基于研討式教學方法的“工程熱力學”課程教學改革研究

（南華大學機械工程學院 湖南衡陽 421001）

一、工程熱力學課程特點

工程熱力學主要研究熱能和機械能之間相互轉換的規律及提高能量轉換經濟性的途徑和技術措施，樹立節約能源、合理用能的觀念。采用經典熱力學的宏觀研究方法，還普遍采用抽象、概括、理想化和簡化處理方法。工程熱力學是理論和實踐的有機結合體，整個課程內容主線明確，分為理論基礎和工程應用兩個部分，在學習基本概念和基本定律的理論基礎上，再對實際的熱力過程或熱力系統的具體問題采用抽象、概括、理想化和簡化的方法，建立分析模型，應用通過數理邏輯推理，推導獲得一系列有用的公式及若干重要的結論，用于指導實踐。根據沈維道、童鈞耕主編的第五版《工程熱力學》教材[1]，理論基礎大致由五部分組成：（1）熱力學基本概念如：熱力系統、狀態及狀態參數，熱力過程及熱力循環等的基本定義及分類；（2）熱力學第一定律的實質及應用于不同熱力系統的表達式；（3）實現熱能與機械能相互轉換的工質——理想氣體與水蒸氣的熱力性質（比熱容、焓、熵等）；（4）氣體和蒸汽的基本熱力過程；（5）熱力學第二定律的實質及數學表達式，提出熱力過程及循環能否進行的判據，進行的程度。學完基礎理論的基礎上，對工程應用的實際熱力過程和熱力循環進行研究，分析實際過程或循環的的轉換效率，進而分析影響循環效率的因素并找到提高循環效率的途徑，培養學生節能環保意識。雖然工程熱力學課程教學主線很明確，但在教與學過程中仍然存在多種問題，如：概念抽象難以理解，公式繁多且應用條件復雜，邏輯性強，各章節之間的內容相互滲透。鑒于課程以上特點，如果沒有合適的教學模式，靠死記硬背，記憶量大，學生學習起來難免感覺枯燥，初期覺得困難很大，容易失去興趣，不利于后續相關專業課程的教學[2]。

二、研討式教學方法

研討式教學是湖南師范大學文學院博士生導師郭漢民教授為探索在高校實施素質教育的途徑，從1997年開始大膽進行教改實踐而創造的一種全新的教學模式。郭漢民認為，研討式即研究討論式， 研究與討論貫穿于教學的全過程。它不是如何上好一堂課的方法，而是貫穿于一門課程始終的方法[3]。由于這種教學模式的顯著效果，它一提出，就引起了廣大師生的注意和興趣，并在各學科教學中推廣開來。“研討式”教學法以學生為中心，以能力為本位，以培養學生的自主學習精神為導向。相比較傳統教學法以教師為中心，以知識為本位，學生被動的接受知識的模式。這種教學法使學生由“被動接受知識”轉變為“主動獵取知識”，教師在教學過程中僅是參與者和引導者，有利于培養學自主探求知識能力和創新思維能力[4]。

根據“工程熱力學”課程的內容及特點，確定研討式教學的指導思想是：以學生為中心，以能力素質培養為目標，以研討式教學為方法，注重過程評價，考核方式多樣化。專題研討以解決問題為中心，通過教師創設專題模塊，學生按照課程要求在教師的指引下采取小組合作方式對具體的熱工理論及實際問題進行思考和研究，借助豐富的網絡資源及圖書館資源，探究其知識的發生過程、提出自己的學習見解并上臺講解。

三、研討式教學改革具體內容

根據上面提出的 “工程熱力學”研討式教學指導思想，筆者根據所教學生的專業方向特點，擬從以下幾個方面著手進行教學改革：

1.有的放矢，精煉常規內容

研討式教學對老師和學生的要求都很高，教師應先選用經典熱力學教材，進行詳細閱讀，根據學科發展對課程內容進行部分更新和調整。對教學內容進行提綱挈領式的講解，優化課程內容。如：本專業學科方向主要偏電廠熱能及制冷空調方向。筆者在已有的較扎實的“工程熱力學”課程教案的基礎上，制作與專業方向相符的具有較高專業水平的多媒體教學課件，增加專業方向的實際應用內容，采用圖、文以及動畫等形式為課程教學提供多樣化、多視角、立體化的教學信息空間。在每章進行學習之前，明確指出本章的教學目的、基本要求、重點和難點。每章之后進行簡短小結，針對課程重點難點配以一定量的例題、思考題和課后習題，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。

2.精心設疑，活躍課堂氣氛

教師在課堂講述中適時引入工程和生活中常見的實例，如在講“熱力學第一定律應用”時，提出問題：“將廚房門窗緊閉，打開冰箱門，能否使廚房溫度降下來？”講水蒸氣性質時，提問“是否存在0℃的水蒸氣和500℃的水？”，講“濕空氣”時，讓學生思考簡單問題， “夏季使用空調時，為什么會有水滴出”；“為什么陰雨天曬衣服不易干，而晴天則容易干?”等。 通過教師對實例啟發性的分析，把枯燥的理論變成具體的實際問題，開展課堂討論，引起學生濃厚的興趣，使學生成為課堂的主角，營造活躍的課堂氣氛，激發學生學習的興趣。

3.專題研討，培養綜合素質

與此同時，為了培養學生獨立自主學習能力和創新精神，筆者根據教學內容，結合本課程要培養的能力目標和情感目標，列出了8個研討專題，小班（30人以內）分組（5-6人一組）上研討課，每次研討課每組集中完成任務，并指派一名代表上臺講解。采取任務驅動式學習，讓學生以解決問題為目的，完成查資料、討論、分析、提出整改措施、總結經驗教訓的一體化學習過程，能培養自主學習能力和創新精神。這樣的形式保證每個同學都有上臺發言機會，還能大大地鍛煉學生的團隊協作能力和口頭表達能力。研討專題及要求見表1。

4.注重過程評價，考核方式多樣化

為了督促學生注重平時的學習，避免出現學生在考前一周突擊復習應付考試的現象。有心理學研究顯示，短期加強型學習能取得一定的效果，但都是基于短期記憶，記得快也忘得快，無法達到真正掌握知識并能熟練運用于實踐的教學目標。因此本課程針對考核方式改革，最終成績由平時成績和課終理論考試卷面成績綜合決定。研討專題成績占平時成績的60%，平時成績占課程總成績的50%，最終卷面成績占總成績的50%。考核方式在上課前就跟學生說明，讓學生在一開始就樹立正確的學習態度，真正掌握知識并能用于實踐。卷面考試主要考核學生對課程基本內容的理解與掌握的程度，研討課主要考核學生的綜合能力，兩者相結合，可以很好保障教學質量，達到培養目標里的知識目標、能力目標和情感目標。

表1 “工程熱力學”研討專題表

結語

根據工程熱力學的課程特點，把知識傳授、能力培養、素質提高作為每一堂課的教學目標，確立了研討式教學改革內容及實施方案，該方法能有效培養學生的自主學習能力、分析問題解決問題能力、團隊協作能力及口頭表達能力等綜合素質。具體實施效果會在課程完全結束后進行總結。