工程热力学总结范文
时间：2024-01-31 17:49:03
导语：如何才能写好一篇工程热力学总结，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
作者简介：耿凡（1982-），女，江苏徐州人，中国矿业大学电力工程学院，讲师；王迎超（1982-），男，山东滨州人，中国矿业大学力学与建筑工程学院，讲师。（江苏 徐州 221116）
基金项目：本文系2012年中国矿业大学青年教师教学改革资助计划项目（项目编号：2001263）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）05-0076-02
工程热力学相关的热工技术和节能环保问题日益凸显，因此，“工程热力学”教学改革需要深入。那么，如何调动学生的学习兴趣，使其更清晰地理解并掌握抽象概念，把工程实际问题更形象地展示给学生并让学生应用所学知识去分析、解决实际问题，这对高校传统的教学方法和手段提出了挑战。因此，开展研讨式授课的教学模式改革被提上日程。[1，2]
一、研讨式教学改革的指导思想、原则及作用
1.指导思想
根据“工程热力学”课程的内容及特点，研讨式教学的指导思想是：以解决问题为中心，通过教师创设问题情境，学生按照课程要求在教师的教学指引下，对具体的热工理论及实际问题进行思考和研究，借助丰富的网络资源、必要的实验及模拟手段，探究其知识的发生过程、提出解决问题的方法。
2.实施原则
研讨式教学体现的主要教学原则是学生主体性原则、启发性原则、循序渐进原则及和谐性原则。
（1）学生主体性原则。学生在研讨式教学模式中成为学习行为的主人，始终处于稳定的自主地位，在教师的帮助下积极思考，多动手、多分析、多总结，积极发掘自己的创造潜力，有意识地占据课程学习的主体地位。
（2）启发性原则。教师在研讨式教学模式下以启发为主，设置贴近学生生活、富有吸引力的情境，提出有思考价值的问题，这要求教师有全面、深刻、独到的见解，了解学生原有知识基础和能力水平，并且有熟练利用现代化手段教学的能力。[3]如“门窗紧闭房间可否用电冰箱降温”，据笔者亲身授课经历，这一问题很能吸引学生的注意力，而且贴近生活。学生能够积极思考并能在教师的引导下用热力学第一定律进行分析得出结论。
（3）循序渐进原则。教师设计的问题要由易到难、由简到繁循序渐进地进行，便于让学生顺利进入状态，从而逐渐调动其积极性并提高其研讨的兴趣；另外，由于学生个体的差异，对设置问题的接受能力也有所不同，因此，教师也要针对学生个体的具体情况，对一个问题设置多个角度、多个层次、多个梯度便于学生理解，让学生由少到多、由个体到班级逐步理解问题。
（4）和谐性原则。研讨式教学过程中，教师通过设计的问题给学生指出方向，并适时启发学生思考，而学生在所设置的问题情境中要靠自己来解决问题，这种导与演的情境创设了师生之间、学生之间相互影响、共同进步的环境，呈现出平等和谐的教学氛围。
3.作用
研讨式教学包括对问题的认识、分析和解决各方面，主要或完全由学生自己来做，能够调动学生积极性，开阔其视野，有助于学生综合能力的提高。具体作用可分为以下几点：研讨式教学体现了以学为本的科学发展观，充分激发了学生的主体性；能够解决“工程热力学”理论与实践脱节的难题，能有效提高学生的实践能力；能够依托“工程热力学”课程设计，鼓励学生独立思考，着重培养其科研能力和创新精神。
二、研讨式教学改革可行性分析
从课程本身的性质和特点来看，研讨式教学方法和手段的改革是可行的。通过教学过程发现：学生能够通过课程教学了解和掌握了“工程热力学”的相关知识，但由于课堂及实验条件的限制，学生对于抽象概念认识模糊、对主要热工问题的认识不深，思路不清晰，解决问题能力十分有限，不少学生对此课程失去了学习兴趣。尽管引起该问题的原因很多，但教学方法和手段的局限是其重要原因。因此，教学方法和手段的改革十分重要。
“工程热力学”的研讨式教学打破讲授为主的模式，预期在教学过程中结合实际问题、以互动为主的方式使学生通过认识过程去掌握知识结构，从而掌握“工程热力学”的基本概念、理论和计算，并让其具有对各种“工程热力学”问题进行初步定性定量评价的能力和分析解决热工技术问题的能力。另外，在“工程热力学”研讨式教学初见成效后，可将其逐步推广到“工程流体力学”、“传热学”等课程中去。
三、研讨式教学改革具体内容
开展“工程热力学”研讨式教学的具体做法很多，本文拟采从以下几个方面进行分析：
1.常规教学为基础
教师应对当前典型热力学教材进行详细阅读，科学编辑，根据学科发展对课程内容进行部分更新和调整，优化课程内容。在已有的较扎实的“工程热力学”课程教案的基础上，制作与授课专业相符的具有较高专业水平的多媒体教学课件，采用图、文以及动画等形式为课程教学提供多样化、多视角、立体化的教学信息空间。[4]
2.实例研讨作穿插
教师在课堂讲述中适时引入工程和生活中常见的实例，如在讲“湿空气”时，让学生思考简单问题：“为何什么阴雨天晒衣服不易干，而晴天则容易干？”由此展开研讨式教学，通过教师对实例启发性的分析，把枯燥的理论变成具体的实际问题，开展课堂讨论，激发学生学习的兴趣。与此同时，教师启发学生独立思考，让学生以解决问题为目的，完成查资料、讨论、分析、提出整改措施、总结经验教训的一体化学习过程。
3.热点问题当点缀
教师结合当前的热工领域的热点问题，如提高热机效率、节能降耗、低碳环保以及日本核电事故等问题，开展课堂讨论调动学生积极性，在条件允许的情况下给学生课后试验的机会，让他们在动手过程中更深入地理解问题，或者借助模拟实验手段，鼓励学生多途径分析解决问题。最后总结、分析并撰写小论文。
4.课程本身问题
另外，在学生逐渐学会分析、解决、总结问题的同时，教师也要引导学生学会分析总结本门课程的学习，把课程本身作为一个问题去对待，学生要逐渐学会自己分析总结重点、难点和规律等，从宏观、微观两个角度认识课程。学生在学习过程中发现的疑点问题，在及时反映给教师的同时，要能够独立思考，并通过查资料、分析总结进而消除疑点问题。
通过研讨式教学，学生养成良好的思考习惯，从被动学习变为主动的学习，从而多角度地体会学习的过程。
四、实施方案
1.实时改进教学内容
教师要搜集“工程热力学”方面的教材、课件及教学改革论文，学习前人的教改思路和方法，深入分析兄弟院校的“工程热力学”课程建设经验及精品课程，取长补短。在大体保持传统内容及学时基础上，对教学体系和内容作进一步调整，适当增加与专业相关的内容，简化或删去部分比较陈旧的内容。
2.构建实例和热点问题资料集
教师搜集国内外“工程热力学”相关实例和典型热工问题，如针对性地引入日常生活常见的散热器管片、电冰箱和空调等生活中常见的电器循环、节能减排、低碳环保等热点问题，并运用“工程热力学”原理对具体热工过程、设备及工程热点问题进行深入剖析，形成与课程相配套的实例资料集。结合构建的实例集，增设课程实例研讨环节，激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习和独立思考的能力。
3.重视交流
教师应根据“工程热力学”大纲，明确课程定位，在教学过程重视与学生交流，及时了解学生兴趣、理解与接受能力。根据教学过程中发现的难点及疑点问题，鼓励学生根据所学有针对地加强相应习题的训练以加深对这些问题的认识。
4.习题训练
教师针对每一章的重点难点，构建相应题型，通过课题提问形式进行课堂讲授，并针对性地布置习题让学生进行课后复习和课前预习，使其独立解决问题，让其在作业同时实现对重点难点的及时掌握和有效巩固。同时，在课后多布置一些和实际生活相关的或者没有唯一答案的题目，例如“试分别举例说明热力学第一定律和第二定律对生产活动或日常生活的指导作用”等，通过对这些题目的思考与分析，学生的综合思维能力得到了锻炼，也活跃了学习的气氛。[4]
五、总结
研讨式教学在“工程热力学”课程的应用，可以调动课堂授课的生动性，激发学生的学习兴趣，学生可以集思考、行动、分析、总结于一体，有利于学生认知能力的开发和对教学内容的理解，具体的实施细节还有待于在教学实践中进一步摸索和完善。研讨式教学不仅对“工程热力学”教学改革有积极作用，对其他课程的改革也有借鉴意义。
参考文献：
[1]龙文希.研讨式教学法的实践与体会[J].广西教育学院学，2002，
（5）：116-117.
[2]王默晗.“工程热力学”教学方式探讨[J].中国电力教育，2010，
（3）：90-91.
篇2
关键词：《材料热力学》；教学效果；教学内容；教学方法
中图分类号：G642.0 文献标志码：A ？摇文章编号：1674-9324（2013）41-0107-02
《材料热力学》是材料科学与工程专业的专业基础课，是一门理论性和应用性较强的课程。通过《材料热力学》课程的学习，学生能够掌握《材料热力学》的基本概念和理论，并利用《材料热力学》进行相变、表面和界面等的分析和研究。然而《材料热力学》具有概念多而易混淆、公式多而难记忆以及内容抽象难懂等特点，学生系统掌握该课程的内容比较困难，本文尝试对教学内容和教学方法等方面进行探索，以提高《材料热力学》课程的教学效果。
一、教学内容与实践相结合
1.突出应用目的。本科《材料热力学》教学重点在于热力学基本原理及其在相平衡、表面和界面等领域的应用。由于学生在学习材料热力学之前，已经学习过物理化学等课程，因此讲授《材料热力学》时，应将重点放在运用热力学基本原理解决材料科学中的问题这一方面。在热力学基本原理这部分内容的讲授中，为了理论体系的完整性，我一般会对重要的定理和公式进行简单地推导，使同学掌握基本原理的来龙去脉，而对于其他的定理和公式，我一般简单分析一下它们的内涵和适用范围，不做详细的推导。我把热力学原理在材料科学中的应用作为我的讲课重点。我使用江伯鸿编写的《材料热力学》这本教材中有很多例题，但是我重点挑选与相变有关的典型例题来讲解，比如：选择熔化和凝固过程的热量计算以说明热力学第一定律在计算相变热效应的应用，选择熔化和凝固过程的熵变或自由能变化计算以说明热力学第二定律在判断相变方向的应用等，以突出《材料热力学》课程以热力学基本原理解决材料科学问题的讲课重点。
2.增加科研和生产方面的内容。笔者经过几年的材料热力学的教学实践，总结出：在教学过程中教师必须将科研和工程案例与教学内容相结合，这样不仅让学生在科研和工程案例中理解材料热力学的基本概念和原理，同时了解理论对实践的重要指导作用，激发学生的学习兴趣。我们学院的一些学生承担本校激光研究所钛基激光熔覆层方面的大学生创新项目，我在讲解自由能判据这部分内容时会引入这方面的实例，比如：为什么添加B4C的镍粉在高能激光照射下会在钛基体中形成TiB和TiC增强相。我的一个科研项目是有关碳纤维/铜基滑动轴承材料粉末冶金制备工艺的，我将这部分科研内容引入到表面和界面这一章中，向同学们讲授为什么粉末冶金法制备碳纤维/铜基复合涂层时要使用表面预镀铜的碳纤维为原料。我还经常将企业的生产内容融入到《材料热力学》的教学中，比如我将人造金刚石的生产过程引入到封闭体系的热力学基本方程这一章的教学中，以说明公式（？坠G/？坠T）P=-S和（？坠G/？坠P）T=V的应用；我还将氧化锆生产过程中氯化铵废水的处理和循环使用这部分内容引入到渗透压的教学内容中，说明如何根据氯化铵废水中离子的浓度计算出渗透压，进而为反渗透设备中泵的选型提供依据。
3.增加实验教学的内容。实验教学是高等学校教学中的重要内容，具有直观性、实践性和客观性的特点。以实验作为主要手段进行的教学活动，可以揭示自然科学现象、验证科学规律、探索未知、发展科学，更为重要的是在实验中能够培养学生务实求真的科学态度。我使用江伯鸿编写的《材料热力学》这本教材中没有实验教学方面的内容，为了弥补这一缺陷，我增加了“差示扫描量热法测量材料的比热容”和“计算机在相图计算中的应用”等实验内容。《材料热力学》的实验教学应达到以下目标：①帮助学生掌握《材料热力学》的基本原理；②让学生初步了解科学研究的方法；③培养学生自主解决问题的能力。因此在实验教学过程中，①强调实验课前的预习，要求学生根据实验指导书写出预习报告；②实验过程中的检查学生操作情况，要求学生独立操作，如实记录实验数据；③教师课后批阅实验报告，鼓励学生在实验过程中发现问题、提出问题和解决问题。
二、改进教学方法
1.讨论式教学。我会结合刚讲授过《材料热力学》知识，设计一些与科研和工程密切相关的问题，让学生以小组的形式相互讨论共同完成。在下次上课时，我会让某个或某几个小组推举同学上台讲解，其他同学提问，最后老师点评和总结，以培养学生自主解决问题能力。
2.多媒体教学。笔者在讲授《材料热力学》时，通常采用板书的形式，因为我觉得板书能将公式的推导和例题的计算一步一步清晰地展现出来，让同学们能清楚地了解老师的解题思路。采用多媒体教学能提供形象、生动、直观的画面和视频，增加信息量，节约教师板书和画图的时间，提高讲课效率，我曾经尝试过使用多媒体来展示解题过程，但效果并不理想。近年来，我倾向于以板书为主，多媒体为辅的教学方法。我一般将课堂要讲述的主干内容用板书简单、扼要、清晰地列在黑板上，使同学跟上老师的讲课思路，对于一些抽象难懂的概念，我经常找一些图片和视频，使讲授的知识更直观、形象和生动。
三、改进考试方法
考试是知识水平的鉴定方法，大学阶段的考试成绩与学生评优、毕业甚至就业直接相关，学生的学习过程大多围绕考试这根指挥棒转，因此如何用好考试这根指挥棒，对提高教学效果至关重要。我倾向《材料热力学》采用开卷考试的考核方式，在试题的设计上，避免出一些填空和名词解释等一些死记硬背的题目，而出一些判断题和选择题等灵活运用热力学基本原理解决问题的题目，问答题和计算题都是与材料科学具体问题相关联的，必须掌握热力学基本原理及其实际应用才能正确解答。我希望通过这种考核方式，改变学生在应试教育下形成的学习方式，明确学习目的，提高自身运用知识解决实际问题的能力，养成独立思考的习惯。
参考文献：
[1]陈慧，梁宝臣，吴锦国.物理化学教学中学生自学和创新能力的培养[J].天津理工学院学报，2000，16（6）：90-91.
[2]刘鸿，肖立川.工程热力学课程教学方法探讨[J].江苏工业学院学报，2007，8（3）：103-105.
[3]胡珍珠，朱志昂.物理化学教学方法改革初探[J].湖北师范学院学报，2000，20（2）：87-88.
[4]郭平生，唐贤健.热力学教学内容革新的思考[J].广西物理，2008，29（4）：51-54.
[5]吴如春.提高化工热力学教学质量的新尝试[J].广西民族大学学报，2008，14（3）：95-96.
[6]张开仕.应用化学专业物理化学教学改革与实践[J].教学研究，2005，28（6）：541-544.
[7]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].集美大学学报，2002，（3）：88-92.
篇3
关键词：工程热力学与传热学；安全工程专业；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0041-03
“工程热力学与传热学”是一门与工程实际联系紧密、应用性很强的热科学基础课，它源于矿业、石油、冶金、化工、机械、环境、航空航天等工程领域中的实际工程问题，也发展、应用于解决实际工程问题，在理工科本科生教育中占有重要地位，为理工科专业技术课的学习提供重要的理论基础。近年来，随着人类社会的进步和科学技术水平的提高，实际工程领域所面临的热科学问题更加复杂，这使得“工程热力学与传热学”课程传统的教学模式及授课内容已面临社会发展和学科发展的严峻挑战，存在较多问题和不足。[1]作为中国矿业大学（北京）（以下简称“我校”）“工程热力学与传热学”课程的主讲团队，笔者结合近年来科研工作中关于热力学与传热学的问题和多年对该课程的教学经验，对该课程在安全工程专业本科教育中的课程改革和教学实践进行了一些探索，并得到了一些粗浅的体会和认识。
一、安全工程专业“工程热力学与传热学”课程教学改革的必要性
1.该课程对安全工程专业本科教育的重要性
安全工程专业是一个涉及理、工、文、法、管等学科的综合交叉工科专业，目前国内开办安全工程专业的高等院校的类型很多，有矿业、石油、化工、军工、土木、交通、环境、经济等。“工程热力学与传热学”是安全工程专业必修的一门专业基础课程，在安全工程专业的培养计划中有非常重要的地位。根据安全科学基本理论，事故是能量失去控制而意外释放所造成的，而“工程热力学与传热学”正是研究能量转化与传递过程的基本规律，由此可见该课程对安全工程专业本科生培养的重要性，其教学水平直接影响安全工程专业本科生的培养质量。
2.目前该课程教学中存在的问题和难点
（1）教学学时少，但教学内容多，造成教与学矛盾。随着21世纪国家人才培养战略逐渐向拓宽专业口径、培养复合型人才方向发展，安全工程专业本科教育的培养计划和培养目标也不断调整，更加重视大安全“通才”教育。为满足安全工程专业培养计划改革和课程体系设置需要，我国多数高校对“工程热力学与传热学”课程学时都进行了缩减。比如我校，由起初64学时调整为48学时，虽然学时减少，但主体教学内容并未删减，这导致教学进度不得不加快。然而热力学和传热学理论性、专业性强，因为教学进程加快，使得学生不能深入透彻理解重要知识点，造成教学效果较差，引起教与学的矛盾。
（2）课程概念多、公式多、理论性强，降低了学生学习兴趣。“工程热力学与传热学”课程概念多、公式多、图表多，尽管有些概念和公式在“大学物理”和“物理化学”课程中学习接触过，但运用这些抽象概念和基本公式解释、推导热物理规律时，多数学生都会感觉到比较吃力，因为这要求学生具有扎实的数理基础和较强的抽象思维能力。另外，该课程中一些概念比较抽象且比较相近，容易发生混淆，比如可逆过程与准静态过程的联系与区别，技术功、轴功、容积功区别，导热系数、传热系数、导温系数的联系与区别等。同时，“工程热力学与传热学”中繁多的公式的关联性极强，推导过程复杂。上述理论性和专业性很强的概念、公式及其之间的复杂关系，大大地降低了学生学习的兴趣和动力。
（3）教学内容及参考教材安全专业应用案例较少，学生专业实践应用能力培养不足。随着科学技术的快速发展，热力学与传热学领域一些新的概念和理论不断涌现，目前多数新出版的“工程热力学与传热学”教材内容丰富，知识面力求新颖和广博，只配有少量简单应用案例。这对目前压缩学时的安全工程专业本科教学来说不合适，不利于学生在有限学时内深入学习和掌握重要热力学和传热学理论，而且不能使学生深入了解热力学和传热学理论在安全专业的应用，从而造成专业实践应用能力培养不足。因此，针对安全工程专业“工程热力学与传热学”课程教学，应有所侧重，补充该专业应用案例，强化学生学习兴趣和动力。
3.该课程教学内容和教学方法优化的必要性
随着经济的快速发展和社会的不断进步，人们对安全的要求越来越高，近几年来安全学科发展迅猛，“安全科学与工程”已成为工学门类下第37个一级学科，安全学科涉及面越来越广，已深入到矿业、石油、冶金、化工、环境、土木、交通等多个工程领域。“工程热力学与传热学”作为安全工程专业重要专业基础课，面临社会科技发展和安全科学发展的新形势，特别是教学学时压缩情况下，其传统的教学模式、授课内容、教学效果已充满挑战，存在较多问题和不足，其教学情况，在一定程度上影响安全专业人才在实际工程中解决相应问题的能力。因此，在有限学时内，对该课程教学内容和教学方法进行改进和优化是非常必要的。通过教学改革，提高该课程教学水平，才能使其充分发挥对安全专业技术课学习应起到的桥梁和铺垫作用，从而在一定程度上提高安全工程专业本科生的培养质量。[2]
二、安全工程专业“工程热力学与传热学”课程教学改革思路及实施
1.该课程教学内容调整和优化
（1）根据安全专业方向和学时分配，强化和弱化部分教学内容。为满足安全工程专业培养计划改革和课程体系设置需要，我校对“工程热力学与传热学”课程学时由起初64学时缩减为48学时。为在有限学时内完成教学计划和提高教学质量，笔者选用的参考教材为张学学教授主编的《热工基础》，该书基本内容由工程热力学和传热学两部分组成。[3]该书侧重于热力学和传热学基础，有助于学生对基本理论知识和方法的理解和掌握，但对于安全工程专业基础教育来说，其部分章节教学内容不重要，比如工程热力学篇的第六章内燃机和燃气轮机动力循环装置和第七章制冷装置循环等内容，因此在教学过程中对上述内容可以弱化。该书第五章中作为了解内容的湿空气性质及其热力学过程，是通风安全理论的基础，对安全工程专业来说就特别重要，因此在教学中对该部分内容应强化。总的来说，对该课程的教学应因材施教，根据安全工程专业方向和教学计划分配，灵活调整和优化教学内容和重点，使得学生能深入透彻理解重要知识点，避免引起教与学的矛盾。
（2）扩充传热学数值计算知识及应用算例，增强学生对基本公式及理论知识应用方面的理解，激发学生学习兴趣和动力。“工程热力学与传热学”课程概念多、公式多、图表多，通过实验教学可以加深学生对热力学与传热学理论知识的理解和掌握，但受于学时和实验条件限制，目前该课程实验教学课时还比较少。近年来随着计算机技术和数值计算方法的快速发展，数值计算（或称数值实验）为热力学和传热学研究开辟了一个新途径。目前“工程热力学与传热学”课程教学中，只在导热部分对数值计算基础进行了简要介绍，为了使学生能较系统地了解和掌握数值计算在传热学的应用，也需要对流换热部分的数值解算进行补充。考虑到本科生对数值计算涉及的数学推导和偏微分方程求解等知识的理解和掌握比较吃力，在课程教学中对MATLAB软件在传热学数值计算中应用进行介绍，并引入相关传热问题解算案例进行讲解。MATLAB是一套综合性的高性能数值计算和可视化软件，借助MATLAB软件不仅能使学生较快掌握传热学数值计算的应用，同时借助其强大的计算和绘图功能，也可以使学生对热力学和传热学中的许多公式和热物理规律推导进行图像化展示，这有助于学生对热力学和传热学基本理论知识的理解和掌握。[4]
（3）建立安全专业应用案例库，细化到具体章节教学内容中。“工程热力学与传热学”与工程实际联系紧密，应用性很强，它源于工程实际，并应用于解决实际工程问题。因此，若要提高“工程热力学与传热学”课程教学质量，在课程教学过程中应将实际工程案例作为教学素材，引导学生对特定的教学案例问题进行分析，并借助热力学和传热基本理论提出解决方案。针对安全工程专业说，工作中会遇到各种各样的危险情景，引入专业案例教学非常重要，比如应该补充讲授热力学能量传递、烟气对流和辐射复合传热方面的案例、热力学与传热学在事故演变分析中的应用案例。通过案例教学不仅可以使学生对热力学和传热学知识有深刻的理解和掌握，也有利于拓展学生的思维模式，激发学生的创新意识，更重要的是培养学生的专业应用和实践能力，对工作中危险情景问题应该怎样借助热力学和传热学理论来分析和解决会有较好的把握。因此，笔者近几年来特别重视对安全专业应用案例库的建设，对各个案例根据教学内容进行分类，基本贯穿于各个章节的教学中。
2.该课程教学方法改进和优化
近几年来随着国家对人才培养战略的调整以及工科类专业培养目标的改革，为了保证和进一步提升“工程热力学和传热学”课程教学质量，笔者对该课程教学方法进行了一些探索和改进。
（1）以科研与工作实践促进教学。大学教学不同于中学教学，大学是培养人才和创造知识的重要平台，在大学教学过程中要讲授传播高深前沿的专业技术知识。只有通过科研历练和工作实践，大学教师才可以逐步提高专业素养和综合素质，才能紧跟进而较好地把握本专业科技前沿。“工程热力学和传热学”课程作为工科类重要专业基础课，该课程任课教师更应立足于科技前沿，通过科研工作不断提高自身业务素质，并将科研成果转变为专业理论知识渗透到教学过程中，这样才能克服教材内容滞后于最新专业科技知识的不足，保证教学质量，同时通过“工程热力学和传热学”课程教学也能拓宽学生的科研视野和提升学生专业知识水平。为此，笔者在教学过程中穿插介绍了课题组在采空区自然发火、矿井降温等领域与热力学和传热学有关的研究成果。
（2）设立课程助教和网络讨论课堂，增强课程教学答疑和交流。为了及时解答学生学习过程中遇到的问题，在“工程热力学和传热学”课程教学过程中笔者安排了助教，助教一般由青年教师或高年级研究生担任，主要负责课程作业批改和答疑，并不定时开展相关专题讨论班，加强学生对重要章节的学习和理解。另外，在课外，笔者还充分利用网络资源，建立了网络讨论课堂（QQ群）。针对课程学习疑难问题、课程建设及改进建议等问题学生都可以在课程讨论群中提出，助教或任课教师基本每天都会登陆讨论群回答学生提出的问题。通过设立助教和建立网络讨论渠道，较大程度上增进了课堂教学以外老师和学生的交流，提升了该课程的学习质量。
（3）借助现代多媒体教育技术丰富教学手段。近年来，随着计算机科技和互联网技术的快速发展，多媒体技术成为教育教学过程中一个非常重要和便利的工具。“工程热力学和传热学”课程涉及的公式和图表非常多，采用多媒体技术可以显著节省教师对一些公式和图表的板书时间，不仅能提高教学效率，并且采用图文并茂的PPT可以形象具体地展示教学内容，利于学生理解。然而，对于比较重要的教学内容，比如导热微分方程、对流换热方程等数学描述的推导，笔者仍采用传统板书方式，详细分析和讲解重要定律和公式的提出和推导过程。另外，要充分利用多媒体技术的多种媒介形式，包括多种形态的文字、图片、动画、录像等。[5]目前笔者已经制作和收集了一些图片和视屏（热电偶等测温器件、肋片、换热器传热过程Flash、煤自燃实验录像等），在课堂教学实践中取得了较好的效果，大大激发了学生的学习兴趣和热情，也加深了学生对传热学在科技生产领域中应用的认识。
（4）改革和优化考核方式。“工程热力学和传热学”课程涉及的公式和准则特别多，有些公式较难记忆和推导，因此任课教师在闭卷考试命题时不得不压缩范围，这导致一些同学在考试复习时会忽略一些教学内容。为了使学生能对热力学和传热学基本理论知识有一个整体的把握和思考，特别是对该课程基本理论的应用有较深刻的认识和理解，笔者采用多元化考核方式。多元化成绩评定包括三部分：第一，课后习题作业、出勤、课堂表现、课下网络讨论表现情况；第二，专题大作业完成情况，专题大作业主要是基于热力学和传热学基本理论开展相关产品设计或数值模拟等；第三，闭卷考试成绩。采取这种多元化考核方式，不仅能促进学生对热力学和传热学理论知识的深入学习和掌握，也能提高学生的学习能动性，提升实践应用能力，有助于培养高素质人才。
3.学生实践应用能力培养引导
为了进一步提高学生的实践应用能力和培养学生的创新意识，笔者在“工程热力学和传热学”课程教学过程中通过多种形式对学生进行引导或提供多种实践渠道进行学习。
（1）设置热力学和传热学专题大作业。在教学过程中，笔者精心选取了多个与热力学和传热学密切相关的专业问题，让学生分组协作，首先对这些问题进行调研，然后开展实验设计和数值模拟分析，并写出相应的总结报告。最后，利用讨论课时间，组织各组以PPT形式进行汇报，通过提问和讨论意见进一步完善作业成果。专题大作业的成果作为期末考试总成绩评定的一部分。在课堂教学过程中增加学生参与的比重，使学生成为课程学习的主体，能为培养学生的实践创新能力创造有利条件。[6]
（2）利用大学生创新计划项目。目前，我校积极响应国家、北京市有关开展大学生创新训练的政策和工作安排，每年都组织设立大学生创新训练计划项目近300项，这为我校大学生参与科研工作、开展创新活动提供了重要的平台和良好的条件。我校“工程热力学和传热学”课程刚好在大学生创新训练项目立项这学期开课，在教学过程中，笔者鼓励学生应用热力学和传热学基本理论进行选题，并在开展研究工作过程中给予方法和技术指导。
（3）利用校外实践基地现场实习交流。为了提高学生的实际工作能力和教学质量，培养高素质复合型人才，以尽快适应社会发展的人才需求，和加强本科实践环节的教学，我校资源与安全工程学院积极开展校企合作实践教学，目前已建立了39个校外实习和实践教学基地。在“工程热力学和传热学”课程教学过程中，笔者穿插介绍了安全工程专业相关应用案例，同时，也经常给学生灌输实践学习的思想，鼓励学生好好利用实践基地这个很好的学习平台，到实践基地去实习或社会实践时现场观察、学习热力学和传热学的应用实例。通过现场学习能较大程度上拓展学生实践应用思维和激发学生创新意识。
三、结语
“工程热力学与传热学”课程在理工科本科生教育中占有重要地位，它源于工程实际问题，也发展、应用于解决实际工程问题。为能使热力学和传热学知识适应社会发展需要和满足现代社会对信息型、复合型人才的需求，“工程热力学与传热学”教学内容和教学方法需不断改进和优化。
本文以安全工程专业“工程热力学与传热学”教学为例，针对该课程教学内容、教学特点和目前教学中存在的典型问题和不足，提出了该课程教学改革和优化的思路和具体改进实施方案。该课程教学改革在安全工程专业教学中实践结果表明，新的人才培养目标和培养模式下“工程热力学与传热学”课程教学质量有较大改观，学生理论知识学习情况、分析解决问题能力、实践应用能力都得到较大提升。笔者对该课程在安全工程专业本科教育中的课程改革和教学实践，希望能为国内其他高校理工科“工程热力学与传热学”课程教学改革提供思路借鉴。
参考文献：
[1]于靖博，董丽娜，赵兰英.《工程热力学与传热学》课程教学改革与实践[J].广州化工，2013，41（11）：259-260.
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[4]丁鹏.MATLAB在高校“传热学”教学中的应用与实践[J].中国电力教育，2011，（196）：149-150.
篇4
摘要：《工程热力学》和《传热学》是为新能源科学与工程专业学生开设的两门专业必修课，也是该专业大学生所必须掌握的热工类课程。该课程具有知识丰富、专业性强、课时多等特点。在《工程热力学》和《传热学》课程教学中，大学生创新能力的培养是很重要的一环。本文对该课程的教学内容、教学方法和考核方式等方面进行了探讨，并对大学生创新精神与创新思维的培养进行了研究。
关键词：工程热力学；传热学；新能源；教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）52-0176-02
能源是现代社会赖以生存和发展的物质基础，是国民经济和社会发展的先决条件。新能源专业的毕业生，肩负着为国家能源发展贡献力量的重要责任。为达到培养专业知识面广、基本功扎实和创新能力强的本科人才的目标，作为新能源专业非常重要的必修课――《工程热力学》和《传热学》的课程设计和教学方法探索就显得尤为重要[1，2]。此前的相关文献中报道了《工程热力学》和《传热学》教学的优秀经验[3-6]。本文在此教学经验的基础上，对热工课程的教学内容和教学方法进行优化和探索，以更好地提高学生的创新精神和创新思维。
一、教学内容的优化
教学内容的优化和精选是教学改革的关键。作为专业必修课，在学时有限的情况下，如何最大程度地讲授最有价值的知识点成为教学的关键。
热工类课程由《工程热力学》和《传热学》两门课组成。《工程热力学》按热力学基本概念、热力学第一定律、理想气体的性质与过程、热力学第二定律与熵、气体动力循环、水蒸气、蒸汽动力循环、制冷循环、理想混合气体和湿空气、实际气体的性质等内容分为若干章节；《传热学》按照传热基本概念、稳态热传导、非稳态热传导、对流换热、热辐射及辐射换热、传热过程与换热器等分为若干章节。由于新能源科学与工程专业属于新兴产业专业，学科领域广泛，涉及能源类（如生物质能、太阳能、风能）、化工类（如基础化学、物理化学、新能源材料）、力学类（如工程力学、流体力学）等多门课程和领域。
在实际的教学过程中，教学内容必须有所侧重，应充分考虑到不与新能源科学与工程专业开设的其他相关课程的知识点产生重复。另外由于《工程热力学》和《传热学》课程难度较大，在教学过程中要讲清课程中的要点和基础知识。可以以“基本原理―公式推导―影响因素―实际应用”为主线介绍该课的有关知识，建立每章知识结构图，让学生清楚该门课程的知识体系结构。对重点的热力学第一和第二定律进行原理介绍，仔细推导相关公式，让学生夯实基础，使学生在进一步的学习中不会混淆概念，相对轻松地应对课程。此外，注重理论与实践相结合，例如介绍空调在夏天与冬天的工作原理、冰箱开门对室内的影响，积极引导学生利用热力学定律进行分析，增加课程的趣味性以提高学生的创新能力。通过优选教学内容，使教学内容始终能反映本学科的专业特点和学术水平，加强学生对后续专业方向的把握。
二、教学方法的探索
（一）以创新性地教带动创新性地学
科学技术是第一生产力。要想发展经济，需要加大科研力度、提高科技含量。这已被证明是一种行之有效的道路。与此对应的是，要促进教学质量、提高教学效率，必须加大教学与科研的力度、提高教学与科研互动水平。在当今大力发展科学技术的大背景下，如何提高身为未来科学技术发展主力军的大学生的学习热情和创新能力，成为目前高校教学的难题和重点。传统的直白讲课和搜集各种习题以供学生练习只会让课程变得生硬和枯燥，导致学生的学习效率和学习热情越来越低，甚至出现了普遍的抄袭作业和迟到早退等不良现象。为了改变这些不良现象，就需要在教学手段上进行创新。教师通过对平时科研工作成果的再学习，并结合对教材的研究，创造性地运用某些方法，使学生对重要问题达到本质上的领悟。在这种途径中，教师的创新思维方式以及从中体现的一言一行，让学生耳濡目染、潜移默化，对带动学生进行创新学习、开发创新思维起到积极的作用。
例如，在进行《传热学》教学时，学生往往对传热的基本概念，尤其是二维与三维的导热理论及方程很难理解。一般地教学方式是，教师在黑板上进行微观导热原理推导，得出一维傅里叶导热定律和二维三维傅里叶导热定律，并给出几个常用的导热方程。这种教学方式中，推导过程比较晦涩，给出的方程也较为难懂，学生们很可能只会死记硬背，不能灵活运用。针对以上问题，笔者建议将导热理论与生活问题相结合，或者采取数学建模的方法，将导热方程与实践相结合，选取最适合该问题的模型，以达到课程有趣生动、富有创新性，激发学生们的创新思维。以创新性地“教”带动创新性地“学”，学生收获的不仅仅是知识点，更是如何去发现问题、解决问题的实际能力，为以后在新能源科学与工程专业领域的探索中打下良好基础。
（二）板书教学与多媒体辅助教学相结合
多媒体技术以其图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的呈现使课堂教学达到了全新的境界。在《传热学》的讲授中，一维的传热理论和公式很好理解和应用，但二维与三维牵扯到微观传热理论，以至于推导过程较为复杂，传热方程较为抽象难懂。因此需要教师精心准备多媒体课件，通过动态描绘各向同性材料的微观传热过程，让学生理解不同形状材料在具有不同位置的热源时如何进行热传导。通过绘制动态的卡诺循环过程，使学生深入理解热力学第二定律，并理解第二类永动机无法制成的原因。同时需要注意的是，对于工程热力学和传热学，由于信息量大、内容广，过多地依赖多媒体教学可能会让学生在短时间内难以消化，因此在教学中对于难度较大的基础理论部分和原理的学习，板书不可缺少，使学生能够有充分时间紧跟老师的思维去理解每一个知识点。
（三）课程教学与科研活动相结合
教师可以将全班学生分为若干调研小组，每五个人为一组，选择新能源与热工基础理论相结合的课题，通过查找国内外科技文献，调研总结新能源专业前沿知识，形成调研报告，锻炼学生阅读科技文献的能力，提前为毕业设计的开展奠定基础。各小组也可以参与指导教师的科研项目，在实验室做一些力所能及的科研活动，并通过文献调研，形成工程热力学和传热学知识系统。课程结束时，各小组以PPT形式向全班同学作汇报，授课老师根据报告提出问题，该组同学进行即时答辩，考查学生对相关知识点的掌握情况。
三、课程考核方式的探索
工程热力学和传热学覆盖面广、知识点多，应该采取灵活多样的考核办法。在成绩的评定方式上，可以设定了四项考核内容，第一部分是学生考勤、课堂互动表现和课堂笔记，通过此部分的考核，提高学生的听课注意力，锻炼学生提炼课程重点内容的能力；第二部分是根据每个小组的调研报告、PPT展示、答辩情况打分，锻炼学生的团队合作能力、口头表达能力和应变能力；第三部分是每节课结束前的思考题，采取加分方式，鼓励学生积极思考；第四部分是传统的期末考试，考试内容为课程讲授的基本内容，专业性强的理论部分强调定性了解，让学生对热工基础有个整体的认识。
随着新能源科学领域的不断发展，热工基础理论散发出强大的活力。根据新能源科学与工程专业特点，教师还需要在教学过程中，不断探索教学方法和考核方式，不断优化课程内容，提升教学质量，使课程教学体系更加科学合理，更好地适应社会对新能源科学与工程专业人才的需求。
参考文献：
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[2]登宇.新能源科学与工程专业（生物质能方向）人才培养探索[J].课程教育研究，2015，（1）：236-237.
[3]武和全，姚永腾.对“工程热力学及传热学”课程教学的几点思考[J].科教导刊（下旬），2015，（4）：90-91.
[4]武和全，吴云强.提高“工程热力学及传热学”课程教学质量的改革探讨[J].教育教学论坛，2015，（23）：267-268.
篇5
本书分为11章：1.引言；2.高分子链化学结构的表征，介绍了决定高分子物理性质的主要化学结构因素，链的半柔顺性，链间的相互作用，分子量的分布，分子拓扑构造和链序列规整性；3.链构象统计和熵弹性，主要介绍了单链尺寸的高斯分布和橡胶弹性体的统计力学；4.高分子真实链构象的标度分析，并以此阐述其在高分子溶液中、聚电解质溶液中以及外力作用下的单链构象；5.链动力学的标度分析，分别介绍了简单流体、短链体系和长链体系的标度分析方法；6.高分子的变形，主要讲述了高分子的变形特点、松弛特点、玻璃化转变和黏流化转变、以及一些常规的力学分析方法；7.流变学简介，阐述了高分子的流动特点及高分子流体的粘弹性效应；8.高分子溶液统计热力学，介绍了包含高分子多组分混合体系的统计热力学，并介绍了Flory-Huggins溶液格子统计热力学理论；9.高分子相分离，介绍相分离的热力学和动力学以及两嵌段共聚物的微相分离；10.高分子结晶，介绍了高分子结晶的结构，及结晶动力学和热力学；11.高分子相分离与结晶之间的相互作用，介绍了相分离诱导的浓相结晶成核、相界面处诱导的结晶成核和单链体系的折叠链结晶成核。
本书是作者在复旦大学和南京大学多年课堂教学实践的经验总结，书中也介绍了相关主题的一些前沿研究进展，其风格不同于现有的国内外高分子物理教材，可以作为一部偏重基础的教学和科研参考书。其阅读对象为从事高分子物理化学、高分子材料和高分子工程科学研究和学习的广大科研工作者、教师、研究生和高年级本科生，特别适用于理工科类大学和科研院所高分子专业的读者。
鞠思婷，博士生
（国家纳米科学中心）
Ju Siting， Ph. D Candidate
篇6
一、合理安排课程教学内容
卓越计划分校内学习和企业学习两个培养阶段。四年制本科采用3+1校企联合培养模式，即3年在校内学习，累计1年在企业学习、实践和毕业设计。因此，卓越工程师班的学生在学校学习时间比其他专业少。我校轻化工程专业的物理化学课程课时为80，所学内容中，化学热力学、化学平衡、化学动力学和电化学等章节知识与学生在大一阶段学习的无机化学课程中的内容有所重复。因此有的教学内容应以复习为主，不宜讲解得面面俱到。如在讲授热力学第一、第二定律章节时，可以把这两章的知识框架结构介绍给学生，包括理论的提出、理论的延伸及理论的应用。其中理论的提出属于难点，特别是热力学第二定律;理论的延伸主要体现在热力学定律在实际条件(如恒容、恒压等)下的进一步具体化，此过程涉及大量计算公式及结论;理论的应用是对热力学定律在实际过程(主要为单纯PVT变化、相变化以及化学变化)中的计算。从而使学生对热力学第一、第二定律的知识既有宏观的印象，又认识到物理化学课程中遵循的实践理论实践认识过程，这样可为以后章节的学习奠定基础。而对于以前没有学习过的章节，则应强调基础知识和理论产生的意义，简化理论的推导过程，注重理论的适用条件，加强理论知识的应用实例。这样的安排有利于学生把握知识的重点和难点，提高学习兴趣，充分发挥其主观能动性。
二、紧密联系专业的教学
物理化学课程的学习为以后专业课程的学习打下理论基础。但单纯地讲授物理化学课程知识而不与专业相联系，就会让学生觉得学习这门课程没有意义。因此应将轻化工程专业的专业课程知识渗透到物理化学课程的教学过程中，让学生意识到物理化学课程对以后专业课程学习的重要性。所以，物理化学课教师应了解轻化工程专业的相关专业课程，与专业课程教师沟通交流，把一些专业知识与物理化学课程知识相结合。我校轻化工程专业卓越工程师培养的专业课程中，染整工艺原理助剂化学染料化学等课程与物理化学课程中的化学动力学、表面活性剂、胶体与界面化学等章节内容相互联系。教师在讲授时就可以把这些专业课程中的典型实例与物理化学课的基础知识点相结合，让学生明白只有掌握物理化学的基础知识后才能将专业课程学好。如在讲授化学动力学章节时，可以联系染整工艺原理课程中棉织物的染色工艺过程的实例，简单介绍棉织物的染色包括练漂、烧毛、退浆、煮练及染色工艺过程。其中染色过程包含对温度、pH值、反应时间、染料浓度、助剂等工艺参数的控制，而这些工艺过程的控制其实是染料分子与棉纤维化学反应动力学的控制，教师就可以引出反应动力学速率方程、影响化学反应动力学的因素等知识。
三、与工程人才培养目标相结合
物理化学课程一直以来被称为理论化学，以抽象的理论、复杂的推导和繁琐的计算为特点，是一门既难教又难学的课程。如果在讲授中从理论到理论，只注意基本概念的讲解、数学推导及计算，这就完全脱离了卓越工程师的培养目标。因此，为了把学生培养成具有工程意识、工程素质和工程实践能力的应用型人才，教师在讲授时，应根据理论的逻辑性和内容的关联性，恰当地引入科研项目、企业生产工艺与过程以及实验教学等实践性环节相关内容，以激发学生的学习热情，培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力。如在讲授表面现象章节中的接触角知识时，可以根据杨氏方程得到:cos=s-g-s-ll-g。式中:为接触角;s-g为固气界面张力，s-l为固液界面张力;l-g为液气表面张力。当s-gs-l、90时，固体表面润湿，为亲水特性;当s-gs-l、90时，固体表面不润湿，为疏水特性。教师可以通过如何将棉织物整理成拒水面料课题进行工程实例讲解。由于棉纤维表面大量的羟基基团使s-gs-l，因此90，棉布具有亲水特性。在棉织物的拒水整理课题中，可以通过在整理液中加入有机硅类WP-107A和有机氟类AG-480整理剂，使棉织物的表面形成有机硅和有机氟类的物质，从而使s-gs-l、90，这样就使棉织物具有拒水性能。这样的教学加强了学生对工程实践的理解，同时也使学生学会了如何将物理化学知识运用到实践中去。
四、设计具有工程实践特色的综合实验
轻化工程专业卓越工程师强调学生工程实践能力的培养，而物理化学课程属于基础化学课程，更多的是注重基础理论的学习。如何在基础化学课程实践教学中培养学生的工程实践能力?笔者认为，在物理化学课程的实验中开展具有工程实践特色的综合实验项目，一方面，可以将理论联系实践，加强学生对基础理论知识的理解和认识;另一方面，可以培养学生的工程能力和素养。例如，我们设计了改性活性炭材料的制备及对染料分子的吸附动力学研究综合实验。该实验项目包含材料的制备及改性研究、染料分子的吸附动力学研究、数据的处理及分析等过程。通过该实验项目的实施，让学生将所学的物理化学知识运用到实践中，锻炼了学生的材料合成能力以及仪器操作与测试分析能力;同时也使学生学习到染料废水的处理方法，为今后在企业工作建立清洁生产的理念。
篇7
[关键词]化工设计 有效能效 分析研究
中图分类号：TN724 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0327-01
引言
目前我国经济发展的同时也带动了化工行业的不断进步，对于化工生产能耗来说，其主要是一个重要的技术经济指标，同时也是行业工艺的流程、设计以及操作系统是否合理的一个依据所在。目前世界上的能源开发和合理利用已经是受到了广泛的关注，然而作为必要项目，化工设计已经是越来越受到广泛的关注，现在倡导的循环经济的核心是节约和循环利用，能耗是不能被回收再利用的，能量不仅有数量还有质量（品位）作为一个标准依据判断能量等级，可以有效的分析在刹一会可持续发展和循环经济定量分析与研究中，进而具有着十分重要的意义，同时也很好的发展了技术和经济。
1.热力学定律与卡诺循环
对于热力学来说，其主要是化学工程的一个重要组成部门，同时化学工程热力学也是化学工程进行开发以及设计过程中的一个重要依据，同时其理论也主要是根据热力学的第一定律来进行出发的，研究化学过程的能量转换和有效使用，平衡理论的变化过程限制、条件或状态，其主要是在一九三零年由福勒提出的热力学第零定律指出，对于由大量分子、原子组成的物体或物体系，如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡（温度相同）状态，进而被他们打破了封闭的体系，然而对于热力学的第一定律和第二定律来说，其能量的转化以及守恒在一切切涉及热现象的宏观过程中普遍适用。
2.有效能概念分析
为了能够更好的对不同的能量品味进行区分，进而便产生了有效能的概念，便为一定形式的能量，可逆变化到给定环境状态，达到平衡时，在理论方面能够做出最大的有用工，然而对于稳流来说，系统主要是能够在一定的状态下的有效能W，就是系统从该状态（P、T）变化到环境的状态（P0、T0）过程所作的理想功B，即：
W=B=（H-H0）-T0（S-S0）=T0S-H （1）
对于有效能和理想功之间是有着不同的基准的，同时也可以认为是理想功为能量在两个状态之间的差别，由于有效能计算的基准状态为环境状态，因此总是正值这样，通过对有效能的比较，即按能量转化为有用功的多少，可以把能量分为三类：高质能量，即理论上能完全转化为有用功的能量，如电能、机械能（包括水能和风能等）。僵态能量，便唯爱理论上不能够转化功的能力，比如海水以及地壳运动等。然而对于地质的能力来说，其主要是能部分转化为有用功的能量，如热和以热形式传递的能量，化学能等其中在计算化学有效能时，要求对每一元素均确定其环境状态，包括温度、压力、物态和组成化工生产中与热量传递有关的加热、冷却、冷凝过程，以及与压力变化有关的压缩、膨胀等过程，虽然能够能够热力学的第一定律来对其进行衡算，然而依然是具有着效能的损失，即总体上能量品位的下降，功可以百分之百转变为热，热不可能百分之百转变为功，这就要求在化工设计中对不同能量的使用进行合理规划，这样能够更好的降低有效能的损失。
3.化工过程的有效能分析
在实际的能量进行传递以及装潢的过程中，其能力是能够进行转化成为功的程度，不仅仅是和能量的质量、体系所处的状态有密切关系外，还与过程的性质有关根据热力学定律和有效能的定义，针对不同的化工过程，其主要是通过有效能的进行分析可以算出各种物流以及能源的有效，进而对其作出效能的衡算，评价能量利用情况，揭示有效能损失的原因，指明减少损失的途径。
3.1 关于换热的过程
在进行换热的过程中，其主要是能够在化工设计中经常看到的，在两种温度不同的物质进行接触的过程中，其热量将会从高的物体转换到低温的物体，进而进行热交换的两流体.假设没有其它热损失.取一微元进行计算，有高温流体微元所放出热量dQ的有效能力dBQ，H为：
（2）
低温的情况下物体所吸收热量dQ的有效能dBQ，1 为：
（3）
则有效能的损失dW为：
（4）
据此可以看出，首先是传热的过程中将会出现有效能的损失。其次是温度一定的情况下，温差越大，则有效能损失越大。最后是温差在一定的情况下，温度越高有效能损失越少。因此，在实际工业生产中，低温传热要尽量减小温差，高温传热则可适当增大温差，此外，在化工设计中，为合理利用有效能，通常情况下所使用的低温蒸汽为零点五兆帕到一兆帕来进行工艺加热，这样不仅可减少有效能的损失，还可减少因高压产生的设各费用；高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强，因此可以用高压蒸汽来做功，这样便能够更好的活动动力的能源，温度在三百五十摄氏度以上的高温热能，则可以用来产生高压蒸汽，最终更加有效的避免了效能过大的损失。
3.2 关于传质过程
对于传质过程，系统内除了有能量交换，还有质量传递，此时在进行有效能分析时就要注意传质过程带来的能耗和有效能损失，例如，对于精馏过程，回流比越高，就意味着塔釜的供热量和塔顶的制冷量就越大，这将直接导致能耗的增加，如果以较高的温差来降低换热器而积进行换热，虽然总传热量没有改变，但有效能损失将会增大在干燥系统中也存在着类似的结论。
3.3 关于化学反应过程
对于一些具有着化学反应的时候，其有效能通常情况下将会表现在终态时体系的温升和传质对体系和环境造成的影响上，此时体系的不可逆嫡增要考虑到化学位能的变化。
3.4 关于化工的设计
在对化工进行设计的过程中，经常的将会遇到化工过程太重还存在着传质、反应以及变压的一个过程，然而对于传质过程，系统内除了有能量交换，还有质量传递，此时在进行有效能分析时就要注意传质过程带来的能耗和有效能损失例如对于精馏过程，回流比越高，就意味着塔釜的供热量和塔顶的制冷量就越大，这将直接导致能耗的增长，如果以较高的温差来降低换热器而积进行换热，虽然总的传热量并没有出现改变，然而其有效能损失将会出现增大，类似的结论也将会存在着干燥的过程中，其对于有化学反应的过程，有效能损失通常表现在终态时体系的温升和传质对体系和环境造成的影响上，这个时候的体系是无法进行逆增的，因此要考虑到化学位能的变化。
4.有效能的效率及讨论
通常情况下，其能量的平衡主要是反映了系统的利用效率的数量，同时也能够更好的反映出系统平衡能源利用的效益，其质量主要是作为一个主要指数在热力学分析，有效效率可以准确、定量地反映过程的小可逆性，已广泛应用于化学过程的分析能量是守恒的，然而因为其过程主要是不可逆的，并且也存在着有效能量的损失，进而使其是存在于任何可逆过程不可逆转的程度越高，有效的损失越大，此外，由于不同的能源有效和可以品味不同，所以它的力量能力也有差异光能源和生物质能源的主要力向是新能源的发展，并且对于无偏一级管是可以发电的单一环境进而出现了争议。
总结
在经济发展的同时，也使得能源出现了浪费，同时能源也是促进工业生产的重要物质，然而在对其进行使用的过程中，由于其不能循环使用且无法回收致了能源开发和使用工业生产促进了人类社会的进步，同时也导因此在化学工程设计的过程中为核心，通过改善设各能源效率优化不合理的流程以有效能节约减少不可逆损失，实现能源节约，与此同时也能够更好的使我国工业不断的发展。
参考文献
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篇8
热学在19世纪便已发展成为一门比较完备的科学，随着人们对客观世界的了解深入，关于热学的知识也在不断扩展。热学是物理学科的一个重要组成部分，是研究与热现象有关的规律的科学。课程教学的目的是掌握热现象规律，了解热现象作为“大数”粒子无序运动的本质，为大学阶段其他课程的学习打好理论基础，是本科物理专业学生必修的一门专业基础课。我们使用的热学教材是经典的李椿等编著的《热学》教材，通过几年的教学实践，对热学课程的教学内容及教学方法做了一系列的探索和总结。
一、热学课程的结构及特点
热学课程的主要内容分为三大部分：宏观理论部分，称为热力学，是通过直接观察和实验测量，再用严密的逻辑推理方法总结出来的有关热现象的规律，研究的方法是宏观法，所得出的热力学基本定律是自然界中的普适规律，具有可靠性与普遍性，但是它只适用于粒子数很多的宏观系统、主要研究物质在平衡态下的性质、把物质看成为连续体，不考虑物质的微观结构，没有解释事物的微观本质；微观理论部分，称为统计物理学，是从物质内部的微观结构出发，即从物质分子、原子的运动及它们之间的相互作用出发，用统计的方法来研究系统的热学性质，它可以揭示热现象的微观本质，但由于它在数学上遇到很大的困难，由此做出的简化假设（微观模型）后所得的理论结果与实验不能完全符合；物性学部分，即热学理论的应用，利用前两部分的理论说明物态的性质及其相互变化的规律，包括液体、固体、相变的基础理论[1]。前两部分是课程要求的重点，宏观部分学生掌握起来较容易，但统计物理学部分涉及到微观领域及统计的方法，理解起来较难一些。
二、热学内容的表述方式
关于内容的表述，不外乎有文字表述、数学表述及图像表述等，而在热学中这三种表述在一个概念中可能都会出现。比如说热力学第一定律的应用，涉及到四个等值过程，其中在这些过程中会有过程的图示，即P-V图，也会有能量的转换关系的描述，当然不同的能量也可以由数学表达式表示出来。
1.文字表述。科学内容的表达力求严谨，文字力求精确、简洁，例如，平衡态的定义，“孤立系统宏观性质不随时间变化的状态”，定义简洁明了，其中的关键词是“孤立”二字，也说明了平衡态的特性，如没有这二字，也就不能称其为平衡态了。另外，在热学的表述中，很多地方用到了否定的语言，体现最为明显的是热力学第二定律，涉及到的定律的两种表述，开尔文表述和克劳修斯表述都是用“不可能”这样否定的词开头叙述内容，之后两种表述的等效性的证明也同样采用了反证法，而不是直接证明。还可以用反证的方法证明两条绝热线不能相交、绝热线和等温线不能相交于两点等类似的题目。
2.数学表述。对于热力学中的概念，文字的描述要多一些，内容也很好理解，学生一般接受也较容易，但对于统计物理中的概念，文字就变得比较抽象，不好理解，所以在微观方面，相比文字，数学更直观、更容易理解记忆。相比于物理专业中的其他课程，热学中涉及到的式子并不是很多，学生也可以根据内容体系，用数学表述的形式把学习到的知识串接在一起，进行系统、有对比、有条理的学习。
3.图像表述。在热学中也运用到了非常多的物理图像表述，相比于前两种表述，图像表述更形象、直观、容易理解。例如，在讲解气体分子按速率分布时，速率分布函数的概念较抽象，物理意义不好理解，但通过利用速率分布曲线图，从图中曲线的形状、曲线下包围的面积、曲线的峰值对应的速率等方面可以充分理解分子按速率分布的物理意义，使抽象的问题变得形象生动。所以，可以通过作图，把物理概念、数学计算变得简单化，直观化。
三、热学教学的方法
在热学课程教学中，怎样才能把学生认为枯燥的、难懂难记的知识内容变为有趣的、易于理解的内容呢？这就需要我们充分了解这门课程，注意每一个细节内容，把零散的看似不关联的内容整合起来，达到融会贯通、心中有数，这样讲给学生时才能有的放矢、游刃有余，学生学习的目标也会变得明确、理解透彻。在课程的讲解中，可采取以下几种教学方法。
1.归纳总结的方法。教师在讲完每一部分后要对内容做一个总结，把重点内容用一条主线串连起来，便于学生的理解和掌握。例如，在热力学第一定律这一部分，可以用几个字把这一部分的主要内容概括出来：一个定律、两个循环、三个物理量、四个过程，即热力学第一定律，热机循环和制冷循环，内能、功、热量三个物理量，等体、等压、等温、绝热四个过程。这样的总结使学生既了解了所学知识的重点，也更容易地掌握了所学的知识点。另外，在习题的讲解中，也应善于总结和归纳，学生在中学时习惯了大量的题目练习，即所谓的题海战术，通过熟练的做题来达到掌握知识的目的。在大学的学习过程中，教师应引导学生如何去学习，怎么去做总结，怎样用最短的时间掌握最多的知识。首先，课堂上教师针对所讲知识点应选取一两个例题进行讲解，对用到的知识及所用的解题方法进行归纳总结，学生学习之后对这类题目的解题思路、技巧、用到的知识点等非常熟悉，而且能够做到举一反三，提高了学习的效率及解题的准确性。
2.类比的方法。类比法是指一类事物具有某种属性，可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理的方法。通过类比，可以用熟知的知识引出未知的知识，节约学习时间，也使认知变得简单易懂。例如，在讨论热力学过程及其涉及到的内能、热量、功的转化时，可以在P-V图中进行描述，之后，在热力学第二定律中引出熵的概念后，可以通过T-S图表述理想气体的性质，特点。通过类比，会发现P-V图和T-S图有很多相似的地方，例如，我们用P-V图示法表示系统在准静态过程中做的功，即示功图，而用T-S图示法表示系统在准静态过程中吸收的热量，即示热图；在这两类图中，每一个点代表一个平衡态，每一条曲线代表一个可逆过程；闭合曲线所包围的面积等于系统经历一个可逆循环过程后从外界净吸收的热量，也等于系统对外做的功。通过这样的对比学习，会发现原来枯燥的内容也很有趣，在学习中发现物理中的相似的美。再如，在学习气体的输运过程时，粘滞、热传导、扩散三类输运现象也可以进行类比学习，它们分别对应当气体各处的流速、温度、密度不均匀时发生的过程，得出的宏观规律的表达式及微观解释都很相似。通过这样类比的学习，很容易掌握了新的内容，也对所学的内容有了更深刻的理解。
3.讨论学习的方法。目前，在教学中提倡贯彻“学生为主体，教师为主导”的教学原则[2]，教师给学生提供机会使学生积极地参与到教学活动中，调动学生学习的主动性、积极性。我们可以结合重要的知识点，课堂上让学生到讲台上参与问题的讨论及讲解，也可以以作业的形式布置下去所要讨论的问题，学生下去查资料、写小论文等，之后在课堂上以学生为主体进行讨论。例如，在讲解熵的概念时，不妨先让学生自己先查一些关于熵的内容，比如熵这个物理名词的提出、熵的概念的建立、熵增加原理、熵的应用等。学生通过调研，对熵这个抽象概念就有了一个初步认识，在课堂上讨论时，学生也把他们自己查到的资料讲解出来，既可以增加信息量，又可以使学生更深刻准确地认识熵。所以，通过这样的讨论学习，可以使每一位学生都在思考，互相启发，找出正确解决问题的方法，在这样的教学中，学生不但学习、积累了知识，而且锻炼了学生提出问题、解决问题的能力，对其综合能力的培养也起到了很好的作用。所以，教师在课堂上不能一味的自己在讲解，要加强与学生的交流，结合内容提出问题，引导学生参与到课堂教学中，培养学生的主体意识，激发学生主观能动性，使学生更好地掌握所学内容。
虽然热学课程只是一门专业基础课，学时也比较少，但是它是学生进入物理专业后最先学习到的一门课程，学习好这门课程会为后续专业课程的学习打下良好的基础。在教学中，充分掌握课程特点，采用合适的教学方法，使学生喜欢上这门课程，发现学习中的乐趣，进而学习好这门课程，增强探索求知和解决问题的能力。
参考文献：
[1]李椿，章立源，钱尚武.热学[M].第二版.北京：高等教育出版社，2008.
[2]黄秀雯，梁永丰.教师身份的确认：作为教育主体[J].教育教学论坛，2013，（22）：20-23.
篇9
关键词：课程特点；教学内容实践；课程教学
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0123-02
世界能源主要来源于矿物质燃料的燃烧，而矿物质燃料的燃烧又是硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、二氧化碳（CO2）及细颗粒物（PM2.5）等各种大气污染物的主要来源。[1]“燃烧与污染控制”是在“燃烧学”课程的基础上结合当前燃烧污染物控制问题越来越突出的情况下发展起来的一门较新的学科。该课程既研究矿物质燃料的燃烧过程及化学能的转化，又研究燃烧导致的大气污染物排放控制的专门学科。
尽管近几年来“燃烧与污染控制”这门课程有了很大的发展，各高校在教学方面也积累了很多经验，但与“工程热力学”“流体力学”等传统主干课相比，该课程的教学依然存在不少问题，如学生普遍反映该课程理论难度大、知识点多且零散、对数学要求高等。[2]
为此，笔者结合几年来的教学实践对该课程教学过程中遇到的一些困难及解决方法进行梳理和总结，并对“燃烧与污染控制”课程教学内容的制订及教学手段的选择提出了自己的意见。
一、课程内容及特点
1.课程内容
“燃烧与污染控制”主要包括化学热力学、化学动力学、燃料的着火理论、火焰的传播与稳定理论及湍流燃烧理论模型等基础理论；液体燃料、固体燃料的燃烧过程及其经典的模型；SOx、NOx等污染物的形成及分解机理以及主要的污染物控制技术。在污染物控制部分，由于近年来国家对环境保护问题愈加重视，新的污染物控制要求、控制内容及相应的新的污染物控制理论及技术不断涌现，如PM2.5的产生机理及控制理论、控制技术，CO2的捕集与处理技术等。
通过相关内容的讲解，使学生了解燃烧及燃烧污染物生成的基本原理，了解掌握最新的污染物控制技术，学会抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，从而理论联系实际，利用所学知识解决工程中的实际问题。
2.课程特点
“燃烧与污染控制”课程燃烧学部分涉及到传热、传质、传动量及化学反应，也就是俗称的“三传一反”，知识点多、理论性强、学科交叉性强。[3]因此，一方面，该课程的学习要求学生很好地掌握“工程热力学”“流体力学”和“传热学”等专业基础课程的内容；另一方面，该课程的学习又促进了学生对上述课程知识点的理解。
相比较而言，燃烧部分理论性更强，是一门典型的实验研究和理论总结相结合的学科。由于燃烧过程的复杂性，截至目前，燃烧科学的研究仍然以实验研究为主。先进诊断技术的不断出现使得燃烧实验获取的数据更加可靠、准确。[4]20世纪以来，着火模型、火焰传播理论、反应流体力学和计算流体力学等的建立使燃烧理论有了长足的发展。并且，随着大型计算机的出现，使得采用数值模拟方法研究燃烧过程已经成为现实。[5]这些都促进了燃烧学的发展。但这些理论模型大多以偏微分方程的形式出现，导致仅学过常微分方程的本科生很难理解。这要求授课的老师探索找到适合本科生知识结构及认知水平的教学内容和教学手段。
污染物控制部分主要研究燃烧导致的大气污染物的产生机理、燃烧中及燃烧后控制大气污染物产生及排放的主要技术手段。事实上，C、N、S元素既是常见燃料的组分，参与燃烧反应过程，同时其反应生成物CO2、NOx、SOx又是大气污染物的主要成分。因此，该部分内容的学习与燃烧学部分的学习紧密联系。污染物控制除了从机理上分析研究污染物生产及控制外，更注重实践环节，即污染物控制的主要技术手段及方法的介绍。由于我国近年来愈发重视大气污染物控制，新的污染物控制内容、新的污染物控制理论及方法不断出现，这就要求老师不断追踪新知识、新技术，不断充实、更新自己的专业知识。
二、教学方法
1.教材的选择
“燃烧与污染控制”这门课程知识点多、理论性强、概念抽象，如何上好这门课，选择好的教材是非常重要的环节。只有选择好的教材才能根据教材合理制订教学内容、教学计划，进而有效促进教师的教学和学生的学习。目前市面上发行的教材一般都侧重于“燃烧学”部分，“燃烧污染物控制”部分往往不作为重点，只是捎带介绍。这些教材主要有国外教材的国内翻译版和国内教材两类，这两类教材各有特点。[6]将“燃烧学”“燃烧污染物控制”作为重点的教材只有由浙江大学岑可法院士领衔编写的《燃烧与污染控制》。笔者认为，合适的教材应该能够与学生的知识结构及认知能力相适应，与该课程的教学目标相适应。
针对本课程的特点，教材的内容要全且新，尤其是污染物控制部分，应能够较好地反映当前的理论发展水平及技术发展现状。教材内容应当包括化学热力学、化学动力学、燃烧物理基础、液体及固体燃料的燃烧、各种主要燃烧染污物的形成机理及控制方法等。由于是面向本科生的教材，应当内容简单易懂，表述深入浅出，实例丰富直观，结构逻辑清晰，能有效衔接理论分析与工程实例。这样才能使学生学起来不感到沉闷单调、枯燥乏味。目前国内出版的《燃烧与污染控制》教材要么理论性太强，要么涵盖内容不全面，要么针对性太强，总之都存在这样或那样的问题。
2.教学内容设计
教学内容系指教学过程中同师生发生交互作用、服务于教学目的达成的动态生成的素材及信息，是教学的核心。[7]教学内容应该具有目标性、实效性、科学性、启发性。对于“燃烧与污染控制”教学内容的设计，笔者认为应该注意以下几点：
（1）内容要重点突出，有的放矢。该课程内容包括化学热力学、反应动力学基础、着火理论、火焰传播与稳定理论、液体燃料及固体燃料的燃烧和燃烧污染物控制等部分，但在各部分内容的讲解上要有重点。“燃烧学”部分，化学热力学和化学动力学基础是该部分的理论基础，可合二为一，讲解内容包括化学平衡、热化学、化学反应速率、质量作用定律、活化分子碰撞理论及链锁反应理论等。其中，热化学、化学反应速率和链锁反应理论应作重点讲解。关于着火理论，授课重点放在闭口系统着火理论模型的建立和结果分析上，并分析燃烧放热量和散热量随温度的变化曲线，确定着火温度与初始温度、物理化学因素和散热强度的关系。对于火焰传播与稳定理论，授课的重点在火焰传播概念、泽利多维奇理论、气体的动力燃烧与扩散燃烧及火焰稳定的基本原理与方法的讲解，并介绍防止火焰吹脱和回火的措施，以及来流速度、火焰传播速度与圆锥型气体火焰高度的关系。对于液体燃料及固体燃料的燃烧，液体燃料的雾化、蒸发模型及扩散燃烧，碳的燃烧化学反应及碳粒的燃烧速度作为授课重点。“燃烧污染物控制”部分的重点放在燃烧过程中SOx、NOx的生成机理，燃烧过程中SOx、NOx的脱除以及燃烧后脱硫脱硝技术，并介绍PM2.5的生成与脱除技术的最新进展，CO2的收集控制技术。介绍理论模型时，应更注重理论模型物理意义的解释。
（2）理论与实践结合。“燃烧与污染控制”是一门理论性及实践性都很强的学科。课程涉及的相关理论模型较为抽象，不易掌握。因此，该课程的教学内容必须与工程或生活实践紧密结合。如“燃烧学”部分，在教学内容设计过程中必须将理论与具体工程案例或燃烧相关生活案例相结合，以具体案例作为切入点，将复杂抽象的理论概念穿插到生动、具体的案例中进行讲解。要开设必要的实验课，如本生灯测火焰传播速度、煤的工业分析和元素分析、预混火焰浓度测量、联合脱硫脱硝实验及烟气分析仪测定烟气成分等。对于热能动力专业的本科生，笔者结合锅炉的设计案例，利用燃烧学理论解读炉膛结构设计、燃烧器布置、风量确定、炉膛点火这些具体方案设计背后的理论依据，从而强化对燃烧理论的理解。结合家用燃气灶台，讲解燃料与空气的混合原理。安排学生参观热电厂的脱硫脱硝及除尘装置等污染物控制设备，现场分析各种技术设备的设计原理，强化学生对污染物形成机理及控制技术的认识，使书本理论与实践统一。
3.教学方法的设计
（1）采用启发式教育。学生是学习的主人，“教”是为“学”服务的，“教”不是统治“学”，也不是代替“学”，教师的“教”是启发和引导学生的“学”。就“燃烧与污染控制”课程的教学而言，在教学过程中应从学生的知识结构及认知能力出发，结合具体的教学内容和教学目标，采用提问、讨论、案例分析等多种方式，让学生参与到老师的教学过程，激发学生的学习热情，使他们在活跃、开放的教学氛围中理解掌握燃烧与污染控制相关的知识点，并能使用相关知识点分析解决实际问题。问题的提出要有引导性、针对性，要围绕教学目标，否则难以达到预期效果。
（2）多媒体教学与板书的有机结合。现在，各种多媒体技术已经广泛进入课堂教学，成为课堂教学的重要手段，对传统板书教学形成了巨大的冲击。多媒体教学课件图文并茂、内容丰富、信息量大。就“燃烧与污染控制”而言，燃烧过程和污染物控制设备可以被生动地展示出来，使学生能够更加深刻、有效地理解相关理论概念。[8]但是，使用多媒体技术授课时，老师讲课的速度加快，信息量增加，学生的思维跟不上。[9]板书比较灵活，对于复杂理论模型可以引领学生的思维，鞭辟入里地进行推导，融会贯通。但是，板书速度慢、效率低。因此，在“燃烧与污染控制”课程教学过程中，应将多媒体教学与传统板书有机结合，扬长避短，充分发挥各自优势，以达到最佳的教学效果。
（3）多种考核手段的结合使用。在教学过程中，应采用多样化的考核手段，了解学生对课程知识点的掌握情况，督促学生的学习。课堂提问、课后作业、案例分析、阶段考试等都可以作为考核手段。但无论采用何种形式的考核手段都应当激发学生的学习热情，提高学生的学习效果，增加学生对本课程本专业的认识为出发点。
三、结论
综上所述，“燃烧与污染控制”涉及传热、传质、传动量及化学反应，融合了工程热力学、传热学、流体力学、高等数学等方面的知识。在教学过程中应点面集合，重点突出，理论联系实际，加强对学生实践能力的培养，不断更新教学内容。同时，作为老师，需要不断学习，及时掌握该课程新的知识点，及时更新教学内容。
参考文献：
[1]曹玉春，吴金星，焦森林.热能动力专业“燃烧学”课程教学的改革与创新[J].中国电力教育，2010，（4）：69-71.
[2]齐黎明.动画制作在“燃烧学”课程教学中的应用[J].中国电力教育，2009，（15）：82-83.
[3]裴蓓，辛耀华，路长.谈“燃烧学”课程教学设计[J].中国电力教育，2009，（5）：57-58.
[4]岑可法，姚强，骆仲泱，等.燃烧理论与污染控制[M].北京：机械工业出版社，2004.
[5]严传俊，范玮.燃烧学[M].西安：西北工业大学出版社，2008.
[6]王保文，王为术，高传昌.电厂热能动力工程专业“燃烧学”教学内容设计[J].中国电力教育，2010，（30）：100-102.
[7]吴化钿.教育学教程[M].广州：广州高等教育出版社，2005.
篇10
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.
