油气储运工程专业《工程热力学》教学方法研究与实践

张兴凯

（长江大学石油工程学院 湖北·武汉 430100）

1 《工程热力学》课程的现状

油气储运工程专业的学生的教学定位是培养应用技术技能型人才，而工程热力学正是油气储运和工程类专业中的一门重要技术基础课、专业必修主干课。但是在教学课后进行的学生调查中显示，有一半左右的学生认为学了《工程热力学》课程后不知道如何用于解决实际问题(或缺乏实践动手能力)。通过深入分析发现，在教学过程中存在以下诸多问题：

（1）工程热力学的教学方式主要还是以面对面的课堂教学为主，主要手段还是板书或PPT，不具有互动性。使得这门课存在着教师授课难，学生掌握难的问题。因为工程热力学还是一门与工程应用结合紧密的学科，最好能够让学生在实际应用中真正理解和掌握。这种传统的教学方法很难培养出学生的工程观点和实践能力，也无法把所学到的纸面知识在实践中获得应用。学生不知道为何去学习工程热力学，也就无从激发出对该课程的学习兴趣。

（2）考核方式过于传统，绝大多数高校教师在作业和期末考试中采用“一考定分”的考核方式。最后只会引导学生采用被动学习的方法来应对，既不能使学生学习的自觉性和主动性变大，也不能精确评价学生的学习能力与综合素质。

2 《工程热力学》课程教学方法研究与实践

针对当前《工程热力学》课程教学中存在的上述问题，同时结合教育部新制定的"高等学校工科本科工程热力学(多学时)教学基本要求"对《工程热力学》课程理论教学、实践教学和课程考核评价进行了大胆的改革与实践。教学改革目标是否实现，要将教学质量高低视为最大的重要指标。为了使学生更简单、快捷的掌握基本理论知识，只有采用灵活多样的教学方式去培养学生的科学思维能力，才能使教学质量得到进一步地提升。

2.1 理论教学

工程热力学理论教学主要是使学生加强理解和熟识热力学的基本概念、模型和理论，掌握热力学基本定理的本质和数学表达式，并将这些规律正确应用于各种热力过程和热力循环的分析计算中，培养学生分析和处理热力问题的逻辑能力和计算能力，对于将来的专业实习和工作去储备必要的基础知识，勤于思考，认真完成任务。

《工程热力学》课程的理论教学主要是让学生理解和掌握热力学基本概念、基本模型和基本理论，掌握热力学基本定理的本质及其数学表达式，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力，为学生今后的专业学习储备必要的基础知识。最好是去激发学生的研究兴趣，多与平时的生活和实习中较为熟悉的一些事实例子进行联系，让学生能够感到学以实用。把理论与实际的生活现象相结合，使得学生初步了解该门课程的性质和任务，也同时也激起他们的学习热情和自学的积极性。

譬如在讲到压气机的热力过程，就可以结合武汉市光谷附近的川气东送站中压气站的实际运行的例子进行具体分析。这样学生听着才会饶有兴趣且印象较深。这样，既符合《工程热力学》课程实践性很强的特点，也符合人才培养定位的特色，对学生未来从事油气储运方面的工作起到了承前启后的作用。

工程热力学内容多，学时有限，教学中无法将知识点完全覆盖，所以必须有所侧重，结合专业特点和培养目标对相关内容重点讲解。如理论应用部分中气体和蒸汽的流动这部分内容将对油气储运工程专业在天然气及城市配气中的工艺设计、管理等方面的专业课学习有重要帮助，因而这部分内容就作为重点详讲，适当拓展与深挖。

2.2 实践教学

工程热力学具有较强的工程应用背景。在教师加强基础理论教学的同时，要注意到它和工程实践的紧密联系，最好同时吸收最新的热工技术成果，用于培养学生的创新实践能力。实验教学具有随意性强的特点，能很好地配合课堂教学。除了开设“空气绝热指数的测定”、“饱和蒸汽P.T曲线关系的测定”等验证性试验外，还另外进行了综合设计试验。要求学生根据实验目的去设计考试方案，写出详细的考试内容，选择考试设备和用具。教师审核通过后才能开始考试。最后，还要对实验结果进行了误差分析。通过实验来加深了学生对热力学基本原理的理解的同时也培养了学生的实践能力和独立分析、解决问题的能力。在课堂教学中，还要注意理论联系实际，把抽象的理论知识与生动的工程实际问题结合起来，用热力学理论分析自然现象，做到学以致用。一方面，可以采用案例教学法。例如，在讲解理想气体的状态方程时，可以借助城市燃气供应时在不同压力、温度下的气表指示值和实际气体体积流量进行对比分析；在讲解不同的热力过程时，可以结合油气储运专业中常见的压缩机的运行情况，开分析各种不同热力过程中的换热量以及做功量；在讲解热力学第一定律时，结合储气库的储气与放气过程，来分析实际过程中能量的守恒问题。实践证明，把教学内容与工程实际问题密切联系的教学方法，可以加强课堂教学的前瞻性和趣味性，能有效调动学生的求知欲，使其由“被动接受学习”转变为“主动研究学习”，对提高教学效果大有帮助。

2.3 利用网络资源深化教学成果

网络资源教学可以激发学生的学习兴趣。传统教学注重知识的灌输，在教学手段上比较单调，学生在学习的过程中极易产生疲劳和厌倦感，学习兴趣自然会受到一定影响。而使用网络教学能在很大程度上改变这种状况。它可以启发学生的想象力，达到理解知识的目的。也可以扩大信息容量，满足学生的求知欲。甚至可以弥补教师自身不足，完善课堂教学结构。但这也存在些许不足，由于课件内容多而复杂、教学课件演示速度太快，学生还来不及思考，答案就已出现，这就很容易产生学生对于课程的消化不良。所以我们应该将两者相结合，灵活运用于教学过程。比如对于工程热力学理论部分的基本公式进行推导时，多使用手写板书为主，再辅以教学课件进行演示，使学生留下深刻印象；或讲习题时，用多媒体显示具体题目，节省手写板书的时间，直接黑板上详细解释。基本上在学生难记、难讲、难理解、难掌握及容易发生错误的地方都应以板书为主。引申部分佐以多媒体网络教学即可。

2.4 课程过程考核

现在的课程考核由只注重理论知识变为同时注重知识、能力和素质这三种能力，也就是说如今的课程考核从只考验学生对课程知识的记忆和基本理解，变为同时考核学生对工程热力学所学知识的理解、记忆与应用。考试是验证学生掌握课程内容的量尺，与教师教学成果的质量关系密切。为了科学、客观、公正地让考试结果反映学生对工程热力学知识的掌握和应用情况，可以采用学生普遍接受的综合成绩评价方法，即平时成绩占30%、期末考试占70%。为了有效避免学生对于课程内容死记硬背的紧急操作，教师应综合运用选择题、判断题、计算题甚至改错题和综合分析题来编制试卷，以便于灵活的考察热力学的基本原理和应用。这是因为实际问题往往非常复杂。学生需要灵活运用各种理论知识才能做出正确的解决方案。学生顺利正确地完成解题，表明其在分析问题，提取、运用相应知识的环节上没有受到干扰或者说克服了干扰。而对于这些学习知识只是临时抱佛脚，没有扎实理论基础的学生，他们仅仅是从书上记忆知识点、定律和公式，面对与课本稍有不同的陈述就变得不知所措，得出错误的答案也不足为奇。

3 总结

工程热力学是一门从实践经验中总结概括起来的概念复杂，难以理解的学科。通过教学内容的改革与实践，是的教学任务能够更加符合我校学生的实际状况。通过教学方法的改革与实践，坚持"重视基本原理、突出方法掌握、激发学习兴趣、培养应用及创新能力"的教学思路。使得学生的学习兴趣和理论联系实际的能力得到了提高，同时教师的教学水平也得到了进一步的增强。