建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)方法研究與實(shí)踐

賀士晶，王松慶 （東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 概述

《工程熱力學(xué)》是工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的工程基礎(chǔ)類課程，是支持畢業(yè)要求達(dá)成的重要課程之一，課程的重要性不言而喻。該課程與基礎(chǔ)課和專業(yè)課都有緊密的聯(lián)系，是搭建在高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等基礎(chǔ)課和供熱、通風(fēng)、空調(diào)工程等專業(yè)課之間的橋梁。

《工程熱力學(xué)》是研究熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的學(xué)科，理論部分包括：熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律以及工質(zhì)熱力性質(zhì)。兩大基本定律是工程熱力學(xué)的核心內(nèi)容，工質(zhì)主要有理想氣體和實(shí)際氣體，以這些工質(zhì)為載體，分析熱機(jī)通過熱力循環(huán)將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的規(guī)律，并通過具體的動力循環(huán)和制冷循環(huán)闡述工程熱力學(xué)基本理論在工程中應(yīng)用[1]。工程熱力學(xué)課程的內(nèi)容理論性強(qiáng)、知識點(diǎn)和公式繁多、概念抽象且聯(lián)系工程實(shí)際廣泛，因此在教學(xué)中存在著不容忽視的問題，主要表現(xiàn)在:學(xué)生對工程熱力學(xué)的基本概念、基本理論理解膚淺和嚴(yán)重缺乏工程實(shí)踐概念[2]。影響了學(xué)習(xí)的主動性和積極性，給學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程帶來困難。本文針對《工程熱力學(xué)》在教學(xué)過程中的上述問題，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)在教學(xué)內(nèi)容及課程目標(biāo)、教學(xué)方法、考試方法上進(jìn)行了探索研究，并對教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)，取得了一定的效果。

2 教學(xué)內(nèi)容及課程目標(biāo)的改革

通過本課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，使學(xué)生具備以下能力：

①通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解《工程熱力學(xué)》課程所學(xué)內(nèi)容及基本概念，明確本門課程與其他專業(yè)課的聯(lián)系。能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)和暖通空調(diào)專業(yè)知識相結(jié)合，將供熱、通風(fēng)及空調(diào)工程等相關(guān)復(fù)雜工程問題進(jìn)行熱力學(xué)表述及分析。

②掌握工質(zhì)熱力性質(zhì)、特性、應(yīng)用范圍及相關(guān)計(jì)算，為后續(xù)供熱工程、制冷工程、熱泵技術(shù)、空調(diào)和通風(fēng)工程的學(xué)習(xí)提供理論基礎(chǔ)；能夠?qū)ㄖh(huán)境與能源應(yīng)用工程中相關(guān)復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)，并具有一定的綜合實(shí)踐能力。

③理解和掌握熱力學(xué)第一和第二定律的意義，能夠分析影響能源利用效率的因素，通過實(shí)例講解培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，使其了解學(xué)科前沿技術(shù)，結(jié)合新的技術(shù)方法和理論在能源應(yīng)用中提出合理可行的節(jié)能策略。

④以學(xué)生為本，充分發(fā)揮教師主導(dǎo)學(xué)生主體的作用，在工程熱力學(xué)課程背景下設(shè)定與專業(yè)相關(guān)討論題目，鍛煉學(xué)生信息收集、檢索、閱讀分析能力等。

⑤通過將理論與實(shí)際問題相結(jié)合的教學(xué)形式，使學(xué)生能夠正確認(rèn)識能量轉(zhuǎn)移和傳遞過程對環(huán)境、社會及可持續(xù)發(fā)展的影響，并理解對于能源應(yīng)用專業(yè)應(yīng)擔(dān)負(fù)的社會責(zé)任。

⑥通過課程的學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，為終身學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)。

3 教學(xué)方法改革

授課方式上，課堂上主要為多媒體配合板書、師生互動相結(jié)合的授課方式，各重要知識點(diǎn)結(jié)合相應(yīng)例題幫助學(xué)生深入理解。在課程教學(xué)過程中，完成每章教學(xué)內(nèi)容后，對學(xué)生采用調(diào)查問卷的形式進(jìn)行調(diào)研，掌握學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)方式等方面的意見，便于課程教學(xué)的合理優(yōu)化。例如：第一章熱力學(xué)系統(tǒng)課程結(jié)束后通過對學(xué)生調(diào)查問卷的調(diào)研，學(xué)生反映多媒體中圖片和動畫有利于對課程內(nèi)容的理解，學(xué)生及時(shí)的反饋促進(jìn)了教學(xué)方法和方式的改進(jìn)。

調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力離不開教師的引導(dǎo)。在授課過程中從專業(yè)角度設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考，調(diào)動學(xué)生解決問題的主動性和積極性，使學(xué)生能夠?qū)?shí)際問題與理論知識及公式建立聯(lián)系，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際。結(jié)合本專業(yè)工程案例，培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決工程問題的實(shí)踐能力，完成學(xué)生思維訓(xùn)練過程。在課程中緊密結(jié)合建筑節(jié)能、清潔供暖等專業(yè)領(lǐng)域問題，通過此類問題的思考與工程熱力學(xué)理論相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對課程知識體系由記憶到理解再到應(yīng)用與創(chuàng)新的階梯式質(zhì)變。

合理引入研究型教學(xué)模式[3]，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，討論所學(xué)理論知識在專業(yè)中的應(yīng)用，開展討論及課下學(xué)習(xí)總結(jié)形成報(bào)告。使學(xué)生進(jìn)一步理解專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的關(guān)系?！豆こ虩崃W(xué)》是一門概念相對抽象的課程，在教學(xué)過程中結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，在難理解的理論概念中結(jié)合供熱工程、空調(diào)工程、通風(fēng)工程中的相關(guān)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)教學(xué)過程，豐富教學(xué)內(nèi)容、拓展教材知識點(diǎn)，使抽象的理論富有工程背景和實(shí)用價(jià)值，枯燥的概念立體化，形象化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動機(jī)，促進(jìn)對抽象概念的有效吸收。

進(jìn)行工程熱力學(xué)在線課程建設(shè)，在線開放課程可以向?qū)W生提供更豐富的教學(xué)資源，線上教學(xué)視頻內(nèi)容是將知識點(diǎn)拆解劃分，對重點(diǎn)以及較難理解的知識點(diǎn)深入講解，有助于利用課后碎片化的時(shí)間鞏固學(xué)習(xí)，學(xué)生可以通過視頻在課前進(jìn)行預(yù)習(xí)，在課后加深對課程重點(diǎn)難點(diǎn)的理解。

4 考試方法改革

在課程考核方面，針對傳統(tǒng)考試方法進(jìn)行了改革，傳統(tǒng)考試主要以期末考試成績作為考核依據(jù)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中很難檢驗(yàn)所學(xué)知識的掌握程度。本考試改革方案將考核分為三個(gè)部分，課程的最終成績由兩次階段考試、一次期末考試和平時(shí)成績共同組成?？己司唧w方法為：平時(shí)成績占10%，期末成績占40%，兩次階段考試分別占25%。考試形式為閉卷筆試。實(shí)現(xiàn)多次、全過程的評價(jià)學(xué)習(xí)效果。

兩次階段考試時(shí)間分別設(shè)置在課程進(jìn)度的1/3和2/3節(jié)點(diǎn)，階段考試內(nèi)容是對本階段學(xué)習(xí)內(nèi)容知識點(diǎn)的考核，期末考試內(nèi)容包括課程所有內(nèi)容是對全部課程內(nèi)容的考核。階段考試的進(jìn)行有利于學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行階段性總結(jié)和掌握程度的檢驗(yàn)。課程進(jìn)行的整個(gè)過程學(xué)生都保持不斷學(xué)習(xí)的狀態(tài)，在準(zhǔn)備階段考試的過程中深化了知識點(diǎn)的理解，避免了傳統(tǒng)考試臨考前突擊學(xué)習(xí)不能深刻理解所學(xué)知識點(diǎn)的情況。同時(shí)，教師能夠針對學(xué)生階段考試的反饋進(jìn)行對比研究，分析學(xué)生對課堂知識點(diǎn)的掌握情況，找出不足，及時(shí)在以后的課程教學(xué)中加以改進(jìn)，優(yōu)化教學(xué)方法和內(nèi)容。通過考試方法的改革，本門課程不及格率明顯下降，學(xué)生對課程知識點(diǎn)能夠達(dá)到更深入的理解和掌握。

5 結(jié)論

《工程熱力學(xué)》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，為接下來專業(yè)課的學(xué)習(xí)、從事專業(yè)工作以及科學(xué)研究提供牢固的理論基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中通過對以上各項(xiàng)改革措施的實(shí)踐，優(yōu)化了課程內(nèi)容和考核方法，以學(xué)生為中心激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決工程問題的實(shí)踐能力，獲得了較好的教學(xué)效果。