《化工熱力學(xué)》課程線上教學(xué)方法淺述

孫 強(qiáng)

(中國石油大學(xué)(北京) 化學(xué)工程與環(huán)境學(xué)院 化學(xué)工程系，北京 102249)

1 簡介

2020年突如其來的新冠肺炎疫情阻礙了高校學(xué)生返校上課的正常步伐，迫使高校師生不得不采用線上授課和學(xué)習(xí)的方式[1]，來完成大學(xué)各階段安排的不同課業(yè)，這對廣大師生而言都是前所未有的挑戰(zhàn)：一來要求高校教師必須熟悉教學(xué)軟件(或平臺)的使用，能夠進(jìn)行正常的授課教學(xué)；二來要求學(xué)生能夠適應(yīng)線上學(xué)習(xí)及考試的模式，保證學(xué)習(xí)過程的效果。然而，針對多元化的高校特色及差異性的課程特點(diǎn)，對教師授課方法和學(xué)生學(xué)習(xí)方法均提出了較高的要求，因此，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合課程性質(zhì)和內(nèi)容，形成有效的在線教學(xué)方法[2-3]。

《化工熱力學(xué)》課程是中國石油大學(xué)(北京)化學(xué)工程與工藝、能源化學(xué)工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，是環(huán)境工程、應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)的選修課，主要講授運(yùn)用經(jīng)典熱力學(xué)的原理，結(jié)合反映體系特征的模型，解決工業(yè)過程(特別是化工過程)中熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算和預(yù)測、能量的有效利用、相平衡計(jì)算等實(shí)際問題，是從事化工過程研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)工作必不可少的核心課程之一，也是我校著力打造的“金課”[4]課程之一。該課程選用教材為本校陳光進(jìn)老師等自編的、石油工業(yè)出版社出版的《化工熱力學(xué)》(第二版)[5]。由于《化工熱力學(xué)》涉及的基礎(chǔ)概念繁多且抽象、計(jì)算公式復(fù)雜且對數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力要求較高，因而對學(xué)生學(xué)習(xí)過程造成了較高的挑戰(zhàn)。針對這樣一門課程，在采用線上教學(xué)方式授課過程中，更加要求注重教學(xué)方法的開發(fā)，保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。文章淺述了如何結(jié)合課程內(nèi)容開發(fā)有效的教學(xué)方法，以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高知識掌握程度，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

2 線上教學(xué)方法

2.1 教學(xué)模型開發(fā)

教學(xué)模型(包括教學(xué)工具和教學(xué)動畫)的開發(fā)能夠極大程度地吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且對于《化工熱力學(xué)》中抽象生澀的課程知識點(diǎn)而言是非常有效的教學(xué)方法之一。例如，作者圍繞本校《化工熱力學(xué)》教材第四章中“熱力學(xué)圖表”、“蒸汽動力循環(huán)”以及“制冷”的內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合第三章中“穩(wěn)流過程能量平衡方程”的內(nèi)容，開發(fā)了相應(yīng)的教學(xué)模型(3D打印模型)，如圖1所示，以使學(xué)生能夠更好地理解蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán)中不同設(shè)備中發(fā)生的具體過程、在溫熵(T-S)圖中循環(huán)介質(zhì)的具體狀態(tài)變化以及對應(yīng)不同過程的能量平衡計(jì)算方法。

圖1 蒸汽動力循環(huán)及制冷循環(huán)教學(xué)模型

2.2 PPT課件視頻植入

按圖索驥、照貓畫虎式的授課形式很難獲得良好的教學(xué)效果。采用線上教學(xué)的授課方式，應(yīng)當(dāng)充分利用網(wǎng)絡(luò)便利，結(jié)合講課內(nèi)容將網(wǎng)上的視頻、動畫等素材融入教學(xué)PPT課件，既可以有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可以通俗易懂地將講授知識形成視覺和感知認(rèn)識，強(qiáng)化學(xué)習(xí)和記憶效果。例如，在講授蒸汽動力裝置時(shí)，查閱下載蒸汽火車的結(jié)構(gòu)與工作原理的相關(guān)視頻，繼而引出并講解蒸汽動力裝置的組成，可以使學(xué)生更容易把握該部分關(guān)鍵知識點(diǎn)。

2.3 雨課堂(騰訊會議/課堂)+教學(xué)平臺建設(shè)

從線下到線上的教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，并沒有改變教學(xué)過程的主要場所是課堂這一特點(diǎn)。因此，線上課堂(如雨課堂、騰訊課堂等)仍然是切實(shí)保證教學(xué)效果的主陣地。然而，僅依靠課堂上有限的時(shí)間達(dá)到牢固掌握所學(xué)知識的目的顯然是不切實(shí)際的，應(yīng)當(dāng)從教學(xué)過程的全部環(huán)節(jié)(教師備課、學(xué)生學(xué)習(xí)及課后復(fù)習(xí)等)出發(fā)，提高《化工熱力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)度。基于此，作者利用本校超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺形成了雨課堂授課+超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的線上教學(xué)方法。對教師而言，提高了備課、講課和對學(xué)生整體學(xué)習(xí)把握的要求。對學(xué)生而言，提出了課上聽講+課下復(fù)習(xí)的更高強(qiáng)度的學(xué)習(xí)要求。雨課堂及超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的投入可幫助教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)學(xué)生的反饋及學(xué)習(xí)效果不斷改進(jìn)授課細(xì)節(jié)，有的放矢地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)有助于增進(jìn)師生間的交流，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

2.4 化工熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻輔助

為有效配合課堂教學(xué)內(nèi)容，充分利用我?！盎崃W(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室”的便利和優(yōu)勢，將開設(shè)的CO2相行為測定、制冷系數(shù)測定和CO2溶解度測定3個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容錄制成教學(xué)視頻，剪輯編排后嵌入教學(xué)課件中，在一定程度上形成理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法，可以幫助學(xué)生更好地理解掌握流體熱力學(xué)性質(zhì)、制冷循環(huán)和相平衡的知識，加深對所學(xué)知識的記憶程度。

3 結(jié)論

受迫于新冠肺炎疫情的影響，開展線上模式的教學(xué)方式勢在必行。為有效保證老師教和學(xué)生學(xué)的效果，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際授課的內(nèi)容和特點(diǎn)有針對性地開發(fā)適宜的線上教學(xué)方法。本文結(jié)合《化工熱力學(xué)》課程教材內(nèi)容，從教學(xué)模型開發(fā)、課件視頻植入、雨/騰訊課堂+教學(xué)平臺建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助教學(xué)4個(gè)方面淺述了該課程的教學(xué)方法開發(fā)與建立，以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，并增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。