應用型本科院校機械類專業的《工程熱力學》課程教學探究

（南京工程學院機械工程學院 江蘇·南京 211167）

0 前言

能源是人類社會活動的重要物質和動力基礎，隨著人類社會的發展，能源不斷消耗，提高能量轉換效率以節約能源越來越受到人們的重視?！豆こ虩崃W》是一門研究熱能與機械能相互轉換規律的科學，以及合理有效利用熱能，最終目的是節能。它是一門實踐性很強的專業基礎課，掌握熱力學的基本原理將為以后在能源動力、航空航天、機械、化工和環境等領域內的研究打下基礎，為實際工程問題的解決提供理論依據。

南京工程學院作為應用型本科院校，以培養高層次應用型人才為導向，樹立“學以致用”的辦學理念，發揚“知行統一，創業創新”的精神，培養學生的實踐能力和解決實際問題的能力，彰顯應用型本科教育的特色。為應對“新工科”工程教育模式的挑戰，我院對課程進行教學改革，機械設計制造及其自動化和機械工程等機械類專業開設了《工程熱力學》這門課程?！豆こ虩崃W》作為我院機械類專業大二學生必修的專業基礎課程，具有內容豐富多樣、概念抽象和系統性強等特點。但是，該課程學分僅為2個，教學32課時，課時設置明顯偏少，需要學生課外自主學習。該課程內容抽象難懂，學生的自主管理能力差，易于出現難學、厭學和掛科率高等現象。為此，該課程應根據機械類專業人才培養方案和工程應用需求，合理制定教學目標和教學內容，通過改革教師的教學方法和理念，培養學生的學習興趣，提高學生的自學能力，為新時代建設培養具有扎實理論基礎和工程實踐能力的新工科人才。

1 教學目標與教學內容的制定

根據機械類專業應用型人才的培養目標要求，以工程應用需求為導向，培養學生的創新和實踐能力，對《工程熱力學》課程的教學目標與內容進行大膽的改革與優化。《工程熱力學》是工科生學習熱力學原理及分析方法并掌握節能技術的的入門課程。本課程的任務是讓學生掌握熱力學的基本概念、熱力學基本定律和基本理論，熟悉工質的基本性質和實際熱工裝置的基本原理，學會對工程實際問題進行抽象、簡化和以能量方程、熵方程為基礎的分析方法，為進一步開發和應用節能技術奠定基礎。

在人類生產生活中，一次能源大多經過熱能進行轉換和利用，據統計，世界上經過熱能形式而被利用的能量超過85%。目前世界上面臨能源短缺，研究熱能與機械能相互轉換的規律，提高能源利用率，以達到節能減排的效果。作為新時代的大學生，更應該強化節能意識，學習節能知識，學習《工程熱力學》的課程知識，學以致用，服務社會。

教材選用了高等教育出版社發行的“十二五”國家級規劃教材《工程熱力學》第五版，由沈維道和童鈞耕主編。本教材知識覆蓋面廣，內容眾多，由于學時的限制，只能根據實際需要制定課程目標，完成相應章節的學習內容。制定的課程教學目標與教學內容如圖1：

圖1：教學目標和教學內容

對于機械類學生而言，在開發和設計機械設備時，特別是涉及熱能轉換的裝置，能夠對典型的過程及循環進行熱力分析與計算，提高機械設備的能源利用效率。

2 教學方法與改革探索

教學是在教育的目的規范下，由教師的“教”與學生的“學”共同組成的一種雙邊活動。機械類專業的《工程熱力學》課程學時少，而課程概念多并且抽象難懂，公式眾多難記，對學生的數學理論基礎和抽象思維能力要求較高。面對眾多的教學內容，教師需要用大量時間在課堂上講授新知識，引導學生理解學習本課程。傳統的教學方法是教師在課堂上采用多媒體PPT講授，在黑板上板書重點和難點，以及課堂提問的方式來調動學生的學習積極性。這種“以教師為中心”的滿堂灌的方式，需要學生在有限的時間內接受大量的教學知識，而部分學生并不能及時消化吸收所學內容，很容易導致學生厭學的情緒。為了調動學生的學習主動性和積極性，教學方法要進行改革，讓學生的自主學習成為主導，教師的教學和答疑解惑成為輔助。提高學生的主體特性，讓學生既獲得了知識，又鍛煉了自學能力。

2.1 學生的自主學習

《工程熱力學》課程的學習要真正做到以學生為中心，提高學生學習的主觀能動性。目前，大多數學生的自我約束能力不夠，自主學習的能力有待提高。教師提前布置預習任務，給出問題，讓學生利用課余時間查閱資料，分析并解決問題，在課堂上同學們發表自己的觀點，教師進行點評，引導學生歸納總結知識點。學生可以利用碎片化的時間隨時隨地學習網絡上的課程資源，充分利用課余時間進行學習。

首先，要讓學生有積極的心態投入到自主學習中，引導學生主動利用圖書館的書籍資源和網上的教學資源，培養學生的自主學習意志，養成良好的自我學習習慣。例如，在學習基本概念時，高中物理已經接觸過壓力（壓強）、功、密度等概念，《工程熱力學》中又給出了這些概念的熱力學定義，學生通過自學也易于掌握。在學習四種基本熱力過程時，可以將學生分成不同的小組，分組研究學習，學生可以試著表達自己的研究發現和別的小組進行討論。學生在自主學習中遇到的問題要集中講解，對教學難點要進行深入講解，有助于學生對內容的掌握。

2.2 教師的教學改革

據同學們反映，線上教學缺乏師生互動，線上教學的效果并不理想。線上和線下混合式教學可以合理利用網上資源，加強師生間的互動，它將會受到師生們的歡迎。《工程熱力學》是一門被學生認為難學的課程，教師們也嘗試了多種教學方法，針對不同專業的學生應該改革不同的教學手段，適應學生的不同需求和定位。

針對不同章節內容，教師可以采用不同的教學方法，教學手段多種多樣，以培養學生學習的綜合素質能力。在學習熱力學的基本概念和熱力學第一和第二定律時，教師可以先布置相關思考題，讓學生帶著問題去學習、思考、探究，合理利用網上的教學資源，培養學生的自主學習能力。在學習壓氣機和內燃機等章節內容時，教師要講解一些知識點在工程上應用的實例，理論聯系實際，解決工程中的問題，培養學生的工程素養。在學習氣體工質的性質和基本熱力過程時，教師可以先給學生分組，分配任務，讓小組學生討論問題，協同解決學生遇到的不同難題，最后在課堂上同其他小組分享自己的學習成果，培養同學們團結協作，合作共贏的能力。教師要及時給學生答疑解惑，做好歸納總結，了解學生對知識掌握的情況。

3 結語

《工程熱力學》是機械類專業的一門重要專業基礎課，存在課時少、教學任務重和課程難學等問題。針對應用型本科院校機械類學生的不同需求，改革了教學目標和內容，提高學生的節能意識。在教學方法上可采用線上和線下混合式教學，提高學生的自主學習能力，教師可以根據不同的教學內容采用靈活多樣的教學手段，培養學生的團隊協作和工程實踐能力。