《工程热力学与传热学》教学模式及教学过程优化

李永峭　周娟

摘 要：《工程热力学与传热学》课程覆盖专业面广，涉及众多传统工业及高新技术领域，是连接专业课和基础课的桥梁，在工科专业人才培养中占有重要地位。在实际教学过程中，存在课程本身抽象复杂，学生积极性不高，不同专业培养要求不同，教学模式、过程因循守旧，教学限于课堂而导致教学效果较差等问题。为了加强教与学的结合，提高教学质量，培养学生建立正确的学习理念，使学生更好地满足现代社会对综合型人才的要求等，对该课程相应的教学模式及教学过程优化的改革提出建议，探索实行符合时代发展与创新的教学形态。

关键词：教学问题 合作学习模式 教学过程优化

引言

“工程热力学与传热学”是研究热能与机械能相互转换及热量传递规律的一门课程，涉及能源动力、化工、建筑建材、机械、微电子、环境、材料、微电子、生物医学、新能源等众多传统工业和高新技术领域，在科学技术发展中占有重要地位。因此，该课程也是工科专业最重要的技术基础课程之一。

其中，工程热力学主要是研究热力学机械的效率和热力学工质参与的能量转换在工程上的应用，如将热力学能转化成机械能推动动力机械做功及其效率，空调将机械能转化成热力学能等；而传热学研究热量传递，包括热传导、热对流、热辐射等。该学科是连接专业课和基础课的桥梁，是现代工程技术人员必备的技术基础知识，在理工科人才培养中占有重要地位。然而长期以来，工程热力学与传热学课程由于具有概念、公式、内容复杂抽象等特点，再加上教师教学拘泥、学生缺乏学习热情等因素，使之变得难教难学，针对于此，笔者就教学中存在的问题与不足，探讨改进更为有效的教学模式与教学方法的优化。

一、课程教学面临问题

目前该课程教学中存在问题主要有：

1.教学模式的弊端。

对学生主体而言，课堂教学多是传统学习模式，教师讲授知识，而学生因对该课程缺乏应有的积极主动性，更多的是被动接受，作业习题上更是利用便捷的网络资源，缺少独立练习与思考，未养成正确学习习惯，使课程变得更加难以理解与把握，因此，如何引起学生兴趣，使其学会自主学习是教学的重要组成部分[1]。

2.教学内容定位模糊。

从教学内容来讲，课程本身衔接基础课程与专业课程，承上启下，涉及专业面广，基本概念及公式繁杂，内容抽象，理论性强，教师对教学内容与学生专业人才培养要求缺乏足够清晰的认识，讲授知识主次不明，直接导致了课时利用效率不高，从而影响教学质量。

3.教学方式单一。

从教学方式来谈，教学过程多依靠多媒体进行单一快节奏模式教学，忽视学生思维疲劳而致注意力集中度不足和对课堂知识的掌握巩固情况，对该课程教学效果产生非常不利影响，而教师的教学过程如何从头到尾利用课堂是其中关键。

4.教学受限于课堂。

受困于时间和空间限制，教师与学生间的交流基本集中于课堂教学，既不利于培养学生思维发散能力，又对课堂教学效果反馈产生阻碍，影响学生树立正确的学习态度。

二、教学模式的优化

区别于传统学习模式，合作学习模式极具创意性和时效性，被广泛应用于课堂教学，有利于改善课堂教学氛围，培养学生综合素质，有效提升学生学习的积极主动性及成绩。该模式划分学习小组，是以教师为主导，设定教学目标，传授知识，以学生为主体，进行思考探讨和总结，以小组成绩作为评价对象的教学方法。它的教学意义不仅仅在于提升学生的自主学习技能，还能促进学生全面发展，包括团体合作精神，强调集体意识，是包容传统教学风格的创新教学方式，也是培养学生主动探究、团结合作、勇于创新精神的重要途径[2]。针对目前《工程热力学与传热学》教学过程中存在的问题，如何有效运用合作学习模式是重要部分，笔者就结合自己的长期教学实践提出几点建议：

1.多形式参与合作，调动积极性

合作学习模式自然要建立合作学习小组，人数，学习程度等都是考虑因素，同桌两人小组，前后桌两人或四人小组等，不同的组合避免了厌烦与枯燥，调动了学生学习热情，更是变相的提升了结果质量。

2.轮流担任总结发言人，确保教学目的

采取合作学习模式，结果就一定要与并且与全班同学交流分享，实验心理学家特雷奇勒在1967年做过两个著名的心理实验，其中之一就是：人们一般能记住自己阅读内容的10%，自己听到内容的20%，看到内容的30%，听到和同时看到内容的50%，在交流过程中自己所说内容的70%。课堂上听、看，再加上交流发言，有利于对新知识的学习与掌握。而笔者经多年教学实践发现，总结汇报的学生一定是小组中程度较好且开朗健谈的，小组其他人就在一旁看和听，实际过程中也是听这些学生侃侃而谈，甚至有“划水”不参与的学生，这样教学效果就大打折扣，共同学习进步变成了固定的一人展示自己，抱着怎么也轮不到的心理丢掉了上进、锻炼的机会，因此建议每个学生不光参与，还要轮流總结发言，使得各种程度的学生在潜移默化间都紧密的合作在一起，让他们自主理解知识，提升综合素养才是教学的目的。

3.教师与学生的合作学习

课堂教学本就是向学生传授知识并激起学生对知识的渴望的过程。教学的主体是学生，教师与学生要在思维与行动上有响应，而非单方面的“你问我答”式地教授。简单讲就是互动二字，学生之间的学习互动，教师与学生间的教学互动。在这个过程中，教师要适当地引导学生思考，探讨，既能提高课堂效率，又能加深教师与学生之间的交流，避免产生阻碍教学的消极情绪的滋生，同时又能调动学生对课程的学习积极性。

4.课前预习准备

由于课堂时间有限，怎样最大化的提高学习效率就成了教学的关键。通过建立QQ群或班级讨论组，课前发布问题任务，就可以减少时间浪费，让学生自己先调动思维，避免出现部分学生不明所以的情况。同时要在多媒体课件上准备随堂练习，做到随堂掌握，利用好每一分钟。

以上是从“学”的角度来看，通过构建合作学习模式，使学生充分利用时间、机会，以各种形式参与到教学中来，使其学习活动做到主动参与、主动探索、主动思考和实践，不仅学会，而且会学，养成好的学习习惯，全面提升素质。教学，自然不能忽略“教”，教师应顺应时代与结合教学现状，不断改进与优化教学过程，调动学生学习积极性，激发潜力，让学生培养发散思维与实践应用能力。笔者以《工程热力学与传热学》课程为基础，在结合长期教学理论研究与教学实践经验探索的基础上，对其进行了教学优化。

三、教学过程优化

1.合理分配教学内容

由于涉及众多工科专业，且不同专业对这部分知识要求不同，就需要在有限的课时及课堂教学过程中进行分类，精讲略讲等，例如对车辆工程专业，内燃机和燃气轮机动力循环装置内容就需要精讲，对材料工程专业，讲授时湿空气相关内容就可以弱化[3]。因材施教，灵活调整教学重点，更为合理地培养专业人才，使学生也能加强对重要知识点的掌握。

2.设置问题情境引入和启发

好的开端奠定整节课的基调，为了在一开始就牢牢抓住学生的注意力，教师应提出一些具有思考性和启发性甚至是综合性、研究性的问题引入课程。由于工程热力学与传热学应用广泛，相关概念的生活实例或工程实例也有很多，比如讲湿空气章节内容时，先抛出简单问题：“为什么梅雨季节晒衣服不容易干？”学习了含湿量、露点等概念后，再提问：“冬季室内有供暖装置时，为什么会感到空气干燥？”而在讲解传热学时，提出“冬天室外手摸树木和铁栏杆，感觉哪个冷，而冷的那个温度是否又是真的低？”[4]、“夏天和冬天室内温度同样保持25℃，所持穿衣服为何不同？”、“夏天打开冰箱门而紧闭门窗，是否可以降低房间内温度，为什么？”等难易程度适合且贴近课程与生活的问题，这些问题的设置需要教师多费心思。

3.传统板书教学与多媒体辅助教学相结合

实验心理学家特雷奇勒在1967年做过另一个著名的心理实验：人类获取的信息83%来自视觉，11%来自听觉，这两个加起来就有94%。随着计算机与互联网技术的飞速发展，多媒体技术在教学中使用的越来越普遍，它能够通过多种感官刺激获取信息量[5]。《工程热力学与传热学》课程在教学中存在公式繁多，学生难以理解记忆，利用多媒体技术可以直接一步步呈现出来，节省下原来需要板书的时间，而针对教学中重点公式的推导，比如导热微分方程的推导等依然采取传统板书方式，详细分析和讲解，目的让学生对整个过程有一定把握，能够融会贯通，举一反三。除了应用PPT直观展示之外，逗趣的表情图片、文字，flash动画（如水蒸气的“一点两线三区五态”）等形式也是激发学生学习热情的不错方法。

4.讲、练结合

心理学证明，长期集中注意力为出现思维疲劳是指厌学情绪，因此在课堂上，教师每讲解完一个重难点后就安排一定的课堂练习，“清醒”一下思维，可以总结巩固知识，也便于其课后消化吸收。

5.开展在线互动教学

另外，在这个网络发达的年代，建立QQ群、讨论组、官网论坛等网络互动平台，通过网络拓展学习探讨的时间和空间。学生可以自由上网就课程问题发起提问，既可以反馈给老师获得解答，也能通过学生之间互相交流启发，教师也能从中得到教学效果反馈。这样不仅有利于增强学生的自主学习能力，培养了学生善于发现问题、思考问题的学习习惯，从新掌握学习的积极主动地位，锻炼思维能力和创新能力，同时也能有效改善学生课后作业照搬照抄，懒于思索的不良风气，树立正确的学习理念。

结语

教学模式与教学过程的优化最终目的是为了提高教学质量，解决“教”与“学”的矛盾，满足现代社会及当前教育发展对专业人才培养的要求，同时必须指出的是教学没有固定的概念，以上是笔者就工程热力学和传热学课程教学改革方面的一些心得，希望与同行教师之间就教学过程中存在的问题及如何教学优化进行交流研讨，互相学习，共同提高教学水平。

参考文献：

[1] 李文杰.工程热力学课程教学現状与改革思考[J].重庆科技学院学报，2012，（13）：179-180.

[2] 苏兆芳.美国大学合作学习经验研究[D].山东大学.2016

[3] 吴建松，秦跃平.“工程热力学与传热学”教学内容和方法的优化与实践[J].中国电力教育，2014，（23）：41-43.

[4] 董丽娜.有限课时内“工程热力学与传热学”教学效果改进[J].中国电力教育，2010，（25）：73-75.

[5] 范佳永，孙秀.浅析多媒体课堂教学的利与弊[J].剑南文学，2011，（11）：300.

通讯作者简介

周娟（1982年9月-），女，湖南湘乡人，工学博士，讲师，研究方向：合金设计及表面改性工程。