工程热力学课程教学改革探索

戴晓春，闫绍峰



工程热力学课程教学改革探索

戴晓春，闫绍峰

(辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁锦州 121001)

针对工程热力学这门课程在教学中普遍存在的学生学习兴趣不大，教学效果不理想的问题，结合多年的教学经验，提出了几点较为有效的教学改革方法，主要包括在课堂教学方法上的改革，新兴的微课辅助教学、实践补充教学、考核方式改革。实践证明，这些方法能够较好地提高教学质量。

工程热力学；教学改革；教学质量

工程热力学是动力机械、制冷与低温工程、化工等与能源相关专业的重点基础课程，其理论对能源的高效利用与节约、开发新能源有重要的指导意义。随着科学技术的不断进步已经深入到冶金、环境、机械、交通运输、航空航天、电子信息、化学工程等领域[1]。该课程具有教学内容抽象、概念多、公式多且适用条件各异等特点，使某些学生对热力学不感兴趣，甚至产生厌学情绪。如何提高学生的学习兴趣和教学质量是本门课程目前急需解决的重要问题。此外，我国对能源利用率的要求越来越高，对环境保护的质量也相对提高，工程热力学课程教学改革对提高能源的利用效率起着至关重要的影响作用[2]。

一、教学方法改革

（一）课堂教学改革

在启发式教学的基础上，依据具体章节内容，将教学内容划分为基本理论及实践提高两部分。其中，基本理论部分主要是指各章节的基本概念、定理、公式的应用，这部分内容的教学重点应放在理解和应用方面。实践提高部分主要是基本理论的实际应用，可以针对性地解决具体的实际问题，也可以应用于综合设计性实验。这两部分可根据前后相关联的知识点进行具体划分，并不一定限制在同一章节内。例如，讲授“气体与蒸汽的热力过程”这一章节时，基本理论部分为理想气体、蒸汽、湿空气的热力过程。这部分内容公式较多，在授课过程中可让学生通过热力学第一、第二定律的应用，自行推导得出各典型热力过程的公式。这种方法避免了以往“填鸭式”的枯燥讲述，使学生主动融入到课堂教学之中，激发了学生的学习兴趣。同时，这种授课方式也是对热力学第一、第二定律的实践提高教学的一部分。本章节中涉及的压气机、膨胀机、锅炉等机械中的热力过程作为教学中的实践提高内容，如本章的“压气机中的热力过程”一节的教学中，可将课堂的理论知识与压气机性能测定实验相结合，在实践环节加深学生对理论知识的理解，同时，联系生产实践中出现问题，让学生解答。如在实验后可提出这样的实际问题：某炼油厂加氢车间有两台同一型号的三级压气机同时并行工作，其中一台的排气温度突然比另一台排气温度高出17℃，这种现象可能由哪些原因引起？应该采取怎样的措施？调查发现，学生对于解答生产实践中出现的问题具有更高的热情。这种教学方式不仅提高学生学习的主动性，更符合学校培养应用型人才的目标。

（二）微课辅助教学

在互联网飞速发展的大环境下，课堂上的“黑板+多媒体”教学方式已不能满足现代大学生的学习要求。传统课堂教学局限于整体学习，对于学习程度不同的学生很难实现因材施教，针对性不强，而微课的出现恰恰弥补了这一点。将教材内容分成多个知识点，将其中的教学重点、难点、学生学习中易出现的问题、生产实践中常出现的问题及解决方法做成微课件，上传到网络上，学生可以根据自己具体的学习情况，有针对性地反复多次学习。本文仍以“气体与蒸汽的热力过程”这一章中的“压气机的热力过程”的教学为例，主要包含往复式压气机的工作原理及计算、叶轮式压气机的工作原理及计算、多级压缩及级间冷却的原理及计算等微课件。在工作原理的微课件制作时，主要采用动画演示的方式；而相关计算部分要辅助图和图进行公式的推导及实例计算。每个知识点之后有相关的实际问题及解决措施的微课件与之相匹配，使学生能够对所学知识点有更深入地理解。

二、实践环节的补充教学方式

在课堂教学及微课辅助教学的基础上，实践环节的教学作为另一种辅助教学方式必不可少。实践教学是对上述两种教学方式的有效补充，可以弥补现代大学生中普遍存在的动手能力弱及实践经验不足的缺点。本文所说的实践环节不单指在实验室内做实验，在有条件的情况下，可以带领学生去工厂实地观察、实习，或是请工厂的技术人员进行实践环节的授课。如在做“压气机的性能测定”实验前，可以增加压气机拆装实验，使学生对其工作原理有更感性地认知。对于“锅炉生产蒸汽的热力过程”的内容可以去工厂进行实地教学，效果更加显著。

三、考核方式改革

考试作为教学过程的重要环节之一，是教学效果与学习效果检验的重要手段，是引导学生进行创新意识和综合素质培养的重要途径[3]。传统的考试方法是在课程结束后进行期末考试，以期末卷面分数决定学生学习的最终成绩。由于期末时各科考试均集中在考试周，在短短几天的时间学生往往无法归纳整理所学知识，更妄谈利用所学知识来分析、解决问题[4]，所以这种考核方式也不能够客观合理地反映出学生的真实学习情况，因此考核方式改革势在必行。改革后的考核贯穿整个教学过程，考核形式多样化。

首先，在平时的考核中设置答辩环节，这一环节主要考核学生对基本概念及定理、定律的掌握程度，可在每两到三个章节结束后进行一次答辩。由主讲教师主持，对每个同学提出四到五个问题，针对回答情况给予评定。如，什么是准静态过程、什么是可逆过程、两者有什么区别、过程功适用于什么情况下，等等。这部分成绩占总成绩的15%~20%。答辩环节可以督促学生更扎实地掌握基础知识，为后面的实践应用知识打下良好的理论基础。同时也有助于教师随时掌握学生对基础知识的掌握程度，以便随时调整教学进度及教学方法。

其次，加入大作业环节。这一环节与实践环节相结合，要求学生根据所学知识解决实际生产问题。这部分考核可以在结课的前一周将作业布置下去，题目来源于生产实际，允许学生利用一周的时间查找资料，在本课程的最后一节课结束后交作业，根据学生作答情况评分。如给学生某热电厂系统工艺流程图，问题为：当其中某一锅炉内水位超过最高允许值而发生报警，这可能由哪些原因引起的？还有哪些可能的现象也可以判断是锅炉内水位超标引起？等等。这部分成绩占总成绩的25%~30%。这种考核方法能够充分调动学生的学习自主性，提高学习兴趣，同时提高学生分析问题、解决问题的能力。

最后，进行期末考试，采用闭卷形式，考试时间为120分钟，这部分成绩占总成绩的50%~60%。其中填空题和选择题占卷面总分的20%，简述分析题占卷面总分的20%，列举实验现象或生产现象，要求学生依据相关原理进行分析。综合计算题占卷面总分的60%，主要考核学生应用公式及原理的计算能力。

四、结束语

工程热力学是以如何高效地利用热能为背景发展起来的一门课程，高校中涉及工程热物理及能源动力类的专业都开设了该课程。工程热力学知识应用非常广泛。由于其本身特点，为了克服“教师难教”这一困难，要求授课教师要有丰富工程实践经验，将生活中的常见现象及工程中的经典案例灵活运用于教学中，采用多样化的教学手段和考核方式，充分调动学生的学习自主性，从而克服“学生难学”这一困难。同时社会的大环境时刻影响着教学效果，如何根据时代变化随时调整教学方式、提高教学质量是工程热力学教学改革所面临的不变主题。

[1] 王艳玲. 对提高工程热力学教学质量的几点思考[J]. 自然科学, 2015 (9)：51.

[2] 裘薇, 朱群志, 沈坤全，等. “工程热力学”课程教学改革研究[J]. 中国电力教育, 2012(21)：62-63.

[3] 郑太雄. 工科高校考试与教学改革[J]. 中国教育导刊, 2009( 1) :75-76．

[4] 罗翌，刘光远，杨秀峰．工程热力学课程考试改革与实践[J]．当代教育理论与实践，2014.6(12): 68-70．

(责任编校：付春玲)

10.15916/j.issn1674-327x.2017.02.036

G642.4

B

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

2016-02-17

戴晓春(1974-)，女，辽宁葫芦岛人，讲师，硕士。