提高“工程熱力學及傳熱學”課程教學質量的改革探討

武和全+吳云強

摘要：本文針對“工程熱力學及傳熱學”課程中存在的一些問題，對提高課程教學質量提出若干意見。提出“創造性”學習方法，使學生在實踐中發揮自己所學。同時提出以學科競賽培養學生，采用“優秀同學帶動全班同學”的教學方法。

關鍵詞：工程熱力學;教學方法;以賽促學;創造性

中圖分類號：G642.4 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）23-0267-02

“工程熱力學及傳熱學”是一門概念性很強的專業基礎課程，與工程聯系緊密。由于學生工程實踐經驗欠缺，在課堂教學中學生常常對一些概念感到生澀并難以理解，進而造成學習積極性不高、考試成績不理想等問題。本文在對“工程熱力學及傳熱學”課程特點進行總結的基礎上，提出了一套切實可行的“工程熱力學及傳熱學”課程教學質量改革的方法。

一、課程特點及現狀

1.“工程熱力學及傳熱學”課程特點。工程熱力學的基本任務是：通過對熱力系統、熱力平衡、熱力狀態、熱力過程、熱力循環的分析研究，改進和完善熱力發動機、制冷機和熱泵的工作循環，提高熱功轉換效率。工程熱力學采用宏觀的研究方法，它以歸納無數事實所得到的熱力學第一定律、熱力學第二定律作為推理的基礎。在傳熱學方面，傳熱學是一發展中的應用性極強的基礎課程，同時熱量傳遞現象的理論分析又涉及到許多數學理論與方法，如導熱微分方程（它是數學物理方法課程中的三大偏微分方程之一）、對流換熱方程、輻射換熱方程等。傳熱學的內容系統性強，基本概念和公式繁多，計算難道大，對學生的數學物理基礎要求高。

2.國內外工程熱力學課程現狀。在西方國家的高等工程教育中，對熱工基礎課程很重視，基本都開設了“熱力學”與“傳熱學”。還有不少大學將“傳熱傳質學”和“熱力學”設置為機械類學院的重要課程，比如麻省理工大學等世界知名大學。也有些大學將熱工基礎課程設置為工科學院的公共課程，比如美國依阿華州立大學工學院將“傳熱學”、“熱力學”、“熱力學”和“熱流系統設計”設置為他們的公共課程。國內眾多高等院校在工科類以機械大類進行招生，工程熱力學在大類下面進行專業細分，比如清華大學、哈爾濱理工大學、西北工業大學、上海交通大學、東南大學等。

3.本校工程熱力學課程現狀。一些本科院校，將“工程熱力學及傳熱學”課程作為選修課供學生選擇，既不作為專業方向的必選課，也不作為專業基礎課來教學。這樣由于一些學生對選修課的不重視，導致對工程熱力學課程不重視，更不要談感興趣，因此從學生角度來講很難提高學習質量。另外，作為選修課的課時只有二十幾個課時，在這種學時數減少而教學內容不變的情況下，要繼續保持該課程教學質量是擺在每個專業課授課教師面前的一個重要難題，另外，工程熱力學與實踐的相互結合是十分必要的。可能由于實踐教學環節的特殊性，實驗教師工作量大等原因，我校并沒有對機械設計制造及其自動化專業設置實驗課程，導致實踐課程與理論課程脫節。使課堂講授的知識沒有及時直觀地體現，不利于學生對知識的消化和吸收，也使有些驗證性內容沒有及時通過實驗證實，影響了教學目標的實現。相比較機械設計制造及其自動化專業所學“發動機構造及原理”課程為例，同為選修課，因實驗與理論知識緊密聯系，使課堂上的理論知識生動的呈現在眼前，學生能動手操作，對發動機的結構會有更深刻的認識，知識記得更牢靠，也提升了興趣。盡管教師在課程講授期間可能會拿出一些發動機、散熱片等小模型供學生們討論，但是實踐環節是遠遠不夠的。

二、課程教學改革及教學方法探索

1.豐富教學方式。傳統的通過黑板板書的教學方式往往存在授課效率低，信息量少等問題。隨著科技的發展，網絡變得更加方便快捷，人們獲取資源的形式也由原來的紙質變成了包含文字、圖片、多媒體等多種形式。網絡的發展給世界帶來了很多變化，即使是我們的課堂，也因為多媒體技術的發展，從原本的單純板書變成了各種形式相結合。雖然現在的課堂大都是通過ppt來教學的，但是卻繼承了以前照本宣科的習慣，沒有達到更多進步性的效果。課后交流，也可以不再拘于時間和空間的限制。由于課時少所以即使學生有疑問短短的課間肯定不能完全解答完，所以QQ、微信、微博等新銳媒介可以讓老師與學生的交流更加方便快捷，既可以互相留言，也可以實時對話，學生的任何疑問都可以通過網絡交流及時解決。學生的疑問不再需要留到課堂或者課間短短的幾分鐘來解答了。另一方面，許多高校都建立了“工程熱力學及傳熱學”課程的網絡教學平臺或者是精品課程網站，這些都可以為師生之間的互動提供交流平臺。教師和學生都要充分利用好這些網絡資源以提高教學質量。

2.創造性學習方法的討論。創造性學習體現在教師與學生兩方面。它主要是通過教師的啟發，讓學生積極、主動地去發現和探索以前未曾認識的觀念、關系和規律，既有利于學生學會學習的方法，激發學習的興趣，培養創新精神和創新能力，又有利于教師在科研過程中獲得靈感。在對教材及教學內容的處理上，突破了傳統的“程序教學法”的束縛，著力從學生特征和教學有效性角度組織教學，并適時把自己的相關科研成果融入課程教學活動，與學生共同探討創造，既有利于自己科學研究，提供必要的思路，更有利于同學思考參與，逐步開始創造萌芽。其次是突破教材框架，整合知識與能力要求，注重學生的專業思維和技能訓練，必要時要提供思考題給學生作為課后活動，要求學生從日常生活中獲得靈感，不知不覺中加深學生對課程的思考。學生方面，由于教師創造性的方式，需要學生主動思考，主動聯系生活實際，積極參與老師提出的活動，在課堂上，發揮聯想與想象，用知識去創造。

3.“以賽促學，以點帶面”。所謂“以賽促學”就是以比賽為基礎，由教師提供自己的相關科研成果簡化或直接提供“項目”給學生，參加科技類競賽，在比賽過程中學生自然會根據“項目”內容進行查缺補漏，更好得完成比賽。同時，這種做法也能拓寬學生的知識面，有利于學生對工程熱力學課程的加深理解。如全國節能減排競賽，在比賽準備過程中增加了學生的實踐能力，擁有較多與工廠工作實際經驗的老師接觸的時間，使學生獲得了大量課本中無法得到的知識，同時在比賽準備過程中，需要對工程熱力學、傳熱學等專業知識復習加強掌握。另外“以賽促學”會促進學生學會做人，學會相處，學會技能，“以賽促學”也要求老師有充分的敬業精神和不斷提高本身專業知識的能力，以及充分的實踐經驗。美國心理學家威廉詹姆斯曾深刻指出：人性最深層的需要就是渴望得到別人欣賞和贊美。欣賞、贊美和鼓勵便是助孩子飛向成功的翅膀。因此在比賽準備過程中，對每一個同學每一點技能的掌握都表示欣賞，對每一個同學取的技能進步給予贊揚，再指出不足之處，虛榮心強迫驅使學生不斷奮斗，不斷補充。當有學生在比賽中取得良好成績時，定會在學生群體中引起一定的影響，引起杠桿作用，帶動其他同學參與到老師的“項目”研究。起到以優秀同學帶動全班同學，以點帶面的作用。endprint

4.考試方式的改革。對于傳熱學這類課程，考試有幾點意見，例如在傳熱學中對流換熱一章中大部分公式都是實驗得到的經驗公式，公式中有經驗系數，又有經驗指數，而且有時對同一問題有幾個公式可供選擇。參考“機械設計”課程，一些必要的公式、基本原理等在考試中考查，而一些復雜公式，查表等內容是在考試過后的課程設計中完成的，這樣，可以是學生了解重點，增加自己的課程掌握程度，對所學課程有了更深刻的認識，也有了更符合實際的考核方式。對比來說，因工程熱力學沒有課程設計之類的計劃，可采用開卷與閉卷相結合的考試方式，先進行一堂課的閉卷考試，主要考查基本概念、基本原理和基本計算。再進行一堂課的開卷考試，主要考查復雜公式、查表等方面的內容，考查學生分析問題解決問題的能力。通過這樣的考試方式，既考查了學生對基本理論知識的掌握，又考查了學生的工程應用能力。

三、對學校及授課教師的幾點建議

學校加強與一流學校的學術交流與項目合作。充分利用各種渠道，加強學校之間的學術交流，讓教師隊伍在專業知識上相互學習，相互提高，定期開展學術研討會，以強化學校之間的聯系，對具有重要性的科目采用“必修式選修”，根本上消除學生心理對自己的暗示，而授課教師增加課堂的幽默效果，增加自己的人格魅力，嘗試從自己的人生經歷、研究經歷出發探索教學方法，一些教學名師一個重要理念就是科研是教學的基礎，科研要為人才培養服務，包括用自己或他人新的研究成果豐富教學內容、用自己或他人的研究經歷與體驗激發學生的興趣、啟發學生的思維。同時，提供與“工程熱力學及傳熱學”課程相關科技前沿，提升興趣，滿足當代大學生對各種知識的渴求，也要求教師具有豐富的、多方位的實踐知識。

提高“工程熱力學及傳熱學”課程教學質量教學方法主要就是激發學生的主動學習興趣，增強教學效果，當然以上的教學方式方法不一定在短期內就能提升教學質量，必須以多種形式、多種手段的綜合運用來組織實施教學計劃才能達到目的。希望在“創造性學習”以及“以賽促學”的方法的相互促進下會大幅提高工程熱力學的教學質量。

參考文獻：

[1]李岳林，劉志強，武和全.工程熱力學與傳熱學M].2版.北京：人民交通出版社，2013.

[2]邵士權.我國高等學校教學方法創新研，2011，（05）.

[3]李春華，張小軼，王存新.機械大類專業“傳熱學”教學改革探討[[J].中國電力教育，2014，（2）.endprint