独立学院“工程热力学”课程教学方法探讨与实践

摘要：由于独立学院的生源状况和人才培养目标与普通本科高校不同，因此培养方案、课程体系、教学重点也不一样。针对“工程热力学”课程的特点，结合日常教学及科研中的实践体会，就如何提高“工程热力学”课程教学效果提出几点看法，主要包括教学方法的改革、考核方式的改进、建立立体化多渠道教学途径。

关键词：独立学院；工程热力学；教学方法

作者简介：廖爱群（1983-），女，广东汕头人，北京理工大学珠海学院机械与车辆学院，助教；饶国燃（1983-），男，广东梅州人，北京理工大学珠海学院机械与车辆学院，助教。（广东　珠海　519085）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）33-0055-02

独立学院是中国在教育大众化发展过程中出现的新事物，按新机制、新模式建立的高等教育新形式。独立学院正逐渐成为当前和今后一个时期内，我国高等教育发展的重要组成部分。由于独立学院的生源状况和人才培养目标与普通本科高校不同，因此培养方案、课程体系、教学重点也不一样。

“工程热力学”作为热能与动力专业的一门专业基础课，是研究物质的热力性质、热能与其他能量（主要是机械能）之间相互转换的一门工程基础理论课程。在热能与动力工程专业课程中起到了承上启下的重要作用。本文从分析“工程热力学”课程特点入手，结合日常教学经验，就如何提高独立学院“工程热力学”教学质量，提出几点看法。

一、课程特点

以沈维道等编写的“工程热力学”[1]第四版教材为例，主要包括基本概念和基本定理、过程和循环的分析与研究、化学热力学等方面内容。实际上有些章节就是一门学科或者学科方向。比如专门研究化学工艺的化学热力学，专门研究气体流动的空气动力学，专门研究电厂动力装置与原理的热电学科，专门研究燃气轮机动力装置的内燃机学科等。这些内容不是互相独立的，而是相互交叉与联系的。

“工程热力学”课程特点是内容庞杂，概念抽象，公式繁杂，应用条件复杂，是一个庞大的体系。学生初学这门课程时常感到非常吃力，认为知识杂乱无章，逻辑关系混乱。而且学生基于高中物理所学的知识和常规思维，对“工程热力学”中许多问题形成思维定性，如对水蒸气（实际气体）的热力状态确定仍然套用理想气体状态方程式，理想气体热力过程吸热温度必然会升高。授课教师备课时应该充分意识到这一点，纠正学生思维上的误区，扫除其思维上的障碍。学生只有对基本概念正确理解和掌握，才能为“工程热力学”的深入学习打下坚实的基础，同时为授课教师顺利讲解以后的章节铺平道路。[2]

二、教学方法的改革

独立学院培养的是应用型人才，而不是研究型人才，针对独立学院学生相对于普通本科院校学生理论基础较差的特点，2011年北京理工大学珠海学院制定了新版的教学计划，对“工程热力学”课程的教学大纲和课时做了相应的调整，参考国内其他高校“工程热力学”课程的教学大纲，授课时数控制在40～50学时，结合北京理工大学独立学院的办学特点，将“工程热力学”课程由原来的64课时删减为48课时，同时保留了原有的6个实验学时。教学重心从注重学生理论水平的培养转向注重学生能力水平的培养，强化实践教学环节。删减学时的后果可能造成学生对该课程理解不够透彻，知识点掌握不够全面，应用问题分析不够灵活，同时教师的教学方式和内容也会直接或者间接的影响学生学习成绩，如何在相对有限的时间内让学生学好“工程热力学”，顺利通过课程的考核，可通过以下几种方式。

1.增加课堂教学的趣味性

授课教师在进行教学时首先需要解决的就是备课。备课是为讲课做准备，因此备课的内容应包括这节课所涉及的所有教学活动。教案的整体框架应包括：教学要求；教学重点、难点；教具的选择；教学内容及步骤以及各项内容的时间分配；课内外练习题作业。其中的核心部分是课程教学内容，除了讲授教材内容外，授课教师平时应注意积累一些古今中外与热力学相关的知识和事例，在教学过程中可以穿插讲授，增加课堂趣味性，以提高学生的听课效果。

如在讲授热力学两大定律时，可向学生提问：“为什么现在一直还有人孜孜不倦的追求永动机？”从而引出历史上第一类永动机和第二类永动机的故事；在讲授气体流动这一章节时，可以先让学生仔细观察和思考火箭发射一瞬间尾喷管的气流，再提出问题：“气流在通过尾喷管在这一瞬间可否抽象成某一特殊的热力过程？”讲到音速问题时，可以提问：“飞机在高空飞行是否比低空飞行更容易达到超音速？”然后从解释问题的答案来阐释其中的热力学原理。教学是一门艺术，需要不断的探索。这就要求授课教师必须在不断提高自己教学水平的同时，积累相关的专业知识，只有这样才能在课堂教学上真正吸引学生。

2.多媒体教学与传统教学相结合

与传统的板书教学相比，多媒体教学具有传统板书教学无法比拟的优点，是集图像、声音、文字、动画、音效为一体的现代化教学手段。采用多媒体教学软件可以使用大量的科研和工程事例素材，使学生对“工程热力学”研究对象有更生动和直观的印象。

比如：热能与机械能之间是如何转化的？可以用动画素材直观的解读火力发电的原理。煤粉（燃料）在锅炉中燃烧释放出大量高烟气（热能），锅炉中的水吸收了烟气的热量变成高温高压水蒸气，经过热装置变成过热气体由管道输送到汽轮机，推动汽轮机的主轴转动（机械能），汽轮机带动发电机发电。煤粉源源不断地送往锅炉燃烧，电源源不断的向外输出。这就是热能如何转化为机械能的一个形象生动的例子。

多媒体教学是一种非常好的教学手段，但并不是有好的手段就能达到好的教学效果。“工程热力学”是一门理论性较强的课程，热力学的基本概念和基本公式的推导对高等数学能力要求较高。公式的推导可以培养学生的科学研究逻辑思维，公式的应用可以培养学生在工程领域的工程应用能力。此外，授课过程应以传统的板书为主，并辅以讲解，才能达到较好的教学效果。

因此，针对不同章节的特点，应该灵活采取相应形式的教学手段和方式。对应用性的章节，如动力循环、蒸汽动力循环和制冷循环等应多以多媒体课件为主。通过借助先进的现代化教学手段，形象地演示动态实验，增强课堂的实效性，提高教学质量。[3]

3.引入学科前沿知识

“工程热力学”所涉及的前沿领域范围广阔，包括航空航天、船舶工程、石油工程、机械工程、建筑工程、生物技术等。目前应用范围越来越广泛，也越来越普遍。从能量的转换与利用角度分析能源问题，是当下的热门问题，也是学生较为感兴趣的话题。能源问题一直是全球关注的焦点，节约现有资源，开发新能源是各国的当务之急。在教学过程中，可以结合我国正在建设中的重大能源项目，专题介绍新能源发电、环保制冷剂、热电冷三联产等节能项目。并从中提炼出典型问题，通过综合性小论文让学生参与实际的科研工程计算与分析。一方面可以培养学生解决实际问题的能力，提高教学效果；另一方面可以为学生将来要从事相关行业工作打下坚实的基础。

4.注重能力的培养

如今都在提倡素质教育，因此教学时不应仅仅给学生解释某个特定的问题，还应引导他们学会解决问题的方法。在“工程热力学”的学习过程中，主要培养学生分析问题、简化问题、解决问题的能力。即对实际的工程问题进行必要的简化，建立合理的数学描写并选择合适的解决方法。常见的热工问题处理能力包括简单的动手实验、理论分析以及数值模拟计算。

如水源热泵是一种利用地热资源，能够实现冬季供暖、夏季供冷的多效节能空调系统。通过消耗少量的高品位能源（电）实现从低温热源取热向高温热源放热的过程。地热能作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调制冷的冷源，在冬季将相对于地表温度较高的地热从地下取出，供给室内取暖；在夏季将相对于地表温度较低的地热送入室内带走热量，实现制冷。通过这个典型实用的工程装置，引导学生们从中概括出热泵循环与制冷循环，并熟悉了解各自的工作原理和应用场合，同时对能量的高品质和低品质之分也有了深刻的了解。[4]

三、考核方式的改进

“工程热力学”课程内容比较复杂，涉及面广，对于独立学院的学生而言，期末如果采用单一的闭卷方式进行考核，难度太大。从历年的闭卷考试的效果来看，效果一般，收效甚微。容易让学生陷入记死点—死做题—做死题的恶性循环中。因此，“工程热力学”课程不宜采用单一的闭卷考试进行考核。按独立学院的教学要求，可以根据课程的特点进行其他方式的考核，可以采用开卷考试方式进行，也可以采用分段小测试加上大论文相结合的方式。总评成绩和平时成绩计算如下：总评成绩=平时成绩（40%）+期末考核（60%），平时成绩=考勤（30%）+作业（50%）+小论文（20%）。

四、建立“立体化”多渠道的教学途径

传统单靠一本教材的课程教学，难以激发学生的学习热情，也存在教学信息不够饱满等缺点，为了增强学生的学习自主性和自觉性，方便学生进行课前预习和课后复习。学院从2010年开通了网上教学平台，本课程也同时开通了课程网站，共享的资料包括教学大纲、教学日历、教学课件、实验指导书、动画演示、教材答案及参考书电子版、物性参数计算软件、补充习题等，并开设网上讨论区，任课教师通过网上答疑与学生进行互动交流。学生可以在课后利用网上的教学资料，巩固和扩展所学的知识。

五、结语

独立学院的“工程热力学”课程从教学内容、教学方法、考核方式等各方面进行了改革。学院在实践教学和教学软件方面也做了相应的建设，使得这门课程相较于以前有了很大的改变和进步。但由于教学学时的删减，课程内容的辅助材料归纳总结还不够规范和严谨，需要时间做进一步完善。

参考文献：

[1]沈维道，蒋智敏，童钧耕.工程热力学[M].第四版.北京：高等教育出版社，2007.

[2]粟艳.少课时数《工程热力学》的教学改进[J].制冷与空调，2006，

（2）：112-115.

[3邝华.理论力学课堂教学效果思考与探讨[J].广西物理，2011，32（4）：

39-40.

[4]陈占秀，杨振民.“工程热力学”教学中的几点体会[J].中国电力教育，

2009，（14）：83-84.

（责任编辑：孙晴）

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