對“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程教學(xué)的幾點思考

武和全　姚永騰

摘 要 文章分析了“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程的特點和教學(xué)現(xiàn)狀。針對課程教學(xué)中存在的一些問題，提出了一些改革方法，如改革教學(xué)內(nèi)容、改善教學(xué)手段、理論與實驗的相互結(jié)合、設(shè)計創(chuàng)新、課程答辯等。

關(guān)鍵詞 工程熱力學(xué) 傳熱學(xué) 教學(xué)改革 教學(xué)方法

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.04.041

Reflections on Curriculum Teaching of the Course

"Engineering Thermodynamics and Heat Transfer"

WU Hequan， ?YAO Yongten

（College of Automotive and Mechanical Engineering，

Changsha University of Science and Technology， Changsha， Hu‘nan 410114）

Abstract This paper analyzes the characteristics and teaching status quo of the course "Engineering Thermodynamics and Heat Transfer". For problems that exist in Curriculum Teaching， this paper has made some reforms， such as the reform of teaching content， improve teaching methods， combination of theory and experiment， design innovation， and ?course defense.

Key words Engineering Thermodynamics; heat transfer; teaching reform; teaching methods

0 引言

“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”是研究熱能與機械能相互轉(zhuǎn)換及熱量傳遞規(guī)律的一門課程，有的地方也把該課程稱為熱工基礎(chǔ)。當(dāng)今能源、環(huán)境、航空航天、微電子、信息工程、生物和醫(yī)學(xué)工程、軍事等領(lǐng)域內(nèi)的許多進(jìn)展都直接或間接建立在熱工研究的基礎(chǔ)之上，熱工研究在高新科技發(fā)展中占有重要地位。因此提高“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程的教學(xué)質(zhì)量對培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的工程技術(shù)人才具有重要意義。然而長期以來，由于“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程存在概念多、內(nèi)容廣、公式計算復(fù)雜多等特點使得師生都有難教難學(xué)的體會。特別是對一些非動力類專業(yè)（比如工程機械專業(yè)），該課程往往是選修課，課時少，學(xué)生重視不夠，教學(xué)難度大。本文從“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)探討課程教學(xué)改革的方法。

1 課程特點及教學(xué)現(xiàn)狀

“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”主要是講述了熱量的產(chǎn)生、傳遞以及轉(zhuǎn)換，它是工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)兩個研究方向的綜合。其涉及面廣，包含熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熱力過程計算、傳熱學(xué)的基本概念、換熱器熱計算等。目前課程教學(xué)主要存在以下幾個問題：

1.1 課程學(xué)時少

在這個知識爆炸的年代，教學(xué)計劃的不斷更新，使得越來越多的課程加入到教學(xué)進(jìn)程之中，這樣每門課程的平均學(xué)時大大減少。以工程機械專業(yè)的“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程為例，總共只有24課時。教學(xué)內(nèi)容多與課時少的矛盾非常突出。在這種情況下，既要保證足夠的教學(xué)內(nèi)容又要保證教學(xué)質(zhì)量，對授課教師來說是不小的挑戰(zhàn)。同時學(xué)生的學(xué)習(xí)難度也加大了。由于“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”本身理論性就強與“數(shù)理化”聯(lián)系緊密，學(xué)生需要花大量的時間來消化理解。

1.2 上課不夠重視、課前課后缺少自主學(xué)習(xí)

大學(xué)生并非高中生，相對自由很多，許多大學(xué)生對于上課不夠重視，導(dǎo)致缺課現(xiàn)象時有發(fā)生，而學(xué)生的缺課也影響了教師授課的積極性，導(dǎo)致課程教學(xué)質(zhì)量下降。雖然針對學(xué)生缺課現(xiàn)象，大部分學(xué)校已經(jīng)采取了相應(yīng)的考勤措施，但是由于后續(xù)工作不徹底，許多考勤成績最終并沒有計入到學(xué)生成績中，不少學(xué)生存在僥幸心理，對課程教學(xué)沒有足夠的重視。此外，“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”作為一門選修課程，學(xué)生對此的認(rèn)識是覺得這樣的課程無所謂，不重要。在課前，很少有學(xué)生提前預(yù)習(xí)課程內(nèi)容，而一些復(fù)雜的計算公式或理論，在沒有數(shù)學(xué)物理預(yù)備知識的情況下，教師需要花大量的時間來進(jìn)行公式理論推導(dǎo)，影響了教學(xué)進(jìn)度。課后缺少復(fù)習(xí)又使得課程上學(xué)到的知識沒有得到鞏固。由于對選修課不夠重視，很少有學(xué)生能在課前課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

1.3 缺少實踐

由于“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”的知識涵蓋面廣，一些需要用實驗來表達(dá)的知識點，教師很難通過講授的方式直觀表現(xiàn)出來。而很多學(xué)校工程機械專業(yè)的“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程是沒有開始實驗的。理論與實際脫節(jié)不利于學(xué)生對知識的理解與消化，難以與實際相結(jié)合，例如氣體流經(jīng)噴管的流速和流量，絕熱節(jié)流過程、發(fā)動機動力循環(huán)等等。這些都很難用于普通的PPT來表達(dá)，也不利于學(xué)生的理解。由于學(xué)時以及學(xué)校教學(xué)資源有限的原因，所以通常對于需要實踐的課程并沒有相關(guān)的實驗設(shè)備供學(xué)生操作。這對于部分驗證性以及需要實驗才能直觀表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生很難理解消化，也不利于學(xué)生去記憶其中的重要知識點。

1.4 學(xué)生積極性不高，缺乏學(xué)習(xí)興趣

“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”這句名言就提到了學(xué)習(xí)某個東西最重要的是對于它的興趣，倘若我們有極大的興趣，那么將事半功倍。而現(xiàn)在的學(xué)生普遍地缺乏學(xué)習(xí)“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程的興趣。以前一直是學(xué)生排隊等老師講解問題，而現(xiàn)在則是老師請學(xué)生提問題，而就算是這樣，還是很少人去提問，這有可能是學(xué)生根本就沒有問題，這并不是說學(xué)生學(xué)得很好，反而是學(xué)得不透徹，根本就沒有發(fā)現(xiàn)問題;也有可能是學(xué)生有問題，但是懶得去問，缺乏對于知識的渴望。這些都說明學(xué)生缺少學(xué)習(xí)“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”的興趣。endprint

“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程具有很強的綜合性、實踐性和應(yīng)用性。同時社會在不斷發(fā)展進(jìn)步，對于高素質(zhì)人才的需求也越來越嚴(yán)格，所以為適應(yīng)社會市場需求，培養(yǎng)出一批掌握最新技術(shù)的高素質(zhì)人才，校方和教師都應(yīng)該共同反思，一起探索，建立起一份屬于專業(yè)特色的教學(xué)體系，就必須結(jié)合目前的就業(yè)動向，對“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程教學(xué)改革進(jìn)行研究。

2 課程教學(xué)改革及教學(xué)方法探索

2.1 改革教學(xué)內(nèi)容

“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”是一門傳統(tǒng)課程，知識體系正在不斷發(fā)展，不斷更新，所以會存在不少過時的觀點，這在教學(xué)中，會嚴(yán)重影響到新型高素質(zhì)高技能人才的培養(yǎng)，甚至?xí)寣W(xué)生對此門課程產(chǎn)生懷疑，失去學(xué)習(xí)的信心。那么教師在教學(xué)過程中要以夠用為原則對其刪繁就簡，還要隨時了解最新最前沿的學(xué)科知識并講給同學(xué)們聽，培養(yǎng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，降低該課程的學(xué)習(xí)難度。

2.2 改善教學(xué)手段

上課是學(xué)生掌握知識的重要途徑，教師的教學(xué)方式十分重要，應(yīng)該杜絕“復(fù)讀機”這種現(xiàn)象。現(xiàn)在社會進(jìn)步了，多媒體等教學(xué)手段是必不可少也是不可避免的，既然不能沒有多媒體，那可以改變多媒體上展示的內(nèi)容，比如PPT里不再只是書本上的翻版，更多的是教師自己的理解和自己提出的問題，而且PPT上不能有解答，這樣交給學(xué)生自己去思考，而后教師再把正確的解答寫在黑板上，這樣就加深了學(xué)生對于一些題目的印象。此外，既然此門課程理論性強，那么課程上教師可通過多媒體搜索一些自然界中熱力現(xiàn)象，通過多媒體展示給學(xué)生，并給學(xué)生講解這種現(xiàn)象。而且教師還可以布置一些課程小練習(xí)，讓學(xué)生說出自己想到的自然界中的熱學(xué)現(xiàn)象并試著解釋。同時，教師也要注重提問，多提問，這對于集中學(xué)生們的注意力還是很有作用的。等等這些，都能消除學(xué)生的厭學(xué)情緒，并集中精力上課，保證了課程的效率。

2.3 開設(shè)實驗實踐課程

現(xiàn)代社會進(jìn)步，相應(yīng)的教學(xué)設(shè)備也齊全了，學(xué)校應(yīng)該逐步完善“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”的課程安排，應(yīng)該相應(yīng)地對應(yīng)每一章上的內(nèi)容增添新的實驗實踐課程，尤其比較繁雜難懂的內(nèi)容，更要多地設(shè)置一些實驗課程，學(xué)生通過動手實驗，教師在一旁教導(dǎo)，這樣教師既能檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和進(jìn)度，也能加強學(xué)生對于課本知識的理解和記憶。學(xué)校也可以考慮安排學(xué)生到與熱力有關(guān)的工廠實習(xí)，讓學(xué)生通過對工廠機器工作的了解，強化課程的學(xué)習(xí)效果，最后還可以讓學(xué)生寫一篇關(guān)于該工廠機器的研究論文，以檢驗學(xué)生的實習(xí)效果。實踐加理論才能更好地加深學(xué)生對學(xué)習(xí)到的知識的理解。

2.4 設(shè)計創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生興趣

創(chuàng)新是發(fā)展之根本，科技的發(fā)展離不開創(chuàng)新，“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”作為一門實用性強的課程，在學(xué)生學(xué)完之后，教師可以給學(xué)生分組，讓每組自主設(shè)計一個有關(guān)熱力學(xué)的小部件，配上元件說明，并有計算分析過程，然后安排一節(jié)課程來讓學(xué)生自行講解自己設(shè)計的小部件，最后教師再評比，排出名次，給予獎勵，并計入課程成績。同時這也會激發(fā)學(xué)生對于此門課程的學(xué)習(xí)興趣，更深刻地理解“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”這門課程。

2.5 課程答辯

教師給學(xué)生時間來進(jìn)行答辯，通過對某一個概念、公式、定律或者現(xiàn)象的理解進(jìn)行答辯，每個學(xué)生要說出自己的理解，而后教師進(jìn)行糾正，給出正確的答案，然后教師可以自行提出一個論題，讓學(xué)生自己分組，在課下找資料學(xué)習(xí)，然后上課的時候讓各組學(xué)生辯論，得勝者記入成績。最后讓學(xué)生把自己的問題提給教師，教師一一解答。這樣，加強了學(xué)生與教師的互動交流，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對于該門課程的認(rèn)識。

3 結(jié)束語

“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程教學(xué)改革是適應(yīng)新時期高等教育發(fā)展的必由之路。教學(xué)的進(jìn)行應(yīng)該建立在師生愉快教學(xué)，幫助學(xué)生順利發(fā)展的前提下，努力讓學(xué)生掌握自主學(xué)習(xí)、獨立思考的能力。以加強學(xué)生創(chuàng)新思維和實際創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為目標(biāo)，通過對教學(xué)內(nèi)容的更新、多媒體的合理應(yīng)用、課程氛圍的調(diào)動、理論與實驗的相互結(jié)合、設(shè)計創(chuàng)新、課程答辯等手段的有機結(jié)合，探索出一套更適合本課程的教學(xué)方法，使得“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”的課程達(dá)到一個新的水平，為培養(yǎng)出掌握學(xué)科最前沿技術(shù)的實用性人才發(fā)揮應(yīng)有的作用。

基金項目：長沙理工大學(xué)教改課題項目

參考文獻(xiàn)

[1] 李岳林，劉志強，武和全.工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2013.endprint