劉　慶,徐冬梅,高　軍,楊洪遠(yuǎn)

(山東科技大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，山東 青島　266590)

1　概述

傳遞過程原理旨在研究化工過程中質(zhì)量傳遞、動(dòng)量傳遞和熱量傳遞的機(jī)理并且揭示這三者之間的類似性,是繼化工原理、化工熱力學(xué)之后，化學(xué)工程與工藝專業(yè)的另一門專業(yè)課程[1-2]，也是研究生教育的一門必修課程。近幾年來山東科技大學(xué)在研究生教育方面也取得了豐碩的成果。然而，化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院在研究生教育方面仍然沿襲傳統(tǒng)的應(yīng)試教育模式，這就使得研究生的創(chuàng)新能力和科研能力稍顯不足。因此，研究生傳遞過程原理課程教學(xué)的改革已成為重中之重。但是，如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)高效地完成教學(xué)目標(biāo),改革教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量，是一個(gè)值得認(rèn)真探索的課題。本文將從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核制度三個(gè)方面的優(yōu)化對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行探索研究。

2　教學(xué)內(nèi)容的改革

傳遞過程原理的研究方法是從基本物理定律出發(fā)，通過傳遞現(xiàn)象的觀察分析，適當(dāng)簡(jiǎn)化建立物理模型和數(shù)學(xué)方程，確定單值條件并進(jìn)行求解，用其答案分析和解釋物理現(xiàn)象然后得出結(jié)論最后用于指導(dǎo)實(shí)踐。課程內(nèi)容包括傳遞現(xiàn)象概論、傳遞微分方程的建立、傳遞微分方程及其在動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞中的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容較多，但是我校傳遞過程原理只安排32學(xué)時(shí)，授課學(xué)時(shí)明顯偏少。根據(jù)課程內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，傳遞過程原理課程精選和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容如下：

2.1　傳遞過程概論

本部分內(nèi)容主要包括傳遞現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、傳遞機(jī)理和傳遞過程的基本規(guī)律等。對(duì)于這部分應(yīng)該著重講授微分衡算方程的推導(dǎo)過程和總質(zhì)量衡算的計(jì)算。

2.2　三大傳遞微分方程的建立

針對(duì)三傳過程的類比性，應(yīng)集中講授建立傳遞微分方程的歐拉與拉格朗日兩種基本觀點(diǎn)、常用的時(shí)間導(dǎo)數(shù)、描述流體流動(dòng)的幾何方法、傳遞微分方程建立的方法、傳遞微分方程建立過程和微分方程定解條件、傳遞微分方程在直角坐標(biāo)、柱坐標(biāo)及球坐標(biāo)中的具體形式，以及傳遞微分方程的類比等。

2.3　傳遞微分方程在動(dòng)量傳遞中的應(yīng)用

本部分內(nèi)容包括傳遞微分方程在層流流動(dòng)、邊界層流動(dòng)和湍流流動(dòng)中的應(yīng)用，是本課程的重點(diǎn)。

2.4　傳遞微分方程在熱量傳遞中的應(yīng)用

本部分內(nèi)容包括熱傳導(dǎo)和對(duì)流傳熱。其中在熱傳導(dǎo)方面重點(diǎn)講授一維穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)。

2.5　傳遞微分方程在質(zhì)量傳遞中的應(yīng)用

本部分內(nèi)容包括分子傳質(zhì)和對(duì)流傳質(zhì)。其中在分子傳質(zhì)方面主要講授反應(yīng)和擴(kuò)散聯(lián)合傳質(zhì)過程，而對(duì)于多維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散只做簡(jiǎn)要介紹即可；對(duì)于對(duì)流傳質(zhì)包括方面則重點(diǎn)講授邊界層傳質(zhì)機(jī)理及傳質(zhì)系數(shù)的定義以及平板壁面上和圓管內(nèi)層流及湍流條件下的對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)求取?？傊?，通過合理調(diào)整教材章節(jié)次序和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出重點(diǎn)，同時(shí)清晰課程的主線，有利于學(xué)生把握這門課程的結(jié)構(gòu)和內(nèi)在聯(lián)系[3]。

3　教學(xué)方法的改革

傳遞過程原理是利用數(shù)學(xué)方法研究物理過程中的傳遞現(xiàn)象，并探討其變化規(guī)律的，具有理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、系統(tǒng)性強(qiáng)、類似性強(qiáng)的特點(diǎn)。根據(jù)課程的特點(diǎn)和教學(xué)要求，我們對(duì)本課程的教學(xué)方法進(jìn)行了優(yōu)化，詳細(xì)如下：

3.1　教師精講與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合

教學(xué)方法上，本課程不再局限于傳統(tǒng)的接受式教學(xué)模式[4]，而是教師精講與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合的開放式課堂。首先課

前由教師布置自學(xué)內(nèi)容與要求，然后上課時(shí)由少數(shù)學(xué)生重點(diǎn)發(fā)言，接著全班集體討論存在的問題，最后由教師進(jìn)行重點(diǎn)講解和總結(jié)[5]。

3.2　強(qiáng)調(diào)共性，采用類比法教學(xué)

鑒于“三傳”現(xiàn)象存在諸多相似的傳遞機(jī)理以及相似的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式和模型結(jié)果，因此類比法在本課程中顯得尤為重要。一方面可以加深對(duì)化工傳遞過程共性的理解，另一方面也簡(jiǎn)化了理論授課中大量的講解，即把一個(gè)傳遞現(xiàn)象講深講透，相似的其它傳遞過程就可以迎刃而解[6]。

3.3　注重內(nèi)容關(guān)聯(lián)，采用對(duì)比法教學(xué)

傳遞過程原理是在化工原理和化學(xué)反應(yīng)工程等課程基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入地研究“三傳”過程變化規(guī)律，是在對(duì)化工單元操作深入了解的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)化工生產(chǎn)過程作的一次歸納與飛躍，因此它與這些課程關(guān)聯(lián)密切。在授課過程中有意識(shí)地進(jìn)行對(duì)比，可以起到觸類旁通的效果，也可以更加鮮明區(qū)別化工傳遞過程課程的特點(diǎn)[7]。

4　考核制度的改革

考核是教學(xué)效果的客觀反映,課程考核制度的優(yōu)化也是本課程教學(xué)改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容。為了摒棄靠一張?jiān)嚲砣ピu(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，在本課程的教學(xué)改革中，新型考核制度采用與教學(xué)過程緊密結(jié)合的形式，考核貫穿于整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中。

4.1　基礎(chǔ)知識(shí)部分

對(duì)于課程所涉及的基礎(chǔ)知識(shí)(比如一些基本概念、基本計(jì)算等)，在期末采取筆試的形式考核，題型包括選擇題、判斷題、填空題三種；該部分成績(jī)占總成績(jī)的30%。

4.2　課堂互動(dòng)部分

課堂互動(dòng)部分由三個(gè)部分組成，占總成績(jī)的40%，即①傳統(tǒng)的出勤和作業(yè)占15%；②課堂回答問題成績(jī)占10%；③學(xué)生課堂案例分析，占15%。其中師生互動(dòng)主講和學(xué)生課堂案例分析均以小組為單位進(jìn)行，個(gè)人成績(jī)與小組成績(jī)以及個(gè)人表現(xiàn)關(guān)聯(lián)。這能夠加強(qiáng)師生間的交流和溝通，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，實(shí)現(xiàn)課堂內(nèi)外的知識(shí)補(bǔ)充與拓展。

4.3　重點(diǎn)難點(diǎn)

對(duì)于課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在期末采用筆試的形式進(jìn)行，以問答題和計(jì)算題為主，占總成績(jī)的30%。

總之，這種新型考核模式在保證學(xué)生掌握課本知識(shí)的前提下，加大了對(duì)學(xué)生綜合能力和平時(shí)成績(jī)的考核力度[8]。

5　總結(jié)

根據(jù)傳遞過程原理課程的特點(diǎn)，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核制度這幾方面的優(yōu)化改革進(jìn)行了一些探索研究。在較少的課時(shí)內(nèi)，很好地完成教學(xué)目標(biāo)、提高學(xué)生對(duì)本課程的主動(dòng)性和積極性進(jìn)而提升學(xué)生的認(rèn)知能力。