《化工热力学》在线课程建设探索与实践

闫新龙，张一昕，武建军，孟献良，周 敏

(中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221116)

化工热力学，是化学工程学科的重要分支，是热力学基本定律应用于化学工程领域而形成的一门学科。作为化学工程与工艺相关专业本科教学的基础课程[1]，主要讲述流体的压力-体积-温度关系，纯流体和流体混合物的热力学性质，相平衡，以及化工过程的热力学分析方法及其在化工节能领域的应用。通过该课程的学习，培养学生掌握化工热力学的基本概念、理论和专业知识；学生能够利用化工热力学的方法对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进行关联和推算；能够利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的相平衡原理等进行分析；并学会利用化工热力学的基本理论对化工中能量进行分析等。本课先修课程是高等数学、物理化学；与化学反应工程、化工分离工程关系密切[2-3]。该课程的教学质量,对化工类专业学生后续课程的学习，以及工程能力的培养起着至关重要的作用。

多年以来，由于化工热力学概念多、公式多、内容抽象，不易理解，与应用联系少，且由于物理化学、高等数学等基础知识的淡忘，学生普遍反映提不起学习兴趣[4-5]。同时，由于总课时的减少，也导致本课程难以在短时间内进行深入的讲授，因此，很多学生认为化工热力学课程是化工专业课程中最难学的一门，产生畏难情绪，学习效果有待提高。

随着“互联网+”时代的到来，在线学习逐渐成为全日制和非全日制教学的主要方式之一[6]。因此，将在线课程融入《化工热力学》，结合传统教学模式成为本课程教学改革的重要方向。结合中国矿业大学化工专业的培养目标和毕业要求，《化工热力学》课程组逐步启动在线课程建设，下面就本课程的建设及使用展开初步的探讨：

1 在线课程开放平台的设计

课程建设在中国大学MOOC平台，采用SPOC课程模块。可设置课程团队，发布课程介绍页，可以发布教学内容，设置评分，开设讨论区及在线考试等。首先，根据我校化工专业的培养目标和毕业要求，以及学生的实际情况，以教学大纲为基础，以化学工业出版社出版的《化工热力学》为主要参考教材，对教学内容进行了重新编排和设置，使其尽量能够符合现阶段学生的能力和水平，同时，加强与物理化学、高等数学等基础课程的衔接，对于一些教学内容、课程体系等的安排，使其更加贴近学生的认知和学习规律。按照32学时的容量来设置课程内容，将其切割成不同的知识点，尽量将主要内容全部覆盖。其次，熟悉开放平台的各个模块，例如课程的情况和开课信息可以展示在“课程介绍页”。教学大纲、考核方案以及教材介绍等材料展示可在“课程学习页”。课件及视频都有专门的模块上传，以利于学生学习。最后，还需对上课的课件进行重新编排。原课堂教学课件内容较多，还有很多互动式的内容，但是视频录制，不易做到互动，且内容过多，录制时长过长，不利于学生的学习。因此，通过对每个知识点进行教学内容、教学目标、重点与难点等分析，从新制作了相应的课件与讲稿，在此基础上，结合后期的合成、剪辑等处理技术，进一步完善。

2 教学平台建设情况

由于该课程的特点，学生仅机械地学习相关的基本知识点是难以达到教学要求的，更应该强调对学生工程能力的逐步培养。因此，在课程建设过程中，重点强调学生能力的培养。为了实现这一目标，首先，把化工热力学教学内容细化，例如分解成不同的知识点、任务及相关专题等。选择知识结构性好、逻辑性强、层次性丰富的内容进行编排和录制。每次录制1～2个知识点。可根据需要选择在课堂录制或是在专门录制室录制。一般地，在课堂录制有学生在现场，更容易投入感情，轻松自如，但是视频录制质量略差。而在专门录制室录制，容易讲快，情绪紧张，但是视频录制质量好。经过几次录制后，这一缺点也可逐步克服。其次，在录制课堂上列举一些工程实例，对于激发学生的学习兴趣，培养学生运用知识分析和解决工程实际问题的能力，大有帮助。例如，从热力学分析的角度针对煤制甲醇精馏过程讨论节能减排的可行性方案，指出各装置能量浪费和降级的主要原因所在，并提出改进的技术路线。最后，在录制过程中，注意归纳总结，理清脉络，突出重点。在各个知识点讲授快要结束时，可以将该知识点与各章的基本内容、重要概念、主要公式或工程实际之间的关系着重梳理一遍，从而使得该知识点及其与其他各部分知识点之间的相互联系更为直观，对学生理顺学习思路很有帮助。

3 教学平台在教学中的应用

3.1 组织实施

由于《化工热力学》课程难度较大，不宜完全采用线上教学。因此，可利用网络课程教学平台和传统课堂相结合的方法，以提高教学效果。上课前，要求学生登录网络教学平台进行预习，并完成相关任务。在课堂上，教师可以通过讲解一些应用相关的实例，例如运用经典热力学的基本原理，就某个化工工程问题进行判断，并结合系统特征的模型，对化工过程进行能量分析，提出解决方案；根据实际平衡体系的条件对过程进行分析，选择相平衡的计算方法等，使学生更好地理解所学的基本概念。此外，还可以通过布置测验题，检查学生预习自学情况。再次，还可以就某一知识点发起主题讨论，增强与学生的互动。

3.2 在线交流

SPOC课程讨论区版块分为老师答疑区、课堂交流区、综合讨论区等模块。学生可以将学习过程中遇到的问题，通过在线课程平台的讨论区，与其他同学或者教师沟通交流。参与者越多，交流与讨论的机会越多，在线课程的作用也就越明显。教师通过阅读学生提出的问题以及学生之间的讨论，掌握学生对所学知识点的理解情况。同时，可以将比较典型的问题或是总结等内容设置到精华区，对学生的学习也可起到促进作用，同时，也可以进一步进行总结和提高。

3.3 考核评价

在线课程教学过过程中，由于教师与学生不直接见面，因此，需要建立教学过程质量监控机制，对学生的学习情况进行监督。通过学习数据统计功能，可查看学生视频观看个数、视频观看次数、视频观看时长等，作为平时成绩的依据。还可以通过阶段测试、在线考核等方式。同时，除在线反馈外，鼓励学生通过多种渠道和方式对课程和学习状况进行反馈，学生还可以电话及邮件等多种形式与教师进行交流。教师收集相关信息后，可以对学生提出的意见和建议进行研究，动态掌握学生学习状况，并加以改进和提高，不断提高后续化工热力学课程的教学质量。

4 存在的问题

线下教学转线上教学，学习场景和教学手段均发生了改变，学生和教师均需要一定时间去适应。对学生而言，如采用线上线下教学，课前学习要求学生在课程学习平台独立完成，学习时间较以往要长，而且不容易监督，因此需要学生具有更强的主动性和学习积极性，否则很难达到预期的效果。同时，要求教师设计好线下和线上的教学内容，不能重复。且需要对学生在线提问及时回复，及时提醒学生学习进度，对教师的综合教学能力将是一个非常大的挑战。

5 结束语

在线开放课程建设，对于推动我国高等教育教学形式的转变，在新形势下培养高素质人才，都具有十分重要的意义。作为化工及相关专业极为重要的一门必修课，化工热力学是化工技术人才培养体系中所必不可少的基础课程。本课程组在近年对《化工热力学》在线开放课程的建设进行了初步的探索和实践，包括开放平台的设计、教学平台建设、教学平台在教学中的应用等方面，希望通过上述改革和尝试，并持续改进，为高素质化工技术人才的培养打下基础。