“工程热力学”课程教学改革研究

摘要：工程热力学是热能与动力工程专业的一门必修的主干专业基础课程，也是部分学生继续深造的理论基础。文章阐述了对工程热力学课程进行教学方法及手段改革的必要性，探讨了改革所采取的一些措施，分析了改革的成效，既提高了学生的学习兴趣又提高了教师的教学水平。

关键词：工程热力学；教学方法；教学手段；教学改革

作者简介：裘薇（1976-），女，浙江临安人，上海电力学院能源与环境工程学院，讲师；朱群志（1972-），男，浙江台州人，上海电力学院能源与环境工程学院，教授。（上海 200090）

基金项目：本文系上海市教育委员会重点课程建设项目（编号：20105302）的研究成果。

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）21-0062-02

工程热力学是研究热能和其它形式能量（特别是机械能）相互转换规律以及提高能量转换效率的一门学科，是热能与动力工程专业的一门必修的主干专业基础课程，也是学生开始接触的第一门和热能工程有关的课程。工程热力学不仅为学生学习相关的专业课程提供必要的基础理论知识和基本技能，也为学生日后从事热能利用、热设计、热管理和热控制等方面的专业技术和科学研究工作打下必要的理论基础。

近几年，随着学校的不断发展，上海电力学院先后开设了“热动卓越工程师班”、“电厂自动控制”、“电厂测控”、“电厂核电”新专业和获得了“热能工程”硕士点的授予权。为了适应新时期人才培养及“085工程”的需要，教师除了继续承担“热动专业”的“工程热力学”教学任务外，还将面向“电专业”和研究生开设不同层次内容的工程热力学课程，因此，为了提高本课程的教学质量，有必要对“工程热力学”课程教学方法及手段开展更高层次的研究工作。

一、教学目标

根据专业人才培养的需要，“工程热力学”课程的教学目标是通过本课程的学习，应使学生掌握工程热力学的基本理论和基本知识，受到较强的基本技能训练，能正确进行热力过程和热力循环的分析和计算。教学方向定位于基础科学理论与工程实际之间的桥梁，着重培养学生应用基础知识解决工程实践问题的能力，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。课程的特点是：将工程热力学作为一个整体来组织教学，并借助于现代教育手段、密切结合实验与专业课程，进行完整、系统的教学。

二、教学改革采取的措施

教学方法和教学手段的改革是服务于课程体系和教学内容的改革，它是实现教学目标的重要措施。”工程热力学”课程的逻辑性很强，各部分内容又交叉渗透，一环扣一环，而且概念抽象，是一门难教难学的课程，所以在教学的过程中，需要注意教学的方法和手段，使学生能较好又容易地理解教学内容。

1.教学方法的改革

（1）开展教学研讨活动，理解教学思路。通过开展多次教师试讲活动，对本课程的教学目标、教学要求、教学方法等有比较清楚的认识。教学目标要从学生专业课的学习以及职业发展的需求考虑。基础课不只是为后续课程服务，为专业的学习服务，更重要的是培养学生的科学素质和科学思维方式，提高他们分析问题和解决问题的科学研究能力，使学生眼光远、层次高、后劲足。教学上需要控制教学内容的难度。注意将教学内容及习题的难度控制在适当的水平，难度太大的习题，会过度加大学生的负担，不提倡作为作业而布置。教学中需要清楚讲述知识点产生的背景和来龙去脉，争取用一条主线将各章节的内容穿起来，避免对知识点的孤立讲授，避免学生孤立地理解知识。教学中需要介绍本学科在工业、民用及高新技术领域的一些应用实例，加深学生对基础知识的理解，使学生充分认识本门课程的重要性，提高学习的兴趣和积极性。

（2）注重学生应用能力和创新能力培养。在课程教学过程中注意理论联系实际，注重工程应用。以往学生反映“孤立系统熵增原理和作功能力损失”这部分内容抽象难懂。在教学中可举一个工程实例：大气环境温度为-10℃，为保持计算机房内20℃，需每小时向机房供热7500kJ。若采用三种方式供热：（1）电热器；（2）电动机带动热泵；（3）温度为80℃的热水供暖，让学生分析三种情况的熵增和作功能力损失。使用这种工程例子好处是：学生接触的概念和原理不再枯燥空洞，而是富有工程背景和实用价值，可以使学生加深对这部分内容的理解。同时从实例的比较中，学生自己也可领悟出一个道理：对能量应从量和质两方面综合评价，才能真正找到节能途径。

讲述教材内容和工程实践有机联系。例如：制冷循环的原理与制冷装置、冷藏库、家用空调、电冰箱的联系，湿空气的相关知识在空气调节、电厂冷却塔中的应用，郎肯循环与火力发电厂实际循环等。通过介绍这种内在联系，使课堂教学内容生动，帮助学生理解所学知识和原理在实际中运用。

改变以往全部由教师做习题点评的方式，请学生上讲台讲演自己的解题方法，其他同学评判和讨论。通过各抒己见，对比分析，最后达到“明辩是非”。教学实验表明：采用这种做法，激发了学生学习兴趣，学生的解题方法明显增多，有些学生的解题思路相当活跃。

鼓励同学撰写生活中应用工程热力学知识解决实际问题的小论文。指导学生关心身边的热力学现象，引导学生利用所学知识分析实际问题，鼓励学生构思的创新性。通过这一环节使学生充分理解热力学的方法，引起对相关领域的浓厚兴趣，加强对学生理论联系实际、提高科学素质，并且学生与老师互动、老师通过课外指导来因材施教。在2009年的试验过程中，绝大多数学生撰写了相关论文，达到了预期效果。

（3）实行小班教学，提高教学质量。自2009年以来工程热力学课程教学班从原来两个班分成三个平行班，每班不超过50人。从两届学生的教学效果来看，教师感觉小班上课纪律明显好于大班，迟到和缺席现象减少，学生上课积极性较高，老师与学生互动明显增多，期末考试不及格率明显减少。

（4）编写课堂教学教案。为了保证不同教学平行班的教学内容、教学要求以及教学进度的一致性，对不同任课教师的教学起到规范和指导作用，课程组编写了统一的电子教案。教案以每2学时为单位，明确了每个单位的教学目标，细化了教学内容，对教学方法和手段给出建议，指出了教学内容的难点和重点，给出了主要英文词汇，提出了学生课后学习的要求。教案编写采用了简洁明了的表格形式。

2.教学手段的改革

（1）多媒体技术在课堂教学中的应用。多媒体技术的应用可以给教学、尤其是课堂教学注入活力。以沈维道编著、高等教育出版社出版的《工程热力学》第四版为基础，制作了适用于热能动力专业的工程热力学课程（64学时）的电子课件。完成的电子课件包含了教材中全部章节的内容，并增加了总结一章，使学生学习结束后对本课程能有一个全貌。

通过采用先进、形象的多媒体计算机辅助教学，极大地激发了学生的学习兴趣。课堂教学图文并茂，声像结合，使学生多方位、立体化地形成认知，形成了崭新的多媒体环境下的课堂教学模式，取得了较好的教学效果。

（2）改革考试方式。为了引导学生真正掌握基本理论和分析方法，重视能力的培养，实现本课程的考、教分离，在目前十套题目的基础上，教师根据课程的教学要求重新编写十套试题，减少试卷被抽中的频率。试卷库中的试卷题目符合教学大纲的要求，内容丰富、形式多样、题型一致，试题表述清楚，要求明确，无偏题、怪题，难易得当，能考核学生掌握知识以及应用知识进行综合分析能力的情况。期末集中统一流水作业方式阅卷，以客观地评价授课质量。学生的最终成绩由平时成绩和期末考试成绩综合评定得出，平时成绩与期末考试成绩的分配比例是2∶8。平时成绩包含作业、考勤、实验成绩三部分，期末考试采用闭卷笔试形式，考试试卷从建立的试卷库中随机抽取。

（3）科学安排实践性教学环节。注意充分利用实践性教学环节，科学融合理论教学和实践教学。在原有水蒸气饱和温度和压力关系测定试验及喷管试验基础上可以增加空气比热测定的实验，使学生对理想气体的热力性质和过程也有更好理解。利用实验巩固和加强所学的理论知识，培养学生的动手能力和运用所学知识进行分析的能力，实现对课堂教学内容深化理解的目的；结合后续专业课程的学习，深化理论知识，提高学生运用所学知识来分析问题、解决问题的能力。

（4）课外学习、辅导环节。在课外学习中提供本课程教学课件、其他学校相关课程网站，辅导答疑属于教师与学生的互动教学环节，对学有余力的学生建议查阅参考文献，而且在此基础上将之分析、归纳、总结，并提出自己的见解，并通过与教师的交流，达到拓展专业知识的深度与广度的目的。

三、结论

工程热力学是一门概念理解难度较大的课程。通过教学内容的改革，使教学内容更贴近我校学生的实际状况，更加注重实验环节；通过教学手段的改革，提高学生的学习兴趣和理论联系实际的能力。通过“工程热力学”课程教学方法及手段改革的研究，不仅热能与动力工程专业的每年级近150名学生受益，开设“热工基础”课程的其他专业（电气工程及其自动化、电力工程与管理、自动化、测控技术与仪器）近500名的学生也可以从中受益。

参考文献：

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[5]王华.工程热力学课程教学实践与探索[J].教育与职业,2009,(18).

（责任编辑：刘丽娜）

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