应用型本科院校机械类专业的《工程热力学》课程教学探究

（南京工程学院机械工程学院 江苏·南京 211167）

0 前言

能源是人类社会活动的重要物质和动力基础，随着人类社会的发展，能源不断消耗，提高能量转换效率以节约能源越来越受到人们的重视。《工程热力学》是一门研究热能与机械能相互转换规律的科学，以及合理有效利用热能，最终目的是节能。它是一门实践性很强的专业基础课，掌握热力学的基本原理将为以后在能源动力、航空航天、机械、化工和环境等领域内的研究打下基础，为实际工程问题的解决提供理论依据。

南京工程学院作为应用型本科院校，以培养高层次应用型人才为导向，树立“学以致用”的办学理念，发扬“知行统一，创业创新”的精神，培养学生的实践能力和解决实际问题的能力，彰显应用型本科教育的特色。为应对“新工科”工程教育模式的挑战，我院对课程进行教学改革，机械设计制造及其自动化和机械工程等机械类专业开设了《工程热力学》这门课程。《工程热力学》作为我院机械类专业大二学生必修的专业基础课程，具有内容丰富多样、概念抽象和系统性强等特点。但是，该课程学分仅为2个，教学32课时，课时设置明显偏少，需要学生课外自主学习。该课程内容抽象难懂，学生的自主管理能力差，易于出现难学、厌学和挂科率高等现象。为此，该课程应根据机械类专业人才培养方案和工程应用需求，合理制定教学目标和教学内容，通过改革教师的教学方法和理念，培养学生的学习兴趣，提高学生的自学能力，为新时代建设培养具有扎实理论基础和工程实践能力的新工科人才。

1 教学目标与教学内容的制定

根据机械类专业应用型人才的培养目标要求，以工程应用需求为导向，培养学生的创新和实践能力，对《工程热力学》课程的教学目标与内容进行大胆的改革与优化。《工程热力学》是工科生学习热力学原理及分析方法并掌握节能技术的的入门课程。本课程的任务是让学生掌握热力学的基本概念、热力学基本定律和基本理论，熟悉工质的基本性质和实际热工装置的基本原理，学会对工程实际问题进行抽象、简化和以能量方程、熵方程为基础的分析方法，为进一步开发和应用节能技术奠定基础。

在人类生产生活中，一次能源大多经过热能进行转换和利用，据统计，世界上经过热能形式而被利用的能量超过85%。目前世界上面临能源短缺，研究热能与机械能相互转换的规律，提高能源利用率，以达到节能减排的效果。作为新时代的大学生，更应该强化节能意识，学习节能知识，学习《工程热力学》的课程知识，学以致用，服务社会。

教材选用了高等教育出版社发行的“十二五”国家级规划教材《工程热力学》第五版，由沈维道和童钧耕主编。本教材知识覆盖面广，内容众多，由于学时的限制，只能根据实际需要制定课程目标，完成相应章节的学习内容。制定的课程教学目标与教学内容如图1：

图1：教学目标和教学内容

对于机械类学生而言，在开发和设计机械设备时，特别是涉及热能转换的装置，能够对典型的过程及循环进行热力分析与计算，提高机械设备的能源利用效率。

2 教学方法与改革探索

教学是在教育的目的规范下，由教师的“教”与学生的“学”共同组成的一种双边活动。机械类专业的《工程热力学》课程学时少，而课程概念多并且抽象难懂，公式众多难记，对学生的数学理论基础和抽象思维能力要求较高。面对众多的教学内容，教师需要用大量时间在课堂上讲授新知识，引导学生理解学习本课程。传统的教学方法是教师在课堂上采用多媒体PPT讲授，在黑板上板书重点和难点，以及课堂提问的方式来调动学生的学习积极性。这种“以教师为中心”的满堂灌的方式，需要学生在有限的时间内接受大量的教学知识，而部分学生并不能及时消化吸收所学内容，很容易导致学生厌学的情绪。为了调动学生的学习主动性和积极性，教学方法要进行改革，让学生的自主学习成为主导，教师的教学和答疑解惑成为辅助。提高学生的主体特性，让学生既获得了知识，又锻炼了自学能力。

2.1 学生的自主学习

《工程热力学》课程的学习要真正做到以学生为中心，提高学生学习的主观能动性。目前，大多数学生的自我约束能力不够，自主学习的能力有待提高。教师提前布置预习任务，给出问题，让学生利用课余时间查阅资料，分析并解决问题，在课堂上同学们发表自己的观点，教师进行点评，引导学生归纳总结知识点。学生可以利用碎片化的时间随时随地学习网络上的课程资源，充分利用课余时间进行学习。

首先，要让学生有积极的心态投入到自主学习中，引导学生主动利用图书馆的书籍资源和网上的教学资源，培养学生的自主学习意志，养成良好的自我学习习惯。例如，在学习基本概念时，高中物理已经接触过压力（压强）、功、密度等概念，《工程热力学》中又给出了这些概念的热力学定义，学生通过自学也易于掌握。在学习四种基本热力过程时，可以将学生分成不同的小组，分组研究学习，学生可以试着表达自己的研究发现和别的小组进行讨论。学生在自主学习中遇到的问题要集中讲解，对教学难点要进行深入讲解，有助于学生对内容的掌握。

2.2 教师的教学改革

据同学们反映，线上教学缺乏师生互动，线上教学的效果并不理想。线上和线下混合式教学可以合理利用网上资源，加强师生间的互动，它将会受到师生们的欢迎。《工程热力学》是一门被学生认为难学的课程，教师们也尝试了多种教学方法，针对不同专业的学生应该改革不同的教学手段，适应学生的不同需求和定位。

针对不同章节内容，教师可以采用不同的教学方法，教学手段多种多样，以培养学生学习的综合素质能力。在学习热力学的基本概念和热力学第一和第二定律时，教师可以先布置相关思考题，让学生带着问题去学习、思考、探究，合理利用网上的教学资源，培养学生的自主学习能力。在学习压气机和内燃机等章节内容时，教师要讲解一些知识点在工程上应用的实例，理论联系实际，解决工程中的问题，培养学生的工程素养。在学习气体工质的性质和基本热力过程时，教师可以先给学生分组，分配任务，让小组学生讨论问题，协同解决学生遇到的不同难题，最后在课堂上同其他小组分享自己的学习成果，培养同学们团结协作，合作共赢的能力。教师要及时给学生答疑解惑，做好归纳总结，了解学生对知识掌握的情况。

3 结语

《工程热力学》是机械类专业的一门重要专业基础课，存在课时少、教学任务重和课程难学等问题。针对应用型本科院校机械类学生的不同需求，改革了教学目标和内容，提高学生的节能意识。在教学方法上可采用线上和线下混合式教学，提高学生的自主学习能力，教师可以根据不同的教学内容采用灵活多样的教学手段，培养学生的团队协作和工程实践能力。