發(fā)布時(shí)間：2023-03-06 16:00:42
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的工程熱力學(xué)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：研究型教學(xué)高等工程熱力學(xué)課程實(shí)踐
如何激勵(lì)研究生的創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉和培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新和研究能力，是研究生教育改革的重要課題之一。當(dāng)前，傳統(tǒng)的接受式教學(xué)模式面臨巨大的挑戰(zhàn)，這種教學(xué)方式的特點(diǎn)是：教師在講臺(tái)上講授，學(xué)生在臺(tái)下做筆記，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，這種傳統(tǒng)的單向灌輸式教學(xué)方式，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，學(xué)生往往在沒(méi)有壓力的狀態(tài)中學(xué)習(xí)，教學(xué)效果不佳。本科生相比，研究生身心已較為成熟，思維活躍、求知欲望和實(shí)踐意向都較為強(qiáng)烈，若還是采用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，注重結(jié)論和公式的推導(dǎo)，而這些結(jié)論和公式到底有何作用，學(xué)生常常并不清楚，學(xué)習(xí)積極性不高，教學(xué)效果事倍功半。學(xué)生缺乏研究創(chuàng)新，不能很好地解決實(shí)際問(wèn)題，是傳統(tǒng)教學(xué)模式最大弊端，有的研究生在進(jìn)入論文階段后不清楚科研論文如何寫(xiě)作，對(duì)科學(xué)問(wèn)題的敏感性不強(qiáng)，將文獻(xiàn)的閱讀變成簡(jiǎn)單的課程學(xué)習(xí)，科研能力、創(chuàng)新能力都不強(qiáng)，專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容呈老化，教學(xué)特點(diǎn)日益淡化，甚至浪費(fèi)了課程學(xué)習(xí)階段，因此，有必要對(duì)研究生的課程，尤其是專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)方法和教學(xué)理念進(jìn)行改革，引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的教學(xué)方法和教學(xué)理論，提高研究生的科研能力和創(chuàng)新能力。
研究性教學(xué)模式是在綜合美國(guó)布魯納的“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)模式”和瑞士皮亞杰的“認(rèn)知發(fā)展學(xué)說(shuō)”基礎(chǔ)上構(gòu)建的教學(xué)模式，主要強(qiáng)調(diào)它在與工程實(shí)踐結(jié)合較緊密的專(zhuān)業(yè)課程中的應(yīng)用，是一種培養(yǎng)創(chuàng)造性人才的新途徑。因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程與科學(xué)家的研究過(guò)程在本質(zhì)上是一致的，因此學(xué)生應(yīng)像“科學(xué)家”一樣，以主人公的身份去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，并在探究過(guò)程中獲取知識(shí)、發(fā)展技能、培養(yǎng)能力，特別是培養(yǎng)創(chuàng)新能力，發(fā)展自己的個(gè)性。研究性教學(xué)將科學(xué)研究的思想和過(guò)程融入課堂教學(xué)中，鼓勵(lì)和帶領(lǐng)學(xué)生從課本固有知識(shí)框架中走出來(lái)，勇敢且智慧地去發(fā)現(xiàn)未知，幫助學(xué)生形成自己對(duì)某一事物的分析路徑和獨(dú)特觀點(diǎn)。
《高等工程熱力學(xué)》是動(dòng)力機(jī)械、制冷與低溫工程、工程熱物理、化工等與能源相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生的重點(diǎn)基礎(chǔ)課程，其理論對(duì)高效利用能源、節(jié)約能源以及開(kāi)發(fā)新能源有重要的指導(dǎo)意義。其主要教學(xué)內(nèi)容包括熱力學(xué)理論基礎(chǔ)、流體工質(zhì)的熱力性質(zhì)計(jì)算、多組分系統(tǒng)熱力學(xué)和相平衡、管內(nèi)氣體流動(dòng)熱力學(xué)。其教學(xué)目的是讓學(xué)生更深刻地理解熱力學(xué)三大定律，以及用熱力學(xué)知識(shí)去解決問(wèn)題的方法。從以往的教學(xué)情況看，學(xué)生普遍反映理論較難理解，課程實(shí)用性不強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣不高。針對(duì)這種情況，筆者結(jié)合研究型教學(xué)的特點(diǎn)進(jìn)行以下方面的嘗試。
一、改變教學(xué)手段，傳統(tǒng)教學(xué)模式和課堂討論式教學(xué)相結(jié)合
《高等工程熱力學(xué)》是本學(xué)院研究生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，一些必要的理論和方法需要通過(guò)傳統(tǒng)教學(xué)模式教授給學(xué)生。在講授過(guò)程中，針對(duì)以往學(xué)生提出的實(shí)用性不強(qiáng)的問(wèn)題，在講解某一理論的時(shí)候，更側(cè)重該理論及方法的應(yīng)用背景，讓學(xué)生在結(jié)合使用背景去理解理論知識(shí)，達(dá)到事半功倍的效果。課堂討論則是研究型教學(xué)的一種方法，研究導(dǎo)向的教學(xué)模式側(cè)重于營(yíng)造情境，提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，形成自己的觀點(diǎn)，而不在于給學(xué)生提供權(quán)威性的標(biāo)準(zhǔn)答案。在進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)的一個(gè)階段結(jié)束之后，進(jìn)行一堂課堂討論，一方面，有利于加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解；另一方面，也可以提高學(xué)生對(duì)問(wèn)題獨(dú)立思考的能力。但組織課堂討論，要注重討論內(nèi)容的選擇，過(guò)難或過(guò)于抽象的問(wèn)題會(huì)使學(xué)生喪失興趣和信心，導(dǎo)致冷場(chǎng)。在課堂討論過(guò)程中，教師要始終把握討論的重點(diǎn)和方向，不致偏題，對(duì)于學(xué)生提出的觀點(diǎn)，教師要給予適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)評(píng)和鼓勵(lì)，指出其不足，并引導(dǎo)討論逐步深入進(jìn)行。同時(shí)為了避免同學(xué)在課堂上提出的問(wèn)題比較空洞、缺乏一定的論據(jù)，在課堂討論的前二周時(shí)間會(huì)給學(xué)生布置下去題目，讓學(xué)生在課下進(jìn)行查閱資料并歸納總結(jié)，最終在課堂上提出自己有理有據(jù)的論點(diǎn)。
同時(shí)筆者鼓勵(lì)學(xué)生自由思考、標(biāo)新立異，引導(dǎo)學(xué)生在已有的學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上形成假說(shuō)。比如，在進(jìn)行“準(zhǔn)平衡過(guò)程和可逆過(guò)程”這兩個(gè)基本概念的課堂討論中，有很多同學(xué)提出了對(duì)這兩個(gè)概念自己的理解，對(duì)原有的概念提出了質(zhì)疑。同時(shí)通過(guò)課堂討論，大家也更深刻地理解了在經(jīng)典熱力學(xué)中為什么要引入這兩個(gè)概念。
二、完善課程內(nèi)容，追蹤研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展
學(xué)生要完成研究型的學(xué)習(xí)，單靠一本教材是不可能完成的。所以筆者在教學(xué)的過(guò)程中，針對(duì)某一部分教學(xué)內(nèi)容，筆者經(jīng)常是結(jié)合著國(guó)內(nèi)外最新的研究文獻(xiàn)或者碩博論文進(jìn)行講解，同時(shí)附上參考文獻(xiàn)。在整個(gè)課程的講解過(guò)程中，筆者共引用了10余本書(shū)，并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)短評(píng)價(jià)，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和研究方向，有重點(diǎn)地對(duì)這些參考書(shū)和文獻(xiàn)進(jìn)行深入的研究。研究生階段學(xué)生對(duì)研究領(lǐng)域內(nèi)的所有未知充滿好奇，通過(guò)對(duì)本領(lǐng)域最新進(jìn)展的學(xué)習(xí)，可培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的意識(shí)?？蒲泄ぷ魅绻鄙賱?chuàng)新性，則研究的價(jià)值就不能體現(xiàn)出來(lái)。因此筆者在授課過(guò)程中，一方面介紹當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，比如說(shuō)開(kāi)發(fā)環(huán)保型工質(zhì)的問(wèn)題、先進(jìn)聯(lián)合循環(huán)的問(wèn)題、不可逆熱力學(xué)中有限時(shí)間熱力學(xué)的問(wèn)題等。同時(shí)還給學(xué)生介紹本專(zhuān)業(yè)的一些高水平期刊，比如說(shuō)《Progress in Energy and Combustion Science》、《Microscale Thermophysical Engineering》等。讓學(xué)生追蹤本學(xué)科領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，開(kāi)拓自己的思路和視野。
三、改變?cè)u(píng)價(jià)體系，考核形式多樣化
過(guò)去的考試體系往往是一卷訂終身的形式，教學(xué)圍繞考試轉(zhuǎn)。最終考核的不是學(xué)生的綜合能力，而是學(xué)生的記憶能力。因此筆者和課程組其他人員討論，擬定采取“小組作業(yè)”和“個(gè)人作業(yè)”相結(jié)合的考核方式。小組作業(yè)一般由6～8人分工完成。在學(xué)期初期就將學(xué)生分組，每個(gè)小組的題目不同，要結(jié)合所學(xué)的內(nèi)容和研究專(zhuān)題去確定題目。小組成員要定期進(jìn)行討論。在小組研究過(guò)后，需要撰寫(xiě)科技類(lèi)的小論文，字?jǐn)?shù)一般為3000字左右。之后，由小組成員分工把主要內(nèi)容采用適當(dāng)?shù)男问剑ǘ嗖捎肞owerPoint）講解出來(lái)，其他小組的成員和教師會(huì)就作業(yè)內(nèi)容提出問(wèn)題。小組作業(yè)一般占個(gè)人總成績(jī)的40%，個(gè)人作業(yè)占個(gè)人成績(jī)的60%，其由期末考試、平時(shí)討論發(fā)言情況成績(jī)組成。期末考試改變過(guò)去閉卷考試的形式，而采取開(kāi)卷考試的形式，試題題目側(cè)重于運(yùn)用知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題的方法，而不再是公式的死記硬背。
通過(guò)這種考試形式的改變，在很大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，對(duì)高等工程熱力學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。“小組作業(yè)”的形式改變了過(guò)去學(xué)生只是一個(gè)人悶頭拿著教材看和學(xué)的狀態(tài)，注重和組內(nèi)其他人的交流，加強(qiáng)合作意識(shí)。同時(shí)小組的經(jīng)常討論，也使得每個(gè)學(xué)生都得到了表達(dá)自己的機(jī)會(huì)，使學(xué)生的表達(dá)能力得到了加強(qiáng)。而科技論文的撰寫(xiě)，是研究生今后從事科研的必備能力，因此課堂上科技論文的撰寫(xiě)是其練兵的過(guò)程。這大大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
研究型大學(xué)培養(yǎng)的研究生更應(yīng)該具有創(chuàng)新意識(shí)，因此在研究生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課上進(jìn)行研究型教學(xué)的探索是非常有必要的，根據(jù)筆者進(jìn)行的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和評(píng)價(jià)體系三方面的改革探索，已經(jīng)確定初步的成效。但這僅僅是課程改革的開(kāi)始，在教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容上我們還有許多工作要做，旨在使我們培養(yǎng)出來(lái)的研究生都符合知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代對(duì)創(chuàng)新人才的要求。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)模式 ；《工程熱力學(xué)》課程；探索與實(shí)踐
在高校工科專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程肩負(fù)著連接基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的橋梁作用，由于課程涉及的理論深?yuàn)W，公式和計(jì)算量大，教師在課堂上往往需要不停地講述，學(xué)生只能被動(dòng)聽(tīng)課，主動(dòng)性難以發(fā)揮。國(guó)家教育部在 “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)”中強(qiáng)調(diào)“要積極推動(dòng)研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力”，向高校明確提出了開(kāi)展研究性教學(xué)的要求。如何在《工程熱力學(xué)》專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中實(shí)施研究性教學(xué)，將教學(xué)任務(wù)由原來(lái)的滿堂灌轉(zhuǎn)為傳授知識(shí)、創(chuàng)新思維和科研能力培養(yǎng)并進(jìn)，五年來(lái)課題組教師針對(duì)實(shí)施研究性教學(xué)的理論基礎(chǔ)、實(shí)施條件和對(duì)策進(jìn)行研究分析，調(diào)研了國(guó)外大學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程研究性教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)及特點(diǎn)，對(duì)《工程熱力學(xué)》課程從研究性課堂教學(xué)、課外教學(xué)、教學(xué)與科研結(jié)合3個(gè)角度，以及教材建設(shè)和考核方式等多方面，進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，取得了豐碩的教學(xué)成果。
一、研究性教學(xué)模式的構(gòu)建
所謂研究性教學(xué)，就是將課內(nèi)講授與課外實(shí)踐、教師引導(dǎo)與學(xué)生自學(xué)、教材與閱讀有機(jī)結(jié)合并達(dá)到完整、和諧、統(tǒng)一的教學(xué)。研究性教學(xué)是高水平工科大學(xué)應(yīng)該具有的一種教學(xué)模式，是以研究為本的學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下主動(dòng)學(xué)習(xí)，通過(guò)實(shí)行教學(xué)與研究的有機(jī)結(jié)合、人才培養(yǎng)與課程建設(shè)的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸科技前沿，擴(kuò)大探索未知領(lǐng)域的視野，在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲取探索世界的寬松環(huán)境，激發(fā)創(chuàng)新的欲望。而對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，在教學(xué)科研相結(jié)合的教學(xué)氛圍中，教師需要更新觀念和增強(qiáng)研究意識(shí)，提升自身的素質(zhì)和能力，加強(qiáng)教師和學(xué)生間相互交流和互動(dòng)，這樣才能很好地滿足研究性教學(xué)模式的需求。
二、研究性教學(xué)模式的實(shí)踐
（一）研究性課堂教學(xué)模式
課堂上強(qiáng)調(diào)教學(xué)的互動(dòng)和學(xué)生的參與，讓學(xué)生思維始終處于思考和興奮狀態(tài)。課堂教學(xué)中，針對(duì)某些重要概念，及時(shí)給出靈活多樣的思考題，比如，在講授“熵”概念時(shí)提出問(wèn)題：熱力學(xué)第二定律和達(dá)爾文進(jìn)化論是否相違背？為什么熵不能減少？
在實(shí)施研究性課堂教學(xué)模式過(guò)程中，對(duì)課程信息量大、數(shù)學(xué)公式多的基礎(chǔ)理論部分，通過(guò)多媒體電子教案的制作，減少學(xué)生學(xué)習(xí)的枯燥性，我們還充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行相關(guān)輔助教學(xué)信息的傳輸，如通過(guò)錄像片直觀顯示與本領(lǐng)域相關(guān)的實(shí)際工程，動(dòng)態(tài)顯示各種熱力現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律及影響因素等。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，完成答疑式、示教式等交互性和個(gè)別化的教學(xué)過(guò)程。
（二）研究性教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新
推行研究性教學(xué)模式，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容的改革采用了由一般到特殊的體系，較傳統(tǒng)的從特殊到一般的教學(xué)體系有明顯的先進(jìn)性。例如熱力學(xué)第一定律的講授，從能量守恒定律在熱力學(xué)中的應(yīng)用講起，然后再討論涉及熱能時(shí)的特殊性，以及在閉系、開(kāi)系和循環(huán)過(guò)程中的應(yīng)用，進(jìn)而按照不同的專(zhuān)業(yè)要求，進(jìn)行不同的取舍和組合。在課堂上循序漸進(jìn)的講透并行結(jié)構(gòu)中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其余并行結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，通過(guò)讓學(xué)生參照授課內(nèi)容自學(xué)，有意識(shí)地培養(yǎng)自己的知識(shí)遷移和應(yīng)用能力。
研究性教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新，還集中表現(xiàn)在將授課教師的科研成果引入課堂教學(xué)，例如我們將復(fù)合墻體的節(jié)能改造等科研成果結(jié)合教材內(nèi)容進(jìn)行實(shí)例講解，拉近學(xué)生與最新成果的距離，開(kāi)拓學(xué)生思維，吸引學(xué)生注意力，提高從事科研工作的興趣。
（三）研究性國(guó)家規(guī)劃教材的修訂
在修訂出版的國(guó)家十二五規(guī)劃教材《工程熱力學(xué)》（第六版）中，為配合研究性課堂教學(xué)的實(shí)施，在保留傳統(tǒng)內(nèi)容和學(xué)時(shí)需求基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了更新，增加反映當(dāng)今熱工領(lǐng)域最新科研成果，刪去與基礎(chǔ)課程交叉重復(fù)的內(nèi)容，并進(jìn)一步從工程應(yīng)用的角度來(lái)加以論述。對(duì)教材的編寫(xiě)形式也進(jìn)行了積極的創(chuàng)新和優(yōu)化，突出了新知識(shí)、新技術(shù)和新方法，將工程熱力最新發(fā)展及在解決現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)問(wèn)題中的應(yīng)用，滲透到各章節(jié)中，如新型制冷工質(zhì)及新循環(huán)等，使學(xué)生能夠站在工程熱力學(xué)學(xué)科發(fā)展前沿，了解本課程與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展之間的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
在各章節(jié)中增設(shè)了小結(jié)、討論與交流、查閱資料等教學(xué)形式，對(duì)新教材例題與課后習(xí)題的修訂，一方面借鑒國(guó)外教材經(jīng)驗(yàn)，增加了大量的例題與習(xí)題，另一方面結(jié)合國(guó)內(nèi)工程實(shí)際的需求，在習(xí)題的選取上，注重與工程實(shí)際的結(jié)合，突出工程價(jià)值。
（四）研究性教學(xué)的結(jié)構(gòu)化考核方式
在研究性教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的評(píng)價(jià)，提出貫穿整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)化多環(huán)節(jié)的加權(quán)平均考核方式，實(shí)行平時(shí)、期中考試、小論文、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、期末考試全方位考核學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的考核方法。
平時(shí)成績(jī)包括課堂提問(wèn)與討論，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考和發(fā)言，考核平時(shí)學(xué)習(xí)態(tài)度和基本知識(shí)掌握情況。實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核，通過(guò)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，考核學(xué)生動(dòng)手能力，克服高分低能現(xiàn)象。期末考試卷中，增加結(jié)合工程實(shí)踐的綜合分析題型，考查學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后的分析和解決問(wèn)題能力。在本課程教學(xué)之初就布置學(xué)生撰寫(xiě)科技小論文，學(xué)生對(duì)本項(xiàng)作業(yè)表現(xiàn)了極高的學(xué)習(xí)興趣，有的同學(xué)還寫(xiě)出了水平較高的論文。例如，有同學(xué)利用課余時(shí)間完成了關(guān)于“北方地區(qū)輔助采暖的最佳方式”“建筑節(jié)能的未來(lái)”等好文章。
（五）教學(xué)與科研結(jié)合的課外教學(xué)
研究性教學(xué)的實(shí)施還拓展到教學(xué)與科研結(jié)合的課外教學(xué)，設(shè)計(jì)開(kāi)放性實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃，多方面切入完成教學(xué)與科研結(jié)合的課外教學(xué)實(shí)踐過(guò)程。一是完善了現(xiàn)有的“演示型”“驗(yàn)證型”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，二是結(jié)合教師的科研項(xiàng)目和成果，將其梳理成為“應(yīng)用型”“設(shè)計(jì)型”“綜合型”實(shí)驗(yàn)。近兩年學(xué)生自由選擇和組織團(tuán)隊(duì)，利用實(shí)驗(yàn)裝置和課堂上研究性教學(xué)所述的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)容，通過(guò)完成新型散熱器測(cè)試、新型材料蓄能以及吸收式熱泵等方面的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，多次參加系列大學(xué)生創(chuàng)新競(jìng)賽。
教師結(jié)合自己的科研項(xiàng)目到實(shí)驗(yàn)室中承擔(dān)部分實(shí)踐教學(xué)工作，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，是研究性課外教學(xué)實(shí)施的關(guān)鍵。教師利用自己的科研課題，開(kāi)發(fā)科研創(chuàng)新綜合型實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供盡可能多的科研機(jī)會(huì)。目前課題組每位教師都帶領(lǐng)本科學(xué)生，結(jié)合自己的科研課題，完成大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，為大學(xué)生下一步進(jìn)入研究生深造奠定了基礎(chǔ)。
三、研究性教學(xué)模式的實(shí)踐效果
《工程熱力學(xué)》課程經(jīng)過(guò)5年研究性教學(xué)模式的探索和實(shí)踐，注重了理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及課外科研活動(dòng)的協(xié)調(diào)，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，改變了對(duì)學(xué)生填鴨式的學(xué)習(xí)方式。近5年來(lái)，在《工程熱力學(xué)》建成為省級(jí)精品課程基礎(chǔ)上，課程組教師承擔(dān)完成了國(guó)家和省十二五教學(xué)課題，以及高教學(xué)會(huì)的教研項(xiàng)目4項(xiàng)，陸續(xù)出版國(guó)家十一五、十二五規(guī)劃教材3部，2名骨干教師培養(yǎng)成為學(xué)?；A(chǔ)學(xué)科帶頭人， 2名教師晉升為副教授，課題組共組織50余個(gè)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)小組，近100余名學(xué)生參加了科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，如“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽等，獲國(guó)家和校多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。
研究性教學(xué)既能發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又能發(fā)揮學(xué)生的主體作用；既能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力；既能使學(xué)生掌握系統(tǒng)扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，克服了接受性教學(xué)的缺陷。
研究性教學(xué)的實(shí)施不僅拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，提升了學(xué)習(xí)和科研能力，還提高了他們的協(xié)作精神和交往能力。教師教學(xué)理念也發(fā)生改變，能及時(shí)了解知識(shí)發(fā)展與創(chuàng)新動(dòng)態(tài)，更新教學(xué)資源，充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，真正做到教與學(xué)的和諧統(tǒng)一。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：逆流換熱器熱力學(xué)優(yōu)化溫差場(chǎng)均勻性因子火用效率熵產(chǎn)
1．引言
換熱器作為一種各工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用的設(shè)備，它的研究倍受重視。目前關(guān)于換熱器的研究大致有兩個(gè)方向，一是研究換熱器傳熱強(qiáng)化，主要目的是提高換熱器流體和固壁間的對(duì)流換熱系數(shù)，進(jìn)而提高換熱器的效能。二是從可用能的角度研究換熱器的熱力學(xué)優(yōu)化，包括換熱器的熵產(chǎn)分析、火用效率分析等，從使換熱過(guò)程不可逆性最小的角度來(lái)優(yōu)化換熱器。其中過(guò)增元提出的換熱器溫差場(chǎng)均勻性原則，一方面可以指導(dǎo)新的提高換熱器效能的方法，另一方面也可以對(duì)換熱器熱力學(xué)優(yōu)化做分析。本文是從溫差場(chǎng)均勻性原則出發(fā)，將其應(yīng)用于逆流換熱器的優(yōu)化過(guò)程，并對(duì)各種優(yōu)化方法進(jìn)行分析比較。
2．換熱器溫差場(chǎng)均勻性原則
過(guò)增元在1992年《熱流體學(xué)》[1]一書(shū)中定義了溫差場(chǎng)不均勻因子，應(yīng)用于順流、逆流和叉流換熱器，發(fā)現(xiàn)在相同的傳熱單元數(shù)NTU、熱容量比W和流體進(jìn)口溫度的條件下，逆流換熱器溫差場(chǎng)最均勻，效能也最高，熵產(chǎn)也最小。進(jìn)而在1996[2]年定義溫差場(chǎng)均勻性因子，提出了換熱器熱性能的溫差場(chǎng)均勻性原則：在NTU和W一定時(shí)，換熱器的溫差場(chǎng)越均勻，其效能越高。并采用數(shù)值方法對(duì)13種換熱器的溫差場(chǎng)和效能進(jìn)行了分析，驗(yàn)證此原則的正確性。通過(guò)熵產(chǎn)分析指出此原則是以熱力學(xué)第二定律為理論依據(jù)的。同時(shí)針對(duì)叉流換熱器，提出了分配換熱面積來(lái)改善換熱器性能的新方法。過(guò)先生又在2002[3]年給出了簡(jiǎn)單順流、逆流、叉流換熱器溫差場(chǎng)均勻性因子的解析表達(dá)式，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)此原則進(jìn)行了驗(yàn)證，針對(duì)多流程叉流換熱器，舉例說(shuō)明用改變管路連接的方法來(lái)改變溫差場(chǎng)均勻因子，進(jìn)而改變換熱器的效能。在2003[4]年提出基于溫差場(chǎng)均勻的場(chǎng)協(xié)同原則，同時(shí)將此原則應(yīng)用于多股流換熱器中，提出換熱器傳熱性能的高低取決于冷熱流體溫度場(chǎng)的協(xié)同程度，而不是流動(dòng)方式。
從上述溫差場(chǎng)均勻性原則的提出、驗(yàn)證和發(fā)展歷程來(lái)看，這一理論已經(jīng)比較成熟，也是從傳熱物理機(jī)制方面優(yōu)化換熱器的新探索，可以利用它比較實(shí)際換熱器的換熱性能。很多換熱器大都是復(fù)合型流動(dòng)方式的換熱器，基本上沒(méi)有解析表達(dá)式；尤其對(duì)于叉流換熱器，應(yīng)用此原則，可以在NTU和W給定時(shí)，改變傳熱面積的分布或是管路連接方式，來(lái)改變換熱器的效能。溫差場(chǎng)均勻性原則前提條件是NTU和W值恒定。對(duì)于換熱方式（逆流）已定的換熱器，在W和NTU變化時(shí)，應(yīng)該如何應(yīng)用此原則是本文討論的主要內(nèi)容。
3．溫差場(chǎng)均勻性原則在逆流換熱器熱力學(xué)優(yōu)化中的應(yīng)用
過(guò)先生[3]將溫差場(chǎng)均勻性原則用于指導(dǎo)叉流換熱器的優(yōu)化，并對(duì)優(yōu)化效果進(jìn)行了分析驗(yàn)證。溫差場(chǎng)均勻性原則，是從研究對(duì)流換熱的物理機(jī)制出發(fā)[5]，用于指導(dǎo)各種形式換熱器的優(yōu)化。本文目的就是應(yīng)用這一原則來(lái)指導(dǎo)逆流換熱器優(yōu)化方法的選擇。
3.1逆流換熱器已有熱力學(xué)優(yōu)化方法比較分析
以目標(biāo)函數(shù)區(qū)分的優(yōu)化方法大概有兩類(lèi)：一是傳熱過(guò)程熵產(chǎn)分析，二是定義火用效率分析。
關(guān)于熵產(chǎn)，徐志明、楊善讓[6]等人定義熵產(chǎn)生數(shù)Ns：?jiǎn)挝粨Q熱量的熵產(chǎn)。以Ns最小為目標(biāo)，通過(guò)泛函求極值求得換熱器溫度和熱流的最優(yōu)分布，得到結(jié)論：使W略大于1實(shí)現(xiàn)最優(yōu)參數(shù)分布。他們從溫度分布的角度來(lái)優(yōu)化換熱器，提供了一種從換熱內(nèi)部的細(xì)節(jié)研究問(wèn)題的思路。能大曦[7]等人在分析換熱器的熵產(chǎn)時(shí)得到了類(lèi)似的結(jié)論：在W為1時(shí)，換熱器的Ns最小。同時(shí)指出徐志明等人研究得到的W略大于1的結(jié)論，是因?yàn)樗麄兌x的NTU與常規(guī)的定義不同。綜合分析前二者可以得到：當(dāng)NTU一定W變化時(shí)，使W為1，換熱器性能最佳。對(duì)于逆流換熱器，W為1就意味著溫差場(chǎng)均勻，符合溫差場(chǎng)均勻的原則。當(dāng)W不變NTU變化時(shí)，對(duì)于Ns的變化，能大曦[7]等人的研究得到：對(duì)于逆流換熱器，W不變，隨著NTU的變化，Ns單調(diào)減小。
關(guān)于火用效率分析，徐志明、楊善讓[8]等人，給出考慮阻力的火用效率取極大值的方法。通過(guò)定義火用效率：
分析火用效率隨NTU和W的變化，下圖是他們分析的結(jié)果。從上述結(jié)果看出：對(duì)于逆流換熱器，W不變，NTU較大時(shí)，隨著NTU的變化，η會(huì)越來(lái)越低，NTU不變，W變化時(shí)，η在W近似為1時(shí)取得最大。
比較熵產(chǎn)和火用效率兩種方法的結(jié)論可以得到，NTU不變，W變化時(shí)，二者結(jié)論基本一致。而對(duì)于W不變，NTU變化的情況，隨著W增大，Ns單調(diào)減小，而也降低了。兩種方法出現(xiàn)了矛盾。下面通過(guò)溫差場(chǎng)均勻性原則對(duì)兩種方法比較選擇。
3.2逆流換熱器熵產(chǎn)和溫差場(chǎng)均勻性分析
3.2.1逆流換熱器W變化時(shí)，看換熱器的效能、Ns、溫差不均勻因子變化規(guī)律。
分析中采用文獻(xiàn)中已有的表達(dá)式：
(a)換熱器的效能[8]：
(b)換熱器的熵產(chǎn)[7]：
(c)熵產(chǎn)生數(shù)[7]：
其中：。
的解析表達(dá)式見(jiàn)文獻(xiàn)[7]，換熱器的表達(dá)式見(jiàn)[3]，圖1給出W從0.1變到0.9時(shí)，、以及變化結(jié)果。其中
由圖中得到：隨著熱容量比接近于1，換熱器溫差場(chǎng)均勻性因子增加了，熵產(chǎn)減小了。同時(shí)結(jié)合徐志明[8]等人分析火用效率的結(jié)論，綜合得到：在NTU不變，W越接近于1，換熱器溫差場(chǎng)均勻性因子越大，熵產(chǎn)生數(shù)越小，火用效率越高。即熵產(chǎn)分析和火用分析均符合溫差場(chǎng)均勻性原則。另外從圖中看出效能隨著溫差場(chǎng)的均勻而降低了，用效能來(lái)評(píng)價(jià)換熱器性能和熱力學(xué)分析結(jié)論出現(xiàn)了矛盾。當(dāng)NTU一定，如果要求不同的W得到相同的換熱量的話，那么W小的流體，熱側(cè)流體的流量很大，保證如此高的流量也要有代價(jià)，同時(shí)由于流量大，通過(guò)換熱器時(shí)阻力損失也大，與之相對(duì)應(yīng)的火用損失也大，火用效率[7]降低了。因此同時(shí)得到單純用效能來(lái)評(píng)價(jià)換熱器是不可靠的結(jié)論。
3.2.2W一定，NTU變化時(shí)，溫差場(chǎng)均勻性因子、熵產(chǎn)生數(shù)以及效能的變化。為便于和火用效率[7]分析的結(jié)果作對(duì)比，取熱容量比：
得到結(jié)果如下：
圖2Ns－NTUφ-NTU和ε-NTU曲線
由上圖可見(jiàn)，當(dāng)W不變時(shí)，隨著NTU的增加，Ns變小了，效能增加了，但溫差場(chǎng)變得不均勻了。結(jié)合徐志明[8]的結(jié)論，火用效率變小。發(fā)現(xiàn)此時(shí)火用效率判據(jù)符合溫差場(chǎng)的均勻性原則，而熵產(chǎn)分析卻和原則相反了。Bejan[10]曾把逆流換熱器傳熱過(guò)程的熵產(chǎn)分為不平衡流動(dòng)即熱容量不匹配的熵產(chǎn)和由于傳熱面積有限引起的熵產(chǎn)。能大曦[7]等人對(duì)兩部分熵產(chǎn)比較得到：兩部分的熵產(chǎn)隨NTU的變化，趨勢(shì)是相反的。由于換熱面積有限引起的熵產(chǎn)隨NTU增加而減小，由于不平衡流動(dòng)的熵產(chǎn)隨NTU增加而增大。對(duì)于逆流換熱器，溫差場(chǎng)均勻與否只取決于W是否為1。不難理解只有由熱容量不匹配引起的熵產(chǎn)變化趨勢(shì)能用溫差場(chǎng)均勻性原則來(lái)解釋。換句話說(shuō)，熵產(chǎn)生數(shù)來(lái)做判據(jù)包含了換熱的物理機(jī)制之外的部分，在對(duì)換熱器做優(yōu)化時(shí)，應(yīng)怎樣用它還有待進(jìn)一步的分析。從這個(gè)角度考慮，基于換熱的物理機(jī)制建議選擇火用效率作為換熱器熱力學(xué)優(yōu)化的判據(jù)。
4．結(jié)論
（1）針對(duì)逆流換熱器，比較已有優(yōu)化方法，發(fā)現(xiàn)熵產(chǎn)分析和火用效率分析在W一定，NTU變化時(shí)得到的結(jié)論出現(xiàn)了矛盾。
（2）應(yīng)用溫差場(chǎng)均勻性原則，對(duì)比溫差場(chǎng)均勻性程度變化的趨勢(shì)和熵產(chǎn)生數(shù)、火用效率的變化趨勢(shì)，得到火用效率和溫差場(chǎng)均勻程度變化趨勢(shì)相協(xié)調(diào)，選用火用效率來(lái)做優(yōu)化更能反映換熱的物理機(jī)制。因此建議用火用效率來(lái)優(yōu)化換熱器。
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【關(guān)鍵詞】跨專(zhuān)業(yè)研究生 培養(yǎng)管理 思考
1.引言
隨著我國(guó)研究生教育的快速發(fā)展，各大院校的研究生在教育規(guī)模上大幅度擴(kuò)大，跨專(zhuān)業(yè)報(bào)考研究生早已不是個(gè)別現(xiàn)象[1]，成為研究生培養(yǎng)中的一個(gè)不容忽視的問(wèn)題擺在我們面前?？鐚?zhuān)業(yè)研究生在培養(yǎng)的過(guò)程中存在著問(wèn)題又有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如何克服存在的問(wèn)題、更好地發(fā)揮跨專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)是各高校研究生教學(xué)中亟待解決的問(wèn)題。
所謂跨專(zhuān)業(yè)研究生即錄取考生的碩士學(xué)位專(zhuān)業(yè)與其已獲得的本科學(xué)位專(zhuān)業(yè)不同，按照原本科專(zhuān)業(yè)與研究生專(zhuān)業(yè)的跨度的大小，可以把跨專(zhuān)業(yè)研究生分為三類(lèi)：
1.1平行跨越：原本科專(zhuān)業(yè)與研究生專(zhuān)業(yè)屬于相同一級(jí)學(xué)科下的不同二級(jí)學(xué)科；如：油氣井工程專(zhuān)業(yè)跨為油氣儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)；
1.2學(xué)科跨越：相同學(xué)科門(mén)類(lèi)下的不同一級(jí)學(xué)科的跨越；如：土木工程專(zhuān)業(yè)跨為油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專(zhuān)業(yè)；
1.3門(mén)類(lèi)跨越：不同學(xué)科門(mén)類(lèi)下的跨越。如：數(shù)學(xué)或計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)跨為油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專(zhuān)業(yè)。
根據(jù)調(diào)查，遼寧石油化工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)本校）油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專(zhuān)業(yè)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)）的跨專(zhuān)業(yè)研究生均為（2）類(lèi)和（3）類(lèi)跨越，近三年來(lái)我校儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)跨專(zhuān)業(yè)研究生的比率均高于50%以上，分為為2009年的58.3%、52.3%、53.3%，有一半以上是跨專(zhuān)業(yè)研究生。在如此大的跨專(zhuān)業(yè)比率下，跨專(zhuān)業(yè)研究生的管理工作一定要引起研究生學(xué)院、導(dǎo)師以及任課教師的高度關(guān)注，否則其培養(yǎng)質(zhì)量將會(huì)大幅度下降，勢(shì)必同時(shí)引起我校儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)的就業(yè)率、招生率等的下降，形成惡性循環(huán)[2]。
2.跨專(zhuān)業(yè)研究生的特點(diǎn)
2.2專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的相對(duì)薄弱
儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程為：工程熱力學(xué)、流體力學(xué)和傳熱學(xué)，這些課程是在本科階段講授的，第（2）類(lèi)和第（3）類(lèi)跨專(zhuān)業(yè)研究生由于未能系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過(guò)（不包括研究生入學(xué)考試前的應(yīng)試學(xué)習(xí)）以上課程，而到了研究生階段學(xué)習(xí)的高等工程熱力學(xué)、高等流體力學(xué)和高等傳熱學(xué)等課程學(xué)時(shí)又少、同時(shí)有需要具有工程熱力學(xué)、流體力學(xué)等課程的基礎(chǔ)，這樣導(dǎo)致在研究生第一、二學(xué)期的課程學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中處于弱勢(shì)，這些課程都是儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)研究生的理論基礎(chǔ)，貫穿于實(shí)驗(yàn)、論文和科研工作的始終，如何有效的學(xué)好這些課程決定研究生的進(jìn)一步發(fā)展。
2.2科研工作開(kāi)展慢
對(duì)于跨專(zhuān)業(yè)研究生，入學(xué)考試的專(zhuān)業(yè)課程即使本科階段沒(méi)有學(xué)過(guò)，但是考試前是應(yīng)試學(xué)習(xí)，由于本身是跨專(zhuān)業(yè)考試下了很大的苦工，考試成績(jī)較高。但是，入學(xué)后除學(xué)好專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程后還要完成研究生導(dǎo)師給定方向的論文科研工作，由于缺乏專(zhuān)業(yè)課程：如：輸油管道、輸氣管道、油氣集輸和油庫(kù)設(shè)計(jì)等的了解，又存在著科研工作展開(kāi)慢的特點(diǎn)。
2.3發(fā)揮原有專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)
跨專(zhuān)業(yè)研究生可以發(fā)揮其先前專(zhuān)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，有機(jī)地與現(xiàn)有專(zhuān)業(yè)結(jié)合在一起，在學(xué)術(shù)方向上和研究方法為儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)補(bǔ)充新鮮血液，將自己培養(yǎng)成復(fù)合型的高級(jí)人才。
3.培養(yǎng)管理的對(duì)策
3.1課程設(shè)置改革
我們?cè)谘芯可n程設(shè)置中應(yīng)考慮到跨專(zhuān)業(yè)研究生這個(gè)特殊群體的情況，針對(duì)跨專(zhuān)業(yè)研究生在本科階段的學(xué)習(xí)情況對(duì)現(xiàn)有的課程設(shè)置體系進(jìn)行改革，這關(guān)系到能否切實(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論 、學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)，涉及到構(gòu)建合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，使學(xué)生具備進(jìn)入學(xué)位論文階段所需要的知識(shí)與技能，并為今后工作、研究打下基礎(chǔ)。在新一輪《研究生培養(yǎng)管理方案》制定中，需要突出基礎(chǔ)理論課程的地位，基礎(chǔ)學(xué)科的授課時(shí)數(shù)應(yīng)占50%。
3.2適當(dāng)增加本碩貫通課程
在構(gòu)建新的研究生課程體系時(shí)，對(duì)現(xiàn)有課程進(jìn)行整合、優(yōu)化，適當(dāng)增加本碩貫通課程?？山梃b本科課程體系設(shè)置的思路，統(tǒng)籌考慮、突出重點(diǎn)，以彌補(bǔ)跨專(zhuān)業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的欠缺。
3.3適當(dāng)增加選修課
選修課可分為限定選修課和任意選修課。限定選修課可因不同培養(yǎng)方向設(shè)置，導(dǎo)師和學(xué)生可根據(jù)需要從中選擇2～3門(mén)。任意選修課是為跨專(zhuān)業(yè)研究生安排的課程，由學(xué)生自行選修。
3.4適當(dāng)調(diào)整課程時(shí)間安排
對(duì)與跨專(zhuān)業(yè)研究生在課程時(shí)間安排方面，可將第一學(xué)期部分課程安排在第二學(xué)期。第一學(xué)期留出一定時(shí)間安排跨專(zhuān)業(yè)學(xué)生補(bǔ)進(jìn)行集中補(bǔ)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課，或采取分班授課的教學(xué)方式，分別照顧專(zhuān)業(yè) “跨度大”（2）類(lèi)和（3）類(lèi)的研究生跨專(zhuān)業(yè)研究生。
3.5對(duì)跨專(zhuān)業(yè)研究生的要求
要求跨專(zhuān)業(yè)的研究生在思想上要持之以恒，不怕麻煩；學(xué)校給研究生開(kāi)設(shè)足夠多的選修課、必修課，將其領(lǐng)入專(zhuān)業(yè)的大門(mén)；在研究生階段要多看書(shū)、多聽(tīng)課，廣泛涉獵專(zhuān)業(yè)知識(shí)，珍惜學(xué)校資源，打好基礎(chǔ)、彌補(bǔ)不足，補(bǔ)好理論這一課。
跨專(zhuān)業(yè)研究生的培養(yǎng)管理是艱巨的任務(wù)，任重而又道遠(yuǎn)，需要研究生學(xué)院、任課教師和指導(dǎo)教師，更重要的是研究生本人付出努力。在引起足夠重視的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整培養(yǎng)方案和模式調(diào)整，各大高校的跨專(zhuān)業(yè)研究生的培養(yǎng)質(zhì)量將會(huì)上一個(gè)大大的臺(tái)階，勢(shì)必會(huì)形成校、師、生三方互應(yīng)的新局面。
參考文獻(xiàn)：
[1]何云信，李美中.跨專(zhuān)業(yè)與本專(zhuān)業(yè)碩士研究生差異化培養(yǎng)研究[J].2010（1）.
[2]孫淑平.提高跨專(zhuān)業(yè)研究生培養(yǎng)質(zhì)量的思考[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào).2009（29）.
如熱力學(xué)部分的基本概念多、不易理解，而且類(lèi)似“平衡狀態(tài)與穩(wěn)態(tài)”、“狀態(tài)方程與過(guò)程方程”、“熱與溫度”、“可逆反應(yīng)與可逆過(guò)程”以及“自發(fā)過(guò)程與不可逆過(guò)程”等概念有時(shí)容易混淆，在教學(xué)中筆者根據(jù)相關(guān)教研成果，采用對(duì)比的方法介紹這類(lèi)概念，有效地澄清了學(xué)生的模糊認(rèn)識(shí)；熵是熱力學(xué)中一個(gè)重要的基本概念，是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，如何在前期知識(shí)基礎(chǔ)上引進(jìn)這一概念才能被學(xué)生接受一直是個(gè)難題，通過(guò)對(duì)熵函數(shù)引入方法的研究，筆者根據(jù)食品專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)采取“直接定義法”直接說(shuō)明熵與內(nèi)能和焓一樣是體系的熱力學(xué)性質(zhì)，是狀態(tài)函數(shù)，減少一些繁復(fù)的推導(dǎo)過(guò)程，學(xué)生感到比較容易接受。類(lèi)似的情況還有很多，課堂教學(xué)中教師引進(jìn)自己對(duì)教學(xué)內(nèi)容的研究成果，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與研究互動(dòng)，不但可以活躍課堂氣氛，而且可以使學(xué)生受到科學(xué)思維方法的啟迪，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
例如，“為什么施肥太多會(huì)把植物燒死及鹽堿地的植物長(zhǎng)勢(shì)不良”、“海水淡化、污水處理”是滲透壓知識(shí)的應(yīng)用；“病人服用藥物為什么要有一定的時(shí)間間隔”是動(dòng)力學(xué)知識(shí)在生活中的應(yīng)用；“給植物噴灑農(nóng)藥時(shí)為何要在農(nóng)藥中加入表面活性劑？”和“人工降雨”是表面現(xiàn)象在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用。
教學(xué)中的理論聯(lián)系實(shí)際，要做到深入淺出，列舉日常生活和學(xué)生親身經(jīng)歷實(shí)例，這樣可以起到事半功倍，加深學(xué)生對(duì)理論理解的作用。如在講授表面現(xiàn)象知識(shí)時(shí)，根據(jù)學(xué)生多數(shù)來(lái)自農(nóng)村和食品專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)水稻、玉米、小麥等比較熟悉，啟發(fā)學(xué)生思考“為什么面粉長(zhǎng)時(shí)間放置會(huì)結(jié)塊，而大米粒、玉米粒、麥粒等則不會(huì)團(tuán)聚”。然后，教師再用“物質(zhì)顆粒越小，分散程度越大，表面能量越高、狀態(tài)越不穩(wěn)定，會(huì)自發(fā)地向低能量、較大顆粒狀態(tài)轉(zhuǎn)化”的知識(shí)進(jìn)行解釋?zhuān)瑢W(xué)生會(huì)有茅塞頓開(kāi)的感覺(jué)。其次，加強(qiáng)基本原理的運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。教師在每一章結(jié)束后布置課外作業(yè)，要求學(xué)生利用物理化學(xué)基本原理解釋食品領(lǐng)域的實(shí)際現(xiàn)象，搭建了物理化學(xué)與生產(chǎn)生活實(shí)際相結(jié)合的平臺(tái)。第三，以學(xué)生實(shí)踐能力為核心，合理設(shè)計(jì)課程考核內(nèi)容。在課程考核內(nèi)容中包含測(cè)試學(xué)生運(yùn)用物理化學(xué)知識(shí)解釋實(shí)際問(wèn)題能力的題目，考核題目可以是指定的，也可以是學(xué)生自擬題目，要求學(xué)生正確使用物理化學(xué)的某一方面知識(shí)對(duì)實(shí)際問(wèn)題給出合理的解釋。
[關(guān)鍵詞]小班研討 工科 物理化學(xué) 教學(xué)改革
[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2014）05-0021-02
物理化學(xué)是大化工類(lèi)各專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃中的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是理論性、系統(tǒng)性、邏輯性都很強(qiáng)的一門(mén)課程。由于學(xué)科本身公式繁多、概念嚴(yán)格、推導(dǎo)復(fù)雜，容易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)困難，知識(shí)掌握不牢、理論與實(shí)際脫節(jié)等問(wèn)題，對(duì)大化工類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的后續(xù)課程的學(xué)習(xí)帶來(lái)不利影響。[1]長(zhǎng)期以來(lái)，物理化學(xué)的學(xué)習(xí)一直是學(xué)生的難點(diǎn)。近年來(lái)，小班研討這種創(chuàng)新性的教學(xué)模式由于在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情、引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和知識(shí)交流的能力等方面具有優(yōu)勢(shì)，逐漸被應(yīng)用于許多學(xué)科的課堂教學(xué)。[2]
通過(guò)近幾年的教學(xué)實(shí)踐，我們認(rèn)為，將小班研討應(yīng)用于工科物理化學(xué)課堂教學(xué)時(shí)，教師要充分發(fā)揮在教學(xué)過(guò)程中的主導(dǎo)地位[3]，合理地選擇研討內(nèi)容，這樣才能發(fā)揮小班研討的上述優(yōu)勢(shì)，達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)。結(jié)合本校工科物理化學(xué)教學(xué)的實(shí)際情況，我們對(duì)工科物理化學(xué)小班研討的研討內(nèi)容，提出下列的思考并進(jìn)行了實(shí)際的探索。
本校使用的教材是科學(xué)出版社出版的普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《物理化學(xué)教程》。在該教材的框架體系下，我們認(rèn)為工科物理化學(xué)課程除了培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、良好的邏輯思維能力，建立科學(xué)的思維方法外，還應(yīng)當(dāng)突出基礎(chǔ)理論與實(shí)際應(yīng)用并重、注重聯(lián)系實(shí)際的工科特色；并能夠關(guān)注學(xué)科發(fā)展前沿，理解新興領(lǐng)域的研究思路。因此，在小班研討的研討內(nèi)容選擇上，就要兼顧上述三個(gè)方面。
此外，本校本科學(xué)生在二年級(jí)上學(xué)期和下學(xué)期學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程，這時(shí)學(xué)生正處在由基礎(chǔ)課程到專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)的過(guò)渡期，學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng)新意識(shí)都較薄弱；同時(shí)，多數(shù)學(xué)生的口頭表達(dá)能力尚需鼓勵(lì)和培養(yǎng)。在研討內(nèi)容的選擇上也需要考慮這個(gè)問(wèn)題。
一、基礎(chǔ)核心內(nèi)容的研討
對(duì)于熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、化學(xué)平衡和相平衡這部分基礎(chǔ)核心內(nèi)容，在教學(xué)過(guò)程中，為了讓學(xué)生形成完整的知識(shí)系統(tǒng)，教師要站在整個(gè)學(xué)科的高度向?qū)W生講述物理化學(xué)的主要框架和思想方法。
首先，研討內(nèi)容中學(xué)生的陳述內(nèi)容可選擇對(duì)每章的重點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，討論內(nèi)容可以選擇學(xué)生易于混淆的概念、定理和基本原理進(jìn)行辨析。對(duì)基礎(chǔ)核心內(nèi)容的難點(diǎn)問(wèn)題，教師可通過(guò)擬定思考題的形式由學(xué)生進(jìn)行討論。這樣做一方面可以夯實(shí)基礎(chǔ)，強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為理論應(yīng)用于實(shí)際打下基礎(chǔ)；另一方面，可以逐漸培養(yǎng)學(xué)生的口頭表達(dá)能力和學(xué)術(shù)交流能力，使研討能夠循序漸進(jìn)地越做越好。
其次，在基礎(chǔ)理論建立的過(guò)程中，通過(guò)分析科學(xué)家的研究過(guò)程、研究方法，可以學(xué)習(xí)科學(xué)家的邏輯思維方法。因此，從物理化學(xué)發(fā)展的歷史中，選取某些知識(shí)的起源、發(fā)展和完善的歷史作為研討內(nèi)容，通過(guò)學(xué)科發(fā)展和背景的討論能促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論和公式的深刻理解，讓學(xué)生掌握系統(tǒng)的學(xué)科思想方法。此外，科學(xué)家的生平介紹，研究方向的確立與變化，也可作為研討內(nèi)容，這樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。
此外，融合章節(jié)間的研討內(nèi)容可以讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力。例如：以某一具體實(shí)例，將熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)結(jié)合起來(lái)，研究化工生產(chǎn)的反應(yīng)條件。首先采用熱力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)的等溫方程判定反應(yīng)的自發(fā)性，再采用等壓方程優(yōu)化反應(yīng)溫度，結(jié)合動(dòng)力學(xué)中溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，在綜合考慮平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速度的基礎(chǔ)上，確定最佳反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)。這類(lèi)的研討內(nèi)容可以提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力。物理化學(xué)課程中有許多相似的邏輯關(guān)系，這種相似的邏輯關(guān)系背后隱藏著更深刻的內(nèi)在聯(lián)系。例如，基于熱力學(xué)的狀態(tài)函數(shù)方法獲得的相變焓與溫度的關(guān)系，與化學(xué)反應(yīng)焓變與溫度的關(guān)系極其相似；在相變熱力學(xué)中純物質(zhì)氣液或氣固兩相平衡中，飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系，在化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)中，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系，在化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中，速率常數(shù)與溫度的關(guān)系，三者極其相似。這些沒(méi)有現(xiàn)成答案的研討可以活躍學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生探索未知領(lǐng)域的意識(shí)和勇氣。
二、擴(kuò)展內(nèi)容的研討
工科物理化學(xué)的擴(kuò)展內(nèi)容為電化學(xué)、膠體化學(xué)和表面化學(xué)，這部分內(nèi)容與科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密，學(xué)生既可以用基本原理來(lái)解釋自然現(xiàn)象，又可以用基本原理來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。這部分的研討內(nèi)容相當(dāng)豐富，也是探討的重點(diǎn)。
例如：在電化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，研討腐蝕產(chǎn)生的原因以及應(yīng)對(duì)策略，如陽(yáng)極保護(hù)、陰極保護(hù)、鈍化等措施的應(yīng)用；研討玻璃電極、離子選擇性電極、化學(xué)電源、電化學(xué)合成的原理、裝置和應(yīng)用。在表面化學(xué)的學(xué)習(xí)中，研討表面活性劑，從表面活性劑的結(jié)構(gòu)到表面活性劑的性質(zhì)，再到用途，如作為劑、去污劑、增溶劑和乳化劑等；研討膜分離技術(shù)，基于膜具有較大比表面的特殊的表面性質(zhì)，被應(yīng)用于化工、食品、醫(yī)療、衛(wèi)生等領(lǐng)域；研討具有巨大比表面的吸附劑和納米材料，它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和在工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的用途；可研討毛細(xì)現(xiàn)象，解釋“鋤下有水”，“棉布吸水”等自然現(xiàn)象；研討潤(rùn)濕現(xiàn)象，解釋眼鏡起霧的原理，并采取有效措施預(yù)防。學(xué)習(xí)膠體化學(xué)時(shí)，研討解釋膠體穩(wěn)定性的DLVO理論，找到膠體穩(wěn)定存在的原因，從而制定出破壞膠體的措施或者穩(wěn)定膠體的對(duì)策；研討電泳的原理，在分析化學(xué)、生物化學(xué)、臨床化學(xué)、毒劑學(xué)、藥理學(xué)、免疫學(xué)、微生物學(xué)、食品化學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
這部分的研討著重從基本原理的應(yīng)用，到實(shí)驗(yàn)裝置或生產(chǎn)設(shè)備的建立，再到工藝條件的選擇，能訓(xùn)練學(xué)生將基本原理用于解決問(wèn)題的習(xí)慣和能力，有助于學(xué)生形成系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
三、與專(zhuān)業(yè)相結(jié)合的學(xué)科前沿的研討
本校每年學(xué)習(xí)物理化學(xué)的本科生有1000多名，專(zhuān)業(yè)涵蓋大化工的許多專(zhuān)業(yè)，如冶金、材料、化工、環(huán)境、輕工等專(zhuān)業(yè)。大化工的不同專(zhuān)業(yè)的后續(xù)課程對(duì)物理化學(xué)知識(shí)的延伸和應(yīng)用存在差異。比如，冶金和材料類(lèi)的專(zhuān)業(yè)對(duì)相平衡知識(shí)應(yīng)用較多，制藥和紡織等專(zhuān)業(yè)對(duì)膠體化學(xué)的知識(shí)應(yīng)用較多。針對(duì)這一特點(diǎn)，小班研討的內(nèi)容可視學(xué)生的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)而定，由學(xué)生自主選題，著重于工程應(yīng)用和學(xué)科前沿。
在小班研討的實(shí)踐過(guò)程中，這部分的研討尤其讓教師深刻地體會(huì)到學(xué)生自身的巨大潛力和可塑性。例如：學(xué)習(xí)了相圖中的臨界狀態(tài)，引出新興的超臨界流體萃取技術(shù)，食品專(zhuān)業(yè)的學(xué)生主要研討用于萃取啤酒花、香辛料、植物色素和動(dòng)物油脂等超臨界流體萃取的原理、裝備和工藝條件等；制藥專(zhuān)業(yè)的學(xué)生主要研討將之應(yīng)用于中藥有效成分的提取和中藥的現(xiàn)代化；化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生主要研討天然香精香料和天然色素等的提??；環(huán)境專(zhuān)業(yè)的學(xué)生研討萃取污水中的有毒物質(zhì)，如有機(jī)氯、有機(jī)硫等。關(guān)于電化學(xué)的應(yīng)用，對(duì)環(huán)境科學(xué)和工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，研討將電化學(xué)氧化、電化學(xué)還原、電凝聚和電滲析等方法用于廢水處理；對(duì)化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，討論燃料電池、新型海洋電池的設(shè)計(jì)原理、工作方式等；對(duì)生物化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，研討生物電催化、微電極傳感器的原理及應(yīng)用。當(dāng)學(xué)習(xí)表面張力的時(shí)候，研討內(nèi)容對(duì)冶金專(zhuān)業(yè)可選擇表面活性劑用于礦石的浮選原理與應(yīng)用；對(duì)紡織專(zhuān)業(yè)，可選擇荷葉效應(yīng)對(duì)材料制作的啟迪；對(duì)于生物化工專(zhuān)業(yè)，新型的生物表面活性劑又是研究的熱點(diǎn)，由于它與環(huán)境具有兼容性，既無(wú)毒又可被生物降解，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，生物表面活性劑越來(lái)越受到人們的關(guān)注，需要研討生物表面活性劑的結(jié)構(gòu)、制備、應(yīng)用以及與傳統(tǒng)表面活性劑的優(yōu)缺點(diǎn)比較等。在膠體化學(xué)中，微乳狀液的制備和應(yīng)用，雙向凝膠電泳的技術(shù)及應(yīng)用也是目前研究的新方向，可以提供給高分子材料專(zhuān)業(yè)的學(xué)生作為研討內(nèi)容。
四、結(jié)論
在知識(shí)更新迅速和信息爆炸的時(shí)代，迫切需要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，具備將基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力，能夠客觀分析各行業(yè)的實(shí)際需求，創(chuàng)新性地解決問(wèn)題的人才。在近幾年小班研討的實(shí)踐中，我們逐漸發(fā)現(xiàn)，只有通過(guò)多層次、全方位、針對(duì)專(zhuān)業(yè)特色地精選研討內(nèi)容，才能循序漸進(jìn)地培養(yǎng)人才的綜合素質(zhì)。在夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，能進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力，最大限度地發(fā)揮小班研討的作用。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 肖琦，黃珊.物理化學(xué)教學(xué)改革探索[J].大學(xué)教育，2012（5）：81-82.
關(guān)鍵詞：高等物理化學(xué)；環(huán)境專(zhuān)業(yè)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法
浙江工商大學(xué)案例型《高等物理化學(xué)》課程改革研究 （xgy12105）項(xiàng)目。
【中圖分類(lèi)號(hào)】G642
物理化學(xué)作為環(huán)境、化學(xué)、生物、化工、材料等專(zhuān)業(yè)本科生基礎(chǔ)課，由于概念多、公式多，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍感到抽象、難學(xué)和難理解，厭學(xué)傾向比較明顯。然而，物理化學(xué)中的理論、方法和觀念在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面又具備其他課程無(wú)法替代的作用。高等物理化學(xué)作為物理化學(xué)的延伸，是研究生階段的核心基礎(chǔ)課之一。因此，根據(jù)具體研究方向，改革教學(xué)方法，避免滿堂灌輸式的傳統(tǒng)教學(xué)模式，重新點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)培養(yǎng)研究生科研創(chuàng)新能力至關(guān)重要，是未來(lái)高等物理化學(xué)課程改革的必然出路。
一、我校環(huán)境專(zhuān)業(yè)研究方向與物理化學(xué)的聯(lián)系
我校環(huán)境科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)具有一級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位授予權(quán)，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已形成5個(gè)特色的學(xué)科方向：（1）廢水處理與優(yōu)化控制技術(shù)；（2）廢物處置與資源化技術(shù)；（3）大氣污染控制理論與技術(shù)；（4）環(huán)境功能材料與友好過(guò)程技術(shù)；（5）環(huán)境生物與生態(tài)修復(fù)技術(shù)。這些特色研究方向與物理化學(xué)有著非常緊密的聯(lián)系，物理化學(xué)的理論和方法一直被運(yùn)用到環(huán)境保護(hù)中。例如：（1）水處理過(guò)程、污泥消化處理、熱污染控制等許多方面都涉及熱化學(xué)模擬計(jì)算；（2）作為常用的高級(jí)氧化技術(shù)之一-電化學(xué)方法涉及電化學(xué)基本原理、內(nèi)電解、電凝聚、電解氧化/還原及電滲析等物理化學(xué)知識(shí)；（3）環(huán)境功能催化材料涉及熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)等多方面的知識(shí)；（4）吸附劑、表面活性劑等污染修復(fù)方法與物理化學(xué)中膠體與界面部分密不可分。因此，針對(duì)研究生高等物理化學(xué)課程改革，必須考慮如何體現(xiàn)課程特色、以何種模式實(shí)現(xiàn)研究生科研活動(dòng)中基礎(chǔ)知識(shí)再認(rèn)識(shí)以及創(chuàng)新性思維能力的提高等關(guān)鍵問(wèn)題。
二、環(huán)境專(zhuān)業(yè)高等物理化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)改革
1.教學(xué)內(nèi)容改革
高等物理化學(xué)包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)四大塊內(nèi)容。作為環(huán)境專(zhuān)業(yè)研究生的基礎(chǔ)課程，各部分教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重突出特色，有所取舍，不能簡(jiǎn)單重復(fù)本科階段的物理化學(xué)教學(xué)。針對(duì)本校環(huán)境專(zhuān)業(yè)研究方向和有限的課堂學(xué)時(shí)，筆者認(rèn)為，選取化學(xué)變化的方向和限度問(wèn)題、化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理問(wèn)題、催化劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系、電化學(xué)基本原理和應(yīng)用作為核心教學(xué)內(nèi)容，有利于吸引學(xué)生結(jié)合自己的研究課題進(jìn)行深入的自主學(xué)習(xí)。
在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加1-2個(gè)具體實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)深入、形象地理解環(huán)境凈化技術(shù)應(yīng)用時(shí)的物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。
2.教學(xué)方法改革
大量的實(shí)踐表明： 傳統(tǒng)的以教師講授為主的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，尤其是抽象性、概括性、邏輯性很強(qiáng)的高等物理化學(xué)教學(xué)。要培養(yǎng)研究生的科研創(chuàng)新能力，必須激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情。因此，改革教學(xué)方式，以學(xué)生為主體，教師講授為輔，進(jìn)行前沿引導(dǎo)式教學(xué)為現(xiàn)代高等物理化學(xué)教學(xué)改革點(diǎn)亮希望。
具體課程安排過(guò)程中，可按教師講授（提出問(wèn)題）學(xué)生互動(dòng)（解決問(wèn)題）教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)（基本原理強(qiáng)化）順序展開(kāi)教學(xué)。改變傳統(tǒng)的系統(tǒng)講授為重點(diǎn)講授，教師根據(jù)學(xué)科特色，有側(cè)重地突出物理化學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用和前沿，設(shè)置課程研討課題；學(xué)生根據(jù)興趣自主選者課題，課后進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研和歸納，并在課堂上展示學(xué)習(xí)心得；最后，教師根據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并提出改進(jìn)的建議。此外，在課堂教學(xué)上，應(yīng)經(jīng)常以啟發(fā)式的語(yǔ)言、事例來(lái)激勵(lì)學(xué)生，引導(dǎo)他們積極主動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)。
三、物理化學(xué)教學(xué)改革初探
根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)，筆者初步嘗試了教師主講3個(gè)專(zhuān)題，提供學(xué)生6個(gè)課題，輔助1個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式。教師主講內(nèi)容包括：（1）物理化學(xué)在光催化環(huán)境凈化技術(shù)中的應(yīng)用；（2）物理化學(xué)在環(huán)境電化學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用；（3）物理化學(xué)中的膠體界面化學(xué)。提供學(xué)生選擇自主學(xué)習(xí)的課題如下：（1）物理化學(xué)與環(huán)境保護(hù)；（2）光催化體系的反應(yīng)機(jī)制及應(yīng)用時(shí)的瓶頸突破；（3）電化學(xué)處理有毒難降解有機(jī)污染物的電子轉(zhuǎn)移機(jī)理；（4）污水處理中的熱力學(xué)過(guò)程；（5）吸附法處理環(huán)境污染物的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；（6）膠體表面/界面調(diào)控與環(huán)境污染治理。要求學(xué)生學(xué)會(huì)利用學(xué)校圖書(shū)館的Web of Science和google學(xué)術(shù)搜索工具，查閱自選課題相關(guān)的文獻(xiàn)，主要是主流TOP期刊的論文，在大量閱讀文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，寫(xiě)出能體現(xiàn)課題核心內(nèi)容和研究亮點(diǎn)的綜述。經(jīng)過(guò)這兩階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生已基本具備文獻(xiàn)查新、科學(xué)問(wèn)題提煉的能力。最后筆者選取環(huán)境污染治理的新技術(shù)-太陽(yáng)能光催化處理印染廢水為輔助實(shí)踐教學(xué)，通過(guò)改變反應(yīng)條件，觀察廢水色度變化，既能給學(xué)生直觀感受，又能通過(guò)后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，讓學(xué)生體會(huì)到物理化學(xué)基本理論的美妙。
本實(shí)驗(yàn)中主要涉及物理化學(xué)中的阿倫尼烏斯公式：
（1）
其中k為反應(yīng)的速率常數(shù)，可以通過(guò)不同時(shí)間染料降解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行擬合得到；A為反應(yīng)的頻率因子，對(duì)于確定的化學(xué)反應(yīng)為一常數(shù)；Ea為反應(yīng)活化能；R為理想氣體常量；T為熱力學(xué)溫度。通過(guò)對(duì)公式（1）進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，可以得到公式（2）：
（2）
通過(guò)測(cè)定不同溫度下染料降解的速率常數(shù)k ，可以利用公式（2）計(jì)算得到反應(yīng)的活化能Ea；進(jìn)一步通過(guò)有無(wú)催化劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可以計(jì)算出染料降解反應(yīng)中添加催化劑對(duì)Ea的影響，預(yù)測(cè)反應(yīng)過(guò)渡態(tài)的相關(guān)信息，直觀而深刻地體會(huì)到物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際環(huán)保技術(shù)中的應(yīng)用，使理論與實(shí)踐完美結(jié)合，激發(fā)學(xué)生在各自研究領(lǐng)域重新學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣。
四、結(jié)束語(yǔ)
總之，物理化學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科，加強(qiáng)物理化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，特別是通過(guò)課程解析物理化學(xué)基本規(guī)律在現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)研究前沿?zé)狳c(diǎn)的作用，將會(huì)有助于我校環(huán)境專(zhuān)業(yè)研究生從分子本質(zhì)上加深對(duì)本專(zhuān)業(yè)和研究方向的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)研究生更快地實(shí)現(xiàn)從知識(shí)學(xué)習(xí)到科學(xué)研究的角色轉(zhuǎn)變。
參考文獻(xiàn)：
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從電化學(xué)的角度出發(fā)，介紹了陽(yáng)極氧化和電解拋光原理以及電解液的選用，分析和討論這兩種工藝的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)，讓學(xué)生理解化學(xué)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)實(shí)際息息相關(guān)，與工程技術(shù)緊密聯(lián)系，并能學(xué)以致用。
改革教學(xué)方法，貫徹啟發(fā)式學(xué)習(xí)理念
培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維是教育的關(guān)鍵，而創(chuàng)新源于興趣、起于自主、發(fā)于嘗試。傳統(tǒng)“教師中心論”的教學(xué)模式，教師處于完全的主導(dǎo)地位，在課堂上只向?qū)W生灌輸知識(shí)，而不注意把握學(xué)生的心理，這與創(chuàng)新格格不入。因此要改革教學(xué)方法，貫徹啟發(fā)式學(xué)習(xí)理念，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
(一)理論講授要精心設(shè)計(jì)，遵循學(xué)生認(rèn)知思路，突出以學(xué)生為中心的教學(xué)模式教學(xué)活動(dòng)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的有目的、有計(jì)劃的學(xué)習(xí)活動(dòng)?；瘜W(xué)基本原理中大量公式的教學(xué)，應(yīng)當(dāng)是在教師引導(dǎo)下訓(xùn)練學(xué)生有意識(shí)地進(jìn)行抽象邏輯思維活動(dòng)。教師要設(shè)計(jì)一系列問(wèn)題，并留出學(xué)生積極思考的時(shí)間，通過(guò)師生間的討論和交流，使學(xué)生主動(dòng)得出結(jié)論。如在講授化學(xué)熱力學(xué)中化學(xué)反應(yīng)方向的判斷時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)下列的教學(xué)程序。首先，在壓力為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)和溫度為298．15K時(shí)，判斷標(biāo)準(zhǔn)是ΔrGθm(298．15K)，它可以由參與反應(yīng)的各個(gè)物質(zhì)的ΔfGθm(298．15K)而計(jì)算出來(lái)，這一點(diǎn)學(xué)生都清楚。其次，教師引導(dǎo)學(xué)生思考“若壓力仍是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，但溫度不是298．15K，該怎么辦?”并提示ΔrHθm(T)和ΔrSθm(T)與溫度無(wú)關(guān)，提醒學(xué)生可以用吉—亥公式求解。然后，進(jìn)一步發(fā)問(wèn):“若壓力不是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，溫度也不是298．15K，該怎么辦?”此時(shí)提示學(xué)生利用熱力學(xué)等溫方程式中的ΔrGm與ΔrGθm的關(guān)系，將非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，從而求解。通過(guò)學(xué)生和教師間的這種互動(dòng)、提問(wèn)、設(shè)疑、解答，學(xué)生在自覺(jué)、主動(dòng)、多層次的參與過(guò)程中不但學(xué)會(huì)了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)原理，而且也掌握了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的科學(xué)方法。
(二)應(yīng)用部分要勇于放手，讓學(xué)生走向講臺(tái)教育的關(guān)鍵是使學(xué)生具備將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力?；瘜W(xué)應(yīng)用部分的目的正是培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)的化學(xué)原理分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。在學(xué)生課后自學(xué)和相互討論的基礎(chǔ)上，學(xué)生和教師換位，由學(xué)生講解該部分內(nèi)容，對(duì)專(zhuān)業(yè)中遇到的實(shí)際問(wèn)題，如金屬腐蝕的防護(hù)與利用上升到化學(xué)原理加以分析，論述自己的觀點(diǎn)。學(xué)生為了講解清楚課堂內(nèi)容必須認(rèn)真預(yù)習(xí)，做好充分的準(zhǔn)備。因此，他們?cè)谥鲃?dòng)獲取知識(shí)的同時(shí)，無(wú)形中提高了對(duì)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)積極性。
(三)改革考試方法，以課程論文、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)代替閉卷考試學(xué)生學(xué)學(xué)化學(xué)的基本原理和方法的目的不是為了成為化學(xué)家，而是具備基本的化學(xué)素養(yǎng)的化學(xué)思維，能以化學(xué)的眼光、角度、世界觀分析和解決工程實(shí)際中遇到的化學(xué)問(wèn)題。若通過(guò)做習(xí)題來(lái)檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，不管是開(kāi)卷或閉卷的考核形式都沒(méi)有意義。相反，布置課程論文，讓學(xué)生在查閱資料的基礎(chǔ)上，對(duì)一些典型案例抽象化，建立理論模型，再用課堂上所用的原理進(jìn)行分析，提出自己的見(jiàn)解;或者要求學(xué)生運(yùn)用化學(xué)基本原理，結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，對(duì)自己感興趣的內(nèi)容自行構(gòu)思、自擬方案，完成一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這兩種方式表面上不直接考察學(xué)生理論知識(shí)，實(shí)際上考察他們運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力是更深層次的要求［4］。實(shí)踐證明，布置論文或綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考核方式行之有效，很多學(xué)生寫(xiě)出了較高質(zhì)量的論文，大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也深受學(xué)生歡迎，真正達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。
(四)開(kāi)設(shè)專(zhuān)題講座，配合課堂教學(xué)抽出一定時(shí)間講授綠色化學(xué)、新型化學(xué)電源、膜分離、納米材料、超分子、生物芯片等體現(xiàn)科技發(fā)展前沿的內(nèi)容［5］。專(zhuān)題講座可以拓展學(xué)生的視野，加大教學(xué)信息量，把枯燥的理論知識(shí)變得生動(dòng)、鮮明而易于理解和掌握，同時(shí)使學(xué)生體驗(yàn)到化學(xué)與人類(lèi)的美好生活、科技的繁榮、生產(chǎn)的進(jìn)步息息相關(guān)，感受到化學(xué)無(wú)比廣闊的應(yīng)用前景，認(rèn)識(shí)到化學(xué)是一門(mén)滿足人類(lèi)、社會(huì)需要的具有實(shí)用型、創(chuàng)造性的中心科學(xué)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、學(xué)好化學(xué)、用好化學(xué)的熱情，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。
實(shí)行本科生導(dǎo)師制、以科研促進(jìn)教學(xué)
21世紀(jì)對(duì)未來(lái)人才的要求，不僅要具有寬厚的基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，更應(yīng)該具備創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神應(yīng)當(dāng)成為大學(xué)化學(xué)課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，而提高學(xué)生科研能力則是培養(yǎng)其創(chuàng)新精神的立足點(diǎn)、突破口?？蒲泄ぷ鞯膶?shí)質(zhì)是一種發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、提出新見(jiàn)解、擬定新對(duì)策的創(chuàng)造性活動(dòng)，而發(fā)現(xiàn)、分析和解決新問(wèn)題的過(guò)程，正是一個(gè)人創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)造性思維能力和創(chuàng)造能力及奉獻(xiàn)科學(xué)精神的全面展現(xiàn)過(guò)程。學(xué)校通過(guò)實(shí)行本科生導(dǎo)師制，給每一名學(xué)生指定一位導(dǎo)師，確定學(xué)生的科研方向。在導(dǎo)師的具體指導(dǎo)下，學(xué)生首先了解科學(xué)研究的思路和方法，然后結(jié)合自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，在教師的科研項(xiàng)目中選擇合適的研究切入點(diǎn)，不求研究體系的完整性和理論的突破，通過(guò)收集文獻(xiàn)、查閱資料，擬定出研究方案和主要技術(shù)路線，把握研究特色或關(guān)鍵因素，努力將自己研究的課題做精做深，實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的創(chuàng)新［6］?？蒲兄饕莿?chuàng)新，而創(chuàng)新以基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握為基礎(chǔ)，基礎(chǔ)理論因創(chuàng)新而體現(xiàn)活力。沒(méi)有牢固掌握大學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)理論不可能完成相應(yīng)課題的研究，若學(xué)生成功完成了自己的課題研究，那么他們對(duì)教材上相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的理解會(huì)更加深刻。
