对工程热力学的认识范文

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第1篇

关键词：创新能力；工程热力学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）16-0133-02

创新能力由多种能力构成，主要包括学习能力、分析能力、综合能力、想象能力、创造能力、解决问题的能力与实践能力等多种能力。创新能力的培养是一项系统工程，贯穿人才培养的全过程，渗透教学过程的各个方面。在当前的教学活动中，一般将课程设计、实验和毕业设计（论文）等环节，作为创新能力培养的主要途径。但对于工程热力学之类的基础课，如何在专业课程的教学中实现对学生创新能力的培养成为专业课教师深入思考的问题。笔者结合自己多年来的教学实践，对工程热力学教学活动中学生创新能力的培养进行了如下一些探讨。

一、采用激励启发方式组织课堂教学

工程热力学课程的特点是理论性强、概念抽象，教学难度大。在缺少专业工程背景的情况下，学生在学习过程中普遍感觉较为困难，甚至茫然不知所云。如何使学生能够较好地掌握教学内容及热力学基本内容，是工程热力学课程教学的根本所在。在多年的教学过程中，我们发现在课堂教学中，除了需要借助优美的PPT多媒体课件来展示热力学过程，更需要激发学生学习热力学的兴趣，在引入一些工程实例的基础上，激励学生去思考，及时地与学生就教学内容进行讨论，促进学生对知识点的掌握和领悟。

与常规教学方法相比，课堂教学不再是文字、公式的罗列，PPT动画的简单演示，而是把教学的核心放在启迪学生对热力学概念、原理的思考及把握上，使学生在学习课程内容的同时，熟悉热力学的系统内容、章节间的逻辑关系、基本原理等，形成对热力学的一种系统的总体的认识和把握，而不是零散地去背诵记忆一些片段。通过这种激励启发式的教学，使学生做到理论和实际工程案例的结合，从而使热力学知识很好地固化在学生的大脑中，并且达到灵活应用的目的。

激励启发式教学，需要教师在课堂教学前充分准备，精心设计课堂教学内容的每个环节，围绕章节内容中的重点知识内容，设计问题及启发实例，并完成课堂互动讨论的教学组织，在此过程中需要教师饱含激情和较好的耐心，使学生在严肃活泼的氛围中掌握热力学的相关知识。

二、改进课堂教学PPT，增加工程实例

工程热力学作为一门专业基础课，与工程实际密切相关。在教学过程中，需要有很多的工程问题作为背景。以教科书为单一内容的PPT演示，并不能满足课堂学生学习的需要。为了提高学生学习热力学的兴趣及深入掌握热力学知识，迫切需要在传统课件中加入工程实例，利用多媒体技术全面展示热力学的工程应用，使学生在工程案例的演示中发现并体会工程热力学的重要性及美感。通过工程案例的学习，使课堂教学内容图文并茂，声像结合，使学生在多方位、立体化地形成认知并达到对热力学知识的理解、分析、记忆、掌握和应用。对于热力学工程案例，我们选取了真空做功、制冷循环，内燃机等工程机械作为实例，进行详细分析和讲授。

工程案例的引入，将实际生活中与热力学相关的问题引入到教学中，用所学知识来解释工程问题，在讲解中让学生明白热力学知识可以解决本专业涉及的实际专业问题，从而实现“从理论中来，到实践中去”，实现对创新型人才的培养。

三、将工程热力学的学习融入大学生创新项目中

在创新型人才培养中，需要提升学生运用基础理论进行学术研究的能力和具有工程应用背景的有关开发、设计的能力。大学生创新项目的实施，有利于促进高校培养具有创新意识和能力的新型人才，促进高校探索并建立以科研活动为中心的教学模式，倡导以学生为主体的本科人才培养和研究性学习教学改革，充分调动学生主动学习的积极性、创新思维和创新意识，同时在项目实施中使学生逐渐掌握思考问题、解决问题的能力。

结合大学生创新项目，结合建筑环境与能源应用工程的专业特点，在指导学生大创项目时，将热力学第一定律、热力学第二定律和卡诺定律应用其中，使学生明白能源利用的守恒性，以及如何提高热力循环的效率，减少不可逆损失，这些都成为学生应用所学知识来解决实际问题的一种锻炼。学生在科研项目中，深化了对热力学知识的认识，同时提高了自己思考问题、解决问题的能力。同时，鼓励学生积极参加各类挑战杯、建筑节能比赛、机械创新设计大赛等，通过这些竞赛活动进一步提升自己的新能力。

四、改进课后作业完成形式，增加分析报告

工程热力学课程是一门实践性很强的课程，其中很多理论已用于工业过程。因此，在课后作业中，需要对传统布置练习题来检验教学成果的方式进行改进，增加一些实际工业循环的实例，让学生通过分析其所应用的原理，提交分析报告，并指出该工业过程效率提高的方式和途径，以这样的方式来激发学生学习的兴趣，提高学生理论联系实际的能力。同时，精选一些课后习题，通过详解的方式，激发学生的创新意识和解决问题的能力，进一步促进创新型人才的培养。

创新是实现社会持续不断向前发展的原动力，也是培养和造就一大批素质过硬、勇于创新的新世纪人才，保证国家高速发展的有力保障。创新能力的培养来自于理论和课堂，更在于理论和课堂之外的亲身体会和具体的实践操作。本文从工程热力学教学与工程实例结合，与科研活动结合，改进课堂教学组织模式和课后作业完成形式等方面，探讨了以培养创新型人才为目标下的工程热力学教学改革与实践，希望能够进一步提高工程热力学的教学质量和效果。

参考文献：

[1]岳丹婷，吕欣荣，李青.深化热工教学改革加强学生创新能力培养[J].2002，（4）：86-88.

[2]谭羽非.突出专业特点改革工程热力学课程教学的研究与实践[J].高等建筑教育，2004，（13）：39-43.

第2篇

工程热力学课程的特点是理论性强、概念抽象，教学难度大。在缺少专业工程背景的情况下，学生在学习过程中普遍感觉较为困难，甚至茫然不知所云。如何使学生能够较好地掌握教学内容及热力学基本内容，是工程热力学课程教学的根本所在。在多年的教学过程中，我们发现在课堂教学中，除了需要借助优美的PPT多媒体课件来展示热力学过程，更需要激发学生学习热力学的兴趣，在引入一些工程实例的基础上，激励学生去思考，及时地与学生就教学内容进行讨论，促进学生对知识点的掌握和领悟。与常规教学方法相比，课堂教学不再是文字、公式的罗列，PPT动画的简单演示，而是把教学的核心放在启迪学生对热力学概念、原理的思考及把握上，使学生在学习课程内容的同时，熟悉热力学的系统内容、章节间的逻辑关系、基本原理等，形成对热力学的一种系统的总体的认识和把握，而不是零散地去背诵记忆一些片段。通过这种激励启发式的教学，使学生做到理论和实际工程案例的结合，从而使热力学知识很好地固化在学生的大脑中，并且达到灵活应用的目的。激励启发式教学，需要教师在课堂教学前充分准备，精心设计课堂教学内容的每个环节，围绕章节内容中的重点知识内容，设计问题及启发实例，并完成课堂互动讨论的教学组织，在此过程中需要教师饱含激情和较好的耐心，使学生在严肃活泼的氛围中掌握热力学的相关知识。

二、改进课堂教学PPT，增加工程实例

工程热力学作为一门专业基础课，与工程实际密切相关。在教学过程中，需要有很多的工程问题作为背景。以教科书为单一内容的PPT演示，并不能满足课堂学生学习的需要。为了提高学生学习热力学的兴趣及深入掌握热力学知识，迫切需要在传统课件中加入工程实例，利用多媒体技术全面展示热力学的工程应用，使学生在工程案例的演示中发现并体会工程热力学的重要性及美感。通过工程案例的学习，使课堂教学内容图文并茂，声像结合，使学生在多方位、立体化地形成认知并达到对热力学知识的理解、分析、记忆、掌握和应用。对于热力学工程案例，我们选取了真空做功、制冷循环，内燃机等工程机械作为实例，进行详细分析和讲授。工程案例的引入，将实际生活中与热力学相关的问题引入到教学中，用所学知识来解释工程问题，在讲解中让学生明白热力学知识可以解决本专业涉及的实际专业问题，从而实现“从理论中来，到实践中去”，实现对创新型人才的培养。

三、将工程热力学的学习融入大学生创新项目中

在创新型人才培养中，需要提升学生运用基础理论进行学术研究的能力和具有工程应用背景的有关开发、设计的能力。大学生创新项目的实施，有利于促进高校培养具有创新意识和能力的新型人才，促进高校探索并建立以科研活动为中心的教学模式，倡导以学生为主体的本科人才培养和研究性学习教学改革，充分调动学生主动学习的积极性、创新思维和创新意识，同时在项目实施中使学生逐渐掌握思考问题、解决问题的能力。结合大学生创新项目，结合建筑环境与能源应用工程的专业特点，在指导学生大创项目时，将热力学第一定律、热力学第二定律和卡诺定律应用其中，使学生明白能源利用的守恒性，以及如何提高热力循环的效率，减少不可逆损失，这些都成为学生应用所学知识来解决实际问题的一种锻炼。学生在科研项目中，深化了对热力学知识的认识，同时提高了自己思考问题、解决问题的能力。同时，鼓励学生积极参加各类挑战杯、建筑节能比赛、机械创新设计大赛等，通过这些竞赛活动进一步提升自己的创新能力。

四、改进课后作业完成形式，增加分析报告

工程热力学课程是一门实践性很强的课程，其中很多理论已用于工业过程。因此，在课后作业中，需要对传统布置练习题来检验教学成果的方式进行改进，增加一些实际工业循环的实例，让学生通过分析其所应用的原理，提交分析报告，并指出该工业过程效率提高的方式和途径，以这样的方式来激发学生学习的兴趣，提高学生理论联系实际的能力。同时，精选一些课后习题，通过详解的方式，激发学生的创新意识和解决问题的能力，进一步促进创新型人才的培养。创新是实现社会持续不断向前发展的原动力，也是培养和造就一大批素质过硬、勇于创新的新世纪人才，保证国家高速发展的有力保障。创新能力的培养来自于理论和课堂，更在于理论和课堂之外的亲身体会和具体的实践操作。

本文从工程热力学教学与工程实例结合，与科研活动结合，改进课堂教学组织模式和课后作业完成形式等方面，探讨了以培养创新型人才为目标下的工程热力学教学改革与实践，希望能够进一步提高工程热力学的教学质量和效果。

作者:高蓬辉 张东海 王义江 黄 炜 单位:中国矿业大学力学与建筑工程学院建筑环境与能源应用工程系

参考文献：

[1]岳丹婷,吕欣荣,李青.深化热工教学改革加强学生创新能力培养[J].2002,(4):86-88.

[2]谭羽非.突出专业特点改革工程热力学课程教学的研究与实践[J].高等建筑教育,2004,(13):39-43.

第3篇

过程装备与控制工程工程热力学教学改革过程装备与控制工程（文中均简称“过控专业”）学科是机械类学科的一个重要分支，其自身属于机械领域，但同时其又服务于过程工业。因此其主要以过程工业为专业背景。过程工业是以流程性物料（如气体、液体、粉体等）为主要对象，以改变物料的状态和性质为主要目的。其包括冶金、化工、化学、炼油、制药、食品、环保、能源、动力等诸多行业与部门。过程工业所涉及的一些物理、化学过程，主要有传质过程、传热过程、流动过程、反应过程、机械过程、热力学过程等。正是这些物理、化学过程，构成了过程工业的生产过程。过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成，而每一个单元又需要由能实现这一功能的设备来完成，而将这些单元设备连在一起便构成了过程装备。

工业过程中的物理、化学过程无不涉及能量的转换和传递问题，而热力过程又是实现能量转换和传递的必要途径。以热力过程为研究对象的工程热力学课程在专业学习中起到重要的作用。结合这几年热力学教学改革实践以及我校实际，本文将分析过控专业所开设的工程热力学课程教学中存在的问题，并就其改革的方向和方法进行探索和思考。

一、工程热力学在过程装备与控制工程专业中的地位

过控专业的总体框架为以“过程设备”为主体，以“过程工程”和“过程控制”为两翼的“一体两翼”。其中，过程设备主要是以焊接为主要制造手段的（诸如换热器和锅炉等）过程设备和以机械加工为主要的制造手段的（诸如压缩机、离心机、泵、内燃机和汽轮机等）过程设备。这些过程设备的共性在于，其目的是要通过一系列过程来获得产品，这些过程伴随着流体工质的运动和能量的转换。而工程热力学的研究内容就是通过工质的状态变化实现能量的转换、通过掌握能量的转换规律获得提高能量转化效率的途径。同时，过程装备与控制工程专业的知识结构有三个层次：专业理论基础知识、专业技术基础知识和专业知识。在专业理论基础知识中，热力学基础就是其中重要的内容之一。因此工程热力学是过程装备与控制工程专业的一门重要的专业理论基础课。查阅相关文献，不难发现目前在工程热力学教学方法的探讨和改进方面有许多有效的措施，但其中绝大部分都集中在能源动力类专业工程热力学教学上。虽然这些方式方法大多也可借鉴到过控专业工程热力学的教学改革中。但由于专业发展方向的不同，使得课程改革相应的侧重点也难免会有所差异。具体针对过控专业工程热力学教学改革还少有文献发表。为此本文仅针对内蒙古科技大学的实际情况，提出过控专业工程热力学教学改革的一些建议和思考。

二、工程热力学在过控专业存在的问题

1.我校过控专业设在机械工程学院。学院在制定培养方案和在学生培养过程当中均主要偏向于机械装备方面。因此，过控专业学生的能源应用意识和对能源转换的理解上要滞后于能源动力类专业的学生。但正如本文前面所分析的，过控专业实际上又是与能源应用和转换密不可分的。

2.工程热力学课程内容知识点非常多，而且各个知识点之间又相互紧密联系。同时课程中的概念十分抽象，具有较强的理论性。这在一定程度上增加了学生学习的难度和积极性。而这在过控专业更为突出，在教学中学生普遍反映热力学课程太难，书中公式太多，内容抽象，从一开始就产生了厌学情绪。

3.不同专业方向对工程热力学知识需求的侧重点不同，而针对不同专业安排教学内容、教学课时以及教材的选取还有待进一步完善。

三、工程热力学在过控专业教学中的探索与思考

1.结合过控专业特色和专业方向，整合工程热力学教学内容

我校除了过控专业，还有建筑环境与能源应用工程专业、热能与能源应用工程专业均开设有工程热力学课程。对于后两个专业而言，其工程热力学课程学时数较多，并且它们的能源应用的方向性和技术性与工程热力学要更加紧密。而过控专业相对来说热力学学时数偏少，其专业方向性与工程热力学就不是那么紧密。因此，在过控专业中所讲授的热力学课程内容就不能像能源动力类专业中那样面面俱到。那么只能根据过控专业的专业特点和专业方向对热力学内容进行取舍。优化后的工程热力学主要教学内容为：热力学第一定律及由其而展开的开口、闭口系统能量方程式；热力学第二定律及由其而展开的卡诺循环与逆卡诺循环到孤立系统熵增原理；压气机的热力过程；制冷循环、动力循环；以及系统工质（如水蒸气）的热力性质；其中一些基本概念（如热力系统、功、热、焓、熵、理想气体、状态方程等）贯穿在以上内容的讲解当中。

2.选定适用于过控专业的教材

目前出版的绝大部分工程热力学教材都是根据能源动力类专业的特点和发展方向来编写的。而能源动力类相应的热力学教材，不论是在教学内容上，还是在知识结构的编排，以及工程实例的选取上，都不能满足过控专业的实际要求。以内蒙古科技大学为例，学校开设有多个能源动力类专业，相关热力学教学师资力量较强。因此，基本是都是由能源动力类的专业老师来担任过控专业的教学任务。同时，由于过控专业与能源动力类专业分属不同的学院，在教学、培养方案、教材以及教学人员等方面无法实现有效的统筹规划。此外，一些热力学任课老师为了自己上课方便，在担任过控专业工程热力学教学时，往往就直接采用能源动力类热力学教材和讲义。这些在一定程度影响到因材施教，同时也加大了过控专业学生的学习难度，从而影响学生学习积极性。因此，选定与过控专业相匹配的热力学教材，并编写相应的讲义对提高过控专业工程热力学教学水平具有重要作用。

3.提高知识点讲解的通俗易懂性

工程热力学是一门理论性较强、知识点繁琐、公式多、内容抽象的专业基础课。因此，如何对各个知识点的讲解做到通俗易懂是非常考验任课老师大智慧的。例如，任何一本教材都有它的局限性。例如同样一个知识点，就出现在适用于过控专业教材的陈述和解释上没有能源动力类教材解释的清晰易懂的情况。因此，在讲义的编写过程中，在课堂的讲授中，不能局限与所选用的教材。作为热力学任课教师要广读相关热力学书籍和教材，平时留意日常生活的点点滴滴，这样有利于例举出与日常生活紧密相关的实例进行讲解，从促进学生对知识点的理解。根据学生实际水平因材施教。热力学的一个特点就是公式形式多、公式推导多。基础差的学生听起来会十分枯燥而且不好理解。那么我们可以明确就告诉学生不用去深究其如何推导得到的，只要熟悉几个重要公式如何使用就可以了，但这就需要在教学中通过举例或实践来加强这些公式的应用。在实践中引出并讲解公式的应用，比直接生硬的推导出一堆公式要更容易让学生理解和接受。

4.加强以过控专业过程工程为背景的情景教学

过控专业突出工业过程的控制，而热力过程又是工业中最为常见的过程之一。热力学课程的主要任务是通过对课程

的学习，提高学生热力学基础理论水平，培养学生分析和处理问题的抽象能力和逻辑思维能力，为学生从事工业过程尤其是热力过程的设计与控制工作奠定必备的理论基础。但同时，通过课程的学习来培养学生对实际热力过程的分析，做到实际工程于理论相结合显得更为重要。因为这一方面可以培养学生的工程意识，另一方面可以加深学生对课程知识的认识，提高学习兴趣。因此在工程热力学的教学上，要注重工程实践的融入。构建实际的工程情景。将热力学知识点融入到情景中去讲授。例如，将空调实际制冷、供热过程引入逆卡诺循环的讲解中。让学生理解逆卡诺循环为什么能够实现制冷和供热功能。理解制冷系数和供热系数的实际意义和价值；将机械领域常见的压缩机、内燃机等实际压缩、膨胀等热力过程引入到闭口系统、开口系统能量方程知识点上。以加强学生对能量方程的工程应用价值的理解，培养学生工程意识。

5.增加热力学基础实验学时，提高实践能力

相对于能源动力类专业，我校过控专业学时数较少。再加上专业方向偏重于机械类。因此早期该课程教学大纲制定上就没有安排基础实验学时。但是从多年教师授课和学生学习情况来看，增加一定学时的热力学基础实验是非常有必要的。在课程安排上，可以精简一部分理论知识的讲授来满足实验学时。实验内容不在多，而在于精，具有一定代表性。其中要有必要的热力过程演示实验，以提高学生对热力过程的深入认识；此外还需补充一到两个综合性实验。如制冷循环、动力循环实验等。这些都可以和内蒙古科技大学能源动力类专业相关实验相结合来开展。但需要注意的是，在讲解及实验的设计中要突出“过程”这个专业特点。

四、结束语

工程热力学课程在过程装备与控制工程专业中具有重要的地位，需要引起足够的重视。针对专业特点和学生接受能力适时调整优化教学内容，因材施教，探索有效的教学方法，提高教学质量。教学中有意识的构建实践情景，注重知识的工程应用，在工程应用中学知识，以培养学生的工程过程分析和应用能力，提高学生工程应用素质。

参考文献：

[1]陶秀祥，孙凤杰，何京敏.过程装备与控制工程专业的知识体系与人才培养模式[J].煤炭高等教育，2005，23（3）：91-93.

[2]王元文，龙登云.过程装备与控制工程专业知识结构和课程体系[J].广东化工，2007，34（2）：85-87.

[3]吴t，金光，高靖芳，王丽芳，何丽娟.工程热力学教学方法改革[J].中国冶金教育，2014，（4）：24-25.

第4篇

关键词 工程热力学 教学方法 教学质量 实践

中图分类号：G420 文献标识码：A

Research and Practice of Teaching Method on "Engineering Thermodynamics"

ZHANG Yong, LIU Yiwen, FU Lijuan

(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)

Abstract Engineering thermodynamics the basic course is to train engineering students' scientific quality in the 21st century, but also important technology-based course of heat and power engineering and related fields. Articles with "thick foundation, wide caliber" of education reform ideas, the teaching practice, from the curriculum, teaching content, teaching methods and means of performance evaluation, etc., made a number of reform ideas and methods. Teaching should be a clear learning objective, integration of knowledge structure, and update course content to highlight and to grasp the dynamic interdisciplinary research, focusing on integrating theory with practice, to strengthen the practice of teaching, in order to facilitate a comprehensive evaluation of teaching quality.

Key words engineering thermodynamics; teaching methods; teaching quality; practice

工程热力学是一门以热力学普遍原理为基础，讲述热能与其他形式能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用的基础学科，是动力、能源、机械、材料、航空航天、生物（医学）、化学以及环境工程等专业的重要技术基础课，也是培养21世纪工科学生科学素质的公共基础课。

然而长期以来，由于工程热力学的概念抽象、理论深奥，对知识的理解和掌握有一定的难度，造成教师不易教，学生也不易学。学生对很多概念似懂非懂，缺乏学习兴趣，教学效果欠佳。显然，如何教好“工程热力学”，使学生掌握热力学基本原理及其工程应用，已成为该课程教学的关键。

1 课程特点及学习中存在的问题

工程热力学是以热力学普遍原理为基础，针对具体问题采用抽象、概括、简化和理想化的方法，建立分析模型，推导出一系列有用的公式，得到若干重要结论，并用这些公式和结论指导和解决工程实际问题。其显著特点如下：

1.1 概念多且抽象难懂

工程热力学不但概念多，并且概念的物理意义在不同使用条件下又有不同的引申，学习中很容易混淆。例如，功的概念，有体积变化功、有用功、排斥大气功、推动功、流动功和技术功等等。热容的概念，既可从定义出发分为质量热容、摩尔热容、体积热容；又可按热力过程的不同分为比定压热容和比定容热容；还可以根据热量计算方法的不同分为真实比热容、平均比热容和定值比热容等。热力系统的概念、热力过程的概念和循环的概念等也是如此。

工程热力学的概念、定律和分析过程较为抽象，都不涉及物质的具体结构，初学者很难深入领会。而且工程热力学的很多概念和结论都是用数学公式来表达的，且推导过程并没有结合具体的物理过程，而仅仅是通过数学关系式间的变换得出其物理结论。例如，从熵的定义式来看，熵应该与换热量和系统温度有关，但定义式又是怎样反映热过程进行的方向、限度和条件呢？由于学生以前很少接触用数学语言描述物理概念的方法，普遍感觉热力学的概念抽象难懂。

1.2 内容相互交叉且难理解

工程热力学的研究内容也很多，主要包括热力系统、状态参数等基本概念，热力学第一、第二定律等基本定律，常用工质的性质，过程和循环的分析及计算方法，化学热力学等等。有些章节的内容还可以单独成为一门学科方向，如研究燃气动力循环的内燃机学，研究气体流动的空气动力学等。

可见，这些具体的研究内容，即与热力学的基本原理相关联，又引伸出许多复杂的公式和结论，还有自己相对独立的结构体系。在学习过程中，学生普遍感觉课程的内容繁多，应付不暇，难于理解，顾此失彼。

1.3 公式应用条件复杂且难记忆

工程热力学与工程实际问题联系密切，涉及面广，公式很多。即使同一个公式，在不同的应用条件下，也有很多不同的表达形式。例如，热力学第一定律对于闭口系和开口系有两种不同的表达式；对于可逆过程也有不同的表达形式；对于理想气体的可逆过程还有不同的表达形式。这么多不同形式的公式，许多学生很难吃透公式的物理意义和具体的应用条件，在遇到热工实际问题时，往往无法确定选用哪一个公式，灵活应用就更不用说了。

2 明确学习目的，激发学习兴趣

兴趣是学习的动力源泉之一，教学成功的关键是培养学生的学习兴趣。教师可以从多个方面激发学生学习的兴趣，但最重要的就是在第一堂课上让学生明确学习的目的。教师除了要对工程热力学的发展历史，主要研究对象、内容和方法作一个常规的介绍外，还应对课程的开设情况、课程的实用价值和重要作用进行深入细致的阐述。首先，热现象几乎是每一个工程领域中都会碰到的物理现象，能量的有效与合理的利用几乎是每一个工程师都需要解决的问题。在一些领域中，热现象的规律还是制约技术发展的瓶颈问题。所以，在境内外的高等工程教育中，传热学、热力学与流体力学课程的开设相当普遍。其次，无论从工业生产过程来看，还是从节约能源消耗来看，理工科学生都应该具备合理节能、用能的意识，并懂得其基本的应用技术。而热工类课程的内容就是合理用能及节能理论中的最基础与最核心的部分。最后，还应结合生产和生活中的实例，让学生明白学到的热力学知识可以解决和解释很多实际问题，特别要强调专业与课程的联系，和实际问题在课程中的理论基础。这样，才能使学生明确学习《工程热力学》的专业目的性，对学习该门课程充满期待。

3 教学方法的改革与实践

实践证明，提高课程教学质量的关键是改进教学方法。针对工程热力学课程的特点，经过探索发现，实行启发式教育，在课堂上加强互动，就一两个中心问题展开讨论，让学生在思考中吸收新知识。先进的教学方法既可活跃学生的学术思想，激发学生的创新精神，又可显着提高本课程的教学质量。

3.1 整合知识结构，优化课程体系

调整后的新专业所牵涉的知识结构比以前广泛的多，要求学生掌握的知识面也比以前更宽。从培养复合型人才考虑，在不增加学时数的基础上，应对课程体系进行优化和整合。

教学内容应提高起点、后移重点，简化大学物理热学中已涉及的部分内容，并略去繁琐的公式推导。强调课程体系中理论与应用的有机结合和相互渗透，注意培养学生工程应用的观念。同时，适当地介绍新型制冷循环、新型节能材料的工质热物性等，本学科的最新研究成果及其应用，以扩大学生的知识面，启发学生的创造性思维。另外，注意与其它课程之间的协调，上挂高等数学、理论和材料力学等基础课程，下挂内燃机原理、锅炉原理、供热工程、制冷工程等专业课程，保证其作为技术基础课程能为后续课程的学习、今后的工作和进一步的研究奠定扎实的理论基础。

3.2 突出重点，精讲多练

在课堂教学中，根据工程热力学的特点和教学改革的要求，应采用精讲多练的教学方法。这是因为，课程的内容多而课时少，教学中也不可能做到面面俱到，而某些原理在后续专业课程的学习中还会应用，授课时应有所侧重，实行“精讲”；课程有诸多应用条件复杂的公式，只有通过多做练习，才能深入理解公式的物理意义、变换规律及具体应用条件，做到融会贯通，灵活的应用它们来分析解决工程实际问题。

3.3 正确应用图表，化抽象为形象

图表具有直观、形象、方便的特点，在工程热力学中有其特殊的作用，应用也是经常性的。因为有些热力过程或循环十分复杂，一般的分析计算根本不可能，只能凭借各类绘制的图表进行计算；借助图表还可利用计算机进行数值计算和模拟。所以，引导学生正确使用图表是工程热力学教学中应该特别重视的。

在刚开始接触简单的P-V图、T-S图时，为了给理解水蒸气和湿空气的图表奠定基础，就应提醒学生注意图表的作用和细节，如怎样在图上区分吸热、放热，对内、对外作功；怎样在图上表示热过程的方向等等。在介绍水蒸气的h-s图和湿空气的h-d图时，应重点说明它们的构图原理，并通过各种等值线簇的绘制，讲解各参数的变化规律。另外，为了让学生掌握各种图表的使用方法，还应安排一定数量的、通过图表进行热力计算的习题。

3.4 利用计算机辅助教学，促进师生互动

工程热力学课程内容含有许多抽象的工作原理图、系统循环图。常规的板书教学浪费时间效果也不太理想。如果把这部分内容制作成集声、光、色、图、文于一体的多媒体课件，既直观形象，又新颖生动。不但可加强授课的生动性，激发学生的学习兴趣，还可加大教学信息量，增加单位时间内授课内容的深度和广度，有利于学生理解和记忆课程内容。例如，我们可以用多媒体课件演示各种热过程曲线的生成，还可以利用计算机绘制水蒸气的各种图线，免除查图、查表的麻烦。

总之，在课堂上进行形象直观的教学，充分利用计算机辅助教学，发挥多媒体的作用，可以帮助教师有效地提高教学效果和教学效率，也可以改变学生死记硬背和被动接受知识的学习方式。

3.5 加强实践教学，理论联系实际

工程热力学有较强的工程应用背景，在加强基础理论教学时，还要注意紧密联系工程实际，吸收当今热工科技的新成果，培养学生的创新能力。

实验教学具有直观性强的特点，可以很好地配合课堂教学。除了开设“空气绝热指数的测定”、“饱和蒸汽P-T曲线关系的测定”等验证性试验外，还开设了综合设计性试验，要求学生根据试验目的，自己设计试验方案，写出详细的试验，并选择试验设备和用具，经教师审查合格后，方可开始试验，最后还要进行实验误差分析。通过试验，一方面加深了学生对热力学基本原理的理解和认识，另一方面也锻炼了学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力。

在课堂教学中，还应注重理论联系实际，把抽象的理论知识与生动的工程实际问题相结合，用热力学理论剖析自然现象，做到学以致用。一方面，可以采用案例教学法。例如，用相对湿度的概念来解释为什么阴雨天晾衣服不易干，而晴天易干；用热效率的概念来解释为什么用电炉取暖比用电驱动热泵取暖浪费等等。另一方面，结合具体教学内容适时地向学生介绍学科的最新研究成果及其应用。例如，在讲解动力循环时，可以选择介绍目前内燃机利用兰金循环回收废热能量，提高整机效率的方法。实践证明，把教学内容与工程实际问题密切联系的教学方法，可以加强课堂教学的前瞻性和趣味性，能有效调动学生的求知欲，使其由“被动接受学习”转变为“主动研究学习”，对提高教学效果大有帮助。

4 强化考试对教学的推动作用

考试作为检验学生对课程内容掌握程度的标尺，关系到教学质量和效果。为了使考试成绩能科学、客观、公平地反映学生对工程热力学知识的掌握和应用能力，同时调动学生学习的主动性和积极性，可采用学生普遍认可的综合评定成绩的方式，即平时成绩占10%、考勤占10%、实验占10%、期末考试占70%。

为了有效避免学生死记硬背概念、定律和公式，教师应综合运用选择题、判断改错题、计算题和综合分析题编制试卷，灵活考察热力学的基本原理及应用。这是因为实际问题往往非常复杂，需要学生灵活应用多方面的理论知识才能做出正确解答。对于那些基础知识不扎实的学生，只是简单记住了书本上概念、定律和公式，面对各种似是而非的叙述也会举棋不定，做出错误判断也不足为奇。

5 结束语

工程热力学是一门充满生机的经典学科，大量的经典内容仍是现代学子为培养创新能力必须掌握的重要基础。由于课程具有概念多且抽象、知识点多且相互交叉、公式多且应用条件复杂的特点，教师要把这门课讲得精彩很不容易。因此，如何有效的提高“工程热力学”的教学质量、解决学生难学、教师难讲的问题，是值得长期研究的课题。

针对我校热能与动力工程专业课程体系的教学改革，并结合自己的教学实践，通过以上的尝试，有重点、有目的的讲解，取得了一定的效果，希望能对提高本课程的教学质量有所贡献。

参考文献

[1] 沈维道,童钧耕.工程热力学[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] 曾丹苓,敖越等.工程热力学[M].北京:高等教育出版社,2002.

[3] 何雅玲.工程热力学精要分析及典型题精解[M].西安:西安交通大学出版社,2000.

[4] 何宏舟,邹峥等.提高“工程热力学”课程教学质量的方法研究[J].集美大学学报,2002(3):3.

第5篇

关键词：化工热力学；教学方法；教学改革；实践

化工热力学是化学工程与工艺专业一门重要的专业基础课，是化学工程学的一个重要分支。该课程把热力学原理应用于化学工程之中，要求学生掌握根据热力学原理求取化工基础数据和计算热量衡算的计算方法，分析和解决化工生产、工程设计和科学研究中有关的实际问题，为今后学习分离工程等后续课程打下坚实的理论基础[1-2]。通过化工热力学的学习，培养学生在化工生产、设计和科学研究中运用相应的的热力学理论知识[3]，提高分析能力和解决化工实际问题的能力，同时树立工程观念[4]。

1 《化工热力学》课程教学过程中存在的问题

虽然该课程起着承上启下的作用，但在教学过程中发现，学生的学习热情并不高，两级分化严重。学生普遍反映课程概念抽象难懂、推导公式多且复杂、内容杂乱，在实际环境中难以应用。其次是认为化工热力学里的的部分内容与物理化学的内容重复，是浪费时间。由于上述原因导致学习困难，有较大的畏难情绪。

化工热力学课程教学的特点是：内容抽象、逻辑性强、概念严谨、公式推导较难且较多地应用高等数学知识。例如气体逸度的求取，可用三种方法求取，分别是从实验数据、用状态方程和用对应态原理计算，每一类方法下面还可分别采用其它方法，如从实验数据求取下还可采用P-V-T数据和焓熵计算；用状态方程法当选用的状态方程不同时，公式结果不同，结果需要用试差和迭代法反复试算；对应态原理可有对比态双参数法和三参数法。这一部分内容看似不多，实际上是将前面所讲述的实际气体状态方程、逸度概念等相关内容都进行了串联。如果学生对前述知识没有熟练掌握，则会认为公式繁琐、各项内容相关性差，抓不住重点，造成学习困难，产生厌学情绪。导致这种现象的出现，主要是学生认为化工热力学知识与工业实际相差太远，实际中不会出现这样的问题，认为知识理论上的推导，从而失去学习兴趣。

课堂教学的主要任务是培养学生的理论思维能力，采用热力学严谨的逻辑思维方式去分析和解决化学工程中的实际问题，这就要求学生深入了解并掌握有关涉及理想系统的概念和模型，并能够去繁从简地建立实际模型。教师作为课堂教学的主体，主要擅长于理论教学，讲授大量抽象的概念和繁杂的公式，采用的是灌输式教学。从知识传授方向看是知识传授的单方向，缺乏互动。唯一的互动就是课堂提问和课后练习习题。这种方式还是以教师为主导，从理论到理论，被迫学习，激发不起学习的积极性[5-6]。

2 《化工热力学》课程教学改革采取的方法

作为教师，如何改变这种不利的教学状态，使学生能够明白学有所用的道理。就要求授课教师理顺教学思路、优化教学内容、改变授课方式，调动学生学习积极性。由注重基本理论、公式推导，转变为解决工程实际问题和综合素质的培养，转变为强调综合素质的提高、工程实际的训练和解决问题能力的提高。笔者结合多年的教学经验，并借鉴同行教学经验，对化工热力学进行了改革和实践。

2.1 注重绪论

一般情况下教师认为绪论是对整门课程的初步了解，只需要简单介绍发展过程和研究内容即可。但实践中发现学生即使有了初步了解，还是一头雾水，不明白所学的内容与化学工程直接的联系。一个好的绪论内容，可以使学生详细了解化工热力学的发展历程、热力学的体系和学科意义，从整体上把握课程的内容和特点。这就要求授课教师对热力学的发展和典型过程、事件和人物有较清楚的了解，对基础课程与热力学的衔接有深刻的认识，对课程中讲述的内容条理清晰。

在讲授过程中，应充分利用现代多媒体技术，将著名人物、实验过程和工艺流程以图片和动画的形式表现出来，让学生有直观的认识。讲清楚化工热力学的内容不是物理化学等课程的重复，而是在理想模型的基础上不断加入实际因素，不断得到与实际接近的模型，说明理想方程与实际方程的差别。例如实际气体状态方程的获取，首先有理想气体模型，才得到理想气体状态方程，而实际气体不具备理想气体的特性，对理想气体状态方程进行改进，得到范德华方程。状态方程的发展方向是普遍化，基础是对比态定律，又可得到多个如R-K等方程，分别有有各自的优缺点。通过该例子，说明化工热力学课程的研究特点、方法和课程的框架，采用由易到难、由简到繁的思路，理解从纯物质转换到利用混合规则求取混合物的热力学数据。从而让学生将后续的学习重点转移到更接近实际的系统上，明确目的是为解决工厂中的能量利用和平衡问题。此外还应介绍化工热力学研究的三大类：过程进行的可行性分析和能量有效利用、平衡问题和平衡状态下的热力学性质计算，使学生有一个系统总体的认识。

2.2 重视热力学概念教学和思路的引导

化工热力学中重要的基本概念很多，每一个概念都有其严格的定义和适用范围，这些概念对课程的学习极为重要，是推理和演绎的基础。讲清这些概念的背景、内涵和意义，多讲为什么和用途，对于理解化工热力学的基本内容，掌握其精华都极为重要。在教学过程中，对经验或半理论、半经验的公式可采取只讲解不推导的办法，避免重要的概念和从事被大量的推导所掩盖，防止学生本末倒置、眼花缭乱。例如在流体的P-V-T关系一章中，首先讲述三次方方程和多常数状态方程，讲清不同气体的特性可用临界状态参数进行描述，接着可直接讲述Z-pr图中，当pr=1、Tr=1时Z与pr曲线的斜率接近无穷，当pr有微小变化时Z难以准确确定，从而引出另一个比较容易测定的参数—偏心因子ω的概念，再讲述偏心因子的求取，然后顺理成章的直接给出Pitzer提出的三参数对应态方程。这样就使学生不至于感到偏心因子概念的引出过于唐突，认为不过是一个新概念的出现而已，被动吸收。这样可明显提高理论教学的效果，对学生搭建热力学知识框架十分有益。

引导学生思路对于教学效果有重要的影响。如讲解流体混合物的热力学性质时，先说明在实际的化工生产中极少有纯物质，大部分的工作都是在进行性物质的分离，当纯物质中添加摩尔某物质时则引起总体系热力学性质的变化，热力学性质与所添加物质的量的偏摩尔关系就可得到偏摩尔性质，如果计算出偏摩尔性质就可得到溶液的性质M。这样一步一步的深入，由纯物质引入到实际混合物的热力学性质，进而提出偏摩尔性质的计算，使学生感觉到内容的顺理成章，学习思路清晰。当然这样的方式还要在课堂教学中不断地给学生提示，理清思路，加深印象。

2.3结合例题，注重理论联系实际，与工程实际应用相结合

化工热力学是一门理论性很强的学科，如何让学生能够意识到化工热力学可以解决许多工程实际问题，是解决问题的有效工具，这要求教师结合各章节的特点，通过适当的工程应用举例加以说明。通过实例能够使学生加深对所学理论知识的理解消化，学会分析实际问题的方法，为将来在工作中解决问题打下良好的基础。

例如卡诺循环在朗肯循环中的应用。由于学生的工程实际经验少，如果不把二者结合起来讲清楚之间的关系和存在的问题，学生认为这是两个孤立的内容，没有直接关系，而且卡诺循环十分抽象，在工程中没有模型。授课教师应指出在实际中若采用卡诺循环，下述问题无法解决：（1）若在单相区，等温传热无法实现；（2）蒸汽比体积比水大上千倍，压缩的设备体积和功耗过大，生产成本不经济；（3）等熵膨胀末期，蒸汽湿度大，对高速运转的汽轮机不利；（4）在湿蒸汽区上限温度受限于临界温度，热效率不高。如何解决这些问题，可逐步讲解在实际中的改进，然后引出现在蒸汽动力循环所使用的模型—朗肯循环。这样就可帮助学生将抽象的问题转化为实际的问题。

此外，在教学过程中，经常采用的方式是由浅入深、从简单到复杂的处理问题模式[3]。化工热力学中存在着大量从一些简单现象出发，建立理想数据模型，然后对其修正，再解决复杂问题。例如在讲授透平机理想功和损失功的时候，往往只画出透平机的模型，使学生难以有直观的意识。但如果先介绍多种具体设备的内外部和外部结构，分析各部分对简化模型的影响、哪些因素是主要因素、为什么要采用可逆过程的概念，经过简化以后得到模型。理解这些理论和方法的来龙去脉， 使学生能够触类旁通、举一反三地学习其它知识，针对实际设备得到可进行计算并接近实际的模型，从而实现知识传授和能力培养的有机结合，解决“学无所用”的尴尬局面。

2.4 采用讨论启发式教学

在常规课堂教学中教师为主体，学生被动学习，教学效果差。采用讨论启发式教学方式，让学生参与教学过程，调动学生的积极性和主动性，积极思考，发表自己的见解，活跃课堂气氛。通过讨论，可以突出重点和难点，巩固和消化所学习的热力学知识，培养学生应用所学知识对新内容提出问题和见解，并解决问题。鉴于国内学生参与讨论意识差的问题，讨论可采用两种方式，一种是由教师带领学生讨论，教师在授课过程中，不断“抛出”问题，启发学生采用什么样的内容去解决问题。另一种方式还可采用学生在教学内容允许范围内自行设计问题，指定学生分成小组讨论，教师启发指出问题的关键所在，最后将结论进行比较。通过充分的讨论解答问题和教师进行指引、归纳总结，指出问题所在，可使学生从不同角度对自己设计的问题进行分析，最后得出结论。同时教师应根据学生提出的问题和讨论了解其对课程内容的理解和掌握等情况，不断调整思路，灵活改进教学过程中的不足之处，引导学生朝着积极的方向发展。

为了调动学生参与讨论的积极性，对参与讨论的同学和讨论内容正确的同学，应根据不同情况分别在最后考试成绩中占有一定比例，给予奖励。通过讨论启发式教学方式，可加深学生对前后化工热力学基本知识的综合运用，培养学生独立查找问题、分析问题和解决问题的能力。例如对逸度推导过程中，给出适用于理想气体的dGi=RTdlnp（等温），给学生提问如果该式用于真实气体，是否仍然是这种写法，继续使用压力p。引导学生回顾在真实气体状态方程中，p的概念。讨论p在理想气体中是指分子对器壁的撞击力，但对于真实气体由于多分子之间作用力的情况，对器壁的撞击力与理想气体的p肯定不相同，所以采用逸度fi代替压力p，看作是校正压力或有效压力，二者单位相同。通过讨论，学生就会理解为什么对于真实压力要采用逸度的原因，使学生能够很自然地转到逸度的学习内容上去。

2.5 适度引入多媒体教学，提高课堂教学效果

多媒体辅助教学，具有直观、生动、形象和及时的声像效果，能够吸引学生的注意力，将课堂上一些抽象、难以用图或板书形式表现出来的内容以直观地表现出来，激发学生的学习兴趣，获得较为深刻的感性认识，有利于理解和记忆所学内容。同时多媒体辅助教学还减轻了板书工作量，提高了教学效率。所以，许多高校都在大面积推广多媒体教学方式。但在实际应用中发现，多媒体辅助教学也有缺点，主要是房间昏暗和密闭，空气不流畅，学生易瞌睡；由于幻灯片的知识量丰富，画面切换过快导致学生无法及时记笔记，过慢又会影响教师的思路；对于化工热力学中大量的公式推导显得呆板，缺乏灵活性；如果学生课前不预习，课上就像看电影。正因为多媒体有这些不足之处，多媒体教学只能是辅助手段，不能成为教学的主体形式。

根据笔者的教学经验，对化工热力学中流体的P-V-T关系、化工过程能量分析和蒸汽动力循环与制冷循环等与实际生产联系紧密章节，可采用对媒体教学为主体，对气体的状态参数坐标图有很好地表现，用图片和动画形象生动地描述蒸汽动力循环和制冷循环的设备和工艺流程。对纯流体和流体混合物热力学性质、相平衡等大量推导公式的章节，要充分利用板书的灵活性，发挥教师推导公式的强项，在推导过程中根据课堂情况的需要，穿插一些额外的有助于理解或是即兴的内容。灵活地调动学生的积极性，让学生部分参与公式的推导。此时，多媒体是作为辅助教学手段，以弥补如对一些性能图、汽液平衡图等板书无法表现的不足之处。

再者，虽然多媒体课件的使用，能够提高课堂效率，但教师不应该把课件拷贝给学生，可把总结性的课件复制给学生。防止学生课上产生依赖和偷懒行为，课上不记笔记，上课就像看电影，强迫学生手脑并用，加强学习内容的理解和印象。所以，化工热力学应采用多媒体与板书相结合的方式，才能提高课堂教学的灵活性和学生的学习兴趣，更好地理解化工热力学的内容。

2.6 引入科研内容，激发学生学习兴趣

化工热力学课程的理论性和逻辑性比较强，当学生学习了一段时间后，会觉得这些理论无非就是一些推导公式的组合，在实践中难以应用。有些文献提出让学生参与教师科研中，但在实际中发现除非有极个别优秀的学生，领悟能力和自学能力较强，能够很好地深入到课题中，大部分人由于知识背景和个人的因素，仅仅是名义上的参加而已，达不到“学有所用”的目的。并且，就全班整体而言，参与课题的人只能是各别人，达不到以点带动面、大部分人受教育的结果，也达不到化工热力学教学改革的初衷。

故为了提高学生的学习兴趣，在适当的章节学习完后，从教师的科研项目中选择与教学相关内容引入课堂，让学生真正理解和掌握相关知识。例如在我院教师有关无机盐相图的国家自然科学基金项目工作中，选取二元和三元体系相图，结合生产实践，向学生介绍并展开讨论；引入我院超临界流体分离天然产物的研究项目内容，配合流体PVT关系的教学；结合我院教师有关太阳能空调的课题，丰富制冷部分的教学内容等。

2.7 循序渐进，加强外语教学

近些年随着国家经济的不断发展，化工企业在经济发展中占据越来越重要的地位。随着与技术先进国家交往的不断增加，我国科技和化学工程中外来成分越来越多。学生作为未来的科技主力军，在学习和工作中需要不断掌握来自国内外的新知识和新技术，专业英语是交流的主要工具，英语水平和能力对学生未来的发展具有重要的意义[7]。

经过调查发现，现在学生大部分学生都考有国家大学英语四六级证书，但若阅读专业英语文献还是有一定的困难，主要面临的是专业词汇缺乏。虽然在专业后续课程中有专业英语课程，但通过一学期的学习还是达不到满意的教学效果。作为英语的学习，是一个长期积累的过程，需要在平时课程学习中不断接触相应的专业词汇和简短文章，锻炼阅读能力。笔者曾在早期的班级中做过相应的试验，把整个学期大致分为三个时间段，在教学初期不断给出专业词汇的中英文对照，一是学生加强词汇量和加强印象；中期对已给出的词汇只写英文，对新出现的词汇仍然给出中英文对照；末期给出前面相关内容的小短文，并要求学生用英文计算相关的计算题，不断锻炼学生的读写能力。通过练习，学生反映阅读能力提高，在后续学习专业英语课程时能够较快地进行学习。目前在前期的基础上，实行平行班教学制，采取自愿报名的方式，形成汉语和双语两种类型的班级，错时授课，学生可以利用课余互相听课，经过不断的实践，每年报双语教学班的人数不断增加，总体反映效果良好。

但对于双语班，还采用了以下激励措施，鼓励学生更多地优先选择双语班：（1）对学生设立成绩奖励，在学院组织的一些活动中优先选拔；（2）学生成绩有平时成绩和期末成绩综合评定。平时成绩包括作业、提问、讨论发言等，用英语表达的同学视其完成的比例给予不同的奖励；（3）期末考试卷中除有一定难度的概念题用中文表达外，其余均采用英文出题；（3）采用英文答题的学生，根据答题程度的不同，给予奖励分数。

总之，化工热力学作为专业基础课在整个化工类课程体系中起着重要的作用。作为授课教师，只有在平时的教学工作中不断总结经验、开发出新的教学思路，把课程讲活、讲顺、讲精，才能更好地引导和促进学生积极地学习，培养出能力强、素质高、能适应现代化工业生产需要的科技人才。

[参考文献]

[1]冯新，陆小华.以学生为本的化工热力学课程教学改革[J] .化工高等教育， 2006， 87（4） ： 30- 34.

[2]景晓辉，丁欣宇，王树清，高崇. 化工热力学教学改革研究与实践[J] .化工高等教育，2008，1（99）：81-84.

[3]王晋黄，李忠铭，林俊杰.化工热力学课程教学改革与实践[J].化工高等教育，2005，12（4） ： 19- 22.

[4]马沛生.化工热力学[M].北京：化学工业出版社，2005， 42- 251.

[5]李英玲.化工热力学教学的实践与体会[J].高教论坛，2009，4（4）：79-81.

第6篇

【关键词】学习兴趣；研究性教学；能力提高

随着时代的变迁、社会的进步和高等教育的发展，我国高等教育教学改革过程中不断出现新的问题，期中课程的教学改革是核心，而改革重中之重是如何调动学生的学习积极性和促进学生综合实践能力的提高，本文结合多年的化工热力学教学改革情况，谈几点体会以共勉。

1 引用研究性教学模式，创造主动学习氛围

化工热力学课程专业性比较强，内容比较枯燥，基本原理概念抽象、公式推导多、工程计算更是繁琐，学生上课往往表现学习兴趣不高。针对这一实际情况，教师首先需要对热力学的基本知识进行梳理，按照教学计划和要求对教学内容模块进行划分，并对教学内容外延知识体系进行补充，为课堂教学创造必要条件。化工热力学的课堂教学要求教师用科学恰当的方法把自己所掌握的精确的专业知识教授给学生，为达到人才培养的目标，提高化工热力学教学的时效性，部分引入以教师为主导、学生为主体的研究性教学模式，能够充分调动学生学习的积极性。

研究性教学是指老师以课程内容和学生的知识积累为基础，引导学生创造性地运用知识和能力，自主地发现问题、研究问题和解决问题，在研讨中积累知识培养能力和锻炼思维的新型教学模式。这种教学模式带动学生积极地投入到课程学习中去发现问题、研究问题和解决问题，并在研究过程中获取知识、提高技能、培养能力[1]。为此，在热力学教学中，我们尝试了“设定内容情境-启发思考-交流探究-总结提升”教学环节，将复杂的热力学知识体系，和学生先前学过的基本物理、化学、数学等知识紧密联系起来，应用于实际，营造自主或团体进行讨论和探究，和传统的教学模式相比，大大提高了学生的学习积极性，并达到了能力培养的目的。

在实际教学过程中，曾尝试选择几节内容，采取学生进行讲课。教师布置任务范围，提出要求，学生以团队为单位首先学会读懂教材内容，查找所需资料，再设计教学课件，最终在讲台上进行展示讲解。从学生到老师角色的转变，从自己学明白到讲解清楚，激发出了学生对热力学学习的兴趣，加强了对知识的理解深度，与此同时活跃了课堂的气氛，教师也可以从中观察到学生的学习心理，寻找到教和学的突破口，对于课堂教学的创新和学生能力的培养具有重要意义。

2 利用多媒体和网络教学手段，提高自主学习能力

针对化工热力学知识体系和内容的具体特点，在教学方式上，发挥多媒体优势进行教学，可以大大提高学习的时效性和增强学生学习的积极性。

多媒体技术应用文本、图象、动画、声音等运载信息的媒体结合体，以图文并茂的形式为化工热力学教学充实供了多样化、多维化的教学信息空间，使化工热力学的教学内容、教学模式得到了很大的充实和改进[2]。结合化工热力学自身的特点设计生动、立体、直观性强的教学软件，与公式推导的板书相结合，加快和加大课堂教学的信息量，吸引学生的注意力，提高了教学效果。

在多媒体内容的展现方式上，除了课堂教学外，充分利用互联网，拓展网络教学。学生反映平时在化工热力学学习中，经常会遇到疑难问题，课堂时间又极其有限，往往会造成问题堆积。针对这一情况我们建立了化工热力学网络教学辅导平台，可以师生交流、学生间交流，利用网络的开放性、交互性、共享性的特点，传递与化工热力学相关的前沿信息和资料，将教学内容在网上公开，实现资源共享，并及时为学生答疑解惑，随时提出新问题，在网上进行自由讨论，师生间共同研究，从而既迅速有效的解决了问题，又提高了学生的学习效率。

3 结合实验实践教学，培养工程实践能力

化工热力学的实验教学是对化工热力学基础知识的综合运用与实践，意在培养学生建立独立思考、观察分析、解决问题、验证结果的思维体系，培养学生灵活运用理论知识解决实际问题的能力；让学生明确化工热力学在工业生产中、科学研究和工程设计中的重要性，有一个比较完整的感性认识和理性认识，也是进行产品生产和科研开发的必要准备。在实验教学的过程中，指导教师根据教学内容，详细制订系统完整的实验过程，建立了“做什么实验-为什么做实验-怎么做实验-如何提高实验数据可靠性”思维引导方式，注重挖掘学生的内在潜能和启发学生的智慧，在巩固和深化专业理论知识的基础上，要强化实验中出现的各种现象，再把实验过程中遇到的具体问题放入化工热力学的课堂教学当中，在相互融入讲解的过程中潜移默化的传授给学生，使其印象深刻，充分理解。

化工热力学所研究和解决的都是化工生产中的实际问题，因此实践教学环节非常重要，在热力学的应用章节的教学中，指导教师可以带领学生直接参与到企业的生产之中，结合课堂教学实例，按照“装置设想-实验室开发-工程设计-生产操作运行-工艺改进”主线，在现场指导学生运用所学的化工热力学基本理论联系实际，完成一定的实习任务，同时使学生在真实的生产环境中获取初步的职业训练和积累简单的生产操作经验，逐步提升工程意识和理论联系实际的能力；在企业实习实践活动中，学生开始涉入企业的先进理念和特色文化的信息，增强了参加工程实践活动的兴趣，为将来走向工作岗位、立足企业打下良好的基础[3]。

4 完善考核方式，促进培养目标达成

为了更好地评价学习的效果，必须进一步完善公平、公正、公开的考核体系，制定适应上述教学的评分标准，准确的反映学生的学习情况和能力发展水平，使学生在为成绩而努力学习的过程中，能够完成知识体系的建立和能力的提高。为此，教师应从培养学生学习思维和提高全面创新能力出发，逐步减轻期末理论考试的分量，倾向于平时的学习态度，如课堂表现情况，作业、实验、实结情况都占一定的考核比例，坚持课内与课外相结合、考试与考评相结合的原则。评分的等级和标准要进一步细化，从激发学生的学习热情出发，科学、有效、灵活的进行化工热力学的考核评分工作。如在考核的过程中，我们不考核学生对化工热力学公式的死记硬背，而是考核学生是否掌握了公式理论的应用场合条件，理解了各种符号的含义，能否明白推导步骤和过程，考核学生的推理、演绎能力等。

总之，从以上几方面入手，对化工热力学的教学工作有了更进一步的认识，以培养高素质化工人才为目的，通过不同教学方法的体验，激发了学生的学习兴趣，灵活运用化工热力学的理论知识解决实际问题的综合实践能力。

【参考文献】

[1]郑贵华.大学研究型教学的理论构想与实践探索[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士），2005（07）.

第7篇

[关键词]化工热力学；能源化学工程；教学实践；教学体会

化工热力学是化工类学生的专业必修课程之一，主要讲述热力学定律在化学工程领域的应用，包括化工过程中各种形式的能量之间相互转换规律及过程趋衡的极限条件等。它是培养学生分析和解决实际化工问题思维方法的重要专业理论基础课[1-3]。然而该课程的课程内容抽象、计算繁琐，学生感到非常难学又缺乏实际应用，在课程学习过程中学生产生恐惧和厌学心理，达不到良好的教学效果，因此，我们对该课程的教学内容和教学方法进行一些改革和尝试，希望激发学生学习的兴趣，进而更好地掌握这门课程，为后续专业课程的学习夯实基础。武汉大学2013年新开设的能源化学工程专业是由1958年原武汉水利电力学院开办的“电厂化学”专业发展而来，主要面向电力行业及高效洁净能源领域(包括超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等)，培养掌握化学与化工基础理论及能源化学专业知识和技能的未来行业发展的领军人物。目前，本专业主要有水处理、材料腐蚀与防护、化学监督与控制、能源化学四个主要研究方向。为了适应学校对新专业发展和一流学科建设的要求，2015年在本专业大三学生中新增设了《化工热力学》这门化工类专业的专业基础课程。如何调动学生的课堂积极性，培养学生的创新能力，夯实学生的专业基础，使他们在54学时的学习过程中理解并掌握本门课程的基本概念，并且将抽象的理论与实际的能源化学过程联系起来是本课程的核心教学任务。本文结合我校能源化学工程专业的培养目标，浅谈《化工热力学》的教学体会，着重对教学方式进行了探索和实践，为培养能源化学工程领域的领军人物奠定基础。

1明确教学内容与课程主线

结合我校《化工热力学》课程以工程应用为中心、专业研究方向覆盖面广等特点，我们选用了朱自强等编著、化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材[4]，同时，也鼓励学生使用部分参考教材(《化工热力学》，冯新等编，2008；《化工热力学(第二版)》，陈钟秀等编，2000；《化工热力学导论(原著第七版)》，J.M.史密斯等编，刘洪来等译，2007)[5-7]。化工热力学发展时间较长，已形成较完整的知识体系，如何在54学时内有效地把关键知识点教授给学生是本课程教学实践的关键。由于本专业学生在大二《物理化学》课程中已经系统学习了理想气体相关的状态方程及其应用，因此在本课程教学中不再赘述，而是重点介绍工程实际应用较多的二参数状态方程、化工热力学分析、溶液热力学、流体相平衡和化学反应平衡等。在教学实践中，首先，详细分析《化工热力学》教材结构，围绕主线内容合理编排知识点；其次，建立好各知识点之间的逻辑关系，让学生在大脑中建立化工热力学框架图；最后，根据能源化学工程专业的需要，适当删减补充了教材内容，结合学科动态，增强化工热力学的应用能力，如燃料电池开路电压的计算、水/二氧化碳共电解制合成气过程中气体组成的计算等。

2改变单一课堂教学模式，培养学生自主学习能力

化工热力学课程设计的公式多而繁杂，学生在开始学习阶段容易产生恐惧厌学心理，传统的单一课堂教学模式具有“教师主导学生学习”的特点，与本课程“教师引导学生学习”的教学目的存在较大偏差。因此，应改变传统单一课堂讲授模式，充分采用“启发式”和“参与式”相结合的教学方法。首先，教师在课前预习阶段设疑(提出问题)，促使学生思考，复习旧知识，预习新知识；其次，教师在教学实践过程中采用多媒体和板书相结合的教学方式解疑(解决问题)，并通过对例题和习题的讲解加深学生对化工热力学原理、方法和应用的理解，同时，教学过程中应避免陷于抽象的说教和枯燥的公式推导之中，重点讲述化工热力学知识点的应用条件和物理意义；最后，课堂教学结束后，教师主动与学生面对面交流答疑(探讨问题)，并设置思考题让学生查阅相关资料。通过“设疑—解疑—答疑”的渐进式教学方法达到对关键知识点举一反三的目的，同时，吸引学生注意力，培养学生自主学习能力，提高学生学习的积极性和主动性。

3课堂教学与工程实践密切结合，培养学生初步的工程观点

化工热力学由于理论性较强、基本概念多且抽象，而且本科生在学习过程中接触科研课题及工程实践的机会较少，将课堂教学内容与科研课题及工程实践紧密结合起来，建立“以应用为中心”、“探究式”的特色教学模式，紧密联系我校在能源化学工程领域(特别是超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等方面)开发利用的化学工程实际问题，把学科前沿领域的科研成果带入课堂，可以使他们强化科研思想、激发听课兴趣、培养创新能力；同时，可以让学生获取利用化工热力学基本原理解决工程实际问题提供思路和方法，培养学生初步的工程观点。

4考核方式方法研究

传统的期末一张考卷为准的考试方式不利于学生能力的培养，也不能全面地体现学生对所学知识的掌握程度，为了更加系统全面地评价学生对课程内容的认识情况，我们对课程的考核方式方法进行了改革探索。目前，课程成绩总评包括平时成绩和期末成绩两部分，其中平时成绩包括学生的课堂综合表现、课程预习、平时作业三个部分，各占10%；期末考试采用开卷方式考试，考试的题目偏重于对知识点的理解和其在能源化学过程中的应用。然而由于该课程的课程内容抽象、计算繁琐，教学过程中发现仍有部分学生存在畏惧厌学心理，因此，在今后的教学实践中应考虑进一步激发学生的学习兴趣，增强学生的主观能动性，在课堂教学中引入分组讨论，开展导向性的专题研究，将课程内容与能源化学过程(特别是学科动态)相结合，培养学生查阅资料和分工协作的能力，为学生下一步学习专业课程夯实基础。

5结束语

在《化工热力学》课程的教学实践和尝试中，首先要明确教学内容与主线，打破单一的学生被动听讲的模式，理论联系实际应用，调动学生学习的积极性和主动性，激发学生对教学内容的兴趣，并且在教学的过程中对教学方法进行改革创新，因材施教，为学生下一步学习更专业的能源化学工程知识和从事新能源行业工作奠定扎实的基础。

参考文献

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[2]梁浩，刘惠茹，王春花．《化工热力学》教学实践与尝试[J]．广东化工，2010，37(1)：157-158．

[3]李兴扬，唐定兴，沈凤翠，等．化工热力学教学改革与体验[J]．化工高等教育，2011，3：71-73．

[4]朱自强，吴有庭．化工热力学(第三版)[M]．北京：化学工业出版社，2009．

[5]冯新，宣爱国，周彩荣，等．化工热力学[M]．北京：化学工业出版社，2008．

[6]陈钟秀，顾飞燕，胡望明．化工热力学(第二版)[M]．北京：化学工业出版社，2000．

第8篇

关键词：工程热力学；安全工程；教学方法

作者简介：谭小群（1984-），女，湖南郴州人，北京理工大学珠海学院化工与材料学院，助教；刘英炎（1969-），男，广东茂名人，北京理工大学珠海学院化工与材料学院，高级工程师。（广东 珠海 519085）

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0141-02

工程热力学是安全工程专业比较重要的基础课，主要研究物质的热力性质，热能与其他能量的相互转换规律及其工程应用。通过该课程能为学生今后的专业课学习打下良好基础。安全专业是一个注重工程应用的专业，因此本文选择了王修彦主编的《工程热力学》为教材。[1]鉴于该课程概念多且抽象、公式多且应用条件复杂，如何改善教学方法，提高教学效果是教师需要思考的重要问题。本文认为在绪论教学时有必要为学生建立一个学习框架，而教学过程中需要通过加强实践，有针对性地开设课内实验，故设悬念引导学生思考，同时以巩固知识点为目的注重工程应用，加强实践学习，充分利用多媒体优势进行教学，实践证明这些措施对提高教学质量起到了一定的积极作用。本文针对以上几点提出教学方法改革的几个方面。

一、注重构建学习框架

以所选用的教材为例，工程热力学主要介绍内容是热力学第一定律、热力学第二定律以及围绕这两个定律所展开的各类工程应用。[2]教学之初，为避免学生产生这样的观念：公式多、内容复杂、知识点错乱，非常有必要为《绪论》这章多设置一些学时数，以便在初步讲授这门课程之时，将课程学习框架充分地展示给学生，使学生把握课程特点，为今后学习打下良好的基础。学习框架包括了课程的主要知识点以及各知识点之间的联系，见图1。

通过图1，学生可以在接触课程时就明白自己即将围绕什么主题去学习，学习的主要内容包括能量转换的主要定律及其相关工程应用，学习的目的以及学习这门课程的实践意义是提高能量转换效率，节约资源，持续发展。这种知识树一旦在学生心理产生印象，对提高教学效率起到积极作用。可以说绪论教学所多花的学时不仅不会影响剩余章节的教学进程，反而发挥了磨刀不误砍柴工的效果。

二、故设悬念，引导学生思考

工程热力学是一门从宏观角度去研究能量转换规律的学科，它的主要定律，包括第一定律和第二定律都是基于经验总结。这就是说，这种经验总结为该课程的教学结合实际提供了便利条件。教学时应该充分利用这个特点，在课堂教学过程中，结合实际设置疑问，引导学生积极主动思考，既能活跃课堂氛围，又能使学生在思考中进行后期的学习。例如在热力学第一定律讲述时，可以在课堂上再现第一类永动机的设计，并让学生参与指出设计的不足或提出自己的设计，当学生兴趣盎然时引出第一定律。第一定律引出后，引导学生举出自己在日常生活中所接触的能量转换事例，活跃课堂气氛后，提出问题：封神榜中哪吒的风火轮是否能实现？如果能实现飞机、汽车还是否有存在的必要，如果不能实现，又是什么原因呢？经过探讨后将疑问留给学生，并提示随着热力学第二定律的深入学习他们可以得到想要的答案。又如在蒸汽动力循环讲授时，可以给出火力发电厂发电效率计算的例题，学生在亲自计算后，深刻体会到目前我国火力发电厂的实际效率不高的现状，并开始关注如何提高效率的问题，这时可以将该问题留给学生，并提示随着蒸汽动力循环的深入学习，他们将得到想要的答案。本人在教学实践中发现这种故设悬念的做法，在激发学生的求知欲，提高教学效果和活跃课堂气氛方面均有显著作用。

当然这种故设悬念，引导学生思考的教学方法的具体实施，则需要从系统的角度，依照教学进程依次设置。本人认为以下过程可作为设置悬念的主线，即从能量能否转换到能量转换是否有规律可循，从能量是否守恒到能量守恒过程是否一定能进行，从理论可以进行的过程实践上为什么不被采取到理论上完美的过程能否实践上努力实现。围绕这条主线去设置疑问能发挥学生学习的主观能动性。当然设置悬念的时候一定要注意从现实生活出发，这样才能真正激发学生的兴趣，引导学生自我思考。

三、重视教学中的育人

尽管工程热力学是广大学生以及教师公认的较为枯燥的基础课程，然而工程热力学却蕴含了大量的为人处世道理，如果能将属于自然科学的工程热力学与人文教学结合教学，不仅起到提高教学效果的功能还能达到很好的育人功能。例如，围绕热力学第一定律可向学生讲述付出与收获之间的道理，围绕热力学第二定律中能量自发转换的方向性问题，可以向学生传达这样的思想：提高个人素质是一个从低品质向高品质转换的过程，因此不是一个自发的过程，需要付出代价才能实现。换而言之，在校大学生要懂得要提高个人素质，将来赢得用人单位的认可，现在必须通过努力才能实现。

同时工程热力学所涉及的领域为能源，众所周知，能源是当今世界各国争夺的主要资源之一，资源问题最能激发学生的时代责任感。然而学生在中学时代，知道得更多的是国家地大物博，各种资源尤其是煤炭资源丰富，尽管也知道人均占有率不高，但是并未深刻意识到能源的合理使用对当前能源抢夺局面的改善作用。因此在绪论中除了重点给出学习学框架外，还应该介绍各国的能源利用政策以及能源利用效率，让学生认识到我国能源利用过程与发达国家之间的差距，唤醒学生的爱国心和责任感，提高学生学习动机。

总之，加入人文育人思想后，工程热力学的教学会变得更加活泼，学生的学习参与热情也逐步提高，因此重视教学中的育人功能是不可忽视的教学方式。

四、注重工程应用，加强实践

传统教学过程中，学生往往通过做题目巩固所学知识，并且效果不能皆尽人意。尤其对应用性很强的课程，做题目只是辅助手段而不是最佳的方式。要将工程热力学这门课程的抽象性剥除，非常有必要在课余时间带领学生参观学科所应用的领域，例如火力发电厂 。一般在取得学院认可的条件下，可以与当地火力发电厂建立联系，在绪论讲授完，或蒸汽发电讲授前，可分批次带领学生进入电厂学习参观，在参观过程中使学生了解发电厂的流程，了解汽轮机、锅炉、给煤机等设备以及发电原理；参观过程中，结合安全工程专业特点，可多提醒学生电厂发电过程中可能存在的危险有害因素；也可以向学院申请邀请电厂安环部负责人以讲座的形式给安全工程专业学生系统讲述电厂蒸汽机发电时存在的危险有害因素；制冷和制热学习过程中，带领学生了解空调、冰箱的工作原理。这些都有助于学生认识课程的重要性并牢固掌握知识点。为提高学生的实践参与度，可以要求学生提交实践学习报告，并作为该课程考核内容之一，达到解放学生为考试而被动学习的局面。

此外工程热力学知识点比较抽象，有必要开设部分课内实验，让学生掌握压力、温度、热量等基本量的测量方法，并运用课堂讲授的相关基本知识观察实验现象、分析处理实验数据，巩固并加深有关理论知识，促进理论联系实际，以利于培养学生分析问题和解决问题的能力。

五、充分利用多媒体技术

多媒体具有直观、信息量大的特点，非常适合于复杂和抽象课程的教学。运用多媒体创设教学情境，有助于激发学生学习兴趣，以其独特的形、声、景扣动学生的心弦，化无声为有声，化静为动，使学生进入一种喜闻乐见的、生动活泼的学习氛围，从而使学生产生极大的学习兴趣。[3]

工程热力学中所研究的能量转换必须基于热力状态的变化，即在状态变化的过程中实现能量转换。而从一个状态到另外一个状态必然经过一定的过程，因此示功图p-v图、示热图T-s图是工程热力学非常重要的工具，甚至可以说是工程热力学独特的语言。实际气体包括水蒸气、湿空气，工程应用包括动力循环以及制冷制热循环的研究中都用到了这种图形化的语言。这种图形化的语言是动态过程的描述，因此可以借助多媒体的动态、形象特点将静态的图动态地展示给学生。通过这种动态教学，可以将抽象的理论学习化为直观易懂的学习。

六、总结

工程热力学作为安全工程专业基础课的重要特性已为大家所共识，如何探索适合安全工程专业的教学方式成为提高安全工程毕业生素质的重要途径。本文从构建教学框架、故设悬念引发思考、重视教学中的育人、注重工程应用和充分利用多媒体技术五个方面都进行了教学方法改革的初步探索，实际应用中效果较为明显。但课程学时数的有限使教学改革需要分配好学时数，甚至占用学生部分课余时间。各院校可以根据培养目标以及生源状况进行选择性改革。虽然本文归纳了一些改革要点，但时间关系，系统性及充分性尚需要在今后的教学实践中进一步归纳完善。

参考文献：

[1]王修彦.工程热力学[M].北京：机械工业出版社，2007.

第9篇

关键词：系统节能原理；课程改革；教学实践；石化特色

作者简介：马利敏（1978-），女，辽宁西丰人，中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，讲师；姬忠礼（1963-），男，山东汶上人，中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，教授。（北京 102249）

基金项目：本文系“2010年中国石油大学（北京）校级重点教学改革项目”及“2012年中国石油大学（北京）青年教师专项培养基金”（项目编号：KYJJ20120415）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0106-02

一、系统节能原理课程改革的背景

在强调节能、注重环保的今天，使从事与能源开发、利用与转化紧密相关工作的学生掌握系统节能原理的精髓并能够学以致用有着非常重要的社会意义。系统节能原理是中国石油大学（以下简称“我校”）能源与动力工程专业一门重要专业课，32学时。其基础理论部分，以工程热力学基本定律为基础。工程热力学重点讲授热力学第一定律和热力学第二定律的熵分析法，引入分析法。在本课程中，上述内容仍是重点，需重复介绍。基础理论是晦涩与枯燥的，如只是重复介绍，不易激发学生学习兴趣，难以获得满意的教学效果。因此，研究如何组织教学工作，使本课程与工程热力学做好衔接，激发学生学习兴趣，帮助其加深对基础理论的理解，提高解决实际问题的能力，是十分必要的。同时，本课程还缺乏适合的教材，需要编写课程讲义。目前，缺乏能够同时将经典及新兴能量分析法进行全面介绍的教材，而在能量分析法的应用部分，也需要结合我校行业特点、毕业生就业去向，针对石油石化领域工程应用背景设置教学案例。我校于2010年批准了该课程的教学改革计划，经过近几年的努力，该教改计划已经初步完成。

二、课程教学内容体系建设

教学内容改革是教学改革最核心、最基本的问题。教学内容主要由热力学第一定律、热力学第二定律熵分析法和分析、新的能量系统分析评价方法介绍组成。其中，根据教学目的与任务有效组织教学内容，要与基础课程工程热力学第一定律、第二定律知识点的学习有机结合，既避免教学内容的简单重复，又要使学生通过本课程的学习对第一定律、第二定律有更为深刻的认知，并使学生能够利用两个热力学基本定律熟练进行能量系统分析与评价、以及高效学习和应用新的分析、评价与优化方法。

1.热力学第一定律

热力学第一定律是工程热力学教学内容的重点，主要讲授闭口系统与稳流开口系的热力学第一定律能量方程式的表达式及应用。在本课程中，进一步强调热力学第一定律的一般表达式即：“进入系统的能量-离开系统的能量=系统总储存能的变化”的正确灵活应用，重点介绍如何分析、列出非稳态充、放气热力过程的能量方程式，帮助学生进一步增强利用第一定律进行能量分析的能力。同时，通过对节流、自由膨胀、混合、换热、可逆定温放热压缩等热力过程分析来帮助同学们对第一定律的局限性有更为深入的理解。

2.热力学第二定律熵分析法

热力学第二定律是工程热力学教学内容的重点与难点，主要讲授热力学第二定律的数学表达式，具体包括：卡诺循环+卡诺定理、克劳修斯积分不等式、闭口系及开口系统熵方程、孤立系统熵增原理。在本课程中，考虑到判断一个热力循环是否可行、可逆的数学判据容易理解而且是热力过程的特例，故重点讲述闭口系及开口系熵方程、孤立系统熵增原理。

在该部分从以下四个方面进行介绍：对于状态参数熵的辨析：辨析熵是状态参数与过程无关，强调判断一个热力过程能否进行、可逆的参量不是过程熵变而是过程熵产，引出后面由熵方程及孤立系统熵增原理计算过程熵产的知识点；重点讲授熵方程的一般表达式，即：“进入系统的熵-离开系统的熵+过程熵产=系统熵变化”，通过典型例题帮助同学能够利用熵方程列出闭口及开口系熵方程，并求取过程熵产；重点解析孤立系统熵增原理的实质及解题特点，并通过典型例题帮助学生认识到孤立系统熵增原理与熵方程的一致性：孤立系统熵增即熵方程中的熵产；作功能力损失方面除了介绍计算公式、通过计算热力过程熵产及作功能力损失，还着重结合对节流、自由膨胀、混合、换热、可逆定温放热压缩等具体热力过程分析让学生体会第一定律与第二定律之间的联系及第二定律的独有贡献。

3.热力学第二定律分析法

由于学时有限并且概念抽象难以理解，分析法在工程热力学中属于选讲内容，即便讲授，也多是简要介绍。本课程中，分析法是授课重点，从以下四个方面进行讲授：第一，概念及计算公式，包括机械、热量（冷量）、内能、焓和化学。第二，重点讲授方程的一般表达式“进入系统的-离开系统的-过程损=系统变化”，通过典型例题帮助同学能够利用方程列出闭口及开口系方程，并求取过程损。同时，在分析典型例题时，引导学生同时用熵分析法来计算过程的作功能力损失，让学生自觉地认识到分析法中所得到的损失即熵分析法中计算的作功能力损失、体会两种分析法的一致性及分析法的优势。第三，效率、损系数的概念及公式，以及在典型热力设备、过程及热力循环中的计算。第四，针对本学科领域典型的火力发电装置、燃气轮机发电装置和低温制冷装置、LNG液化装置、天然气净化装置、油田联合站等，设置工程背景很强的案例，教师与同学们一起分析循环装置及各组成设备的效率、损失及损系数等，让同学们认识到分析法在进行系统能量分析时的重要性及提高利用该方法解决实际工程问题的能力。

4.新发展起来的能量系统分析与优化方法

介绍能级分析法、经济学、夹点技术、全生命周期分析法、能值理论等新发展起来的能量系统分析与优化方法的基本理论及应用，鼓励学生查阅相关文献获取更多知识。这部分内容与留给学生的学习报告紧密相关，将在下文介绍。

目前还没有适合于本专业本科教学的系统节能方面的教材，本课程教学内容主要参考自沈维道等[1]主编《工程热力学》、朱明善等[2]编著《工程热力学》、傅秦生[3]编著《能量系统的热力学分析方法》和冯霄[4]编著《化工节能原理与技术》、何雅玲[5]主编《工程热力学精要分析典型题解》等教材及专著，结合教学团队多年来收集整理的工程案例编写成讲义供教师及学生使用。

三、教学方式改革

教学中的主体是学生，调动学生学习主动性，提高其学习兴趣和学习效果是教学方式改革的目的。学生们对于国际上最新的、与未来工作紧密相关及实用性强的知识以及确实能提高自身素质与能力的教学环节更感兴趣。

1.采用多媒体与板书有机结合的教学模式

充分利用多媒体教学信息量大，图像、视频生动形象的特点，同时结合传统板书讲解复杂推导更容易被学生掌握的优点以提升教学效果。这种授课方式既可以增大授课信息量、有效吸引学生注意力，同时又能使学生通过与老师一起板书推导对所学重点、难点有更为深刻的认知。

2.提高课堂教学吸引力

通过针对每一个重要概念及知识点设计的系列典型例题、思考题吸引学生注意力，激发学生学习兴趣，引导其积极参与到教学中来。而且教学团队经过多年的教学和科研积累，收集并提炼出与石化工程紧密关联的工程案例，通过案例的讨论和分析，增强学生学习理论知识的兴趣，提升课堂教学的互动效果，增强学生运用理论知识分析并解决工程实际问题的能力。

3.布置作业形式灵活多样

对于重要的基本概念，以读书笔记的作业形式激发学生学习兴趣。本课程涉及众多抽象概念和公式，追溯热量、温度、熵、热力学第二定律、等重要基本概念的由来、发展历程，可使学生在搜集资料的过程中对这些概念有一个直接的感性认知，同时也有助于学生认识到这些知识在本学科发展中的重要作用。

要求学生组成2～3人的学习小组，除常规课下作业外，课上作业以小组为单位完成。课上作业为教师针对每次课的重点和难点内容设计的多为填空、选择和问答形式的练习题，课前打印好分发给每个学习小组。在讲课过程中，留出适合时间让学生及时完成。教学实践表明课上作业非常利于学生把握住和消化吸收重难点知识，且能提高学生学习的注意力，达到良好的教学效果。

四、课程考核方式的教学改革

本课程考试采用闭卷+学习报告的形式。在闭卷考试中，只有一种类型题，即计算题。本课程一个重要教学目的就是使学生能够熟练、正确应用第一、第二定律尤其是分析法分析实际装置的用能情况，所以考查学生的学习效果应用型计算题是较为合适的。

学习报告要求每个学习小组（2～3人组成）围绕与本学科紧密相关的实际装置进行国内外能量分析与优化方面的调研，提交1份不少于4000字、有5篇以上参考文献的学习报告，并根据报告内容制作ppt，每小组选派1名学生进行报告，汇报10分钟，讨论5分钟。报告题目凭学生兴趣自选。学习报告这种考核形式不仅促使学生自主学习，开阔视野，加深认知，而且可以锻炼和提高学生多方面的能力。学生们自选的题目有：超临界及超超临界蒸汽动力装置；燃气轮机装置；燃气蒸汽联合循环装置；冷热电三联供装置；地源热泵装置；低温磁制冷装置；煤制油装置；燃料电池；低温地热发电装置；天然气压气站燃气轮机余热利用；天然气净化装置；油田联合站；LNG接收站冷能利用等等。

近4年的教学实践也表明学生们非常接受和欢迎这种考核形式，并且每一年都会有让教师感到惊喜的学习报告，这也说明要想学生切实提高学习能力、扎实掌握专业知识确实也需要教师有意识地去创造机会及科学引导。

五、教学效果

经过近4年的教学实践，团队通过对历年学生评教、学生考试成绩分析以及学生在本科毕业设计及成为本校研究生后所选与系统节能原理相关方向课题的表现等进行了调研，证明该课程改革是卓有成效的。学生对工程热力学及系统节能知识的接受能力增强，学习兴趣明显提高。灵活适宜的授课方式、作业形式以及考试方式受到学生的普遍欢迎。总之，通过课程建设与教学实践，使学生在学习过程中发挥了主体作用，激发了学生学习兴趣，提高了学生的综合能力，教学效果良好，达到了既定教学目标。

参考文献：

[1] 沈维道，童钧耕. 工程热力学[M]. 第四版.北京：高等教育出版社，2007.

[2] 朱明善，刘颖，林兆庄，等.工程热力学[M]. 第二版.北京：清华大学出版社，2011.

[3] 傅秦生. 能量系统的热力学分析方法[M]. 西安：西安交通大学出版社，2005.

第10篇

[关键词]建筑环境与能源应用工程 创新能力培养 连续性教学

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）07-0138-02

一、前言

高等工程教育承担着为国家经济建设培养注册工程师的重要任务。目前，世界上许多国家都实行注册工程师制度。按国际惯例，注册工程师制度包括专业认证、工程经验和考核要求。该制度的基础是工程教育认证，而通过工程教育认证的核心是进行专业综合改革，开展以学生为中心的课堂改革，注重创新能力培养。

宁波工程学院于2006年招收建环专业本科生，即提出了以培养本科应用型人才为己任的办学目标。要求学生在修完专业基础课、专业课之后能灵活掌握所学内容，并能举一反三，将基础理论应用到实际工作中。但在实际教学过程中，专业基础课理论性太强，并且抽象，学生理解起来很难，专业课虽然相对专业基础课贴近生产实际，但往往与专业基础课脱节，其结果使专业基础课与专业课连贯性不强，使学生觉得基础课形同虚设，进而影响他们对专业课的理解程度。本文以专业基础课工程热力学，专业课空调用制冷技术、空气调节技术为例，开展连续性教学研究，将基础课融入专业课之中，使学生活学活用，培养学生创新能力，实现应用型人才培养目标，以期达到对专业基础课的深入掌握。

二、开展专业基础课-专业课连续性教学的意义

工程热力学作为暖通方向的一门专业基础课，其基本理论是专业课教学中必不可少的，是各种专业课进行功、能计算分析的基础，因此对专业课程具有很强的理论指导意义。空调用制冷技术、空气调节技术作为暖通方向的专业课，旨在使学生掌握制冷空调基本原理，能够结合工程热力学对制冷循环、空气调节过程进行热力学分析，最终达到系统节能的目的。两者的连续性、系统性教学对于提升工程热力学课程以及相关专业课程的教学质量具有非常重要的实际意义，同时也是培养应用型本科人才的保证。

对于学生创新能力的培养也是连续性教学的重要目标。创新能力培养应该建立在对专业基础课及专业课透彻的理解基础之上的，因此将两者合理的融合在教学当中是重中之重。工程热力学作为工程热物理学科的基础课，对学生将来在研究生阶段科研水平的发挥以及日后在工作岗位上从事各类具体工作都有很好的指导作用。本科生的思维活跃，不受限制，更容易产生新的想法，只要加以合理引导和指导，对本专业学生的科技创新也大有好处。

三、专业基础课-专业课连续性教学改革内容

专业基础课-专业课连续性教学改革内容如图1所示。

图1 研究内容

（一）设计新型教学模式，激发学生学习专业基础课的学习兴趣

学生反映在大一和大二时由于专业基础课太抽象，并且学习的目的性不强，不知道这些知识将来用到哪里，因而学习没有兴趣，导致对知识的掌握效果不好。专业基础课的地位固然重要，但是由于类似工程热力学的基础课程讲述了大量的基础理论和公式，所以教学工作中最忌讳内容枯燥，没有趣味性，不能激发学生的学习。现代教育理论认为，学生是学习认知的主体，在教学过程中应充分发挥教师的引导作用，激发学生学习兴趣。在工程热力学课程教学中，首先应该使学生对工程热力学的重要性有清醒的认识，培养对该课程学习的强烈兴趣，所以必须以学生为中心，设计新型教学模式。教师在讲授专业基础课时，引入专业课中的工程或科研实例，使学生了解专业基础课在专业课中的应用范围，进而培养专业基础课的学习兴趣。如在工程热力学中讲述热力学第二定律时，引入制冷空调循环作为第二定律的应用，让同学们思考制冷循环是如何遵循热力学第二定律工作的，应用该定律如何提高制冷循环效率。而制冷循环效率的提高正是国内外进行节能减排的热点问题，这样联系实际进行专业基础课的讲解，便可激发学生兴趣，提高课堂效率。

（二）专业基础课-专业课内容融合式教学研究

教师在讲授专业基础课和专业课时，进行融合式教学，以培养学生创新能力为目标，引导学生思考专业基础课在专业课中有哪些应用;在专业课中运用了哪些专业基础课原理，如何用该原理解释工程实际及科研课题，从而提高学生的应用创新能力。

如讲解空调用制冷技术课程的制冷循环原理时，启发学生通过思考联想到工程热力学的逆卡诺循环，进而把逆卡诺循环定理对照制冷循环原理进行讲解，可使学生牢固掌握制冷循环原理，又因为有了理论依托，从深层次激发学生的创新意识，培养用基础理论解释工程现象的能力。空气调节技术是建筑环境专业一门非常重要的专业课，其中一项重要基本技能是对焓湿图的掌握。而早在工程热力学专业基础课中，焓湿图已在“湿空气”一章中提及，通常情况下，工程热力学课程主要围绕热力学第一、第二定律进行讲述，“湿空气”这一章与前述定律关系不大，学生往往忽视对湿空气中焓湿图的学习，因此，需进行融合式教学，提高学生的重视程度。可在工程热力学中“湿空气”一章讲述时，首先说明暖通空调对于建环专业学生的重要性，提出空气调节的概念，而空气调节的重要理论基础是焓湿图，是必须掌握的内容，进而进行焓湿图的讲解。在空气调节技术课程中，为了提高学生的创新能力，需回顾工程热力学中焓湿图的基本理论，使学生在熟练掌握基本原理的基础上，能够举一反三，提高理解问题的层次。

（三）建立专业基础课-专业课连续性教学综合考核评价方法

传统教学中的考核评价是通过每门课程结束后进行期末测试来完成，内容仅限于本课程知识点，开展连续性教学后，为了从整体上考查学生掌握情况，巩固所学知识，可以开展连续性综合考核评价，即通过综合性题目，测试学生用工程热力学、传热学等基本原理分析解决实践问题的能力，促进学生全面能力提升，激发创新潜能。

四、结语

生活水平的提高和科技的日益进步，使得建筑环境专业毕业生不再局限于传统的水电设备安装，大批具有高新技术含量的智能设备不断涌现，从而使这一行业的人才需求不断扩大。企业要求人才掌握的学科涉及面广、数量众多，并具备解决突发问题、综合问题的能力。在建筑环境专业教学过程中开展专业基础课-专业课连续性教学可以培养学生的创新能力，树立整体意识，实现应用型人才培养的目标。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李国强，熊海贝.土木工程专业教育评估国际互认的探索与实践[J].高等建筑教育，2013（1）：5-12.

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[3] 黎广彬，张淑香.公共基础课为专业课服务的探索与研究[J].黑龙江畜牧兽医职业学院学报，2007（1）：39-41.

[4] 李长萍.论交互性教学的内涵及特征[J].教育理论与实践，2007（2）：45-47.

第11篇

摘要：《工程热力学》和《传热学》是为新能源科学与工程专业学生开设的两门专业必修课，也是该专业大学生所必须掌握的热工类课程。该课程具有知识丰富、专业性强、课时多等特点。在《工程热力学》和《传热学》课程教学中，大学生创新能力的培养是很重要的一环。本文对该课程的教学内容、教学方法和考核方式等方面进行了探讨，并对大学生创新精神与创新思维的培养进行了研究。

关键词：工程热力学；传热学；新能源；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）52-0176-02

能源是现代社会赖以生存和发展的物质基础，是国民经济和社会发展的先决条件。新能源专业的毕业生，肩负着为国家能源发展贡献力量的重要责任。为达到培养专业知识面广、基本功扎实和创新能力强的本科人才的目标，作为新能源专业非常重要的必修课――《工程热力学》和《传热学》的课程设计和教学方法探索就显得尤为重要[1，2]。此前的相关文献中报道了《工程热力学》和《传热学》教学的优秀经验[3-6]。本文在此教学经验的基础上，对热工课程的教学内容和教学方法进行优化和探索，以更好地提高学生的创新精神和创新思维。

一、教学内容的优化

教学内容的优化和精选是教学改革的关键。作为专业必修课，在学时有限的情况下，如何最大程度地讲授最有价值的知识点成为教学的关键。

热工类课程由《工程热力学》和《传热学》两门课组成。《工程热力学》按热力学基本概念、热力学第一定律、理想气体的性质与过程、热力学第二定律与熵、气体动力循环、水蒸气、蒸汽动力循环、制冷循环、理想混合气体和湿空气、实际气体的性质等内容分为若干章节；《传热学》按照传热基本概念、稳态热传导、非稳态热传导、对流换热、热辐射及辐射换热、传热过程与换热器等分为若干章节。由于新能源科学与工程专业属于新兴产业专业，学科领域广泛，涉及能源类（如生物质能、太阳能、风能）、化工类（如基础化学、物理化学、新能源材料）、力学类（如工程力学、流体力学）等多门课程和领域。

在实际的教学过程中，教学内容必须有所侧重，应充分考虑到不与新能源科学与工程专业开设的其他相关课程的知识点产生重复。另外由于《工程热力学》和《传热学》课程难度较大，在教学过程中要讲清课程中的要点和基础知识。可以以“基本原理―公式推导―影响因素―实际应用”为主线介绍该课的有关知识，建立每章知识结构图，让学生清楚该门课程的知识体系结构。对重点的热力学第一和第二定律进行原理介绍，仔细推导相关公式，让学生夯实基础，使学生在进一步的学习中不会混淆概念，相对轻松地应对课程。此外，注重理论与实践相结合，例如介绍空调在夏天与冬天的工作原理、冰箱开门对室内的影响，积极引导学生利用热力学定律进行分析，增加课程的趣味性以提高学生的创新能力。通过优选教学内容，使教学内容始终能反映本学科的专业特点和学术水平，加强学生对后续专业方向的把握。

二、教学方法的探索

（一）以创新性地教带动创新性地学

科学技术是第一生产力。要想发展经济，需要加大科研力度、提高科技含量。这已被证明是一种行之有效的道路。与此对应的是，要促进教学质量、提高教学效率，必须加大教学与科研的力度、提高教学与科研互动水平。在当今大力发展科学技术的大背景下，如何提高身为未来科学技术发展主力军的大学生的学习热情和创新能力，成为目前高校教学的难题和重点。传统的直白讲课和搜集各种习题以供学生练习只会让课程变得生硬和枯燥，导致学生的学习效率和学习热情越来越低，甚至出现了普遍的抄袭作业和迟到早退等不良现象。为了改变这些不良现象，就需要在教学手段上进行创新。教师通过对平时科研工作成果的再学习，并结合对教材的研究，创造性地运用某些方法，使学生对重要问题达到本质上的领悟。在这种途径中，教师的创新思维方式以及从中体现的一言一行，让学生耳濡目染、潜移默化，对带动学生进行创新学习、开发创新思维起到积极的作用。

例如，在进行《传热学》教学时，学生往往对传热的基本概念，尤其是二维与三维的导热理论及方程很难理解。一般地教学方式是，教师在黑板上进行微观导热原理推导，得出一维傅里叶导热定律和二维三维傅里叶导热定律，并给出几个常用的导热方程。这种教学方式中，推导过程比较晦涩，给出的方程也较为难懂，学生们很可能只会死记硬背，不能灵活运用。针对以上问题，笔者建议将导热理论与生活问题相结合，或者采取数学建模的方法，将导热方程与实践相结合，选取最适合该问题的模型，以达到课程有趣生动、富有创新性，激发学生们的创新思维。以创新性地“教”带动创新性地“学”，学生收获的不仅仅是知识点，更是如何去发现问题、解决问题的实际能力，为以后在新能源科学与工程专业领域的探索中打下良好基础。

（二）板书教学与多媒体辅助教学相结合

多媒体技术以其图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的呈现使课堂教学达到了全新的境界。在《传热学》的讲授中，一维的传热理论和公式很好理解和应用，但二维与三维牵扯到微观传热理论，以至于推导过程较为复杂，传热方程较为抽象难懂。因此需要教师精心准备多媒体课件，通过动态描绘各向同性材料的微观传热过程，让学生理解不同形状材料在具有不同位置的热源时如何进行热传导。通过绘制动态的卡诺循环过程，使学生深入理解热力学第二定律，并理解第二类永动机无法制成的原因。同时需要注意的是，对于工程热力学和传热学，由于信息量大、内容广，过多地依赖多媒体教学可能会让学生在短时间内难以消化，因此在教学中对于难度较大的基础理论部分和原理的学习，板书不可缺少，使学生能够有充分时间紧跟老师的思维去理解每一个知识点。

（三）课程教学与科研活动相结合

教师可以将全班学生分为若干调研小组，每五个人为一组，选择新能源与热工基础理论相结合的课题，通过查找国内外科技文献，调研总结新能源专业前沿知识，形成调研报告，锻炼学生阅读科技文献的能力，提前为毕业设计的开展奠定基础。各小组也可以参与指导教师的科研项目，在实验室做一些力所能及的科研活动，并通过文献调研，形成工程热力学和传热学知识系统。课程结束时，各小组以PPT形式向全班同学作汇报，授课老师根据报告提出问题，该组同学进行即时答辩，考查学生对相关知识点的掌握情况。

三、课程考核方式的探索

工程热力学和传热学覆盖面广、知识点多，应该采取灵活多样的考核办法。在成绩的评定方式上，可以设定了四项考核内容，第一部分是学生考勤、课堂互动表现和课堂笔记，通过此部分的考核，提高学生的听课注意力，锻炼学生提炼课程重点内容的能力；第二部分是根据每个小组的调研报告、PPT展示、答辩情况打分，锻炼学生的团队合作能力、口头表达能力和应变能力；第三部分是每节课结束前的思考题，采取加分方式，鼓励学生积极思考；第四部分是传统的期末考试，考试内容为课程讲授的基本内容，专业性强的理论部分强调定性了解，让学生对热工基础有个整体的认识。

随着新能源科学领域的不断发展，热工基础理论散发出强大的活力。根据新能源科学与工程专业特点，教师还需要在教学过程中，不断探索教学方法和考核方式，不断优化课程内容，提升教学质量，使课程教学体系更加科学合理，更好地适应社会对新能源科学与工程专业人才的需求。

参考文献：

[1]陈登宇.新能源科学与工程专业人才培养模式研究[J].科教文汇（下旬刊），2015，（1）：61-62.

[2]登宇.新能源科学与工程专业（生物质能方向）人才培养探索[J].课程教育研究，2015，（1）：236-237.

[3]武和全，姚永腾.对“工程热力学及传热学”课程教学的几点思考[J].科教导刊（下旬），2015，（4）：90-91.

[4]武和全，吴云强.提高“工程热力学及传热学”课程教学质量的改革探讨[J].教育教学论坛，2015，（23）：267-268.

第12篇

关键词： 工程热力学 考核质量 绪论课程 学习力培养

《工程热力学》是一门将经典热力学理论与工程实际应用相结合的应用基础学科[1]，在我校该课程是面向“过程装备与控制工程”（以下简称“过控”）、“油气储存工程”（以下简称“储运”）等专业学生开设的一门重要的基础理论课，为《过程流体机械》、《压缩机与泵》等后续专业核心课程奠定热力学基础，在专业人才培养方案中占有举足轻重的地位。可近年来，学生对该课程的学习热情、学习掌握情况均每况愈下，教学现状堪忧，影响到后续相关课程的开展，严重制约学生专业知识体系的形成。因此，笔者对不同专业的人才培养计划方案、不同专业学生学习情况等进行相关调查与分析，并科学合理地开展一系列教学探索与实践。

一、严把课程考核质量关

对本校过控专业和储运专业中《工程热力学》的课程性质、购买教材情况、学生学习情况等多方面进行对比（如表1所示），从表中可知，不同专业学生的到课率和认真听课率悬殊均很大，究其原因有以下三点。其一，学生未认识到选修课与必修课同等重要性，误认为选修课教材不由学校统一购买且选修课程不由学校统一安排考试说明学校不重视选修课程。其二，由于学校多媒体教室有限，因此需要使用多媒体教室的选修课程原则上只能安排在周末或晚上，与学生的休闲娱乐时间冲突。其三，在选修课堂上做与学习无关事情的学生不在少数，学习功利心强。

表1 不同专业课程情况

选修课程成绩评定重视课堂点名、课堂讨论、课堂回答问题、课堂小测试、课后作业、小论文等过程考核环节，授课教师严把选修课程考核质量关，不给人情分。另外，可以借鉴西安交通大学、北京石油大学、西安石油大学等高校的做法，在学时允许的前提下，将《工程热力学》改为必修课。

二、重视绪论课程建设

绪，丝端也，即是丝的头，比喻事情的开始。《现代汉语词典》中阐述为“学术论著的开头部分，一般说明全书的大旨和内容等”[2]。笔者认为，“千头万绪，在此概论”，故称“绪论”。可见，绪论课是对整体课程的总体概述和高度概括，起着提纲挈领、纲举目张的作用。然而，通过查阅历年的教学检查资料和教学反馈意见，笔者发现在往届教学环节中，课程绪论部分的教学安排和教学设计并未充分在“课程教学大纲”、“教学计划进度表”、教案及授课过程中体现出来，存在对绪论课轻描淡写甚至根本不讲授绪论课的现象。直接进入正题，让学生在第一课就面对抽象枯燥的知识，这让很多学生无所适从。绪论课被忽视，究其原因，有以下三点：第一，起教学主导作用的教师乃至高校教学管理部门在主观意识层面上没有认识到绪论课的重要性。第二，绪论课既是课程的重点，又是课程的难点，并不容易把握。据报道，在美国通常只有资深教授才有资格讲授绪论课。就绪论课对总体课程的统领作用及课程的广度和深度而言，一堂精彩的绪论课，是对授课教师教学艺术、科研水平及知识面等综合素质的全面考验，因此绪论课最能体现一个教师的教学水平，有的教师深知其利害关系，不敢贸然应战。第三，专业人才培养方案中课时被大量压缩，教师无暇顾及绪论部分，此乃客观原因。

在过控专业的选修课程开设中，允许学生以试听第一节课的方式决定是否选择此门课程，且要求教师合理设计板书。这一举措对教师而言，要求更高，压力与挑战更大，促使教师摒弃照本宣科和敷衍应付，努力扩大知识面，结合理论与实践，融入科研进课堂，学习教学艺术与授课技巧，等等。

作为课堂教学的第一课，绪论课既是课程的重点，更是课程的难点。《工程热力学》绪论部分主要讲授课程的研究对象、研究内容和研究方法等。研究对象是工程中能量转换的基本规律及能量转换与工质性质之间的关系，研究内容包括基本概念、基本定律、工质性质、热力过程及工程应用，研究方法涉及宏观和微观两方面。通过绪论课的学习，要求学生了解热力学发展概况及工程热力学发展现状与趋势，明确课程的学习目的、任务和主要内容，并掌握正确的学习方法。在绪论课中，教师要让学生明白以下五点：为什么要学习这门课？这门课有什么作用？要学些什么内容？各内容之间存在哪些千丝万缕的联系？怎样才能学好这门课？

要生动详尽地阐明上述五方面内容，绝不能局限于书本，必须在有大量信息支撑的前提下，串讲整本教材，举工程事例，列工程现象，提出与生产生活紧密相关的问题，吊足学生胃口，在后续课程中陆续分析并解决问题，要让学生在教师启发下积极主动思考、收获自己解决问题的喜悦与满足。在绪论课中，有必要阐明此课程与后续课程的联系，详细介绍哪些知识点会在后续课程中涉及，让学生重视并意识到课程学以致用的必要性。

三、全程注重学习力培养

对本科生而言，大学课堂并不是知识的简单灌输，而是思考能力、自学能力、分析解决问题能力的锻炼与培养。并非所有毕业生均会从事本专业工作，在工作中也并非所学知识会直接涉及，只要学生能运用大学期间积累的学习力，通过正确途径最终顺利解决问题，便是本科教学的成功之处。

学习力的培养并非一蹴而就，需要在不同教学环节中全方位、多角度地练习。《工程热力学》秉承这一授课理念，不将死记硬背的知识列为考核内容，亦不把简单的套公式计算作为重要考核环节，重点落足于分析与思考，课堂全程采用启发式提问教学方式，教师负责提问和引导，学生参与讨论并回答问题，课堂氛围轻松活跃。为避免抄袭作业现象的发生，应给每人布置不同题目，力求课外巩固环节的有效性。

参考文献：

[1]沈维道，等.工程热力学（第四版）[M].高等教育出版社，2007.

[2]中国社会科学院语言研究所.现代汉语词典（第六版）[M].商务印书馆，2012.

第13篇

关键词 热工学；熵；焓-熵图；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）23-0076-02

1 引言

食品冷链物流（Food Cold Chain Logistics）是上海海洋大学食品科学与工程专业食品物流工程方向的专业特色。它是以制冷设施与技术作为手段，以食品冷冻冷藏工艺学作为基础的一项低温物流系统工程，过程要求易腐食品在生产、运输、贮藏、销售直至消费前的一系列环节中始终维持在食品规定的低温环境下，以减少食品损耗，保证食品质量。它是随着制冷技术的发展而建立起来的，热工学中有关热能和机械能之间相互转换的基本理论和热量传递规律，正是低温冷链物流实践应用的理论基础，而活学活用热工学的基本理论知识，对学好本专业起着至关重要的作用。

热工学是一门研究热能利用的基本原理和规律，以提高热能利用率为主要目的的课程，包括工程热力学、传热学和热工基础的应用等部分内容。其中，工程热力学和传热学构成热工学的理论基础，热能转换的基本概念、热力学两大基本定律、理想气体和蒸汽的热力性质与热力过程以及湿空气等内容属于工程热力学部分，而热传导、热对流和热辐射等3种热量传递方式的基本理论（包括导热的基本定律及稳态和非稳态导热、对流传热和辐射传热等）是传热学部分主要讲述的内容。目的是使学生掌握热能转换和利用的基本原理和规律，能够对有关热科学问题进行基本计算训练和获得解决相关工程问题的基本能力[1]。但是，学生在学习过程中反映感到困难最多的就是状态参数概念抽象、图表复杂、知识枯燥等。为此，笔者在教学实践中有以下几点体会和认识。

2 多角度分层次学习抽象概念――以熵为例

工程热力学中常用的状态参数有6个：压力、比体积、温度、熵、热力学能和焓。其中，熵的概念学生最难理解。熵是热力学第二定律导出的重要概念，在热学中得到广泛应用，近年来在经济学、生态学等其他学科中也逐渐得到重视和广泛应用[2]。

介绍“熵”这个字的历史由来 我国最初是没有“熵”这个字的，它是由Entropy这个单词根据意译而来的。1923年，德国物理学家普朗克来我国讲学时，我国物理学家胡刚复做翻译，根据Entropy的定义是热量除以温度所得到的商值，而且这个概念与火有关，于是就在商上另加火字旁，创造了一个新字――“熵”。

介绍熵这个概念的历史由来 熵的概念由德国物理学家鲁道夫・克劳修斯在1850年首次提出，用熵来表示能量分布在空间中的均匀程度，越集中的能量空间分布，系统的熵值就越小；而越均匀的能量分布，系统的熵值就越大，当能量完全均匀分布的系统，熵就达到最大值。

介绍熵的定义 熵是描述所有不可逆过程共同特性的热力学状态参数，它是不能再被转化做功的能量的量度。可逆过程中，δQ/T的积分值和热力过程的路径无关，因此可以断定可逆过程的δQ/T一定是某一状态参数的恰当微分，所以取名为熵（S），它的定义式为dS=δQ/T。

介绍熵的特点

1）熵是状态参数，同状态函数焓和热力学能一样，一般只计算状态参数的变化；

2）计算不可逆过程的熵变时，其值仅取决于给定的状态，与达到状态的过程无关；

3）δQ=TdS的量纲是能量，T是强度量参数，Q、S是广延量参数，计算时必须考虑体系的质量。

介绍熵的物理意义 可分为宏观和微观两个方面：从微观上讲，熵反映的是系统的无序度或混乱度；从宏观上

讲，一个热力系熵的变化，可以表示为熵流和熵产之和，对应选定的环境状态，系统熵的变化是系统无效能变化的量度。

重点介绍熵的本质 熵是一个反映自发过程不可逆性的状态参数，自然发展的情况下，系统各部分能量差总是倾向于均衡。在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵值增大，不能减少，极限的情况（可逆过程）保持不变，即孤立系的熵增原理[2]。摩擦生峋褪鞘挂徊糠只械能不可逆地转变为热，使熵增加；让一个热物体同一个冷物体相接触，热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为止。热量由高温物体传至低温物体，整个系统由高温物体和低温物体组成，高温物体的熵减少，低温物体的熵增加，熵总变化是它们的代数和，是增加的；每一次能量从一个较高水平（比如河水下落时，最初处于较高位置）转化到一个较低水平（比如河水落到坝底，处于较低位置），都意味着下一次能再做功的能力减少了。

介绍熵在其他学科上的应用 熵是热力学第二定律导出的重要概念，它不但在热学中得到广泛应用，而且在生命科学、哲学、经济学、系统科学、生态学、历史学、文学、艺术、语言学、宗教学等社会各个领域的应用也得到很多学者的日益重视。例如：探索将生态系统熵量化为能量输出或输入与经济收入或支出之比；以货币流为参数来计算城镇生态系统的熵变；以熵与焓的关系探讨地球的熵增；生物与环境综合为一个生态系统，生命体时刻与外界进行能量、物质、信息的交换，是一个开放的系统，任何真实的系统都不能脱离环境而存在，可以用“生命熵”来独立定义，用熵来分析一个生命体生长、发育、衰老、死亡的全过程。自然界所有的生物利用和环境的能量交换趋于多样、有序、熵减小，最终被环境选择，得以进化。

3 结合应用实例学习图表知识――以焓熵图为例

水蒸气的热力性质图表是热力过程计算中的重要依据。但是对这一部分内容，学生普遍反映图表太复杂，图中等参数线太多，表中数据参数太多，水和水蒸气状态又十分复杂，应用起来很不方便。

介绍水和水蒸气图表实际应用中的优缺点 水和水蒸气的热力性质表优点是数值的准确度高，缺点是数据不连续，需要用内插法计算近似值，使得查表工作十分烦琐。水和水蒸气的热力性质图的优点是查取方便，热力过程分析更直观、清晰和方便；缺点是数值误差较大，在工程应用容许范围内。优先选用的是水和水蒸气的热力性质图，其中，温―熵图（T-s图）和压―容图（p-v图）主要是对蒸汽热力过程进行定性分析使用，而焓―熵图（h-s图）主要用作对蒸汽热力过程的功量和热量进行定量计算，应用更加广泛。

介绍焓―熵图的基本特点 温熵图中以焓为纵坐标、以熵为横坐标，上下界线分别为饱和水和饱和蒸汽线，交点为临界点，饱和水的左侧区域为过冷水区，饱和蒸汽的右侧区域为过热蒸汽区，饱和水和饱和蒸汽线下方为湿蒸汽区域。此外，图中还包括等干度线簇、等压线簇、等容线簇和等温线簇等。在湿蒸汽区，等压线与等温线重合，是一组斜率不同的直线；在过热蒸汽区，等压线与等温线不同，等压线为向上倾斜的曲线，而等温线是弯曲然后趋于平坦；等容线比等压线在向上延伸方向上更抖些，为方便区别，实用的h-s图中，定容线常用红线或虚线标出。然后，让每位学生画出焓―熵图的草图，并标出上下界线、临界点、三种状态及等干度线簇、等容线簇、等压线簇和等温线簇等，使学生掌握焓熵图的基本要点。

结合应用实例练习查图方法和步骤 学生掌握焓熵图的基本曲线及分布规律后，结合实例用焓熵图查水蒸气的参数，并进一步在图中分析水蒸气的基本热力过程。例如：给出水的温度和焓值，查图求熵值；给出压力和温度，求焓值和熵值等。这就使学生能熟练通过查焓―熵图中定温线和定焓线或者定压线和定温线，直接确定水的状态和各参数的值。

同时，为了加深对比，之后又用同样的条件，查饱和水和饱和水蒸气热力性质表和未饱和水与过热蒸汽热力性质表进行求解，使学生通过查图和表，明显感觉到水和水蒸气的热力性质表的缺c：数据不连续，需要用内插法计算近似值，使得查表工作十分烦琐。而水和水蒸气的热力性质图就克服了此缺点，查取方便，热力过程分析更直观、清晰和方便，但缺点是需要个体肉眼观察，所以数值误差较大。水和水蒸气的热力性质表的优点是数值的准确度较高。

通过应用实例，使学生深刻认识到水和水蒸气的热力性质图表的优缺点和使用场合，在工程应用容许范围内，优先选用的是水和水蒸气的热力性质图，让学生在具体的案例中熟悉并牢固掌握本课程的理论知识要点，培养学生活学活用热工学的基本理论的能力。

4 结束语

教学没有固定的模式，一个教师不仅要有渊博的知识、丰富的实践经验，还要积极思考，探讨能让学生容易接受的教学方法。教师除了从事教学以外，一定要参加科研，把握相关的学科知识前沿以丰富自己的学识，提高自己的业务水平，这是搞好教学工作的重要前提。教学中注意采用多种合理教学手段和方法，在课堂上做到深入浅出，激发学生的学习兴趣和热情，使学生加深对课程的内容理解。同时应广泛借鉴国内外先进的教学经验，勇于尝试改革、积累经验，培养学生工程实践和创新意识，这是教学工作者值得不断探索的努力方向。

参考文献

第14篇

关键词：热力学第二定律实质；熵；不可逆；卡诺定理微观意义

中图分类号：TK123 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）48-0181-03

熵是热力学中一个非常重要并且抽象的概念，学生能否全面地、彻底地掌握第二定律，对熵概念以及热力学第二定律实质的理解至关重要。

目前工程热力学的教学中普遍存在一个问题[1，2]，就是熵概念的引入时机和方式。这些教材中，熵概念的第一次引出，即以其微分形式：dS=dQrev/T。熵的这个定义只给出了状态函数熵的微分或熵变，并没有熵的直接表达式[3]。这种只提出熵的定义，却不阐明熵自身的物理意义的引进方式，使得学生对熵的物理意义全然不知，只是一味的死记硬背熵变计算公式。这时候的熵可谓是“千呼万唤始出来，犹抱琵琶半遮面”。然而，在后期进入到热力学第二定律的章节学习后，熵随着第二定律的数学表达式又突然冒了出来，而且还花样翻新，例如克劳修斯不等式：dS≥dQ/Tr。通常这个时候，学生开始犯糊涂了，与前面熵初次引入时的熵变定义式搞混了，而后紧接着还要推出孤立系统的熵增原理等，如果整体教学中缺乏清晰的主线和脉络、不阐明不可逆引起熵增的实质原因，却铺开来广讲或一味地让学生沉浸在大量的熵变计算中，效果差强人意，如很多学生常把孤立系统的熵只增不减理解为熵只增不减，或者不明白为什么处处可逆的卡诺循环的热效率也不能达到百分之百。这样的错误表明学生对热力学第二定律尚未真正掌握。

热力学第二定律的教学是从分析自然现象展开的：如打碎的鸡蛋不可能自行复原、水不能在自然条件下由低处流到高处等，这些现象表明一切自然发生过程都有其特殊的方向性。再者，我们熟悉这样的经验事实：当两个不同温度的物体相互接触时，热量不可能自动地由低温物体传到高温物体，而这恰恰就是由克劳修斯提出的热二定律的一种经典表述，此时热二定律看起来还如此简单，学生尚不难理解，但仅仅停留在这个层面理解热二定律，显然是不够的。热力学二定律虽来源于生活，但远高于生活。在指出另一种由开尔文从热转化功的角度阐述的热二定律时，学生开始有点迷糊了。开尔文表述为：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸取热量，使之完全变成有用的功而不产生其他影响。

按照通常的教学程序，接下来的教学点就是卡诺循环。如果这个时候，再把讲课的重点放在对构成卡诺循环的两个定熵、两个定温过程的讲解上，学生感觉热二定律更难捉摸了，何况这之后还要推导熵的不等式，熵――这个令物理学家都“混乱”的概念可能一下子就把学生击倒了。如果这样安排教学，定会加剧学生对第二定律整章内容的恐惧心理，甚至最终导致放弃对热二定律整章的学习，

所以，在这些内容的教学中，绝不能循规蹈矩，应适时地对教学的顺序做相应的调整，紧紧抓住一条清晰的脉络讨论，不广讲、不偏离主线太多，抓住本质（类比干），在该过程中适时地、善巧地引出一些主要的第二定律表述（枝），顺藤摸瓜，最终完全揭示热力学第二定律的内涵。这样，学生容易抓住主线，对整章的知识框架有清晰的认识，就不会对纷繁的不同表述和不等式望而生畏。教师在后期的具体教学中，再去围绕其他各种表述进行细化讨论和延展，就可事半功倍。这种先抓本质的教学思路非常适合热力学第二定律和熵――这种既纷杂，又抽象的教学内容。

下面以一种脉络式的教学思路对热二定律进行探究，层层递进，分析现象得到结论，引出提问，再分析，得到下一个结论，直至把热力学第二定律实质诠释出来。

首先，通过两个热机的常见工程实例――火力发电厂和汽车发动机动力循环入手，引出热力学第二定律在热转化成功的过程中有低温热源存在、同时有部分热量被抛入低温热源的现实（讲解电厂冷却塔以及汽车尾气余热排放至外界环境）。由实例可初步得到任何热机的效率不仅不能大于百分之百，也不能等于百分之百，也即效率必须小于百分之百。该结论映证了开尔文说法。

结论1：热一定律告诉我们效率不能大于100%，开尔文说法得到热机效率只能小于100%。

提问1：效率不能等于百分之百，等于多少，99%？

在热力学第二定律尚未问世之前，热机工程师错误地把热机效率的最理想目标定为100%。1824年，法国工程师卡诺对此提出了质疑，他在确定的高温热源T1与低温热源T2之间，构建一个最理想（即热效率最大）的热机循环――卡诺循环。按最理想的假定，该循环至少应保证过程无摩擦（无耗散）和传热无温差（准静态）等条件，也即循环必须可逆。但即便这样一个最理想的热机循环效率也并不等于或者接近100%，而是依赖于高低温热源本身的温度（？浊c=1-T2/T1卡诺定理）。

以前述的两个典型的热机实例分析。目前，火电厂蒸汽动力循环[4]，一般T1=500℃，环境为T2=25℃，按照卡诺循环最理想效率为62%，大大低于100%；汽车燃气动力循环，T1=1000℃，T2=25℃，卡诺效率为76%，也低于100%。

结论2：在确定温度的高低温热源之间的全可逆理想循环，热效率有一峰值，受温度限制，可能远低于100%。（机理暂不解释，见结论6后的反推）

提问2：实际工程中，摩擦耗散等不可逆因素必定不可避免，这对热机的效率又有何影响？

经验和事实表明：一切实际过程都包含摩擦，粘滞，电阻等耗散因素，必然是不可逆的。仍以上面提到的热机实例来分析。实际工程中，蒸汽动力循环热效率为45%左右（

结论3：自然界中，一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，不可逆损失造成热效率降低。

一个自发进行的不可逆过程，其逆过程决不可能不付任何代价的自动进行。例如：为什么热量可以从高温热源自动的传向低温热源，而不会自动地从低温热源传向高温热源。因此，一个过程的不可逆性与其说是决定于过程本身，不如说是决定于它的初态和终态。这也预示存在着一个与初态和终态有关的某个状态函数，用以左右一个过程的方向。

问题3：一个自发（不可逆过程）初态和终态有什么本质的不同？

以气体绝热自由膨胀分析自发过程初态与终态的区别：理想气体绝热自由膨胀是不可逆的。一刚性绝热容器被隔板分开，左边有气态工质，右边真空，在隔板被抽去的瞬间，气体聚集在左半部，这是一种非平衡态，此后气体将自动膨胀充满整个容器，最终达到平衡态。其反过程由平衡态回到非平衡态的过程不可能自动发生。观察到绝热自由膨胀初终态有两方面的不同：

1.终态体积变大，分子相互位置分布更加无序；

2.可利用与右侧空间的势差推动活塞向外输出容积变化功，但由于进行自发膨胀，作功为零。

对于一个热力学系统，如果处于非平衡态（与外界存在势差，有作功能力），我们认为它处于较有序的状态，如果处于平衡态（与外界无势差，无作功能力），我们认为它处于较无序的状态。

再者，功热转换的自发过程：高速行驶的汽车，突遇事故瞬间停止，原有动能耗散成环境中的热能，能量的数量虽然守恒，但能量的无序性增加。而该过程的逆过程――环境热转换成动能显然不能自发进行。热是分子混乱运动的一种表现，而功是分子有序运动的结果。功转变成热是从规则运动转化为不规则运动，混乱度增加，是自发的过程；而要将无序运动的热转化为有序运动的功就不可能自动发生。

结论4：热力学第二定律：各种自发过程的方向性具有共同的本质：无序性（混乱度）增加，能量质衰退。

问题4：如何定量地描写状态的无序性的变化（如增加）和作功能力的变化（如衰减）？

从以上例子可以看出：热力学第二定律揭示一切不可逆过程都是向混乱度增加的方向进行，可用一个新的状态函数作为表征系统混乱度的一种量度，状态函数――“熵S”被引出。

所以，熵的物理意义：系统无序性（混乱度）的量度。

结论5：孤立系统中的熵永不减少。孤立系统中发生可逆过程，其熵不变，作功能力无衰减；孤立系统中发生不可逆过程，其熵增加，作功能力降低。热力学第二定律也可表述为：一切自发过程总是向着熵增加的方向进行，向能质衰减的方向进行。

问题5：为什么宏观演化必定按“熵增”的方向进行，熵增的本质是什么？

以54张扑克牌的排序为例分析自发过程熵增的根本原因。新扑克最初的排序极其有序，我们称其为一种微观态，概率为1/54！。随机洗牌后，混乱度增大，此时排序非常混乱的微观态数要大很多。这样，扑克牌从有序自发到无序（孤立系统熵增大）的过程，就是扑克排序从小概率往大概率发展的过程。然而，这个过程的逆过程，也即微观态数减小的过程，是从概率大往概率小发展，不能自动进行。这就是为什么即使洗无数次牌，也不可能再出现当初最有序的低熵状态。这就反映了不可逆过程熵增的本质，即热力学概率增大。

可以从54张牌的系统拓展到由大量分子构成的热力学系统，同样遵从这样一个规律。

结论6：系统从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行，这是热力学第二定律的统计意义。

再回到结论2，可对卡诺定理进行微观解释：可逆热机循环中，工质从高温热源吸收热量Q1，将其中最大可以转化为功的部分W转化为了功，这部分能量从热功，能量品质升高，这样一个非自发过程不能不费代价的进行，同时一定要使得另外一部分热量Q2从高温热源传向了低温热源，这部分能量的品质降低去与之补偿，两者正好相抵，这是可逆的情况。如果热机不可逆，相同的Q1情况下，传给低温热源的热量大于Q2，能量品质降低的份额大于能量品质升高的份额，总体由于不可逆造成能量品质衰退，作功减少。

经过以上脉络法教学方式层层递进，主线清晰，学生能够紧跟教学思路，分析现象，得到结论，引出新问，再分析，一步步接近热力学第二定律的实质。该教学方式最大的优势体现在只需要半个小时的课时就可清楚地揭示热力学第二定律的核心机理，而后可围绕这个核心再展开不等式推导等其他教学内容。这样的教学方式，做到了使学生概念清晰，思路明确，故能取得事半功倍的教学效果。

参考文献：

[1]沈维道，童钧耕.工程热力学[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]康乐明，吴家正等.工程热力学[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

第15篇

关键词：工程热力学;实验教学;教学探索

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）33-0100-02

实验教学是高等学校实践教学环节的基本内容，是培养基础实、知识宽、能力强、素质高的创新型人才的主阵地，实验教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有重要的作用。[1]实验教学是训练学生观察、分析、处理数据以及完成实验报告等各方面综合能力的保障，是培养学生实践性、创新型能力的重要教学组成部分。[2]通过实验教学，不仅可以有助于学生感受和理解理论课所讲授的知识，更重要的是培养学生的实验技能、综合实践能力、科学素养、独立思维及创新能力。[3]

一、工程热力学实验教学存在的问题

工程热力学是研究热能有效利用以及热能和机械能等其他能量转换规律及其应用的工程技术学科。[4]工程热力学以概念多、术语多、内容抽象难懂、系统性和工程性强等特点，造成学生缺乏学习兴趣，对很多概念似懂非懂。因此，工程热力学实验课的学习对于该课程的学习具有重要的意义。然而，工程热力学实验教学过程中存在一定的问题。

首先，由于多年来“重理论、轻实践”的思想影响，对实验教学的建设和管理重视程度不够;实验室建设和管理工作条块分割、分工不清;实验室体制过于分散;实验室技术队伍的建设不够重视，缺乏高素质的专业人员。其次，原有的实验课程设置不合理，实验学时太少，比如一个实验项目只有1个学时，仓促完成，实验训练不足，导致理论与实际应用脱节。再次学生对实验课的重视程度不够，导致学生在实验课上无兴趣，主观能动性不能发挥，教学效果不理想。然后，实验教学容量与学生人数不相适应，一台实验设备对应实验人数太多，使得一部分学生不能仔细观察实验，动手操作机会少;实验系统及设备陈旧与现代实验技术不相适应，打击学生学习积极性。最后，实验教学的实施与创新型人才的培养不相符合，学生模仿教师进行重复性实验，缺乏创新能力的培养。比如学生根据教师的安排，按部就班完成实验操作，这种机械代办的学习过程抑制了学生创新思维的培养，学习效果也不理想。

综上，由于实验教学存在的各种问题，直接导致中国当代大学生眼高手低、动手能力弱的问题，因此必须重视实验教学，同时在实验内容、实验形式、考核方式等方面深化实验教学改革。

二、实验教学探索

1.重视实验教学

传统的中国应试教育是重理论轻实践的教育模式，然而，随着实践教学的重视，应该从学校、教师、学生三方面对实验教学给予重视。

学校方面来讲，首先，应提高实验教学的学分比重。学生对于学分较低的实验课，对其上课不够重视，认为学得不好对其总成绩不影响，更愿意花时间在学分高的理论课上。其次，应提供充足的资金支持，用以实验设备的购入、实验条件的改善、实验项目的增加上。比如在学校的重视下，学院补充了原有工程热力学实验设备的不足。再次，应将实验课程落实到具体教师。本校以往的所有实验课是由一位教师担任负责人，在开课时，分配给其他教师。这样导致学生未能对实际实验教师评教，忽略了激励教师教学能力提高的评教作用。教师方面，应提高对实验教学重要性的认识，研究提高实验教学质量的方法，思考如何让学生在实验实践中收获最大。比如实验教师应经常修订教案、指导书，努力自制开发教学仪器设备，提出实验室建设等有利于实验教学发展的工作。比如以往实验教师一般为兼职教师，从2013年起，实验中心引进7名专职教师，设置专门办公室，实行办公统一化，这有利于学生便捷得找到实验教师进行实验答疑等事项，也有利于实验教师交流探讨教学方法、经验。另外，实验教师参与一系列的教师培训、教学方法活动、经验交流会、座谈研讨会，相互学习、了解自己的优势和缺点，增强信心，提高教学能力和水平，促进教学质量的提高。学生方面，应通过思想动员、制度奖惩等手段，使学生认识到实验的重要性。应采取各种办法让学生意识到实践动手能力训练的重要性，让学生能自觉主动珍惜实验课堂时间。

2.网络化选课模式

上海理工大学（以下简称“我校”）建立了能源动力工程实验中心网站，学生可以利用该网站进行自主实验学习。网站功能之一可以实现网上选课和教学信息的。在每学期开学之际，实验中心公布实验授课计划及选课通知，包括选课时间、内容、方法、成绩评定方法、选课注意事项及实验中心办公地点及电话，以应对学生的不明事宜或疑问。比如选课方法：登陆能源与动力工程学院实验教学中心网站学生预约窗口（http：///index.php/Index/stulogin），输入本人的学号和密码（初始密码为000000），进入系统后点击“实验预约”即可进入选课;实验预约完成后，可在“我的预约”中查看已预约实验的课程名称、上课时间和上课地点等。该网上选课模式不仅可以有效实施开放性实验教学和资源共享，而且让学生有更多自由分配时间，更具开放性。

3.科学合理设置实验项目

工程热力学实验课程是按照课程理论教学日历排课，其包括6个实验项目，每个实验项目2个学时，共12个学时，分别为气体定压比热测定、饱和水蒸气压力和温度关系曲线测定、喷管流动特性实验、压缩机效率实验、制冷循环性能系数测定。每个实验安排2周，26组（可根据每届学生人数安排组数），一组16人（实验设备台数8套，可2人组队），可供400多人进行实验学习，学生可根据自己空余时间在这2周内选择合适的实验时间进行实验学习。比如“气体定压比热实验”安排在工程热力学第三章理想气体的比热容内容学习后进行，该实验持续2周时间;然后在第三章水蒸气的饱和状态和相图以及水蒸气图表内容后进行“饱和水蒸气温度和压力曲线的测定实验”。随着理论课程教学的进行同时开设实验课，让学生及时理论联系实际，加深基础理论理解，也培养实验技能、增强动手能力和解决问题的能力，避免了以往实验课安排在学期末或理论课后的下学期进行的弊端，避免的弊端包括比如好多学生理论课忘记了差不多，进行实验课时感觉很陌生，造成了走过场的现象;集中2或3周进行所有的实验，学生来不及消化，囫囵吞枣，造成瞬时记忆，做完即忘。另外，学生集中要处理多份实验报告，很多学生就抄袭实验报告;集中安排实验课还会造成设备不够用，或者一组实验人数过多的状态，使得实验效果大打折扣。

4.互动式实验教学方式

传统实验教学方法主要是注入式教学，教师对照实验目的、装置、步骤等进行讲解，并操作示范，学生习惯性按照教师的讲解，遵循实验指导书步骤重复，当在实验过程中发现实验结果与理论有差距时，总认为实验装置有问题或者尽力把实验结果与理论靠拢，根本不进行思考。该教学模式下，学生被动学习，阻碍了学生主体性发挥和创新意识、创新能力的培养。而互动式教学是从现代教育理念出发，以满足学生的有效求知和市场经济条件下社会对人才的需要，以促进教师自身水平与教学效果的提高为目的，通过教与学全方位地相互促进和沟通达到上述目的的教学形式。[5]鉴于此，实验中心采取互动式教学方式并贯穿整个实验教学课堂。

首先，在学生签到时，以提问方式检查学生预习情况，并提示学生抓住上课前10分钟预习实验;其次，在实验课堂开始后，运用实验录像、CAI多媒体等现代化教学工具进行授课，这种现代化的教学工具产生图、文、声、像并茂的效果，以弥补传统实验教学手段的不足，提高教学效果。特别是对复杂的实验原理，如果只对着实验台介绍，学生不一定能接受。比如气体定压比热测定中，应用PPT示意实验装置系统，能更清楚实验系统内部连接情况，应用PPT推导公式去求解比热所涉及到的参数，思路更清楚，学生更明白。再比如喷管流动特性实验复杂，涉及公式多，通过实验去比较各工况下气流流经渐缩喷管和缩放喷管各个截面压力和流量变化规律，比较两种喷管的基本特性，确定工作条件对喷管中气体流动的影响，比较分析实际气流曲线偏离理想气流曲线等问题非常困难，因此必须借助多媒体教学。在授课中教师与学生、学生与学生互动，探讨实验方案、生活案例，引发头脑风暴，促进激烈讨论。比如在饱和水蒸气温度与压力关系曲线测定时，学生们会对为什么高压锅内的食物容易煮熟，而在高原上却不易煮熟进行探讨，提高了学生实践动手的兴趣。

再次，实验操作中，实验教师在旁巡视，适时提问、提示与帮助。布置每个小组2～3个问题，培养学生提问能力、思考习惯。该互动模式让学生和教师随时能沟通交流，提高学生的自主学习意识。如制冷循环性能系数测定实验中，学生需阐述制冷循环流程图、设备名称及作用、制冷剂在各设备进出状态。有思考题的督促，学生在实验过程中态度认真，对实验钻研，起到实验学习效果。同时，巡视中提示学生需要观察什么，思考什么问题，应用什么方法分析数据，通过实验可以得出什么结论或规律，询问是否有新的实验方法和改良步骤等以强化学生开拓思维。

最后，实验结束后，学生将统一将自己的实验成果给实验教师检查，检查确认方可离开实验室。若有学生成果不太理想，实验教师将安排学生在其他实验小组的时间里继续完成该实验课程的学习。

5.合理的实验考核方式

实验课考核，应坚持把学生实际技能和分析问题、解决问题的能力作为考核重点，力求对每个学生的成绩给出全面合理的评价。实验课考核体系不合理，则不能有效调动学生学习实验的主动性和创新性。以往由于学生人数多，实验人数500人/学年左右。一次实验课人数较多，学生在实验过程中走过场，平时成绩考核力度又不够，大多以实验报告为考核的唯一方式，导致学生不重视，实验报告存在大量的抄袭现象，不能真实反映学生实验水平，更无法体现实验教学的作用。鉴于此，实验中心建立更科学的考核体系，做了以下转变。

实验成绩评定方法：实验出勤20%，包括准时上课、迟到、早退、未出席四个层次;实验上课表现50%，包括预习情况、实验操作、实验结果、互动情况、问答表现等;实验报告成绩30%，包括实验报告数据及计算分析过程、结果正确性和整洁等。对于漏做实验、漏交实验报告的同学，所遗漏的平时成绩或实验报告成绩为零分。对于未选课、未上课的同学，无论何种理由，均不予补实验，无成绩。

6.及时了解教学效果

为了深入了解教学效果，在实验教学结束后，实验中心设计了调查问卷“实验课教学质量调查问卷”“我最喜欢的实验教学模式调查问卷”。实验课教学质量调查问卷涉及实验教师教学态度、教学能力、教学效果等3个方面，给实验教师评分。笔者最喜欢的实验教学模式调查问卷中，涉及内容包括：你对本学期实验课的整体印象如何？你认为上课人数安排是否合理？你认为此次实验课程的实验设施条件怎么样？你认为实验课程考核形式应该是怎样？你认为好的实验教学方式/模式应该是怎么样？你心目中好的实验教学模式是怎样？你对我们的实验教学有什么好的意见，等等。通过真实的反馈情况，可以使实验教师认识到教学过程中存在的不足，深入了解学生对实验教学的需求，从而可以及时完善实验教学内容、改进教学方法、提高实验教学质量。

三、结束语

工程热力学实验教学是巩固该课程理论知识、培养学生的实践能力、开拓学生创新思维的重要途径。本文通过改变实验教学现状中存在的不足，希望建立科学的实验教学体系，提升实验技术水平和实验教学管理实效，充分发挥实验在教学中的重要作用，使实验教学更好地适应现代教育和现代人才培养的需求。

参考文献：

[1]吴世华，杨光明，王秋长.加强实验教学示范中心建设，提高人才培养质量[J].实验技术与管理，2012，29（1）：4-6.

[2]钟金明，李苑玲.基于CDIO理念的工程教育实践教学改革探索[J].实验科学与技术，2009，（6）： 67-69.

[3]苏枋，刘维忠，高务龙.优化实验教学体系，着力培养农科类学生的创新能力[J].实验技术与管理，2010，27（7）：19-21.