戴曉春，閆紹峰

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工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革探索

戴曉春，閆紹峰

(遼寧工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧錦州 121001)

針對(duì)工程熱力學(xué)這門課程在教學(xué)中普遍存在的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大，教學(xué)效果不理想的問(wèn)題，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了幾點(diǎn)較為有效的教學(xué)改革方法，主要包括在課堂教學(xué)方法上的改革，新興的微課輔助教學(xué)、實(shí)踐補(bǔ)充教學(xué)、考核方式改革。實(shí)踐證明，這些方法能夠較好地提高教學(xué)質(zhì)量。

工程熱力學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)質(zhì)量

工程熱力學(xué)是動(dòng)力機(jī)械、制冷與低溫工程、化工等與能源相關(guān)專業(yè)的重點(diǎn)基礎(chǔ)課程，其理論對(duì)能源的高效利用與節(jié)約、開(kāi)發(fā)新能源有重要的指導(dǎo)意義。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步已經(jīng)深入到冶金、環(huán)境、機(jī)械、交通運(yùn)輸、航空航天、電子信息、化學(xué)工程等領(lǐng)域[1]。該課程具有教學(xué)內(nèi)容抽象、概念多、公式多且適用條件各異等特點(diǎn)，使某些學(xué)生對(duì)熱力學(xué)不感興趣，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量是本門課程目前急需解決的重要問(wèn)題。此外，我國(guó)對(duì)能源利用率的要求越來(lái)越高，對(duì)環(huán)境保護(hù)的質(zhì)量也相對(duì)提高，工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革對(duì)提高能源的利用效率起著至關(guān)重要的影響作用[2]。

一、教學(xué)方法改革

（一）課堂教學(xué)改革

在啟發(fā)式教學(xué)的基礎(chǔ)上，依據(jù)具體章節(jié)內(nèi)容，將教學(xué)內(nèi)容劃分為基本理論及實(shí)踐提高兩部分。其中，基本理論部分主要是指各章節(jié)的基本概念、定理、公式的應(yīng)用，這部分內(nèi)容的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)放在理解和應(yīng)用方面。實(shí)踐提高部分主要是基本理論的實(shí)際應(yīng)用，可以針對(duì)性地解決具體的實(shí)際問(wèn)題，也可以應(yīng)用于綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。這兩部分可根據(jù)前后相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行具體劃分，并不一定限制在同一章節(jié)內(nèi)。例如，講授“氣體與蒸汽的熱力過(guò)程”這一章節(jié)時(shí)，基本理論部分為理想氣體、蒸汽、濕空氣的熱力過(guò)程。這部分內(nèi)容公式較多，在授課過(guò)程中可讓學(xué)生通過(guò)熱力學(xué)第一、第二定律的應(yīng)用，自行推導(dǎo)得出各典型熱力過(guò)程的公式。這種方法避免了以往“填鴨式”的枯燥講述，使學(xué)生主動(dòng)融入到課堂教學(xué)之中，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，這種授課方式也是對(duì)熱力學(xué)第一、第二定律的實(shí)踐提高教學(xué)的一部分。本章節(jié)中涉及的壓氣機(jī)、膨脹機(jī)、鍋爐等機(jī)械中的熱力過(guò)程作為教學(xué)中的實(shí)踐提高內(nèi)容，如本章的“壓氣機(jī)中的熱力過(guò)程”一節(jié)的教學(xué)中，可將課堂的理論知識(shí)與壓氣機(jī)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，在實(shí)踐環(huán)節(jié)加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)問(wèn)題，讓學(xué)生解答。如在實(shí)驗(yàn)后可提出這樣的實(shí)際問(wèn)題：某煉油廠加氫車間有兩臺(tái)同一型號(hào)的三級(jí)壓氣機(jī)同時(shí)并行工作，其中一臺(tái)的排氣溫度突然比另一臺(tái)排氣溫度高出17℃，這種現(xiàn)象可能由哪些原因引起？應(yīng)該采取怎樣的措施？調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)于解答生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的問(wèn)題具有更高的熱情。這種教學(xué)方式不僅提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，更符合學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

（二）微課輔助教學(xué)

在互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的大環(huán)境下，課堂上的“黑板+多媒體”教學(xué)方式已不能滿足現(xiàn)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。傳統(tǒng)課堂教學(xué)局限于整體學(xué)習(xí)，對(duì)于學(xué)習(xí)程度不同的學(xué)生很難實(shí)現(xiàn)因材施教，針對(duì)性不強(qiáng)，而微課的出現(xiàn)恰恰彌補(bǔ)了這一點(diǎn)。將教材內(nèi)容分成多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，將其中的教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)、學(xué)生學(xué)習(xí)中易出現(xiàn)的問(wèn)題、生產(chǎn)實(shí)踐中常出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法做成微課件，上傳到網(wǎng)絡(luò)上，學(xué)生可以根據(jù)自己具體的學(xué)習(xí)情況，有針對(duì)性地反復(fù)多次學(xué)習(xí)。本文仍以“氣體與蒸汽的熱力過(guò)程”這一章中的“壓氣機(jī)的熱力過(guò)程”的教學(xué)為例，主要包含往復(fù)式壓氣機(jī)的工作原理及計(jì)算、葉輪式壓氣機(jī)的工作原理及計(jì)算、多級(jí)壓縮及級(jí)間冷卻的原理及計(jì)算等微課件。在工作原理的微課件制作時(shí)，主要采用動(dòng)畫(huà)演示的方式；而相關(guān)計(jì)算部分要輔助圖和圖進(jìn)行公式的推導(dǎo)及實(shí)例計(jì)算。每個(gè)知識(shí)點(diǎn)之后有相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題及解決措施的微課件與之相匹配，使學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)知識(shí)點(diǎn)有更深入地理解。

二、實(shí)踐環(huán)節(jié)的補(bǔ)充教學(xué)方式

在課堂教學(xué)及微課輔助教學(xué)的基礎(chǔ)上，實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)作為另一種輔助教學(xué)方式必不可少。實(shí)踐教學(xué)是對(duì)上述兩種教學(xué)方式的有效補(bǔ)充，可以彌補(bǔ)現(xiàn)代大學(xué)生中普遍存在的動(dòng)手能力弱及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的缺點(diǎn)。本文所說(shuō)的實(shí)踐環(huán)節(jié)不單指在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做實(shí)驗(yàn)，在有條件的情況下，可以帶領(lǐng)學(xué)生去工廠實(shí)地觀察、實(shí)習(xí)，或是請(qǐng)工廠的技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)的授課。如在做“壓氣機(jī)的性能測(cè)定”實(shí)驗(yàn)前，可以增加壓氣機(jī)拆裝實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)其工作原理有更感性地認(rèn)知。對(duì)于“鍋爐生產(chǎn)蒸汽的熱力過(guò)程”的內(nèi)容可以去工廠進(jìn)行實(shí)地教學(xué)，效果更加顯著。

三、考核方式改革

考試作為教學(xué)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)之一，是教學(xué)效果與學(xué)習(xí)效果檢驗(yàn)的重要手段，是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的重要途徑[3]。傳統(tǒng)的考試方法是在課程結(jié)束后進(jìn)行期末考試，以期末卷面分?jǐn)?shù)決定學(xué)生學(xué)習(xí)的最終成績(jī)。由于期末時(shí)各科考試均集中在考試周，在短短幾天的時(shí)間學(xué)生往往無(wú)法歸納整理所學(xué)知識(shí)，更妄談利用所學(xué)知識(shí)來(lái)分析、解決問(wèn)題[4]，所以這種考核方式也不能夠客觀合理地反映出學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，因此考核方式改革勢(shì)在必行。改革后的考核貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，考核形式多樣化。

首先，在平時(shí)的考核中設(shè)置答辯環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)主要考核學(xué)生對(duì)基本概念及定理、定律的掌握程度，可在每?jī)傻饺齻€(gè)章節(jié)結(jié)束后進(jìn)行一次答辯。由主講教師主持，對(duì)每個(gè)同學(xué)提出四到五個(gè)問(wèn)題，針對(duì)回答情況給予評(píng)定。如，什么是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程、什么是可逆過(guò)程、兩者有什么區(qū)別、過(guò)程功適用于什么情況下，等等。這部分成績(jī)占總成績(jī)的15%~20%。答辯環(huán)節(jié)可以督促學(xué)生更扎實(shí)地掌握基礎(chǔ)知識(shí)，為后面的實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)打下良好的理論基礎(chǔ)。同時(shí)也有助于教師隨時(shí)掌握學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，以便隨時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度及教學(xué)方法。

其次，加入大作業(yè)環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)與實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題。這部分考核可以在結(jié)課的前一周將作業(yè)布置下去，題目來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，允許學(xué)生利用一周的時(shí)間查找資料，在本課程的最后一節(jié)課結(jié)束后交作業(yè)，根據(jù)學(xué)生作答情況評(píng)分。如給學(xué)生某熱電廠系統(tǒng)工藝流程圖，問(wèn)題為：當(dāng)其中某一鍋爐內(nèi)水位超過(guò)最高允許值而發(fā)生報(bào)警，這可能由哪些原因引起的？還有哪些可能的現(xiàn)象也可以判斷是鍋爐內(nèi)水位超標(biāo)引起？等等。這部分成績(jī)占總成績(jī)的25%~30%。這種考核方法能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，提高學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

最后，進(jìn)行期末考試，采用閉卷形式，考試時(shí)間為120分鐘，這部分成績(jī)占總成績(jī)的50%~60%。其中填空題和選擇題占卷面總分的20%，簡(jiǎn)述分析題占卷面總分的20%，列舉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或生產(chǎn)現(xiàn)象，要求學(xué)生依據(jù)相關(guān)原理進(jìn)行分析。綜合計(jì)算題占卷面總分的60%，主要考核學(xué)生應(yīng)用公式及原理的計(jì)算能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

工程熱力學(xué)是以如何高效地利用熱能為背景發(fā)展起來(lái)的一門課程，高校中涉及工程熱物理及能源動(dòng)力類的專業(yè)都開(kāi)設(shè)了該課程。工程熱力學(xué)知識(shí)應(yīng)用非常廣泛。由于其本身特點(diǎn)，為了克服“教師難教”這一困難，要求授課教師要有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象及工程中的經(jīng)典案例靈活運(yùn)用于教學(xué)中，采用多樣化的教學(xué)手段和考核方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，從而克服“學(xué)生難學(xué)”這一困難。同時(shí)社會(huì)的大環(huán)境時(shí)刻影響著教學(xué)效果，如何根據(jù)時(shí)代變化隨時(shí)調(diào)整教學(xué)方式、提高教學(xué)質(zhì)量是工程熱力學(xué)教學(xué)改革所面臨的不變主題。

[1] 王艷玲. 對(duì)提高工程熱力學(xué)教學(xué)質(zhì)量的幾點(diǎn)思考[J]. 自然科學(xué), 2015 (9)：51.

[2] 裘薇, 朱群志, 沈坤全，等. “工程熱力學(xué)”課程教學(xué)改革研究[J]. 中國(guó)電力教育, 2012(21)：62-63.

[3] 鄭太雄. 工科高校考試與教學(xué)改革[J]. 中國(guó)教育導(dǎo)刊, 2009( 1) :75-76．

[4] 羅翌，劉光遠(yuǎn)，楊秀峰．工程熱力學(xué)課程考試改革與實(shí)踐[J]．當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2014.6(12): 68-70．

(責(zé)任編校：付春玲)

10.15916/j.issn1674-327x.2017.02.036

G642.4

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1674-327X (2017)02-0117-02

2016-02-17

戴曉春(1974-)，女，遼寧葫蘆島人，講師，碩士。