工程热力学课程教学模式的改革与探索

马海英　高峰　李东岩

[摘 要]该研究指出了工程热力学进行课程模式改革的必要性，从优化教学内容、选择多元混合式教学以及课程的考核评价这三方面阐述了工程热力学实施课程模式改革的内容，认为开展混合式教学应该注意激发教师开展课程改革的积极性等，以为其他专业理论课程的混合式教学提供借鉴。

[关键词]工程热力学；课程教学模式；混合式教学

[中图分类号] G642.41 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）11-0063-03

随着计算机技术和网络技术的快速发展及广泛应用，教学对象、教学环境发生了巨大的变化，相应的教学模式、教学手段也必须依据教学对象的需求和教学环境的变化进行变革，于是MOOC、微课、视频公开课等信息化数字教育资源引起了人们的广泛关注，并被大规模应用。[1]现代的教学对象接受新事物能力强，信息化、网络化教学环境对他们具有很大的吸引力，而传统的教学模式下，教师讲解，学生被动接受知识，导致学生作为学习主体的主动性、积极性与创造性缺失，这样的教学方法及教学手段已经满足不了现代信息化条件下的教学要求。如何利用信息技术和网络技术，实现课堂教育和课外学习的有机结合，改革教学模式，提高学生学习的主动性、积极性与创造性，已经成为当代高等教育所面临的重要课题。

一、工程热力学课程实施教学模式改革的必要性

衡量课程教学模式的有效与否，关键看是否有利于激发学生的学习积极性，是否有利于提升教学效果。有效的教学模式必须首先考虑教学对象的学习需求，以现有的教学环境为基础，结合课程教学特点选择合适的教学模式。

（一）课程的特点适合实施混合式教学

工程热力学课程理论来源于实践，应用于实践，它是将经典热力学的基本原理与工程应用紧密结合的一门基础应用学科。此课程的教学目的主要是培养学员应用热力学基本理论，分析解决工程实际中热能的转换问题，以提高能源利用的经济性。该课程具有理论性强、概念定律抽象、计算公式复杂以及工程应用性强等特点，可以采用视频、动画、情景模拟等多种手段，帮助学生理解抽象的概念及实际热工设备的工作流程，提高学生的学习积极性，提升教学效果。可见，该课程的特点适合实施混合式教学。[2]

（二）教学环境的改变要求改变教学模式

现代技术的不断进步以及互联网的广泛应用，为高校教学改革创造了有利条件。2015年7月，国务院印发了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，提出了“互联网+”的理念，互联网在各行各业发展中所扮演的角色在从“辅助者”向“引导者”转变。[3]“互联网+”课程建设，给课程建设与课程改革模式探索提供了新的理念[4]，即利用信息技术以及互联网平台，让互联网与课程建设进行深度融合。基于这种新理念，传统的工程热力学课程也可以借助“互联网+”的平台进行调整，丰富课程教学资源，用信息化改造它，以“线上线下”“课堂内外”等方式进行教学模式改革，激发学生学习的积极性，提高教学效果。

（三）教学对象的学习需求推动教学模式改革

目前，“95后”已成为高校的主要教学对象，他们生长在国家实施改革开放政策经济得到迅速发展的环境下，受西方文化的影响较大，自我意识强，个性张扬，独立思考能力较强，思维活跃，易于接受新事物，学习模仿能力很强。随着信息网络技术的迅速发展，我们的教学对象更喜欢接受具有挑战性、多样性的教学模式，而以前的“粉笔+黑板”“满堂灌”以及“一言堂”等单调的教学模式已经不能满足他们的学习需求。教学对象这种学习需求的变化促使我们改革教学模式，“线上线下”“课堂内外”等多种教学模式混合进行，不断提高教学效果。因此在讲授工程热力学这门经典课程时，教师可以结合“95后”学生的特点，采用多种教学资源，强化“以学生为本”的教育理念，引用混合式教学法对该课程进行教学改革。

二、工程熱力学课程教学模式改革的内容

课程教学模式的改革，必须坚持“以学生为中心、提高教学效果”为基本目标，依据课程特点、教学目标，结合学生学习需求，优化教学内容、教学方法以及教学评价方式等。

（一）优化课程教学内容

工程热力学课程包括基本理论和工程应用两大部分内容，既有经典的理论推导，又与工程实践紧密结合，因此课程内容的优化改革必须做到：一方面突出理论教学，优化理论教学内容的系统性、先进性和科学性；另一方面强化实践教学，注重工程应用，提高学生工程思维能力以及解决实际工程问题的能力。

例如第九章《气体动力循环》主要讨论热力学在活塞式内燃机和燃气轮机动力装置这两类动力机中的原理。其特点为工程性强，内容分散，涉及热工设备多。因此本章内容的优化思路是让学生在了解热工设备的情况下，按照“实际—理论—实际”这样一个思路组织教学内容，重点掌握典型动力装置的实际热力循环、抽象简化后的循环热力过程以及提高实际热工设备热效率的途径。有关活塞式内燃机内容的这一节，其讲解顺序可改为活塞式内燃机概述—点燃式内燃机循环—早期压燃式内燃机循环—现代压燃式内燃机循环，即定容加热循环—定压加热循环—混合式加热循环。教师在讲解过程中，补充与实际生活密切相关的汽车内燃机方面的知识，如结合压缩比概念介绍汽车发动机相关内容。这样优化后的内容符合学员的认知规律，内容之间环环相扣，而且所补充的内容与实际结合紧密，容易引起学生的学习兴趣，有助于提升教学效果。

（二）选择多元混合式的教学模式

工程热力学课程教学模式改革，其目的是调动学生学习主动性、积极性，促进学生打好专业基础，培养学生抽象概括、分析解决实际问题以及创新等综合能力，因此我们在此课程中运用课堂面授、学生自学、网上教学、实验教学等多元混合式的教学模式。

1.课堂面授。由于工程热力学包含经典的定理定律，通过课堂面授学生不仅可以掌握该课程的基本概念、基本定律，还可以通过教师示范、启发引导、案例教学以及课堂讨论等形式主动参与到学习活动中，以进一步加深理解课程内容。比如在学习热力系的概念及分类时，教师可先通过实例分析引出热力系的概念和分类，再借助其他实例引导学生分析和分组讨论，加深学生对这个知识点的理解和掌握。endprint

2.学生自学。工程热力学是在人们长期的生产实践中总结出来的，并且随着实践的发展而发展，许多规律的发现是许多科学家长期探索和研究的结果，因此其内容非常丰富。要让学生真正理解和懂得运用这门课程的有关知识，学生只有课堂学习是不够的，还要在课外进行自学和巩固练习。比如热力学第一定律、第二定律的发现，第一类永动机、第二类永动机，科学家焦耳、克劳修斯、卡诺等生平及对热力学的贡献，这些内容可以让学生在课外查找资料自学，这样不仅可以拓展学生视野，而且可以激励学生，提高学生的创新意识。

3.网上教学。用信息技术制作网络教学课件，建设工程热力学网络课程，通过网络课程教学平台开展对学生的辅助教学，有利于弥补课堂学习资源的不足，提高教学效果。如喷管性能测定实验是一个综合性实验，其目的是验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解。由于该实验设备多，操作流程复杂，并且有些步骤一旦操作失误就有可能影响设备的正常工作，因此为了保证让学生熟悉操作步骤，我们制作了喷管性能测定虚拟实验，把虚拟实验上传至网上，让学生课外在网上提前熟悉实验的目的、操作步骤等，这样不仅可以提高学生的学习兴趣，还可以防止学生因不熟悉操作造成实验设备故障。

4.实验教学。工程热力学主要研究热能的有效利用，以提高能量利用经济性，它与人们的生活实际、工程实践密切相关，工程应用性强，因此在实际教学过程中为加强学生对所学理论的理解和提高学生分析解决实际问题的能力，可增加6学时的实验教学。我们不仅进行原理性验证实验和综合性实验，而且还充分利用各种信息化手段和武器装备部件开展实践教学，将所学基础理论与实际装备型号发动机喷管设计引入课堂，加深学生对专业基础理论及其应用的感性认识，并鼓励学生开展研究性实验，激发学生的学习兴趣。

（三）课程考核评价体系多样化

随着教学内容、方法与手段的改革，课程考核评价体系从内容到方法也应随之改革。教师在混合式教学中，应采取形成性评价和终结性评价的方式，并且加大形成性评价在教学评价中的比例。形成性评价更加注重学习过程，包括课前预习、课堂表现、网上讨论、课程作业、在线测试和网上自主学习等；终结性评价主要指最后的笔试成绩。课程考核评价的组织形式为笔试闭卷+平时考核（课堂表现、网上讨论、课程作业、在线测试和网上自主学习等）+实验考核。注重形成性评价方式和多样化的考核内容，不仅可以激发学生的学习兴趣，而且可以比较客观地评价学生的学习效果。

三、工程热力学课程教学模式改革应注意的问题

工程热力学课程教学模式改革主要是利用信息技术、网络技术建设课程的网络教学平台和开发各种与课程相关的教学资源，将课堂面授和网络教学相结合，实现“课堂内外”和“线上线下”的混合式教学。但由于混合式教学质量受教师、学生等多方面因素的影响，导致其在实践过程中存在着各种各样的变化。为了保证教学质量得到不断提高，教师在开展混合式教学时需要注意处理好以下问题。

（一）重视调动教师开展课程教学模式改革的积极性

尽管在“以学生为本”的教学模式改革中，学生是主体，教师是引导者，但是教师的教学观念、工作量、技能等方面对课程教学模式改革成功与否起重要作用。[5]混合式教学对教师提出了更高的要求，要求教师不仅能够把知识传授给学生，而且要掌握一定的信息技术、网络技术等，这就必须首先激发教师开展课程教学模式改革的积极性。

在教学观念方面，教师要认识到课程教学模式改革的必要性，积极主动提高教学业务水平，掌握多种教学方法和教学手段；在工作量方面，混合式教学需要教师做大量的工作，包括网上答疑、教学资源的制作与整理等，会花费教师大量的工作时间甚至是休息时间；在技能方面，各种教学资源、网络课件学件的制作、混合式教学课程的组织实施等，需要教师掌握更多的教学技能。因此，在进行课程教学模式改革时，必须帮助教师树立先进的教学理念，改变教学工作量认定的标准，加强教师在实施课程教学模式改革技能方面的培训，激发教师参加课程教学模式改革的积极性，提高改革成效。

（二）确保学生的学习主体地位

学生最终掌握知识、利用知识的能力是衡量教学效果的唯一标准，因此不管是课堂面授还是网上教学，学生都是学习的主体。[6]工程热力学课程实施混合式教学，是教师在教学过程中为学生制定合适的知识体系和学习计划，其余大部分工作都需要学生努力去掌握，并将课堂上的知识进行深化，联系实际加以运用。因此，要让学生认识到学习的重要性，激发学生学习的兴趣和主动性，给学生留出足够的自由支配时间，提高课程教学模式改革的成效。

（三）实现课堂面授和网上教学的有机衔接

工程热力学课程网上教学虽然具有丰富的教学资源、便利的沟通工具、先进的互动手段等优势，但在实际教学中教师应进行系统的教学设计，明确哪些内容适合网上教学，哪些内容需要面授，更重要的是必须注意课堂面授和网上教学的有机衔接。如果缺少教师的系统教学设计，课堂面授和网上教学脱节，不仅会影响学生学习兴趣，教学效果更会大打折扣。

四、结语

混合式教学是一种新型的教学模式，其通过课堂面授和网上教学的结合，为学生提供一种全新的学习环境。工程热力学课程具有概念抽象、工程应用性强、与实际结合紧密等特点，可通过优化课程内容、改革教学方式、改革考核形式等手段完成对课程教学模式的改革。混合式教学在实施过程中能充分调动学生的积极性和主动性，激发学生的创新精神，培养学生的实践能力，极大地提高课程的教学质量和教学效果。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 朱媛媛.混合式教学模式在动画专业教学中的应用研究[J].大学教育，2016（5）：39-40.

[2] 张玲.混合式学习在高校教学中的应用[J].教育与职业，2010（20）：142-143.

[3] 国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-07/04/content

_10002.htm.

[4] 陶会平.混合式教学在《管理学原理》课程教学中的应用.[J].教育教学论坛，2016（43）：183-184.

[5] 毛晓仙，郑腾鹰.高校混合式教学质量制约因素分析[J].科教导刊（上旬刊），2015（12）：14-15.

[6] 解筱杉，朱祖林.高校混合式教学质量影响因素分析[J].中國远程教育，2012（10）：9-14+95.

[责任编辑：庞丹丹]endprint