关于工程热力学与传热学的教学优化研究

何佳伟　肖佩林　周娟

摘 要：本文根据自身在课程教学实践过程中的一些感悟和思考，并结合了高校对于机械类专业学生的培养要求，指出作为专业基础课程的《工程热力学与传热学》在教学过程中存在的一些问题，并给出改进方法以提高教学质量和学生学习效率。同时研究采用小组合作学习的教学模式，实际分析该方法在教学中如何提高教学质量。

关键词：工程热力学与传热学 教学优化 小组合作学习

引言

工程热力学与传热学包含“工程热力学”与“传热学”两个部分，以研究热能与其它形式能量的转换规律、有效利用及热量传递规律为基本内容。在现代工业与科学技术研究与发展中，热科学被广泛地应用到了机械、冶金、化工、航空航天、生物医学、电子信息等领域，在解决与热学有关的技术问题中发挥着重要作用。在理工科很多专业的人才培养中占据重要地位，在高等教育中越来越被重视与推广。

工程热力学与传热学是专业课程的学习基础，同时该课程的学习需要学生大一、大二扎实的公共基础课程知识。该课程作为一门典型的工科学科，基本原理和基本概念逻辑性与抽象性较强，工程实际与理论分析相互交叉渗透，需要学生有着较好的数学基础。课程所涉及的内容相当广泛，高校教师教学和学生理解掌握上都存在一定的困难。多年来各高校教师都在不断探索、优化本门课程的教学，以提高教学成果。笔者在工程热力学与传热学的课程教学实践中，采纳他人的意见、总结自身的教学成果，提出了基于小组合作学习教学模式的课程优化改革方案。

一、小组合作学习模式

小组合作学习是以学习为目的，将小组学生进行合理分组，旨在共同完成学习任务的学习方式。该学习模式下学生有明确的分工，在提升小组内各成员水平的前提下，促进小组整体成绩的提升。由于合作学习的显著教学效果，被人们誉为“近几十年来最重要和最成功的教学改革”。

二、理论教学

1.理论教学存在的问题

工程热力学与传热学是学习各种动力装置能量转换原理、工作循环的基础课程。该课程帮助学生理解各种能量转换机械工作特点，为机械大类专业学生以后在改进机械机构和性能中能量转换方面的工作提供了必要的理论基础知识。在实际教学过程中，本课程公式繁多、涉及大量高等数学、大学物理等公共基础课方面的知识。但有限的课程课时安排并不能让学生很好地掌握有关内容，与此同时学生对知识的掌握程度不能得到及时的反馈，容易使学生产生抵触情绪，所以传统的理论教学不能较好地适应该门课程的教学。

2.理论教学的优化

工程热力学与传热学是工程热力学与传热学两门课程的融合，该课程作为工科学生的专业基础课，在不同专业领域都有涉及，但是各专业对于该课程的知识侧重点不完全相同。我们应当针对不同专业对该课程的学习要求，适当改变教学的侧重点，对课程内容进行合理取舍，在学生掌握工程热力学与传热学基本理论知识的同时，又不会有过重的学习负担。[1]

三、实践教学

当前的工程热力学与传热学的学习主要侧重于理论知识的教学，学生实际动手能力的锻炼不足，针对教学实际情况提出以下几点不足：

1.实践教学存在的问题

（1）实验设备陈旧、不足，好多学生分配到一组进行实验，很多学生并没有实际参与到实验中，只是在一旁观看，无法达到实验教学的真正效果。

（2）实验安排的课时数较少，实验内容单一，学生对理论知识与实验之间的联系理解不够。课程的实验一般依附于课堂理论教学，课程实验的成绩对课程总体成绩影响不大，学生的实验成绩没有硬性的衡量标准，导致学生对实验不重视。

（3）据统计，当前我国热工类课程由30-45岁的中青年教师构成。他们学历层次较高，但并不具有较强的实际动手能力，对实验的指导能力有限。[2]

2.实验教学的优化

（1）配备现代化的实验设备，当今科技发展日新月异，落后的实验设备已经无法满足对学生的培养要求。尽量增加实验设备的数目，让更多的学生参与到实验动手的学习过程中。

（2）合理设置实验教学环节，以实验作为依托，帮助学生理解抽象的理论知识。加大对实验操作环节的考核力度，增大实验在课程成绩中的比重。让学生自行设计实验方案，锻炼实际创新能力，实验开始之前对预习做出考核。实验如果是分组完成，小组内部对各成员实验表现做出评价，供教师最后参考。

（3）不断提高中青年教师的实践水平，有计划地对实验教师进行培训、进修。加强学校之间的合作交流，互相学习借鉴优秀的实验教学方法。

四、教学过程设计

传统的教学过程中，我们更多的是强调教师在课堂上对实际问题进行引入、分析、解答。教师在课堂中扮演主角，而学生被动地接受知识，导致教师在教授过程中可能会存在内容的遗漏，学生在听课过程中知识也存在难以全面掌握的现象。小组合作学习模式中，对学生进行合理的分组，一般是4-6人为以小组，小组成员自行选出小组长一名。对于即将学习的章节，教师提前给各个小组布置一些章节的学习任务并提出一些实际问题让学生大胆地思考，大胆地表达出自己地想法，如“为什么同样的气温下南方的冬天感觉比北方的冷？”。在未來的课程中各个小组须用幻灯片对本小组的学习情况进行总结汇报。小组长主要负责安排小组内成员学习任务的分配，对小组内部成员的学习表现做出评判。课堂上抽查各个小组的学习情况，即随机抽取某些小组进行学习汇报，汇报完毕后其他小组的同学对汇报小组的学习内容提出质询，汇报小组成员负责解答。教师根据问题的难度以及汇报小组成员对问题解释的深度对该小组成员的学习情况做出评判，对于难度较大的、学生难以解决的问题教师再做出专业的解答。

小组合作学习模式旨在小组成员合作完成教师布置的教学任务，培养学生合作解决问题的能力。实践表明小组合作的学习模式更多地给予了学生在课堂上的参与度，加强了师生课堂上的互动，更大程度地活跃了课堂气氛，从而达到更好的教学效果。教师在教学过程中为充当引导者、解惑者。

五、教学方法优化

1.提高学生学习兴趣

伟大的科学家爱因斯坦曾经说过“兴趣是最好的老师。”即事情本身引起了一个人的浓厚的兴趣，那么就会主动地探索、实践，这比被动地去学习效果来得更好、更显著。小组合作学习也应当充分考虑如何保持学生学习兴趣的问题，此方法使用的前期往往有较好的效果，但是随着问题难度的增加，部分学生会产生消极应对。小组合作学习过程中教学方法应当灵活丰富，充分利用多媒体作为知识传播的媒介，在学习过程中插入视频、图片吸引学生。课堂上对学生提出的热学实际问题应该更多地贴近学生的日常生活，以生活中的普通现象作为切入点，加强学生的思考，提高学习的主动性。[3]

2.提高学生学习效率

小组合作学习应当让每个学生都充分投入到合作学习的过程中去，每个人都应当为教师布置给小组章节问题的解决进行思考，真正有所收获。不能将小组合作学习流于形式，把学习任务让组内的某一个人或某几个人承担。小组合作学习应当合理安排，不适合作为小组合作模式学习的内容应根据实际情况适当变换教学方法，对一些课程中的重点、难点教师应当加强引导。

在合作学习的过程中，应当及时对每个小组任意的同学进行考核，考核形式多样：有小组内部成员对成绩的打分；有其他小组以及教师对汇报小组学习情况的打分等，最后教师对各方的考核结果做综合评判。小组合作学习还应当合理给予学生争取更好成绩的机会，在平时的汇报中，每个同学都可以代表本组向同学们做出学习汇报，代表本组汇报的同学将得到较高的分数，其他非汇报小组的同学若向汇报小组的同学提出较好的质询问题也可以得到相应的分数。每节课后都应当布置作业作为课程内容学习的巩固。在课程整体的考核上，适当加强学生平时小组合作学习成绩的比重，更加突出合作学习的重要性，将学生的思想观念由被动学习变为主动学习，以掌握知识作为课堂教学的目的，而不是单纯为了应付考试去学习。

结语

工程热力学与传热学是机械大类专业中的一门学科平台课程，源于工程实际问题，其发展也服务于工程实际问题。改革应注重素质能力的培养和提高，以培养具有实际创新能力的工程型和应用型人才。该课程涉及内容广泛，包括工程热力学、传热学以及一部分流体力学和热工设备方面的知识。在教学过程中，教师应科学施教，在教学方法方面大胆进行改革创新。

笔者的观点以自身的教学实践为基础，提出现在高等教育中工程热力学与传热学所存在的一些问题，并给予一些教学优化意见。以小组合作学习的模式需要不断地进行理论完善和实践研究，以达到预期的教学效果，实现普通高等教育的真正价值，为我国高素质的工程技术人员的培养奠定坚实的基础。

参考文献

[1]秦萍，袁艳平，毕海权.工程热力学与传热学教学改革及教学法研究[J]. 制冷与空调，2012（06）：614-617.

[2]周东一，石楚平，袁文華，肖飚.机械大类专业热工基础教学改革的研究与实践[J].制冷与空调，2009（01）：87-90.

[3]章国芳.机械专业“热工基础”课程教学改革的实践与思考[J].中国电力教育，2011（11）：119-120.

通讯作者简介

肖佩林（1984年10月-），女， 湖南祁东人，硕士，讲师，主要从事能源与环境方面教研工作。