工程热力学课程改革方法探讨

杨修飞

摘 要 以建筑环境与能源应用工程专业的工程热力学课程为例，从课程的作用和地位、教材的选择、师资队伍的培养、教学方法的改革等方面提出一些改革和实践的方法，提高本课程的教学质量。同时也适应洛阳理工学院建设河南省示范性应用技术本科院校的发展方向。

关键词 建筑环境与能源应用工程 工程热力学 改革 示范性应用技术本科院校

建筑环境与能源应用工程专业名称[1]分别经历了20世纪50年代在“老八校”设立的供热、供煤气及通风专业，70年代后期更名为供热通风与空调工程，1987年专业目录调整为供热、供燃气通风及空调工程与城市燃气工程两个专业，1998年又将两专业合并更名为建筑环境与设备工程，2012年将专业拓展口径调整为建筑环境与能源应用工程（简称“建环”）。该专业所涵盖的口径越来越宽，这就要求既有的工程热力学传统的教学方法要与最新的专业要求（即：厚基础、宽口径、能力强、素质高）[2]相适应。本文基于洛阳理工学院建设河南省示范性应用技术本科院校为方向，提出为建设应用型本科院校如何进行建筑环境与能源应用工程专业的工程热力学课程的改革。

1 课程的地位与作用

截至2017年底，开设建筑环境与能源应用工程专业的院校：大陆本科院校有186所（1998年有68所）、香港有4所（香港理工大学、香港城市大学、香港大学、香港科技大学），其中通过专业评估的院校有39所。我校非“211”、“985”院校，要创办独具特色的区域性知名应用型大学面临重大的挑战，目前我校建筑环境与能源应用工程专业正在进行河南省普通高等学校本科专业评估，该课程更应该独具应用型教学模式才能经受住严格的考验。工程热力学、传热学、流体力学、建筑环境学作为建筑环境与能源应用工程专业的四大专业基础课，足以看出本课程的在该专业地位。

随着经济的发展和生活日益改善，我们每天都在面临工程热力学的问题，比如：发动汽车时内燃机的工作、厨房中电冰箱的工作、空调的使用、打气筒的使用等生活中方方面面都与工程热力学有关。该课程的作用能够解决生活中很多的常见问题和现象。

2 课程的现状及存在的问题

工程热力学课程具有定义多、专业术语多、复杂的计算公式多，计算量大、结合工程背景强、系统性强、科学抽象多等特点，[3]使众多教师如何讲授该门课程成为了捉襟见肘的难题。

（1）從学生期末考试成绩来看，本门课的不及格率明显高于其他课程，而且很多学生即使考了高分，也是依靠老师“划重点”以及期末考试前最后几天对“重点”的突击强化记忆来应付考试，说明学生对该课程的理解存在很大障碍。

（2）从学生学习后续课程反映来看，学生普遍反映该课程与后续课程联系很密切，但在学习本门课程的时候没有目的性，不知道哪些内容在今后专业课学习的时候有用，同时学生发现在学习专业课的时候很多知识点是重复讲述的内容，课程间存在交叉内容太多。

（3）从学生考研结果来看，该门课程的考试结果分数都不错，原因有三：①学生系统的精读了教辅资料；②考研院校每年考试内容考点重复率高；③学生经过大量的题海战术的锻炼，说明经过努力仔细的学习是可以学好本门课程的。

（4）从教师教授本门课程的感受来看，绝大部分教师都没有工程背景，很难每个知识点都一一列举相关的工程背景；仅用传统的“满堂灌”、“填鸭式”教学方法很难提高学生的积极性和兴趣；同时对于本校学生，教师们发现“90后”学生对于高等数学的认识度太浅，挂科率高，大部分人的高等数学基础差，无形间又增加了该课程的授课难度；传统的教学手段（多媒体+板书）不足以讲授和考查本课程的精髓；课程的考核方式太为单一，如何实现过程管理是今后改革的方向。

3 课程改革方法与实践

3.1 教材的选用

经过专业热工课题组的反复讨论和学院领导先后邀请建筑权威出版社来我校做书展以及指派专业教师参加教材研讨会，最终该课程选用建筑环境与能源应用工程学科专业指导委员会推荐教材[4]由中国建筑工业出版社出版廉乐明教授团队编写的工程热力学（第五版），同时考虑到学生课下复习及考研情况，推荐学生使用的辅导资料有：高等教育出版社出版沈维道主编的工程热力学（第五版）和童钧耕主编的《工程热力学学习辅导与习题解答》（第三版）以及西安交通大学出版史出版何雅玲主编的《工程热力学精要分析及典型题精解》。

3.2 教材内容的调整

我校正处于向应用型本科院校转型的阶段，对所有课程向应用型转型做了课时调整，本课程从原来的56课时削减至48课时。本专业教研室所有专业课教师开专业教研会讨论各门课程间的交叉性，避免讲授的重复，同时综合后续课程的需要以及涵盖考研和考注册证的知识点确定讲授的内容，合理编排讲授顺序和删减教材内容，突出重点，以够用实用为主。例如：将第三章热力学第一定律放在第二章气体的热力性质前面；将第七章水蒸气放在第五章热力学第二定律前面；删减第十二章制冷循环和第十三章溶液热力学基础。

3.3 师资队伍的培养

为提高教师的工程背景和实践经历，我校指派专业教师进行全脱产社会实践挂职锻炼，本专业教师到实践基地挂职半年以上。目前与我校合作的该专业的实践基地有：中机十院、中机四院、洛阳有色金属加工设计研究院、河南智博建筑设计集团有限公司。今后陆续增加与施工企业的交流与合作。专业教师参加全国高校教师网络培训，学习和借鉴一流院校的教学手段和方法。学院领导为各专业设置专业导师和年级导师，督促学生重视公共基础课的学习，针对本门课程来讲，特别重视高等数学和大学物理的学习，打好学专业基础课的基础。

3.4 教学方法和手段的改革

爱因斯坦曾说过：“兴趣是最好的老师”。如何提高学生的兴趣是教学方法和手段改革的根本。近几年来，我校为追求高质量高素质的优秀毕业生，建筑环境与能源应用工程专业招生数量逐年递减，即：2012级四个班120人，2013级四个班113人，2014级三个班78人，2015级三个班81人，2016级两个班55人，2017级两个班59人。学生年龄层次也逐渐从“90后”向“00后”过渡。了解学生的兴趣爱好是提高学习兴趣的关键所在。这两代人生活在伴随着信息时代智能化时代成长，对电子软件类特别感兴趣，①我们大胆尝试以微信客户端为其中一种教学手段，让学生关注学堂在线，可以免费观看名校名师的最新慕课或者精品课程。②利用翻转校园APP进行课堂随机测验，可以随时统计学生对知识点掌握的情况，进而让教师把握学生存在的难点问题，实现过程管理，同时学生可以通过该APP对教师进行评价，实现双方互评。

转变传统的教学方法，不再以教师为主体，在2014级尝试让学生分组，每组组员各有分工，课程内容由每组学生代表来讲授，教师在讲台下听讲，发现学生讲的错误之处和讲不出的难点，教师加以纠正和总结。学生为准备所讲内容必定仔细研读，从而让学生具备“会学”和锻炼上台演讲的能力。

在教学手段上，采用图文并茂的课件，搜集相关工程知名厂家产品视频或广告，制作相关的FLASH动画，让学生更加深刻的認识所学知识点在工程中的应用。

组织学生参加本专业竞赛、学校挑战杯大学生科技制作、撰写专业论文等多方面手段，让学生清楚认识到工程热力学在多方面的应用性和重要性。

授课时多以简单朴实的语言和例子来引导学生的积极性，例如：讲压力和速度的关系时，举例向两张平行的纸中间使劲吹气，纸张是分开还是靠拢？从高速的火车上向窗外扔纸片为什么扔不出去？

该课程公式概念多，单纯讲公式概念或者计算比较枯燥，但讲授解决工程问题的方法和途径，学生比较感兴趣，例如：提高卡诺循环效率的两种途径；使未饱和水达到饱和的两种途径，等。同时教会学生如何掌握计算技巧和假设理想化模型，例如：凡是见到压力表读数即为相对压力；凡是对工程结果影响不到5%的因素都可以忽略不计；现实中不存在理想气体和可逆过程，但可以假设为理想化进行计算，最后将数值加以修正。

4 结语

本文通过教材的选用、教学内容的调整、师资队伍的培养以及教学方法和手段的改革等方面对工程热力学课程的改革方法进行了探讨，笔者根据多年来建筑环境与能源应用工程专业该课程的教学方法的改革和尝试，探讨如何向应用型大学转变的教学改革方法。

参考文献

[1] 吴晅等.工程热力学教学方法改革[J].中国冶金教育，2014（4）：24-25.

[2] 谭羽非.突出专业特点改革工程热力学课程教学的研究与实践[J].高等建筑教育，2004（3）：39-43.

[3] 秦萍等.工程热力学传热学教学改革及教学法研究[J].制冷与空调，2012.26（6）：614-617.

[4] 高等学校建筑环境与设备工程学科专业指导委员会.高等学校建筑环境与能源应用工程本科指导性专业规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.