建筑环境与能源应用工程专业《工程热力学》课程教学方法研究与实践

贺士晶，王松庆 （东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

1 概述

《工程热力学》是工程教育认证标准中建筑环境与能源应用工程专业的工程基础类课程，是支持毕业要求达成的重要课程之一，课程的重要性不言而喻。该课程与基础课和专业课都有紧密的联系，是搭建在高等数学、大学物理等基础课和供热、通风、空调工程等专业课之间的桥梁。

《工程热力学》是研究热能与机械能相互转换规律的学科，理论部分包括：热力学第一定律和热力学第二定律以及工质热力性质。两大基本定律是工程热力学的核心内容，工质主要有理想气体和实际气体，以这些工质为载体，分析热机通过热力循环将热能转变为机械能的规律，并通过具体的动力循环和制冷循环阐述工程热力学基本理论在工程中应用[1]。工程热力学课程的内容理论性强、知识点和公式繁多、概念抽象且联系工程实际广泛，因此在教学中存在着不容忽视的问题，主要表现在:学生对工程热力学的基本概念、基本理论理解肤浅和严重缺乏工程实践概念[2]。影响了学习的主动性和积极性，给学生学习该门课程带来困难。本文针对《工程热力学》在教学过程中的上述问题，结合专业特点在教学内容及课程目标、教学方法、考试方法上进行了探索研究，并对教学环节进行指导，取得了一定的效果。

2 教学内容及课程目标的改革

通过本课程的理论教学和实验训练，使学生具备以下能力：

①通过学习，使学生了解《工程热力学》课程所学内容及基本概念，明确本门课程与其他专业课的联系。能够将数学、自然科学和暖通空调专业知识相结合，将供热、通风及空调工程等相关复杂工程问题进行热力学表述及分析。

②掌握工质热力性质、特性、应用范围及相关计算，为后续供热工程、制冷工程、热泵技术、空调和通风工程的学习提供理论基础；能够对建筑环境与能源应用工程中相关复杂工程问题进行研究、设计、实验，并具有一定的综合实践能力。

③理解和掌握热力学第一和第二定律的意义，能够分析影响能源利用效率的因素，通过实例讲解培养学生创新意识，使其了解学科前沿技术，结合新的技术方法和理论在能源应用中提出合理可行的节能策略。

④以学生为本，充分发挥教师主导学生主体的作用，在工程热力学课程背景下设定与专业相关讨论题目，锻炼学生信息收集、检索、阅读分析能力等。

⑤通过将理论与实际问题相结合的教学形式，使学生能够正确认识能量转移和传递过程对环境、社会及可持续发展的影响，并理解对于能源应用专业应担负的社会责任。

⑥通过课程的学习及实验的训练，培养学生自主学习和终身学习的意识，为终身学习打下理论基础。

3 教学方法改革

授课方式上，课堂上主要为多媒体配合板书、师生互动相结合的授课方式，各重要知识点结合相应例题帮助学生深入理解。在课程教学过程中，完成每章教学内容后，对学生采用调查问卷的形式进行调研，掌握学生对教学内容、教学方法和教学方式等方面的意见，便于课程教学的合理优化。例如：第一章热力学系统课程结束后通过对学生调查问卷的调研，学生反映多媒体中图片和动画有利于对课程内容的理解，学生及时的反馈促进了教学方法和方式的改进。

调动学生学习的积极性、培养自主学习和创新能力离不开教师的引导。在授课过程中从专业角度设置问题引导学生进行独立思考，调动学生解决问题的主动性和积极性，使学生能够将实际问题与理论知识及公式建立联系，加强理论联系实际。结合本专业工程案例，培养和提高学生的创新能力和解决工程问题的实践能力，完成学生思维训练过程。在课程中紧密结合建筑节能、清洁供暖等专业领域问题，通过此类问题的思考与工程热力学理论相结合，实现学生对课程知识体系由记忆到理解再到应用与创新的阶梯式质变。

合理引入研究型教学模式[3]，结合专业特点，讨论所学理论知识在专业中的应用，开展讨论及课下学习总结形成报告。使学生进一步理解专业基础课与专业课的关系。《工程热力学》是一门概念相对抽象的课程，在教学过程中结合专业特点，在难理解的理论概念中结合供热工程、空调工程、通风工程中的相关系统来设计教学过程，丰富教学内容、拓展教材知识点，使抽象的理论富有工程背景和实用价值，枯燥的概念立体化，形象化，激发学生学习的内在动机，促进对抽象概念的有效吸收。

进行工程热力学在线课程建设，在线开放课程可以向学生提供更丰富的教学资源，线上教学视频内容是将知识点拆解划分，对重点以及较难理解的知识点深入讲解，有助于利用课后碎片化的时间巩固学习，学生可以通过视频在课前进行预习，在课后加深对课程重点难点的理解。

4 考试方法改革

在课程考核方面，针对传统考试方法进行了改革，传统考试主要以期末考试成绩作为考核依据，学生在学习的过程中很难检验所学知识的掌握程度。本考试改革方案将考核分为三个部分，课程的最终成绩由两次阶段考试、一次期末考试和平时成绩共同组成。考核具体方法为：平时成绩占10%，期末成绩占40%，两次阶段考试分别占25%。考试形式为闭卷笔试。实现多次、全过程的评价学习效果。

两次阶段考试时间分别设置在课程进度的1/3和2/3节点，阶段考试内容是对本阶段学习内容知识点的考核，期末考试内容包括课程所有内容是对全部课程内容的考核。阶段考试的进行有利于学生对所学知识进行阶段性总结和掌握程度的检验。课程进行的整个过程学生都保持不断学习的状态，在准备阶段考试的过程中深化了知识点的理解，避免了传统考试临考前突击学习不能深刻理解所学知识点的情况。同时，教师能够针对学生阶段考试的反馈进行对比研究，分析学生对课堂知识点的掌握情况，找出不足，及时在以后的课程教学中加以改进，优化教学方法和内容。通过考试方法的改革，本门课程不及格率明显下降，学生对课程知识点能够达到更深入的理解和掌握。

5 结论

《工程热力学》是建筑环境与能源应用工程专业的重要专业基础课，为接下来专业课的学习、从事专业工作以及科学研究提供牢固的理论基础。在教学过程中通过对以上各项改革措施的实践，优化了课程内容和考核方法，以学生为中心激发学习兴趣、调动了学生主动学习的积极性，提高了学生的创新能力和解决工程问题的实践能力，获得了较好的教学效果。