[摘 要]高等工程熱力學(xué)是工程熱物理及熱能工程專(zhuān)業(yè)研究生的學(xué)位必修課之一。該課程要求學(xué)生學(xué)習(xí)熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律，在初步掌握工質(zhì)的熱力性質(zhì)、熱力過(guò)程的計(jì)算和分析后，進(jìn)一步學(xué)習(xí)工質(zhì)的熱力性質(zhì)、多組分熱力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)等相關(guān)內(nèi)容。教學(xué)目的是提高研究生在相關(guān)學(xué)科的科學(xué)探索的能力?；诖?，文章在介紹課程的特點(diǎn)后，從教學(xué)內(nèi)容的梳理、教學(xué)方式的探索、考核方式的改革等方面，探索課程教學(xué)的方法和措施，提高研究生的科研、創(chuàng)新和探索能力。

[關(guān)鍵詞]高等工程熱力學(xué);教學(xué)方法;教學(xué)內(nèi)容

[基金項(xiàng)目]2019年上海電力大學(xué)研究生核心課程建設(shè)立項(xiàng)“核心課程建設(shè)—高等工程熱力學(xué)”（YKJ-2019003）

[作者簡(jiǎn)介]劉青榮（1976—），女，山東招遠(yuǎn)人，工學(xué)博士，上海電力大學(xué)能源與機(jī)械工程學(xué)院副教授，主要從事分布式能源研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] O551.3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）27-0146-02[收稿日期] 2019-09-27

高等工程熱力學(xué)是上海電力大學(xué)的工程熱物理、熱能工程方向的研究生的學(xué)位課之一。本門(mén)課程在本科工程熱力學(xué)熱功轉(zhuǎn)換理論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步講授提高熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程中的熱力學(xué)完善程度、工質(zhì)熱力性質(zhì)的表述、新工質(zhì)研究、熱力系統(tǒng)的評(píng)價(jià)和化學(xué)熱力學(xué)等相關(guān)內(nèi)容。該課程對(duì)能源的高效利用、節(jié)能和新能源開(kāi)發(fā)都具有重要的理論價(jià)值和指導(dǎo)意義。

該課程的教學(xué)內(nèi)容概念多且抽象，理論性強(qiáng)且覆蓋知識(shí)面廣。從多年的教學(xué)反饋來(lái)看，學(xué)生普遍認(rèn)為理論難，課程內(nèi)容與工程實(shí)踐聯(lián)系不緊密，因而學(xué)習(xí)興趣不高。而且，他們多注重知識(shí)的短期功利性，認(rèn)為有用的就會(huì)深入細(xì)致地研究，而對(duì)于在短期內(nèi)無(wú)法看到利益的學(xué)習(xí)則相對(duì)被動(dòng)和消極。為了達(dá)到高等工程熱力學(xué)在教學(xué)過(guò)程中所應(yīng)有的教學(xué)效果，必須開(kāi)展相關(guān)的教學(xué)改革和探究。國(guó)內(nèi)很多高校都在這方面展開(kāi)了卓有成效的工作[1-2]?；诖?，本文首先總結(jié)高等工程熱力學(xué)課程的特點(diǎn)，而后從教學(xué)內(nèi)容的梳理、教學(xué)手段的探索和考核方式的改革等方面展開(kāi)討論。

一、高等工程熱力學(xué)的特點(diǎn)

（一）內(nèi)容多、理論強(qiáng)，教學(xué)難

該課程首先涉及熱力學(xué)基礎(chǔ)，包括基本概念，熱力學(xué)第一、第二定律，熵產(chǎn)和作功能力等內(nèi)容;之后有流體工質(zhì)的熱力性質(zhì)，包括熱力學(xué)函數(shù)的一般關(guān)系式、實(shí)際氣體狀態(tài)方程、工質(zhì)熱力性質(zhì)的計(jì)算和推算;還有多組分系統(tǒng)的熱力學(xué)基礎(chǔ)，包括多組分單相混合物系統(tǒng)、多組分系統(tǒng)的相平衡等內(nèi)容;另外還有化學(xué)反應(yīng)和燃燒的熱力學(xué)、熱力循環(huán)、不可逆熱力學(xué)等內(nèi)容。內(nèi)容豐富、理論性強(qiáng)、理解難度高。學(xué)生在學(xué)習(xí)中很難與實(shí)際工程實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)習(xí)目的性不明確，認(rèn)為學(xué)了也對(duì)研究工作沒(méi)有幫助。而且大部分內(nèi)容只是純理論，教師無(wú)法開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生興趣被進(jìn)一步抑制。

（二）高等工程熱力學(xué)的重要性

該門(mén)課程是能源與動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)研究生最重要的一門(mén)基礎(chǔ)課。其理論對(duì)能源的高效利用、熱力系統(tǒng)的評(píng)價(jià)和節(jié)能以及新能源的開(kāi)發(fā)和利用都具有積極的指導(dǎo)意義。并且學(xué)生學(xué)好這樣一門(mén)理論性極強(qiáng)的課程，不僅僅是掌握了一門(mén)基礎(chǔ)課程，更多的是培養(yǎng)和鍛煉了自己發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題，找出解決問(wèn)題的思路、手段和方法等方面的科研能力。

二、教學(xué)方法的改進(jìn)和探索

（一）教學(xué)內(nèi)容的梳理

該課程的教材和參考書(shū)內(nèi)容多、全面且繁雜，教師和學(xué)生都容易抓不住重點(diǎn)和核心。因此很多學(xué)校在開(kāi)設(shè)該課程時(shí)，都會(huì)根據(jù)自己學(xué)校的學(xué)科歷史沿革和特點(diǎn)，梳理教學(xué)內(nèi)容。上海電力大學(xué)是一所以電力為特色的綜合性大學(xué)，課程教學(xué)對(duì)象中有相當(dāng)一部分會(huì)從事電力行業(yè)相關(guān)的工作。因此本校該門(mén)課程的主要內(nèi)容如下：

熱力學(xué)基礎(chǔ)部分：講述基本概念，熱力學(xué)第一、第二定律等理論框架。主要是使學(xué)生能夠理解熱力學(xué)里的能量守恒和轉(zhuǎn)化、熵的物理意義、作功能力和火用損失等基礎(chǔ)理論。

純凈流體熱力性質(zhì)：講述純凈物的熱力學(xué)共性、狀態(tài)方程的多種表述、熱力學(xué)基本關(guān)系式和純凈物熱力性質(zhì)的計(jì)算，為學(xué)生在處理實(shí)際工質(zhì)的熱力過(guò)程中提供一個(gè)解決問(wèn)題的思路。

混合物系的熱力性質(zhì)：講述混合工質(zhì)的熱力性質(zhì)的表述方法和如何借助純凈物熱力性質(zhì)的計(jì)算方法來(lái)計(jì)算混合物系。主要涉及偏摩爾參數(shù)、逸度、逸度系數(shù)、活度和活度系數(shù)等概念。

化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)：講述涉及化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)基礎(chǔ)理論，包括反應(yīng)熱、熱效應(yīng)、生成焓、燃燒焓以及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的熱量和功計(jì)算的蓋斯定律和基爾霍夫定律，最后還涉及化學(xué)反應(yīng)方向和平衡條件的判定和表述。

熱力系統(tǒng)的評(píng)估與分析：首先就熱力系統(tǒng)評(píng)價(jià)的第一、第二定律法展開(kāi)討論，并簡(jiǎn)要介紹熱經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)的方法和概念。

（二）教學(xué)方式的探究

為提高研究生教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新能力，很多老師開(kāi)展了相關(guān)的研究[3]。課程組在梳理了教學(xué)內(nèi)容之后，必須改革教學(xué)方法，以適應(yīng)研究生的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)特點(diǎn)。

首先是多元化的教學(xué)方式。研究生的培養(yǎng)體現(xiàn)在“研究”上，不能將“研究”僅體現(xiàn)在學(xué)位論文上，對(duì)于高等工程熱力學(xué)這樣的基礎(chǔ)理論課程，更應(yīng)采用探究式的教學(xué)方法。教師在課堂上需要講解理論知識(shí)，也需要側(cè)重于理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，尋找相關(guān)工程實(shí)例讓學(xué)生展開(kāi)討論和探究，使學(xué)生結(jié)合實(shí)際理解理論、在討論過(guò)程中提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生去思考、去解決問(wèn)題，從而提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。例如在講解熱經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)的方法和理論時(shí)，就可在課程中引入熱電廠的電力和供熱成本的核算。

其次是多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的引入。高等工程熱力學(xué)教學(xué)中涉及的公式、圖表內(nèi)容多，黑板板書(shū)的傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法滿(mǎn)足如此豐富的教學(xué)內(nèi)容和信息的展示。而且，現(xiàn)在學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力普遍較高，也為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)的使用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。多媒體展示使教學(xué)內(nèi)容具有生動(dòng)性、直觀性和簡(jiǎn)明性。課程組以梳理后的教學(xué)內(nèi)容為藍(lán)本并結(jié)合多本教材制作了多媒體電子課件。完成的電子課件具有教學(xué)內(nèi)容層次化、前后銜接緊密、重要知識(shí)點(diǎn)明確、相關(guān)推導(dǎo)過(guò)程全覆蓋等優(yōu)點(diǎn)，有利于學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的深入理解。而且，利用多媒體展示，方便穿插各種演示圖片，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)有關(guān)現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)。此外，網(wǎng)絡(luò)授課是深受大家關(guān)注的教學(xué)方式之一。對(duì)于像該課程這樣的內(nèi)容多、難以理解的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，僅依靠課堂教學(xué)，學(xué)生通常不能很好地掌握，這就需要學(xué)生課后反復(fù)復(fù)習(xí)、勤學(xué)勤練。為此課程組將相關(guān)演示案例以及主要內(nèi)容的教學(xué)制作成視頻，放在網(wǎng)上，有利于學(xué)生反復(fù)觀看學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)回顧，從而避免了因一次講課學(xué)生無(wú)法全盤(pán)接受，而教師又無(wú)法對(duì)同一內(nèi)容開(kāi)展二次實(shí)際授課的問(wèn)題，將教學(xué)拓展到隨時(shí)隨地都可進(jìn)行。課程網(wǎng)站也設(shè)立提問(wèn)板塊，這樣同學(xué)們可以隨時(shí)隨地提問(wèn)，老師和學(xué)生可以展開(kāi)解答和討論，從而活躍學(xué)習(xí)氣氛。

（三）考核方式的改革

以往課程的考核方式多以一張?jiān)嚲頉Q定成績(jī)，造成教師圍繞考試內(nèi)容講，學(xué)生圍繞考試重點(diǎn)學(xué)，僅考查了學(xué)生的記憶能力，而不是綜合應(yīng)用的能力。這在研究生教學(xué)過(guò)程更是需要避免的情況。為此課程組經(jīng)過(guò)討論，決定將考核成績(jī)分為三塊，分別是課堂討論、大作業(yè)和期末考試，所占分?jǐn)?shù)的百分比分別為20%、15%和65%。課堂討論由老師和同學(xué)共同為每位發(fā)言的學(xué)生打分，取其平均分。大作業(yè)由教師根據(jù)學(xué)生完成程度打分。參加期末考試的學(xué)生可以攜帶一張A4紙，將一些常用公式、定理等做記錄，從而使考試側(cè)重知識(shí)的綜合利用，而非重點(diǎn)公式的記憶。這樣學(xué)生將更注重學(xué)習(xí)的過(guò)程化，從而掌握課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師通過(guò)考核方式的改變，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)的興趣。

三、結(jié)語(yǔ)

研究生教學(xué)需要教師不斷探索和創(chuàng)新，使課程教學(xué)更加符合研究生的培養(yǎng)目標(biāo)，所授內(nèi)容貼合學(xué)科前沿的新理論、新知識(shí)和新方法。課程組在多年的教學(xué)過(guò)程中，不斷完善教學(xué)體系，探索新的教學(xué)方式，改進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)方法。希望通過(guò)對(duì)教學(xué)過(guò)程中經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和教學(xué)措施的實(shí)施，不斷提高教師的教學(xué)能力，使其緊跟學(xué)科發(fā)展前沿，并培養(yǎng)研究生的研究和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

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