提高“工程热力学及传热学”课程教学质量的改革探讨

武和全+吴云强

摘要：本文针对“工程热力学及传热学”课程中存在的一些问题，对提高课程教学质量提出若干意见。提出“创造性”学习方法，使学生在实践中发挥自己所学。同时提出以学科竞赛培养学生，采用“优秀同学带动全班同学”的教学方法。

关键词：工程热力学;教学方法;以赛促学;创造性

中图分类号：G642.4     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）23-0267-02

“工程热力学及传热学”是一门概念性很强的专业基础课程，与工程联系紧密。由于学生工程实践经验欠缺，在课堂教学中学生常常对一些概念感到生涩并难以理解，进而造成学习积极性不高、考试成绩不理想等问题。本文在对“工程热力学及传热学”课程特点进行总结的基础上，提出了一套切实可行的“工程热力学及传热学”课程教学质量改革的方法。

一、课程特点及现状

1.“工程热力学及传热学”课程特点。工程热力学的基本任务是：通过对热力系统、热力平衡、热力状态、热力过程、热力循环的分析研究，改进和完善热力发动机、制冷机和热泵的工作循环，提高热功转换效率。工程热力学采用宏观的研究方法，它以归纳无数事实所得到的热力学第一定律、热力学第二定律作为推理的基础。在传热学方面，传热学是一发展中的应用性极强的基础课程，同时热量传递现象的理论分析又涉及到许多数学理论与方法，如导热微分方程（它是数学物理方法课程中的三大偏微分方程之一）、对流换热方程、辐射换热方程等。传热学的内容系统性强，基本概念和公式繁多，计算难道大，对学生的数学物理基础要求高。

2.国内外工程热力学课程现状。在西方国家的高等工程教育中，对热工基础课程很重视，基本都开设了“热力学”与“传热学”。还有不少大学将“传热传质学”和“热力学”设置为机械类学院的重要课程，比如麻省理工大学等世界知名大学。也有些大学将热工基础课程设置为工科学院的公共课程，比如美国依阿华州立大学工学院将“传热学”、“热力学”、“热力学”和“热流系统设计”设置为他们的公共课程。国内众多高等院校在工科类以机械大类进行招生，工程热力学在大类下面进行专业细分，比如清华大学、哈尔滨理工大学、西北工业大学、上海交通大学、东南大学等。

3.本校工程热力学课程现状。一些本科院校，将“工程热力学及传热学”课程作为选修课供学生选择，既不作为专业方向的必选课，也不作为专业基础课来教学。这样由于一些学生对选修课的不重视，导致对工程热力学课程不重视，更不要谈感兴趣，因此从学生角度来讲很难提高学习质量。另外，作为选修课的课时只有二十几个课时，在这种学时数减少而教学内容不变的情况下，要继续保持该课程教学质量是摆在每个专业课授课教师面前的一个重要难题，另外，工程热力学与实践的相互结合是十分必要的。可能由于实践教学环节的特殊性，实验教师工作量大等原因，我校并没有对机械设计制造及其自动化专业设置实验课程，导致实践课程与理论课程脱节。使课堂讲授的知识没有及时直观地体现，不利于学生对知识的消化和吸收，也使有些验证性内容没有及时通过实验证实，影响了教学目标的实现。相比较机械设计制造及其自动化专业所学“发动机构造及原理”课程为例，同为选修课，因实验与理论知识紧密联系，使课堂上的理论知识生动的呈现在眼前，学生能动手操作，对发动机的结构会有更深刻的认识，知识记得更牢靠，也提升了兴趣。尽管教师在课程讲授期间可能会拿出一些发动机、散热片等小模型供学生们讨论，但是实践环节是远远不够的。

二、课程教学改革及教学方法探索

1.丰富教学方式。传统的通过黑板板书的教学方式往往存在授课效率低，信息量少等问题。随着科技的发展，网络变得更加方便快捷，人们获取资源的形式也由原来的纸质变成了包含文字、图片、多媒体等多种形式。网络的发展给世界带来了很多变化，即使是我们的课堂，也因为多媒体技术的发展，从原本的单纯板书变成了各种形式相结合。虽然现在的课堂大都是通过ppt来教学的，但是却继承了以前照本宣科的习惯，没有达到更多进步性的效果。课后交流，也可以不再拘于时间和空间的限制。由于课时少所以即使学生有疑问短短的课间肯定不能完全解答完，所以QQ、微信、微博等新锐媒介可以让老师与学生的交流更加方便快捷，既可以互相留言，也可以实时对话，学生的任何疑问都可以通过网络交流及时解决。学生的疑问不再需要留到课堂或者课间短短的几分钟来解答了。另一方面，许多高校都建立了“工程热力学及传热学”课程的网络教学平台或者是精品课程网站，这些都可以为师生之间的互动提供交流平台。教师和学生都要充分利用好这些网络资源以提高教学质量。

2.创造性学习方法的讨论。创造性学习体现在教师与学生两方面。它主要是通过教师的启发，让学生积极、主动地去发现和探索以前未曾认识的观念、关系和规律，既有利于学生学会学习的方法，激发学习的兴趣，培养创新精神和创新能力，又有利于教师在科研过程中获得灵感。在对教材及教学内容的处理上，突破了传统的“程序教学法”的束缚，着力从学生特征和教学有效性角度组织教学，并适时把自己的相关科研成果融入课程教学活动，与学生共同探讨创造，既有利于自己科学研究，提供必要的思路，更有利于同学思考参与，逐步开始创造萌芽。其次是突破教材框架，整合知识与能力要求，注重学生的专业思维和技能训练，必要时要提供思考题给学生作为课后活动，要求学生从日常生活中获得灵感，不知不觉中加深学生对课程的思考。学生方面，由于教师创造性的方式，需要学生主动思考，主动联系生活实际，积极参与老师提出的活动，在课堂上，发挥联想与想象，用知识去创造。

3.“以赛促学，以点带面”。所谓“以赛促学”就是以比赛为基础，由教师提供自己的相关科研成果简化或直接提供“项目”给学生，参加科技类竞赛，在比赛过程中学生自然会根据“项目”内容进行查缺补漏，更好得完成比赛。同时，这种做法也能拓宽学生的知识面，有利于学生对工程热力学课程的加深理解。如全国节能减排竞赛，在比赛准备过程中增加了学生的实践能力，拥有较多与工厂工作实际经验的老师接触的时间，使学生获得了大量课本中无法得到的知识，同时在比赛准备过程中，需要对工程热力学、传热学等专业知识复习加强掌握。另外“以赛促学”会促进学生学会做人，学会相处，学会技能，“以赛促学”也要求老师有充分的敬业精神和不断提高本身专业知识的能力，以及充分的实践经验。美国心理学家威廉詹姆斯曾深刻指出：人性最深层的需要就是渴望得到别人欣赏和赞美。欣赏、赞美和鼓励便是助孩子飞向成功的翅膀。因此在比赛准备过程中，对每一个同学每一点技能的掌握都表示欣赏，对每一个同学取的技能进步给予赞扬，再指出不足之处，虚荣心强迫驱使学生不断奋斗，不断补充。当有学生在比赛中取得良好成绩时，定会在学生群体中引起一定的影响，引起杠杆作用，带动其他同学参与到老师的“项目”研究。起到以优秀同学带动全班同学，以点带面的作用。endprint

4.考试方式的改革。对于传热学这类课程，考试有几点意见，例如在传热学中对流换热一章中大部分公式都是实验得到的经验公式，公式中有经验系数，又有经验指数，而且有时对同一问题有几个公式可供选择。参考“机械设计”课程，一些必要的公式、基本原理等在考试中考查，而一些复杂公式，查表等内容是在考试过后的课程设计中完成的，这样，可以是学生了解重点，增加自己的课程掌握程度，对所学课程有了更深刻的认识，也有了更符合实际的考核方式。对比来说，因工程热力学没有课程设计之类的计划，可采用开卷与闭卷相结合的考试方式，先进行一堂课的闭卷考试，主要考查基本概念、基本原理和基本计算。再进行一堂课的开卷考试，主要考查复杂公式、查表等方面的内容，考查学生分析问题解决问题的能力。通过这样的考试方式，既考查了学生对基本理论知识的掌握，又考查了学生的工程应用能力。

三、对学校及授课教师的几点建议

学校加强与一流学校的学术交流与项目合作。充分利用各种渠道，加强学校之间的学术交流，让教师队伍在专业知识上相互学习，相互提高，定期开展学术研讨会，以强化学校之间的联系，对具有重要性的科目采用“必修式选修”，根本上消除学生心理对自己的暗示，而授课教师增加课堂的幽默效果，增加自己的人格魅力，尝试从自己的人生经历、研究经历出发探索教学方法，一些教学名师一个重要理念就是科研是教学的基础，科研要为人才培养服务，包括用自己或他人新的研究成果丰富教学内容、用自己或他人的研究经历与体验激发学生的兴趣、启发学生的思维。同时，提供与“工程热力学及传热学”课程相关科技前沿，提升兴趣，满足当代大学生对各种知识的渴求，也要求教师具有丰富的、多方位的实践知识。

提高“工程热力学及传热学”课程教学质量教学方法主要就是激发学生的主动学习兴趣，增强教学效果，当然以上的教学方式方法不一定在短期内就能提升教学质量，必须以多种形式、多种手段的综合运用来组织实施教学计划才能达到目的。希望在“创造性学习”以及“以赛促学”的方法的相互促进下会大幅提高工程热力学的教学质量。

参考文献：

[1]李岳林，刘志强，武和全.工程热力学与传热学M].2版.北京：人民交通出版社，2013.

[2]邵士权.我国高等学校教学方法创新研，2011，（05）.

[3]李春华，张小轶，王存新.机械大类专业“传热学”教学改革探讨[[J].中国电力教育，2014，（2）.endprint