第２２卷第２期 ２０１０年６月 宁波工程学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＩＮＧＢＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０１．２２ Ｎｏ．２ Ｊｕｎｅ．２０１０ 《工程热力学》课程教学改革的探索与实践 张丽娜，蔡伟，巩学梅，温小栋 （宁波工程学院，浙江宁波３１５０１６） 摘 要：文章论述了工程热力学课程建设和改革中，教学方法、教学模式和教学目标改革的思路和措施。从学科特 点出发，善于总结规律，理论与实践相结合，改革教学方法；采用多媒体和板书合理配合，创建新型教学模式；教学过程 中重视学习方法的培养，构建新型教学目标。实践证明，工程热力学教学改革提高了教学质量，培养了学生自主学习、 勇于创新的能力，保证了教学目标的实现。 关键词：工程热力学；教学；改革 中图分类号：ＴＵ一８３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—７１０９（２０１０）０２—０１００—０３ 工程热力学是研究热能有效利用，以提高能量利用经济性的一门学科。我国现阶段的能源有９５％ 左右是通过天然矿物燃料燃烧或核裂变，转换成热能被直接利用或转换成其他形式的能量。认识、掌 握热量在热力设备中转换、传递的规律和方法，对于国计民生具有重要意义。我国政府提出了“可持续 发展”总体战略政策，指出，在能源利用上必须走资源节约型的道路…。目前我国单位产值的能耗是发 达国家的数倍，在能源利用方面具有很大的节能潜力。工程热力学就是研究热能与其他能源转换规律 的学科，对节能具有重要指导意义。因此，工程热力学是能源工程、机械工程、航空航天工程、材料工 程、化学工程、生物工程等领域专业的重要技术基础课，是培养在涉及能源特别是与热能相关的各领域 中具有创新能力人才的基础，也是培养２ｌ世纪工科学生科学素质的公共基础课¨ 。 工程热力学作为一门专业基础课，其理论是各种专业课中进行功、能计算分析的基础，因此具有很 强的应用性。该课程的教学工作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。 宁波工程学院于２００６年招收建筑环境与设备工程专业本科学生，即提出了以培养“知行合一、双 核协同”应用开发型高等工程技术人才为己任的办学目标。工程热力学作为该专业的核心专业基础 课，它的教学工作固然对整个人才培养目标的实现起着极为重要作用。在工程热力学教学中如何增强 教学效果、如何激发学习者的学习兴趣、如何培养学生的创新能力、如何切实提高教学质量、如何使学 生自主学习是摆在每一位教师面前的任务。为此，我们进行了工程热力学教学改革的探索与实践，从 教学方法、教学模式和教学目标等方面阐述了改革的思路和措施。 一、从学科特点出发改革教学方法 （一）学科特点 工程热力学是一门理论性极强的学科，它的基本理论是从工程实际出发，经过抽象、概括和简化的 方法得出的规律。反过来又用于指导解决工程实际问题。其课程特点可用“概念多、公式多、内容多、 抽象难懂”加以概括 。工程热力学具有很强的工程应用背景，其作为专业基础课，因而开设时间较专 收稿日期：２０１０—０１—０８ 作者简介：张丽娜，女，宁波工程学院建工学院。 张丽娜蔡伟巩学梅温小栋：《工程热力学》课程教学改革的探索与实践 １０ 业课早，学生在没有任何专业基础和实践经验的前提下学习本课程，更是加大了学习难度。 （二）改革教学方法 对于工程热力学抽象难懂的学科特点，可以通过改革教学方法帮助学生理解概念，达到轻松学习 的目的。 教师一定要善于总结，将知识点规律化，这样学生就容易理解和掌握。比如：动力循环热效率和逆 向制冷系数、供暖系数的公式，学生总是容易混淆，如果将动力循环和逆向循环综合起来看，那么循环 的经济性指标就是收益／消耗，对于特定的循环，只要搞清楚收益和消耗是什么，问题就轻松解决了。 对于动力循环，系统通过消耗热能收益到功量；对于制冷循环，系统通过消耗压缩机耗功收益到冷量； 对于供暖循环，系统通过消耗压缩机耗功收益到热量。所以对于公式多的章节，就要善于总结规律，那 么问题就迎刃而解了。 课后和学生们交流的时候，经常听他们问这样的问题：学工程热力学有什么用啊？学生经常因为 书中的抽象的理论和枯燥的公式而迷茫，没有学习兴趣和动力。并且工程热力学开课时学生们的实践 基础薄弱，在讲课时提到一些工程问题，他们也难于理解，针对这种情况，设计一些专题，进行案例分 析，一方面使同学们明确工程热力学在工程上的应用情况，一方面这种方式也被学生所喜爱，能够调动 学习的积极性和热情。比如：在讲逆卡诺循环时，分析了它的性能系数，并指出逆卡诺循环是所有逆向 循环的最理想状态，它的性能系数最大。这些理论很抽象，应用到工程实际，可以做一个专题来分析， 我们日常生活中使用的空调采用的是制冷循环，而制冷循环就是逆向循环，目前节能形势日益紧迫，如 何提高制冷循环的性能系数，也就是使其朝着逆卡诺循环的性能系数逼近，这是制冷行业面临的首要 课题。这样将工程实际与工程热力学基础理论融合教学，可以收到事半功倍的效果。 二、创建新型教学模式 传统教学系统是由教师、学生和教材这三个要素构成的，在现代化教学环境下还要多增加一个要 素，就是多媒体教学。随着教育改革的逐步深入，现代科技在教学中广泛应用，多媒体教学在课堂教学 中的地位越来越重要，它以计算机为一个核心，将文字、图形、图像、视频、动画等多种媒体信息在不同 的界面上进行有机的整合，在一定程度上比传统教学生动 。但在课堂上常常还是会出现这样的景 象：教师滔滔不绝、津津乐道，而学生却云里雾里、一片茫然。比如一些抽象理论、计算公式的推导，单 纯采用多媒体教学，使结果很快在屏幕显示出来，整个推导过程在不断的鼠标点击过程中瞬间就结束 了。从认知规律来讲，连续的信息容易被学生接受，离散的信息不易被学生接受，而幻灯片给出的大多 是离散的信息，所以，大部分学生反映连笔记都来不及记，根本没时间去思考、回顾，也就更难深刻地理 解、掌握。所以必须设计新型教学模式，充分体现学生是认知主体。 ． 工程热力学中许多理论是很抽象的，一定要给学生留出时间考虑和接受。比如，热力学第一定律 的推导，它的表述形式很简单，主旨就是能量守恒，可是反映到公式上就复杂多了，所以最好用板书的 形式进行推导，给学生思考的时间，如果用多媒体，一页一闪而过，学生当时好像明白每项的含义，却印 象不深，无法达到好的教学效果。 当然有些时候使用多媒体也是很好的教学途径。比如讲工程热力学的应用中，有热机和制冷机， 如果单纯的用板书讲解理论很枯燥，学生也很难理解，这时如果用多媒体附上实物图，就很直观、形象， 学生也乐于接受。 所以在教学过程中要针对不同内容进行板书和多媒体的切换，更好的发挥各自的优势，达到最优 的教学效果。上课如果使用多媒体教学，在幻灯片的切换过程中也不要将新一页完全展示出来，尽量 采用逐步放映的形式，这样可以帮助学生理清思路，抓住重点。另外，鼓励学生上课时做听课笔记，这 样记忆深刻，有疑问或是新思路时可以及时在笔记上做记号，以便课后攻克难点。 宁波工程学院学报 ２０１０年第２期 三、新型教学目标 对于学生创新能力的培养也是工程热力学课程的重要目标。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的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 专业的科研工作也大有好处。 在工程热力学教学过程中，注意对学生的素质教育。“授人以鱼”不如“教人以渔”，通过课程的学 习更重要的是教会学生分析问题的方法，这将使他终身受益。比如，热力学第一定律的推导使用了系 统分析法，即首先确定一系统，虽然万物都是有联系的，但必须把次要因素忽略，分清系统是闭口系统 和开口系统，再应用相应的公式，从这部分内容的学习，希望学生能够从整体看问题，抓住主要矛盾，才 能提出假设，构建模型，解决问题。这种方法无论是在工程热力学还是其他学科，无论是本科生还是研 究生，都是解决复杂问题的途径，提出假设，把问题简化，才能找到解决问题的突破口。再如，热力学第 二定律的内涵之一是热量可以从低温物体向高温物体传递，但是必须付出一定的代价，这个代价如果 是压缩机耗功，那么就构成了压缩式制冷循环，这里可以启发学生，代价还可以是热能，那么整个循环 就是吸收式制冷循环。学生从以上的例子可以掌握一种方法就是寻求不同的代价可以使热量逆向传 递，进而形成不同的循环模式。 创新能力的培养除了教授学生学习方法，还要鼓励学生经常动脑，经常问“为什么？”，经常思考“能 否用其它方法解决这个问题”等等。我上课时，经常激发鼓励学生提问的兴趣，鼓励他们把老师问倒， 因为现在科学本身有许多是未知的，就是书本上的知识也未必都是正确的，所以要用自己所学的知识 衡量现有的是否正确。许多新思路都是在学生的提问中引出的，这种思考不但培养学生本身的创新能 力，对本学科的发展和进步都有巨大的推动作用。 工程热力学作为多领域的重要技术基础课，该课程的教学工作对于提升《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。笔者通过教学实践，认为应从学科特点出发，改革 教学方法，善于总结，化难为易，多与工程实践结合，充分调动学生积极性；创建新型教学模式，采用多 媒体和板书合理配合，形象而生动教学；构建新型教学目标，教学过程中重视学习方法的培养，授学生 以“渔”，使其终身受用。 参考文献： ［１］中国２１世纪议程编制领导小组．中国２１世纪议程——一中国２１世纪人口、环境与发展白皮书［Ｍ］．中国环境科学 出版杜，１９９４． ［２］何宏舟，邹峥，丁小映．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）：８８—９２． ［３］李敏，李湛．工程热力学与传热学多媒体应用分析［Ｊ］．理工高教研究，２００４，２３（１）：１０１—１０２． Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｒｅｆｏｒｍ ｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ ＺＨＡＮＧ Ｌｉ—ｎａ，ＣＡＩ Ｗｅｉ，ＧＯＮＧ Ｘｕｅ—ｍｅｉ，ＷＥＮ Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ （Ｎｉｎｇｂｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｉｎｇｂｏ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，３ １ ５０ １ ６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｖｉｅｗｐｏｉｎｔｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｆｏｒｍ ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｃｏｕｒｓｅ ｉｎｃｌｕ— ｄｉｎｇ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｒｅｆｏｒｍ ｏｎ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｍｅａｎｓ ａｎｄ ｂｏａｒｄ ｗｒｉｔｉｎｇ，ｓｅｔ—ｕｐ ｏｆ ｎｅｗ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｆｏｓｔｅｒｉｎｇ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｓｔｕｄｙ ｈａｂｉｔ，ｅｔｃ．． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｆｏｒｍ ｈａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｌｅａｒｎ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌｙ ａｎｄ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ；ｔｅａｃｈｉｎｇ；ｒｅｆｏｒｍ