油氣儲運工程專業《工程熱力學》教學方法研究與實踐

張興凱

（長江大學石油工程學院 湖北·武漢 430100）

1 《工程熱力學》課程的現狀

油氣儲運工程專業的學生的教學定位是培養應用技術技能型人才，而工程熱力學正是油氣儲運和工程類專業中的一門重要技術基礎課、專業必修主干課。但是在教學課后進行的學生調查中顯示，有一半左右的學生認為學了《工程熱力學》課程后不知道如何用于解決實際問題(或缺乏實踐動手能力)。通過深入分析發現，在教學過程中存在以下諸多問題：

（1）工程熱力學的教學方式主要還是以面對面的課堂教學為主，主要手段還是板書或PPT，不具有互動性。使得這門課存在著教師授課難，學生掌握難的問題。因為工程熱力學還是一門與工程應用結合緊密的學科，最好能夠讓學生在實際應用中真正理解和掌握。這種傳統的教學方法很難培養出學生的工程觀點和實踐能力，也無法把所學到的紙面知識在實踐中獲得應用。學生不知道為何去學習工程熱力學，也就無從激發出對該課程的學習興趣。

（2）考核方式過于傳統，絕大多數高校教師在作業和期末考試中采用“一考定分”的考核方式。最后只會引導學生采用被動學習的方法來應對，既不能使學生學習的自覺性和主動性變大，也不能精確評價學生的學習能力與綜合素質。

2 《工程熱力學》課程教學方法研究與實踐

針對當前《工程熱力學》課程教學中存在的上述問題，同時結合教育部新制定的"高等學校工科本科工程熱力學(多學時)教學基本要求"對《工程熱力學》課程理論教學、實踐教學和課程考核評價進行了大膽的改革與實踐。教學改革目標是否實現，要將教學質量高低視為最大的重要指標。為了使學生更簡單、快捷的掌握基本理論知識，只有采用靈活多樣的教學方式去培養學生的科學思維能力，才能使教學質量得到進一步地提升。

2.1 理論教學

工程熱力學理論教學主要是使學生加強理解和熟識熱力學的基本概念、模型和理論，掌握熱力學基本定理的本質和數學表達式，并將這些規律正確應用于各種熱力過程和熱力循環的分析計算中，培養學生分析和處理熱力問題的邏輯能力和計算能力，對于將來的專業實習和工作去儲備必要的基礎知識，勤于思考，認真完成任務。

《工程熱力學》課程的理論教學主要是讓學生理解和掌握熱力學基本概念、基本模型和基本理論，掌握熱力學基本定理的本質及其數學表達式，并能正確運用這些規律進行各種熱工過程和熱力循環的分析計算，培養學生具備分析和處理熱工問題的抽象能力和邏輯思維能力，為學生今后的專業學習儲備必要的基礎知識。最好是去激發學生的研究興趣，多與平時的生活和實習中較為熟悉的一些事實例子進行聯系，讓學生能夠感到學以實用。把理論與實際的生活現象相結合，使得學生初步了解該門課程的性質和任務，也同時也激起他們的學習熱情和自學的積極性。

譬如在講到壓氣機的熱力過程，就可以結合武漢市光谷附近的川氣東送站中壓氣站的實際運行的例子進行具體分析。這樣學生聽著才會饒有興趣且印象較深。這樣，既符合《工程熱力學》課程實踐性很強的特點，也符合人才培養定位的特色，對學生未來從事油氣儲運方面的工作起到了承前啟后的作用。

工程熱力學內容多，學時有限，教學中無法將知識點完全覆蓋，所以必須有所側重，結合專業特點和培養目標對相關內容重點講解。如理論應用部分中氣體和蒸汽的流動這部分內容將對油氣儲運工程專業在天然氣及城市配氣中的工藝設計、管理等方面的專業課學習有重要幫助，因而這部分內容就作為重點詳講，適當拓展與深挖。

2.2 實踐教學

工程熱力學具有較強的工程應用背景。在教師加強基礎理論教學的同時，要注意到它和工程實踐的緊密聯系，最好同時吸收最新的熱工技術成果，用于培養學生的創新實踐能力。實驗教學具有隨意性強的特點，能很好地配合課堂教學。除了開設“空氣絕熱指數的測定”、“飽和蒸汽P.T曲線關系的測定”等驗證性試驗外，還另外進行了綜合設計試驗。要求學生根據實驗目的去設計考試方案，寫出詳細的考試內容，選擇考試設備和用具。教師審核通過后才能開始考試。最后，還要對實驗結果進行了誤差分析。通過實驗來加深了學生對熱力學基本原理的理解的同時也培養了學生的實踐能力和獨立分析、解決問題的能力。在課堂教學中，還要注意理論聯系實際，把抽象的理論知識與生動的工程實際問題結合起來，用熱力學理論分析自然現象，做到學以致用。一方面，可以采用案例教學法。例如，在講解理想氣體的狀態方程時，可以借助城市燃氣供應時在不同壓力、溫度下的氣表指示值和實際氣體體積流量進行對比分析；在講解不同的熱力過程時，可以結合油氣儲運專業中常見的壓縮機的運行情況，開分析各種不同熱力過程中的換熱量以及做功量；在講解熱力學第一定律時，結合儲氣庫的儲氣與放氣過程，來分析實際過程中能量的守恒問題。實踐證明，把教學內容與工程實際問題密切聯系的教學方法，可以加強課堂教學的前瞻性和趣味性，能有效調動學生的求知欲，使其由“被動接受學習”轉變為“主動研究學習”，對提高教學效果大有幫助。

2.3 利用網絡資源深化教學成果

網絡資源教學可以激發學生的學習興趣。傳統教學注重知識的灌輸，在教學手段上比較單調，學生在學習的過程中極易產生疲勞和厭倦感，學習興趣自然會受到一定影響。而使用網絡教學能在很大程度上改變這種狀況。它可以啟發學生的想象力，達到理解知識的目的。也可以擴大信息容量，滿足學生的求知欲。甚至可以彌補教師自身不足，完善課堂教學結構。但這也存在些許不足，由于課件內容多而復雜、教學課件演示速度太快，學生還來不及思考，答案就已出現，這就很容易產生學生對于課程的消化不良。所以我們應該將兩者相結合，靈活運用于教學過程。比如對于工程熱力學理論部分的基本公式進行推導時，多使用手寫板書為主，再輔以教學課件進行演示，使學生留下深刻印象；或講習題時，用多媒體顯示具體題目，節省手寫板書的時間，直接黑板上詳細解釋。基本上在學生難記、難講、難理解、難掌握及容易發生錯誤的地方都應以板書為主。引申部分佐以多媒體網絡教學即可。

2.4 課程過程考核

現在的課程考核由只注重理論知識變為同時注重知識、能力和素質這三種能力，也就是說如今的課程考核從只考驗學生對課程知識的記憶和基本理解，變為同時考核學生對工程熱力學所學知識的理解、記憶與應用。考試是驗證學生掌握課程內容的量尺，與教師教學成果的質量關系密切。為了科學、客觀、公正地讓考試結果反映學生對工程熱力學知識的掌握和應用情況，可以采用學生普遍接受的綜合成績評價方法，即平時成績占30%、期末考試占70%。為了有效避免學生對于課程內容死記硬背的緊急操作，教師應綜合運用選擇題、判斷題、計算題甚至改錯題和綜合分析題來編制試卷，以便于靈活的考察熱力學的基本原理和應用。這是因為實際問題往往非常復雜。學生需要靈活運用各種理論知識才能做出正確的解決方案。學生順利正確地完成解題，表明其在分析問題，提取、運用相應知識的環節上沒有受到干擾或者說克服了干擾。而對于這些學習知識只是臨時抱佛腳，沒有扎實理論基礎的學生，他們僅僅是從書上記憶知識點、定律和公式，面對與課本稍有不同的陳述就變得不知所措，得出錯誤的答案也不足為奇。

3 總結

工程熱力學是一門從實踐經驗中總結概括起來的概念復雜，難以理解的學科。通過教學內容的改革與實踐，是的教學任務能夠更加符合我校學生的實際狀況。通過教學方法的改革與實踐，堅持"重視基本原理、突出方法掌握、激發學習興趣、培養應用及創新能力"的教學思路。使得學生的學習興趣和理論聯系實際的能力得到了提高，同時教師的教學水平也得到了進一步的增強。