《工程热力学》课程实施研究性教学的探索与实践

谭羽非+王雪梅

摘要：研究性教学模式是相对于单向知识传授模式提出的，是以培养高等工科院校综合素质和创新能力为目标，通过将教学过程的课内讲授与课外实践相结合，引导学生进行研究性学习，从而达到培养复合型人才的目的。文章以《工程热力学》课程教学为例，从研究性教学模式构建、实践过程和实施效果分别进行了论述。实践结果表明：研究性教学的实施不仅能提升学生的学习和科研能力，还拓宽了学生的知识面，同时使教师能及时了解知识发展与创新动态，更新教学资源，充实教学内容，真正做到教与学的和谐统一。

关键词：研究性教学模式 ；《工程热力学》课程；探索与实践

在高校工科专业，专业基础课程肩负着连接基础课和专业课的桥梁作用，由于课程涉及的理论深奥，公式和计算量大，教师在课堂上往往需要不停地讲述，学生只能被动听课，主动性难以发挥。国家教育部在 “关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见”中强调“要积极推动研究性教学，提高大学生的创新能力”，向高校明确提出了开展研究性教学的要求。如何在《工程热力学》专业基础课教学中实施研究性教学，将教学任务由原来的满堂灌转为传授知识、创新思维和科研能力培养并进，五年来课题组教师针对实施研究性教学的理论基础、实施条件和对策进行研究分析，调研了国外大学专业基础课程研究性教学的经验及特点，对《工程热力学》课程从研究性课堂教学、课外教学、教学与科研结合3个角度，以及教材建设和考核方式等多方面，进行了教学实践，取得了丰硕的教学成果。

一、研究性教学模式的构建

所谓研究性教学，就是将课内讲授与课外实践、教师引导与学生自学、教材与阅读有机结合并达到完整、和谐、统一的教学。研究性教学是高水平工科大学应该具有的一种教学模式，是以研究为本的学习模式，让学生在教师指导下主动学习，通过实行教学与研究的有机结合、人才培养与课程建设的有机结合，使学生有机会接触科技前沿，扩大探索未知领域的视野，在学习过程中获取探索世界的宽松环境，激发创新的欲望。而对于教师来说，在教学科研相结合的教学氛围中，教师需要更新观念和增强研究意识，提升自身的素质和能力，加强教师和学生间相互交流和互动，这样才能很好地满足研究性教学模式的需求。

二、研究性教学模式的实践

（一）研究性课堂教学模式

课堂上强调教学的互动和学生的参与，让学生思维始终处于思考和兴奋状态。课堂教学中，针对某些重要概念，及时给出灵活多样的思考题，比如，在讲授“熵”概念时提出问题：热力学第二定律和达尔文进化论是否相违背？为什么熵不能减少？

在实施研究性课堂教学模式过程中，对课程信息量大、数学公式多的基础理论部分，通过多媒体电子教案的制作，减少学生学习的枯燥性，我们还充分发挥网络教学的优势，进行相关辅助教学信息的传输，如通过录像片直观显示与本领域相关的实际工程，动态显示各种热力现象的内在规律及影响因素等。通过网络化的计算机辅助教学，完成答疑式、示教式等交互性和个别化的教学过程。

（二）研究性教学内容的创新

推行研究性教学模式，我们对教学内容的改革采用了由一般到特殊的体系，较传统的从特殊到一般的教学体系有明显的先进性。例如热力学第一定律的讲授，从能量守恒定律在热力学中的应用讲起，然后再讨论涉及热能时的特殊性，以及在闭系、开系和循环过程中的应用，进而按照不同的专业要求，进行不同的取舍和组合。在课堂上循序渐进的讲透并行结构中的一个知识点，其余并行结构的内容，通过让学生参照授课内容自学，有意识地培养自己的知识迁移和应用能力。

研究性教学内容的创新，还集中表现在将授课教师的科研成果引入课堂教学，例如我们将复合墙体的节能改造等科研成果结合教材内容进行实例讲解，拉近学生与最新成果的距离，开拓学生思维，吸引学生注意力，提高从事科研工作的兴趣。

（三）研究性国家规划教材的修订

在修订出版的国家十二五规划教材《工程热力学》（第六版）中，为配合研究性课堂教学的实施，在保留传统内容和学时需求基础上，对教学内容进行了更新，增加反映当今热工领域最新科研成果，删去与基础课程交叉重复的内容，并进一步从工程应用的角度来加以论述。对教材的编写形式也进行了积极的创新和优化，突出了新知识、新技术和新方法，将工程热力最新发展及在解决现代科学技术问题中的应用，渗透到各章节中，如新型制冷工质及新循环等，使学生能够站在工程热力学学科发展前沿，了解本课程与国民经济、现代科学技术发展之间的关系，激发学生的学习兴趣。

在各章节中增设了小结、讨论与交流、查阅资料等教学形式，对新教材例题与课后习题的修订，一方面借鉴国外教材经验，增加了大量的例题与习题，另一方面结合国内工程实际的需求，在习题的选取上，注重与工程实际的结合，突出工程价值。

（四）研究性教学的结构化考核方式

在研究性教学实践中，对学生学习成绩的评价，提出贯穿整个教学环节的结构化多环节的加权平均考核方式，实行平时、期中考试、小论文、作业、实验、期末考试全方位考核学生学习质量的考核方法。

平时成绩包括课堂提问与讨论，鼓励学生积极思考和发言，考核平时学习态度和基本知识掌握情况。实践环节的考核，通过课内实验和开放性实验，考核学生动手能力，克服高分低能现象。期末考试卷中，增加结合工程实践的综合分析题型，考查学生学习本课程后的分析和解决问题能力。在本课程教学之初就布置学生撰写科技小论文，学生对本项作业表现了极高的学习兴趣，有的同学还写出了水平较高的论文。例如，有同学利用课余时间完成了关于“北方地区辅助采暖的最佳方式”“建筑节能的未来”等好文章。

（五）教学与科研结合的课外教学

研究性教学的实施还拓展到教学与科研结合的课外教学，设计开放性实践教学计划，多方面切入完成教学与科研结合的课外教学实践过程。一是完善了现有的“演示型”“验证型”实验项目，二是结合教师的科研项目和成果，将其梳理成为“应用型”“设计型”“综合型”实验。近两年学生自由选择和组织团队，利用实验装置和课堂上研究性教学所述的实验范围内容，通过完成新型散热器测试、新型材料蓄能以及吸收式热泵等方面的创新实验，调动了学生学习的主观能动性，多次参加系列大学生创新竞赛。

教师结合自己的科研项目到实验室中承担部分实践教学工作，指导学生进行创新实践活动，是研究性课外教学实施的关键。教师利用自己的科研课题，开发科研创新综合型实验，为学生提供尽可能多的科研机会。目前课题组每位教师都带领本科学生，结合自己的科研课题，完成大学生科技创新活动，为大学生下一步进入研究生深造奠定了基础。

三、研究性教学模式的实践效果

《工程热力学》课程经过5年研究性教学模式的探索和实践，注重了理论教学、实验教学及课外科研活动的协调，强调了学生创新能力和综合素质的培养，改变了对学生填鸭式的学习方式。近5年来，在《工程热力学》建成为省级精品课程基础上，课程组教师承担完成了国家和省十二五教学课题，以及高教学会的教研项目4项，陆续出版国家十一五、十二五规划教材3部，2名骨干教师培养成为学校基础学科带头人， 2名教师晋升为副教授，课题组共组织50余个科研创新实验小组，近100余名学生参加了科技创新实验，如“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛等，获国家和校多项奖励。

研究性教学既能发挥教师的主导作用，又能发挥学生的主体作用；既能培养学生的学习兴趣，又能提高学生分析解决问题的能力；既能使学生掌握系统扎实的基础知识，又能培养学生的实际操作能力，克服了接受性教学的缺陷。

研究性教学的实施不仅拓宽了学生的知识面，提升了学习和科研能力，还提高了他们的协作精神和交往能力。教师教学理念也发生改变，能及时了解知识发展与创新动态，更新教学资源，充实教学内容，真正做到教与学的和谐统一。

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