重慶大學(xué)“工程熱力學(xué)”全英文授課教學(xué)模式的實(shí)踐與探索

李期斌，劉 朝

(重慶大學(xué) a 能源與動(dòng)力工程學(xué)院； b 低品位能源利用技術(shù)及系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400044)

0 引言

工程熱力學(xué)課程主要涉及熱能與機(jī)械能和其它能量之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律及其應(yīng)用，在工科各專業(yè)人才培養(yǎng)中具有重要的作用和地位，是能源動(dòng)力類專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，也是重要的技術(shù)課程。雖然重慶大學(xué)熱力學(xué)教研組在教學(xué)改革、課程建設(shè)、教學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面都有較深厚的功底與多方面的建樹，但隨著近年來我國國際地位和形象的不斷提高，隨著人才培養(yǎng)和教學(xué)改革的不斷深入，學(xué)生出國深造的機(jī)會(huì)增多，來華學(xué)習(xí)交流的學(xué)生也與日俱增，目前中文的“工程熱力學(xué)”難以滿足國際化需求，因此有必要開展全英文“工程熱力學(xué)”課程建設(shè)。

1 教學(xué)背景

同發(fā)達(dá)國家相比，我國能源利用效率較低，節(jié)能潛力較大。2020年底，我國正式提出了2030年實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo)，將降低碳排放、使用清潔能源、提升能源利用效率寫入國家戰(zhàn)略。進(jìn)一步提高能源利用效率、實(shí)現(xiàn)能源的高效清潔利用是我國經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要保證，這也對(duì)我國能源動(dòng)力類高等教育工作提出了新的要求。

工程熱力學(xué)課程是重慶大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院各專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課， 1952年，重慶大學(xué)院系調(diào)整，建立了“熱能動(dòng)力裝置專業(yè)”。在歷經(jīng)多半個(gè)世紀(jì)的教學(xué)歷程中，這門課程堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)，一直在成長和改革。為幫助教學(xué)，開發(fā)了與所采用教材配套的“工程熱力學(xué)輔導(dǎo)軟件”，該軟件獲“重慶市優(yōu)秀電教科研成果三等獎(jiǎng)”。為擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容，開辟了網(wǎng)上師生研討園地，便于師生的即時(shí)對(duì)話與交流。為提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和動(dòng)手能力，開設(shè)了課程基本及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，具有直觀性，并配有專門的實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員即時(shí)指導(dǎo)，解決出現(xiàn)的問題，具有時(shí)效性。這些環(huán)節(jié)的逐步完善對(duì)提高工程熱力學(xué)課程的教學(xué)效果和對(duì)學(xué)生學(xué)術(shù)素質(zhì)的提高均有顯著的作用，大大提升了課程的教學(xué)成效。

2 教改策略

重慶大學(xué)工程熱力學(xué)課程教研組同仁基于OBE-CDIO理念和原有課程建設(shè)優(yōu)勢，梳理凝煉了工程熱力學(xué)課程的基本教學(xué)內(nèi)容，從而提煉拓展出英文教學(xué)內(nèi)容，改變舊的教學(xué)模式，形成新的線上中文線下英文混合式教學(xué)模式，構(gòu)建特色鮮明的考核模式，打破傳統(tǒng)課程體系，運(yùn)用創(chuàng)新、學(xué)術(shù)、實(shí)踐的觀點(diǎn)選擇、組合和設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容，其具體涉及如下幾個(gè)方面。

2.1 基于課程團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢，深入開展國內(nèi)外高校同類課程調(diào)研

工程熱力學(xué)程教學(xué)團(tuán)隊(duì)擁有近10名教師，全部有海外學(xué)習(xí)交流經(jīng)驗(yàn)，本教學(xué)改革實(shí)施中以此為基礎(chǔ)，并聯(lián)絡(luò)國內(nèi)工程熱物理學(xué)科相關(guān)院校，深入開展國內(nèi)外高校工程熱力學(xué)課程全英文課程調(diào)研，重點(diǎn)調(diào)研課程的開設(shè)情況、開課特點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)方法與教學(xué)手段、教學(xué)評(píng)價(jià)方法以及本課程的現(xiàn)狀及建設(shè)方向、建設(shè)思路。

2.2 優(yōu)化現(xiàn)有課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)內(nèi)容和考核體系

調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，編制一套既體現(xiàn)“創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度、國際化”又富有學(xué)院專業(yè)特色的課程標(biāo)準(zhǔn)，使英文教學(xué)切合專業(yè)要求和學(xué)生實(shí)際，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)新性和能動(dòng)性。完善“工程熱力學(xué)”全英文課程的基本信息，建立課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。

2.3 實(shí)施實(shí)踐和理論相結(jié)合的多元融合課程教學(xué)方法

從工程熱力學(xué)理論與行業(yè)需求、教學(xué)實(shí)踐、工程應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、科技創(chuàng)新、科研訓(xùn)練等多方面，結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)典工程案例,實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法的多元融合。在教學(xué)過程中，以先進(jìn)的能源系統(tǒng)為工程實(shí)踐案例，基于熱力學(xué)基本原理，建立物理和數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效熱功轉(zhuǎn)化，圍繞熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)這一主線組織教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化理論知識(shí)和工程實(shí)踐的結(jié)合。調(diào)整、優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，新開設(shè)了空氣絕熱指數(shù)測定、噴管流動(dòng)實(shí)驗(yàn)、蒸汽動(dòng)力循環(huán)仿真和水蒸氣熱力性質(zhì)計(jì)算機(jī)和熱力性質(zhì)圖繪制等綜合性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基本熱力學(xué)知識(shí)的深入理解。

2.4 注重課程團(tuán)隊(duì)梯隊(duì)建設(shè)，大力培養(yǎng)青年教師

定期開展示范課、教學(xué)研討，促進(jìn)教師間的互相學(xué)習(xí)，并對(duì)青年教師實(shí)行傳幫帶，促進(jìn)其教學(xué)能力的提升。組織主講教師在國內(nèi)外進(jìn)行教學(xué)交流和培訓(xùn)，獲取先進(jìn)的教學(xué)方法與理念，并在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行實(shí)施。

3 課程改革成效

學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性大幅提高，積極參加能源領(lǐng)域科研活動(dòng)。教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)調(diào)整以及多樣化靈活的教學(xué)手段，使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情有了極大地提高，學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)生主動(dòng)通過線上課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，參與熱力學(xué)教學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，課堂教學(xué)互動(dòng)更積極。重慶大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院學(xué)生在全國大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競賽、大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目SRTP等項(xiàng)目中獲得優(yōu)異成績。尤其是2020年，在第十三屆全國大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競賽中，重慶大學(xué)學(xué)生獲特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)7項(xiàng)，創(chuàng)下歷史最佳成績。

全英文教學(xué)模式廣受外界好評(píng)。東北電力大學(xué)、中北大學(xué)等院校及長安汽車動(dòng)力研究院等相關(guān)企業(yè)對(duì)本課程的教學(xué)改革模式和人才培養(yǎng)模式給與一致好評(píng)。美國哥倫比亞大學(xué)、弗吉尼亞大學(xué)、德國埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)等知名機(jī)構(gòu)的熱力學(xué)教研人員對(duì)本課程英文版做出了正面評(píng)價(jià),尤其是弗吉尼亞大學(xué)O’Coonell教授(美國化學(xué)工程師學(xué)會(huì)主席，工程熱力學(xué)經(jīng)典英文教材《Thermodynamics: Fundamentals for Applications》主編)高度肯定本課程理論和實(shí)踐相結(jié)合的創(chuàng)新教學(xué)模式，并指導(dǎo)修改了部分英文教學(xué)資料。

4 結(jié)語

重慶大學(xué)工程熱力學(xué)課程教研組基于原有課程基礎(chǔ)，梳理凝煉工程熱力學(xué)課程教學(xué)基本內(nèi)容，提煉研究教學(xué)拓展內(nèi)容，改變舊的教學(xué)模式，形成全英文教學(xué)模式，構(gòu)建特色鮮明的考核模式，打破傳統(tǒng)課程體系，運(yùn)用創(chuàng)新、學(xué)術(shù)、實(shí)踐的觀點(diǎn)選擇、組合和設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容，形成一套科學(xué)的工程熱力學(xué)英文教學(xué)模式和體系。通過“工程熱力學(xué)”全英文課程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)新的教育理念和以學(xué)術(shù)型為主的多元化教學(xué)方法，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)能源動(dòng)力類相關(guān)課程提供重要的理論基礎(chǔ)。全面提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，抓住熱力學(xué)理論的內(nèi)核和新形勢的發(fā)展趨勢，探索了卓越型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式。