高等院校《工程熱力學》課程改革的探索與實踐

摘要：針對創新型人才培養對專業基礎課程的要求，本文結合本院《工程熱力學》課程組近年來課程改革的實踐，從教材教學內容改革、教學設施建設、教學方法改革三個方面討論，對《工程熱力學》課程進行的改革措施。實踐證明課程收效明顯，教學質量和教學效率得到很大的提高。

關鍵詞：工程熱力學；教學改革；教材；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）38-0199-02

《工程熱力學》是高等院校機械工程類、能源與動力類等專業的一門必修專業基礎課程。該課程主要研究熱能與機械能相互轉換的規律，以及合理有效利用熱能的基本理論，對培養學員科學素養、創新性思維和實踐能力，以及專業課程學習都將起到奠基的作用。通過《工程熱力學》課程的學習，使學員掌握熱力學的基本概念和基本規律，并能正確運用這些規律進行熱力過程、熱力循環分析和計算；培養學員科學分析和邏輯思維能力。養成實事求是的科學態度和勇于探索、刻苦鉆研的科學作風。經過數十年的持續建設，《工程熱力學》課程在教學內容、教學方法和手段、實驗保障設施、師資隊伍建設等方面進行了大量的建設和改革，取得了顯著的效果。

一、教材和教學內容改革

在教材和教學內容方面，課程組近年來開展了《工程熱力學》“立體教材”體系的建設工作。以課程教學為基本形式，以綜合能力的培養和提高為基本目標，利用多種教育化教育手段，構建新穎教材、網絡課程、多媒體課件、教學輔導書等組成的內容豐富、功能齊全的《工程熱力學》綜合性立體化教學資源。從而使教學質量和教學效率大為提高。在人才培養方面，取得了豐碩的教學成果。多年來不斷更新選取適合本科人才培養和專業需求的高水平教材，以滿足課程標準的要求。《工程熱力學》目前采用華自強等主編的《工程熱力學》第四版，由高等教育出版社2009年11月出版。該教材是國家“普通高等教育十一五國家級規劃教材”，被眾多院校廣泛采用。該教材還有配套習題，方便學員進行課后復習和自測。此外，課程還指定了多部教材和教學輔導書，供學員學習和研究使用，包括清華大學出版社2011年6月出版，朱明善主編的《工程熱力學（第2版）》；高等教育出版社2007年6月出版，童鈞耕主編的《工程熱力學學習輔導與習題解答》；McGraw-Hill2005年出版的由Yunus A.Cengel主編的《Thermodynamics An Engineering Approach the 4th edition》等。針對授課專業增多，內容增加，學時減少及面向裝備擴大和發展的實際，在對后續專業課程需求和部隊需求深入調研的基礎上，著眼當前需要和未來發展，從以下三個方面入手進行了課程內容體系的優化重組。

1.突出重點內容，貼近裝備實際，針對裝備特點突出與動力系統工作原理密切相關的熱力學知識。弱化蒸汽的熱力性質及其動力循環方面的內容。

2.以計算機網絡為平臺，結合《工程熱力學》理論在武器裝備上的具體應用和實驗室發展，引入了計算機編程求解和虛擬實驗等現代教學實踐內容。

3.利用自主研制的和虛擬實驗軟件，以及課程組成員科研項目多的優勢，引入了創新實驗等研究性教學內容。優化重組后的新課程內容體系，以經典《工程熱力學》內容為主體，科學處理了經典與現代的關系，引入了新知識和新技術，強調了知識的綜合運用和實踐訓練，保持了課程教學內容的系統性、科學性和前沿性。

二、教學設施建設

《工程熱力學》課程在教學設施方面取得了明顯的進步。特別是近年來，本校充分利用各種科研項目成果，進一步完善本課程實驗設備，更新了多套空氣定壓比熱測試設備。對噴管流動演示實驗的硬件平臺進行改造，設計編制了具有虛擬實驗和在線分析的分布式噴管流動演示實驗網絡平臺。保障實踐環節均能以實物操作為教學的主要手段，實驗教學水平達到國內先進水平。為使學員在課堂以外能夠及時的復習和總結，補充課堂教學內容的不足，針對課程的特點設計并完成了《工程熱力學》的網絡課程。該網絡課程集教學指導、教學實施、自主學習、測試考試等功能于一體。目前已經完成本課程的網絡課程建設，學員可以在校園網上觀看課程授課的視頻錄像，課程內容的在線學習和測試，該網絡課程的建設豐富了學員的學習途徑，對于促進學員的學習積極性，提高教學效果發揮了積極的作用。通過多年來的建設，課程網絡教學環境建設成效顯著，形成了以教材、多媒體為主和網絡教學環境為輔，集理論教學和實踐教學于一體的課程網絡教學特色。從畢業學員反饋的情況來看，利用網絡教學環境，不僅顯著地增加了課堂的信息量，而且有效改善了教學效果。利用新技術更新了實驗平臺，培養學員實踐、創新能力的新做法。通過自主設計、研制的噴管流動演示虛擬實驗軟件平臺，該虛擬實驗平臺具有良好的開放性、自主性、綜合性，而且突破了實驗受設備、場所、環境、時間的限制，有效提高了學員的實踐創新能力和綜合素質。

三、教學方法改革

教學改革是提高教學水平和教學質量的根本保障，多年來課程組一直十分注重加強和深化教學改革，并取得了一定的成果，具體做法如下。

1.課堂教學采用啟發交流式，實現單向知識傳輸模式向師生交互模式的轉變。利用自主研制的功能完備，界面友好，集授課、自學、測試、管理等功能于一體的《工程熱力學網絡課程》，依托校園網和多媒體教室等，構建了教學互動，適合自主學習、協作學習、相對寬松的雙語多媒體網絡教學環境，實現了教員主導作用和學員主體作用的和諧統一，在提高教學效果的同時，培養了學員主動、有效地獲取知識的意識和能力。

2.在教學方法上，改進課堂講授方式，采用“研究型”的教學模式。針對課程特點，強調培養學員掌握理論、應用和試驗三個方面的知識與能力：《工程熱力學》的理論，《工程熱力學》基本理論和概念的掌握，培養理性思維和分析能力；《工程熱力學》的應用，面向裝備和工程實踐，熟悉了解實際《工程熱力學》問題，培養應用原理解決問題的能力；《工程熱力學》的實驗，通過綜合性試驗培養學員的動手能力和科研工作素質。

3.注重學生創新能力培養。結合課堂教學，開展科技創新活動，使學生綜合素質能力獲得提高。

4.根據學員的反饋不斷完善教學文件。對已有的教學計劃、教學大綱、優秀的教材進行及時的更新和完善，并作為素材之一放在教學網站上，作為學習的參考資料供學員下載學習使用。總結：筆者經過多年的教學實踐，對《工程熱力學》進行綜合的教學改革，收效明顯。教學質量和教學效率得到很大提高，在培養新型專業人才方面，取得了豐碩的教學成果。

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