化工热力学教学体会

梁喜珍，周跃明，杨婥

摘要：根据化工热力学课程内容的特点，在教学过程中重视绪论讲解，深化例题剖析，完善考核方式，着重培养学生独立分析和解决热力学实际应用问题的能力。

关键词：化工热力学;教学体会;学生

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）01-0311-02

化工热力学是化学工程与工艺专业的一门主干课，是学生在具备了物理化学、化工原理等基础知识后必修的专业基础课。它是化學反应工程、分离工程和化工设计等课程的基础。化工热力学内容广泛，公式多，逻辑性强，很多学生在该课程的学习过程中，感到无所适从[1]，化学热力学课程的学习任务是总结、深化热力学基本定律及相关理论知识，研究各种物理化学变化过程的平衡理论、条件或极限状态，如有效利用能量，培养和提高从事化学生产、设计的学生，以及科学研究工作的理论分析。因此，在教学过程中，要引导学生掌握本课程的基本原理和应用方法，提高理论联系实际的能力。

一、重视绪论的讲解，增强学生对课程体系的总体把握

在一门课程的讲授过程中，绪论部分可以说是该课程的领航灯[2]，但作为课程的第一堂课，绪论既是全书的序幕，又是课本的纲领[3]。绪论的系统讲授不仅可以让学生详细了解本课程的发展概况和学科联系，而且能激发学生的学习兴趣，让学生能从整体上初步把握课程的内容。在讲授过程中，我们通过多媒体生动形象地向学生展现了热力学的发展历史及其在热力学发展过程中一些科学家发现的定理、定律的故事，并将相关课程有效地衔接起来。例如，告诉学生化工热力学是物理化学热力学部分的延伸，又是物理化学在真实过程中的拓展，复习了已学物理化学中相关重要的公式，引导学生回忆和巩固，激发学生的学习兴趣。而对化工热力学知识脉络等方面的讲解，能够使学生对该课程有一个系统的总体把握，让学生清楚“原理—模型—应用”构成了化工热力学内容的“三要素”。原理是基础，应用是目的，模型是应用中不可缺少的工具。只有真正理解和掌握热力学的基本原理，才能根据原理选择建立或修正模型，并应用于解决工程的实际问题，使学生了解各章的主要内容的作用和联系，对教学有全面的了解。

二、深化例题剖析，重视概念之间的相互联系

化工热力学既难教又难学[4]，教学内容包含大量抽象的理论、复杂的推导和烦琐的计算，除了课堂教学把这些概念、原理和公式充分讲清楚外，还必须通过一些例题的深入剖析和充分的作业练习才能使学生真正掌握。

化工热力学三要素中的应用部分主要包括均相封闭系统和均相敞开系统，化工热力学课程的一条主线吉布斯函数G起着重要的作用[5]。举一个典型例题，例如：某二元混合物，其中A、B、C为温度T、压力p的函数，lnf=A+Bx■+Cx■■，x■（i=1，2）为混合物中1组分和2组分的组成（摩尔分数）。确定G■/RT、lnγ■、lnγ■（以Lewis-Randall规则为两组分的标准态），求解该题目涉及较多概念：混合物的逸度f和混合物中各组分的组分逸度■■的关系式是lnf=∑x■ln■或者ln■=■■，活度系数γ■和组分逸度■■及纯组分的逸度f■之间的关系是γ■=■，超额吉布斯自由能G■与各组分活度系数γ■的关系式是G■/RT=∑x■lnγ■或者lnγ■=■■。题目要求根据已知条件lnf与A、B、C、x■、x■的关系，求解G■/RT、lnγ■和lnγ■。该题目有两种解题方法：第一种是先求出lnγ■和lnγ■，然后再根据G■/RT=∑x■lnγ■求出G■/RT;第二种是先求出G■/RT，然后根据lnγ■=■■求出lnγ■和lnγ■。两种方法计算复杂程度不相上下，我们以第一种方法为例，由已知条件再加上公式ln■=■■，可以求出ln■和ln■，再根据γ■=■可以求出lnγ■和lnγ■（其中纯组分逸度f■=■f，f■=■f），进而根据G■/RT=∑x■lnγ■求出G■/RT。李俊等[6]给出了类似第二种方法的求解，在此不再赘述。该题目的深度剖析使学生进一步认识到多个重要热力学概念、关联式的必要性和重要性，也使他们认识到，经过一定的推理过程锻炼，就能够利用这些热力学概念和相互关系式解决具体问题，从而激发了他们认真学习和领会热力学基本知识和方法的兴趣。

三、完善考核方式，巩固教学效果

考试是教学过程中的重要环节，为了更好地评价学习效果，准确反映学生的掌握情况和能力发展水平，使学生在为成绩而努力学习的过程中，能够完成知识体系的建立和能力的提高[7]，本课程制定了公平、公正的考核方法，采用总成绩=平时成绩（占30%）+期末成绩（占70%）的综合评价方法作为学生的最终成绩。其中平时的成绩是对平时学习过程中表现的检验，主要包括：出勤、听讲、作业完成情况及其专题小论文的写作和讨论过程中的表现等。期末考试主要侧重于考核学生对知识的理解和应用能力，例如对于考核试卷中计算题的判卷不注重计算结果，主要是看计算的思路以及对公式的应用情况，充分发挥考试对于学生学习的导向作用。

化工热力学是化学工程学的重要组成部分，它是化工过程研究、开发与设计的理论基础。在化工热力学的教学过程中，时刻以学生为主体，针对学生存在的具体问题调整授课方式，激发学生的学习兴趣，培养学生抽象概括实践系统的能力，综合运用知识分析和解决问题的能力，为学生学习后续课程和进一步学习新理论、新知识和新技术奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]童张法，陈小鹏，王琳琳.坚持特色教学，打造化工热力学精品课程[J].化工高等教育，2010，（06）：19-23.

[2]李海普，杨鹰，刘道德.化工热力学教学实践与体会[J].湖南医科大学学报（社会科学版），2009，（04）：170-171.

[3]王耀琼，许俊强，高焕方.《化工热力学》教学中的几点体会和认识[J].科学咨询（科技·管理），2012，（12）：112-113.

[4]黄峰.化工热力学教学方法解析[J].学园，2015，（26）：58-59.

[5]施云海，彭阳峰，王艳莉.采用启发式教学方法提高化工热力学教学质量[J].化工高等教育，2006，（04）：35-37.

[6]李俊，刘卫民，石勇.化工热力学教改实践与体会[J].化工高等教育，2014，（04）：41-43.

[7]潘高峰，王桂英.化工热力学教学中的几点思考[J].科技视界，2013，（33）：174.

Experience in Teaching of Chemical Engineering Thermodynamics

LIANG Xi-zhen，ZHOU Yue-ming，YANG Chuo

（School of Chemistry Biology and Materials Science，East China University of Technology，Nanchang，Jiangxi 330013，China）

Abstract：According to the characteristics of the chemical thermodynamics course，we pay attention to explain the introduction，deepen the analysis of the examples，improve the assessment methods in the teaching process，and focus on cultivating students' ability to independently analyze and solve the practical application problems of thermodynamics.

Key words：Chemical Engineering Thermodynamics;teaching experience;student