基于一流本科課程建設的工程熱力學教學改革與探討

盧春萍 牛建會

摘?要：論文介紹了基于能源工程系實施“能源類招生、平臺培養”的狀況，“工程熱力學”課程組制定了一流本科課程建設方案，其中“青年教師高效培養模式”“PPT課件+翻轉課堂的教學模式”“課程教學內容取舍的探索研究”“制作多個專題的多媒體課件”等具有一定創新性和可操作性，實踐環節也取得了一定教學效果。

關鍵詞：工程熱力學;課程建設;課堂;多媒體課件

1 緒論

根據《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》和《河北省教育廳關于開展一流本科課程建設的通知》，河北建筑工程學院制定了一流本科課程建設實施方案，組織申報了一流本科課程建設項目。2019年能源工程系實施能源類專業大類招生、平臺培養的教學改革舉措，成立“工程熱力學”課程組，獲批了校級線下一流課程建設項目。

“工程熱力學”課程組結合普通高校學生學習狀況及特質，確定課程建設目標和實施方案，以提高青年教師教學水平為契機，改善目前課堂“學生沉默狀態”，煥發課堂生機活力;以提升學生綜合能力為重點，重塑課程內容，創新教學方法及手段，較好發揮課堂教學主陣地、主渠道、主戰場作用。

對于非一流高校，作為多年學校重點建設課程，“工程熱力學”課程組先期做了一些教學教改工作，主講教師除優化課堂教學外，在教學方法、教學內容和教學手段上都在努力探索與實踐，比如：“啟發式”“互動式”等教學模式;研制工程熱力學多媒體課件;研制出開閉卷題型的試題庫等;同時積極申報教研項目、發表教研論文，編寫教材，并取得成果如下：

（1）發表論文：《熱工基礎課程教學的探討》《工程熱力學典型題的教學探討》。

（2）完成教研項目：《分析方法研究填埋氣供暖技術應用》（省級）;《工程熱力學優秀課程建設》（校級）;《專業基礎課教學中提高學生專業素質的研究與實踐》（校級）。

（3）教材及獲獎：能源工程系教師合編教材《熱工基礎》，普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，中國電力出版社出版，獲得河北建筑工程學院優秀教材一等獎;課程組制作《朗肯循環》微視頻獲學校第一屆微課大賽三等獎。

2 結合目前教學中存在的問題，圍繞學校一流本科課程建設目標和建設內容，制定課程建設方案并實施

由于“工程熱力學”理論性強、難點內容較多、概念抽象等，學生鉆研精神不足，個別學生基礎薄弱，存在不及格率較高、難點內容學不透徹、課堂積極性調動不起來等問題，課程組從以下幾方面做了課程建設探索與改革。

2.1 以培養培訓為關鍵點提升教師教學能力，使教師隊伍真正強起來

“工程熱力學”課程組成員5人，職稱、年齡結構匹配合理、學歷層次也較高。目前存在主要問題：2個近三年入職的教師，對課程難點內容的理解不夠深入;面對基礎課程理論性強、概念抽象的特點，如何引導學生深入淺出，激發課堂興趣等還存在很大問題;教學多年的教師也面臨“課程難點內容是否講解透徹”“學生對難點內容理解效果如何”等問題。

課程組針對問題采用如下措施：

（1）采取“一對一培養模式”“高效培養模式”，發揮好“傳幫帶”作用。一名老教師對應培養一名青年教師，二者共同承擔教學任務，青年教師多上講臺，從教學內容、教學環節“全程”指導，改變過去青年教師助課一輪，二輪就直接上講臺的現象。聽課信息及時反饋，對上課中存在嚴重問題，課程組集體討論。培養計劃可以指定3～5年，改變青年教師“自我成長”“自我成熟”的現狀，形成卓有成效的培養模式。

（2）強化教學研究，定期集體備課、研討課程“重點、難點內容”。課程組制定教學研究課題，比如“及損”“溴化鋰吸收式制冷循環”等，申報教研項目，其中省教育廳項目《分析方法研究填埋氣供暖技術應用》。課程組有業務能力強、豐富經驗的主講教師，也有新手需要培養，定期集體備課，共同研討“重點、難點”教學內容及教學方法。考慮“大類招生、平臺培養”的模式，課程組教師資源共享，統一選取教材，教學內容選取、習題選取等需要討論。

（3）青年教師培養與培訓相結合，推動教師培訓常態化。除了采取“一對一培養模式”“高效培養模式”外，課題組定期組織“課堂觀摩課”，對重點、難點內容進行“討論課”“培訓課”，推動教師培訓常態化。另外，創造條件和機會去參加省內外的教學研討、一流課程建設培訓，比如慕課培訓等。

2.2 以提升教學效果為目的創新教學方法，采用翻轉課堂式教學模式，使課堂活起來

課程組基于如下思想：強化課堂設計，解決好怎么講好課的問題，杜絕單純知識傳遞、忽視能力素質培養的現象，采用翻轉課堂式教學模式，具體做法如下：

（1）對每一章內容進行“指導性學習”“討論性學習”劃分，“翻轉課堂”討論內容多選有工程應用背景等，其教學效果：強化師生互動、生生互動，杜絕教師滿堂灌、學生被動聽的現象。

（2）對“翻轉課堂”討論內容的組織實施，將班級分設討論小組，課外討論、自學，每人寫出討論總結，課上進行匯總，將問題細化、透徹化，優化了“傳統+翻轉課堂”教學模式。通過“翻轉課堂”互相討論，可以培養學生多角度、批判性思維的能力。

2.3 采用“PPT課件+傳統板書”的教學手段，課堂教學信息量大

作為公式多，推導過程多的基礎課程，大多數教師習慣板書表達，其中一位主講教師曾在能源與動力工程專業的教學中采用“PPT課件+板書”，課堂教學內容豐富、信息量大，教學效果良好。

課程組要求任課教師采用“PPT課件+傳統板書”的教學手段，而且對PPT制作提出了一定要求，具體要求如下：

（1）PPT課件制作要求與教材相匹配，可以插入動畫、動態圖、圖片等，制作質量要求精良，保證圖片清晰美觀，如教材圖片需要用CAD繪制等。

（2）PPT課件制作中采用“超鏈接”，將公式推導過程完整的表達在“超鏈接”頁面，清晰條理性好，與板書相比，節省了一些時間。

（3）對PPT課件的教學內容也做了一定要求，基礎課程具有“內容太細化，公式多、推導多”的特點，要求對“重點、難點內容”課件中描述完整、表達清楚。

2.4 作為能源大類招生的平臺課，課程教學內容“取舍”探索研究

能源工程系三個專業“建筑環境與設備工程”“能源與動力工程”“新能源工程”的平臺課“工程熱力學”，課程為56學時（6學時實驗、50學時理論課），工程熱力學基本理論部分包括：基本概念、熱力學第一定律、理想氣體的熱力性質及熱力過程、水蒸氣的熱力性質及熱力過程、熱力學第二定律;應用部分主要包括：濕空氣、氣體與蒸汽流動（噴管）、蒸汽動力循環、制冷循環。對于三個專業的平臺培養，若學時足夠，應用部分全部細講比較好，但目前學時偏少，如何對教學內容作取舍，總思路：應用部分內容要求滿足應知應會的基本要求;對后續課程學習所用較少的難點知識，采取“舍”，采取指導性學習方式;對工程應用較多的重點知識，采用“多取”，重點講解、討論等方式強化。

大致教學內容上做如下調整：

（1）基本理論部分：“基本概念”學時量減少，重點概念“可逆過程”“熱力循環”學生寫學習總結;“熱力學第一定律”精講，概念、推導及應用，做重點講解;“理想氣體性質及過程”學時量減少，有些內容只講“枝干”，“細節”內容安排自學;“水蒸氣性質及過程”精講，重點“水蒸氣熱力性質表、圖”“水蒸氣熱力性質軟件”重點介紹;““熱力學第二定律”是教學難點，是高等工程熱力學的基礎、考研必考內容，后續課程及工程應用很少，處理方法：框架講解，考研學生在線輔導、在線講解。

（2）應用部分：基于三個專業的平臺教學，應用部分內容的選取更難，“濕空氣、制冷循環”是“建筑環境與設備工程”的教學重點，“氣體與蒸汽流動（噴管）、蒸汽動力循環”是“能源與動力工程”的教學重點，相對“新能源工程”內容分量差別不大。在課程學時偏少情況下如何平衡選取？課程組作如下考慮：由于基本理論部分教學內容、教學手段作了調整，學時上有結余，應用部分的內容全部選取，重點、難點內容做精講，其他部分采用指導、討論、自學的方式。

2.5 激發學習動力和培養專業志趣，制作多個專題的多媒體課件

對某些專題做課件，包括熱力發電循環、磁流體發電、太陽能熱利用、熱管、燃料電池、半導體制冷、熱泵等技術專題。對制作專題的多媒體課件的內容及形式說明：

（1）“熱力發電循環、熱泵”專題內容，能量轉換基本原理學生已掌握，需要對實際循環與理論循環簡介，對工程實際應用及國內外技術發展前沿介紹，采取插入視頻、著名學者學術研討報告等。獲得實踐的教學效果：學生深入理解重點知識、培養分析解決綜合問題的能力。

（2）“磁流體發電、太陽能熱利用、熱管、燃料電池、半導體制冷”專題內容，作為新能源、新技術介紹給大家，了解該課程應用方面的新能源技術，提高學生綜合專業素質，也采取插入視頻、著名學者學術研討報告等方式，專題課件報告在學生開設課程中穿插，培養了學生學習課程的興趣，開闊了學科領域視野。

2.6 以激發學習動力和專業志趣為著力點，完善學習過程的評價，使學生忙起來

基礎課程枯燥難懂，對重點難點分組討論學習，討論過程及評價的實施可以課堂內外、線上線下;討論學習內容分為“深入研究型”“問題探究型”等，提升課程學習的深度;討論學習成績評定形式采用“論文式”“報告答辯式”等;具體做法如下：

（1）對每一章的“知識節點”進行“深入研究型”“問題探究型”等劃分，分配給討論學習小組;教師需寫出討論提綱、提出問題等。該內容可以課堂內外、線上線下實施。

（2）對“翻轉課堂”討論的內容，實施過程進行量化打分，作為學生綜合成績評定。

3 結語

課程組緊緊圍繞學校提出的一流本科課程建設任務，改變教學觀念，樹立課程建設新理念，推進課程改革創新。特別針對消滅“水課”，建設“金課”的辦學思路，尋求課程建設中存在的問題，制定教改方向及措施，優化線下一流課程建設，實踐環節教學效果良好。

今后還將結合線下課程建設的經驗，開展線上線下混合式一流課程建設，包括慕課、在線課程等建設。

項目：1.2020年河北建筑工程學院一流本科課程建設項目;2.2020年校級教育教學改革研究與實踐重點項目（地方工科院校創新創業教育生態系統的構建研究與實踐），項目編號“2020JY003”

作者簡介：盧春萍（1966—?），女，教授，河北建筑工程學院能源工程系，研究方向：供熱、節能技術。

通訊作者：牛建會（1981—?），女，副教授，河北建筑工程學院能源工程系，研究方向：制冷空調熱泵技術研究。