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篇（1）

【中圖分類號】G642.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089 (2012)01-0031-02

金屬材料與熱處理是我院機(jī)械加工專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程具有全新的知識體系,術(shù)語概念多,內(nèi)容涉及面廣,難理解,且又缺乏嚴(yán)格的邏輯性。學(xué)生感到概念抽象不易理解,內(nèi)容繁雜零散抓不住要點(diǎn),再加上技校學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力及基礎(chǔ)較差，本課程學(xué)習(xí)起來難度較大。因此,作為教師必須深入研究課程內(nèi)容,探討學(xué)習(xí)方法,提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。我從多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，認(rèn)為主要原因有幾方面因素:1、課程自身性質(zhì);2、教師對課程的理解以及所采取的教學(xué)方法;3、學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性與積極性。針對以上原因,我在任教中積極進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的改革,實(shí)踐證明，取得了較好的成效。

1 搞好新課導(dǎo)入，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣

老師講的第一堂課給學(xué)生的印象最為深刻。因此,教師要十分重視該課程的入門教育。也就是說一定要上好緒論課。在緒論課上除了向?qū)W生闡明該課程的內(nèi)容、目的、要求和學(xué)習(xí)方法之外,還要講述相關(guān)領(lǐng)域取得的重大成就。讓學(xué)生有新奇、好奇、求知之感,多講些新型金屬材料的實(shí)際應(yīng)用。如金屬的超塑性成功應(yīng)用于宇航員的座椅等。在講授一些抽象的概念時,最好先能舉出生活中我們常見的例子,然后設(shè)疑,讓學(xué)生思考,最后記住這個例子來理解和記憶概念。

此外，在教學(xué)中,必須培養(yǎng)學(xué)生多思、勤思、善思的習(xí)慣。讓學(xué)生的思維進(jìn)入“生疑-質(zhì)疑-釋疑”的良性循環(huán)中。這就要求教師要善于設(shè)置疑問, 學(xué)生對問題進(jìn)行深入的思考,在教師解釋后取得的效果就很明顯。如在學(xué)習(xí)金屬的力學(xué)性能時,可提出疑問“為什么彈簧秤在稱量超出其量程范圍就會損壞呢?”帶著這樣的疑問來解釋金屬的力學(xué)性能,讓學(xué)生帶著濃厚的學(xué)習(xí)興趣完成這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。“興趣是最好的老師”,教師要在如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣方面多動腦,多嘗試。

2 注意課程脈絡(luò)設(shè)置,善于歸納總結(jié)

抓住本課程“工藝-組織-性能”這一主線,從而建立起它們之間的相互聯(lián)系,找出其內(nèi)在規(guī)律,使其條理化,邏輯化。例如,“鋼的熱處理”這一章的主要內(nèi)容是退火、正火、淬火和回火。這四把“火”是教學(xué)的重點(diǎn),也是教學(xué)的難點(diǎn),他們相互之間特別容易混淆。每一把“火”的加熱溫度、保溫時間、冷卻速度和組織的變化相互之間容易發(fā)生干擾,加熱溫度范圍、保溫時間長短、冷卻速度快慢直接決定著熱處理材料的組織變化,而組織變化又影響著材料的性能。因此,在講授每把“火”時,始終抓住“工藝-目的-組織-性能”這條線。在這章學(xué)完后,再將這幾方面進(jìn)行全面橫向比較和總結(jié)。這樣就可以使學(xué)生所學(xué)的知識更加系統(tǒng)化。

在上課前,留出幾分鐘時間學(xué)生共同回憶一下上節(jié)課的要點(diǎn),加強(qiáng)反復(fù)強(qiáng)化記憶。針對學(xué)生歸納總結(jié)能力比較差的現(xiàn)象,在每章講授結(jié)束后,應(yīng)留出課時上好小結(jié)課。幫助學(xué)生理出思路,把書讀薄。使學(xué)生所學(xué)的知識系統(tǒng)化、條理化。

3 增加直觀教學(xué),增強(qiáng)感性認(rèn)識

利用實(shí)物、模型、掛圖等教具的直觀教學(xué),能使學(xué)生獲得感性認(rèn)識,把抽象的概念具體化、實(shí)物化便于理解。在講授金屬晶體結(jié)構(gòu)時,展示各種晶格、晶胞模型,用視覺感官上的刺激使學(xué)生大腦處于活躍狀態(tài),從而輕松掌握了抽象的晶格、晶胞的概念。另外,隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展，多媒體電化教學(xué)圖聲并茂、形象直觀,既能對視覺產(chǎn)生沖擊,又能喚起聽覺,從而成為了當(dāng)今必不可少的輔助教學(xué)手段，這樣把教師枯燥無味的講授變成生動有趣的主動獲取,從而提高了教學(xué)效果。學(xué)生在學(xué)習(xí)典型的晶體結(jié)構(gòu)和晶體缺陷時,讓學(xué)生單憑想象來理解發(fā)生在微觀世界三維空間中的例子運(yùn)動變化是十分困難的。如利用多媒體做出3Dmax三維動畫,將難以講清楚的教學(xué)內(nèi)容生動、形象、立體地表現(xiàn)出來,達(dá)到傳統(tǒng)的一只粉筆+一塊黑板難以取得的教學(xué)效果。

4 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

金屬材料學(xué)課程既具有豐富的理論性,同時又具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。為了使學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容,鍛煉學(xué)生的動手能力,在學(xué)時較緊張的情況下,結(jié)合我院教學(xué)實(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)由原來的6個學(xué)時3個實(shí)驗(yàn),增加到10個學(xué)時5個實(shí)驗(yàn)。同時,又對實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行了重新設(shè)置。過去的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在著實(shí)驗(yàn)方法單一、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)多、學(xué)生自主性實(shí)驗(yàn)少的問題,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。經(jīng)過改革,增加了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。比如,教師給出實(shí)際的工程要求,讓學(xué)生根據(jù)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、選材,到工藝制定,到最后性能測試。此外,學(xué)生也可以在實(shí)習(xí)工廠參與實(shí)習(xí)教師的科研生產(chǎn)活動,做基礎(chǔ)性分析性實(shí)驗(yàn)（熱處理、表面處理、拉伸試驗(yàn)等等）。做到充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性,給學(xué)生綜合練習(xí)的機(jī)會,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力（產(chǎn)學(xué)結(jié)合）。

5 注重平時訓(xùn)練，改進(jìn)教學(xué)評價(jià)方式

高等職業(yè)教育強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，而以往考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果只是單純地以期末考試成績來衡量，導(dǎo)致學(xué)生不注重平時的訓(xùn)練和知識積累，考前拼命死記，考試只求及格，考后知識全忘。這種考試方法既不能夠真正檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，也不能夠客觀評價(jià)教師的教學(xué)效果。所以應(yīng)當(dāng)把平時訓(xùn)練、課堂答疑、實(shí)際操作等加入到考核范圍之中。為促使學(xué)生高度重視本課各章節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容的掌握，在考評學(xué)生成績時，采用了平時測驗(yàn)、期末考試、實(shí)驗(yàn)技能綜合評定的方法來正確評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。在教學(xué)實(shí)踐中，本人將期末考試分為三個部分，期末考試成績占總成績的40%，三次實(shí)驗(yàn)成績共占總成績的10%，在講完鋼的熱處理后安排一次熱處理工藝選擇大作業(yè)、講完金屬材料內(nèi)容后安排一次材料選擇大作業(yè)，兩次大作業(yè)各占總成績的10%共20分，期中考試成績占總成績的20%，其余10%根據(jù)平時作業(yè)情況、上課出勤情況、課堂提問情況酌情確定。通過這種考評方式，真正檢驗(yàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目的。

篇（2）

作者簡介：馮佃臣（1977-），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，講師，北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生；胡曉燕（1980-），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)中心，講師，內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院碩士研究生。（內(nèi)蒙古 包頭 014010）

基金項(xiàng)目：本文系內(nèi)蒙古科技大學(xué)教學(xué)（教改）研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：JY2012011）的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）02-0166-02

隨著社會的發(fā)展，對高級專業(yè)技術(shù)人才的需求越來越高，因此培養(yǎng)具有綜合分析與解決問題能力的高級專業(yè)技術(shù)人才顯得尤為重要。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)工作中一個重要組成部分，對培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力、動手能力等具有重要意義。由于金屬材料工程專業(yè)屬于實(shí)踐性比較強(qiáng)的專業(yè)，因此發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用對該專業(yè)方向?qū)W生的培養(yǎng)而言更顯緊迫。然而，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系規(guī)模小，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對獨(dú)立、分散，且嚴(yán)重依附理論教學(xué)，不利于相近課程或?qū)I(yè)知識的交叉與融合，已不能滿足現(xiàn)代培養(yǎng)高素質(zhì)、復(fù)合型人才的客觀需求。2009年開始，結(jié)合內(nèi)蒙古科技大學(xué)實(shí)際情況，我們對金屬材料熱處理方向“金屬熱處理工藝”實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了改革，單獨(dú)設(shè)立一門實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程“金屬材料改性實(shí)踐”。并于2010 年在07級金屬材料熱處理方向?qū)W生中進(jìn)行了實(shí)踐。本文對本次“金屬熱處理工藝學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)，為進(jìn)一步整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考。[1]

一、“金屬熱處理工藝學(xué)”課程特點(diǎn)

內(nèi)蒙古科技大學(xué)（以下簡稱“我校”）金屬材料工程專業(yè)的培養(yǎng)方案設(shè)置了金屬材料熱處理、金屬材料焊接兩個專業(yè)方向。學(xué)生在大學(xué)三年級可以根據(jù)自己的興趣愛好及學(xué)院的教學(xué)情況，選擇其中一個專業(yè)方向進(jìn)行學(xué)習(xí)。金屬材料熱處理方向針對金屬材料的熱處理工藝設(shè)計(jì)、鋼鐵材料組織和性能研究、鋼鐵材料的冶金質(zhì)量控制進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。該方向是本專業(yè)的特色之一。

“金屬熱處理工藝學(xué)”課程是我校金屬材料熱處理方向的本科生繼“材料科學(xué)基礎(chǔ)Ⅰ”和“固態(tài)相變原理”專業(yè)基礎(chǔ)課程后學(xué)習(xí)的重要一門專業(yè)課程。“金屬熱處理工藝”主要講授了如何實(shí)現(xiàn)在“固態(tài)相變原理”（即金屬熱處理原理）的五大轉(zhuǎn)變：奧氏體轉(zhuǎn)變、珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變、馬氏體轉(zhuǎn)變和回火轉(zhuǎn)變，四把火：退火、正火、淬火和回火，再加上表面熱處理和化學(xué)熱處理，包括滲碳、滲氮和滲金屬等內(nèi)容。

該課程實(shí)踐性很強(qiáng)，學(xué)生畢業(yè)后，在企業(yè)里運(yùn)用最多。根據(jù)已畢業(yè)學(xué)生反饋回來的信息，遇上具體鋼的熱處理的時候，他們往往不知道如何設(shè)計(jì)熱處理工藝。為此有必要對該門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)加以改革。

二、課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)存在的問題

“金屬熱處理工藝”課程的教學(xué)目標(biāo)之一即讓學(xué)生靈活運(yùn)用熱處理工藝來解決實(shí)際問題，那么怎樣提高學(xué)生理論與實(shí)際聯(lián)系的能力？實(shí)驗(yàn)教學(xué)是解決這一問題很好的途徑，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，既可以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思維方式，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，反過來又可以促進(jìn)理論教學(xué)效果的增強(qiáng)。[2]

因此，為了培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際獨(dú)立解決問題的能力，目前“金屬熱處理工藝”課程的教學(xué)是在本課程的教學(xué)過程中劃分出8學(xué)時的實(shí)驗(yàn)課，實(shí)驗(yàn)學(xué)時占總課時的25%。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成老師已經(jīng)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)，例如，鋼的淬透性測定實(shí)驗(yàn)，材料的熱處理過程由實(shí)驗(yàn)教師完成，僅由學(xué)生進(jìn)行硬度測試并繪制硬度隨深度變化曲線，確定硬化層深度，比較不同材料的淬透性。雖然學(xué)生在實(shí)踐上有一定的收獲，但這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，都是老師制備好試樣后讓學(xué)生去觀察組織，或是老師制定好熱處理工藝，學(xué)生按照老師的要求做完實(shí)驗(yàn)、寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后學(xué)生學(xué)習(xí)到的東西很少，遇到實(shí)際問題時不知如何下手。在每年本專業(yè)畢業(yè)論文的題目中60%以上是與材料的熱處理有關(guān)的，在本科生做畢業(yè)論文的過程中，要求學(xué)生制定熱處理實(shí)驗(yàn)方案，完成熱處理操作過程和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的時候，我們發(fā)現(xiàn)：大部分的學(xué)生都不知道如何制定熱處理方案，也不會熱處理操作，在后續(xù)撰寫畢業(yè)論文、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、組織分析和性能分析時，都遇到很多困難。因此，有必要進(jìn)行該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。

三、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的措施

鑒于以上的問題，我們在“在金屬熱處理工藝學(xué)”課程的基礎(chǔ)上專門單獨(dú)設(shè)立一門課程——“金屬材料改性實(shí)踐”，該課程要求學(xué)生在給定的材料后獨(dú)立制定熱處理工藝、獨(dú)立完成熱處理操作并分析熱處理后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，目的是使學(xué)生學(xué)習(xí)完“金屬熱處理工藝學(xué)”理論課程后，能在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程中實(shí)踐實(shí)習(xí)。例如，鋼的淬透性測定實(shí)驗(yàn)，改革后該實(shí)驗(yàn)為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)給定材料的化學(xué)成分，基于學(xué)習(xí)過的理論知識，首先合理制定淬火工藝路線，然后在實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立完成熱處理工藝操作，這一環(huán)節(jié)結(jié)束后再進(jìn)行硬度測試、不同材料淬透性比較等過程。新方式能更好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，強(qiáng)化了學(xué)生對理論知識的理解。這樣讓學(xué)生在學(xué)會給定材料和使用性能的基礎(chǔ)上制定出熱處理工藝，并親自動手去完成熱處理的過程，分析熱處工藝對材料組織和性能的影響。這對學(xué)生掌握熱處理工藝在材料中的應(yīng)用，熱處理如何影響材料的組織和性能很有幫助，對他們的畢業(yè)論文的完成和畢業(yè)后走上工作崗位后的工作中有很大的幫助。

一直以來，我校材料成型和冶金工程專業(yè)學(xué)生也開設(shè)與熱處理工藝相關(guān)的課程，在傳統(tǒng)的教學(xué)體制下，對材料的組織與性能方面等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)盡管較多，但效果不是很好。由于近年學(xué)生的畢業(yè)論文都是做導(dǎo)師的科研項(xiàng)目，部分材料成型和冶金專業(yè)的學(xué)生的畢業(yè)論文也涉及到熱處理工藝制定、熱處理操作、組織和性能的分析。該門課程改革后，這兩個專業(yè)的學(xué)生也可以選修本課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，對他們后續(xù)的畢業(yè)論文完成具有一定的實(shí)踐意義。

四、總結(jié)

為了更好地完成“金屬熱處理工藝學(xué)”課程的改革，同時為了適應(yīng)目前社會的發(fā)展，將學(xué)生培養(yǎng)成實(shí)用型人才，在教學(xué)中根據(jù)課程性質(zhì)、內(nèi)容及特點(diǎn)，針對該課程存在的問題，提出單獨(dú)設(shè)立一門“金屬材料改性實(shí)踐”課程的改進(jìn)措施，目的是提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力，使得學(xué)生掌握實(shí)際生產(chǎn)過程中熱處理方面的相關(guān)知識，畢業(yè)后能夠很快轉(zhuǎn)變角色，在崗位上得心應(yīng)手地工作。

另外，由于這幾年畢業(yè)生就壓力很大，很多用人單位對學(xué)生考取的各種證件很看重，多一個證件可能對學(xué)生的就業(yè)有決定性的意義。鑒于此，我們正在和中國機(jī)械工程學(xué)會協(xié)商開辦材料熱處理工程師資格證書的培訓(xùn)。熱處理工藝實(shí)踐教學(xué)改革針對材料熱處理工程師資格證書進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，學(xué)生在完成正常學(xué)業(yè)的過程中還能夠拿到認(rèn)證證書，一舉兩得。按照本課程的改革后體系教學(xué)，能夠使學(xué)生畢業(yè)后走到工作崗位上體現(xiàn)出我校的辦學(xué)特色之一——上手快。

總之，在“金屬熱處理工藝學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，不僅要重視知識的教授，更要重視理論聯(lián)系實(shí)際，要不斷深入地改進(jìn)教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力與勤于思考問題的能力，分析問題與解決問題的能力。還應(yīng)不斷充實(shí)和完善課程體系，以培養(yǎng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的實(shí)用型人才為目的。

篇（3）

中圖分類號:TG156．4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1673－4971(2016)01-0028-03

Q345R鋼板是由原來的16Mng、16MnR和19Mng組合并成的［1］，具有良好的綜合力學(xué)性能和工藝性能。目前，Q345R鋼板是我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板，廣泛應(yīng)用于輔機(jī)和化工容器殼體設(shè)計(jì)。封頭是用熱軋鋼板熱成型的，成型后是否需要重新熱處理，在HG/T20584《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)的加工和成型中規(guī)定為:熱軋狀態(tài)使用的鋼材，熱加工后一般可在加工狀態(tài)使用。Q345R在《GB713—2008鍋爐和壓力容器用鋼板》中其熱處理狀態(tài)為熱軋、控軋或正火。由于熱軋鋼板的經(jīng)濟(jì)性，特別是控軋熱軋鋼板，在容器設(shè)計(jì)中，如能滿足要求，一般首選控軋熱軋鋼板。按封頭成型的控制溫度，一般分為冷成型和熱成型。冷壓變形后(旋壓也是在冷態(tài)下進(jìn)行的)，封頭的硬度、強(qiáng)度增大，塑性、韌性降低，出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象;同時由于成型原因，冷成型時尺寸精度和減薄量相對于熱成型要差。根據(jù)GB150—2011規(guī)定:對于碳鋼、低合金鋼，成型后減薄量大于10%且變形率超過5%的，應(yīng)在成型后進(jìn)行相應(yīng)熱處理，恢復(fù)材料的性能。對于熱成型，由于加熱可以提高材料的塑性、降低變形抗力;相比于冷成型，其減薄量要小，而且成型尺寸好，能很好地滿足尺寸要求。由于封頭尺寸大、板厚，變形抗力很大，不易變形，同時為保證封頭環(huán)縫的對接尺寸，一般采用熱成型。Q345R鋼的臨界溫度點(diǎn)Ac3為850℃左右，正火溫度為880～940℃［2］，封頭熱成型時，一般采用將封頭板料加熱至950～980℃，即既要保證原材料充分奧氏體化、又要避免溫度過高，造成晶粒粗大從而損害其理化性能。根據(jù)Q345R鋼的臨界溫度點(diǎn)及封頭成型工藝的要求確定封頭熱成型的加熱溫度，溫度的制度應(yīng)盡量提高加熱溫度，便于封頭的壓制及成型，同時避免鋼加熱時導(dǎo)致過熱發(fā)生。我們制定了Q345R控制熱軋鋼板制備封頭熱成型工藝的加熱溫度，通過模擬成型熱加工方法，采用正火處理Q345R控制熱軋鋼板，分析其力學(xué)性能和組織變化，為封頭的熱成型生產(chǎn)提供參考。

1試驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)采用壓力容器專用的Q345R鋼板，其屈服強(qiáng)度為340MPa，狀態(tài)分別為:熱軋、控軋或正火。伸長率大于21%(60mm以上為20%)，0℃的V型沖擊功大于41J，本實(shí)驗(yàn)采用26mm厚熱軋鋼板。根據(jù)Q345R鋼冷卻臨界點(diǎn)Ar3(約820℃)［2］，壓制時加熱一般分為950～980℃和900～930℃兩種情況(即終壓溫度在Ar3以上和以下兩種情況)，工藝圖見圖1。因此分別采用975、915℃對鋼板進(jìn)行正火處理，分析鋼板的力學(xué)性能變化。采用模擬封頭熱成型的加熱過程對鋼板進(jìn)行處理，具體工藝參數(shù)，見圖1。采用拉伸試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)檢測模擬處理態(tài)鋼板的力學(xué)性能;研究正火處理對模擬封頭成型處理Q345R鋼板力學(xué)性能的影響;采用光學(xué)顯微鏡觀察材料的組織。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

表1為Q345R鋼板原材料化學(xué)成分及力學(xué)性能，表中數(shù)值是2次實(shí)驗(yàn)的評價(jià)值，A、B組原材料為不同批次的供貨材料，可見不同批次的原材料力學(xué)性能有一定的差異。表2為經(jīng)過975℃正火后鋼板的力學(xué)性能，與表1中的力學(xué)性能比較，正火使Q345R的屈服強(qiáng)度從430MPa降低到305MPa;抗拉強(qiáng)度從560MPa下降到505MPa。對比A、B組原材料的數(shù)據(jù)，可知B組的力學(xué)性能高于A組，根據(jù)原材料的元素含量可知，B組試樣中C、Mn含量比A試樣高，這是其力學(xué)性能差異的主要原因。表3為920℃正火后鋼板的力學(xué)性能，從表3可知，在920℃正火后Q345R的力學(xué)性能比原材料狀態(tài)也有較大的降幅，力學(xué)性能與975℃正火一致。對比表2和表3可知，降低正火溫度對Q345R熱軋鋼板力學(xué)性能沒有改善，也就是說，采用Q345R熱軋鋼板制作容器封頭，不適合采用熱成型工藝。圖2為Q345R鋼板的金相組織形貌圖，其中圖2(a)為熱軋態(tài)，具有明顯的帶狀組織結(jié)構(gòu)，晶粒度細(xì)小均勻;圖2(b)和2(c)為正火態(tài)。由圖可知，與熱軋態(tài)相比，正火態(tài)的組織變粗;隨著正火溫度的升高，組織粗化，975℃正火的組織明顯比915℃的大。正火導(dǎo)致組織的粗化是強(qiáng)度、沖擊功等力學(xué)性能下降的原因。從表1、表2、表3及圖2可知，熱加工對熱軋板的金相形貌、力學(xué)性能具有較大的影響。圖2(a)為熱軋態(tài)組織，通過控制加熱溫度、軋制溫度、變形制度等工藝參數(shù)，控制奧氏體組織的變化規(guī)律和相變產(chǎn)物的組織形態(tài)，達(dá)到細(xì)化組織，獲得高的強(qiáng)度和韌性，如表1數(shù)據(jù)所示。其控制軋制溫度、壓下量、冷卻速度、以及終軋溫度等措施，使鋼板的性能達(dá)到良好的強(qiáng)韌性配比。良好的力學(xué)性能是因?yàn)棣孟嗪挺料嘞嗑Я３叽缰g的聯(lián)系，α組織的細(xì)化主要通過γ晶粒細(xì)化而達(dá)到;在非再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行最后的壓制，在再結(jié)晶溫度以下的變形生成“螺旋式加工”的γ晶粒組織，形成較細(xì)的α晶粒。熱軋鋼板通過形變后獲得了較高的屈服強(qiáng)度、較低的沖擊轉(zhuǎn)變溫度、良好的冷成型性、特別是冷彎性能，改善了韌性和焊接性［3］。在容器封頭成型過程中，正火在提高熱軋板成型工藝性能的同時，也降低了控軋控冷熱軋鋼板的抗拉強(qiáng)度，降低80～120MPa;與鋼板熱軋成型相比，由于封頭成型過程中變形力比熱軋力小很多，變形量幾乎可以忽略，并且隨后的冷卻控制也不如熱軋鋼板，這樣導(dǎo)致熱軋鋼板正火后其晶粒度比原始態(tài)粗大，見圖2(b)和2(c)。考慮到熱處理的需要，適當(dāng)提高了鋼的碳當(dāng)量，雖然會導(dǎo)致熱軋后鋼板的延伸率或沖擊功有所降低，但延伸率或沖擊功可以采用正火處理獲得提高［4－7］。

3結(jié)論

在915～975℃之間對Q345R熱軋鋼進(jìn)行正火熱處理，會導(dǎo)致其組織變粗，拉伸強(qiáng)度、沖擊功等力學(xué)性能降低;因此對于強(qiáng)度要求較高，屈服強(qiáng)度富裕度小于20MPa的封頭不宜采用熱軋態(tài)Q345R鋼板進(jìn)行熱成型工藝生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

［1］GB713—2008鍋爐和壓力容器用鋼板［S］．

［2］王長明，辛忠仁，朱海鷹，等．碳鋼和低合金鋼制壓力容器熱成形封頭的母材熱處理試板和重新熱處理的選擇［J］．化工裝備，2007(9):13－15，19．

篇（4）

資助項(xiàng)目：供熱通風(fēng)與空調(diào)工程技術(shù)專業(yè)“理實(shí)一體化”實(shí)踐教學(xué)平臺的開發(fā)與應(yīng)用（黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目：No.JG2012020792）

1 引言

據(jù)教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》（教高[2006]16號）等相關(guān)文件精神和我院示范性專業(yè)建設(shè)內(nèi)涵要求，開展校企合作，是專業(yè)快速發(fā)展，提高辦學(xué)綜合實(shí)力的重要舉措；是加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，培養(yǎng)高素質(zhì)高技能人才的重要途徑。為進(jìn)一步推動該項(xiàng)工作，使校企合作向深層次發(fā)展，提高職辦學(xué)水平和技術(shù)應(yīng)用能力。

2 國內(nèi)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀

實(shí)踐教學(xué)是學(xué)校實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)人才目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，它對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力以及使學(xué)生成為一個復(fù)合型人才都具有特殊作用。在傳統(tǒng)的高等教育中，不重視理論與實(shí)踐的結(jié)合，更不可能特別關(guān)注學(xué)生觀念、能力、創(chuàng)新等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和提高，因此，在教育教學(xué)中就容易忽視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)一直以來就是高校人才培養(yǎng)的一個薄弱環(huán)節(jié)，并且存在著一系列問題，這些問題反過來又制約了實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展。因此，如何實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合是當(dāng)前亟待解決的問題。

3 理實(shí)一體化教學(xué)平臺構(gòu)建的模式

要解決高校教學(xué)理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題，就要實(shí)現(xiàn)理論實(shí)踐一體化教學(xué)。理實(shí)一體化教學(xué)即以實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)為載體、以培養(yǎng)實(shí)際工作能力為目標(biāo)，開展“教、學(xué)、做”合一的教學(xué)實(shí)踐。換句話說，就是將理論教學(xué)內(nèi)容與實(shí)訓(xùn)內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合在一起，創(chuàng)造出學(xué)生能看、能摸、能操作的教學(xué)環(huán)境，做到教中學(xué)、學(xué)中做、做中學(xué)的“教、學(xué)、做”合一。

構(gòu)建理實(shí)一體化教學(xué)平臺，最好最有效的途徑是校企合作。校企合作通過學(xué)校和企業(yè)的合作，實(shí)現(xiàn)資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ)，共同發(fā)展，更好的實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做合一。合作模式可以靈活多樣，檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)是是否促進(jìn)了雙方共同發(fā)展，是否雙方滿意。理實(shí)一體化教學(xué)的模式有多種，現(xiàn)結(jié)合我校供熱通風(fēng)與空調(diào)工程技術(shù)專業(yè)理實(shí)一體化教學(xué)平臺構(gòu)建的實(shí)際情況介紹幾種模式如下：

3.1產(chǎn)學(xué)研模式

發(fā)揮學(xué)校專業(yè)師資優(yōu)勢，加強(qiáng)校企合作研發(fā)，幫助中小型企業(yè)解決相關(guān)的科研難題，走“利用專業(yè)優(yōu)勢辦專業(yè)，辦好產(chǎn)業(yè)促專業(yè)”的新思路，使專業(yè)建設(shè)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合，幫助中小型企業(yè)走健康發(fā)展之路。

3.2共建校外實(shí)習(xí)基地

學(xué)校根據(jù)專業(yè)設(shè)置和實(shí)習(xí)教學(xué)需求，本著“優(yōu)勢互補(bǔ)，互惠互利”的原則在有發(fā)展前景又有合作意向的企業(yè)建立校外實(shí)習(xí)基地。這些基地不僅可成為師生接觸社會、了解企業(yè)的重要陣地，而且學(xué)校可以利用基地的條件培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)、動手能力和創(chuàng)新精神，增加專業(yè)教師接觸專業(yè)實(shí)踐的機(jī)會，促進(jìn)專業(yè)教師技能提高；基地也可以從實(shí)習(xí)生中優(yōu)先選拔優(yōu)秀人才，滿足企業(yè)日益增長的用工需求，達(dá)到“雙贏”的效果。

3.3訂單合作模式

招生前與企業(yè)簽訂聯(lián)合辦學(xué)協(xié)議，錄取時與學(xué)生、家長簽訂委培用工協(xié)議，錄用時與學(xué)生綜合測評成績掛鉤，實(shí)現(xiàn)了招生與招工同步，實(shí)習(xí)與就業(yè)聯(lián)體。校企雙方共同制訂教學(xué)計(jì)劃、課程設(shè)置、實(shí)訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)；學(xué)生的基礎(chǔ)理論課和專業(yè)理論課由學(xué)校負(fù)責(zé)完成，學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、頂崗實(shí)習(xí)在企業(yè)完成，畢業(yè)后即參加工作實(shí)現(xiàn)就業(yè)，達(dá)到企業(yè)人才需求目標(biāo)；具體設(shè)有定向委培班、企業(yè)冠名班、企業(yè)訂單班等。

3.4工學(xué)交替模式

是依據(jù)企業(yè)用工需求，向?qū)W院發(fā)出用人訂單，并與學(xué)院密切合作，校企共同規(guī)劃與實(shí)施的職業(yè)教育。其方式為學(xué)生在教室上理論課，在實(shí)訓(xùn)車間或企業(yè)車間接受職業(yè)、工作技能訓(xùn)練，再回到教室學(xué)習(xí)理論知識，如此交替進(jìn)行。

3.5教學(xué)見習(xí)模式

是學(xué)生通過一定的在校專業(yè)理論學(xué)習(xí)后，為了解合作單位的產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝和經(jīng)營理念及管理制度，提前接受企業(yè)文化職業(yè)道德和勞動紀(jì)律教育，培養(yǎng)學(xué)生強(qiáng)烈的責(zé)任感和主人翁意識，到合作企業(yè)對企業(yè)工作過程和生產(chǎn)、操作流程等進(jìn)行現(xiàn)場觀摩與學(xué)習(xí)；并安排學(xué)生實(shí)地參與相關(guān)工作、親自動手制作產(chǎn)品、參與產(chǎn)品管理，較為系統(tǒng)地掌握崗位工作知識，有效增強(qiáng)協(xié)作意識、就業(yè)意識和社會適應(yīng)能力。

3.6頂崗實(shí)習(xí)模式

頂崗實(shí)習(xí)，即學(xué)生前兩年在校完成教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的全部課程后，采用學(xué)校推薦與學(xué)生自薦的形式，到用人單位進(jìn)行為期一年的頂崗實(shí)習(xí)。學(xué)校和用人單位共同參與管理，合作教育培養(yǎng)，使學(xué)生成為用人單位所需要的合格職業(yè)人。

4 理實(shí)一體化教學(xué)平臺的應(yīng)用實(shí)例

篇（5）

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Research and Practice of Teaching Method on "Engineering Thermodynamics"

ZHANG Yong, LIU Yiwen, FU Lijuan

(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)

Abstract Engineering thermodynamics the basic course is to train engineering students' scientific quality in the 21st century, but also important technology-based course of heat and power engineering and related fields. Articles with "thick foundation, wide caliber" of education reform ideas, the teaching practice, from the curriculum, teaching content, teaching methods and means of performance evaluation, etc., made a number of reform ideas and methods. Teaching should be a clear learning objective, integration of knowledge structure, and update course content to highlight and to grasp the dynamic interdisciplinary research, focusing on integrating theory with practice, to strengthen the practice of teaching, in order to facilitate a comprehensive evaluation of teaching quality.

Key words engineering thermodynamics; teaching methods; teaching quality; practice

工程熱力學(xué)是一門以熱力學(xué)普遍原理為基礎(chǔ)，講述熱能與其他形式能量（主要是機(jī)械能）之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律及其工程應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科，是動力、能源、機(jī)械、材料、航空航天、生物（醫(yī)學(xué)）、化學(xué)以及環(huán)境工程等專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是培養(yǎng)21世紀(jì)工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的公共基礎(chǔ)課。

然而長期以來，由于工程熱力學(xué)的概念抽象、理論深奧，對知識的理解和掌握有一定的難度，造成教師不易教，學(xué)生也不易學(xué)。學(xué)生對很多概念似懂非懂，缺乏學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果欠佳。顯然，如何教好“工程熱力學(xué)”，使學(xué)生掌握熱力學(xué)基本原理及其工程應(yīng)用，已成為該課程教學(xué)的關(guān)鍵。

1 課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)中存在的問題

工程熱力學(xué)是以熱力學(xué)普遍原理為基礎(chǔ)，針對具體問題采用抽象、概括、簡化和理想化的方法，建立分析模型，推導(dǎo)出一系列有用的公式，得到若干重要結(jié)論，并用這些公式和結(jié)論指導(dǎo)和解決工程實(shí)際問題。其顯著特點(diǎn)如下：

1.1 概念多且抽象難懂

工程熱力學(xué)不但概念多，并且概念的物理意義在不同使用條件下又有不同的引申，學(xué)習(xí)中很容易混淆。例如，功的概念，有體積變化功、有用功、排斥大氣功、推動功、流動功和技術(shù)功等等。熱容的概念，既可從定義出發(fā)分為質(zhì)量熱容、摩爾熱容、體積熱容；又可按熱力過程的不同分為比定壓熱容和比定容熱容；還可以根據(jù)熱量計(jì)算方法的不同分為真實(shí)比熱容、平均比熱容和定值比熱容等。熱力系統(tǒng)的概念、熱力過程的概念和循環(huán)的概念等也是如此。

工程熱力學(xué)的概念、定律和分析過程較為抽象，都不涉及物質(zhì)的具體結(jié)構(gòu)，初學(xué)者很難深入領(lǐng)會。而且工程熱力學(xué)的很多概念和結(jié)論都是用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)的，且推導(dǎo)過程并沒有結(jié)合具體的物理過程，而僅僅是通過數(shù)學(xué)關(guān)系式間的變換得出其物理結(jié)論。例如，從熵的定義式來看，熵應(yīng)該與換熱量和系統(tǒng)溫度有關(guān)，但定義式又是怎樣反映熱過程進(jìn)行的方向、限度和條件呢？由于學(xué)生以前很少接觸用數(shù)學(xué)語言描述物理概念的方法，普遍感覺熱力學(xué)的概念抽象難懂。

1.2 內(nèi)容相互交叉且難理解

工程熱力學(xué)的研究內(nèi)容也很多，主要包括熱力系統(tǒng)、狀態(tài)參數(shù)等基本概念，熱力學(xué)第一、第二定律等基本定律，常用工質(zhì)的性質(zhì)，過程和循環(huán)的分析及計(jì)算方法，化學(xué)熱力學(xué)等等。有些章節(jié)的內(nèi)容還可以單獨(dú)成為一門學(xué)科方向，如研究燃?xì)鈩恿ρh(huán)的內(nèi)燃機(jī)學(xué)，研究氣體流動的空氣動力學(xué)等。

可見，這些具體的研究內(nèi)容，即與熱力學(xué)的基本原理相關(guān)聯(lián)，又引伸出許多復(fù)雜的公式和結(jié)論，還有自己相對獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生普遍感覺課程的內(nèi)容繁多，應(yīng)付不暇，難于理解，顧此失彼。

1.3 公式應(yīng)用條件復(fù)雜且難記憶

工程熱力學(xué)與工程實(shí)際問題聯(lián)系密切，涉及面廣，公式很多。即使同一個公式，在不同的應(yīng)用條件下，也有很多不同的表達(dá)形式。例如，熱力學(xué)第一定律對于閉口系和開口系有兩種不同的表達(dá)式；對于可逆過程也有不同的表達(dá)形式；對于理想氣體的可逆過程還有不同的表達(dá)形式。這么多不同形式的公式，許多學(xué)生很難吃透公式的物理意義和具體的應(yīng)用條件，在遇到熱工實(shí)際問題時，往往無法確定選用哪一個公式，靈活應(yīng)用就更不用說了。

2 明確學(xué)習(xí)目的，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)習(xí)的動力源泉之一，教學(xué)成功的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師可以從多個方面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，但最重要的就是在第一堂課上讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目的。教師除了要對工程熱力學(xué)的發(fā)展歷史，主要研究對象、內(nèi)容和方法作一個常規(guī)的介紹外，還應(yīng)對課程的開設(shè)情況、課程的實(shí)用價(jià)值和重要作用進(jìn)行深入細(xì)致的闡述。首先，熱現(xiàn)象幾乎是每一個工程領(lǐng)域中都會碰到的物理現(xiàn)象，能量的有效與合理的利用幾乎是每一個工程師都需要解決的問題。在一些領(lǐng)域中，熱現(xiàn)象的規(guī)律還是制約技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題。所以，在境內(nèi)外的高等工程教育中，傳熱學(xué)、熱力學(xué)與流體力學(xué)課程的開設(shè)相當(dāng)普遍。其次，無論從工業(yè)生產(chǎn)過程來看，還是從節(jié)約能源消耗來看，理工科學(xué)生都應(yīng)該具備合理節(jié)能、用能的意識，并懂得其基本的應(yīng)用技術(shù)。而熱工類課程的內(nèi)容就是合理用能及節(jié)能理論中的最基礎(chǔ)與最核心的部分。最后，還應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)和生活中的實(shí)例，讓學(xué)生明白學(xué)到的熱力學(xué)知識可以解決和解釋很多實(shí)際問題，特別要強(qiáng)調(diào)專業(yè)與課程的聯(lián)系，和實(shí)際問題在課程中的理論基礎(chǔ)。這樣，才能使學(xué)生明確學(xué)習(xí)《工程熱力學(xué)》的專業(yè)目的性，對學(xué)習(xí)該門課程充滿期待。

3 教學(xué)方法的改革與實(shí)踐

實(shí)踐證明，提高課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是改進(jìn)教學(xué)方法。針對工程熱力學(xué)課程的特點(diǎn)，經(jīng)過探索發(fā)現(xiàn)，實(shí)行啟發(fā)式教育，在課堂上加強(qiáng)互動，就一兩個中心問題展開討論，讓學(xué)生在思考中吸收新知識。先進(jìn)的教學(xué)方法既可活躍學(xué)生的學(xué)術(shù)思想，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，又可顯著提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。

3.1 整合知識結(jié)構(gòu)，優(yōu)化課程體系

調(diào)整后的新專業(yè)所牽涉的知識結(jié)構(gòu)比以前廣泛的多，要求學(xué)生掌握的知識面也比以前更寬。從培養(yǎng)復(fù)合型人才考慮，在不增加學(xué)時數(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)對課程體系進(jìn)行優(yōu)化和整合。

教學(xué)內(nèi)容應(yīng)提高起點(diǎn)、后移重點(diǎn)，簡化大學(xué)物理熱學(xué)中已涉及的部分內(nèi)容，并略去繁瑣的公式推導(dǎo)。強(qiáng)調(diào)課程體系中理論與應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合和相互滲透，注意培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用的觀念。同時，適當(dāng)?shù)亟榻B新型制冷循環(huán)、新型節(jié)能材料的工質(zhì)熱物性等，本學(xué)科的最新研究成果及其應(yīng)用，以擴(kuò)大學(xué)生的知識面，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。另外，注意與其它課程之間的協(xié)調(diào)，上掛高等數(shù)學(xué)、理論和材料力學(xué)等基礎(chǔ)課程，下掛內(nèi)燃機(jī)原理、鍋爐原理、供熱工程、制冷工程等專業(yè)課程，保證其作為技術(shù)基礎(chǔ)課程能為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、今后的工作和進(jìn)一步的研究奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

3.2 突出重點(diǎn)，精講多練

在課堂教學(xué)中，根據(jù)工程熱力學(xué)的特點(diǎn)和教學(xué)改革的要求，應(yīng)采用精講多練的教學(xué)方法。這是因?yàn)椋n程的內(nèi)容多而課時少，教學(xué)中也不可能做到面面俱到，而某些原理在后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中還會應(yīng)用，授課時應(yīng)有所側(cè)重，實(shí)行“精講”；課程有諸多應(yīng)用條件復(fù)雜的公式，只有通過多做練習(xí)，才能深入理解公式的物理意義、變換規(guī)律及具體應(yīng)用條件，做到融會貫通，靈活的應(yīng)用它們來分析解決工程實(shí)際問題。

3.3 正確應(yīng)用圖表，化抽象為形象

圖表具有直觀、形象、方便的特點(diǎn)，在工程熱力學(xué)中有其特殊的作用，應(yīng)用也是經(jīng)常性的。因?yàn)橛行崃^程或循環(huán)十分復(fù)雜，一般的分析計(jì)算根本不可能，只能憑借各類繪制的圖表進(jìn)行計(jì)算；借助圖表還可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和模擬。所以，引導(dǎo)學(xué)生正確使用圖表是工程熱力學(xué)教學(xué)中應(yīng)該特別重視的。

在剛開始接觸簡單的P-V圖、T-S圖時，為了給理解水蒸氣和濕空氣的圖表奠定基礎(chǔ)，就應(yīng)提醒學(xué)生注意圖表的作用和細(xì)節(jié)，如怎樣在圖上區(qū)分吸熱、放熱，對內(nèi)、對外作功；怎樣在圖上表示熱過程的方向等等。在介紹水蒸氣的h-s圖和濕空氣的h-d圖時，應(yīng)重點(diǎn)說明它們的構(gòu)圖原理，并通過各種等值線簇的繪制，講解各參數(shù)的變化規(guī)律。另外，為了讓學(xué)生掌握各種圖表的使用方法，還應(yīng)安排一定數(shù)量的、通過圖表進(jìn)行熱力計(jì)算的習(xí)題。

3.4 利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，促進(jìn)師生互動

工程熱力學(xué)課程內(nèi)容含有許多抽象的工作原理圖、系統(tǒng)循環(huán)圖。常規(guī)的板書教學(xué)浪費(fèi)時間效果也不太理想。如果把這部分內(nèi)容制作成集聲、光、色、圖、文于一體的多媒體課件，既直觀形象，又新穎生動。不但可加強(qiáng)授課的生動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可加大教學(xué)信息量，增加單位時間內(nèi)授課內(nèi)容的深度和廣度，有利于學(xué)生理解和記憶課程內(nèi)容。例如，我們可以用多媒體課件演示各種熱過程曲線的生成，還可以利用計(jì)算機(jī)繪制水蒸氣的各種圖線，免除查圖、查表的麻煩。

總之，在課堂上進(jìn)行形象直觀的教學(xué)，充分利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，發(fā)揮多媒體的作用，可以幫助教師有效地提高教學(xué)效果和教學(xué)效率，也可以改變學(xué)生死記硬背和被動接受知識的學(xué)習(xí)方式。

3.5 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)際

工程熱力學(xué)有較強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，在加強(qiáng)基礎(chǔ)理論教學(xué)時，還要注意緊密聯(lián)系工程實(shí)際，吸收當(dāng)今熱工科技的新成果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以很好地配合課堂教學(xué)。除了開設(shè)“空氣絕熱指數(shù)的測定”、“飽和蒸汽P-T曲線關(guān)系的測定”等驗(yàn)證性試驗(yàn)外，還開設(shè)了綜合設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，要求學(xué)生根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模约涸O(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，寫出詳細(xì)的試驗(yàn)，并選擇試驗(yàn)設(shè)備和用具，經(jīng)教師審查合格后，方可開始試驗(yàn)，最后還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析。通過試驗(yàn)，一方面加深了學(xué)生對熱力學(xué)基本原理的理解和認(rèn)識，另一方面也鍛煉了學(xué)生的動手能力和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。

在課堂教學(xué)中，還應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際，把抽象的理論知識與生動的工程實(shí)際問題相結(jié)合，用熱力學(xué)理論剖析自然現(xiàn)象，做到學(xué)以致用。一方面，可以采用案例教學(xué)法。例如，用相對濕度的概念來解釋為什么陰雨天晾衣服不易干，而晴天易干；用熱效率的概念來解釋為什么用電爐取暖比用電驅(qū)動熱泵取暖浪費(fèi)等等。另一方面，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容適時地向?qū)W生介紹學(xué)科的最新研究成果及其應(yīng)用。例如，在講解動力循環(huán)時，可以選擇介紹目前內(nèi)燃機(jī)利用蘭金循環(huán)回收廢熱能量，提高整機(jī)效率的方法。實(shí)踐證明，把教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際問題密切聯(lián)系的教學(xué)方法，可以加強(qiáng)課堂教學(xué)的前瞻性和趣味性，能有效調(diào)動學(xué)生的求知欲，使其由“被動接受學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃友芯繉W(xué)習(xí)”，對提高教學(xué)效果大有幫助。

4 強(qiáng)化考試對教學(xué)的推動作用

考試作為檢驗(yàn)學(xué)生對課程內(nèi)容掌握程度的標(biāo)尺，關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量和效果。為了使考試成績能科學(xué)、客觀、公平地反映學(xué)生對工程熱力學(xué)知識的掌握和應(yīng)用能力，同時調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，可采用學(xué)生普遍認(rèn)可的綜合評定成績的方式，即平時成績占10%、考勤占10%、實(shí)驗(yàn)占10%、期末考試占70%。

為了有效避免學(xué)生死記硬背概念、定律和公式，教師應(yīng)綜合運(yùn)用選擇題、判斷改錯題、計(jì)算題和綜合分析題編制試卷，靈活考察熱力學(xué)的基本原理及應(yīng)用。這是因?yàn)閷?shí)際問題往往非常復(fù)雜，需要學(xué)生靈活應(yīng)用多方面的理論知識才能做出正確解答。對于那些基礎(chǔ)知識不扎實(shí)的學(xué)生，只是簡單記住了書本上概念、定律和公式，面對各種似是而非的敘述也會舉棋不定，做出錯誤判斷也不足為奇。

5 結(jié)束語

工程熱力學(xué)是一門充滿生機(jī)的經(jīng)典學(xué)科，大量的經(jīng)典內(nèi)容仍是現(xiàn)代學(xué)子為培養(yǎng)創(chuàng)新能力必須掌握的重要基礎(chǔ)。由于課程具有概念多且抽象、知識點(diǎn)多且相互交叉、公式多且應(yīng)用條件復(fù)雜的特點(diǎn)，教師要把這門課講得精彩很不容易。因此，如何有效的提高“工程熱力學(xué)”的教學(xué)質(zhì)量、解決學(xué)生難學(xué)、教師難講的問題，是值得長期研究的課題。

針對我校熱能與動力工程專業(yè)課程體系的教學(xué)改革，并結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，通過以上的嘗試，有重點(diǎn)、有目的的講解，取得了一定的效果，希望能對提高本課程的教學(xué)質(zhì)量有所貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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篇（6）

中圖分類號：G712文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-5727（2012）06-0159-02

化工熱力學(xué)作為化學(xué)工程的基礎(chǔ)性學(xué)科，在研究化學(xué)工程以及解決化工生產(chǎn)實(shí)際問題中都起著非常重要的作用。同時，它也是化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生及研究生必修的重點(diǎn)專業(yè)課程之一。然而，由于課程中的概念抽象難懂，公式數(shù)量多且推導(dǎo)復(fù)雜，歷屆本科學(xué)生都感到難以理解和掌握。雖然嘗試過各種改革，探索過新的教學(xué)方法，但收效甚微，學(xué)生掌握到的理論常常疲于應(yīng)付考試，沒有真正解決實(shí)際問題的能力，更不用說會作“工程”了。為了迎合“大工程教育”的背景，在2009年，我校開始嘗試將CDIO的教育理念應(yīng)用于化工熱力學(xué)課程教學(xué)中，取得了一定的成效。

CDIO教育理念是近年來國際工程教育改革的最新成果，這種全新的教育模式將構(gòu)思（Conceiving）、設(shè)計(jì)（Designing）、實(shí)現(xiàn)（Implementing）與運(yùn)作（Operating）結(jié)合在一起，形成一個連貫而完整的流程。學(xué)生從參加產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期當(dāng)中，可以親身體驗(yàn)到“以產(chǎn)品為導(dǎo)向”CDIO教學(xué)模式所帶來的不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式的參與感。這種以學(xué)生為主體，實(shí)現(xiàn)了“做中學(xué)”的全新教育理念，對于提高學(xué)生能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)化工熱力學(xué)課程建設(shè)等各個方面都具有非常重要的意義。

化工熱力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀分析

教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際脫節(jié)隨著近年來工業(yè)體系的不斷進(jìn)步和化工行業(yè)的快速發(fā)展，化工熱力學(xué)作為一門體系較為完善的課程，其教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際的化工技術(shù)相比已顯得比較滯后。這種滯后不但使教學(xué)與工程脫節(jié)，并且由于課程模式長期固定，在某種意義上限制了教師的思維方式，進(jìn)而對學(xué)生的創(chuàng)新及發(fā)散思維也造成影響。同時，也造成了大學(xué)與社會之間的脫離。這也是為什么學(xué)生掌握了知識，卻不能在畢業(yè)以后派上用場的原因。

忽略了學(xué)生作為主體的角色在從事化工熱力學(xué)教學(xué)的十余年中，如何解決教與學(xué)之間存在的矛盾，也是一直困擾著筆者的一個問題。為何在經(jīng)歷了數(shù)次改革之后，我們的教學(xué)卻并沒有發(fā)生實(shí)質(zhì)的改變？其原因在于忽略了“在教育過程中，學(xué)生才是主體”的這一事實(shí)。一直以來，無論運(yùn)用何種創(chuàng)新式的教學(xué)方法，總是離不開以教師作為主體的講授，總是去研究如何將知識更快速準(zhǔn)確的灌輸給作為客體的學(xué)生，如何將枯燥的理論講授變得生動有趣，讓學(xué)生在愉快的氛圍中掌握知識，在一次一次的教學(xué)改革中，教師歷練成了“優(yōu)秀的演員”，而學(xué)生充其量也就是一個“文明的觀眾”并沒有成為一名“優(yōu)秀的演員”。在這種教育方式下，培養(yǎng)出來的學(xué)生，實(shí)際上是被剝奪了自主學(xué)習(xí)的機(jī)會，其思維模式也會變得僵化，重理論，輕實(shí)踐。在具體問題的處理上往往拘泥于唯一的“正確方案”，按照教師或書本上所講述的步驟給出解答，這就達(dá)到了我們所說的“掌握”的基本要求。學(xué)生并不會從一個實(shí)際的工程問題中，發(fā)現(xiàn)相關(guān)的熱力學(xué)問題和定義熱力學(xué)問題。比如，在講授流體的 “PVT”關(guān)系時，我們會定義好兩個變量（溫度T，壓力P）讓學(xué)生去求體積（V），學(xué)生都可以很好的根據(jù)熱力學(xué)方程解出體積，但如果讓學(xué)生去求解某工藝流程中輸送流體的管徑時（生產(chǎn)能力即流體的質(zhì)量流量已知），學(xué)生就常常束手無措。他們不會根據(jù)輸送流體的工藝條件（即溫度、壓力）用學(xué)過的熱力學(xué)知識來求出流體的摩爾體積，將其換算成流體的密度后，再根據(jù)流體的質(zhì)量流量解出體積流量結(jié)合管路中的允許的流體流速去求管徑。可是如果將這種求管徑的問題放在化工原理的課程中，學(xué)生又可以很好的解決。因?yàn)椋诨ぴ淼恼n程中，流體的密度常常都是作為已知量出現(xiàn)在例題中的，而在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)和計(jì)算中，這些問題都是需要靠學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、定義并解決的。學(xué)生這種今后最需要能力，在我們多年的教學(xué)中卻被忽略了。

總之，無論是在教學(xué)內(nèi)容上，還是在教學(xué)模式上，現(xiàn)有的化工熱力學(xué)教學(xué)當(dāng)中都存在著很多問題，已經(jīng)逐漸無法滿足社會對高等人才培養(yǎng)的需要。而CDIO的教學(xué)理念則為我們解決這一問題提供了一項(xiàng)新的可能性。通過將熱力學(xué)課程與CDIO教學(xué)理念相結(jié)合，讓學(xué)生在“做中學(xué)”的過程中更好地掌握知識，提高能力，通過一個個真實(shí)的工程案例，去研究問題、發(fā)現(xiàn)問題。這樣，學(xué)生才能具有獲取相關(guān)知識去解決問題的動力。在此過程中，重要的不是解決了一個具體的問題并由此掌握了相關(guān)的知識，而是在于學(xué)會如何發(fā)現(xiàn)問題、定義問題、分析問題并獲取相應(yīng)的知識解決問題，總結(jié)新知識，同時，加強(qiáng)與人溝通的能力以及團(tuán)隊(duì)合作的能力。那么，究竟如何進(jìn)行化工熱力學(xué)課程的改革呢？

基于CDIO理念下熱力學(xué)教學(xué)改革方案

針對化工熱力學(xué)教學(xué)上的種種問題，我們確定了以“產(chǎn)品為導(dǎo)向”的教學(xué)模式改革。就是讓學(xué)生通過“產(chǎn)品工藝的工程設(shè)計(jì)”真正學(xué)到工程設(shè)計(jì)中的熱力學(xué)知識。熱力學(xué)是從工程中來，最終還要回到工程中去，為工程服務(wù)。因此，確定了以產(chǎn)品制造為目標(biāo)，將學(xué)生感興趣的產(chǎn)品“工業(yè)化”，學(xué)生扮演一個“工程師”主持一個“產(chǎn)品與過程”的工程設(shè)計(jì)工作。在工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，學(xué)生必然會碰到相關(guān)的熱力學(xué)問題。如工藝條件下流體密度（流體的PVT關(guān)系）、換熱器和功設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算（流體的熱力學(xué)性質(zhì)：焓、熵與PVT的關(guān)系）、分離塔的計(jì)算（流體的相平衡）等等，在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生遇到問題時，教師加以適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)并結(jié)合課堂所講授的熱力學(xué)內(nèi)容解決實(shí)際工程中的問題，最終完成一個工程設(shè)計(jì)報(bào)告。學(xué)生只憑上課聽講是不可能將項(xiàng)目設(shè)計(jì)好的。必須通過自己看書、查閱大量的文獻(xiàn)與資料，與同組同學(xué)研究討論，才可能將項(xiàng)目完成。在這個過程中，強(qiáng)化了化工熱力學(xué)在工程中的應(yīng)用，讓學(xué)生真正體會到熱力學(xué)不是虛無飄渺的理論，而是實(shí)實(shí)在在的技能。為此，我們制定的具體改革方案如下：

將學(xué)生按班級分組。原則上每班兩大組，也可根據(jù)個人興趣自成一組。選擇一個學(xué)生感興趣的化工產(chǎn)品，圍繞如何實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的工業(yè)化完成以下內(nèi)容：（1）市場調(diào)研報(bào)告。包括：產(chǎn)品的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、市場前景、簡單的經(jīng)濟(jì)分析及相關(guān)的工藝流程的了解（開課后第1～4周完成）。（2）對產(chǎn)品多套工藝流程方案進(jìn)行可行性及經(jīng)濟(jì)分析，確定小組詳細(xì)的工藝流程路線及詳細(xì)的工藝條件，完成簡單的工藝流程圖（開課后第5～8周完成）。（3）根據(jù)學(xué)生選定的工藝過程，完成簡單的工藝流程圖，教師指定與工藝流程相關(guān)的熱力學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算體會熱力學(xué)在工程中的應(yīng)用（開課后第9～12周完成）。（4）將以上三部分合成一個完整的報(bào)告期末上交，報(bào)告成績占期末總成績的30%。每一小步的工作要求完成的功課都要按時上交，并按教師的批改意見修改完善自己的報(bào)告內(nèi)容（開課后第13～16周完成）。（5）最后，選擇優(yōu)秀的項(xiàng)目報(bào)告作講演（第17周完成）。

由于選題是學(xué)生根據(jù)自己的興趣確定的工業(yè)產(chǎn)品，因此，項(xiàng)目類型與涉及的學(xué)科面應(yīng)該是很復(fù)雜的。教師不可能事先知道結(jié)果，這就要求教師需要具有相對扎實(shí)的工程實(shí)際和理論的背景知識，指導(dǎo)學(xué)生在課題初期盡快進(jìn)入課題角色，隨著課題的進(jìn)展，學(xué)生要自己獲取更多的相關(guān)知識，并進(jìn)行深入的研究，應(yīng)用知識去解決問題。在此過程中，教師要做好“導(dǎo)演”，側(cè)重對學(xué)生的方法和能力方面進(jìn)行指導(dǎo)。學(xué)生在整個過程中一定會投入大量的時間和精力，因?yàn)槭且孕〗M為單位，所以，最后的項(xiàng)目一定是集中了整個團(tuán)隊(duì)的才智，一定會有所收獲。

通過兩年的實(shí)踐，使用以上方法取得了較好的教學(xué)效果，在加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱力學(xué)課程積極性的同時，使學(xué)生在學(xué)習(xí)期間就能受到未來職場環(huán)境的熏陶，只有叫他們了解自己將來的用武之地，造就他們成為合格的化工專業(yè)人才，滿足產(chǎn)業(yè)和社會的需要。

然而，在改革中還存在一些問題，如學(xué)生的合作還存在欠缺，各組同學(xué)中都有“坐車”的現(xiàn)象，如何對這部分不積極參與的學(xué)生進(jìn)行評價(jià)，使所有學(xué)生都能積極動起來，將是我們未來改革中亟待解決的問題。

結(jié)語

化工熱力學(xué)課程從2009年開始進(jìn)行了CDIO工程教育培養(yǎng)模式的理論與實(shí)踐探索，并取得初步成效，我們將不斷努力探索，使這一教育模式趨于科學(xué)、有效。積極推進(jìn)CDIO人才培養(yǎng)的培養(yǎng)方案改革和教學(xué)方法創(chuàng)新，開展適應(yīng)于學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法創(chuàng)新，在傳統(tǒng)的案例式、啟發(fā)式、交流式教學(xué)方法改革中推進(jìn)體驗(yàn)式、研究式、討論式教學(xué)方法，利用具體工程項(xiàng)目的實(shí)施，引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”，通過營造工程環(huán)境，實(shí)現(xiàn)師生間、學(xué)生間對話式學(xué)習(xí)和合作式學(xué)習(xí)，形成教學(xué)相長的生動學(xué)習(xí)局面。在教學(xué)過程中融入最新的化工工程技術(shù)成果和工藝方案，啟迪學(xué)生的工程意識和利用科技成果的創(chuàng)業(yè)意識，開拓學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)精神，構(gòu)筑“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”應(yīng)用型人才培養(yǎng)的知識新體系和課程新體系。

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作者簡介：

篇（7）

工程熱力學(xué)是研究熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的一門課程，它是以熱能利用為背景而發(fā)展起來的一門學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步已經(jīng)深入到冶金、環(huán)境、機(jī)械、交通運(yùn)輸、航空航天、電子信息、化學(xué)工程等領(lǐng)域。因此，學(xué)習(xí)能量在熱力設(shè)備中的轉(zhuǎn)換規(guī)律，對經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)有重要意義。然而，由于本身的特點(diǎn)，工程熱力學(xué)這門課程存在教師難教、學(xué)生難學(xué)的問題，如何提高工程熱力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，教師需要進(jìn)行深入的思考。本文從工程熱力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，探討提高工程熱力學(xué)教學(xué)質(zhì)量的方法。

一、工程熱力學(xué)的課程特點(diǎn)

在工程熱力學(xué)的基本定律和定義中出現(xiàn)了很多概念，而且這些概念學(xué)生容易混淆。如熱容的概念，有體積熱容、質(zhì)量熱容、摩爾熱容、比定壓熱容、比定容熱容等。系統(tǒng)的分類有閉口系統(tǒng)、開口系統(tǒng)、穩(wěn)定流動系統(tǒng)、簡單可壓縮系統(tǒng)等。壓力有絕對壓力、表壓力、當(dāng)?shù)卮髿鈮旱龋@些概念之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，對概念的準(zhǔn)確把握是繼續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

本課程公式多，每一個公式都是為了解決某一具體問題而推導(dǎo)出來的，所以有很大的針對性。換句話說，公式都有相應(yīng)的使用條件，如果公式和使用條件不匹配，就會得到錯誤的結(jié)果。因此要求學(xué)生不僅要記公式，還要記相應(yīng)的使用條件，這就增加了學(xué)習(xí)難度。即使是同一個公式，在不同情況下，也有著不同的表達(dá)形式。比如熱力學(xué)第二定律，既克勞修斯積分不等式，又有熵方程，還有熵增原理。

二、工程熱力學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀

由于目前我們處于一個知識快速更新的時代，大學(xué)的教學(xué)計(jì)劃和人才培養(yǎng)方案也隨之不斷變化，越來越多的新課程加入到教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，這就使得每門課程的學(xué)時不斷減少，就以我校的過程控制與裝備專業(yè)為例，工程熱力學(xué)只有34學(xué)時，學(xué)時少與教學(xué)內(nèi)容多且難產(chǎn)生了巨大的矛盾，這對教師和學(xué)生都是不小的挑戰(zhàn)。

工程熱力學(xué)是一門理論性很強(qiáng)的學(xué)科，需要運(yùn)用物理和數(shù)學(xué)的知識解決工程上的問題，所以學(xué)好這門課需要較好的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)。而目前由于高校擴(kuò)招，二本院校的學(xué)生都是經(jīng)一本院校篩選后的生源，學(xué)生基礎(chǔ)較差，物理和數(shù)學(xué)的基本功都不扎實(shí)，學(xué)生學(xué)起來很吃力，很容易導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，這給課程教學(xué)帶來一定困難。

工程熱力學(xué)不僅理論性強(qiáng)，而且和實(shí)踐聯(lián)系緊密，課程內(nèi)容本身就是從實(shí)踐中總結(jié)出來并去指導(dǎo)實(shí)踐的，但是由于目前學(xué)時限制和學(xué)校條件限制，學(xué)校并沒有開設(shè)工程實(shí)踐課，理論與實(shí)際脫節(jié)，不利于學(xué)生對知識的理解與消化，難以與實(shí)際相結(jié)合。

三、教學(xué)方法的改進(jìn)

1.多媒體與板書相結(jié)合，提高教學(xué)效果。多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)的板書教學(xué)各有利弊，在教學(xué)中不能完全采用某一種教學(xué)方式，而應(yīng)該將兩者有機(jī)結(jié)合起來。多媒體教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)是可以展示工程上常用的一些設(shè)備及其內(nèi)部構(gòu)造以及工作過程，可以適當(dāng)彌補(bǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)的缺陷。學(xué)生不僅可以看到這些設(shè)備的外觀，還可以看到設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造，以動畫的方式演示設(shè)備的工作過程。這些內(nèi)容用傳統(tǒng)的板書是無法進(jìn)行說明的，只能用多媒體的方式進(jìn)行教學(xué)。因此，必須采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)方式，將重要的公式推導(dǎo)和概念以及每節(jié)課的重點(diǎn)難點(diǎn)，在黑板上表達(dá)清楚。

2.注重理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師。要想讓學(xué)生學(xué)好一門課程，首先要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而工程熱力學(xué)比較抽象，如果只講理論而不聯(lián)系實(shí)際，很容易讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。如果在課堂上多舉生產(chǎn)及生活中的實(shí)例，讓學(xué)生能夠用所學(xué)的知識解決實(shí)際問題，則會激發(fā)學(xué)生興趣，吸引學(xué)生去探索未知的知識領(lǐng)域。工程熱力學(xué)是一門從實(shí)踐中總結(jié)出來的學(xué)科，和實(shí)踐聯(lián)系非常緊密。比如熱力學(xué)第一、第二定律，就是人們長期實(shí)踐的總結(jié);講述熱能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換時，可以舉內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、火力發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)的例子，這些是與生產(chǎn)和生活密切相關(guān)的實(shí)例，很容易引起學(xué)生的好奇心，從而提高教學(xué)效果。

3.用圖解決一些問題，使問題化繁為簡。工程熱力學(xué)經(jīng)常用圖的方式解決問題。工程熱力學(xué)基本的圖有兩個，分別是p-v圖和T-s圖，p-v圖為示功圖，T-s圖為示熱圖。在分析熱力過程和熱力循環(huán)時，圖是很有力工具。如在分析熱力過程時，將不同的熱力基本過程畫在圖上，很直觀地就可以分析出各個過程功與熱之間的大小關(guān)系;在分析熱力循環(huán)和制冷循環(huán)時，如果用公式分析影響循環(huán)效率的因素有哪些，以及提高循環(huán)效率的途徑是什么，將進(jìn)行大量的計(jì)算，而如果用圖進(jìn)行分析，就很直觀，省略了大量的計(jì)算，所以在教學(xué)時要灌輸給學(xué)生用圖解決問題的思想。

篇（8）

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0179-03

一、引言

學(xué)習(xí)化工熱力學(xué)課程的目的是為了解決實(shí)際問題，物性數(shù)據(jù)的計(jì)算是本課程的重要內(nèi)容，因?yàn)檫^程工程的研究、設(shè)計(jì)、操作與優(yōu)化中都離不開物性數(shù)據(jù)。從容易測量的性質(zhì)推算如U、H、S等難測量的性質(zhì)；從溫和條件的物性數(shù)據(jù)推算航天發(fā)射、深潛高壓等苛刻條件下所需的物性數(shù)據(jù)；等等。這些都有重要的理論與實(shí)際意義。

由經(jīng)典熱力學(xué)原理能方便地建立起不同性質(zhì)之間的聯(lián)系（即普遍化關(guān)系式），為實(shí)現(xiàn)不同性質(zhì)之間的推算提供依據(jù)。但要推算出具體系統(tǒng)的性質(zhì)數(shù)據(jù)，還必須引入反映系統(tǒng)特征的模型，如狀態(tài)方程等。

篇（9）

關(guān)鍵詞：能分析 分析 能效率 效率 損失

0 引言

隨著人們節(jié)能意識的不斷提高，為了獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，人們將熱力學(xué)原理應(yīng)用于工程實(shí)際各能量系統(tǒng)的分析中。能量系統(tǒng)的熱力學(xué)分析是根據(jù)熱力學(xué)原理對各種能量系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，以明確系統(tǒng)各部位的能量損失狀況，求取各種性能指標(biāo)，對所研究的系統(tǒng)進(jìn)行客觀評價(jià)。

1 熱力學(xué)分析的方法、內(nèi)容

熱力學(xué)分析的方法主要包括兩種：以能量平衡為基礎(chǔ)的叫做能分析法，它是傳統(tǒng)的分析方法，依據(jù)熱力學(xué)第一定律，建立在能量“量”的守恒上，對熱力系統(tǒng)進(jìn)行分析。而以平衡為基礎(chǔ)的叫做分析法，是近些年發(fā)展起來的一種方法，依據(jù)熱力學(xué)第二定律，是對能量“質(zhì)”的分析[1][2]。

1.1 能分析法

能分析法是以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，應(yīng)用熱平衡原理，并以熱效率為基本評價(jià)準(zhǔn)則，分析、評價(jià)系統(tǒng)能量有效利用狀況的方法。它依據(jù)能量系統(tǒng)建立熱力學(xué)模型，進(jìn)行能量平衡計(jì)算，得出系統(tǒng)的熱效率和各項(xiàng)熱損失，得到系統(tǒng)熱損失的分布，從而找出系統(tǒng)中熱損最大的薄弱環(huán)節(jié)和部位，為改進(jìn)設(shè)備和系統(tǒng)的用能狀況提供技術(shù)依據(jù)。

1.2 分析法

分析法是以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的熱力學(xué)分析法。它是依據(jù)能量中的平衡關(guān)系，列出平衡方程并求解，通過分析，揭示能量中的轉(zhuǎn)換、傳遞、利用和損失的情況，確定出該系統(tǒng)或裝置的利用效率。

分析法的主要內(nèi)容有[3]：

①進(jìn)行物流、熱量衡算，確定輸入、輸出體系中各種物流量、熱流量、功流量以及各物流的狀態(tài)參數(shù)（如溫度、壓力、組成等）。

②流計(jì)算。

③由平衡方程確定過程的損失。

④確定效率。

參與用能系統(tǒng)的流，可以分為三類，即輸入流、輸出流和系統(tǒng)內(nèi)流。

①輸入流類：是指由外界的源，物流穿過系統(tǒng)邊界而進(jìn)系統(tǒng)的。

②輸出流類：是指由系統(tǒng)通過邊界向外輸出的。

③系統(tǒng)內(nèi)部類：是指系統(tǒng)的輸入于輸出之差的部分。

1.3 兩種熱力學(xué)分析法的比較

兩種熱力學(xué)分析方法都是通過輸入輸出，有效利用能和損失的平衡，求解系統(tǒng)的總損失，進(jìn)而確定損失的分布。并通過計(jì)算出的效率有效利用率來評價(jià)系統(tǒng)的完善程度。但能分析法只是從不同質(zhì)的能量在數(shù)量上的守恒來計(jì)算損失，因而只計(jì)算外部損失而忽視了內(nèi)部損失，其評價(jià)指標(biāo)也只是計(jì)算了被利用部分能的數(shù)量和輸入能的數(shù)量而忽略了其質(zhì)量的變化，即忽略了過程的不可逆性所帶來的損失。而且能效率的分子分母常常是不同質(zhì)的對比，不能準(zhǔn)確地表征能量的利用程度，而效率和分析法正好能解決上述缺陷，所以分析法要比能分析法更科學(xué)、更深入也更全面，它能準(zhǔn)確地揭示損失的原因、部位以及指出改進(jìn)方向等。分析方法既可以進(jìn)行系統(tǒng)分析，又可以進(jìn)行優(yōu)化綜合，它可以很便捷地進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，與經(jīng)濟(jì)因素結(jié)合后還可作設(shè)備全壽期成本統(tǒng)計(jì)等[4]。

隨著節(jié)能工作的一步步深入，分析方法在能源管理、熱能動力、制冷技術(shù)、石油化工和冶金等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，有些國家已經(jīng)將方法用于熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)分析當(dāng)中，而我國火電機(jī)組熱力系統(tǒng)的分析方法實(shí)際上都是基于熱力學(xué)第一定律的分析方法，其存在的缺點(diǎn)是不能揭示內(nèi)部不可逆性大小，不能反映能質(zhì)的蛻變情況，不能體現(xiàn)不可逆性對經(jīng)濟(jì)性造成的影響。因此對熱力系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，根據(jù)分析結(jié)果所提出的問題采取相應(yīng)的措施提高熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[5][6]。

2 鍋爐系統(tǒng)的熱力學(xué)分析

2.1 原始數(shù)據(jù)

某電廠鍋爐，其出口蒸汽壓力為p=13.72MPa，溫度為330℃，給水溫度tw=215℃，尾部排煙溫度為135℃，過熱蒸汽量為410t/h，空氣預(yù)熱器出口空氣溫度為226℃，爐膛過剩空氣系數(shù)為1.1。理論空氣量為4.907m3/kg，每小時燃煤量為58298kg，其燃煤的低位發(fā)熱量QL=18636

kJ/kg，全水分ω=4.9%。環(huán)境溫度為19℃，依據(jù)上述數(shù)據(jù)分別對此鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行能分析和分析。

2.2 分析計(jì)算

設(shè)圖中mf、ma、ms、mg和mw分別為燃料、空氣、蒸汽、煙氣和給水的質(zhì)量流量；而ha、hs、hg分別表示相應(yīng)物質(zhì)的焓，QL為燃煤的低位發(fā)熱量，QB是損失的熱量；ef、ea、es、eg和ew表示相應(yīng)各物質(zhì)流的比，IQ為向環(huán)境散失熱量而引起的損失。由題設(shè)得：mf=58298kg，ma=4.907×1.293×1.1×58298=406875kg，ms=410000kg，不考慮鍋爐排污損失mw=ms=410000kg，由已知溫度查表得：

ha=509.4kJ/kg sa=7.2245kJ/（kg?k） hs=3469.8kJ/kg，ss=3.5449kJ/（kg?k），hw=598.4kJ/kg，sw=2.4747kJ/（kg?k），ha=292.25kJ/kg，so=6.6732kJ/（kg?k）

圖1 鍋爐的能量平衡

圖2 鍋爐的平衡

按照圖1所示的鍋爐能量平衡關(guān)系，得出能量平衡方程：

mfQL+maha+mwhw=mshs+mghg+QB （1）

其中QB、mghg為損失的能量，而mshs-mwhw=ms（hs-hw）為有效利用的能量，則該鍋爐的能效率為：

η=

=

=1.91（2）

按照圖2所示的鍋爐平衡關(guān)系，可以寫出下面的平衡方程：

mfef+maea+mwew=mses+mgeg+IQ+IB（3）

式中IB表示整個鍋爐內(nèi)部過程總的損失。考慮到mw=ms，則鍋爐內(nèi)部過程總損失為：

IB=mfef+maea-ms（es-ew）-mgeg-IQ（4）

該鍋爐的目的效率η應(yīng)為：

η= （5）

由于es=（hs-h0）-T0（Ss-S0），ew=（hw-h0）-T0（Sw-S0）兩式相減得：

es-ew=（hs-hw）-T0（Ss-Sw） （6）

用（5）對應(yīng)除以（2）可得：

η=η （7）

將（6）式代入上式，則有：

η=η（1-T0） （8）

代入數(shù)據(jù)得：

ea=（ha-h0）-T0（sa-so）

=（509.4kj/kg-292.25kj/kg）-292.3（7.2245-6.6732）

=56.01

η=η（1-T0）

=0.91（1-）

=0.69

3 結(jié)論

從以上的計(jì)算結(jié)果可以看出，雖然是對同一臺鍋爐進(jìn)行效率計(jì)算，但能效率和效率相差很大，能效率為91%而效率僅為69%，能效率的計(jì)算主要取決與鍋爐排煙向外界散熱的多少，主要考慮的是能量“數(shù)”的變化。但效率則不同，它不僅考慮了鍋爐燃燒過程中的外部損失，而且考慮了燃燒、傳熱等鍋爐內(nèi)部各個過程所造成的不可逆損失。實(shí)際上，蒸汽鍋爐的損失中最大的一項(xiàng)就是燃料燃燒和傳熱造成的損失，所以雖然從能效率即能量的數(shù)量上來看鍋爐損失的不多，但這部分能量都是高品位的能量，價(jià)值都很高[7][8]。

由此可見，效率比能效率更能完善地反映鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)性。所以，通過系統(tǒng)分析計(jì)算，找出損高的部位，采取相應(yīng)措施進(jìn)行改善。對目前我國火電機(jī)組熱力系統(tǒng)分析具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭體寬.熱力發(fā)電廠.中國電力出版社，2001.

[2]郭民臣，魏楠.電廠熱力系統(tǒng)矩陣熱平衡方程式及其應(yīng)用[J].動力工程，2002，22（2）：1733-1738.

[3]杜亞榮.600MW機(jī)組熱力系統(tǒng)的熱力學(xué)分析與優(yōu)化.碩士學(xué)位論文，保定：華北電力大學(xué)動力系，2007.

[4]朱明善.能量系統(tǒng)的分析.清華大學(xué)出版社，1988.

[5]林萬超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論.西安：西安交通大學(xué)出版社，1994.

篇（10）

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.01.059

近年來，我國參照有關(guān)《華盛頓協(xié)議》成員國的做法，開展了面向我國本科教育專業(yè)進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證工作。“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”旨在全面提高我國工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高素質(zhì)各類型工程技術(shù)人才。我校的化學(xué)工藝專業(yè)于1998年獲原化工部高等學(xué)校重點(diǎn)學(xué)科，同年獲得碩士學(xué)位授予權(quán)。2004獲湖北省教育廳“有突出成就創(chuàng)新學(xué)科”，2006年為湖北省第四批立項(xiàng)建設(shè)的擬增列二級學(xué)科博士學(xué)位點(diǎn)。化工熱力學(xué)課程在化工類人才培養(yǎng)中起著承前啟后的作用，是基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間不可缺少的“橋梁與紐帶”。同時，化工熱力學(xué)又是應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，它的內(nèi)容是后續(xù)分離工程、化學(xué)反應(yīng)工程等課程的重要基礎(chǔ)，其核心任務(wù)在于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生將熱力學(xué)基本原理應(yīng)用于化工技術(shù)領(lǐng)域能力的目的。為更好地推進(jìn)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，僅僅將書本中的知識講解給學(xué)生是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。化工熱力學(xué)課程教學(xué)改革需要在激發(fā)學(xué)生興趣的基礎(chǔ)上將理論知識和實(shí)際運(yùn)用結(jié)合，公式概念和現(xiàn)代化設(shè)計(jì)軟件結(jié)合，根據(jù)自己學(xué)校本身化工專業(yè)的特色和優(yōu)勢，開展相應(yīng)的化工熱力學(xué)教學(xué)工作。本課題將以我校化工與制藥學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)的本科生為研究對象，圍繞我校化工專業(yè)認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)背景下化工熱力學(xué)課程教學(xué)中貫徹工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)方法改革與實(shí)踐，提出一些建議和思考。

1 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，提升整體素質(zhì)

事業(yè)要發(fā)展，關(guān)鍵在人才，基礎(chǔ)在教育。基礎(chǔ)教學(xué)工作需要強(qiáng)大的師資力量作為后盾，只有完善的教學(xué)系統(tǒng)，才能定制出一套幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的好方法。化工熱力學(xué)是化學(xué)工程的基礎(chǔ)學(xué)科，具有很強(qiáng)的理論性和應(yīng)用性，書中有大量的公式和定律，不乏較多的難點(diǎn)，這些對教師如何很好地提升教學(xué)效果，讓學(xué)生聽得懂，用得到，有很大的挑戰(zhàn)。目前，學(xué)院一些教師對書本上的理論知識熟悉，但工程經(jīng)驗(yàn)以及理論教學(xué)和實(shí)際運(yùn)用之間的相互轉(zhuǎn)換相對薄弱，這讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中或因理論知識過于枯燥而影響學(xué)習(xí)積極性，這不僅阻礙了教學(xué)效果，也不利于適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量人才的培養(yǎng)。針對這些問題，學(xué)校應(yīng)該采取措施，建設(shè)一支以“卓越計(jì)劃”為根本的高水平的師資隊(duì)伍。（1）注重優(yōu)秀教師的引進(jìn)，優(yōu)先聘請既有化工生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)歷，又懂得化工熱力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的優(yōu)秀老師；（2）學(xué)院要加大校企合作力度，讓老師有更多的機(jī)會深入實(shí)踐，在實(shí)踐中切實(shí)感受理論與實(shí)際生產(chǎn)之間的差別和聯(lián)系，在以后的教學(xué)工作中能更好、更全面地將化工熱力學(xué)中的理論知識與工程實(shí)踐結(jié)合起來。（3）教師之間定期開展教學(xué)工作會議，反饋近期教學(xué)中遇到的問題，對那些教學(xué)過程中學(xué)生普遍存在的疑問和教學(xué)難點(diǎn)要集中討論，給出解決方案，動態(tài)教學(xué)提升教學(xué)質(zhì)量。（4）學(xué)校應(yīng)與其他院校建立學(xué)科教學(xué)網(wǎng)絡(luò)，共享教學(xué)成果與心得，從中汲取好的教學(xué)方法和新的教學(xué)思維，提升學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量。

2 優(yōu)化課本內(nèi)容，重視化工熱力學(xué)課程學(xué)習(xí)的應(yīng)用性

“理論與實(shí)際結(jié)合，原理與應(yīng)用并重”應(yīng)該是化工熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)先考慮條件。化工專業(yè)認(rèn)證和卓越工程師培養(yǎng)背景下化工熱力學(xué)課程的教學(xué)應(yīng)該旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，課程的教學(xué)既要有專業(yè)性，又要有社會實(shí)用性。對于化工熱力學(xué)書本內(nèi)容上的教學(xué)提出以下幾點(diǎn)建議。（1）根據(jù)專業(yè)認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)的要求，根據(jù)學(xué)校教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整，課時的縮減，重構(gòu)符合工程認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的化工熱力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容體系；（2）根據(jù)化工熱力學(xué)基本概念多、公式多、推導(dǎo)多，難點(diǎn)多的特點(diǎn)，重視化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容的聯(lián)系性，例如從流體的P-V-T關(guān)系及熱力學(xué)性質(zhì)出發(fā)，到流體的相平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡，最后與傳質(zhì)、分離，反應(yīng)工程相聯(lián)系，將基礎(chǔ)內(nèi)容聯(lián)系起來，對于復(fù)雜問題的解決很有幫助；（3）提出“從生活中來到生產(chǎn)中去”教改思路，啟發(fā)學(xué)生在日常生活中用熱力學(xué)的原理去分析問題。比如冰箱的工作原理與空調(diào)是否相同？打開冰箱門能起到降溫的效果嗎？通過這些生活例子引入講解制冷循環(huán)與熱泵循環(huán)的原理，可以使學(xué)生的理解和掌握這類循環(huán)的應(yīng)用；（4）收集化工生產(chǎn)中化工熱力學(xué)的應(yīng)用實(shí)例，在教學(xué)中注意與工程實(shí)踐相結(jié)合，以生動的例子來講解熱力學(xué)原理的應(yīng)用。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題”以及“低溫?zé)峁芙捣嗖罔F路凍土‘多動癥’”、“化工熱力學(xué)與遏制全球變暖的關(guān)系”等科學(xué)前沿成果等這些與教材和生活緊密結(jié)合的化工生產(chǎn)實(shí)例都可以運(yùn)用到化工熱力學(xué)的教學(xué)中。

3 加強(qiáng)現(xiàn)代化軟件的應(yīng)用

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到化工科研，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)等各個領(lǐng)域，大部分工程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究都需要借助強(qiáng)大的化工軟件。熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算和化工過程模擬分析都可以借助化工軟件來實(shí)現(xiàn)。在化工熱力學(xué)課程教學(xué)的過程中，應(yīng)該加強(qiáng)現(xiàn)代化軟件的應(yīng)用，將專業(yè)知識和計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用相結(jié)合，讓學(xué)生能運(yùn)用已學(xué)的現(xiàn)代化化工軟件來解決課本和生活中的實(shí)際問題，模擬和分析簡單的化工過程。對于流體P-V-T的教學(xué)時，可以引入Math-ematica軟件求解立方型狀態(tài)方程的根，也可以采用Newton-Raphson迭代法數(shù)值求解。講解相平衡時，將工程上常用的Aspen Plus軟件引入到氣液相平衡計(jì)算中，模擬精餾分離甲醇-水混合物的過程。對于數(shù)據(jù)計(jì)算類，包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、物料衡算、能量衡算、精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算和經(jīng)濟(jì)評價(jià)等，可以運(yùn)用Matlab，Visual Basic等常用軟件。現(xiàn)代化工軟件的學(xué)習(xí)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提升綜合實(shí)力，也為后續(xù)的化工分離工程等學(xué)科的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，增強(qiáng)了工程意識，適應(yīng)了化工專業(yè)認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)的要求。

4 將教學(xué)與本校專業(yè)特色建設(shè)相結(jié)合

學(xué)校專業(yè)特色建設(shè)是提高辦學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。近十多年來，高校超常發(fā)展帶來一個負(fù)面化問題是同質(zhì)化嚴(yán)重，學(xué)校特色淡化。我校的特色學(xué)科化學(xué)工程與技術(shù)為地區(qū)經(jīng)濟(jì)提供了巨大的幫助，是中南地區(qū)唯一培養(yǎng)化工礦山相關(guān)專業(yè)人才的本科院校，在磷資源開發(fā)利用方面，學(xué)術(shù)水平居于全國領(lǐng)先地位。湖北省磷化工中心就設(shè)在學(xué)校。除了在磷資源開發(fā)方面，石油煉制，精細(xì)化工等都是學(xué)校的特色專業(yè)。學(xué)校在化工方面有自己的特色和發(fā)展，化工熱力學(xué)也是大化工方向的基礎(chǔ)課程，可以將本課程的學(xué)習(xí)與學(xué)校化工特色專業(yè)相結(jié)合，這樣既有先進(jìn)的思想做指導(dǎo)又可以為我校特色專業(yè)的發(fā)展培育人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路，建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)，符合卓業(yè)工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的初衷。學(xué)校的超臨界流體萃取新技術(shù)可以運(yùn)用化工熱力學(xué)中的氣液平衡和氣固平衡來解釋，書本上所介紹的直接式熱泵精餾、間接式熱泵精餾、閃蒸再沸式熱泵精餾、蒸汽噴氣式熱泵精餾和吸收式熱泵精餾過程，如果是僅僅依賴教師課堂上的講授，學(xué)生只能簡單地了解這些技術(shù)，講到這些技術(shù)時可以將學(xué)生帶到學(xué)校的精細(xì)化工中試車間，讓學(xué)生直觀地感受這些工程技術(shù)，然后輔助熱力學(xué)上的知識講解，可以讓學(xué)生更好地掌握這些知識。利用學(xué)校化工特色專業(yè)現(xiàn)有的資源，開展更多這樣生產(chǎn)實(shí)踐活動，對化工熱力學(xué)的教學(xué)工作有很大幫助。

5 結(jié)語

針對化工熱力學(xué)課程的教學(xué)，國內(nèi)許多高等學(xué)校都進(jìn)行了一些富有意義的探索，如開展化工熱力學(xué)精品課程建設(shè)、雙語教學(xué)研究等方面的嘗試。但迄今為止，基于化學(xué)工藝專業(yè)認(rèn)證背景，結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)的化工熱力學(xué)課程工程實(shí)踐教學(xué)的探討，還亟需更多研究。大化工依然是有前景的有生命力的工程技術(shù)和制造行業(yè)，化工熱力學(xué)課程的教學(xué)需要更為科學(xué)、深度的改革。始終本著以培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)，對促進(jìn)高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量為目的，深化對化工熱力學(xué)課程教學(xué)的改革。

*通訊作者：金士威

武漢工程大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目（X2013010）資助

參考文獻(xiàn)

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篇（11）

化工熱力學(xué)作為化學(xué)工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和必修主干課，是一門理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，它既要解決化學(xué)問題，又要解決工程實(shí)踐問題[1]。通過化工熱力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握化工熱力學(xué)的基本概念和理論，利用化工熱力學(xué)的原理和模型進(jìn)行化工過程能量、相平衡及化學(xué)反應(yīng)平衡分析和研究，利用化工熱力學(xué)的方法對化工中物系的熱力學(xué)性質(zhì)和其它化工物性進(jìn)行關(guān)聯(lián)及推算，解決化工生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中的有關(guān)實(shí)際問題[2-3]。本課程的基本概念和公式多，理論抽象，計(jì)算與公式推導(dǎo)較難，學(xué)生系統(tǒng)掌握該課程的內(nèi)容比較困難， 本文從教材建設(shè)和教學(xué)實(shí)施方法上進(jìn)行探討，使學(xué)生更好地掌握其基本原理和實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)高素質(zhì)的化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才。

1 根據(jù)化學(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)方案要求，精選教學(xué)內(nèi)容，使之具有合理性、實(shí)用性，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合

化工熱力學(xué)的主要任務(wù)是使學(xué)生熟悉熱力學(xué)基本定律在化學(xué)工程中的應(yīng)用，掌握根據(jù)熱力學(xué)原理求取化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和化工過程中熱量與功的計(jì)算方法，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用熱力學(xué)基本原理分析解決化工領(lǐng)域中有關(guān)問題的初步能力。因此，在制定教學(xué)大綱和選擇教學(xué)內(nèi)容時， 將熱力學(xué)知識體系分成兩部分：一是流體的P-V-T性質(zhì)及計(jì)算、流體熱力學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用；二是溶液理論、相平衡及應(yīng)用。對于第一部分，主要介紹氣體和液體的P-V-T性質(zhì)及計(jì)算、流體的熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算。要求熟練掌握常用的流體狀態(tài)方程及應(yīng)用計(jì)算，學(xué)會計(jì)算的思路、步驟和方法；掌握利用狀態(tài)方程和熱容數(shù)據(jù)計(jì)算流體的熱力學(xué)性質(zhì)的方法，繪制熱力學(xué)圖表。第二部分介紹溶液活度系數(shù)模型方程以及相平衡理論及其在化工分離中的應(yīng)用。要求能根據(jù)超額吉布氏自由能與活度系數(shù)的關(guān)系，結(jié)合模型方程計(jì)算混合溶液的活度系數(shù)；掌握相平衡理論在不同條件下的方程表達(dá)式及其應(yīng)用，尤其是超臨界流體在分離中的應(yīng)用。采用循序漸進(jìn)、先易后難的方法逐步講解和學(xué)習(xí)，最后達(dá)到融會貫通。使教學(xué)內(nèi)容既要具有合理性、實(shí)用性，又能夠充分反映本學(xué)科領(lǐng)域的最新科技成果，并與化工生產(chǎn)發(fā)展需要相結(jié)合。

2 加強(qiáng)學(xué)科間的溝通與銜接，科學(xué)組織教學(xué)

化工熱力學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程， 是在物理化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化熱力學(xué)基本概念和理論，將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到解決工程實(shí)際問題上來的課程。因此化工熱力學(xué)具有知識的過渡性和很強(qiáng)的理論性、應(yīng)用性。化工熱力學(xué)中涉及到的熱力學(xué)基本定律，熱力學(xué)函數(shù)如焓、熵、內(nèi)能、自由焓、自由能，流體P-V-T關(guān)系的狀態(tài)方程等知識，均是物理化學(xué)中所學(xué)習(xí)過的，需要在化工熱力學(xué)中進(jìn)一步深化與應(yīng)用。

加強(qiáng)與高等數(shù)學(xué)學(xué)科的溝通，解決公式推導(dǎo)計(jì)算難的問題。化工熱力學(xué)中涉及到很多計(jì)算，如流體的P-V-T關(guān)系計(jì)算、熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算、化工過程能量分析計(jì)算、相平衡計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)平衡計(jì)算等，對高等數(shù)學(xué)知識的運(yùn)用要求多且較高。應(yīng)加強(qiáng)與相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程的橫向聯(lián)系，做到理論聯(lián)系實(shí)際。在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生放開思路，加強(qiáng)理論知識與實(shí)踐知識的聯(lián)系，將熱力學(xué)的有關(guān)理論與這些課程的實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，避免學(xué)生認(rèn)為化工熱力學(xué)理論太深、不好學(xué)的現(xiàn)象發(fā)生。

3 引導(dǎo)學(xué)生對熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算的編程求解；采用雙語教學(xué)，加強(qiáng)綜合知識的能力培養(yǎng)

化工熱力學(xué)的計(jì)算常涉及較多的公式及參數(shù)，計(jì)算量大且較復(fù)雜，通常需要進(jìn)行試差、迭代來處理，因而電算在化工熱力學(xué)計(jì)算中起著不可替代的作用。在講授熱力學(xué)性質(zhì)時，引入陳新志教材中的偏離函數(shù)的內(nèi)容。焓、熵、吉布氏自由能的偏離函數(shù)均可以通過狀態(tài)方程推導(dǎo)出復(fù)雜的表達(dá)式，編寫程序，即可以得到結(jié)果。相平衡中的計(jì)算更為復(fù)雜，編程計(jì)算大有裨益。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，編程計(jì)算雖然對部分學(xué)生有一定難度，但多數(shù)學(xué)生卻表現(xiàn)出很大的積極性，隨著上機(jī)題的完成，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力也得到提高。

此外，在教學(xué)中注意向?qū)W生介紹一些英文專業(yè)術(shù)語以及科技英語的表達(dá)方法，為學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)打下一定基礎(chǔ)，并推薦原版教材（Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics，J.M. Smith）部分章節(jié)給學(xué)生閱讀，雙語講解，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的英文閱讀和聽說能力。

4 強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，注重學(xué)生實(shí)踐能力及科研能力的培養(yǎng)

在實(shí)踐教學(xué)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，將難懂的知識與實(shí)際過程進(jìn)行關(guān)聯(lián)，運(yùn)用所學(xué)基本理論解決實(shí)際問題的能力，將抽象的熱力學(xué)概念和理論具體化，與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來，以消除學(xué)生對熱力學(xué)的畏懼情緒，培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力。比如我們延伸了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在二元汽液平衡數(shù)據(jù)測定和無限稀釋溶液活度系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)中，除測定必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)外，還要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算回歸出Wilson和van Laar模型方程參數(shù)，再比較兩種模型與實(shí)測值的偏差大小，并分析原因，從而達(dá)到了理論與實(shí)踐的結(jié)合。另外，還組織感興趣的同學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究。隨著生命科學(xué)和分子熱力學(xué)的發(fā)展，生化模型分子（例如含N，N-二甲基甲酰胺DMF和醇的混合物）由于其在生化過程模擬中的重要意義，正引起人們越來越多的注意。為了更深入地了解這些體系的熱力學(xué)性質(zhì)及分子間的作用力，組織學(xué)生采用Rose平衡釜測定常壓下二元體系（正丙醇—DMF，正丙醇－異丙醇，異丙醇—DMF）的常壓氣液相平衡數(shù)據(jù)來關(guān)聯(lián)三元體系（DMF +正丙醇+異丙醇）的性質(zhì)，并通過熱力學(xué)同一性檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。學(xué)生從查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定原料、試劑及分析方法，到實(shí)驗(yàn)操作，數(shù)據(jù)處理，并進(jìn)行整理寫出研究報(bào)告。這一過程對學(xué)生是一次全面的綜合訓(xùn)練，加強(qiáng)了理論與實(shí)踐的結(jié)合。對實(shí)驗(yàn)中遇到的問題老師及時解決，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際問題的能力，強(qiáng)化專業(yè)操作技能，同時也加深對溶液理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新意識。

5 適度引入多媒體教學(xué)，提高課堂教學(xué)效果

熱力學(xué)抽象、難懂，多媒體輔助教學(xué)具有形象、生動、直觀的特點(diǎn)，便于加深學(xué)生對問題的理解；同時大大增加了課堂信息量，提高了教學(xué)效率，還可免除教師上課時寫板書的勞累，因此多媒體輔助教學(xué)還是很有必要的。如在講解化工熱力學(xué)中混合物汽液相平衡計(jì)算，狀態(tài)方程法計(jì)算組成、溫度和壓力時，往往非常復(fù)雜而且容易出錯，迭代步驟繁多，計(jì)算費(fèi)時費(fèi)力。如果采用多媒體技術(shù)，可以形象生動地展示計(jì)算框圖，在程序中采用循環(huán)語句，只需要輸入初始的條件就可以很快得到結(jié)果。

但使用多媒體輔助手段也有缺點(diǎn)，主要是變換的畫面，雖能形象直觀地闡述豐富生動的信息，但用幻燈片顯示熱力學(xué)中公式推導(dǎo)顯得相當(dāng)機(jī)械、呆板，與看書相差無幾，無法體現(xiàn)教師的靈活思路，更無法調(diào)動學(xué)生的積極性，同時也會影響師生之間的情感交流，結(jié)果是學(xué)生反映來不及記筆記，聽課時就像看電影，教學(xué)效果差，對所學(xué)內(nèi)容印象不深，甚至形成了課下學(xué)生借教師課件拷貝的局面。因此，多媒體教學(xué)只是教學(xué)的輔助手段，不能成為教學(xué)的主體形式，多媒體教學(xué)優(yōu)勢并不是在任何課中都能體現(xiàn)出來的。熱力學(xué)教學(xué)應(yīng)采用多媒體與傳統(tǒng)板書相結(jié)合方式的教學(xué)手段，板書與多媒體的優(yōu)勢才能相得益彰，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生思維空間，更好理解化工熱力學(xué)內(nèi)容。

6 改革考核方式，注重學(xué)生靈活應(yīng)用知識的能力

考試是教學(xué)過程和教學(xué)成果的檢驗(yàn)，它往往成為教學(xué)過程的指揮棒，因此考試內(nèi)容及方法的改革是教學(xué)改革的重要組成部分，也是教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)熱力學(xué)課程的教學(xué)實(shí)踐，要求學(xué)生全面閱讀書籍，在歸納整理的基礎(chǔ)上，使知識系統(tǒng)化，找出學(xué)習(xí)中存在的問題，再集中解答。由于化工熱力學(xué)的理論性強(qiáng)，大量模型方程難以記憶，閉卷考試要花費(fèi)較多的時間和精力去記憶公式，難免疏虞理解和應(yīng)用，或本末倒置，顧此失彼。因此采用了開卷考試，考試的目的在于使學(xué)生對教材體系有個全面的理解，突出重點(diǎn)和實(shí)用性，善于靈活應(yīng)用。而且整個試卷均采用英語出題，這就加大了熱力學(xué)題的難度，有些學(xué)生對英文句子不理解或不懂得專業(yè)詞匯，導(dǎo)致答題南轅北轍。部分學(xué)生懷著僥幸心理，想依賴考場上翻書籍蒙混過關(guān)，但因課程知識的復(fù)雜性，突擊過關(guān)是不現(xiàn)實(shí)的。因此開卷考試，擴(kuò)大了學(xué)生的閱讀量，注重學(xué)生融會貫通的能力。

參考文獻(xiàn)