“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革的探索與實踐

武和全 薛盈盈 胡宏偉

0 引言

“工程熱力學與傳熱學”是汽車服務工程、熱能與動力工程等專業的必修課程。它是研究熱能與機械能相互轉換及熱量傳遞規律的一門學科。作為工科類的一門專業基礎課，“工程熱力學與傳熱學”課程教學歷史悠久，至今已有五十多年。然而該課程存在“理論性強”、“知識點多”、“難于理解”等特點，長期困擾著廣大師生。因此對該課程進行教學改革，探索提高“工程熱力學與傳熱學”課程教學質量的方法是十分必要的。

1 課程特點及教學現狀

“工程熱力學與傳熱學”課程主要包括熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力過程計算、傳熱學的基本概念、換熱器熱計算等。由于該課程源于實際生活的總結，包括理論知識的推導及經驗公式的應用，教學內容需要聯系大學物理和高等數學等方面的知識，教學難度大，存在的主要問題有：

1.1 課程總學時偏少

“工程熱力學與傳熱學”課程圍繞能量轉換與傳遞這一主線，是對工程熱力學與傳熱學兩個研究方向的綜合。其特點是涉及內容廣，知識點多。然而，隨著社會的發展，教育思想、教育觀念在不斷變化著，大學階段開設的課程越來越多，分配給每一門課程（特別是專業基礎課）的學時數不斷減少。①總學時數不斷減少與教學內容不斷增加之間的矛盾，是“工程熱力學與傳熱學”授課教師面臨的一個重要矛盾。要繼續保持或提高該課程的教學質量，就必須要調整教學大綱，改革教學方法，對授課內容有所取舍，突出重點和難點。

1.2 實踐環節少

“工程熱力學與傳熱學”作為一門專業基礎課程，其知識點的歸納，大多是來源于人們對實踐知識的長期積累和總結。因此該課程必須與實踐教學緊密結合起來。由于實驗設備的有限性，而現有每個班級的人數眾多，必須分多個組進行實驗。這必然導致實驗課程時間過長、教師的工作量過大等。因此為回避這些問題，許多高校在講授專業基礎課實驗時，往往采取集中統一安排實驗的方式，且實驗學時占總學時的比例非常小。這樣實驗課程與理論課程完全分開，學生對于實驗缺乏深刻的認識，影響了他們對于理論知識的理解和消化。比如在講授穩定流動能量方程應用領域的時候，需要做蒸汽輪機的熱交換、換熱器的熱交換、壓縮機的熱交換及噴管的流速試驗等等，然后在部分高校中由于受到設備的限制等原因，往往只做其中一個實驗，這大大影響了學生對知識的認知度，不利于對穩定流動能量方程的理解。

1.3 學生積極性不高、缺少互動

“工程熱力學與傳熱學”課程用到的理論知識多，內容涉及面廣，不少章節還需要聯系“大學物理”等課程的知識，因此難度較大。學生需要花大量的經歷去消化理解。而該課程還涉及一些復雜的計算公式（比如換熱器的熱計算），學生的學習積極性差。授課教師的教學方法缺乏吸引力，一些專業基礎課教師為給學生們傳授更多的知識，甚至能講滿整節課，不給學生一點消化的時間。在師生交流方面、課程作業的修改反饋等方面，學生與教師缺乏良好的溝通，這些都降低了學生的學習興趣。

“工程熱力學與傳熱學”課程教學的最終目的是服務于社會。而社會在不斷發展著，這就要求“工程熱力學與傳熱學”課程的教學也需要與時俱進，授課教師要有敏銳的觀察力，從培養高素質人才的角度出發，對現有的“工程熱力學與傳熱學”課程進行教學改革。

2 課程教學改革及教學方法探索

2.1 改革教學內容

“工程熱力學與傳熱學”作為一門傳統課程，知識體系在不斷變化著，如果還把以前那些傳統的能量轉換設備拿出來重點講，顯然是不能適應新世紀人才培養需求的。那些過時的觀點和思想，不僅影響學生對最新領域知識的掌握，同時使學生對書本知識產生懷疑，嚴重影響其積極性。因此授課教師要對“工程熱力學與傳熱學”教學內容進行更新，緊跟學科發展前沿。要綜合各個教材的優缺點，對自己的教義進行定期修改和完善。在教學中，要對教學內容有所取舍，突出重點。這樣既減輕了學生負擔，又為教師節省了上課時間。

2.2 改善實驗教學

“工程熱力學與傳熱學”理論知識較多，難于理解，因此通過實踐課程來加深理論知識的理解顯得尤為重要。學校應充分認識到實驗教學的重要性，增加對實驗設備的投入，調動實驗教師的積極性。實驗教學應更多地發揮學生的主觀能動性，讓他們盡可能多的參與到實驗的設計和分析之中，以提高其動手能力。授課教師可開設開放性實驗、綜合性實驗及對比試驗，鼓勵學生自己動手、獨立完成，以促進知識的融會貫通。比如換熱器的設計，可以讓學生根據所學的傳熱學理論知識，自己動手設計一些散熱片，并進行熱計算，分析其散熱性能。

2.3 改進教學手段

課程總學時的不斷減少，迫使授課教師必須要進行教學改革。現代化的多媒體教學手段，可以在短時間內傳遞更多的信息量。因此，教學手段改革目標是將現代化的教學手段融合到的“工程熱力學與傳熱學”課程教學之中，實現與傳統教學的有機結合。例如，在緒論部分關于熱能的利用現狀就可以采用播放影片的方式來激發同學們的興趣。而在講授傳熱學中的計算公式時，可以將推導過程制成多媒體的形式，授課課時，教師只需在黑板板書推導思路，然后用多媒體PPT展示推導過程。這樣極大地節省了時間，而且有助于學生的理解。此外，還可以采用FLASH動畫、影片等方式來激發學生的興趣，提高其學習的積極性。

2.4 加強師生互動交流

提高學生學習興趣和積極性，調動學習氣氛。將互動式教學方法②引入“工程熱力學與傳熱學”課程的教學中，使學生主動思考問題。在教學中促成授課教師和學生之間的相互交流和探討。比如講授熱力學第二定律的發展過程時，可以首先向學生提出問題“是否所有滿足熱力學第一定律的自然現象都能夠實現呢？”要求學生結合實際生活經驗，提出自己的觀點，并給出理由。然后將學生所總結的規律與熱力學第二定律進行比較，找出差異。通過這種方式必然會使學生對熱力學第二定律的理解更加深刻。“提問式”互動，是實現師生交流的一種良好途徑。“工程熱力學與傳熱學”授課教師宜更多地采用互動交流的方式來傳授知識，從而提高學生的學習積極性。

3 結束語

“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革需要授課教師需要克服重重困難，是一項漫長的過程，離不開教育系統各個部門的配合。通過改革教學內容、改善實驗教學、改進教學手段、加強師生互動交流等等，將知識教育與素質教育結合起來，探索適應該課程特點的教學方法，必將使課堂教學效果達到一個嶄新的水平，為培養新世紀高素質人才奠定堅實的基礎。

注釋

①顧祥紅,李宏,李曉穎.工程熱力學課程教學方法與手段的改革[J].大連民族學院學報,2006(1).

②李春華,張小軼,王存新.生物物理課中“互動式”教學方法初探[J].理工高教研究,2010(1):120-121.