方嘉　楊億　楊言

摘 要 針對(duì)工程熱力學(xué)這門課程在教學(xué)中普遍存在的學(xué)生興趣不大，教學(xué)效果不好的問題，結(jié)合近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出幾點(diǎn)較為有效的教學(xué)改革方法，主要包括突出重點(diǎn)難點(diǎn)，理論結(jié)合實(shí)踐，多媒體輔助教學(xué)，改變考核方式，改變課堂氣氛。實(shí)踐證明，以上方法能提高教學(xué)質(zhì)量和考試通過率。

關(guān)鍵詞 工程熱力學(xué) 教學(xué)改革 教學(xué)手段

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.07.012

Abstract In view of the problems that students have little interest in the course of engineering thermodynamics， and the effect of teaching is not satisfying. In this work， combining with my teaching experience in recent years， the author proposed some effective reform methods. Mainly including making the focal points and difficulties stand out， combining theory with practice， multimedia assisted teaching， changing the method of examinations and change the atmosphere of class. It is proved by practice that the above methods can obviously improve the quality of teaching and the exam passing rate.

Keywords engineering thermodynamics; teaching reform; teaching methods

0前言

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)、流體力學(xué)是能源與動(dòng)力工程的三大支柱課程，是今后在涉及能源特別是熱能的各領(lǐng)域中深入研究、創(chuàng)新的基礎(chǔ)。[1]工程熱力學(xué)課程從開課以來到現(xiàn)在已經(jīng)有幾十年的歷史了，它是一門專業(yè)性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，長久以來，師生們對(duì)改課程都有“難教難學(xué)”的體會(huì)。如何提高教學(xué)質(zhì)量，已經(jīng)是擺在主講教師中的一個(gè)難題。本文首先分析了工程熱力學(xué)這門課程的特點(diǎn)和教學(xué)中的問題，然后再結(jié)合自己近幾年對(duì)這門課的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了對(duì)這門課程教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì)。

1課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

工程熱力學(xué)課程具有以下四大特點(diǎn)：

特點(diǎn)1：課程內(nèi)容多，包括定律，方程，熱力過程等。[1]工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)從課堂書本目錄看來主要有以下幾點(diǎn)內(nèi)容：基本概念及定義，熱力學(xué)第一定律，氣體和蒸汽的性質(zhì)，氣體和蒸汽的基本熱力過程，熱力學(xué)第二定律，實(shí)際氣體的性質(zhì)及熱力學(xué)一般關(guān)系式，氣體與蒸汽的流動(dòng)，壓氣機(jī)的熱力過程，氣體動(dòng)力循環(huán)，蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)，制冷循環(huán)，理想氣體混合物及濕空氣和化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)等。

特點(diǎn)2：公式多。如開口系、閉口系熱力學(xué)第一定律，熱力學(xué)第二定律，卡諾循環(huán)，理想氣體比熱容，理想氣體熱力過程綜合計(jì)算，濕空氣狀態(tài)參數(shù)等。而且同一個(gè)公式，在不同的應(yīng)用背景下，還有很多不同的表達(dá)方式。

特點(diǎn)3：概念多。如熱力系統(tǒng)包括閉口系，開口系，絕熱系，孤立系，絕功系等;熱力過程包括定容過程，定壓過程，定溫過程，絕熱過程，多變過程等;氣體動(dòng)力循環(huán)包括活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)和燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)等。

特點(diǎn)4：圖表多。如理想氣體定容，定壓，定溫，絕熱，可逆多變過程圖;活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)圖，燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)圖，壓縮空氣制冷循環(huán)圖，濕空氣的焓-濕圖等。

基于上述特點(diǎn)，這門課更多地偏向于公式推導(dǎo)和原理介紹。因此，大部分學(xué)生都感覺內(nèi)容太多、太難，從而從上課初期便失去了學(xué)好這門課的信心。從期末考試結(jié)果看出，學(xué)生大多出現(xiàn)了基本概念不清，公式試用條件不清等問題，這和課程內(nèi)容的邏輯嚴(yán)密性、結(jié)論抽象性有著密切的關(guān)系。在講課課程中，多提高學(xué)生們對(duì)這門課的興趣，從簡單到自主獨(dú)立思考難題，將本來枯燥的課程教學(xué)變得有趣生動(dòng)。

2教學(xué)方法與教學(xué)手段改革

2.1? 突出重點(diǎn)難點(diǎn)

從內(nèi)容上看，前面幾章是介紹熱力學(xué)的基本概念和理論，后面是介紹基本理論，和其他書籍內(nèi)容一樣，大部分前面的理論是一個(gè)后面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，而之后的知識(shí)卻是基礎(chǔ)的升華和應(yīng)用，前后相互關(guān)聯(lián)，形成了一個(gè)完整的體系。熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律貫穿了整個(gè)課程，是這門學(xué)科的重點(diǎn)和難點(diǎn)，所以也需要花大量的時(shí)間來講解。熱力學(xué)第一定律揭示了能量在其傳遞和轉(zhuǎn)變時(shí)，必須遵守的守恒定律。而熱力學(xué)第二定律研究了熱力過程的方向性和可行性。故而需要讓學(xué)生理解本課程主要內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系，使學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握正確的熱力學(xué)分析方法以及本課程的重要知識(shí)內(nèi)容。在課堂開始之前，先把課程內(nèi)容安排和上課的進(jìn)度規(guī)劃告訴學(xué)生，讓學(xué)生能夠預(yù)先了解課程的重點(diǎn)難點(diǎn)在哪些地方，應(yīng)該著重注意哪些地方?？梢宰寣W(xué)生在學(xué)習(xí)前有一個(gè)大致的了解，可以知道在講哪些章節(jié)的時(shí)候應(yīng)該集中注意力或者預(yù)先安排預(yù)習(xí)計(jì)劃以至于可以更好的在課堂上學(xué)習(xí)理解。在講解的過程中需要注意學(xué)生的疑點(diǎn)和難點(diǎn)，適當(dāng)?shù)暮蛯W(xué)生進(jìn)行交流溝通，鼓勵(lì)學(xué)生大膽提問積極思考，做到因材施教，針對(duì)每個(gè)學(xué)生的不同狀況，進(jìn)行針對(duì)性的講解。面對(duì)某些學(xué)生會(huì)一知半解的抽象概念時(shí)，例如開口絕熱系和熱量等的抽象性名詞，應(yīng)該做到單獨(dú)提出來聯(lián)系生活實(shí)際或者借助多媒體輔助進(jìn)行額外的講解。在課下也可以多與學(xué)生溝通交流，了解哪些知識(shí)點(diǎn)是還沒有完全消化掌握的，哪些是已經(jīng)能夠理解思考的。對(duì)于一些大多數(shù)人的疑點(diǎn)難點(diǎn)在下一節(jié)課再拿出來與學(xué)生講解，而于小部分的學(xué)生所不懂的可以課下多與其探討，幫助他們理清思路，能夠自主思考解答。

2.2? 理論結(jié)合實(shí)踐

當(dāng)學(xué)習(xí)的內(nèi)容與學(xué)生已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系時(shí)，能激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣。[2]在教學(xué)中，緊密聯(lián)系生活實(shí)踐，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如講到水蒸氣性質(zhì)的時(shí)候，可以講一下為什么在黃龍高壓鍋煮的飯不容易熟;講內(nèi)燃機(jī)循環(huán)時(shí)，舉例講講內(nèi)燃機(jī)的原理，尾氣處理等當(dāng)下常見的科研問題。講濕空氣時(shí)，可以聯(lián)系露水、結(jié)冰等自然現(xiàn)象。將很多基本的理論知識(shí)與人們生活所熟悉的現(xiàn)象聯(lián)系起來時(shí)，可以很大程度地提高學(xué)生對(duì)這門課程的興趣，還可以幫助學(xué)生提高發(fā)散思考的能力。因?yàn)楣こ虩崃W(xué)是一門內(nèi)容多并且分散的課程，作為老師，應(yīng)該學(xué)會(huì)有序的串聯(lián)各部分的內(nèi)容，將他們聯(lián)系起來，通過對(duì)工程熱力學(xué)知識(shí)體系的研究和分析，可以發(fā)現(xiàn)其實(shí)每個(gè)內(nèi)容和部分之間有明確的脈絡(luò)和主線，因此要著重結(jié)合生活實(shí)際給學(xué)生們講解主線上的內(nèi)容，熱力學(xué)基本定律貫穿全書，可借助生活中的實(shí)際事例來增加學(xué)生的感性知識(shí)，從而加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解和運(yùn)用。在教學(xué)中，這樣的教學(xué)辦法通?？梢酝ㄟ^向?qū)W生提出問題的方式來進(jìn)行，也可通過典型的實(shí)物道具或簡單安全的小實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生們理解。這樣也可以避免在教學(xué)過程中，學(xué)生只會(huì)使用公式解題而不會(huì)應(yīng)用相應(yīng)原理解釋生活的情況。

2.3? 多媒體輔助教學(xué)

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，多媒體技術(shù)（PowerPoint、圖片、動(dòng)畫等）成為了教學(xué)過程中非常重要和便利的工具。[3]由于工程熱力學(xué)概念多、公式多、圖表多等特點(diǎn)，純理論教學(xué)沒有生動(dòng)有趣的畫面，也沒有能吸引人的場景，往往教學(xué)效果不佳。特別是一些抽象的圖表，采用多媒體技術(shù)可以顯著的節(jié)約板書時(shí)間，同時(shí)還能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能使得抽象的概念問題具體化。但是對(duì)于一些復(fù)雜的公示推導(dǎo)，比如開口系第一定律，還是可以用板書的形式教學(xué)，這樣一來可以提高學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的重視程度，二來可以更加清楚的了解知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系。通過多媒體，在時(shí)間充裕的情況下，還可以從網(wǎng)絡(luò)上播放一些課程相關(guān)的小視頻，有時(shí)口頭表述不清楚的情況，可以通過視頻播放形式來了解具體的動(dòng)力裝置、制冷裝置的工作過程，使教學(xué)過程顯得更加生動(dòng)有趣，學(xué)生們的興趣也更加濃厚。通過課件和教材相結(jié)合的教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，有利于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程應(yīng)用的理解和分析，從而對(duì)工程熱力學(xué)在生活中的應(yīng)用能有一個(gè)更加清晰的理解。而老師對(duì)于PPT的細(xì)節(jié)制作也可以用些心，一些課外發(fā)散的內(nèi)容或是講課過程中所需提及的人或物，可以用圖片加文字的方式呈現(xiàn)。或者偶爾插入一些音樂也可以讓長時(shí)間高度集中精力的同學(xué)們可以舒緩一下自己，調(diào)節(jié)一下氣氛。而教學(xué)內(nèi)容則應(yīng)是簡明扼要，關(guān)鍵地方著重指出，公式定理也要在顯眼的地方，對(duì)于自己上課所要用到的PPT也應(yīng)該要對(duì)其內(nèi)容和順序有個(gè)了解。雖然上課可以借助PPT幫助教學(xué)但是不能完全依賴它的能力，比如一些純公式推導(dǎo)和計(jì)算題的解答過程，相比于在多媒體上投影出來的步驟而言，在黑板上一步步的板書和講解更容易讓學(xué)生能夠聽明白，這種時(shí)候就應(yīng)特別注意與板書相結(jié)合著講。使用多媒體技術(shù)上課還有一大優(yōu)勢就是可以讓同學(xué)們?cè)谙抡n時(shí)拷貝上課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，在不理解和有困難亦或是上課沒有聽清楚沒有記好筆記的地方能夠自己再學(xué)習(xí)一遍，學(xué)生在課下可以有足夠充足的時(shí)間自己學(xué)習(xí)，這些能夠自己理解掌握的知識(shí)點(diǎn)也可以不用再次去詢問老師，一是合理節(jié)約了彼此的時(shí)間，二是鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)思考的能力。

2.4? 改革考核方式

考核方式是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)的重要方式，只是學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。目前我校對(duì)工程熱力學(xué)的考核是閉卷考試，這種方式很難考核學(xué)生對(duì)本課程的掌握程度，也很難讓學(xué)生對(duì)本課程產(chǎn)生興趣。因此，我建議考核采用平時(shí)大作業(yè)，小測驗(yàn)及考勤加期末閉卷考試等綜合給出學(xué)生成績。此外，考試中還可以增加一些附加題，這樣可以讓學(xué)生們盡量拿到更多的分?jǐn)?shù)，也達(dá)到分層次培養(yǎng)的目的。將對(duì)于改變教學(xué)方法，改變考核方式可以更大的激發(fā)出學(xué)生對(duì)這門課程的激情?？己朔绞胶芏鄬W(xué)校借用了期中小論文的考核方式，通過完成小論文，一方面可以加深學(xué)生對(duì)熱力學(xué)基礎(chǔ)理論和體系的理解，另一方面又培養(yǎng)了科技類文章的寫作能力，鍛煉了自己的文筆和思維的能力。小論文這種考核方式也是很多學(xué)生感興趣且重視的環(huán)節(jié)，選題可由學(xué)生自主選擇，這樣也能使學(xué)生了解到工程熱力學(xué)在生活中的具體應(yīng)用和原理，而不是只傳授了書本知識(shí)。在教學(xué)過程中，很多同學(xué)基礎(chǔ)并不是在同一個(gè)起跑線上，在出試卷的過程中，設(shè)計(jì)附加題的目的就是使學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、基礎(chǔ)好的學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)過程中能夠體會(huì)到學(xué)習(xí)這門課的快樂，也可讓學(xué)習(xí)能力較差的學(xué)生體會(huì)到思考的樂趣，而不是知識(shí)的死記硬背。

2.5 改變課堂氣氛

在課堂中可以適當(dāng)引入一些生動(dòng)的例子，這些有趣的細(xì)節(jié)不僅可以調(diào)節(jié)一下課堂氣氛，還可以拉近師生關(guān)系，讓課堂不再是那么緊張古板的氣氛。如果教師講臺(tái)上面講得口干舌燥，下面的學(xué)生卻或埋頭專心于自己的事情，或與旁人談笑風(fēng)生，自然也達(dá)不到傳道授業(yè)的目的。而過度的詼諧與幽默固然可以使學(xué)生樂于聽講，然而課堂卻不是一個(gè)娛樂頻道。能吸引學(xué)生注意的并不僅僅只有笑話和故事，還有這種能讓學(xué)生想要收獲的知識(shí)。而想讓學(xué)生能夠有所收獲，老師應(yīng)做到不僅僅是傾囊相授，更應(yīng)努力能讓講臺(tái)下的同學(xué)們感受到學(xué)科的魅力與奇妙，能夠自主自愿自發(fā)的去學(xué)習(xí)去理解，這樣學(xué)習(xí)的效率不可謂不大大地提升。而這就得要求授課的老師也同樣深深地喜愛自己所教授的內(nèi)容，在課堂上，不再照本宣科或是直接勾畫考試重點(diǎn)，而是按照自己的思路想法來備課，能夠發(fā)散思維舉例總結(jié)。講授的知識(shí)點(diǎn)也應(yīng)準(zhǔn)確合理的，不能是錯(cuò)誤和過時(shí)的。而滿足這些條件，讓學(xué)生覺得不錯(cuò)的課程，對(duì)老師的專業(yè)知識(shí)，思維能力，教學(xué)能力都有極高的要求;對(duì)學(xué)生自身的條件也有一定要求，如果學(xué)生自己沒有自發(fā)想要學(xué)習(xí)的想法配備再好的老師也是無濟(jì)于事的。

3結(jié)論

工程熱力學(xué)是一門基礎(chǔ)課，也是一門必修課。本文首先總結(jié)了這門課程內(nèi)容多、公式多、概念多、圖表多的特點(diǎn)，然后通過突出重點(diǎn)難點(diǎn)，理論結(jié)合實(shí)踐，多媒體輔助教學(xué)，改變考核方式，改變課堂氣氛等方式探討了教學(xué)改革措施，教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這些措施有利于提高學(xué)生的積極性，從而達(dá)到提高教學(xué)效果的最終目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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