《化工热力学》课程线上教学方法浅述

孙 强

(中国石油大学(北京) 化学工程与环境学院 化学工程系，北京 102249)

1 简介

2020年突如其来的新冠肺炎疫情阻碍了高校学生返校上课的正常步伐，迫使高校师生不得不采用线上授课和学习的方式[1]，来完成大学各阶段安排的不同课业，这对广大师生而言都是前所未有的挑战：一来要求高校教师必须熟悉教学软件(或平台)的使用，能够进行正常的授课教学；二来要求学生能够适应线上学习及考试的模式，保证学习过程的效果。然而，针对多元化的高校特色及差异性的课程特点，对教师授课方法和学生学习方法均提出了较高的要求，因此，应当充分结合课程性质和内容，形成有效的在线教学方法[2-3]。

《化工热力学》课程是中国石油大学(北京)化学工程与工艺、能源化学工程专业的一门专业必修课，是环境工程、应用化学等专业的选修课，主要讲授运用经典热力学的原理，结合反映体系特征的模型，解决工业过程(特别是化工过程)中热力学性质的计算和预测、能量的有效利用、相平衡计算等实际问题，是从事化工过程研究、开发和设计工作必不可少的核心课程之一，也是我校着力打造的“金课”[4]课程之一。该课程选用教材为本校陈光进老师等自编的、石油工业出版社出版的《化工热力学》(第二版)[5]。由于《化工热力学》涉及的基础概念繁多且抽象、计算公式复杂且对数学推导能力要求较高，因而对学生学习过程造成了较高的挑战。针对这样一门课程，在采用线上教学方式授课过程中，更加要求注重教学方法的开发，保证学生的学习效果。文章浅述了如何结合课程内容开发有效的教学方法，以调动学生的学习积极性，提高知识掌握程度，增强学习效果。

2 线上教学方法

2.1 教学模型开发

教学模型(包括教学工具和教学动画)的开发能够极大程度地吸引学生的学习积极性，而且对于《化工热力学》中抽象生涩的课程知识点而言是非常有效的教学方法之一。例如，作者围绕本校《化工热力学》教材第四章中“热力学图表”、“蒸汽动力循环”以及“制冷”的内容，同时结合第三章中“稳流过程能量平衡方程”的内容，开发了相应的教学模型(3D打印模型)，如图1所示，以使学生能够更好地理解蒸汽动力循环和制冷循环中不同设备中发生的具体过程、在温熵(T-S)图中循环介质的具体状态变化以及对应不同过程的能量平衡计算方法。

图1 蒸汽动力循环及制冷循环教学模型

2.2 PPT课件视频植入

按图索骥、照猫画虎式的授课形式很难获得良好的教学效果。采用线上教学的授课方式，应当充分利用网络便利，结合讲课内容将网上的视频、动画等素材融入教学PPT课件，既可以有效调动学生的学习兴趣，又可以通俗易懂地将讲授知识形成视觉和感知认识，强化学习和记忆效果。例如，在讲授蒸汽动力装置时，查阅下载蒸汽火车的结构与工作原理的相关视频，继而引出并讲解蒸汽动力装置的组成，可以使学生更容易把握该部分关键知识点。

2.3 雨课堂(腾讯会议/课堂)+教学平台建设

从线下到线上的教学方式的转变，并没有改变教学过程的主要场所是课堂这一特点。因此，线上课堂(如雨课堂、腾讯课堂等)仍然是切实保证教学效果的主阵地。然而，仅依靠课堂上有限的时间达到牢固掌握所学知识的目的显然是不切实际的，应当从教学过程的全部环节(教师备课、学生学习及课后复习等)出发，提高《化工热力学》课程的学习挑战度。基于此，作者利用本校超星网络教学平台形成了雨课堂授课+超星网络教学平台的线上教学方法。对教师而言，提高了备课、讲课和对学生整体学习把握的要求。对学生而言，提出了课上听讲+课下复习的更高强度的学习要求。雨课堂及超星网络教学平台的投入可帮助教师及时了解学生的学习情况，并根据学生的反馈及学习效果不断改进授课细节，有的放矢地提高学生的学习效果，同时有助于增进师生间的交流，提高学生学习的兴趣。

2.4 化工热力学实验教学视频辅助

为有效配合课堂教学内容，充分利用我校“化工热力学教学实验室”的便利和优势，将开设的CO2相行为测定、制冷系数测定和CO2溶解度测定3个实验内容录制成教学视频，剪辑编排后嵌入教学课件中，在一定程度上形成理论联系实际的教学方法，可以帮助学生更好地理解掌握流体热力学性质、制冷循环和相平衡的知识，加深对所学知识的记忆程度。

3 结论

受迫于新冠肺炎疫情的影响，开展线上模式的教学方式势在必行。为有效保证老师教和学生学的效果，应当根据实际授课的内容和特点有针对性地开发适宜的线上教学方法。本文结合《化工热力学》课程教材内容，从教学模型开发、课件视频植入、雨/腾讯课堂+教学平台建设和实验教学辅助教学4个方面浅述了该课程的教学方法开发与建立，以充分调动学生的学习态度，并增强学习效果。