“工程熱力學”課程教學方法和手段的探討

“工程熱力學”是研究物質的熱力性質、熱能與其他能量之間相互轉換的一門工程基礎理論課程。作為熱能與動力工程專業的一門專業基礎課，不僅為學生后續專業課程的學習服務，更重要的是培養學生的科學素質和科學思維方式，提高他們分析問題和解決問題的科學研究能力。為了提高本課程的教學質量，筆者從課堂教學和課外環節2個方面進行了教學方法與手段的改進。

1 課堂教學

“工程熱力學”的基本理論是從工程實際出發，采用抽象、概括、理想化和簡化的方法得出的。課程的主要特點是概念性強、知識點多、公式多、內容豐富、理論抽象，同時具有很強的工程應用背景，對還沒有接觸到專業課和工程實際的學生來說，本課程聽起來容易枯燥無味，做題又無從下手，一貫被學生認為是熱能與動力工程專業較難學的一門課程。

一方面，筆者把重點放在基礎理論部分，使學生打好理論基礎。本課程作為專業基礎課，承擔著與基礎課和專業課的橋梁作用，因此在授課時，既要對所學基礎課進行復習對比，便于學生接受新知識，又要密切結合工程實踐，為今后專業課的學習奠定理論基礎。

另一方面，筆者注意通過教學本課程，并結合本課程在工業、民用及高新技術領域的一些應用實例，幫助學生加深對基礎知識的理解和形成良好的學習方法，以適應知識從理論性較強向應用性較強過渡，建立理論聯系實際的思維方式，了解并掌握一般的實際工程問題的模型建立和簡化方法，學會對復雜的物理現象進行分析，抓住主要矛盾，摒棄次要因素。

1.1 激發學生的學習興趣學生的學習成績與對所學學科的興趣呈高度正比關系。激發大學生的學習興趣，對于提高教學水平，促使學生養成終身學習的良好習慣有著極其重要的現實意義。在傳授知識的過程中，應十分注意運用適合學生口味的生動形象的語言組織有趣的教學，使他們易于接受，感到學有所獲，從而不斷激發他們的求知欲望，增長他們的知識技能；強化學習目的，提高求知欲望；精心設疑，激發研究心理。在教學過程中精心設疑，例如在學習水蒸氣之前，提出“為什么溜冰冰刀能在光滑的冰面立住”和“有沒有500 ℃的水”等問題，引起學生濃厚的興趣，激發學生的求知欲，使學生成為課堂的主角，營造活躍的課堂氣氛。

緒論課是本課程的引路石，對于培養學生對本課程的學習興趣十分重要。通過直觀、形象地講解熱力學的發展史、主要研究對象以及這門課程的廣泛實用價值及對后續課程的重要作用，使學生對這門課有一個全面、感觀的認識，提高學生的學習興趣。隨后再介紹本課程的全貌，強調學習本課程對解決能源問題所具有的意義和其在人才培養中所處的地位與作用，結合能源這一全球關注的焦點，介紹我國的能源現狀及與發達國家的差距，使學生建立起強烈的責任感和強烈的求知欲望。

1.2 連線課程內容，規劃所教知識學生在學習本門課程時，往往感到知識零亂，條理性不強。作為教師，要理清思路，將課程內容圍繞能量的相互轉換與利用分為基本概念和基本理論、基本公式、能量轉換的介質工質的性質和“工程熱力學”理論的工程應用4個部分，使它們構成一個有機的整體。

在講課過程中要注重溫故而知新，突出新舊知識的連貫性。首先和學生一起復習，激發學生的回憶，然后緊緊抓住新舊知識間的共同因素，引導學生在復習舊知識的基礎上引出新知識，并從工程應用的角度來加以論述和深化。在“工程熱力學”教學中，要始終貫穿節能觀點，向學生滲透節能的觀點和思想，做到在開發能源的同時注意環保，在利用能源的同時注意節能。

此外，在每章正文前，明確指出本章的教學目的、基本要求、重點和難點。每章之后簡短小結，并編寫一定量的例題、思考題和習題，讓學生通過積極地思考，活躍思維，調動學習熱情和鉆研精神。這樣既可以加強教學內容的系統性，又能使學生在學習時易于掌握重點，有的放矢。

1.3 改革教學方法，培養創新思維敢于懷疑、善于創造是一切有成就人才的優良品質。學生長期在傳統觀念的約束下，已經習慣了上課被動地聽教師講解，不去懷疑，教師灌輸什么就是什么。教師要改革老的教學模式，強調學生在教學過程中的積極參與，鼓勵學生“質疑”，提倡學生獨立思考。在教學活動中，主動運用包括研究性和啟發式的教學方法，引導學生在學習過程中主動地去思考、發現和探索問題，使學生成為課堂的主角。

采用啟發式教學，要摒棄全面講、滿堂灌的授課方式，把精講與指導相結合，系統講解與問答式講解相結合，教師講解與學生討論講解相結合。講授時，根據授課內容，結合專業實際，經常提出問題，引導學生分組討論、發表看法，啟發學生積極思維，如講解蒸汽動力循環章節時，可引導學生針對已學的卡諾循環和將學的朗肯循環加以比較，展開分組討論，幫助學生加深理解。在講到難懂之處，要有意識地留給學生思維余地，培養學生獨立思考以及創新思維的能力。

“工程熱力學”是一門和工程實踐緊密結合的課程，尤其是部分章節直接針對實踐問題展開討論，如制冷循環。在教學過程中可以采用研究性教學法，創設一種類似科學研究的情景和途徑，在教師的引導下，讓學生在獨立的主動探索、主動思考、主動實踐的過程中吸收知識、應用知識、分析問題、解決問題，活躍課堂氣氛，加強學生其他方面的素質培養，如自學能力、動手能力、語言表達能力和人際交往的能力，以及科學精神、思維和做事方式的培養等。

1.4 注重學生工程應用和創新能力的培養 由于專業基礎課程大多為理論分析和數學推導，內容十分抽象，要使學生長時間保持注意力有一定困難。因此，教師應具有較為豐富的實踐經驗，并能將實踐與教學內容巧妙結合。在教學過程中，應當加強實踐環節和學生實踐能力的培養，即使進行理論教學時，也注意理論聯系實際，注重工程應用。如在濕空氣這一章中，“相對濕度”這一概念能較好地與生活相結合。教師在介紹完“相對濕度”的概念后，可以先提出如下問題：為什么陰雨天晾衣服不易干，而晴天易干？為什么冬季供暖期內，屋內氣候干燥？再引導學生運用概念加以分析討論。又例如在講述孤立系統熵增原理和做功能力損失這部分內容時，可以增舉一個工程實例：大氣環境溫度為-15 ℃，為保持室內溫度為20 ℃，需每小時向機房供熱8 000 kJ，現采用電熱器和熱泵2種方式供熱，分析比較2種情況孤立系統的熵增和做功能力損失。由實例分析和計算，使學生直接接觸基本概念，原理不再是枯燥空洞，而是富有工程背景和實用價值的理論，從而加深對這部分內容的理解。同時從實例的比較中，他們自己領悟出一個道理：對能量應從量和質2方面綜合評價，才能真正找到節能途徑。

“工程熱力學”應用章節的講述，更要注意將教材內容和工程實踐有機地聯系起來。帶領學生參觀鍋爐房、實驗室，將制冷裝置循環與冷藏庫、家庭用的空調、電冰箱聯系起來，介紹濕空氣熱力過程在中央空調中的具體應用、火力發電、集中供熱采暖等。這種有機的聯系可使課堂教學生動活潑，使學生真正理解所學知識和原理在實際運用中的重要性。

1.5 要充分利用多媒體進行課堂教學和輔助教學 “工程熱力學”作為一門技術基礎課程，與工程實踐密切相連，需要有很多的工程問題作為背景，而課本中單調的文字敘述和簡單的圖形說明，往往不能準確形象地描述工程問題。CAI靈活的圖形、文字、聲音動畫等形式，可彌補教材表達形式單調的缺陷。但同時也要看到，多媒體教學容量大，畫面豐富，容易造成學生注意力不集中。學生不止一次地反映，采用多媒體教學速度太快，來不及做筆記，課堂理解快，課后忘得也快。而傳統的板書教學有它的優勢，黑板重現力強，隨寫隨看，好的板書還有提綱挈領的作用，使本節課的重點一目了然。在教學時，教師應“揚長避短”，把兩者結合起來，以板書方式為主，輔以多媒體課件。課件以生動、活潑的語言將抽象的東西具體化，結合一些常見的具體實例進行分析，并根據課堂的實際和學生的接受能力，安排適當的講解、提問、啟發和點評，并留有學生思考問題的時間。如在講到蒸汽動力循環這一章時，充分應用素材庫的多媒體動畫效果，讓學生直觀地看到鍋爐的爐膛、水冷壁管等；在學習制冷循環時，可以結合生活中常見的冰箱、空調等制冷裝置講解。這樣教學內容更加形象具體，學生建立了對流程和裝置的感性認識，再進行理論分析和計算就顯得駕輕就熟。

2 課外環節

2.1 精選習題 演做習題是運用基本原理分析和解決問題的過程，也是鞏固所學理論，培養學生運用理論解決實際問題的能力的過程。作為教師，習題選擇至關重要，應精選有代表性、富有啟發性、結合工程實際而且難度要適宜的習題。課程前期應選擇有代表性的、分析性強的習題，課程后期應選擇綜合性、工程性強的習題。例如：讓學生利用熱力學第一定律和第二定律的知識，綜合分析電冰箱、空調機、熱泵等裝置的工作循環和熱力計算，并討論掌握可用能的利用及節能的基本原則。對有些綜合性的題目，讓學生分組查閱書籍討論，確定方案，再拿到課上集體討論，啟發、引導學生來完成。

2.2 及時修改作業，做好課堂總結 督促學生完成作業，同時引導學生適當完成部分教學參考書中的經典習題。作為教師，要認真批改全部學生的作業，并進行作業小結，做到共性問題統一講，個性問題單獨批注。針對同一問題的多種解法，請不同做法的學生上講臺，講演自己的解法，由臺下學生評判。通過各抒己見，對比分析，最后達到“明辨是非”。教學實踐表明，采用這種做法，學生的解題方法明顯增多，學生的解題思路更加靈活。當然，教師細致的輔導答疑也很重要。

3 小結

教學是一門藝術，需要教師源源不斷地投入。為了培養21世紀需要的高素質人才，教師要轉變思想，創新理念，更新知識，與時俱進，不斷提高個人素質。