信息化教学资源在工程热力学教学模式改革中的应用

韩二帅 王丽娜 徐言晖

谭羽非等主编和廉乐明主审的《工程热力学》（第六版）一书，前半部分为基础性理论内容，目的是使学生能很好地掌握热力学基本概念和热力学基本定律的实质，并能灵活运用和分析各种热力过程，后半部分主要是热力学基本理论的工程实际应用，有助于培养学生解决工程实际问题的能力[1]。但从目前的教学情况来看，传统的工程热力学教学模式难以达到各高校所期望的效果，工程热力学是建筑环境与能源应用工程专业的一门重中之重的专业基础课，该课程的学习成效深刻影响着学生专业课的学习，从而影响了学生毕业后走上工作岗位解决实际工程问题的能力。以笔者所在学校的建筑环境与能源应用工程专业为例，通过大量的考察与调研，提出一系列工程热力学教学现状的问题及相应的解决方法，结合当前信息化教学资源的广泛应用，以期改变工程热力学教学现状，提高工程热力学的教学效率和教学质量以及学生自主学习和实践创新的能力。

1 工程热力学教学现状

1.1 部分学生学习态度不端正

部分学生学习态度不端正，缺乏积极学习的主动性，只是为了完成必修学分而学习，并对课堂教学的依赖程度高，还未从高中的学习方式中转变过来[2]，甚至学生上课玩手机从不听讲，原因是作为学生没有良好的学习态度和没有明确的学习目标，也没有产生对工程热力学学习的兴趣，这样的情况想要学好一门专业基础课是很难的。

1.2 部分学生缺乏学习的自主性

部分学生缺乏学习的自主性，大多数同学上课前从不预习，课堂上跟不上老师的思路，无法有效参与课堂互动，导致课堂气氛不活跃，更难有学生主动思考，主动提出问题，因此，以老师为主导的传统课堂教学模式的弊端暴露无遗。另外，学生由于传统思维的惯性和不善于复习总结，不能将前面所学的知识联系起来，导致在思考课堂问题的时候产生一定的困扰，不利于学生创新实践能力的培养。

1.3 课后练习难

据学生反映，工程热力学课后练习有一定难度，与课堂例题难度不相匹配。仅仅依靠课堂上学习的工程热力学知识难以应对课后练习题，课堂上老师通过介绍基本概念以及基本公式并分析典型例题来帮助学生理解基本内容，但部分学生即使课堂上认真听讲，课后习题依然觉得困难重重，原因在于学生并未真正理解课堂上老师简述内容，只是一知半解。因此课堂下需要同学们巩固课堂所讲内容，只有把概念理解透彻了，解题的思路才会清晰，但大部分同学急于完成学习任务，盲目解题，不仅花费了大量时间，对自己巩固课堂知识也没有帮助。

1.4 分不清课堂知识的主次

虽然许多高校老师通过在课堂上使用PPT 讲解课堂内容，在一定程度上提高了学生对于学习的兴趣，但往往由于课堂时间长，老师对于教学进度无法把控，PPT 内容包含整章，涵盖量大，覆盖面广，学生分不清主次，用手机拍照，认为能在课下复习，但事实上很少有同学能在课下可利用这些照片复习，更多的同学只是给自己一个心理安慰，占用了手机内存而已。

1.5 课程考核模式太过单一

目前，大多数高校将工程热力学考核方式定性为考试课，采取平时成绩占比30%和期末考试成绩占比70%的模式进行考核，从中可以看出，期末考试成绩占比较大，使得部分学生平时不学习，期末考试前一周采取熬夜复习的突击学习方法甚至极个别学生采取作弊的方式通过考试。平时成绩基本上也是根据学生提交作业情况、缺勤情况来评定，这就使得很多学生平时养成了懒散的习惯，这样的考察模式具有很大的不合理性。

1.6 实验效果不佳

实验教学上，通常是老师提前通知学生预习准备实验，在预习实验时，多数学生只是把实验指导书上的内容机械地抄了一遍，没有对实验整个过程充分了解，导致在实验时，还是参考指导书进行实验，这使得实验时间更加紧迫[3]。实验课时，老师先讲授理论知识并对实验设备做出简单介绍，现场演示实验操作步骤，并讲明实验中需要注意的问题，在实验过程中由于各学生之间有明确的分工，很多同学不能对整个实验操作过程了解透彻，例如实验记录者对于实验的操作并不太了解。在进行数据处理得到实验结果后，实验误差较大，也不能分析实验中出现的问题。实验结束在上交实验报告后，发现抄袭现象十分严重，部分学生对实验课敷衍了事，这不利于学生动手实践和创新能力的培养，也使得实验教学的效果大打折扣。

2 工程热力学教学模式改革

2.1 翻转课堂应用于平时教学

随着互联网技术的快速发展与广泛应用，教学方法与教学模式也要顺应时代的变化和学生的学习习惯做出相应的变化，随之，MOOC、微课、翻转课堂等信息化数字教学资源应运而生[4]。翻转课堂以学生为主导，老师积极引导学生主动思考，提高学生学习的自主性，在课前发布本节工程热力学的教学视频，通过学生的讲解和与学生的积极互动，了解学生对于本节重要知识点的掌握程度，并进行有针对性的辅导，这样一来，学生的学习目标明确了，学习兴趣提高了，上课违反纪律的情况也会逐渐消失。

2.2 教学模式情景化

工程热力学对于学生学习后期的专业课和毕业后走向工作岗位有极大的帮助，因此，在授课过程中要引入应用案例或应用场景，引导学生自主思考和探究性学习，逐步培养和提高学生分析和解决实际工程问题的能力[4]。工程热力学是理论与实际紧密结合的学科，在课堂上进行理论教学的过程中，应加入相应的经典工程案例或应用场景，不仅有助于学生的理解，将这些理论应用于实践，可以提升学生的自我成就感，增强他们对专业学习的兴趣，也可以提高学生的创新实践能力。

2.3 组建课程学习小组

在工程热力学的日常老师授课和学生学习中，老师为了让学生更好地理解和掌握课堂所授知识，会使用比较简单的情景或是公式的简单应用，但学生课下完成练习时，觉得很有挫败感，因为课后练习常常与实际相结合，所涉及的内容也不是一个特定的公式或概念，而是几个概念几个公式，这就比较困难了。对于以上问题，组建学习小组可以使几个同学在一起发表自己的看法，每一个同学对不同概念的理解程度不同，对同一概念的理解深度也不一样，通过学习小组之间人员的相互交流，可以取长补短。组建学习小组是对课堂知识的再深化，对于提高学生的学习成绩很有帮助。

2.4 MOOC 的教学实践

为便于学生对于课堂所讲述知识的回顾，笔者所在建环教研室向学生推荐了工程热力学MOOC。具体来讲，老师会把PPT 呈现到课程中，对于课堂的基础和重要知识点进行二次讲解，学生亦可以充分利用其他时间巩固复习，并在MOOC 课程结束后解答老师布置的习题来检验自己的学习情况，老师也可以借此查看教学情况。此外，对于学生不了解的问题，也可以反映在MOOC 课程上，老师和同学们可以帮助一起解决，这样学生能够把握课堂学习的主要内容，将巩固复习的时间充分利用起来。

2.5 课程考核评价体系多样化

为使学生能在工程热力学这门课中有更多的收获，相应的课程考核方式也应该趋于多样化[5]。对于工程热力学这门课而言，重视平时学习的过程，提高平时成绩占总成绩的比重，诸如将学生的课前预习、课堂表现、学习小组的学习情况、线上线下作业完成情况以及实验操作情况等列入平时成绩的考核，增强学生对于平时学习的重视，能够有效降低课程考核的不及格率，使学生对于课程的学习更加深入。

2.6 “微实验”和虚拟仿真实验在工程热力学实验中的应用

“微实验”是借鉴“微课”的形式记录实验过程中的关键步骤，授课老师和实验老师提前发布微实验视频内容，使学生提前了解实验主要内容和实验过程中的注意事项，在微视频播放结束后，对实验中的基本问题进行提问讨论，从而提高学生对实验内容的理解和掌握。通过使用微实验视频，可以提高学生的自主学习能力，老师也可以借此检查实验效果不仅节省了实验时间还提高了实验完成质量，同时也可在实验结束后探讨实验中存在的问题，老师也可从单一的传授学生知识转到指导学生学习中来[6]。随着虚拟仿真实验的大力发展，可以将工程热力学的相关实验以虚拟仿真的形式呈现出来，更具有针对性，学生亦更好理解和掌握。

3 结语

时代在快速发展，信息化教学资源的应用越来越广泛，工程热力学课程教学模式必须加快进行改革，与时俱进，同时，学生作为高校教育的主体，必须结合学生实际存在的问题，对症下药，提高高校的教学质量和教学效果。结合工程热力学课程与工程实际结合紧密的特点，通过不断优化教学模式，引导学生主动思考，充分调动学生学习的积极性，逐步培养和提高学生的创新和实践能力，为学好建筑环境与能源应用工程的专业课奠定坚实基础。