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研究生精品课“高等热力学”:“小学问”中的大精神

“一相之中多种组元简直都让我头大得很了,这个多元系的相平衡该怎么学啊?”能动系教授段远源挠了挠头,模仿着同学们可能费解的样子,随后笑着解释道:“大家不必担心会不会越来越难,其实最困难的阶段已经过去了。”

这是研究生精品课程“高等热力学”上发生的一幕。作为能动系、航院、建筑学院、车辆学院、核研院和工物系等相关专业的一门专业基础课,“高等热力学”赢得了同学们普遍的高评价。

尽管是全新知识的讲授,“高等热力学”课堂上,段远源却是从带领同学们回顾之前学习过的基本概念开始的。例如讲解“多元系的相平衡”这节内容时,段远源会先从“相”和“平衡”最基本的定义与内涵说起。

“对基本概念的理解达到什么程度,反映了这个人的学术素养在什么样的深度,这对他未来能走多远、走多高,做研究能做到什么程度是极为重要的。”段远源非常强调基础知识的重要性,“基础不牢,地动山摇”,他笑着说。

课程中,段远源不失时机地引用博士生毕业阶段答辩决议书中“掌握坚实宽广的基础理论”的描述,强调说明基础知识和科学方法的缺失,会导致同学们在后续读文献、做课题的过程中无法深入。他不断告诫学生在科研过程中要保持头脑的清醒:“在大家自认为发现了新的物理现象时,一定要保证理智的头脑,先试着用热力学第一定律和第二定律分析一下。如果发现的‘新现象’与基本概念相悖,虽然不能绝对排除推翻经典的可能性,但从经验上来看,犯错的概率更大。”

能源与动力工程系学生郑道这样评价“高等热力学”课程:“收获很大,段老师对概念的分析很透彻,解决了我们之前很多存在的疑问,也巩固了很多本科时理解不到位的概念。这门课很有趣,段老师会结合应用实例加强同学们对知识的理解。”

结合生活实例讲解热力学知识,为课堂增添趣味,同时也帮助同学们吸收和理解,是“高等热力学”的一大特点。

三小节的一堂课里,充满了生活实例:复习热力学第二定律时,段远源提到融雪剂的应用;在强调约束方程必须要满足的时候,他通过茅台酒的例子,说明只要瓶口封得足够严实,不管温度高低、蒸发多少,水、酒精和其它微量有机化合物总量都不变;转而说到如果酒的密封做得不够好,过几年再喝就会“淡如水”,又解释了酒精“飞了”的原因是饱和蒸气压高、气相摩尔分数高。

这些“包袱”背后,是拥有20年教学经验的段远源对教学一丝不苟的态度。每一次上课前的备课环节,段远源依然会琢磨课堂讲述的逻辑和主线,想清楚“包袱”怎么抖,以及要给同学们带来什么样的新内容。

在PPT课件已经成为主流授课方式的今天,“高等热力学”课堂上还有工整清晰的板书,旨在更好地帮助大家理解重要公式的推导过程。“20多年前,我们开始推广多媒体教学,改变了课堂面貌,也方便了师生教学交流。但我们始终要作好一个准备,就是如果停电了、投影仪坏了,教师还能把课顺利地讲下来,这是很重要的基本功。” 段远源一直保持着备课和授课的高标准和严要求。

“高等热力学”课堂的授课内容与段远源的学术研究契合度很高,教学与科研的紧密结合无疑事这门课的另一大优势。段远源会在课堂上与同学们分享很多超出书本的学科前沿内容,同学们也可以顺理成章地与老师就相关领域研究进行深入探讨。“不拘泥于书本的研讨,对培养同学们深入思考的能力很重要。”段远源说。

除了通过分享前沿动态以培养学生的科研兴趣和能力,段远源还有意识地激发学生主动思考的能力,帮助他们养成严谨的科研态度。

“你们知道老师的习惯,容易的题目留给自己,难的题目留给你们。”段远源在讲授习题前打趣地说道。他以自身论文审稿经验举例说:“拿到论文随手一翻,第一印象极为重要,学术规范都不够严谨,怎么相信你在孤独探索的路上所做的每一步推证都是严谨的呢?”随后,他通过一张简单的环氧乙烷和环氧丙烷二元系的T-x相图,逐一强调正斜体、大小写、字体、字号、数值与量纲等最基本的要素和细节,提醒同学们应该严谨对待学术和科研。

在段远源看来,一门课的价值绝不仅仅在于课程内容本身。希望通过严谨的课程训练,能够帮助同学们更深入地理解从事科研必须具备的态度和方法,这才是课程的“实用性”所在。

“‘高等热力学’让我开始关注研究中的每一个‘小学问’,就像段老师上课时讲到的,一张图表的细节都需要我们细心来‘大’做。这样的精神就像一盏聚光灯,照亮我们未来更长的研究道路。”建筑学院学生魏文罡说。

素材提供

研究生院


文字采写

王玥璇


摄影

李派   杨敏

 

图片设计

梁晨


编辑

曲田


编审
许亮   程曦   张歌明   张莉
 
栏目统筹
程曦

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