及方華 陸振歡

[摘 要] 結(jié)合“化工熱力學(xué)”課程“三多三難”的課程特點，即概念多理解難、公式多記憶難、計算多掌握難，根據(jù)學(xué)生的基本學(xué)情，開展“三引入+三結(jié)合”的“3+3”教學(xué)模式，即引入趣味知識、引入生活案例、引入科研成果，結(jié)合實驗現(xiàn)象、結(jié)合計算軟件、結(jié)合專業(yè)課程。通過“3+3”教學(xué)模式的開展達(dá)到激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提升課程魅力、反映學(xué)科前沿的目的，同時實現(xiàn)變抽象為具體、解決復(fù)雜問題、強化學(xué)科溝通的目標(biāo)，有針對性地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明顯提高了教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 化工熱力學(xué);難教難學(xué);3+3教學(xué)模式

[基金項目] 2020年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項目“化學(xué)工程與工藝‘專業(yè)思政三體系構(gòu)建與實踐”（2020JGB200）

[作者簡介] 及方華（1987—），女，河北任丘人，博士，桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院副教授，主要從事化學(xué)理論及教學(xué)研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）22-0149-04? ?[收稿日期] 2021-01-20

“化工熱力學(xué)”是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課、核心專業(yè)課之一，以培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念為主要目的，在20世紀(jì)初成為各類理工科大學(xué)的重要課程[1]?！耙愿叩葦?shù)學(xué)”“物理化學(xué)”“化工原

理”等為先修課程，同時為“化工分離工程”“化工過程分析與合成”“化工設(shè)計”等后續(xù)課程服務(wù)，是從化學(xué)過渡到化工的橋梁?！盎崃W(xué)”課程建設(shè)初衷的是為了使大學(xué)生能夠掌握其基本概念、理論和計算方法，能利用化工熱力學(xué)的原理和模型對化工中涉及的化學(xué)反應(yīng)平衡原理、相平衡原理等進行分析和研究，能利用化工熱力學(xué)的方法對化工中涉及的物系的熱力學(xué)性質(zhì)和其他化工物性進行關(guān)聯(lián)和推算，并學(xué)會利用化工熱力學(xué)的基本理論對化工中能量進行分析等[2]。課程教學(xué)與學(xué)習(xí)對化工類學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程是非常重要的，甚至影響到學(xué)生就業(yè)后從事化工設(shè)計和計算的能力[3]。針對“化工熱力學(xué)”課程難教難學(xué)的現(xiàn)實問題，教學(xué)工作者不斷探索，對“化工熱力學(xué)”課程在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式等方面進行了一系列的改革并取得了一系列的成績[4]，但是對照工程教育專業(yè)認(rèn)證的基本要求，地方院?；I(yè)學(xué)生在“化工熱力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)過程中仍存在以下不足與挑戰(zhàn)：一是，“化工熱力學(xué)”課程“三多三難”的課程特點使學(xué)生望而生畏，難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動性;二是，學(xué)生對生產(chǎn)缺乏感性認(rèn)識，難以將熱力學(xué)的基本原理應(yīng)用于實際的生產(chǎn)案例;三是，課程內(nèi)容無法反映科學(xué)前沿，無法體現(xiàn)“化工熱力學(xué)”課程的實際應(yīng)用價值，難以培養(yǎng)學(xué)生的科研精神。針對以上現(xiàn)實問題，采用科學(xué)手段與方法精細(xì)組織，對教學(xué)模式進行優(yōu)化，開展“三引入+三結(jié)合”的“3+3”教學(xué)模式，明顯提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，改善了教學(xué)效果，夯實了專業(yè)基礎(chǔ)，增強了學(xué)生理論聯(lián)系實踐的能力。

一、引入趣味知識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

“化工熱力學(xué)”課程的授課對象是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的大三學(xué)生，學(xué)生到了大三階段開始出現(xiàn)學(xué)習(xí)倦怠期，難以提高學(xué)習(xí)興趣。加之“化工熱力學(xué)”的學(xué)習(xí)需要前修課程“高等數(shù)學(xué)”和“物理化學(xué)”作為基礎(chǔ)，然而很多學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，特別是高等數(shù)學(xué)[5]。以上基本學(xué)情為“化工熱力學(xué)”的課程教學(xué)增加了難度。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在授課過程中，結(jié)合課程內(nèi)容引入相關(guān)的趣味知識，可以明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，例如在學(xué)習(xí)流體的p-V-T關(guān)系時，引入玻璃瓶的制作工藝：玻璃瓶以石英砂為主要原料，加上其他輔料在高溫下融化成液態(tài)，然后精油瓶注入模具，冷卻、切口、回火，就形成玻璃瓶。聰明的古代玻璃匠人利用了吹管，他們將長長的吹管插入炙熱的原料，在旋轉(zhuǎn)原料的過程中進行吹氣，從而制作出玻璃瓶等器物。這一過程也被形象地稱為吹玻璃。直到現(xiàn)在，很多精美的玻璃制品仍是由手藝精湛的工匠吹制而成。這一趣味知識通過玻璃的制作過程，說明了高溫下玻璃經(jīng)過加熱熔化成為液態(tài)，即溫度變化引起了物質(zhì)形態(tài)的變化，從而引出流體p-V-T關(guān)系的學(xué)習(xí)內(nèi)容。除此之外，玻璃瓶制作的趣味知識也反映了傳統(tǒng)工藝的博大精深，加深了學(xué)生對傳統(tǒng)文化的敬畏感;玻璃匠人精益求精的精神也會對學(xué)生產(chǎn)生積極正面的影響。通過這樣的趣味知識引入環(huán)節(jié)，不僅僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時挖掘了課程知識蘊含的思政元素。

再比如，在高溫高壓下石墨可以轉(zhuǎn)化為金剛石，這一趣味知識學(xué)生在早期的學(xué)習(xí)過程中已經(jīng)有所涉及，那么如何用“化工熱力學(xué)”原理進行解釋，將這一趣味知識與流體的p-V-T關(guān)系進行關(guān)聯(lián)也將明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。玻璃瓶的形成過程和石墨轉(zhuǎn)化為金剛石這兩個趣味知識都反映了這樣一個客觀事實：物質(zhì)狀態(tài)、性質(zhì)的變化多數(shù)是由溫度、壓力變化引起的。由此可見，研究物質(zhì)的溫度T、壓力P、體積V之間的關(guān)系有著極其重要的意義。通過趣味知識的引入，自然而然引入課程內(nèi)容，起到了提高興趣和導(dǎo)入新課的雙重作用。

二、引入生活案例，提升課程魅力

在教學(xué)過程中適時引入生活案例，用生活案例設(shè)疑，然后再用化工熱力學(xué)原理解疑，通過這樣的過程說明化工熱力學(xué)知識的實際應(yīng)用價值，同時提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生感受到熱力學(xué)知識的魅力[6]。例如液化石油氣的主要成分為何是丙烷、丁烷和少量的戊烷而不是甲烷、乙烷和正己烷？液化石油氣是學(xué)生熟悉的概念，與我們的生活息息相關(guān)，然而很多學(xué)生并不清楚液化石油氣的主要成分，因此通過這一生活案例的引入，可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，點燃學(xué)習(xí)欲望。在案例講解過程中，注重知識的引領(lǐng)，拒絕“填鴨式”教學(xué)，回歸以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。在師生互動和生生互動中循序漸進，構(gòu)建師生學(xué)習(xí)共同體，消除學(xué)生對熱力學(xué)課程枯燥乏味的刻板印象，將晦澀難懂的熱力學(xué)知識與生活實際相結(jié)合，抽象問題具體化，提升興趣，促進理解。

再比如，想象一個人在睡覺時被蚊子困擾，當(dāng)蚊子落在腿上時，一巴掌打下去，瞬間使腿部被打部位的溫度升高了1.0 ℃，設(shè)手掌的質(zhì)量為1.0千克，腿部皮膚組織的質(zhì)量為0.15千克，求該手掌打在腿上的速度。這樣一個生活案例，以最常見的生活現(xiàn)象設(shè)疑，生動有趣，可以明顯提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，喚起學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。在解答過程中結(jié)合專業(yè)知識，真正實現(xiàn)理論聯(lián)系實際，同時培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、善于發(fā)現(xiàn)、善于質(zhì)疑的思考習(xí)慣。