《工程熱力學》課程教學改革與探索

摘 "要：針對工程熱力學課程當前教學過程中存在的問題，提出教學過程中需要建立以學生為主體的開放式教學模式，注重理論聯系實際及多樣化教學手段的應用，充分調動學生的學習積極性，并在考核方式及教學方法方面進行教學改革探討。

關鍵詞：工程熱力學;課程教學;改革與探索

文章編號：1674-3520（2014）-11-00-01

序言

工程熱力學是能源專業開設的一門重要基礎課程[1]，一般課程開設在大二下學期，先修課程為《高等數學》、《大學物理》課程等。通過該門課程的學習，讓學生掌握工程熱力學中的基本概念如邊界、熱力系等，有關能量轉換（主要是熱能與其它形式能量之間轉換）、熱能的合理利用的基本規律，并能正確運用這些規律解決熱工過程和熱力循環等工程實際問題，同時培養學生的科學抽象、邏輯思維能力。為后續專業課程的學習奠定一定的理論基礎。由于該課程理論性較強，教學手段單一，使學生覺得學習枯燥、乏味，給教師授課帶來一定的困難，結合近幾年來該課程的教學和學生的學習情況，就工程熱力學課程教學的內容和方法提出一些見解，如采用多元化教學，在課程考核方面進行教學改革探討，對提高教學質量具有一定意義[2-3]。

一、開放式課堂教學

由于工程熱力學這門課程的特點是涉計原理較多，在氣體的熱力學性質和熱力過程中涉及計算公式推導及熱力過程中多變過程P-V，T-S的繪制較為繁瑣，因此，使學生學習具有一定的難度。同時教學方式的單一，使得學生學習中感到枯燥、學習效果差。以教師講解式教學和學生接受性學習為主的滿堂灌式的教學方法，教師在講解過程很被動，無論教師如何準備內容，課程質量根本達不到預期效果。為了提高課堂教學效果，采用開放式課堂教學，在授課過程中加入動畫演繹多變過程的繪制、氣體、蒸汽動力循環的過程等，讓抽象的理論具體生動化，調動學生的學習熱情。同時還可在教學過程中安排學習討論課，讓學生參與教學，如講空壓機的壓縮過程：等溫、等熵、多變過程中，那一種方式耗功最少？學生通過思考、討論、回答，會對該知識點的理解會更加深刻。同時可采用“問題式”和“研究式”的教學方法，教師可以將學生分成若干小組，自由分組，每組最多三人，分工合作，每組任選一題，各參數依實際情況而定，也可根據興趣做其它題目，但要求與熱力學有關教師提前給小組布置一些需要研究的課程內容題目，鼓勵大量查閱文獻，但要求有自己思路和觀點，不鼓勵純粹文獻摘抄和綜述，例如一公司每年需外購80000MW-h電力，另有一臺燒天然氣的鍋爐每年向工藝過程提供蒸汽，供汽負荷等于電負荷的三倍。現有人建議采用燒天然氣的燃氣輪機熱電循環，燃氣透平提供所需的電力，而且有一臺換熱器安裝在燃氣透平出口，回收其排氣的余熱來滿足工藝過程的用汽需要。請估算這種方案比原方案能節約多少能量？討論經濟可行性？分析中，電價可根據現有平均價格處理，其他各參數可自我設計，請給出詳細的新舊方案的對比，并給出投資回收的年限，以打動決策者采用這個方案。讓學生通過課本、參考書目、網絡課件、圖書館資料查閱后以ppt的形式匯報。把這一項的得分作為課程考核的重要內容，這樣既調動了學生的積極性，又鍛煉了學生查找科研資料的能力、應用所學知識分析實際問題的能力、ppt的制作及口才表達能力。

二、教學手段多樣化

傳統的教學方式很難達到本科教學的基本要求，尤其對于這樣一門理論性較強、計算公式推導繁瑣的課程而言。目前經過學校對基礎教學設施的改造，教師上課基本都可采用多媒體教室授課。使抽象枯燥的知識變得具體、趣味化，一些理論可以用計算機模擬動畫的形式展現給學生。如在氣體動力循環部分，可插入氣體為工質的活塞循環動畫圖，使教學過程更加生動、形象、內容豐富。

圖1 " 活塞循環裝置

對于部分內容，可采用課件與板書相結合的形式講授，如理想氣體狀態方程和摩爾氣體常數時多媒體講授速度過快，不利于學生理解和掌握，效果不好。由于知識的更新速度很快，對于課程的前沿需要教師不斷地積累不斷的學習，如參加熱物性研究進展會議等。同時結合自身的課題，在講解原理時深入淺出，將知識點講透。

三、考核方式

合理的考試形式和科學考試內容，是達到因材施考，發展學生個性的有效途徑。以往的考試形式主要以閉卷考試方式進行，平時成績與期末成績的比例為30%/70%。調整后的考核方式平時考核，進行分章節測驗，提高學生平時上課和學習的積極性，考試題中除基本概念和理論等使用客觀試題外，適當增加主觀題比重，即簡答、綜合性論述題，以鍛煉學生的思維能力和創新能力，建立一種主客觀題并存的分值比例適合的題型。鼓勵學生提出不同于書本上的獨到的見解，以提高學生的工程應用能力。

四、結語

《工程熱力學》起著承上啟下的作用，既是物理化學等基礎課的拓展，又為專業課的學習奠定了基礎，提高教學質量非常重要。要不斷地斷探索有效的教學方法，豐富教學手段，不斷改革、勇于實踐、勤于思考問題，在教學中始終堅持以學生為本的原則，激發學生的學習興趣，使學生學好學透課程重點難點，同時還要不斷充實和完善自我，提高業務水平。

參考文獻：

[1]國家教委高等教育司.當代科學技術發展與教學改革.[M].北京：高等教育出版社，1995

[2]譚羽非.突出專業特點改革工程熱力學課程教學的研究與實踐[J].高等建筑教育，2004，13（1）：39-43

[3]廉樂明，譚羽非，吳家正，等.工程熱力學[M].北京：中國建筑出版社，2004