基于研讨式教学方法的“工程热力学”课程教学改革研究

（南华大学机械工程学院 湖南衡阳 421001）

一、工程热力学课程特点

工程热力学主要研究热能和机械能之间相互转换的规律及提高能量转换经济性的途径和技术措施，树立节约能源、合理用能的观念。采用经典热力学的宏观研究方法，还普遍采用抽象、概括、理想化和简化处理方法。工程热力学是理论和实践的有机结合体，整个课程内容主线明确，分为理论基础和工程应用两个部分，在学习基本概念和基本定律的理论基础上，再对实际的热力过程或热力系统的具体问题采用抽象、概括、理想化和简化的方法，建立分析模型，应用通过数理逻辑推理，推导获得一系列有用的公式及若干重要的结论，用于指导实践。根据沈维道、童钧耕主编的第五版《工程热力学》教材[1]，理论基础大致由五部分组成：（1）热力学基本概念如：热力系统、状态及状态参数，热力过程及热力循环等的基本定义及分类；（2）热力学第一定律的实质及应用于不同热力系统的表达式；（3）实现热能与机械能相互转换的工质——理想气体与水蒸气的热力性质（比热容、焓、熵等）；（4）气体和蒸汽的基本热力过程；（5）热力学第二定律的实质及数学表达式，提出热力过程及循环能否进行的判据，进行的程度。学完基础理论的基础上，对工程应用的实际热力过程和热力循环进行研究，分析实际过程或循环的的转换效率，进而分析影响循环效率的因素并找到提高循环效率的途径，培养学生节能环保意识。虽然工程热力学课程教学主线很明确，但在教与学过程中仍然存在多种问题，如：概念抽象难以理解，公式繁多且应用条件复杂，逻辑性强，各章节之间的内容相互渗透。鉴于课程以上特点，如果没有合适的教学模式，靠死记硬背，记忆量大，学生学习起来难免感觉枯燥，初期觉得困难很大，容易失去兴趣，不利于后续相关专业课程的教学[2]。

二、研讨式教学方法

研讨式教学是湖南师范大学文学院博士生导师郭汉民教授为探索在高校实施素质教育的途径，从1997年开始大胆进行教改实践而创造的一种全新的教学模式。郭汉民认为，研讨式即研究讨论式， 研究与讨论贯穿于教学的全过程。它不是如何上好一堂课的方法，而是贯穿于一门课程始终的方法[3]。由于这种教学模式的显著效果，它一提出，就引起了广大师生的注意和兴趣，并在各学科教学中推广开来。“研讨式”教学法以学生为中心，以能力为本位，以培养学生的自主学习精神为导向。相比较传统教学法以教师为中心，以知识为本位，学生被动的接受知识的模式。这种教学法使学生由“被动接受知识”转变为“主动猎取知识”，教师在教学过程中仅是参与者和引导者，有利于培养学自主探求知识能力和创新思维能力[4]。

根据“工程热力学”课程的内容及特点，确定研讨式教学的指导思想是：以学生为中心，以能力素质培养为目标，以研讨式教学为方法，注重过程评价，考核方式多样化。专题研讨以解决问题为中心，通过教师创设专题模块，学生按照课程要求在教师的指引下采取小组合作方式对具体的热工理论及实际问题进行思考和研究，借助丰富的网络资源及图书馆资源，探究其知识的发生过程、提出自己的学习见解并上台讲解。

三、研讨式教学改革具体内容

根据上面提出的 “工程热力学”研讨式教学指导思想，笔者根据所教学生的专业方向特点，拟从以下几个方面着手进行教学改革：

1.有的放矢，精炼常规内容

研讨式教学对老师和学生的要求都很高，教师应先选用经典热力学教材，进行详细阅读，根据学科发展对课程内容进行部分更新和调整。对教学内容进行提纲挈领式的讲解，优化课程内容。如：本专业学科方向主要偏电厂热能及制冷空调方向。笔者在已有的较扎实的“工程热力学”课程教案的基础上，制作与专业方向相符的具有较高专业水平的多媒体教学课件，增加专业方向的实际应用内容，采用图、文以及动画等形式为课程教学提供多样化、多视角、立体化的教学信息空间。在每章进行学习之前，明确指出本章的教学目的、基本要求、重点和难点。每章之后进行简短小结，针对课程重点难点配以一定量的例题、思考题和课后习题，让学生通过积极地思考，活跃思维，调动学习热情和钻研精神。这样既可以加强教学内容的系统性，又能使学生在学习时易于掌握重点，有的放矢。

2.精心设疑，活跃课堂气氛

教师在课堂讲述中适时引入工程和生活中常见的实例，如在讲“热力学第一定律应用”时，提出问题：“将厨房门窗紧闭，打开冰箱门，能否使厨房温度降下来？”讲水蒸气性质时，提问“是否存在0℃的水蒸气和500℃的水？”，讲“湿空气”时，让学生思考简单问题， “夏季使用空调时，为什么会有水滴出”；“为什么阴雨天晒衣服不易干，而晴天则容易干?”等。 通过教师对实例启发性的分析，把枯燥的理论变成具体的实际问题，开展课堂讨论，引起学生浓厚的兴趣，使学生成为课堂的主角，营造活跃的课堂气氛，激发学生学习的兴趣。

3.专题研讨，培养综合素质

与此同时，为了培养学生独立自主学习能力和创新精神，笔者根据教学内容，结合本课程要培养的能力目标和情感目标，列出了8个研讨专题，小班（30人以内）分组（5-6人一组）上研讨课，每次研讨课每组集中完成任务，并指派一名代表上台讲解。采取任务驱动式学习，让学生以解决问题为目的，完成查资料、讨论、分析、提出整改措施、总结经验教训的一体化学习过程，能培养自主学习能力和创新精神。这样的形式保证每个同学都有上台发言机会，还能大大地锻炼学生的团队协作能力和口头表达能力。研讨专题及要求见表1。

4.注重过程评价，考核方式多样化

为了督促学生注重平时的学习，避免出现学生在考前一周突击复习应付考试的现象。有心理学研究显示，短期加强型学习能取得一定的效果，但都是基于短期记忆，记得快也忘得快，无法达到真正掌握知识并能熟练运用于实践的教学目标。因此本课程针对考核方式改革，最终成绩由平时成绩和课终理论考试卷面成绩综合决定。研讨专题成绩占平时成绩的60%，平时成绩占课程总成绩的50%，最终卷面成绩占总成绩的50%。考核方式在上课前就跟学生说明，让学生在一开始就树立正确的学习态度，真正掌握知识并能用于实践。卷面考试主要考核学生对课程基本内容的理解与掌握的程度，研讨课主要考核学生的综合能力，两者相结合，可以很好保障教学质量，达到培养目标里的知识目标、能力目标和情感目标。

表1 “工程热力学”研讨专题表

结语

根据工程热力学的课程特点，把知识传授、能力培养、素质提高作为每一堂课的教学目标，确立了研讨式教学改革内容及实施方案，该方法能有效培养学生的自主学习能力、分析问题解决问题能力、团队协作能力及口头表达能力等综合素质。具体实施效果会在课程完全结束后进行总结。