輪機工程專業工程熱力學與傳熱學課程建設探討*

朱穎穎 楊國華

寧波大學海運學院 浙江寧波 315211

工程熱力學與傳熱學課程主要包括工程熱力學和傳熱學兩部分內容，主要向學生介紹熱功相互轉換規律及熱傳遞規律的基本概念、基本原理以及在熱能工程問題上的應用，是輪機工程專業的基礎課程，也是后續專業課程學習的基礎平臺。一般說來，工程熱力學和傳熱學是能源動力類的主要專業基礎課，兩門課程單獨開設，教學課時較多。而整合成工程熱力學與傳熱學課程之后，兩部分內容仍是以獨立的篇幅出現，學時卻大大縮減。

對于輪機工程專業的學生來說，長期以來因概念抽象、難點多、計算關聯式多，且學生缺乏相應的工程概念和工程背景，而使這門課程一直被認為既難教也難學，學過之后又很難將學到的理論知識和相關的工程實際結合起來，初次接觸該課的學生往往較難入門，對該課程的學習產生畏懼心理。針對如何使該課程化繁為簡，化難為易，化抽象為具體，本文結合輪機工程專業工程熱力學與傳熱學課程的教學實踐進行初步探討。

1 根據專業特點調整課程教學體系，提倡教學內容彈性化

由于輪機工程專業開設的專業課程較多，因此將工程熱力學和傳熱學兩門課的課時數適當刪減，合并為一門68學時的工程熱力學與傳熱學。但是由于教學內容并未減少，這就造成課程進度快，章節小結和習題課的課時壓縮量大，處理不好反而使學生產生畏難心理，感覺本課程很難學。

針對這一問題，在實際的授課過程中提倡教學內容彈性化，該措施可以給學生創造自由發展的更大空間，提高學生掌握知識和解決工程實際問題的能力。教師要靈活駕馭教材，科學設計教學內容，在學生認知規律的基礎上，刪去或從略處理學生通過自學就可以了解的內容，盡量突出最主要、最本質的教學內容。該門課中含有大量的數學推導內容，教師在講解時可以刪去，或者僅在課堂上點一下，詳細的推導或其他細節則留給學生課后自學[1-2]。教學內容彈性化一定程度上可能會給學生增加課外的壓力，但是對培養學生獨立工作的能力大有好處。

在教學實踐中發現，輪機專業的學生由于尚未接觸專業知識，因此對船上的有關機械等內容充滿好奇。為調動學生學習的積極性，為以后的專業學習做鋪墊，盡可能地在每章節的講解中聯系船舶工程實例。比如在講到氣體和蒸汽流動時，可以將噴管和擴壓管在柴油機渦輪增壓系統中的實際應用作為例子，將原本抽象的概念具體化。通過加強工程熱力學與傳熱學及后續專業課的聯系，來激發學生的學習熱情，從而增強教學效果。另外，時代的發展使得教材內容有所滯后，所以在教學中需要補充豐富的具有時代氣息的學習材料來激發學生學習的積極性，尤其是跟輪機工程專業有聯系的工程應用實例[3]。將許多來源于大量熱工技術的知識融于教材，使學生能用工程熱力學與傳熱學的知識分析和專業相關的實際問題。突出這些知識在輪機工程專業中的應用，有助于培養學生理解和分析問題、解決問題的能力。

2 采用啟發式教學、師生互動，營造寬松愉悅的學習環境

結合以往的教學經驗，針對以往學生反映的工程熱力學與傳熱學知識抽象和難理解的情況，教師在講解各章節時，應盡量聯系生活和工程中遇到的熱力現象，合理設置問題情景，啟發學生積極思維，使抽象的理論具體化，可以大大增強教學效果[4]。

在講授章節新內容時，教師可以先通過日常生活或工程實際中的典型事例引出，學生會覺得這些事例就在自己身邊或非常實用，這樣就能一下子抓住他們的注意力。比如在講解肋片的穩態導熱這一章節內容時，首先以一杯熱騰騰的咖啡圖片吸引學生注意，然后拋出問題：“同學們在喝咖啡時要接觸杯子的哪部分把咖啡端起？杯身還是杯把手？為什么？”經過一系列的問答，通常可以調動學生的熱情，學生感到熱工學就在自己身邊，工程熱力學與傳熱學理論并不是深不可測的，一定程度上消除畏難心理。但是值得注意的是，在設計問題時教師要注意問題的難易程度，問題太難或過于簡單，都會使學生失去學習的興趣。

授課后注意提出有一定深度的問題讓學生思考。比如在講解完肋片穩態導熱這一部分內容后，可以設置“如何提高熱電偶測溫的精度？套管材料用銅還是鋼”以及“從傳熱學角度解釋為什么耳朵大的人冬天更容易生凍瘡”這兩個問題，讓學生利用本節課剛學過的知識內容進行分析，不僅可以鞏固課堂上所學知識，還可激發學生的思維能力，同時可以作為本堂課的教學反饋環節，了解學生知識掌握的程度如何。

3 傳統教學與圖像、文字、動畫并茂的多媒體技術結合，增強教學效果

現代信息技術的發展為改進和豐富教學手段提供了有力的保證。但在多年的工程熱力學與傳熱學教學中，多媒體教學也暴露出諸多不足之處。目前，課程組主要采取傳統教學手段和多媒體教學相結合的方式，充分發揮二者的優勢，將課堂教學提高到新的層次上，促進學生學習的積極性，從而增強課堂教學效果。

在課堂講授中，通常將純理論推導的部分以傳統講授（板書）方式為主，使公式推導條理化，通過教師邊板書邊講解的過程，學生掌握較容易，在記筆記的同時加深印象[5-6]。同時，本著將知識以易于接受的最佳方式傳授給學生的原則，輔以多媒體課件，多媒體以生動、活潑的語言將抽象的東西具體化，通過引進國內工程熱力學和傳熱學國家精品課程的課件、教學錄像以及動畫等素材，把抽象的概念和熱力裝置的工作原理、熱力過程形象、生動、直觀地呈現出來，并將鮮活的科研和工程實例引入課堂，將文字、圖形、圖像、視頻、動畫等多種媒體信息在不同的界面上進行有機的整合，來豐富完善現有的多媒體教學課件，使抽象的教學內容變得直觀、形象和生動，一方面降低授課難度，另一方面增加知識的信息量，可以激發學生的學習興趣。

4 利用網絡技術手段，建立互動式網絡課堂，引導學生自主學習

在教學實踐過程中，課題組建立工程熱力學與傳熱學課程網站，實現教學資料的上網。網絡課堂改變了傳統的教師單一授課的教學方式，實現了以學生為主體的現代教學模式。網絡課堂的開設，使得學生可以不受時間、地點的限制，按照學生自身的條件安排課程的學習，也可以根據個人的掌握情況選擇自己的學習內容，直到掌握為主。同時充分利用校園網絡優勢，開發網上答疑系統，實現全天候答疑，方便教師和學生隨時互動地教與學。使學生通過視、聽手段增加學習興趣，及時地了解自己的知識欠缺部分，并且可以按要求不斷調整學習，極大地提高學習效率。同時不定期地公布最新教學動態，更新網絡課程，反映最新學術動態。

在網絡課堂模塊中增設思維導圖模塊。由于這門課程概念太多，學生較難了解課程的整體框架，理不清各章之間、各節之間以及章節內部知識點的關系。因此，將思維導圖引入工程熱力學與傳熱學教學中，思維導圖加強了教學的條理性、邏輯性。思維導圖將整門課的條理脈絡給學生列出來，讓學生在學習之前就對這門課有一個整體的把握。比如從工程熱力學的幾個定義拓展開來，讓學生認識整個工程熱力學研究的內容。另外，要在條理性的基礎上進一步強調各個項目的邏輯關聯，促使學生從整體上把握知識，避免平鋪直敘，使學習效果達到知識點由點及線到面的程度。

另外增設網絡測驗模塊，評價形式不僅包括客觀題和問題簡答型的主觀題，同時增加基于案例的題目，考查學生分析和解決實際問題的能力。網絡測驗鞏固了課堂知識，增強了學生的綜合分析能力，使課堂講授達到比較好的教學效果。

5 結論

工程熱力學與傳熱學是一門應用性極強的專業基礎課程，與各工程領域、各專業關系密切，通過上述教學實踐活動探討，使教學過程趨于完善，一定程度上提高了教學質量，使學生奠定了堅實的理論基礎。同時，工程熱力學與傳熱學課的講授中也將傳統教學與多媒體技術相結合，形象化地闡釋理論和描述熱力設備的工作過程，豐富了教學內容。另外提供網絡課程、網絡討論、網絡測驗等，不定期地公布最新教學動態，安排網上輔導答疑，方便教師和學生隨時互動地教與學。

[1]王秋旺,陶文銓,何雅玲.從國外傳熱學教材談起[J].中國大學教學,2000(6):38-39.

[2]陶文銓,何雅玲.關于編寫傳熱學和工程熱力學教材的淺見[J].中國大學教學,2003(10):43-44.

[3]趙國文.提高輪機專業“熱工基礎”教學效果的思考[J].航海教育研究,2008(2):56-57.

[4]董麗娜.有限課時內“工程熱力學與傳熱學”教學效果改進[J].中國電力教育,2010(25):73-75.

[5]林日億,梁金國,黃善波,等.安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革[J].中國電力教育,2010(16):93-95.

[6]劉素梅.《工程熱力學與傳熱學》課程教學方法的研究與探討[J].科技信息,2008(23):557-558.