大學本科機械類“熱工基礎”課程教學改革探討

蔣會明　孫首群

摘 要 《熱工基礎》是上海理工大學機械類本科生的一門重要的專業基礎課程。該課程以研究熱能的有效利用及轉換與傳遞規律為其基本內容，在機械學科人才培養中具有重要地位。課程的學習以大學物理課程為基礎，將其中的熱學和力學部分向工程領域進行延伸，主要內容包含工程熱力學和傳熱學兩部分。本文就助教我校機械類“熱工基礎”課程中所發現的一些現象和問題進行探討和分析，旨在為課程的改進和提升提出相應的建議，為學生更好地學習本課程提供有效的方法。

關鍵詞 熱工基礎 本科機械類 教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.02.054

Abstract "Fundamental of Thermodynamics and Heat Transfer" is an important professional course for mechanical undergraduates of University of Shanghai for Science and Technology. This course is based on the study of the effective utilization and transfer of heat energy， and plays an important role in the training of mechanical students. The course is based on the university physics course， which extends the thermodynamics and mechanics to the field of engineering. The main contents include engineering thermodynamics and heat transfer. This paper discusses and analyzes some phenomena and problems found in the course of "Fundamental of Thermodynamics and Heat Transfer" of mechanical engineering in our college， aiming to put forward corresponding suggestions for the improvement and promotion of the course， and to provide effective methods for students to study this course better.

Keywords Fundamental of Thermodynamics and Heat Transfer； Mechanical Undergraduates； teaching reform

“熱工基礎”課程以研究熱能的有效利用及轉換與傳遞規律為其基本內容，在機械類本科生人才培養中具有重要地位。[1]課程內容包含工程熱力學和傳熱學兩部分，其中工程熱力學篇主要研究熱能與其他形式能量（特別是機械能）之間的轉換關系、轉換規律及其應用；傳熱學篇主要研究熱量傳遞的基本方式及其傳遞過程。[2]隨著現代化程度的不斷提升和科學技術的飛速發展，熱相關科學技術已經深入關乎國家建設的各個領域如航空航天、冶金、電子工程等。同時，我校的機械設計制造及其自動化專業于2017年 10 月通過了工程認證專家組的現場考察，結合工程認證的標準，提高熱工基礎等專業課程的教學要求勢在必行。[3]陶文銓教授和何雅玲教授曾就國內熱工基礎課程的教學情況展開調研和分析，從教材編撰、內容對學科與工程技術發展的結合、實驗教學的改革、對學生能力和創新精神的培養、新型熱工課程的開展、雙語授課及中青年教師隊伍建設等方面提出許多值得思考和借鑒的方面。[1]在此基礎上，本文針對我校“熱工基礎”的教學過程，提出以下幾個值得思考的問題。

1 “熱工基礎”教學過程中存在的問題

1.1 教學大綱方面

在當前的教學大綱中，課程總設置32學時，全部為理論教學課時。教材使用的是上海交通大學出版的《熱工基礎》第三版。教學內容包括工程熱力學篇和傳熱篇。其中工程熱力學篇包含6章基本內容，其中熱力學第一定律和熱力學第二定律作為工程熱力學篇的基礎，需要重點安排課時；而傳熱學篇也包含5章的內容。因此，課時安排非常緊張。另外，由于對流傳熱涉及流體力學的一些基礎概念，因此課程開始前還需要給大家介紹一些流體力學的內容。這樣，整體的課時安排更加緊張，因此需要對課程大綱進行修改。

1.2 教師隊伍方面

教師隊伍中有很大比例的青年教師，能夠擔任本課程的授課教師，大多具有該方面的科研背景。青年教師剛剛從高校畢業，科研熱情高，熟悉當前的研究熱點。然而，本科教學與做研究截然不同。如何實現科研與教學的良好結合至關重要，因此這方面也值得我們深思。

1.3 學生學習效果方面

“熱工基礎”作為本科生的專業課，理論性較強，學生學習起來具有一定的難度。[4]當前的課堂教學方式采用的傳統的傳遞—接受式，課程中有多個章節都涉及大量的公式推導和概念介紹，學生的積極性不高，學習效果也會大打折扣。因此，需要采用更加靈活的授課方法來提高學生學習的效果。

2 課程優化改進辦法

2.1 內容精簡、課時增加

上海理工大學的機械本科教育的目標是：培養知識、能力、素質協調發展的 “工程型、創新性、國際化”的機械工程高級技術人才。因此，“熱工基礎”課程的教學中應該側重對知識點背景和應用的介紹，降低對于概念和公式推導的要求。例如，在熱力學第一定律和熱力學第二定律章節，增加應用實例解析，通過實例來應用和理解熱力學定律；氣體的熱力過程章節中，減少對過程方程的詳細推導，側重對熱力過程中參數變化趨勢的分析；傳熱學篇增加生活實例的介紹，來分析生活中常見的傳熱方式和所采取的保溫措施的科學依據，強化學生對概念和公式的理解等等。同時，課程的展開需要連續性和完整性。建議新的教學大綱中添加對流體力學基本概念的介紹，使得學生在傳熱學篇的學習難度降低。如此對教學內容進行調整后，建議將課時從32學時增加為48學時。

2.2 青年教師借科研助教學

教師隊伍的質量對于熱工課程的教學質量至關重要。教師需要扎實的理論教學功底，又需要對當前最新研究熱點的了解。在教學過程中對知識點進行擴展，融入當前科技發展的前言技術和自己的研究工作，將書本上的內容轉變為生活中的實例，有助于提高學生對課程的學習興趣和啟發學生的創新思維。教學和科研是青年教師工作中缺一不可的兩項內容，我們應當努力探索合適的平衡方法，使得兩者相互促進、共同發展。

2.3 倡導學生自主學習

學生在課堂上的參與程度是影響其課堂效果的重要因素。[5， 6]從頭至尾的灌輸式教育使得學生在理論教學中參與度低、積極性差。針對這個問題，在課時安排上已經對授課內容進行改進，突出應用實例的趣味性、吸引力；在學生方面，如果能夠調動他們自主學習的意識將有效促進最終的教學效果。教不嚴，師之惰。在日常的教學環節中，教師巧妙設置需要學生自主參與的環節。針對每個章節安排學生在課外進行小課題研究，調研近期的研究熱點，尋找生活中應用的實例，對自然現象進行科學解釋。在這種自主結隊、自主研究和自主總結成文的過程中，鍛煉學生的自學能力，提高學生對于課程的熟悉程度，增加課程學習的趣味性，最終培養學生自主學習的習慣。該措施不僅有利于本課程的學習，同時助于培養學生終生學習的能力。

3 結束語

熱工基礎課程教學改革對于完善機械類本科生教學、助力學生未來發展意義重大。課程內容的精煉、課時的增加，青年教師借科研助教學的思路，倡導學生自主學習的意識對于促進課程的發展、提升學生的學習效果有很大的幫助。教師不僅要在課堂上全力投入，更需要不時在課外進行思考和學習，從平時教學工作中不斷尋求改進和優化，促進高等教育的發展。

參考文獻

[1] 何雅玲，陶文銓.對我國熱工基礎課程發展的一些思考[J].中國大學教學，2007（3）：12-15.

[2] 張濤.非熱動專業熱工基礎課程教學改革初探[J].教育教學論壇，2018（23）.

[3] 王福生，張琳，李三平.機械類專業“熱工基礎”課程教學改革與探索[J].科教文匯（上旬刊），2018（6）.

[4] 張紅霞.從《熱工基礎》課程實踐看“任務驅動”教學法[J].承德石油高等專科學校學報，2011.13（2）：67-69.

[5] 席新明，閆小麗.基于創新人才培養的熱工基礎課程教學改革研究[J].高等農業教育，2011（9）：46-48.

[6] 張紅霞.從《熱工基礎》課程實踐看“任務驅動”教學法[J].承德石油高等專科學校學報，2011.13（2）：67-69.