化。①頭腦風(fēng)暴法。在教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)基本概念和基本理論內(nèi)容的講解，應(yīng)多引用學(xué)生身邊的例子、工程應(yīng)用的實(shí)例。教師引出問(wèn)題，有意識(shí)地啟發(fā)學(xué)生思考，讓他們積極踴躍回答問(wèn)題，提出自己的見(jiàn)解和方案。最后老師總結(jié)，選取最佳方案。這樣既加深了學(xué)生對(duì)概念的理解，又充分調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，并且提升了學(xué)生的工程意識(shí)和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。比如在講解圓筒壁導(dǎo)熱章節(jié)時(shí)，向?qū)W生提出問(wèn)題：為什么保溫飯盒具有保溫性能，并設(shè)計(jì)幾種提高保溫性能的方案。引導(dǎo)學(xué)生積極思考，最后再引申到工程實(shí)際-供熱管道保溫問(wèn)題上來(lái)。②案例分析法。在《熱工技術(shù)與應(yīng)用》的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)始終把握理論教學(xué)聯(lián)系實(shí)際案例的教學(xué)思想，突出熱工理論和專業(yè)相結(jié)合的重要性，讓學(xué)生體會(huì)到本課程是與專業(yè)密切相關(guān)的，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如講解熱力過(guò)程與循環(huán)時(shí)，聯(lián)系到熱力設(shè)備是如何制熱的。講解水蒸氣飽和壓力與飽和溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，聯(lián)系到鍋爐熱力設(shè)備額定工作壓力與溫度的調(diào)解關(guān)系。在講到傳熱學(xué)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱部分時(shí)，提出冬天怎樣穿衣服會(huì)更溫暖等問(wèn)題。學(xué)生往往會(huì)反應(yīng)熱烈，感到熱工學(xué)就在自己身邊，熱工理論并不是高深莫測(cè)的，從而消除了畏懼心理，提高了學(xué)習(xí)興趣。然后再?gòu)纳磉叺膯?wèn)題引申到工程實(shí)例，比如鍋爐等動(dòng)力設(shè)備的工作原理、熱工計(jì)量測(cè)試儀器儀表的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)等，由淺入深，使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，充分提高的了學(xué)習(xí)效果。③現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法。利用實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室、實(shí)訓(xùn)基地、校企合作單位等途徑，組織學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，幫助學(xué)生更好地理解、鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，也可以學(xué)到更多課堂上學(xué)不到的知識(shí)，同時(shí)加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)。在實(shí)際授課過(guò)程中，由于我們學(xué)院地處哈爾濱，冬天特別寒冷。學(xué)院有自己的供暖鍋爐房，夏天正值鍋爐維修期間，我們可以帶領(lǐng)學(xué)生到鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)講解鍋爐爐墻的組成結(jié)構(gòu)。冬天是鍋爐運(yùn)行的季節(jié)，我們可以帶領(lǐng)學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)體會(huì)鍋爐爐墻的保溫效果，并可以參與鍋爐的熱工測(cè)試全過(guò)程。不但提高了教學(xué)效果，還培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)能力。

3.考試改革。在以往的教學(xué)過(guò)程中，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)，無(wú)論考試課還是考查課，主要是通過(guò)課程考試來(lái)實(shí)現(xiàn)，存在評(píng)價(jià)目標(biāo)單一、評(píng)價(jià)內(nèi)容片面、評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)單化的缺陷。所以，應(yīng)該在評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方面做改進(jìn)，督促學(xué)生學(xué)習(xí)。為了體現(xiàn)學(xué)生是否對(duì)所學(xué)知識(shí)真正掌握和使用，克服學(xué)生為了考試而學(xué)習(xí)的弊端，使學(xué)生走出死記硬背的學(xué)習(xí)習(xí)慣，應(yīng)探討靈活多變的考核形式，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。通過(guò)多種考核方式，來(lái)評(píng)定學(xué)生的成績(jī)，有助于督促學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握與鞏固，以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力和實(shí)際動(dòng)手操作的能力。

我院是骨干高職院校，城市熱能應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式不同于其他院校，我院的特色和優(yōu)勢(shì)是更加強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，注重對(duì)學(xué)生應(yīng)用開(kāi)發(fā)、研究、科學(xué)咨詢和技術(shù)轉(zhuǎn)換能力的訓(xùn)練。因此《熱工技術(shù)與應(yīng)用》課程作為城市熱能應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過(guò)課程改革，更加注重行業(yè)化的專業(yè)方向、應(yīng)用化的課程教學(xué)方法的實(shí)施，達(dá)到工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)在課程設(shè)置上條理清晰，內(nèi)容關(guān)聯(lián)性強(qiáng)；充分發(fā)揮教師備課的創(chuàng)造性，有效避免照本宣科；更能適應(yīng)行業(yè)就業(yè)特點(diǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題的能力。

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[5]宋雪靜.淺談高職高專熱工基礎(chǔ)教學(xué)的思考[J].科技信息.2010，（17）：784.

篇9

本書(shū)介紹了可燃物的爆轟現(xiàn)象，特別是氣體的爆轟現(xiàn)象。首先介紹了爆震波的經(jīng)典理論、爆震波內(nèi)的流場(chǎng)確定、包括爆燃以及從爆燃過(guò)渡到爆轟過(guò)程的氣體動(dòng)力學(xué)理論和爆轟產(chǎn)物的動(dòng)力學(xué)、層流結(jié)構(gòu)；隨后的章節(jié)詳細(xì)描述了爆震波不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，文章提出了一維、二維、三維的計(jì)算模擬和各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論了限制和邊界條件對(duì)爆轟的影響，介紹了作者提出的有耦合的能量釋放導(dǎo)致?lián)舨◤?qiáng)化的起爆機(jī)制，稱之為SWACER機(jī)制(Shock Wave Amplification by Coherent Energy Release)，最后的章節(jié)介紹了能夠形成爆震波的各種形式和重大問(wèn)題的回顧和未來(lái)爆轟研究的方向。

本書(shū)共分8章，1，引言，反映整本書(shū)的內(nèi)容，包括爆燃和爆轟現(xiàn)象、它們的發(fā)現(xiàn)、查普曼－儒蓋理論、爆轟結(jié)構(gòu)、爆轟產(chǎn)物的動(dòng)力學(xué)、邊界條件的影響、爆燃到爆轟的轉(zhuǎn)化、直接起爆和該現(xiàn)象中的突出問(wèn)題；2，爆燃爆轟的氣體動(dòng)力學(xué)理論，包括基本方程、瑞利線和雨貢紐線、查普曼－儒蓋解、雨貢紐曲線的熵變、下游流動(dòng)條件、查普曼－儒蓋準(zhǔn)則、蘭金雨貢紐關(guān)系；3，爆轟產(chǎn)物的動(dòng)力學(xué)，包括基本方程、圓柱和球形曲面散心爆轟波、非均勻介質(zhì)中的散心爆轟波；4，爆轟的層流結(jié)構(gòu)，介紹了理想氣體的ZND結(jié)構(gòu)、“病理學(xué)”的爆轟和非理想爆轟；5，不穩(wěn)定爆轟的數(shù)值描述，包括線性穩(wěn)定分析、線性分析的普通模式、非穩(wěn)定爆轟的漸近模式、高活化能和牛頓極限、多維不穩(wěn)定的漸近分析和單元間距預(yù)測(cè)、大的過(guò)度驅(qū)動(dòng)和弱熱釋放的漸近極限、不穩(wěn)定爆轟的直接數(shù)值模擬、一維不穩(wěn)定性、化學(xué)對(duì)穩(wěn)定性的作用、二維蜂窩式不穩(wěn)定性；6，不穩(wěn)定爆轟的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：螺旋爆震現(xiàn)象和聲學(xué)理論、螺旋爆震波陣面、多頭爆轟、其它幾何形狀的蜂窩狀結(jié)構(gòu)、單元尺寸和化學(xué)；7，邊界條件的影響，包括速度虧損、粗糙壁面管內(nèi)的爆轟、吸音壁、爆轟極限；8，爆燃到爆轟的轉(zhuǎn)變，介紹了爆燃波的氣體動(dòng)力學(xué)、躍遷現(xiàn)象的特色、火焰加速機(jī)理、爆轟的啟動(dòng)、過(guò)渡準(zhǔn)則；最后直接起爆部分，介紹了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬、臨界管徑、直接起爆的其余方式、起爆理論和SWACER機(jī)理。

Dr.John H.S.Lee是McGill大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)的教授，研究領(lǐng)域是燃燒、爆轟、沖擊波物理和爆轟動(dòng)力學(xué)。在這些領(lǐng)域從事基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究已經(jīng)超過(guò)40年。從上世紀(jì)60年代以來(lái)作者在許多政府和工業(yè)顧問(wèn)委員會(huì)中從事爆轟危險(xiǎn)和安全的咨詢工作，并且獲得燃燒協(xié)會(huì)銀牌(1980)、波蘭科學(xué)院授予的Dionizy Smo-lenski獎(jiǎng)?wù)?1988)、Nuna Manson金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?1991)以及兩次獲得McGill大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)獎(jiǎng)(1989和1995)，當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所的榮譽(yù)教授(2003)、香港理工大學(xué)校友獎(jiǎng)獲得者(2003)、加拿大皇家學(xué)會(huì)的成員。

本書(shū)內(nèi)容大多是定性的，著重從物理’的基本概念和現(xiàn)象闡釋復(fù)雜的爆轟現(xiàn)象，理論與實(shí)踐結(jié)合緊密，對(duì)于有熱力學(xué)和流體力學(xué)背景的工程師和研究生是理想的參考書(shū)。

篇10

一、材料物理專業(yè)的特色

材料物理專業(yè)是“研究各種材料特別是各種先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料物理基礎(chǔ)、微觀結(jié)構(gòu)以及與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律，為各種高新技術(shù)材料發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，是理工融合的學(xué)科”[1，2]。材料物理是物理學(xué)與材料科學(xué)的一個(gè)交叉學(xué)科，主要通過(guò)各種物理技術(shù)和效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)材料的合成、制備、加工與應(yīng)用。主要研究范圍包括材料的合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用；新型材料的設(shè)計(jì)以及材料的計(jì)算機(jī)模擬等[3]。材料物理將理科的知識(shí)傳授與工科的工程能力培養(yǎng)相結(jié)合，使傳統(tǒng)材料工藝學(xué)與以現(xiàn)代物理學(xué)為基礎(chǔ)的材料科學(xué)相融合，具有“亦工亦理，理工相融”的特點(diǎn)。

二、材料物理化學(xué)在材料物理專業(yè)中的作用和地位

材料物理化學(xué)是貴州大學(xué)材料物理專業(yè)本科生的學(xué)位必修課程，這門(mén)課程是從物理化學(xué)的角度研究材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論問(wèn)題，從基礎(chǔ)的具有共性的原理及方法來(lái)論述各種材料的組成與結(jié)構(gòu)、制備與合成、性能與應(yīng)用的相互關(guān)系。該門(mén)課程的教學(xué)目的在于提高學(xué)生的專業(yè)知識(shí)水平，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和獨(dú)立的創(chuàng)新能力，以及綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。材料物理化學(xué)是材料物理專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)化學(xué)、大學(xué)物理等理論基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)。高等數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要手段和工具，物理化學(xué)只有通過(guò)數(shù)學(xué)語(yǔ)言的表達(dá)才能成其為真正的科學(xué)。認(rèn)識(shí)到大學(xué)物理和物理化學(xué)中熱力學(xué)內(nèi)容的銜接，了解大學(xué)物理中原子結(jié)構(gòu)知識(shí)的介紹，協(xié)調(diào)好與大學(xué)化學(xué)中原子結(jié)構(gòu)部分內(nèi)容的關(guān)系，突出重點(diǎn)，避免重復(fù)，講清難點(diǎn)，是材料物理化學(xué)教學(xué)中值得注意和認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題[4]。材料物理化學(xué)同時(shí)也是材料物理專業(yè)的后續(xù)專業(yè)課程（材料腐蝕與防護(hù)等）的基礎(chǔ)課程。材料腐蝕與防護(hù)課程中的金屬與合金的高溫氧化的熱力學(xué)部分，就要運(yùn)用材料物理化學(xué)中諸多熱力學(xué)基本知識(shí)，如G-T平衡圖和克拉佩龍方程等。材料物理化學(xué)如同一座橋梁，將材料物理專業(yè)的前期基礎(chǔ)課與后續(xù)專業(yè)課聯(lián)接起來(lái)，以完善專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)與連貫性。同時(shí)，材料物理化學(xué)作為一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是許多高等院校研究生入學(xué)考試的必考科目。材料物理化學(xué)與材料科學(xué)與工程各專業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密。新材料的設(shè)計(jì)、合成以及產(chǎn)物性能的提高與可控自由基聚合反應(yīng)中所用的新型催化劑和引發(fā)劑息息相關(guān)。在材料表面改性過(guò)程中，界面效應(yīng)是起理論指導(dǎo)作用的。電化學(xué)在材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，例如：熔鹽電解法制取金屬鋁、多種稀土金屬及其合金，金屬在使用過(guò)程中的腐蝕及防護(hù)等，新型的化學(xué)傳感器、燃料電池、鋰離子電池的研究和生成都要用到電化學(xué)理論。而對(duì)于發(fā)展迅速的前沿材料納米材料，如何制備具有規(guī)定尺寸和組成的納米顆粒、測(cè)量其性質(zhì)、了解它們的特殊性質(zhì)與顆粒尺寸的關(guān)系等很大程度上依賴于科學(xué)測(cè)量手段和化學(xué)化工技術(shù)，這也離不開(kāi)材料物理化學(xué)基本原理的指導(dǎo)。

三、材料物理化學(xué)的教學(xué)難點(diǎn)

根據(jù)在以往的教學(xué)過(guò)程中的觀察與經(jīng)驗(yàn)，材料物理化學(xué)是一門(mén)老師難教、學(xué)生難學(xué)的課程。這首先是因?yàn)椴牧衔锢砘瘜W(xué)課程與數(shù)學(xué)物理聯(lián)系密切、抽象概念多、數(shù)理推導(dǎo)多、公式繁雜等特點(diǎn)。許多學(xué)生見(jiàn)到大段連篇的公式推導(dǎo)就會(huì)產(chǎn)生畏難心理，喪失學(xué)好該課程的信心，然后就逐漸厭學(xué)甚至放棄學(xué)習(xí)。再加上該門(mén)課程對(duì)于材料物理專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，課時(shí)相對(duì)較少，要在有限的學(xué)時(shí)中掌握較多的內(nèi)容，使得以往的教學(xué)出現(xiàn)點(diǎn)到為止，認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)不夠深入的現(xiàn)象[5]。該門(mén)課程的授課對(duì)象是大學(xué)二年級(jí)上學(xué)期的學(xué)生，處于這個(gè)時(shí)期的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情處于整個(gè)大學(xué)的全盛時(shí)期，求知欲強(qiáng)，精力充沛。面對(duì)這樣的學(xué)生，如何有效地利用他們的求知欲，激發(fā)起學(xué)習(xí)該課程的興趣，并針對(duì)他們的缺點(diǎn)，制定行之有效的方法及對(duì)策，使其通過(guò)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)起運(yùn)用物理化學(xué)的方法進(jìn)行科學(xué)研究和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是值得我們教學(xué)工作者值得思考并認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。

四、材料物理化學(xué)的教學(xué)改革

針對(duì)上述問(wèn)題，為提高材料物理化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生能力，我們對(duì)材料物理化學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行了多方面的改革。

1.教學(xué)內(nèi)容上的改革。（1）教學(xué)內(nèi)容與材料物理專業(yè)特色相結(jié)合。針對(duì)材料物理專業(yè)“亦工亦理，理工相融”的特點(diǎn)，材料物理化學(xué)的教學(xué)思想與內(nèi)容安排也要做到理工相融。既要把重點(diǎn)放在物理化學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)技能的教育上，比如要對(duì)基本概念有比較深的理解，對(duì)重要公式能夠熟練掌握，對(duì)課程作業(yè)有嚴(yán)格的要求等，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解[6]。同時(shí)，教師也要認(rèn)識(shí)到工程教育是材料物理專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中不可缺少的重要組成部分，要徹底改變傳統(tǒng)物理化學(xué)教學(xué)模式下工程教育處于從屬地位的狀況。我們既要強(qiáng)調(diào)物理化學(xué)學(xué)科的理論性和科學(xué)性，又要從工程需求的實(shí)際出發(fā)進(jìn)行考慮，不能重科學(xué)輕技術(shù)、重理論輕實(shí)踐，不能從理論到理論，而應(yīng)注重相關(guān)結(jié)論的物理意義、適用范圍，注重科學(xué)理論與工程問(wèn)題的結(jié)合。（2）教學(xué)內(nèi)容與科研實(shí)踐相結(jié)合。材料物理化學(xué)課程應(yīng)積極倡導(dǎo)科研與教學(xué)資源共享，以科研促進(jìn)教學(xué)，適時(shí)地將最前沿的科研成果滲透到教材、教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中。將科研課題和教學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)科研對(duì)教學(xué)的帶動(dòng)作用。如能實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的互動(dòng)，這將為本科生完成畢業(yè)論文，繼續(xù)讀研深造奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并能大大提高學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)操作能力以及計(jì)算機(jī)軟件的使用能力。同時(shí)將教學(xué)與教師的科研實(shí)踐相結(jié)合，還有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的積極性及興趣，啟發(fā)學(xué)生的思維，激發(fā)其探索精神。例如，可將材料物理系教師的科研課題“稀土氧化物納米顆粒的制備”與相關(guān)化學(xué)熱力學(xué)和界面現(xiàn)象的知識(shí)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行教學(xué)，將教師課題“激光熔覆制備生物陶瓷材料”與相關(guān)的熱力學(xué)知識(shí)相結(jié)合，如反應(yīng)吉布斯自由能的計(jì)算及其作為反應(yīng)判據(jù)的應(yīng)用，等等。還可以鼓勵(lì)感興趣的學(xué)生參與到教師的科研實(shí)驗(yàn)中來(lái)，學(xué)以致用，加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)理解的同時(shí)，拓寬視野，鍛煉科研及動(dòng)手能力。