计算机在国内化工热力学教学中的应用现状.docx
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1、计算机在国内化工热力学教学中的应用现状 【摘要】本文基于中国知网收录的相关文献，对计算机在国内化工热力学教学中的应用成果进行梳理与总结，以期为后续的教学探讨供应参考。 【关键词】化工热力学 教学 计算机应用 现状 【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-308901-0002-03 一、引言 化工热力学是伴随着化学工业发展而形成的应用性交叉学科，主要探讨化工过程中能量、能量转换以及与能量转换有关物性间相互关系，是基础课与专业课之间的纽带和桥梁1，也是化工专业核心课程群的基石2。 CET理论性强，概念抽象、模型困难、逻辑性、系统性强，推导繁壅，虽经近50年发展，教学体系完
2、整且严谨，但仍是难“教”和难“学”的课程。因此，处理好CET的“教”与“学”，是对任课老师的挑战，也是教学实践过程中亟需解决的问题。 随着微电子、计算科学及网络技术发展，计算机性价比不断提高，应用领域不断扩大，给CET教学改革与发展供应了历史机遇，结合计算机应用的教学模式，把更多精力集中于培育学生热力学严密逻辑思维和解决工程问题的实力，是CET教学改革的方向之一3，已用于协助教学及物性计算、过程模拟等。 本文基于截止到2022年8月31日，中国知网收录的与计算机在CET教学应用相关文献，对国内CET教学中计算机应用成果进行梳理与总结，为后续CET教学探讨供应参考。 二、多媒体软件的应用 将直观
3、、生动、形象的多媒体技术应用到CET教学中，不仅可刺激、感染和吸引学生，直观演示数据图表，化抽象概念为直观形象，也可简化CET中的困难计算和公式推导，形象展示化工操作单元4，还可增加教学信息量和学生的感知量5，是突破CET教学难点、弥补学时有限、实施开放学习的有效手段6。 目前，绝大多数CET任课老师，都或多或少采纳了计算机协助教学，有些还建设了便于学生沟通学习的网络平台。如有在双语教学过程中，创作图、文、声、色并茂CAI课件的7-8；有结合CAI、教学网站建设和网络通讯工具，实现资源共享的9-11；有将Aspen的计算理念和CAI相融合的12，也有将传统教学手段与CAI结合13-27，并建设
4、开放式网络教学平台的21-24， 26-28。 也有结合多种多媒体软件，制作了交互式CAI课件5， 29-34或可完整呈现试验过程的CET虚拟试验室35。 另外，施云海认为CET教学改革可以CAI为主，任课老师要尽快抓好CAI软件编制和教材编写，形成教学软件包3。然而，CAI虽有诸多优势，CET教学却不能被CAI取代，因为CAI本身仅是利用了先进的教学工具和手段，并不等于教学方法也先进，只有与先进的教学方法相结合，CAI才能最大限度地发挥其作用36，而且课件内容表现形式也要适当，课件制作应重点突出4-5。 三、专业计算软件的应用 随着计算科学和软件技术发展，已推出了功能强大的商业化专业软件，如
5、化学化工专业软件Aspen、Simulis Thermodynamics、Hysys、ChemCAD，数学软件Mathematica、Maple、MathCAD等，已胜利应用于CET的教学中。 如有的以Aspen、Simulis Thermodynamics及Excel，组织学生上机实践37；或以Aspen为工具38-41，以PR状态方程计算定组成自然气的摩尔体积、1-丁烯状态改变后的摩尔体积、焓和熵的改变38，计算正丁烷在273.15 K时的气、液饱和热力学性质39，计算水/乙醇体系的相平衡曲线的方法41。 也有的仅运用Excel的计算功能42-48，如重新计算42， 47、规划求解42和单
6、变量求解功能42， 47，计算乙烷的摩尔体积、压缩因子、剩余熵、剩余焓与逸度等性质43-44、泡点与露点等45，以及高压下丙烯-丙烷混合气体密度及甲醇/乙睛体系相平衡数据的计算等47。 也有将数学软件结合CAI，应用于CET的教学过程的，如利用符号计算系统Maple，计算流体PVT性质、剩余性质和相平衡49；或利用MathCAD计算气相组分的逸度、液体混合物中组分逸度及活度系数模型参数的拟合、多元相平衡50以及计算了剩余自由能、剩余焓和剩余熵51等。 四、专用软件的开发 尽管专业软件成熟，功能强大，运用便利，然而需花巨资购买，推广普及难度大，因而，有些学者建议运用程序设计语言，引导学生自行设计
7、程序，开发了CET教学或计算专用软件52-58。 如采纳Basic编程，进行物性计算52；以VB语言为工具，开发拥有自主学问产权的，可用于Windows平台下CET教学与计算的模块化、菜单式、界面友好、视窗化的软件包53，以及可采纳不同状态方程进行纯流体及二元混合流体热力学性质的计算与教学，并对流体的物性参数实行数据库管理的视窗化的软件包54。 也有将Borland C +与FORTRAN语言相结合，开发了可用于气体的热力学性质、溶液的性质、纯组分以及多组分体系汽液平衡的计算，界面友好、自带汉字系统、操作简洁的CET教学软件包55。 Matlab运用、编程简洁，语法敏捷，程序设计自由，程序可移
8、植性、兼容性优良的特点，可很好地解决CET各种困难、非线性的计算，如流体pVT的计算和相平衡的计算等，同时可用于无约束多元函数参数回来，有效地解决CET的困难计算，拓展CET的理论教学，如以纯流体热力学性质、露点压力及组成以及活度系数模型参数的回来计算59、基于Wilson活度模型的常压二元汽液平衡数据的处理等60。 还有人设计了既可用于化工原理课程设计教学，又可进行常见汽液传质设备设计的两栖软件THPRO，将化工原理、CET、计算方法实现有机结合61。 五、结论 计算机在CET教学中的应用以CAI较为普遍；专业软件由于受到运用许可及投资的制约，不便于推广；运用程序设计语言可实现编制者的思想，
9、不受版权的限制，但须要有先期学习的基础。 参考文献： 1常贺英，马沛生.论化工热力学在化工类课程体系中的核心作用J.化工高等教化，2022，：28-30. 2王车礼，裘兆蓉，钟憬，杨基和，徐鸽.化学工程与工艺核心课程群的构建与整合J.化工高等教化，2022，：39-42. 3施云海.化工热力学教学改革尝试J.化工高等教化，11019，：56-57. 4周红军，黄毅.多媒体技术在化工热力学教学中的应用探讨J.广州化工，2022，34：101-101. 5谷永庆.化工热力学多媒体教学的实践与思索J.河南职业技术师范学院学报，2004，：89-90. 6赵金和，兰翠玲，段艳，陈华妮.化工热力学教学改
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