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第1篇

關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué)；教學(xué)改革；教材；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）38-0199-02

《工程熱力學(xué)》是高等院校機(jī)械工程類、能源與動(dòng)力類等專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程主要研究熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律，以及合理有效利用熱能的基本理論，對(duì)培養(yǎng)學(xué)員科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新性思維和實(shí)踐能力，以及專業(yè)課程學(xué)習(xí)都將起到奠基的作用。通過(guò)《工程熱力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)員掌握熱力學(xué)的基本概念和基本規(guī)律，并能正確運(yùn)用這些規(guī)律進(jìn)行熱力過(guò)程、熱力循環(huán)分析和計(jì)算；培養(yǎng)學(xué)員科學(xué)分析和邏輯思維能力。養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索、刻苦鉆研的科學(xué)作風(fēng)。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的持續(xù)建設(shè)，《工程熱力學(xué)》課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、實(shí)驗(yàn)保障設(shè)施、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行了大量的建設(shè)和改革，取得了顯著的效果。

一、教材和教學(xué)內(nèi)容改革

在教材和教學(xué)內(nèi)容方面，課程組近年來(lái)開展了《工程熱力學(xué)》“立體教材”體系的建設(shè)工作。以課程教學(xué)為基本形式，以綜合能力的培養(yǎng)和提高為基本目標(biāo)，利用多種教育化教育手段，構(gòu)建新穎教材、網(wǎng)絡(luò)課程、多媒體課件、教學(xué)輔導(dǎo)書等組成的內(nèi)容豐富、功能齊全的《工程熱力學(xué)》綜合性立體化教學(xué)資源。從而使教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率大為提高。在人才培養(yǎng)方面，取得了豐碩的教學(xué)成果。多年來(lái)不斷更新選取適合本科人才培養(yǎng)和專業(yè)需求的高水平教材，以滿足課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。《工程熱力學(xué)》目前采用華自強(qiáng)等主編的《工程熱力學(xué)》第四版，由高等教育出版社2009年11月出版。該教材是國(guó)家“普通高等教育十一五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材”，被眾多院校廣泛采用。該教材還有配套習(xí)題，方便學(xué)員進(jìn)行課后復(fù)習(xí)和自測(cè)。此外，課程還指定了多部教材和教學(xué)輔導(dǎo)書，供學(xué)員學(xué)習(xí)和研究使用，包括清華大學(xué)出版社2011年6月出版，朱明善主編的《工程熱力學(xué)（第2版）》；高等教育出版社2007年6月出版，童鈞耕主編的《工程熱力學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題解答》；McGraw-Hill2005年出版的由Yunus A.Cengel主編的《Thermodynamics An Engineering Approach the 4th edition》等。針對(duì)授課專業(yè)增多，內(nèi)容增加，學(xué)時(shí)減少及面向裝備擴(kuò)大和發(fā)展的實(shí)際，在對(duì)后續(xù)專業(yè)課程需求和部隊(duì)需求深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，著眼當(dāng)前需要和未來(lái)發(fā)展，從以下三個(gè)方面入手進(jìn)行了課程內(nèi)容體系的優(yōu)化重組。

1.突出重點(diǎn)內(nèi)容，貼近裝備實(shí)際，針對(duì)裝備特點(diǎn)突出與動(dòng)力系統(tǒng)工作原理密切相關(guān)的熱力學(xué)知識(shí)。弱化蒸汽的熱力性質(zhì)及其動(dòng)力循環(huán)方面的內(nèi)容。

2.以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)，結(jié)合《工程熱力學(xué)》理論在武器裝備上的具體應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)室發(fā)展，引入了計(jì)算機(jī)編程求解和虛擬實(shí)驗(yàn)等現(xiàn)代教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容。

3.利用自主研制的和虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，以及課程組成員科研項(xiàng)目多的優(yōu)勢(shì)，引入了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等研究性教學(xué)內(nèi)容。優(yōu)化重組后的新課程內(nèi)容體系，以經(jīng)典《工程熱力學(xué)》內(nèi)容為主體，科學(xué)處理了經(jīng)典與現(xiàn)代的關(guān)系，引入了新知識(shí)和新技術(shù)，強(qiáng)調(diào)了知識(shí)的綜合運(yùn)用和實(shí)踐訓(xùn)練，保持了課程教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、科學(xué)性和前沿性。

二、教學(xué)設(shè)施建設(shè)

《工程熱力學(xué)》課程在教學(xué)設(shè)施方面取得了明顯的進(jìn)步。特別是近年來(lái)，本校充分利用各種科研項(xiàng)目成果，進(jìn)一步完善本課程實(shí)驗(yàn)設(shè)備，更新了多套空氣定壓比熱測(cè)試設(shè)備。對(duì)噴管流動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)的硬件平臺(tái)進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)編制了具有虛擬實(shí)驗(yàn)和在線分析的分布式噴管流動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。保障實(shí)踐環(huán)節(jié)均能以實(shí)物操作為教學(xué)的主要手段，實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。為使學(xué)員在課堂以外能夠及時(shí)的復(fù)習(xí)和總結(jié)，補(bǔ)充課堂教學(xué)內(nèi)容的不足，針對(duì)課程的特點(diǎn)設(shè)計(jì)并完成了《工程熱力學(xué)》的網(wǎng)絡(luò)課程。該網(wǎng)絡(luò)課程集教學(xué)指導(dǎo)、教學(xué)實(shí)施、自主學(xué)習(xí)、測(cè)試考試等功能于一體。目前已經(jīng)完成本課程的網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，學(xué)員可以在校園網(wǎng)上觀看課程授課的視頻錄像，課程內(nèi)容的在線學(xué)習(xí)和測(cè)試，該網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)豐富了學(xué)員的學(xué)習(xí)途徑，對(duì)于促進(jìn)學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效果發(fā)揮了積極的作用。通過(guò)多年來(lái)的建設(shè)，課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境建設(shè)成效顯著，形成了以教材、多媒體為主和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境為輔，集理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)于一體的課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)特色。從畢業(yè)學(xué)員反饋的情況來(lái)看，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，不僅顯著地增加了課堂的信息量，而且有效改善了教學(xué)效果。利用新技術(shù)更新了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)員實(shí)踐、創(chuàng)新能力的新做法。通過(guò)自主設(shè)計(jì)、研制的噴管流動(dòng)演示虛擬實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)，該虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有良好的開放性、自主性、綜合性，而且突破了實(shí)驗(yàn)受設(shè)備、場(chǎng)所、環(huán)境、時(shí)間的限制，有效提高了學(xué)員的實(shí)踐創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

三、教學(xué)方法改革

教學(xué)改革是提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量的根本保障，多年來(lái)課程組一直十分注重加強(qiáng)和深化教學(xué)改革，并取得了一定的成果，具體做法如下。

1.課堂教學(xué)采用啟發(fā)交流式，實(shí)現(xiàn)單向知識(shí)傳輸模式向師生交互模式的轉(zhuǎn)變。利用自主研制的功能完備，界面友好，集授課、自學(xué)、測(cè)試、管理等功能于一體的《工程熱力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程》，依托校園網(wǎng)和多媒體教室等，構(gòu)建了教學(xué)互動(dòng)，適合自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、相對(duì)寬松的雙語(yǔ)多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了教員主導(dǎo)作用和學(xué)員主體作用的和諧統(tǒng)一，在提高教學(xué)效果的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)員主動(dòng)、有效地獲取知識(shí)的意識(shí)和能力。

2.在教學(xué)方法上，改進(jìn)課堂講授方式，采用“研究型”的教學(xué)模式。針對(duì)課程特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)員掌握理論、應(yīng)用和試驗(yàn)三個(gè)方面的知識(shí)與能力：《工程熱力學(xué)》的理論，《工程熱力學(xué)》基本理論和概念的掌握，培養(yǎng)理性思維和分析能力；《工程熱力學(xué)》的應(yīng)用，面向裝備和工程實(shí)踐，熟悉了解實(shí)際《工程熱力學(xué)》問(wèn)題，培養(yǎng)應(yīng)用原理解決問(wèn)題的能力；《工程熱力學(xué)》的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)綜合性試驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)員的動(dòng)手能力和科研工作素質(zhì)。

3.注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。結(jié)合課堂教學(xué)，開展科技創(chuàng)新活動(dòng)，使學(xué)生綜合素質(zhì)能力獲得提高。

4.根據(jù)學(xué)員的反饋不斷完善教學(xué)文件。對(duì)已有的教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱、優(yōu)秀的教材進(jìn)行及時(shí)的更新和完善，并作為素材之一放在教學(xué)網(wǎng)站上，作為學(xué)習(xí)的參考資料供學(xué)員下載學(xué)習(xí)使用。總結(jié)：筆者經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)《工程熱力學(xué)》進(jìn)行綜合的教學(xué)改革，收效明顯。教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率得到很大提高，在培養(yǎng)新型專業(yè)人才方面，取得了豐碩的教學(xué)成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚羽非，趙金輝.工程熱力學(xué)立體化教材建設(shè)與實(shí)踐[J].吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（2）.

第2篇

關(guān)鍵詞 熱處理；多媒體教學(xué)；啟發(fā)式教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-489X（2013）03-0112-02

Discussion on Teaching Strategy of Course of Principle and Process of Heat-treatment//Duan Yuanpei， Zhang Haitao， Li Chuanrui， Liu Minglang

Abstract Principle and Process of Heat-treatment is an important professional basic course for the specialty of material forming and control engineering. In order to improve the thirst for knowledge and learning effect of students， the “fun” was using as the main line and the teaching contents were innovated. Multimedia teaching， heuristic， discussion teaching method and strengthening practice teaching mode were also used in the teaching process.

Key words heat-treatment； multimedia teaching； heuristic teaching method

熱處理原理及工藝課程是安徽工程大學(xué)材料成型及控制工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)容分為熱處理原理和熱處理工藝兩部分。其中，熱處理原理介紹奧氏體轉(zhuǎn)變、馬氏體轉(zhuǎn)變等鋼在加熱及冷卻過(guò)程中發(fā)生的組織及性能轉(zhuǎn)變規(guī)律；熱處理工藝介紹退火、正火等熱處理方法。通過(guò)對(duì)這門課的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生在掌握熱處理原理的基礎(chǔ)上合理地制訂熱處理工藝路線。

從教學(xué)內(nèi)容上看，熱處理原理部分理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，熱處理工藝部分又與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系緊密，如果不注意教學(xué)策略，學(xué)生在難于理解運(yùn)用的同時(shí)就會(huì)覺得枯燥無(wú)味，很難產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果也較差。然而，該課程的教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生既要具備堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，還要具備一定的分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。那么，怎樣實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)呢？針對(duì)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，筆者嘗試采用以下策略進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，收到良好的教學(xué)效果。

1 以“趣”為主線

孔子說(shuō)過(guò)：“知之者不如好之者，好之者不如樂(lè)之者。”可見，“興趣”才是最好的老師。因此，在熱處理原理及工藝課程的教學(xué)過(guò)程中，可深入挖掘教材內(nèi)容，通過(guò)舉例子講故事、從現(xiàn)象出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考等方法，有目的地設(shè)計(jì)“興奮點(diǎn)”以激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)思考能力，以適當(dāng)?shù)陌咐龁l(fā)學(xué)生的思維，探究現(xiàn)象的本質(zhì)，找出規(guī)律。

如在教學(xué)熱處理這章內(nèi)容時(shí)，先設(shè)計(jì)些觀察思考題，例如：“兩段直徑為1 mm的鋼絲，同時(shí)放在酒精燈上加熱到赤紅色，而后一段放在水中冷卻，另一段在空氣中自然冷卻。當(dāng)鋼絲完全冷卻后進(jìn)行折彎，發(fā)現(xiàn)在水中冷卻的鋼絲很容易折斷，而放在空氣中冷卻的鋼絲不易斷裂，甚至可以卷成圓圈。加熱溫度相同，由于冷卻方式的不同導(dǎo)致同種材料性能的差異，為什么？”“敲擊學(xué)生金工實(shí)習(xí)作品小錘子的錘頭，一錘頭工作面出現(xiàn)凹凸不平，而另一個(gè)經(jīng)熱處理的錘頭工作面仍然非常平整。兩鐵榔頭為同種材料所制，為何熱處理后工作面敲擊后仍平整如初？是什么原因?qū)е洛N頭性能的差異呢？”通過(guò)這些思考題的提出，好奇的學(xué)生就會(huì)把興趣轉(zhuǎn)移到熱處理課程枯燥、抽象的內(nèi)容上。

2 教學(xué)內(nèi)容改革

熱處理原理及工藝課程的教學(xué)內(nèi)容包含熱處理原理和熱處理工藝兩部分：第一部分“熱處理原理”概念多，理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，且與材料科學(xué)基礎(chǔ)等基礎(chǔ)課程內(nèi)容聯(lián)系密切；第二部分“熱處理工藝”部分與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系緊密。第一部分內(nèi)容是第二部分的理論基礎(chǔ)，而第二部分內(nèi)容是第一部分的應(yīng)用。因此在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)抓住主線，突出重點(diǎn)，注重理論聯(lián)系實(shí)際，并且強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，熱處理領(lǐng)域新工藝、新理論不斷出現(xiàn)。因此，處理好傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容的關(guān)系，適當(dāng)壓縮、簡(jiǎn)化經(jīng)典內(nèi)容，充實(shí)當(dāng)前熱處理領(lǐng)域的最新研究成果。如增加激光熱處理、真空熱處理等現(xiàn)代化的熱處理方法等內(nèi)容，使學(xué)生及時(shí)了解熱處理原理及工藝的最新研究和發(fā)展動(dòng)態(tài)。

3 采用多媒體教學(xué)

與“一塊黑板、一支粉筆、一本教材、一張嘴”的傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)在于其是圖、文、聲、像、動(dòng)畫、視頻的有機(jī)結(jié)合體。在熱處理原理及工藝課程上的教學(xué)工作中，采用多媒體教學(xué)手段，可將抽象的概念轉(zhuǎn)化為圖文并茂的畫面，將復(fù)雜的工藝過(guò)程轉(zhuǎn)化為直觀的視頻，使學(xué)生能夠充分利用視覺和聽覺來(lái)獲取新知識(shí)，教學(xué)內(nèi)容直觀易懂，課堂氣氛生動(dòng)活潑，易于被學(xué)生理解。并且采用多媒體教學(xué)方式，節(jié)省了大量的粉筆板書時(shí)間，使教師能夠有更多精力對(duì)學(xué)生課堂進(jìn)行管理和引導(dǎo)，提高了教學(xué)效率。

例如，對(duì)于與實(shí)踐聯(lián)系緊密的“鋼的熱處理工藝：淬火、正火、退火、回火等”內(nèi)容，學(xué)生很難想象熱處理的工藝過(guò)程。采用多媒體教學(xué)方法，將熱處理工藝制作成為動(dòng)畫或錄像放給學(xué)生觀看，使他們有身臨其境的感覺，對(duì)熱處理工藝過(guò)程有了直觀的了解，給課堂增添了更多趣味，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。目前已連續(xù)幾屆采用自制的多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，受到學(xué)生的廣泛歡迎，增強(qiáng)了教學(xué)效果。

4 采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)方法

熱處理原理及工藝課程知識(shí)系統(tǒng)性較強(qiáng)，且原理和工藝部分聯(lián)系緊密。因此，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意有關(guān)概念之間的內(nèi)部聯(lián)系，注重其本質(zhì)特點(diǎn)的講解，從而進(jìn)行它們異同的比較。并且，針對(duì)特定內(nèi)容進(jìn)行啟發(fā)誘導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，使學(xué)生不但活躍了思維，而且接受了新知識(shí)，鞏固了舊知識(shí)。但要想做好啟發(fā)教學(xué)，教師必須下功夫深入研究教材，通過(guò)多種途徑來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考。

在每節(jié)課的教學(xué)過(guò)程中，教師不與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，不僅使課堂氣氛沉重，學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，而且教師也不了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解掌握程度。在教學(xué)過(guò)程中，可以采用課堂提問(wèn)、組織討論等方式，與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)和交流。采用討論式教學(xué)方式不僅活躍課堂氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和積極思考的能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的良好反饋。但要想組織好課堂討論，教師首先要針對(duì)具體內(nèi)容設(shè)計(jì)討論主題，并且在討論過(guò)程中應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系所學(xué)理論知識(shí)。

例如，對(duì)于零件的淬火熱處理工藝而言，淬火工藝的合理選擇有利于零件減少變形和開裂的傾向。因此，在“鋼的淬火熱處理工藝”這部分內(nèi)容的講解過(guò)程中，可以進(jìn)行分組討論，并且在討論過(guò)程中教師加以引導(dǎo)。這樣，大多數(shù)學(xué)生對(duì)淬火熱處理工藝有了更深的理解，針對(duì)具體零件可以正確選擇熱處理工藝路線。

5 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

熱處理原理及工藝課程的教學(xué)目標(biāo)之一即讓學(xué)生靈活運(yùn)用熱處理工藝來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，那么怎樣提高學(xué)生理論與實(shí)際聯(lián)系的能力呢？實(shí)驗(yàn)教學(xué)是解決這一問(wèn)題很好的途徑，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，既可以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思維方式，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，反過(guò)來(lái)又可以促進(jìn)理論教學(xué)效果的增強(qiáng)。

因此，為了培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，在學(xué)時(shí)緊的情況下，仍安排實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)占總課時(shí)的17%。并且，為了提高學(xué)生的積極主動(dòng)性，將部分實(shí)驗(yàn)由演示性實(shí)驗(yàn)改為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生自己動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。例如，鋼的淬透性測(cè)定實(shí)驗(yàn)，原來(lái)為演示性實(shí)驗(yàn)，即材料的熱處理過(guò)程由實(shí)驗(yàn)教師完成，僅由學(xué)生進(jìn)行硬度測(cè)試并繪制硬度隨深度變化曲線，確定硬化層深度，比較不同材料的淬透性。現(xiàn)在該實(shí)驗(yàn)為綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)給定材料的化學(xué)成分，根據(jù)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，首先合理制定淬火工藝路線，然后在實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立完成熱處理工藝操作，這一環(huán)節(jié)結(jié)束后再進(jìn)行硬度測(cè)試、不同材料淬透性比較等過(guò)程。新方式能更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。

另外，還可通過(guò)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)彌補(bǔ)學(xué)校教學(xué)條件的不足，讓學(xué)生走進(jìn)企業(yè)，親身感受實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程。并且在學(xué)生參觀過(guò)程中，經(jīng)驗(yàn)豐富的車間技術(shù)人員針對(duì)生產(chǎn)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致解說(shuō)，引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行結(jié)合，使學(xué)習(xí)的知識(shí)不斷深化，從而大大提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。

6 結(jié)論

在熱處理原理及工藝的教學(xué)中，應(yīng)針對(duì)課程內(nèi)容特點(diǎn)，通過(guò)以“趣”為主線，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，采用多媒體教學(xué)，啟發(fā)式、討論式教學(xué)方法及強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)等方式，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生更好地理解知識(shí)、掌握知識(shí)、靈活運(yùn)用知識(shí)。

參考文獻(xiàn)

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第3篇

摘要 針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容零散，實(shí)驗(yàn)數(shù)目多，實(shí)驗(yàn)設(shè)備低效、封閉等問(wèn)題，通過(guò)改革實(shí)驗(yàn)室管理體制、整合人力資源與設(shè)備資源、建立多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)等措施，取得了良好的效果。

自1998年我國(guó)推行“加強(qiáng)基礎(chǔ)，淡化專業(yè)，因材施教，分流培養(yǎng)”、“厚基礎(chǔ)，寬口徑”的教育思想以來(lái)，根據(jù)國(guó)家教育部專業(yè)目錄的設(shè)置，中南大學(xué)將熱能工程、制冷及低溫工程兩個(gè)專業(yè)整合為一個(gè)大專業(yè)，即熱能與動(dòng)力工程專業(yè)。同時(shí)，為了滿足經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)對(duì)人才的需求，該專業(yè)設(shè)有四個(gè)方向：熱能工程、制冷及低溫工程、動(dòng)力工程、熱工檢測(cè)與控制。其培養(yǎng)計(jì)劃前三年立足于基礎(chǔ)教育，后一年突出專業(yè)方向的特色。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的建設(shè)與發(fā)展，這種“通才”式的人才培養(yǎng)模式取得了良好的效果，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)，對(duì)人才市場(chǎng)的適應(yīng)性強(qiáng)。在近幾年就業(yè)形勢(shì)嚴(yán)峻的情況下，本專業(yè)本科生的就業(yè)率前幾年一直保持在100％，2006～2007年也在97％以上。

但在培養(yǎng)計(jì)劃的調(diào)整過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然按課程進(jìn)行設(shè)置，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容零散，實(shí)驗(yàn)數(shù)目多，實(shí)驗(yàn)設(shè)備低效、封閉等問(wèn)題日益突出。為高效發(fā)揮實(shí)驗(yàn)設(shè)備的作用、促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，筆者在怎樣整合實(shí)驗(yàn)室資源、構(gòu)建面向熱能與動(dòng)力工程大專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)方面，進(jìn)行了積極的探索與實(shí)踐。

一、改革實(shí)驗(yàn)室管理體制

隨著學(xué)科發(fā)展和教學(xué)改革的深入，學(xué)科交叉滲透已經(jīng)反映到實(shí)驗(yàn)教學(xué)上來(lái)。根據(jù)熱能工程、制冷及低溫工程、動(dòng)力工程、熱工檢測(cè)與控制四個(gè)專業(yè)方向功能與特點(diǎn)，打破原有學(xué)科內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室的界限，成立了熱能與動(dòng)力工程實(shí)驗(yàn)中心。其目的在于有效克服原有設(shè)備管理體制分散、重復(fù)、低效和封閉的弊端，合理配置實(shí)驗(yàn)人員、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)用房等資源，有利于創(chuàng)建學(xué)科實(shí)驗(yàn)大平臺(tái)，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供條件。

過(guò)去，實(shí)驗(yàn)室按專業(yè)方向設(shè)置，不可避免地存在信息不夠暢通、儀器設(shè)備重復(fù)購(gòu)置或使用率低的現(xiàn)象。另一方面，將有限的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)分散到各個(gè)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)不足的問(wèn)題更為突出。建立實(shí)驗(yàn)中心后，實(shí)驗(yàn)人員統(tǒng)一管理、資產(chǎn)統(tǒng)一安排、實(shí)驗(yàn)設(shè)備統(tǒng)一調(diào)配，顯著地提高了儀器設(shè)備的利用率。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的項(xiàng)目等均由教授委員會(huì)根據(jù)學(xué)科全面發(fā)展的需要，通過(guò)集體討論來(lái)決定，使有限的資金得到最大程度的利用效益。

二、構(gòu)建科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

實(shí)驗(yàn)中心堅(jiān)持育人為本、學(xué)生為先、質(zhì)量為重的基本原則，遵循循序漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容。通過(guò)打破每一分支學(xué)科自身的系統(tǒng)性、完整性，追求科學(xué)技術(shù)的綜合性與整體性來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的整體優(yōu)化，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容突出重心低、知識(shí)新、面向?qū)挼奶攸c(diǎn)。在教學(xué)組織實(shí)施方面，形成由多模塊或多門課程組成的新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)施基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)必做、綜合性和設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)選做，適合因材施教的分層次教學(xué)模式。完善了熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，形成“三個(gè)層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，旨在加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的工程實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)綜合協(xié)調(diào)發(fā)展。

第一層次：熱工理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)一方面為理論課教學(xué)服務(wù)，幫助學(xué)生加深對(duì)傳熱學(xué)、流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、熱工檢測(cè)與儀表等熱工基礎(chǔ)理論課程教學(xué)內(nèi)容和機(jī)理的理解。其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是根據(jù)相關(guān)理論課程學(xué)習(xí)的進(jìn)度進(jìn)行設(shè)置，以演示、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)某些難以描述的現(xiàn)象與概念形成一些感性認(rèn)識(shí)與理解。另一方面注重培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，幫助學(xué)生掌握溫度、壓強(qiáng)、流量、液位等基本熱工參數(shù)的測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x表的基本知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生掌握常用儀表的使用、實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理方法等，使學(xué)生能根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，選擇實(shí)驗(yàn)儀器，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行誤差分析，最后給出科學(xué)的評(píng)價(jià)，以培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本能力。

這類實(shí)驗(yàn)課側(cè)重于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，不過(guò)分強(qiáng)調(diào)獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，避免搞形式主義的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)約占專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)的50%，同時(shí)要求學(xué)生嚴(yán)格按照培養(yǎng)計(jì)劃選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。熱工理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，既配合了理論課程的教學(xué)，也為后續(xù)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)打下了基礎(chǔ)。

第二層次：專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。這類實(shí)驗(yàn)課程要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用本課程以及與本課程相關(guān)的知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)手段等完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力與素質(zhì)。

在這類實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置中，改變以往不同的專業(yè)方向采用不同設(shè)備的思想，重點(diǎn)選擇一些典型設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合，根據(jù)不同專業(yè)方向的培養(yǎng)要求，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)有所不同，挖掘現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的潛力。如柴油機(jī)，對(duì)于動(dòng)力培養(yǎng)方向，主要研究柴油機(jī)的特性（如萬(wàn)有特性、示功圖、速度特性、排放特性等）；對(duì)于熱能工程研究方向，主要研究燃料的特性、燃料的燃燒狀況以及機(jī)體的傳熱狀況；對(duì)于熱工檢測(cè)與控制方向，主要研究流量、壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、氣體成分等各種參數(shù)的檢測(cè)方法以及控制模式。通過(guò)對(duì)溴化鋰制冷機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的連接與開發(fā)，可以開出滿足制冷與空調(diào)、熱能工程、熱工檢測(cè)與控制三個(gè)方向培養(yǎng)目標(biāo)的綜合性實(shí)驗(yàn)。

第三層次：專業(yè)設(shè)計(jì)與研究探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)條件，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、確定實(shí)驗(yàn)方法、選擇實(shí)驗(yàn)器材、擬定實(shí)驗(yàn)操作程序，自己加以實(shí)現(xiàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析處理；或者學(xué)生在教師指導(dǎo)下，在自己的研究領(lǐng)域或教師選定的學(xué)科方向，針對(duì)某一或某些選定研究目標(biāo)進(jìn)行具有研究、探索性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)課程主要培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

這類實(shí)驗(yàn)課程主要對(duì)高年級(jí)本科生開放，部分實(shí)驗(yàn)也適應(yīng)于研究生，從而形成本研連通、高度共享的實(shí)驗(yàn)裝備平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源的最大程度的利用。如低氧彌散燃燒裝置、空調(diào)系統(tǒng)性能及空氣品質(zhì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、溴化鋰現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)等。

三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的建設(shè)

由于我國(guó)教育領(lǐng)域長(zhǎng)期受到重理論、輕實(shí)踐思想觀念的影響，實(shí)驗(yàn)教學(xué)還沒有得到應(yīng)有的重視，很多教師不太愿意去實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)受到各方面條件的限制，實(shí)驗(yàn)室人員的引進(jìn)比較困難，致使實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y不足的問(wèn)題日益突出。為改變這種狀況，我們一方面建立適當(dāng)?shù)募?lì)機(jī)制，充分發(fā)揮現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)人員的積極性。另一方面制定了一系列制度鼓勵(lì)教師參加實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，如規(guī)定任課教師必須參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等工作；建立實(shí)驗(yàn)室建設(shè)專項(xiàng)基金，資助教師投身于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；設(shè)立了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)業(yè)績(jī)突出的教師獎(jiǎng)勵(lì)專項(xiàng)基金。

四、教學(xué)效果

經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，取得了良好的效果，具體表現(xiàn)在：①提高了實(shí)驗(yàn)的開出率，達(dá)到97%；同時(shí)提高了實(shí)驗(yàn)課的質(zhì)量，開設(shè)有“三性”實(shí)驗(yàn)的課程占開有實(shí)驗(yàn)課程的87%；②涌現(xiàn)出了一批學(xué)生參與、教師設(shè)計(jì)制作的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)裝置與項(xiàng)目，如“制冷兼制熱水一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)”、“空調(diào)系統(tǒng)性能及空氣品質(zhì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”等均得到兄弟單位的肯定與贊賞，相繼有多所高校委托我們加工制作上述實(shí)驗(yàn)裝置；③涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的學(xué)生作品：“強(qiáng)化輻射傳熱的技能環(huán)保燃?xì)庠睢鲍@第八屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽三等獎(jiǎng)；“水蒸氣吸熱式空氣溫度調(diào)節(jié)器”獲第二屆“升華杯”學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽特等獎(jiǎng)；“周期熱流體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀”獲第四屆“升華杯”學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽一等獎(jiǎng)；“泵綜合性能實(shí)驗(yàn)可視化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的功能，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性；低氧彌散燃燒關(guān)鍵部件—蜂窩陶瓷蓄熱體的周期傳熱過(guò)程，創(chuàng)新性地應(yīng)用了數(shù)學(xué)物理方程方法中的攝動(dòng)法求解，完善了薄壁蓄熱體周期傳熱半解析數(shù)值理論方法，相關(guān)論文先后在5個(gè)EI和SCI源刊上發(fā)表，并申報(bào)了2項(xiàng)專利；論文“Experimental research on compulsive cooling of swirling jet impingement” 在HDP’06（High density microsystem design and packaging and component failure analysis）國(guó)際會(huì)議上宣讀，獲得最佳學(xué)生論文獎(jiǎng)。

五、結(jié)束語(yǔ)

幾年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明：新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，充分利用了人力資源與設(shè)備資源，使我院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件與實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平都得到了提高，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力提供了良好的條件。同時(shí)我們也清楚地認(rèn)識(shí)到：實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，任重而道遠(yuǎn)，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、手段、方法以提高教學(xué)質(zhì)量，將是我們長(zhǎng)期面臨的任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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第4篇

關(guān)鍵詞 工程熱力學(xué) 教學(xué)方法 教學(xué)質(zhì)量 實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：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

工程熱力學(xué)是一門以熱力學(xué)普遍原理為基礎(chǔ)，講述熱能與其他形式能量（主要是機(jī)械能）之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律及其工程應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科，是動(dòng)力、能源、機(jī)械、材料、航空航天、生物（醫(yī)學(xué)）、化學(xué)以及環(huán)境工程等專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是培養(yǎng)21世紀(jì)工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的公共基礎(chǔ)課。

然而長(zhǎng)期以來(lái)，由于工程熱力學(xué)的概念抽象、理論深?yuàn)W，對(duì)知識(shí)的理解和掌握有一定的難度，造成教師不易教，學(xué)生也不易學(xué)。學(xué)生對(duì)很多概念似懂非懂，缺乏學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果欠佳。顯然，如何教好“工程熱力學(xué)”，使學(xué)生掌握熱力學(xué)基本原理及其工程應(yīng)用，已成為該課程教學(xué)的關(guān)鍵。

1 課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題

工程熱力學(xué)是以熱力學(xué)普遍原理為基礎(chǔ)，針對(duì)具體問(wèn)題采用抽象、概括、簡(jiǎn)化和理想化的方法，建立分析模型，推導(dǎo)出一系列有用的公式，得到若干重要結(jié)論，并用這些公式和結(jié)論指導(dǎo)和解決工程實(shí)際問(wèn)題。其顯著特點(diǎn)如下：

1.1 概念多且抽象難懂

工程熱力學(xué)不但概念多，并且概念的物理意義在不同使用條件下又有不同的引申，學(xué)習(xí)中很容易混淆。例如，功的概念，有體積變化功、有用功、排斥大氣功、推動(dòng)功、流動(dòng)功和技術(shù)功等等。熱容的概念，既可從定義出發(fā)分為質(zhì)量熱容、摩爾熱容、體積熱容；又可按熱力過(guò)程的不同分為比定壓熱容和比定容熱容；還可以根據(jù)熱量計(jì)算方法的不同分為真實(shí)比熱容、平均比熱容和定值比熱容等。熱力系統(tǒng)的概念、熱力過(guò)程的概念和循環(huán)的概念等也是如此。

工程熱力學(xué)的概念、定律和分析過(guò)程較為抽象，都不涉及物質(zhì)的具體結(jié)構(gòu)，初學(xué)者很難深入領(lǐng)會(huì)。而且工程熱力學(xué)的很多概念和結(jié)論都是用數(shù)學(xué)公式來(lái)表達(dá)的，且推導(dǎo)過(guò)程并沒有結(jié)合具體的物理過(guò)程，而僅僅是通過(guò)數(shù)學(xué)關(guān)系式間的變換得出其物理結(jié)論。例如，從熵的定義式來(lái)看，熵應(yīng)該與換熱量和系統(tǒng)溫度有關(guān)，但定義式又是怎樣反映熱過(guò)程進(jìn)行的方向、限度和條件呢？由于學(xué)生以前很少接觸用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述物理概念的方法，普遍感覺熱力學(xué)的概念抽象難懂。

1.2 內(nèi)容相互交叉且難理解

工程熱力學(xué)的研究?jī)?nèi)容也很多，主要包括熱力系統(tǒng)、狀態(tài)參數(shù)等基本概念，熱力學(xué)第一、第二定律等基本定律，常用工質(zhì)的性質(zhì)，過(guò)程和循環(huán)的分析及計(jì)算方法，化學(xué)熱力學(xué)等等。有些章節(jié)的內(nèi)容還可以單獨(dú)成為一門學(xué)科方向，如研究燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)學(xué)，研究氣體流動(dòng)的空氣動(dòng)力學(xué)等。

可見，這些具體的研究?jī)?nèi)容，即與熱力學(xué)的基本原理相關(guān)聯(lián)，又引伸出許多復(fù)雜的公式和結(jié)論，還有自己相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生普遍感覺課程的內(nèi)容繁多，應(yīng)付不暇，難于理解，顧此失彼。

1.3 公式應(yīng)用條件復(fù)雜且難記憶

工程熱力學(xué)與工程實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系密切，涉及面廣，公式很多。即使同一個(gè)公式，在不同的應(yīng)用條件下，也有很多不同的表達(dá)形式。例如，熱力學(xué)第一定律對(duì)于閉口系和開口系有兩種不同的表達(dá)式；對(duì)于可逆過(guò)程也有不同的表達(dá)形式；對(duì)于理想氣體的可逆過(guò)程還有不同的表達(dá)形式。這么多不同形式的公式，許多學(xué)生很難吃透公式的物理意義和具體的應(yīng)用條件，在遇到熱工實(shí)際問(wèn)題時(shí)，往往無(wú)法確定選用哪一個(gè)公式，靈活應(yīng)用就更不用說(shuō)了。

2 明確學(xué)習(xí)目的，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力源泉之一，教學(xué)成功的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師可以從多個(gè)方面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，但最重要的就是在第一堂課上讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目的。教師除了要對(duì)工程熱力學(xué)的發(fā)展歷史，主要研究對(duì)象、內(nèi)容和方法作一個(gè)常規(guī)的介紹外，還應(yīng)對(duì)課程的開設(shè)情況、課程的實(shí)用價(jià)值和重要作用進(jìn)行深入細(xì)致的闡述。首先，熱現(xiàn)象幾乎是每一個(gè)工程領(lǐng)域中都會(huì)碰到的物理現(xiàn)象，能量的有效與合理的利用幾乎是每一個(gè)工程師都需要解決的問(wèn)題。在一些領(lǐng)域中，熱現(xiàn)象的規(guī)律還是制約技術(shù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。所以，在境內(nèi)外的高等工程教育中，傳熱學(xué)、熱力學(xué)與流體力學(xué)課程的開設(shè)相當(dāng)普遍。其次，無(wú)論從工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，還是從節(jié)約能源消耗來(lái)看，理工科學(xué)生都應(yīng)該具備合理節(jié)能、用能的意識(shí)，并懂得其基本的應(yīng)用技術(shù)。而熱工類課程的內(nèi)容就是合理用能及節(jié)能理論中的最基礎(chǔ)與最核心的部分。最后，還應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)和生活中的實(shí)例，讓學(xué)生明白學(xué)到的熱力學(xué)知識(shí)可以解決和解釋很多實(shí)際問(wèn)題，特別要強(qiáng)調(diào)專業(yè)與課程的聯(lián)系，和實(shí)際問(wèn)題在課程中的理論基礎(chǔ)。這樣，才能使學(xué)生明確學(xué)習(xí)《工程熱力學(xué)》的專業(yè)目的性，對(duì)學(xué)習(xí)該門課程充滿期待。

3 教學(xué)方法的改革與實(shí)踐

實(shí)踐證明，提高課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是改進(jìn)教學(xué)方法。針對(duì)工程熱力學(xué)課程的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)探索發(fā)現(xiàn)，實(shí)行啟發(fā)式教育，在課堂上加強(qiáng)互動(dòng)，就一兩個(gè)中心問(wèn)題展開討論，讓學(xué)生在思考中吸收新知識(shí)。先進(jìn)的教學(xué)方法既可活躍學(xué)生的學(xué)術(shù)思想，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，又可顯著提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。

3.1 整合知識(shí)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化課程體系

調(diào)整后的新專業(yè)所牽涉的知識(shí)結(jié)構(gòu)比以前廣泛的多，要求學(xué)生掌握的知識(shí)面也比以前更寬。從培養(yǎng)復(fù)合型人才考慮，在不增加學(xué)時(shí)數(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)課程體系進(jìn)行優(yōu)化和整合。

教學(xué)內(nèi)容應(yīng)提高起點(diǎn)、后移重點(diǎn)，簡(jiǎn)化大學(xué)物理熱學(xué)中已涉及的部分內(nèi)容，并略去繁瑣的公式推導(dǎo)。強(qiáng)調(diào)課程體系中理論與應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合和相互滲透，注意培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用的觀念。同時(shí)，適當(dāng)?shù)亟榻B新型制冷循環(huán)、新型節(jié)能材料的工質(zhì)熱物性等，本學(xué)科的最新研究成果及其應(yīng)用，以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。另外，注意與其它課程之間的協(xié)調(diào)，上掛高等數(shù)學(xué)、理論和材料力學(xué)等基礎(chǔ)課程，下掛內(nèi)燃機(jī)原理、鍋爐原理、供熱工程、制冷工程等專業(yè)課程，保證其作為技術(shù)基礎(chǔ)課程能為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、今后的工作和進(jìn)一步的研究奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

3.2 突出重點(diǎn)，精講多練

在課堂教學(xué)中，根據(jù)工程熱力學(xué)的特點(diǎn)和教學(xué)改革的要求，應(yīng)采用精講多練的教學(xué)方法。這是因?yàn)椋n程的內(nèi)容多而課時(shí)少，教學(xué)中也不可能做到面面俱到，而某些原理在后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中還會(huì)應(yīng)用，授課時(shí)應(yīng)有所側(cè)重，實(shí)行“精講”；課程有諸多應(yīng)用條件復(fù)雜的公式，只有通過(guò)多做練習(xí)，才能深入理解公式的物理意義、變換規(guī)律及具體應(yīng)用條件，做到融會(huì)貫通，靈活的應(yīng)用它們來(lái)分析解決工程實(shí)際問(wèn)題。

3.3 正確應(yīng)用圖表，化抽象為形象

圖表具有直觀、形象、方便的特點(diǎn)，在工程熱力學(xué)中有其特殊的作用，應(yīng)用也是經(jīng)常性的。因?yàn)橛行崃^(guò)程或循環(huán)十分復(fù)雜，一般的分析計(jì)算根本不可能，只能憑借各類繪制的圖表進(jìn)行計(jì)算；借助圖表還可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和模擬。所以，引導(dǎo)學(xué)生正確使用圖表是工程熱力學(xué)教學(xué)中應(yīng)該特別重視的。

在剛開始接觸簡(jiǎn)單的P-V圖、T-S圖時(shí)，為了給理解水蒸氣和濕空氣的圖表奠定基礎(chǔ)，就應(yīng)提醒學(xué)生注意圖表的作用和細(xì)節(jié)，如怎樣在圖上區(qū)分吸熱、放熱，對(duì)內(nèi)、對(duì)外作功；怎樣在圖上表示熱過(guò)程的方向等等。在介紹水蒸氣的h-s圖和濕空氣的h-d圖時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)說(shuō)明它們的構(gòu)圖原理，并通過(guò)各種等值線簇的繪制，講解各參數(shù)的變化規(guī)律。另外，為了讓學(xué)生掌握各種圖表的使用方法，還應(yīng)安排一定數(shù)量的、通過(guò)圖表進(jìn)行熱力計(jì)算的習(xí)題。

3.4 利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，促進(jìn)師生互動(dòng)

工程熱力學(xué)課程內(nèi)容含有許多抽象的工作原理圖、系統(tǒng)循環(huán)圖。常規(guī)的板書教學(xué)浪費(fèi)時(shí)間效果也不太理想。如果把這部分內(nèi)容制作成集聲、光、色、圖、文于一體的多媒體課件，既直觀形象，又新穎生動(dòng)。不但可加強(qiáng)授課的生動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可加大教學(xué)信息量，增加單位時(shí)間內(nèi)授課內(nèi)容的深度和廣度，有利于學(xué)生理解和記憶課程內(nèi)容。例如，我們可以用多媒體課件演示各種熱過(guò)程曲線的生成，還可以利用計(jì)算機(jī)繪制水蒸氣的各種圖線，免除查圖、查表的麻煩。

總之，在課堂上進(jìn)行形象直觀的教學(xué)，充分利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，發(fā)揮多媒體的作用，可以幫助教師有效地提高教學(xué)效果和教學(xué)效率，也可以改變學(xué)生死記硬背和被動(dòng)接受知識(shí)的學(xué)習(xí)方式。

3.5 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)際

工程熱力學(xué)有較強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，在加強(qiáng)基礎(chǔ)理論教學(xué)時(shí)，還要注意緊密聯(lián)系工程實(shí)際，吸收當(dāng)今熱工科技的新成果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以很好地配合課堂教學(xué)。除了開設(shè)“空氣絕熱指數(shù)的測(cè)定”、“飽和蒸汽P-T曲線關(guān)系的測(cè)定”等驗(yàn)證性試驗(yàn)外，還開設(shè)了綜合設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，要求學(xué)生根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模约涸O(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，寫出詳細(xì)的試驗(yàn)，并選擇試驗(yàn)設(shè)備和用具，經(jīng)教師審查合格后，方可開始試驗(yàn)，最后還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析。通過(guò)試驗(yàn)，一方面加深了學(xué)生對(duì)熱力學(xué)基本原理的理解和認(rèn)識(shí)，另一方面也鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

在課堂教學(xué)中，還應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際，把抽象的理論知識(shí)與生動(dòng)的工程實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，用熱力學(xué)理論剖析自然現(xiàn)象，做到學(xué)以致用。一方面，可以采用案例教學(xué)法。例如，用相對(duì)濕度的概念來(lái)解釋為什么陰雨天晾衣服不易干，而晴天易干；用熱效率的概念來(lái)解釋為什么用電爐取暖比用電驅(qū)動(dòng)熱泵取暖浪費(fèi)等等。另一方面，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容適時(shí)地向?qū)W生介紹學(xué)科的最新研究成果及其應(yīng)用。例如，在講解動(dòng)力循環(huán)時(shí)，可以選擇介紹目前內(nèi)燃機(jī)利用蘭金循環(huán)回收廢熱能量，提高整機(jī)效率的方法。實(shí)踐證明，把教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際問(wèn)題密切聯(lián)系的教學(xué)方法，可以加強(qiáng)課堂教學(xué)的前瞻性和趣味性，能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲，使其由“被動(dòng)接受學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)研究學(xué)習(xí)”，對(duì)提高教學(xué)效果大有幫助。

4 強(qiáng)化考試對(duì)教學(xué)的推動(dòng)作用

考試作為檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容掌握程度的標(biāo)尺，關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量和效果。為了使考試成績(jī)能科學(xué)、客觀、公平地反映學(xué)生對(duì)工程熱力學(xué)知識(shí)的掌握和應(yīng)用能力，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，可采用學(xué)生普遍認(rèn)可的綜合評(píng)定成績(jī)的方式，即平時(shí)成績(jī)占10%、考勤占10%、實(shí)驗(yàn)占10%、期末考試占70%。

為了有效避免學(xué)生死記硬背概念、定律和公式，教師應(yīng)綜合運(yùn)用選擇題、判斷改錯(cuò)題、計(jì)算題和綜合分析題編制試卷，靈活考察熱力學(xué)的基本原理及應(yīng)用。這是因?yàn)閷?shí)際問(wèn)題往往非常復(fù)雜，需要學(xué)生靈活應(yīng)用多方面的理論知識(shí)才能做出正確解答。對(duì)于那些基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)的學(xué)生，只是簡(jiǎn)單記住了書本上概念、定律和公式，面對(duì)各種似是而非的敘述也會(huì)舉棋不定，做出錯(cuò)誤判斷也不足為奇。

5 結(jié)束語(yǔ)

工程熱力學(xué)是一門充滿生機(jī)的經(jīng)典學(xué)科，大量的經(jīng)典內(nèi)容仍是現(xiàn)代學(xué)子為培養(yǎng)創(chuàng)新能力必須掌握的重要基礎(chǔ)。由于課程具有概念多且抽象、知識(shí)點(diǎn)多且相互交叉、公式多且應(yīng)用條件復(fù)雜的特點(diǎn)，教師要把這門課講得精彩很不容易。因此，如何有效的提高“工程熱力學(xué)”的教學(xué)質(zhì)量、解決學(xué)生難學(xué)、教師難講的問(wèn)題，是值得長(zhǎng)期研究的課題。

針對(duì)我校熱能與動(dòng)力工程專業(yè)課程體系的教學(xué)改革，并結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，通過(guò)以上的嘗試，有重點(diǎn)、有目的的講解，取得了一定的效果，希望能對(duì)提高本課程的教學(xué)質(zhì)量有所貢獻(xiàn)。

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第5篇

關(guān)鍵詞：《材料熱力學(xué)》；教學(xué)效果；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ？搖文章編號(hào)：1674-9324（2013）41-0107-02

《材料熱力學(xué)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程。通過(guò)《材料熱力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握《材料熱力學(xué)》的基本概念和理論，并利用《材料熱力學(xué)》進(jìn)行相變、表面和界面等的分析和研究。然而《材料熱力學(xué)》具有概念多而易混淆、公式多而難記憶以及內(nèi)容抽象難懂等特點(diǎn)，學(xué)生系統(tǒng)掌握該課程的內(nèi)容比較困難，本文嘗試對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行探索，以提高《材料熱力學(xué)》課程的教學(xué)效果。

一、教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐相結(jié)合

1.突出應(yīng)用目的。本科《材料熱力學(xué)》教學(xué)重點(diǎn)在于熱力學(xué)基本原理及其在相平衡、表面和界面等領(lǐng)域的應(yīng)用。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)材料熱力學(xué)之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)物理化學(xué)等課程，因此講授《材料熱力學(xué)》時(shí)，應(yīng)將重點(diǎn)放在運(yùn)用熱力學(xué)基本原理解決材料科學(xué)中的問(wèn)題這一方面。在熱力學(xué)基本原理這部分內(nèi)容的講授中，為了理論體系的完整性，我一般會(huì)對(duì)重要的定理和公式進(jìn)行簡(jiǎn)單地推導(dǎo)，使同學(xué)掌握基本原理的來(lái)龍去脈，而對(duì)于其他的定理和公式，我一般簡(jiǎn)單分析一下它們的內(nèi)涵和適用范圍，不做詳細(xì)的推導(dǎo)。我把熱力學(xué)原理在材料科學(xué)中的應(yīng)用作為我的講課重點(diǎn)。我使用江伯鴻編寫的《材料熱力學(xué)》這本教材中有很多例題，但是我重點(diǎn)挑選與相變有關(guān)的典型例題來(lái)講解，比如：選擇熔化和凝固過(guò)程的熱量計(jì)算以說(shuō)明熱力學(xué)第一定律在計(jì)算相變熱效應(yīng)的應(yīng)用，選擇熔化和凝固過(guò)程的熵變或自由能變化計(jì)算以說(shuō)明熱力學(xué)第二定律在判斷相變方向的應(yīng)用等，以突出《材料熱力學(xué)》課程以熱力學(xué)基本原理解決材料科學(xué)問(wèn)題的講課重點(diǎn)。

2.增加科研和生產(chǎn)方面的內(nèi)容。筆者經(jīng)過(guò)幾年的材料熱力學(xué)的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出：在教學(xué)過(guò)程中教師必須將科研和工程案例與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，這樣不僅讓學(xué)生在科研和工程案例中理解材料熱力學(xué)的基本概念和原理，同時(shí)了解理論對(duì)實(shí)踐的重要指導(dǎo)作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我們學(xué)院的一些學(xué)生承擔(dān)本校激光研究所鈦基激光熔覆層方面的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，我在講解自由能判據(jù)這部分內(nèi)容時(shí)會(huì)引入這方面的實(shí)例，比如：為什么添加B4C的鎳粉在高能激光照射下會(huì)在鈦基體中形成TiB和TiC增強(qiáng)相。我的一個(gè)科研項(xiàng)目是有關(guān)碳纖維/銅基滑動(dòng)軸承材料粉末冶金制備工藝的，我將這部分科研內(nèi)容引入到表面和界面這一章中，向同學(xué)們講授為什么粉末冶金法制備碳纖維/銅基復(fù)合涂層時(shí)要使用表面預(yù)鍍銅的碳纖維為原料。我還經(jīng)常將企業(yè)的生產(chǎn)內(nèi)容融入到《材料熱力學(xué)》的教學(xué)中，比如我將人造金剛石的生產(chǎn)過(guò)程引入到封閉體系的熱力學(xué)基本方程這一章的教學(xué)中，以說(shuō)明公式（？墜G/？墜T）P=-S和（？墜G/？墜P）T=V的應(yīng)用；我還將氧化鋯生產(chǎn)過(guò)程中氯化銨廢水的處理和循環(huán)使用這部分內(nèi)容引入到滲透壓的教學(xué)內(nèi)容中，說(shuō)明如何根據(jù)氯化銨廢水中離子的濃度計(jì)算出滲透壓，進(jìn)而為反滲透設(shè)備中泵的選型提供依據(jù)。

3.增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)中的重要內(nèi)容，具有直觀性、實(shí)踐性和客觀性的特點(diǎn)。以實(shí)驗(yàn)作為主要手段進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，可以揭示自然科學(xué)現(xiàn)象、驗(yàn)證科學(xué)規(guī)律、探索未知、發(fā)展科學(xué)，更為重要的是在實(shí)驗(yàn)中能夠培養(yǎng)學(xué)生務(wù)實(shí)求真的科學(xué)態(tài)度。我使用江伯鴻編寫的《材料熱力學(xué)》這本教材中沒有實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的內(nèi)容，為了彌補(bǔ)這一缺陷，我增加了“差示掃描量熱法測(cè)量材料的比熱容”和“計(jì)算機(jī)在相圖計(jì)算中的應(yīng)用”等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。《材料熱力學(xué)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：①幫助學(xué)生掌握《材料熱力學(xué)》的基本原理；②讓學(xué)生初步了解科學(xué)研究的方法；③培養(yǎng)學(xué)生自主解決問(wèn)題的能力。因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，①?gòu)?qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)課前的預(yù)習(xí)，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書寫出預(yù)習(xí)報(bào)告；②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的檢查學(xué)生操作情況，要求學(xué)生獨(dú)立操作，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；③教師課后批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題和解決問(wèn)題。

二、改進(jìn)教學(xué)方法

1.討論式教學(xué)。我會(huì)結(jié)合剛講授過(guò)《材料熱力學(xué)》知識(shí)，設(shè)計(jì)一些與科研和工程密切相關(guān)的問(wèn)題，讓學(xué)生以小組的形式相互討論共同完成。在下次上課時(shí)，我會(huì)讓某個(gè)或某幾個(gè)小組推舉同學(xué)上臺(tái)講解，其他同學(xué)提問(wèn)，最后老師點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生自主解決問(wèn)題能力。

2.多媒體教學(xué)。筆者在講授《材料熱力學(xué)》時(shí)，通常采用板書的形式，因?yàn)槲矣X得板書能將公式的推導(dǎo)和例題的計(jì)算一步一步清晰地展現(xiàn)出來(lái)，讓同學(xué)們能清楚地了解老師的解題思路。采用多媒體教學(xué)能提供形象、生動(dòng)、直觀的畫面和視頻，增加信息量，節(jié)約教師板書和畫圖的時(shí)間，提高講課效率，我曾經(jīng)嘗試過(guò)使用多媒體來(lái)展示解題過(guò)程，但效果并不理想。近年來(lái)，我傾向于以板書為主，多媒體為輔的教學(xué)方法。我一般將課堂要講述的主干內(nèi)容用板書簡(jiǎn)單、扼要、清晰地列在黑板上，使同學(xué)跟上老師的講課思路，對(duì)于一些抽象難懂的概念，我經(jīng)常找一些圖片和視頻，使講授的知識(shí)更直觀、形象和生動(dòng)。

三、改進(jìn)考試方法

考試是知識(shí)水平的鑒定方法，大學(xué)階段的考試成績(jī)與學(xué)生評(píng)優(yōu)、畢業(yè)甚至就業(yè)直接相關(guān)，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程大多圍繞考試這根指揮棒轉(zhuǎn)，因此如何用好考試這根指揮棒，對(duì)提高教學(xué)效果至關(guān)重要。我傾向《材料熱力學(xué)》采用開卷考試的考核方式，在試題的設(shè)計(jì)上，避免出一些填空和名詞解釋等一些死記硬背的題目，而出一些判斷題和選擇題等靈活運(yùn)用熱力學(xué)基本原理解決問(wèn)題的題目，問(wèn)答題和計(jì)算題都是與材料科學(xué)具體問(wèn)題相關(guān)聯(lián)的，必須掌握熱力學(xué)基本原理及其實(shí)際應(yīng)用才能正確解答。我希望通過(guò)這種考核方式，改變學(xué)生在應(yīng)試教育下形成的學(xué)習(xí)方式，明確學(xué)習(xí)目的，提高自身運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣。

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第6篇

關(guān)鍵詞：化工熱力學(xué) 教學(xué) 課程質(zhì)量

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（c）-0213-01

化工熱力學(xué)是是化學(xué)工程一個(gè)重要的基礎(chǔ)學(xué)科，是工程與工藝等各類化工專業(yè)的必修課程。該課程把熱力學(xué)的基本原理應(yīng)用于化工技術(shù)領(lǐng)域，結(jié)合表征實(shí)際體系特性的狀態(tài)方程、活動(dòng)系數(shù)模型進(jìn)行各種熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算。由于該課程相對(duì)于其他課程而言理論性強(qiáng)，概念多、公式多，學(xué)生往往覺得抽象不易掌握。大篇幅的公式推導(dǎo)也讓學(xué)生望而生畏[1-2]。

如何引導(dǎo)學(xué)生掌握本課程的基本原理、應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)技能，了解學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)，也是本課程教學(xué)必須回答的問(wèn)題。本文試從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，以期提高化工熱力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

1 理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

對(duì)日常生活中一些常見的現(xiàn)象用專業(yè)的化工熱力學(xué)知識(shí)給予科學(xué)的解釋。這樣可以使學(xué)生感受到該課程對(duì)生活實(shí)踐的指導(dǎo)意義，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，達(dá)到既掌握了化工熱力學(xué)的知識(shí)又培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的目的。

例如：冰箱的工作原理與空調(diào)是否相同？夏天打開冰箱門是否能當(dāng)空調(diào)？空調(diào)與取暖器哪個(gè)更省電？將冰箱和空調(diào)的工作原理與第六章的制冷循環(huán)相聯(lián)系。為何從天然植物中提取香精、色素等有效成分常用超臨界萃取技術(shù)？萃取劑為何常選CO2？在第二章PVT關(guān)系的應(yīng)用當(dāng)中著重介紹了超臨界萃取技術(shù)以及萃取劑的選擇[3-4]。在講到相關(guān)的理論知識(shí)時(shí)，適時(shí)的把這些學(xué)生感興趣的問(wèn)題穿來(lái)，使理論知識(shí)不再那么枯燥。

比如說(shuō)在講第六章熵增原理的時(shí)候，可以做適度的延伸，將熵增原理與宇宙的變化過(guò)程聯(lián)系起來(lái)。霍金[5]在《時(shí)間的方向》這一報(bào)告中，提出了熱力學(xué)時(shí)間箭頭、時(shí)間箭頭和宇宙學(xué)時(shí)間箭頭的一致性。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，事物總是向無(wú)序狀態(tài)變化，稱為“熵”的不斷增大。因此，我們只能看見杯子打碎成碎片的過(guò)程，從來(lái)不會(huì)看見杯子的碎片復(fù)原成為杯子，相對(duì)來(lái)說(shuō)，杯子是有序的狀態(tài)，碎片是無(wú)序的狀態(tài)。阿姆斯特丹大學(xué)理論物理學(xué)院埃里克.弗林德教授（Erik Verlinde）認(rèn)為引力從本質(zhì)上是一種熵力，如果一個(gè)物體在其它物體周圍發(fā)生微小移動(dòng)會(huì)改變周圍的無(wú)序度，就會(huì)感受到引力。

通過(guò)這樣一些理論的提出，讓學(xué)生通過(guò)討論，首先能培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、開拓創(chuàng)新的精神；其次將熱力學(xué)的理論與哲學(xué)、物理學(xué)等其他學(xué)科相聯(lián)系，能讓學(xué)生了解自然科學(xué)其實(shí)沒有學(xué)科的邊界，科學(xué)是相通的思想；三是介紹一些化工熱力學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用。例如在講授范德華方程時(shí)，講述了萊頓低溫實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)始人著名低溫物理學(xué)家卡末林-昂內(nèi)斯如何利用范德華方程成功地把一種又一種“永久氣體”（氧氣、氫氣、氦氣等）液化，乃至作出對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生巨大影響的貢獻(xiàn)—— 超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn)。最后如何利用超導(dǎo)電性實(shí)現(xiàn)磁懸浮列車，讓學(xué)生感受到化工熱力學(xué)在實(shí)際生活中的重大指導(dǎo)意義。

2 與時(shí)俱進(jìn)，借助計(jì)算機(jī)軟件來(lái)輔助教學(xué)

在化工熱力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，公式多，計(jì)算復(fù)雜成為嚴(yán)重影響教學(xué)效果的主要因素。為了使學(xué)生在今后的工作實(shí)際當(dāng)中能更好的運(yùn)用化工熱力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中，專門作了一個(gè)專題，介紹了目前應(yīng)用較多的幾種軟件，包括Aspen Plus，Simulis Thermodynamics， HSC chemistry等。其中著重介紹了目前應(yīng)用最廣的Aspen Plus （Advanced System for P

rocess Engineering）。該軟件美國(guó)AspenTech公司研制，由MIT主持、能源部資助、55個(gè)高校和公司參與開發(fā)。是基于序貫?zāi)K法的穩(wěn)態(tài)過(guò)程模擬軟件，并附帶有龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，包含了豐富的狀態(tài)方程和活度系數(shù)模型。在各章節(jié)的計(jì)算過(guò)程中，分別對(duì)這幾種軟件相關(guān)的熱力學(xué)計(jì)算部分進(jìn)行了演示。

3 尊重傳統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)作風(fēng)

化工熱力學(xué)是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼n程，有人稱之為完美的學(xué)科，就是因?yàn)樗睦碚摵凸蕉加袊?yán)密的理論基礎(chǔ)，都是通過(guò)層層推導(dǎo)得到的。而本課程中最主要的內(nèi)容就是熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算。盡管有相應(yīng)的軟件工具可以進(jìn)行輔助計(jì)算，但在教學(xué)過(guò)程中還是不能忽視學(xué)生的計(jì)算和推理能力的培養(yǎng)。通過(guò)日常的作業(yè)和課堂上的習(xí)題演練，讓學(xué)生在做題過(guò)程中領(lǐng)會(huì)化工熱力學(xué)的精髓，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和作風(fēng)。

4 把握主線，縱觀全局，理清脈絡(luò)

化工熱力學(xué)課程主要由原理、模型和應(yīng)用三部分所組成。原理是基礎(chǔ)，應(yīng)用是目的，模型是應(yīng)用中不可缺少的工具[7]。如果把化工熱力學(xué)比作一個(gè)大樹，那么原理就是它龐大的根系，模型是它的主干和枝丫，而應(yīng)用這是化工熱力學(xué)所開出的花朵和果實(shí)。

因此在每一章學(xué)習(xí)之前，我們都會(huì)給學(xué)生提供兩副結(jié)構(gòu)圖。一是本門課程所研究體系的框架圖。二是每章之間的關(guān)系及聯(lián)系圖。使學(xué)生能全面把握化工熱力學(xué)的整體框架，正確理解熱力學(xué)概念，靈活運(yùn)用熱力學(xué)原理。在學(xué)習(xí)時(shí)能做到，“提起是一串，放下是一堆”的學(xué)習(xí)方式。

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第7篇

論文摘要 結(jié)合多年從事化工熱力學(xué)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)化學(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)方案要求，探討提高化工熱力學(xué)教學(xué)質(zhì)量的方法。精選教學(xué)內(nèi)容，使之具有合理性、實(shí)用性，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合。加強(qiáng)學(xué)科間的溝通與銜接，科學(xué)組織教學(xué)；引導(dǎo)學(xué)生對(duì)熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算的編程求解，采用雙語(yǔ)教學(xué)，加強(qiáng)綜合知識(shí)的能力培養(yǎng)；強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，注重學(xué)生科研能力的培養(yǎng)；適度引入多媒體教學(xué)，提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量；改革考核方式，注重學(xué)生靈活應(yīng)用知識(shí)的能力。

化工熱力學(xué)作為化學(xué)工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和必修主干課，是一門理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，它既要解決化學(xué)問(wèn)題，又要解決工程實(shí)踐問(wèn)題[1]。通過(guò)化工熱力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握化工熱力學(xué)的基本概念和理論，利用化工熱力學(xué)的原理和模型進(jìn)行化工過(guò)程能量、相平衡及化學(xué)反應(yīng)平衡分析和研究，利用化工熱力學(xué)的方法對(duì)化工中物系的熱力學(xué)性質(zhì)和其它化工物性進(jìn)行關(guān)聯(lián)及推算，解決化工生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中的有關(guān)實(shí)際問(wèn)題[2-3]。本課程的基本概念和公式多，理論抽象，計(jì)算與公式推導(dǎo)較難，學(xué)生系統(tǒng)掌握該課程的內(nèi)容比較困難， 本文從教材建設(shè)和教學(xué)實(shí)施方法上進(jìn)行探討，使學(xué)生更好地掌握其基本原理和實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)高素質(zhì)的化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才。

1 根據(jù)化學(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)方案要求，精選教學(xué)內(nèi)容，使之具有合理性、實(shí)用性，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合

化工熱力學(xué)的主要任務(wù)是使學(xué)生熟悉熱力學(xué)基本定律在化學(xué)工程中的應(yīng)用，掌握根據(jù)熱力學(xué)原理求取化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和化工過(guò)程中熱量與功的計(jì)算方法，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用熱力學(xué)基本原理分析解決化工領(lǐng)域中有關(guān)問(wèn)題的初步能力。因此，在制定教學(xué)大綱和選擇教學(xué)內(nèi)容時(shí)， 將熱力學(xué)知識(shí)體系分成兩部分：一是流體的P-V-T性質(zhì)及計(jì)算、流體熱力學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用；二是溶液理論、相平衡及應(yīng)用。對(duì)于第一部分，主要介紹氣體和液體的P-V-T性質(zhì)及計(jì)算、流體的熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算。要求熟練掌握常用的流體狀態(tài)方程及應(yīng)用計(jì)算，學(xué)會(huì)計(jì)算的思路、步驟和方法；掌握利用狀態(tài)方程和熱容數(shù)據(jù)計(jì)算流體的熱力學(xué)性質(zhì)的方法，繪制熱力學(xué)圖表。第二部分介紹溶液活度系數(shù)模型方程以及相平衡理論及其在化工分離中的應(yīng)用。要求能根據(jù)超額吉布氏自由能與活度系數(shù)的關(guān)系，結(jié)合模型方程計(jì)算混合溶液的活度系數(shù)；掌握相平衡理論在不同條件下的方程表達(dá)式及其應(yīng)用，尤其是超臨界流體在分離中的應(yīng)用。采用循序漸進(jìn)、先易后難的方法逐步講解和學(xué)習(xí)，最后達(dá)到融會(huì)貫通。使教學(xué)內(nèi)容既要具有合理性、實(shí)用性，又能夠充分反映本學(xué)科領(lǐng)域的最新科技成果，并與化工生產(chǎn)發(fā)展需要相結(jié)合。

2 加強(qiáng)學(xué)科間的溝通與銜接，科學(xué)組織教學(xué)

化工熱力學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程， 是在物理化學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化熱力學(xué)基本概念和理論，將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到解決工程實(shí)際問(wèn)題上來(lái)的課程。因此化工熱力學(xué)具有知識(shí)的過(guò)渡性和很強(qiáng)的理論性、應(yīng)用性。化工熱力學(xué)中涉及到的熱力學(xué)基本定律，熱力學(xué)函數(shù)如焓、熵、內(nèi)能、自由焓、自由能，流體P-V-T關(guān)系的狀態(tài)方程等知識(shí)，均是物理化學(xué)中所學(xué)習(xí)過(guò)的，需要在化工熱力學(xué)中進(jìn)一步深化與應(yīng)用。

加強(qiáng)與高等數(shù)學(xué)學(xué)科的溝通，解決公式推導(dǎo)計(jì)算難的問(wèn)題。化工熱力學(xué)中涉及到很多計(jì)算，如流體的P-V-T關(guān)系計(jì)算、熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算、化工過(guò)程能量分析計(jì)算、相平衡計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)平衡計(jì)算等，對(duì)高等數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用要求多且較高。應(yīng)加強(qiáng)與相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程的橫向聯(lián)系，做到理論聯(lián)系實(shí)際。在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生放開思路，加強(qiáng)理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)的聯(lián)系，將熱力學(xué)的有關(guān)理論與這些課程的實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，避免學(xué)生認(rèn)為化工熱力學(xué)理論太深、不好學(xué)的現(xiàn)象發(fā)生。

3 引導(dǎo)學(xué)生對(duì)熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算的編程求解；采用雙語(yǔ)教學(xué)，加強(qiáng)綜合知識(shí)的能力培養(yǎng)

化工熱力學(xué)的計(jì)算常涉及較多的公式及參數(shù)，計(jì)算量大且較復(fù)雜，通常需要進(jìn)行試差、迭代來(lái)處理，因而電算在化工熱力學(xué)計(jì)算中起著不可替代的作用。在講授熱力學(xué)性質(zhì)時(shí)，引入陳新志教材中的偏離函數(shù)的內(nèi)容。焓、熵、吉布氏自由能的偏離函數(shù)均可以通過(guò)狀態(tài)方程推導(dǎo)出復(fù)雜的表達(dá)式，編寫程序，即可以得到結(jié)果。相平衡中的計(jì)算更為復(fù)雜，編程計(jì)算大有裨益。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，編程計(jì)算雖然對(duì)部分學(xué)生有一定難度，但多數(shù)學(xué)生卻表現(xiàn)出很大的積極性，隨著上機(jī)題的完成，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力也得到提高。

此外，在教學(xué)中注意向?qū)W生介紹一些英文專業(yè)術(shù)語(yǔ)以及科技英語(yǔ)的表達(dá)方法，為學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)打下一定基礎(chǔ)，并推薦原版教材（Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics，J.M. Smith）部分章節(jié)給學(xué)生閱讀，雙語(yǔ)講解，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的英文閱讀和聽說(shuō)能力。

4 強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，注重學(xué)生實(shí)踐能力及科研能力的培養(yǎng)

在實(shí)踐教學(xué)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，將難懂的知識(shí)與實(shí)際過(guò)程進(jìn)行關(guān)聯(lián)，運(yùn)用所學(xué)基本理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力，將抽象的熱力學(xué)概念和理論具體化，與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，以消除學(xué)生對(duì)熱力學(xué)的畏懼情緒，培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用能力。比如我們延伸了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在二元汽液平衡數(shù)據(jù)測(cè)定和無(wú)限稀釋溶液活度系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，除測(cè)定必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)外，還要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)算回歸出Wilson和van Laar模型方程參數(shù)，再比較兩種模型與實(shí)測(cè)值的偏差大小，并分析原因，從而達(dá)到了理論與實(shí)踐的結(jié)合。另外，還組織感興趣的同學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究。隨著生命科學(xué)和分子熱力學(xué)的發(fā)展，生化模型分子（例如含N，N-二甲基甲酰胺DMF和醇的混合物）由于其在生化過(guò)程模擬中的重要意義，正引起人們?cè)絹?lái)越多的注意。為了更深入地了解這些體系的熱力學(xué)性質(zhì)及分子間的作用力，組織學(xué)生采用Rose平衡釜測(cè)定常壓下二元體系（正丙醇—DMF，正丙醇－異丙醇，異丙醇—DMF）的常壓氣液相平衡數(shù)據(jù)來(lái)關(guān)聯(lián)三元體系（DMF +正丙醇+異丙醇）的性質(zhì)，并通過(guò)熱力學(xué)同一性檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。學(xué)生從查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定原料、試劑及分析方法，到實(shí)驗(yàn)操作，數(shù)據(jù)處理，并進(jìn)行整理寫出研究報(bào)告。這一過(guò)程對(duì)學(xué)生是一次全面的綜合訓(xùn)練，加強(qiáng)了理論與實(shí)踐的結(jié)合。對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題老師及時(shí)解決，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，強(qiáng)化專業(yè)操作技能，同時(shí)也加深對(duì)溶液理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新意識(shí)。

5 適度引入多媒體教學(xué)，提高課堂教學(xué)效果

熱力學(xué)抽象、難懂，多媒體輔助教學(xué)具有形象、生動(dòng)、直觀的特點(diǎn)，便于加深學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解；同時(shí)大大增加了課堂信息量，提高了教學(xué)效率，還可免除教師上課時(shí)寫板書的勞累，因此多媒體輔助教學(xué)還是很有必要的。如在講解化工熱力學(xué)中混合物汽液相平衡計(jì)算，狀態(tài)方程法計(jì)算組成、溫度和壓力時(shí)，往往非常復(fù)雜而且容易出錯(cuò)，迭代步驟繁多，計(jì)算費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如果采用多媒體技術(shù)，可以形象生動(dòng)地展示計(jì)算框圖，在程序中采用循環(huán)語(yǔ)句，只需要輸入初始的條件就可以很快得到結(jié)果。

但使用多媒體輔助手段也有缺點(diǎn)，主要是變換的畫面，雖能形象直觀地闡述豐富生動(dòng)的信息，但用幻燈片顯示熱力學(xué)中公式推導(dǎo)顯得相當(dāng)機(jī)械、呆板，與看書相差無(wú)幾，無(wú)法體現(xiàn)教師的靈活思路，更無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，同時(shí)也會(huì)影響師生之間的情感交流，結(jié)果是學(xué)生反映來(lái)不及記筆記，聽課時(shí)就像看電影，教學(xué)效果差，對(duì)所學(xué)內(nèi)容印象不深，甚至形成了課下學(xué)生借教師課件拷貝的局面。因此，多媒體教學(xué)只是教學(xué)的輔助手段，不能成為教學(xué)的主體形式，多媒體教學(xué)優(yōu)勢(shì)并不是在任何課中都能體現(xiàn)出來(lái)的。熱力學(xué)教學(xué)應(yīng)采用多媒體與傳統(tǒng)板書相結(jié)合方式的教學(xué)手段，板書與多媒體的優(yōu)勢(shì)才能相得益彰，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生思維空間，更好理解化工熱力學(xué)內(nèi)容。

6 改革考核方式，注重學(xué)生靈活應(yīng)用知識(shí)的能力

考試是教學(xué)過(guò)程和教學(xué)成果的檢驗(yàn)，它往往成為教學(xué)過(guò)程的指揮棒，因此考試內(nèi)容及方法的改革是教學(xué)改革的重要組成部分，也是教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)熱力學(xué)課程的教學(xué)實(shí)踐，要求學(xué)生全面閱讀書籍，在歸納整理的基礎(chǔ)上，使知識(shí)系統(tǒng)化，找出學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，再集中解答。由于化工熱力學(xué)的理論性強(qiáng)，大量模型方程難以記憶，閉卷考試要花費(fèi)較多的時(shí)間和精力去記憶公式，難免疏虞理解和應(yīng)用，或本末倒置，顧此失彼。因此采用了開卷考試，考試的目的在于使學(xué)生對(duì)教材體系有個(gè)全面的理解，突出重點(diǎn)和實(shí)用性，善于靈活應(yīng)用。而且整個(gè)試卷均采用英語(yǔ)出題，這就加大了熱力學(xué)題的難度，有些學(xué)生對(duì)英文句子不理解或不懂得專業(yè)詞匯，導(dǎo)致答題南轅北轍。部分學(xué)生懷著僥幸心理，想依賴考場(chǎng)上翻書籍蒙混過(guò)關(guān)，但因課程知識(shí)的復(fù)雜性，突擊過(guò)關(guān)是不現(xiàn)實(shí)的。因此開卷考試，擴(kuò)大了學(xué)生的閱讀量，注重學(xué)生融會(huì)貫通的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]趙云鵬，荊濤.化工熱力學(xué)教學(xué)實(shí)踐的研究[J].長(zhǎng)春師范學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2006，25(4):125—126

第8篇

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)物理；工程熱力學(xué)；教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：高蓬輝（1979-），男，山西興縣人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，副教授；張東海（1977-），男，江蘇徐州人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，副教授。（江蘇 徐州 221116）

基金項(xiàng)目：本文系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)青年教師教學(xué)改革資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2001207）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）22-0087-02

“工程熱力學(xué)”為能源工程、機(jī)械工程、化學(xué)工程、材料工程以及航空航天工程等多門學(xué)科的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，熱工理論的研究與應(yīng)用直接決定能源轉(zhuǎn)化效率、節(jié)能技術(shù)及環(huán)境保護(hù)實(shí)施的成效，對(duì)于人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。因此，作為高校工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，加強(qiáng)“工程熱力學(xué)”的教學(xué)效果就尤為重要。我國(guó)近兩百所高校開設(shè)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)，全部將“工程熱力學(xué)”課程設(shè)置為主干專業(yè)基礎(chǔ)課之一。“工程熱力學(xué)”課程不僅是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)直接為學(xué)生今后的科研和工作實(shí)踐提供理論指導(dǎo)，具有重要的學(xué)習(xí)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。[1]

筆者根據(jù)自身在“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)過(guò)程中的切身體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)，指出應(yīng)注重將基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理理論知識(shí)融會(huì)于“工程熱力學(xué)”課程講授過(guò)程中，促進(jìn)學(xué)生對(duì)熱力學(xué)中抽象概念和過(guò)程的深入理解，達(dá)到提高和改善教學(xué)效果的重要作用和目的。

一、基礎(chǔ)數(shù)學(xué)物理知識(shí)在熱力學(xué)理論中的體現(xiàn)

熱力學(xué)的先修課程主要有高等數(shù)學(xué)和普通物理等課程，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生高等數(shù)學(xué)知識(shí)薄弱，需要在課堂教學(xué)中講解大量的高等數(shù)學(xué)知識(shí)，才能使課堂教學(xué)質(zhì)量得到保證，然而卻浪費(fèi)了“工程熱力學(xué)”課程自身的教學(xué)時(shí)數(shù)，因此探索基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識(shí)體系與熱力學(xué)之間合理的聯(lián)系以及有機(jī)過(guò)渡的教學(xué)方法成為熱力學(xué)教學(xué)中必須重視的問(wèn)題之一。

熱力學(xué)作為一門非常系統(tǒng)且抽象的學(xué)科，其科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性主要是通過(guò)各個(gè)章節(jié)中貫穿其中的數(shù)學(xué)體系來(lái)構(gòu)建而成的。如何科學(xué)、深入理解這些繁雜這些概念和數(shù)學(xué)結(jié)論，成為課堂教學(xué)活動(dòng)中非常關(guān)鍵的一環(huán)。以下我們將例舉熱力學(xué)中非常重要的一些基于數(shù)理知識(shí)的基本概念和理論推導(dǎo)過(guò)程。

1.狀態(tài)參數(shù)

在熱力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，我們把系統(tǒng)中瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況，稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡(jiǎn)稱為狀態(tài)。[2]熱力狀態(tài)反映了工質(zhì)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均特性，描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。而狀態(tài)參數(shù)是熱力系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)，與熱力過(guò)程無(wú)關(guān)，狀態(tài)參數(shù)的這一特性的數(shù)學(xué)特征為點(diǎn)函數(shù)，表示為：

（1）

循環(huán)積分為：

（2）

在教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)將微分的理念融入到狀態(tài)參數(shù)概念的講解中，并通過(guò)全微分將熱力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)為點(diǎn)函數(shù)的特性進(jìn)一步闡述，使學(xué)生深入理解熱力狀態(tài)參數(shù)的特殊性。

2.微變量dh與變化量h的區(qū)別

在熱力學(xué)第一定律的學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)于焓有兩個(gè)非常相似的公式：

（3）

（4）

上式（3）和（4），從外形來(lái)看，非常相似，且學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，也容易忽視其細(xì)微差別。從數(shù)學(xué)角度來(lái)看，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)對(duì)其進(jìn)行區(qū)分。式（3）為焓的微分計(jì)算表達(dá)式，dh為焓的微變量值；式（4）為焓的改變量計(jì)算表達(dá)式，h為焓的變化量，即式（4）是通過(guò)對(duì)式（3）進(jìn)行積分后得到的。這些細(xì)微概念上的差別，帶來(lái)完全不同的熱力學(xué)分析。通過(guò)上述的詳細(xì)講解和區(qū)別，可以加深學(xué)生對(duì)熱力學(xué)中相關(guān)公式和計(jì)算過(guò)程的理解。

3.卡諾循環(huán)與極限的概念

卡諾循環(huán)解決了在一定的高溫?zé)嵩碩1和低溫?zé)嵩碩2間，熱功轉(zhuǎn)換最大效率的問(wèn)題。由于卡諾循環(huán)是典型的可逆循環(huán)，在整個(gè)熱力轉(zhuǎn)換過(guò)程中，沒有熵產(chǎn)，即沒有不可逆因素所引起的做功能力的損失，因此，該循環(huán)熱效率ηtc=1-T2/T1成為兩熱源T1、T2之間工作熱機(jī)的最大循環(huán)熱效率。

在課堂講解中，聯(lián)系實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)和生活中的熱力機(jī)械，指出實(shí)際熱力機(jī)械的熱功轉(zhuǎn)換效率都低于卡諾循環(huán)熱效率ηtc，原因在于卡諾循環(huán)作為可逆循環(huán)，是一理想熱力循環(huán)，其熱效率為實(shí)際生產(chǎn)、生活中熱力循環(huán)效率的極限。[3]因此，實(shí)際生產(chǎn)和生活中的熱力循環(huán)效率只能小于卡諾循環(huán)的熱效率，不可能大于卡諾循環(huán)的熱效率。這樣從數(shù)學(xué)極限的角度也解釋了為什么卡諾循環(huán)效率是一定高、低溫?zé)嵩撮g工作熱機(jī)的最大效率的問(wèn)題，使學(xué)生更加容易理解卡諾循環(huán)這節(jié)的相關(guān)概念和理論。

4.音速

研究流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，我們提出了音速α，并且對(duì)定熵流動(dòng)中音速用下面的公式進(jìn)行計(jì)算：

（5）

在得到音速與溫度之間的函數(shù)關(guān)系時(shí)，指出理想氣體定熵過(guò)程方程式：

（6）

對(duì)式（6）進(jìn)行變形，得到 （7）

在將式（7）代入式（5）時(shí)，遇到與是否等效的問(wèn)題，從形式看，一為偏微分關(guān)系，另一為全微分關(guān)系。但從變量與因變量的角度來(lái)看，同樣反映出變量與因變量間的函數(shù)變化關(guān)系，在課堂教學(xué)過(guò)程中，需要對(duì)這一細(xì)微差別進(jìn)行講解，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理過(guò)程以及數(shù)學(xué)關(guān)系的理解，不可一帶而過(guò)，從而造成學(xué)生概念以及數(shù)學(xué)關(guān)系理解上的斷層和缺失。

二、構(gòu)筑基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)與“工程熱力學(xué)”課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方法

“工程熱力學(xué)”課程的一個(gè)重要特點(diǎn)是基本理論多，基本概念抽象。為此，在課堂教學(xué)中針對(duì)基本理論部分，把講解重點(diǎn)放在基本理論和基本概念的深入理解上，如狀態(tài)參數(shù)、可逆過(guò)程、熱功轉(zhuǎn)換、熱力學(xué)第一、二定律、卡諾循環(huán)、卡諾定律、熵等，這些一定要詳細(xì)講解、分析透徹。特別是熱力學(xué)第二定律的課堂教學(xué)中，因?yàn)樵摬糠謨?nèi)容概念抽象、原理費(fèi)解，又不能用實(shí)驗(yàn)來(lái)演示，所以學(xué)生學(xué)習(xí)非常困難，但熱力學(xué)第二定律作為“工程熱力學(xué)”課程的核心內(nèi)容之一，非常重要。凡此種種，筆者作為“工程熱力學(xué)”課程的講授教師，在教學(xué)活動(dòng)中，認(rèn)為通過(guò)將基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)與“工程熱力學(xué)”課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方法，可以提高和改善課堂教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生對(duì)“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容的掌握和理解。教學(xué)活動(dòng)中可以采取以下的方法，以實(shí)現(xiàn)將基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)與“工程熱力學(xué)”課程結(jié)合的教學(xué)：

1.課程準(zhǔn)備階段

在“工程熱力學(xué)”課程的備課階段，先將本章節(jié)內(nèi)容難以理解的概念、定理以及公式推導(dǎo)過(guò)程摘出來(lái)，同時(shí)考慮這些部分與哪些基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識(shí)相關(guān)，并將這部分?jǐn)?shù)理知識(shí)作為課堂講授內(nèi)容的鋪墊部分準(zhǔn)備到“工程熱力學(xué)”課程的課堂教學(xué)活動(dòng)中，即將這部分基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)寫入課堂講義、PPT教學(xué)幻燈片中。

2.課堂講授階段

在“工程熱力學(xué)”課程的課堂講授過(guò)程中，將熱力學(xué)基本概念、原理和公式的推導(dǎo)與基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)結(jié)合起來(lái)，在講授過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)本身內(nèi)容與基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識(shí)的互動(dòng)講解，從而達(dá)到改善教學(xué)效果、使學(xué)生易于理解和掌握的教學(xué)目的，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)復(fù)雜、難懂內(nèi)容的系統(tǒng)把握和理解。

3.課后反饋階段

課后可以與學(xué)生圍繞課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行溝通，對(duì)課堂教學(xué)不足之處進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，一方面可以掌握學(xué)生的掌握情況，另一方面可以對(duì)教學(xué)方法不斷改進(jìn)，起到再次升華的作用。

三、結(jié)論

“工程熱力學(xué)”作為能源、機(jī)械和化工等眾多學(xué)科領(lǐng)域方面的一門基礎(chǔ)專業(yè)課，其重要性不言而喻。如何改進(jìn)已有的教學(xué)方法，改善和提高現(xiàn)有的課堂教學(xué)效果，成為各高校“工程熱力學(xué)”課程教師所共同關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文從筆者自身的教學(xué)體會(huì)出發(fā)，根據(jù)“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容的特點(diǎn)，提出將基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)融入到“工程熱力學(xué)”的教學(xué)活動(dòng)中，并給出了實(shí)現(xiàn)將基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)與“工程熱力學(xué)”課程結(jié)合的教學(xué)方法和途徑，為“工程熱力學(xué)”課程的講授提供了新的思路和方法，對(duì)其他課程的教學(xué)改革也有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

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第9篇

關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué)；緒論；課堂教學(xué)方案

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）03-0237-02

作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，《工程熱力學(xué)》是很多工科專業(yè)學(xué)生最早接觸的專業(yè)基礎(chǔ)課，一般在大二學(xué)年開設(shè)，能否學(xué)好這門課程不但直接影響到后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)效果，更重要的是關(guān)系到學(xué)生對(duì)上好專業(yè)課的興趣和信心。《工程熱力學(xué)》內(nèi)容較多而且理論性、邏輯性較強(qiáng)，概念較多而且抽象難理解，公式較多而且使用條件復(fù)雜，所以被很多教師和學(xué)生認(rèn)為是一門難教難學(xué)的課程，尤其是剛接觸該課程時(shí)，不容易入門，對(duì)學(xué)生學(xué)好這門課程的熱情和信心有很大影響。

一、工程熱力學(xué)緒論課的重要性

作為課程教學(xué)的第一課，緒論對(duì)于《工程熱力學(xué)》課程來(lái)說(shuō)顯得尤為重要，主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：（1）緒論課要幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)《工程熱力學(xué)》課程的重要性。（2）緒論課是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的第一把火，要激發(fā)學(xué)生對(duì)新課程的向往，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，從而主動(dòng)去學(xué)習(xí)。（3）古人云：“授之以魚不如授之以漁”，緒論課要教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。（4）緒論課是樹立教師形象的最佳時(shí)機(jī)，教師要充分利用好緒論課，樹立好教師的威信和地位，給學(xué)生留下良好的第一印象。

二、工程熱力學(xué)緒論課教學(xué)方案

1.以節(jié)能作為切入點(diǎn)，使學(xué)生明確課程的重要性與學(xué)習(xí)目的。《工程熱力學(xué)》的研究目的最終可歸結(jié)為節(jié)能。節(jié)能減排是近年來(lái)我國(guó)的基本國(guó)策，以節(jié)能作為切入點(diǎn)，介紹當(dāng)前面臨的能源問(wèn)題，說(shuō)明熱能在能源利用中的重要作用，進(jìn)而說(shuō)明提高能量利用率是節(jié)能的一種途徑。當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但能源浪費(fèi)巨大，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能工作大有可為，而《工程熱力學(xué)》主要研究提高轉(zhuǎn)化效率的途徑，顯然，《工程熱力學(xué)》為節(jié)能提供了理論基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)本課程對(duì)解決能源問(wèn)題所具有的意義，這樣使學(xué)生明確了課程的重要性及學(xué)習(xí)目的，同時(shí)使學(xué)生建立起強(qiáng)烈的責(zé)任感和求知欲望。

2.運(yùn)用案例教學(xué)法，理論聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)理性認(rèn)識(shí)。多舉工業(yè)及生活中的工程應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生從感性上升到理性，學(xué)以致用，讓學(xué)生明白學(xué)到的知識(shí)可以解釋和解決許多實(shí)際中的問(wèn)題，這樣才對(duì)學(xué)生有吸引力。比如講述熱能的重要作用時(shí)，可以將火力發(fā)電、煤層氣發(fā)電、汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等作為案例，這些都是平時(shí)常見且與我們息息相關(guān)的事物，學(xué)生對(duì)它們比較關(guān)注而且有很大的好奇心，通過(guò)講解這些熱力裝置的工作原理，不僅可加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，還可提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，增強(qiáng)課程對(duì)學(xué)生的吸引力。

3.合理設(shè)置問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思考，增加與學(xué)生的互動(dòng)。根據(jù)所要講授的內(nèi)容，可以適當(dāng)增加一些難度適中的學(xué)科領(lǐng)域的熱、難點(diǎn)問(wèn)題，或者把要講的內(nèi)容概括成幾個(gè)問(wèn)題，通過(guò)向?qū)W生提問(wèn)，啟發(fā)學(xué)生思考。學(xué)生通過(guò)思考得出結(jié)論，在真正理解的基礎(chǔ)上掌握教學(xué)內(nèi)容，主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的質(zhì)量與效果，同時(shí)培養(yǎng)其思維能力。例如在解釋“熱力學(xué)”中的“熱”時(shí)，可以提出“熱能與熱量的區(qū)別與聯(lián)系”這一問(wèn)題讓學(xué)生思考，接著可以補(bǔ)充說(shuō)明物理上“做功與機(jī)械能關(guān)系”與熱力學(xué)中“熱能與熱量關(guān)系”是相同的，這樣引導(dǎo)學(xué)生利用舊的、已知的知識(shí)去探求對(duì)他們而言是新的、未知的知識(shí)，鼓勵(lì)他們用新的方法、新的思路去獲取這些知識(shí)，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，可以培養(yǎng)他們獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新能力。

4.采用多種教學(xué)手段，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)圖文并茂的多媒體技術(shù)，可以使視覺和聽覺同時(shí)發(fā)揮作用，增強(qiáng)直觀性，有利于學(xué)生認(rèn)知能力的開發(fā)和對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。比如通過(guò)視頻或幻燈片播放人類的用能歷史和自然界中常見的能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，這些現(xiàn)象人們往往習(xí)以為常，熟視無(wú)睹，但其中包含著科學(xué)真理。如果我們結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，利用這些貼近學(xué)生生活的現(xiàn)象導(dǎo)入新課，就可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)踐的不足，可以將一些大型的熱工設(shè)備通過(guò)多媒體用圖形表現(xiàn)出來(lái)，其熱力過(guò)程用Flas表現(xiàn)出來(lái)。比如汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮機(jī)等，可以將實(shí)物圖片和原理圖同時(shí)展示出來(lái)，能讓學(xué)生身臨其境，如同看到實(shí)物一樣。比如火力發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等，可以用Flas將其工作過(guò)程演示出來(lái)，使抽象的概念變得形象生動(dòng)，易于理解。綜合運(yùn)用上述表現(xiàn)方法使得課堂講授直觀形象，新穎生動(dòng)，能夠直接作用于學(xué)生的多種感官，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5.結(jié)合熱動(dòng)力裝置的工作原理引出主要內(nèi)容，使學(xué)生明確課程的結(jié)構(gòu)框架。緒論課既要說(shuō)明課程的研究?jī)?nèi)容及其條理性，同時(shí)還應(yīng)該講明各部分內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系。在條理性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)各部分之間的邏輯關(guān)聯(lián)，學(xué)生能夠從整體上把握知識(shí)，從而避免平鋪直敘，使學(xué)習(xí)效果達(dá)到知識(shí)點(diǎn)由點(diǎn)及線到面的程度。例如：通過(guò)講解熱動(dòng)力裝置（如火力發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等）的工作過(guò)程及原理，使學(xué)生明確實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作需要的條件有四個(gè)：熱源與冷源、工質(zhì)、膨脹做功、循環(huán)，這四個(gè)條件也就是熱力學(xué)的主要內(nèi)容。接著詳細(xì)講解這四個(gè)條件涉及到的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合課程目錄可以引出熱力學(xué)的主要內(nèi)容及其知識(shí)框架，這樣能夠使學(xué)生對(duì)熱力學(xué)的知識(shí)框架和條理脈絡(luò)有個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，確保他們?cè)趯W(xué)習(xí)之前就對(duì)這門課有一個(gè)整體的把握。

總之，緒論課在《工程熱力學(xué)》教學(xué)中具有特殊的教學(xué)地位和重要意義，教師必須充分認(rèn)識(shí)上好緒論課的重要性，認(rèn)真研究和分析緒論課的教學(xué)特點(diǎn)和方法，上好緒論課。如何把緒論講好是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，需要教師在授課內(nèi)容、授課方式、授課方法上不斷進(jìn)行改革和創(chuàng)新，讓學(xué)生不僅建立起基本的工程熱力學(xué)概念，掌握工程熱力學(xué)的基本理論體系以及工程熱力學(xué)的思維方式，同時(shí)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門及相關(guān)課程的興趣和信心，從而使教學(xué)能夠順利開展并達(dá)到預(yù)期的效果。

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