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關鍵詞：工程熱力學；教學研究；教學措施

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）04-0097-02

一、前言

《工程熱力學》是能源動力、化學工程、航空航天等眾多工程類專業的一門重要專業基礎課，是培養在涉及能源特別是與熱能相關的各領域中具有創新能力人才的基礎。該門課程學習的好壞將直接影響到后續專業課的學習效果，從而最終影響學生的專業綜合水平。與其他課程相比較，《工程熱力學》課程具有公式較多、邏輯性和理論性較強、概念多而抽象、應用條件較復雜等特點，因而很多學生反映這是一門較難學的課程。甚至有些學生在剛接觸這門課時便感覺學習困難，產生了抵觸情緒。

二、《工程熱力學》課程的研究內容及目前教學現狀

《工程熱力學》主要研究與熱能工程相關的熱能和機械能相互轉換的規律，它著重應用熱力學兩個基本定律分析熱能過程中有關的各種熱力過程及熱力循環，從理論上研究提高熱能和機械能轉換有效程度的途徑。其內容包括熱力學的基本概念、熱力學第一定律、理想氣體的熱力學能等基本參數的計算、理想氣體的熱力過程、熱力學第二定律、氣體的流動、壓氣機的壓氣過程、氣體動力循環、制冷循環等，其主要特點是理論分析、實驗研究和工程實際應用緊密結合，分析推理的結果具有高度的可靠性，條理清楚，邏輯性強[1]。《工程熱力學》課程具有的特點使得學生反映難學，教師反映難教，最終導致教學效果不佳，學生對知識點掌握不夠，考試不及格率較高。傳統的教學以理論傳授為主，但對于一些以應用型培養為定位的新建本科院校來說，更重要的是要培養工程背景下學生利用所學理論知識去分析、解決實際工程問題的能力，因此深入開展《工程熱力學》的教學研究顯得十分必要。

三、《工程熱力學》課程的教學措施

1.上好緒論課。很多學生誤認為緒論課中沒有涉及到具體的、重要的知識點，而且也不屬于課程的主要考試內容，因此覺得它不重要，上課也不認真聽講和記筆記。事實上，緒論課作為《工程熱力學》課程的第一課，在教學中具有特殊的教學地位和重要意義[2]。緒論課中教師可以講授熱能動力工程的重要地位，介紹一些典型的能量轉換裝置工作過程（例如蒸氣動力裝置、內燃機、燃氣輪機裝置以及蒸氣壓縮制冷裝置等）、《工程熱力學》的研究對象及研究方法（宏觀法和微觀法）等內容。通過緒論課，教師不僅可以讓學生初步建立起《工程熱力學》的基本概念，使學生掌握本課程的思維方式和基本理論體系，而且能使學生明白本專業為什么要開設《工程熱力學》、《工程熱力學》的主要學習內容、學習方法以及學好這門課的注意事項，從而激發學生學習《工程熱力學》課程的興趣和愛好，堅定學習該門課程的決心。

2.充分調動學生的主動性和積極性。由于《工程熱力學》課程公式多、概念多，計算復雜，學生學習起來有一定難度，有些學生在剛開始接觸這門課時就有抵觸情緒，這就需要充分調動學生的主動性和積極性。首先，必須要求教師課前充分備好課，合理組織教學過程，恰當運用有效的教學方法；做到教學內容精煉充實，重難點突出，邏輯嚴密，使學生易于接受講解的知識點。學生只有在聽懂課的前提下才會對課程產生興趣，從而調動他們的主動性和積極性，激發他們的潛能。其次，在上課過程中可以適當引入一些生活中常見的實例，通過對這些實例進行分析，把枯燥乏味的理論知識運用到具體的實際問題中，并采用啟發式教學培養學生獨立思考問題的能力，提高他們學習的主動性。第三，教師應結合當前工程熱力學領域的相關熱點問題[3]，如提高熱機效率、節能降耗、低碳環保以及核電事故等，開展課堂討論和專題研討，通過這些熱點問題培養他們對《工程熱力學》的興趣。

3.在知識難點上完善教學方法。以熱力學第一定律為例[4]，在學習該定律時，不少同學對熱力學第一定律的兩套符號的掌握有困難，經常混淆教材提供的兩個公式。這種情況下，教師就應在課本的基礎上，進一步完善教學方法。例如授課時可以在教材提供的知識點的基礎上進一步延伸，將熱力學第一定律在形式上概括總結成：體系內能的增加等于體系增加的能量（Q）減去體系消耗的能量（W）。當假設體系從環境吸入熱量時，公式中的Q自然就為正；而當環境從體系吸入熱量時，Q自然就為負；同理，體系對環境做功，W為正，環境對體系做功，W為負。關于Q和W數值的正負號選取時只要注意下列原則即可：實際發生的情況和定義一致則取正，和定義相反則取負。例如當W定義為環境對體系做功時，若環境確實是對體系做功，則W的數值取正，否則W取負值；Q在數值上的正負號取法同W。這樣一來就避免了學生對公式中Q和W的正負號以及Q和W數值的正負號不能很好把握的問題，可以幫助學生更好地掌握并運用熱力學第一定律。

4.正確對待公式的記憶與推導。《工程熱力學》課程的公式比較多，學生反映記不住，而且有的公式在形式上相類似，很容易記混淆。其實要讓學生記住所有的公式一是不現實，二是也沒必要，這就需要在教學過程中理清哪些公式需要記憶，哪些可以根據記憶的公式現場推導。例如閉口系統能量方程的四個式子可以要求記憶，一是比較簡單，二是這四個式子非常重要，講解后面的知識點時需要用到。但理想氣體的各種過程（包括定容、定壓、定溫）中比熵的變化就不需要記憶，完全可以根據比熵的原始定義再結合閉口系統能量方程直接推導而得到，如果同學對基本概念和基本公式的掌握足夠熟練，對這些推導會形成條件反射，不需要借助草稿紙直接在腦海中就可完成整個推導過程。這樣無形之中就減少了很多公式的記憶，但需要用到的時候又能立刻得到。

5.采用現代化教學手段。隨著現代信息技術的發展，多媒體教學越來越廣泛地應用于教學領域。利用多媒體教學中圖像、動畫、聲音等元素的優勢，既進一步豐富了教學內容，又使教學過程更加形象生動，加深學生對知識點的理解，便于學生接受。例如在講解活塞式壓氣機的壓氣過程時，如果利用板書在黑板上講解壓氣過程，學生會感覺比較抽象，但如果利用flash制作的動畫來演示時，學生對壓氣機的壓氣過程就會一目了然，感覺更直觀，更加便于理解和接受。另外在講解壓縮過程、平衡態等一些相對抽象的過程和概念時，如果借助于多媒體技術也會起到事半功倍的效果。

6.注重學生工程意識的培養。全日制大學生一般對工程常識較缺乏[5]，針對這一特點，教師授課時可以以課程為載體，適時向學生介紹所學理論知識在實際熱工設備中的應用。例如授課時可以多舉一些例如鍋爐、熱水器、散熱器、渦輪機、壓氣機、噴管等典型熱工設備的例子，分析這些設備在實際工作工程中消耗的軸功、系統和外界交換的熱量、能量轉換關系等。通過分析這些實際工程設備的工作工程，能夠使學生掌握不同設備的能量轉換關系和特點，并了解在哪些情況下，可以將工程實際問題進行簡化，從而建立他們的工程意識。

《工程熱力學》作為眾多工程類專業的一門重要專業基礎課，學生接觸較早，對他們后續學好其他專業課會產生一定的影響。如何上好這門課，是每一位《工程熱力學》教師應仔細思考的問題。只有在教學實踐中不斷豐富和調整教學內容，不斷改革和探索教學方法和教學手段，才能達到較好的教學效果。

參考文獻：

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[3]耿凡，王迎超.工程熱力學課程的研討式教學改革[J].中國電力教育，2013，（5）：76-77.

[4]蔣亞龍.熱力學第一定律的教學探討[J].時代教育，2011，（7）：6-7.

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【關鍵詞】能源新形勢 動力工程及工程熱物理 研究生 課程教學

【基金項目】長沙理工大學2016年度校級研究生教研教改項目：新形勢下動力工程及工程熱物理研究生課程優化設置研究（JG2016YB05）。

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0158-02

1.引言

能源是人類活動的物質基礎，社會的發展離不開優質能源。對于目前的中國而言，實現經濟增長與保護環境的平衡將是未來面臨的一個嚴峻挑戰。為此， 2014年國務院了《能源發展戰略行動計劃（2014-2020年）》，明確強調要深化能源體制改革，加快重點領域和關鍵環節改革步伐。2016年，國家發改委等聯合《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》，提出了未來十年中國能源互聯網發展的路線圖。改革與發展已經成為了能源行業的顯著特征。隨著產業結構調整與培育新興戰略產業步伐加速，節能減排與新型能源產業的戰略地位將愈加突出，能源行業的機制體制改革以及能源互聯網的興起，對能源技術人才提出了更新和更高的要求。中國能源產業近幾年發展迅速，社會各界都積極投入到先進能源技術的開發與產業的建設當中，但在這繁榮的表象背后，由于技術、管理、投資等原因，還存在諸多問題。這些問題究其本質仍然是人才的問題，要解決這個問題，就必須從教育入手，大力培養人才[1]。然而，目前我國新型能源技術人才普遍匱乏，高校的科技資源優勢還未完全在能源領域釋放出來，在人才培養方面急需跟上國家戰略發展新常態。

研究生教育是一項系統工程，它包括了課程學習、實踐研究和學位論文等諸多環節。其中，課程學習是整個研究生培養中的基礎環節，其質量直接決定著研究生教育的質量和水平。因此，良好的課程教學是達到學習目標、提高研究生培養質量的前提。為此，2013年教育部等部門聯合發出《關于深化研究生教育改革的意見》，明確要求加強課程建設，重視發揮課程教學在研究生培養中的作用。

動力工程及工程熱物理一級學科以能源的開發、生產、轉換和利用作為主要的學科應用背景，在整個能源領域起著支撐和促進作用。經過多年的探索和努力，國內研究生教育在動力工程及工程熱物理領域取得了較好的成績。但總體上看，我國研究生教育還未能完全適應經濟社會快速發展的多樣化需求。隨著研究生教育的深入發展，現行的研究生課程體系出現了許多亟待解決的問題。因而，如何根據國家的戰略需求及行業的人才需求， 改革和完善現行的研究生課程教學狀況， 是一項十分緊迫的任務。

2.現狀及存在的問題

2.1對研究生課程教學認識上存在偏差

就目前我國大部分高校研究生教育重點而言，以各省、直轄市相應的優秀研究生學位論文評選為契機（2013年之前還有全國百篇優秀博士論文），各高校每年也進行相應的優秀研究生學位論文評選，此外學校還制定了各種優秀研究生論文獎勵辦法等相關的質量激勵措施，出臺了研究生創新計劃，研究生國家獎學金的評選也直接與學生的論文及參與的項目直接掛鉤，研究生培養過程中“學術論文為重”的培養取向日益明顯，這在一定程度上確實能保障研究生的培養質量，無疑具有積極意義[2]。但作為研究生培養過程中的另一個基本環節――課程教學，獲得的相對關注較少，這直接導致了高校研究生課程教學工作相對滯后，其課程教學質量還有待進一步提升。

2.2研究生課程結構有待進一步優化

我國特色的研究生教育課程體系一般由學位課程和非學位課程組成。但是動力工程及工程熱物理是一門綜合性學科，涉及到工程熱力學、燃燒學、傳熱傳質、多相流等多方面知識，此外隨著科學技術的飛速發展，人們在不同的學科基礎上不斷開拓新的研究熱點，學科交叉的趨勢越來越明顯。然而課程內容是實現課程教學目標的有效載體，因此在科學知識更新速度的加快和人才培養課程結構的滯后性之間，矛盾日趨明顯，課程結構的基礎性、先進性和綜合性承載著調和這一矛盾的重擔[3]。盡管課程優化設置已經成為我國研究生教育改革的一項重要內容，但與國外一流研究生教育機構相比，差距仍很大。因此，如何建立科學的研究生課程體系，滿足不斷發展的行業和國家需求，是一項重要而緊迫的任務。

2.3 跨學科課程和有關科學研究方法的課程缺乏

在現有的課程教學體系中，一個比較薄弱的環節是只開設了傳統的研究生理論課程，而忽視了一些重要的跨學科課程和有關科學研究方法的課程。目前我國研究生課程教學管理實行的是學分制，從課程內容上看，包括政治課、英語課、專業基礎課以及本研究方向的專業課程。動力工程及工程熱物理下轄若干個二級學科，其學科交叉性強，理論與技術發展迅速，許多問題僅靠某一學科的專業知識是難以解決的，需要多學科知識去協同應對，如若缺乏跨學科課程及科研能力培養方面的課程，那么對于學生在該領域的創新發展極為不利。

3.對策及建議

3.1 提高對研究生課程教學的認識

首先要真正重視課程設置在研究生培養中的作用，改變長期以來重學術論文、輕課程學習的現狀。針對此問題，以長沙理工大學為例，2015年學校研究生院出臺了《長沙理工大學研究生課程建設實施方案》，把研究生教學工作的重要性提到了一個新的高度，規范了課程設置審查，加強了教學質量評價，研究生院還成立了由教學經驗豐富的老教師組成的課程教學督導小組，實時檢查研究生課堂教學并反饋意見，教學效果將直接影響教師的個人考評。這些措施都極大地強化了研究生課程教學在培養過程中的作用。

3.2 對課程內容進行國際化和工程化

總體上，我國的能源科學與工程與發達國家相比還是有一定的差距，多年前美國、澳大利亞等國就投入巨額資金大力發展能源學科，大力培養能源人力資源。因此，可以通過與國外高校間研究生聯合培養項目，設置國際化課程，增強課程內容的國際前沿性，也可以通過發達的網絡技術充分利用國外豐富的網絡課程資源，加強國際化課程設置。動力工程及工程熱物理學科面向能源科學，具有極強的工程應用性，已經滲透到工業社會的各行業中，因此研究生課程也必須具有較強的工程適用性，可適當引入實踐課程，在師資隊伍中引入企業導師或者與企業聯合培養學生。此外，針對該學科快速發展的特點，可以增加專業選修課的比例，拓寬學生的知識面，增強專業科學素質。

3.3 增設跨學科選修課及科學研究方法的課程

根據研究生研究方向與培養目標，適當增設跨學科選修課更有利于學生科學能力的培養。如對于太陽能研究方向的學生，可以跨學科選修物理學、材料類的課程；對于風力發電技術方向的學生，可以選修部分機械結構強度、結構完整性等方面的課程。研究生只有具備跨學科的知識，才能更好地從另一個角度了解本專業，才能夠充分借鑒相近領域的理論和方法，在專業領域內做出新的成績。學習一定的科學研究方法，對剛開始從事研究工作的研究生十分必要，提高研究效率，也能使得學生在不斷發展的科學中始終具有學習與研究的能力，始終保持較強的創新能力。

4.結語

各高校必須根據自身發展特色和國家戰略需要，緊跟能源行業發展新形勢， 對動力工程及工程熱物理研究生課程教學進行新的思考與研究， 深化課程教學理論、完善培養單位課程體系改進、優化機制；增強研究生課程內容的國際前沿性和工程實踐性，通過高質量課程學習強化研究生的科學方法訓練和學術素養培養，構建符合專業學位特點的課程教學體系。這些對進一步提高學科建設水平具有重要意義。

參考文獻：

[1]張玨.新能源產業發展所需專業人才培養探討[J]. 中國人才， 2010，（8）： 29-30

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關鍵詞：創新能力；工程熱力學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0133-02

創新能力由多種能力構成，主要包括學習能力、分析能力、綜合能力、想象能力、創造能力、解決問題的能力與實踐能力等多種能力。創新能力的培養是一項系統工程，貫穿人才培養的全過程，滲透教學過程的各個方面。在當前的教學活動中，一般將課程設計、實驗和畢業設計（論文）等環節，作為創新能力培養的主要途徑。但對于工程熱力學之類的基礎課，如何在專業課程的教學中實現對學生創新能力的培養成為專業課教師深入思考的問題。筆者結合自己多年來的教學實踐，對工程熱力學教學活動中學生創新能力的培養進行了如下一些探討。

一、采用激勵啟發方式組織課堂教學

工程熱力學課程的特點是理論性強、概念抽象，教學難度大。在缺少專業工程背景的情況下，學生在學習過程中普遍感覺較為困難，甚至茫然不知所云。如何使學生能夠較好地掌握教學內容及熱力學基本內容，是工程熱力學課程教學的根本所在。在多年的教學過程中，我們發現在課堂教學中，除了需要借助優美的PPT多媒體課件來展示熱力學過程，更需要激發學生學習熱力學的興趣，在引入一些工程實例的基礎上，激勵學生去思考，及時地與學生就教學內容進行討論，促進學生對知識點的掌握和領悟。

與常規教學方法相比，課堂教學不再是文字、公式的羅列，PPT動畫的簡單演示，而是把教學的核心放在啟迪學生對熱力學概念、原理的思考及把握上，使學生在學習課程內容的同時，熟悉熱力學的系統內容、章節間的邏輯關系、基本原理等，形成對熱力學的一種系統的總體的認識和把握，而不是零散地去背誦記憶一些片段。通過這種激勵啟發式的教學，使學生做到理論和實際工程案例的結合，從而使熱力學知識很好地固化在學生的大腦中，并且達到靈活應用的目的。

激勵啟發式教學，需要教師在課堂教學前充分準備，精心設計課堂教學內容的每個環節，圍繞章節內容中的重點知識內容，設計問題及啟發實例，并完成課堂互動討論的教學組織，在此過程中需要教師飽含激情和較好的耐心，使學生在嚴肅活潑的氛圍中掌握熱力學的相關知識。

二、改進課堂教學PPT，增加工程實例

工程熱力學作為一門專業基礎課，與工程實際密切相關。在教學過程中，需要有很多的工程問題作為背景。以教科書為單一內容的PPT演示，并不能滿足課堂學生學習的需要。為了提高學生學習熱力學的興趣及深入掌握熱力學知識，迫切需要在傳統課件中加入工程實例，利用多媒體技術全面展示熱力學的工程應用，使學生在工程案例的演示中發現并體會工程熱力學的重要性及美感。通過工程案例的學習，使課堂教學內容圖文并茂，聲像結合，使學生在多方位、立體化地形成認知并達到對熱力學知識的理解、分析、記憶、掌握和應用。對于熱力學工程案例，我們選取了真空做功、制冷循環，內燃機等工程機械作為實例，進行詳細分析和講授。

工程案例的引入，將實際生活中與熱力學相關的問題引入到教學中，用所學知識來解釋工程問題，在講解中讓學生明白熱力學知識可以解決本專業涉及的實際專業問題，從而實現“從理論中來，到實踐中去”，實現對創新型人才的培養。

三、將工程熱力學的學習融入大學生創新項目中

在創新型人才培養中，需要提升學生運用基礎理論進行學術研究的能力和具有工程應用背景的有關開發、設計的能力。大學生創新項目的實施，有利于促進高校培養具有創新意識和能力的新型人才，促進高校探索并建立以科研活動為中心的教學模式，倡導以學生為主體的本科人才培養和研究性學習教學改革，充分調動學生主動學習的積極性、創新思維和創新意識，同時在項目實施中使學生逐漸掌握思考問題、解決問題的能力。

結合大學生創新項目，結合建筑環境與能源應用工程的專業特點，在指導學生大創項目時，將熱力學第一定律、熱力學第二定律和卡諾定律應用其中，使學生明白能源利用的守恒性，以及如何提高熱力循環的效率，減少不可逆損失，這些都成為學生應用所學知識來解決實際問題的一種鍛煉。學生在科研項目中，深化了對熱力學知識的認識，同時提高了自己思考問題、解決問題的能力。同時，鼓勵學生積極參加各類挑戰杯、建筑節能比賽、機械創新設計大賽等，通過這些競賽活動進一步提升自己的新能力。

四、改進課后作業完成形式，增加分析報告

工程熱力學課程是一門實踐性很強的課程，其中很多理論已用于工業過程。因此，在課后作業中，需要對傳統布置練習題來檢驗教學成果的方式進行改進，增加一些實際工業循環的實例，讓學生通過分析其所應用的原理，提交分析報告，并指出該工業過程效率提高的方式和途徑，以這樣的方式來激發學生學習的興趣，提高學生理論聯系實際的能力。同時，精選一些課后習題，通過詳解的方式，激發學生的創新意識和解決問題的能力，進一步促進創新型人才的培養。

創新是實現社會持續不斷向前發展的原動力，也是培養和造就一大批素質過硬、勇于創新的新世紀人才，保證國家高速發展的有力保障。創新能力的培養來自于理論和課堂，更在于理論和課堂之外的親身體會和具體的實踐操作。本文從工程熱力學教學與工程實例結合，與科研活動結合，改進課堂教學組織模式和課后作業完成形式等方面，探討了以培養創新型人才為目標下的工程熱力學教學改革與實踐，希望能夠進一步提高工程熱力學的教學質量和效果。

參考文獻：

[1]岳丹婷，呂欣榮，李青.深化熱工教學改革加強學生創新能力培養[J].2002，（4）：86-88.

[2]譚羽非.突出專業特點改革工程熱力學課程教學的研究與實踐[J].高等建筑教育，2004，（13）：39-43.

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關鍵詞：工程熱力學與傳熱學；安全工程專業；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0041-03

“工程熱力學與傳熱學”是一門與工程實際聯系緊密、應用性很強的熱科學基礎課，它源于礦業、石油、冶金、化工、機械、環境、航空航天等工程領域中的實際工程問題，也發展、應用于解決實際工程問題，在理工科本科生教育中占有重要地位，為理工科專業技術課的學習提供重要的理論基礎。近年來，隨著人類社會的進步和科學技術水平的提高，實際工程領域所面臨的熱科學問題更加復雜，這使得“工程熱力學與傳熱學”課程傳統的教學模式及授課內容已面臨社會發展和學科發展的嚴峻挑戰，存在較多問題和不足。[1]作為中國礦業大學（北京）（以下簡稱“我校”）“工程熱力學與傳熱學”課程的主講團隊，筆者結合近年來科研工作中關于熱力學與傳熱學的問題和多年對該課程的教學經驗，對該課程在安全工程專業本科教育中的課程改革和教學實踐進行了一些探索，并得到了一些粗淺的體會和認識。

一、安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革的必要性

1.該課程對安全工程專業本科教育的重要性

安全工程專業是一個涉及理、工、文、法、管等學科的綜合交叉工科專業，目前國內開辦安全工程專業的高等院校的類型很多，有礦業、石油、化工、軍工、土木、交通、環境、經濟等。“工程熱力學與傳熱學”是安全工程專業必修的一門專業基礎課程，在安全工程專業的培養計劃中有非常重要的地位。根據安全科學基本理論，事故是能量失去控制而意外釋放所造成的，而“工程熱力學與傳熱學”正是研究能量轉化與傳遞過程的基本規律，由此可見該課程對安全工程專業本科生培養的重要性，其教學水平直接影響安全工程專業本科生的培養質量。

2.目前該課程教學中存在的問題和難點

（1）教學學時少，但教學內容多，造成教與學矛盾。隨著21世紀國家人才培養戰略逐漸向拓寬專業口徑、培養復合型人才方向發展，安全工程專業本科教育的培養計劃和培養目標也不斷調整，更加重視大安全“通才”教育。為滿足安全工程專業培養計劃改革和課程體系設置需要，我國多數高校對“工程熱力學與傳熱學”課程學時都進行了縮減。比如我校，由起初64學時調整為48學時，雖然學時減少，但主體教學內容并未刪減，這導致教學進度不得不加快。然而熱力學和傳熱學理論性、專業性強，因為教學進程加快，使得學生不能深入透徹理解重要知識點，造成教學效果較差，引起教與學的矛盾。

（2）課程概念多、公式多、理論性強，降低了學生學習興趣。“工程熱力學與傳熱學”課程概念多、公式多、圖表多，盡管有些概念和公式在“大學物理”和“物理化學”課程中學習接觸過，但運用這些抽象概念和基本公式解釋、推導熱物理規律時，多數學生都會感覺到比較吃力，因為這要求學生具有扎實的數理基礎和較強的抽象思維能力。另外，該課程中一些概念比較抽象且比較相近，容易發生混淆，比如可逆過程與準靜態過程的聯系與區別，技術功、軸功、容積功區別，導熱系數、傳熱系數、導溫系數的聯系與區別等。同時，“工程熱力學與傳熱學”中繁多的公式的關聯性極強，推導過程復雜。上述理論性和專業性很強的概念、公式及其之間的復雜關系，大大地降低了學生學習的興趣和動力。

（3）教學內容及參考教材安全專業應用案例較少，學生專業實踐應用能力培養不足。隨著科學技術的快速發展，熱力學與傳熱學領域一些新的概念和理論不斷涌現，目前多數新出版的“工程熱力學與傳熱學”教材內容豐富，知識面力求新穎和廣博，只配有少量簡單應用案例。這對目前壓縮學時的安全工程專業本科教學來說不合適，不利于學生在有限學時內深入學習和掌握重要熱力學和傳熱學理論，而且不能使學生深入了解熱力學和傳熱學理論在安全專業的應用，從而造成專業實踐應用能力培養不足。因此，針對安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”課程教學，應有所側重，補充該專業應用案例，強化學生學習興趣和動力。

3.該課程教學內容和教學方法優化的必要性

隨著經濟的快速發展和社會的不斷進步，人們對安全的要求越來越高，近幾年來安全學科發展迅猛，“安全科學與工程”已成為工學門類下第37個一級學科，安全學科涉及面越來越廣，已深入到礦業、石油、冶金、化工、環境、土木、交通等多個工程領域。“工程熱力學與傳熱學”作為安全工程專業重要專業基礎課，面臨社會科技發展和安全科學發展的新形勢，特別是教學學時壓縮情況下，其傳統的教學模式、授課內容、教學效果已充滿挑戰，存在較多問題和不足，其教學情況，在一定程度上影響安全專業人才在實際工程中解決相應問題的能力。因此，在有限學時內，對該課程教學內容和教學方法進行改進和優化是非常必要的。通過教學改革，提高該課程教學水平，才能使其充分發揮對安全專業技術課學習應起到的橋梁和鋪墊作用，從而在一定程度上提高安全工程專業本科生的培養質量。[2]

二、安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革思路及實施

1.該課程教學內容調整和優化

（1）根據安全專業方向和學時分配，強化和弱化部分教學內容。為滿足安全工程專業培養計劃改革和課程體系設置需要，我校對“工程熱力學與傳熱學”課程學時由起初64學時縮減為48學時。為在有限學時內完成教學計劃和提高教學質量，筆者選用的參考教材為張學學教授主編的《熱工基礎》，該書基本內容由工程熱力學和傳熱學兩部分組成。[3]該書側重于熱力學和傳熱學基礎，有助于學生對基本理論知識和方法的理解和掌握，但對于安全工程專業基礎教育來說，其部分章節教學內容不重要，比如工程熱力學篇的第六章內燃機和燃氣輪機動力循環裝置和第七章制冷裝置循環等內容，因此在教學過程中對上述內容可以弱化。該書第五章中作為了解內容的濕空氣性質及其熱力學過程，是通風安全理論的基礎，對安全工程專業來說就特別重要，因此在教學中對該部分內容應強化。總的來說，對該課程的教學應因材施教，根據安全工程專業方向和教學計劃分配，靈活調整和優化教學內容和重點，使得學生能深入透徹理解重要知識點，避免引起教與學的矛盾。

（2）擴充傳熱學數值計算知識及應用算例，增強學生對基本公式及理論知識應用方面的理解，激發學生學習興趣和動力。“工程熱力學與傳熱學”課程概念多、公式多、圖表多，通過實驗教學可以加深學生對熱力學與傳熱學理論知識的理解和掌握，但受于學時和實驗條件限制，目前該課程實驗教學課時還比較少。近年來隨著計算機技術和數值計算方法的快速發展，數值計算（或稱數值實驗）為熱力學和傳熱學研究開辟了一個新途徑。目前“工程熱力學與傳熱學”課程教學中，只在導熱部分對數值計算基礎進行了簡要介紹，為了使學生能較系統地了解和掌握數值計算在傳熱學的應用，也需要對流換熱部分的數值解算進行補充。考慮到本科生對數值計算涉及的數學推導和偏微分方程求解等知識的理解和掌握比較吃力，在課程教學中對MATLAB軟件在傳熱學數值計算中應用進行介紹，并引入相關傳熱問題解算案例進行講解。MATLAB是一套綜合性的高性能數值計算和可視化軟件，借助MATLAB軟件不僅能使學生較快掌握傳熱學數值計算的應用，同時借助其強大的計算和繪圖功能，也可以使學生對熱力學和傳熱學中的許多公式和熱物理規律推導進行圖像化展示，這有助于學生對熱力學和傳熱學基本理論知識的理解和掌握。[4]

（3）建立安全專業應用案例庫，細化到具體章節教學內容中。“工程熱力學與傳熱學”與工程實際聯系緊密，應用性很強，它源于工程實際，并應用于解決實際工程問題。因此，若要提高“工程熱力學與傳熱學”課程教學質量，在課程教學過程中應將實際工程案例作為教學素材，引導學生對特定的教學案例問題進行分析，并借助熱力學和傳熱基本理論提出解決方案。針對安全工程專業說，工作中會遇到各種各樣的危險情景，引入專業案例教學非常重要，比如應該補充講授熱力學能量傳遞、煙氣對流和輻射復合傳熱方面的案例、熱力學與傳熱學在事故演變分析中的應用案例。通過案例教學不僅可以使學生對熱力學和傳熱學知識有深刻的理解和掌握，也有利于拓展學生的思維模式，激發學生的創新意識，更重要的是培養學生的專業應用和實踐能力，對工作中危險情景問題應該怎樣借助熱力學和傳熱學理論來分析和解決會有較好的把握。因此，筆者近幾年來特別重視對安全專業應用案例庫的建設，對各個案例根據教學內容進行分類，基本貫穿于各個章節的教學中。

2.該課程教學方法改進和優化

近幾年來隨著國家對人才培養戰略的調整以及工科類專業培養目標的改革，為了保證和進一步提升“工程熱力學和傳熱學”課程教學質量，筆者對該課程教學方法進行了一些探索和改進。

（1）以科研與工作實踐促進教學。大學教學不同于中學教學，大學是培養人才和創造知識的重要平臺，在大學教學過程中要講授傳播高深前沿的專業技術知識。只有通過科研歷練和工作實踐，大學教師才可以逐步提高專業素養和綜合素質，才能緊跟進而較好地把握本專業科技前沿。“工程熱力學和傳熱學”課程作為工科類重要專業基礎課，該課程任課教師更應立足于科技前沿，通過科研工作不斷提高自身業務素質，并將科研成果轉變為專業理論知識滲透到教學過程中，這樣才能克服教材內容滯后于最新專業科技知識的不足，保證教學質量，同時通過“工程熱力學和傳熱學”課程教學也能拓寬學生的科研視野和提升學生專業知識水平。為此，筆者在教學過程中穿插介紹了課題組在采空區自然發火、礦井降溫等領域與熱力學和傳熱學有關的研究成果。

（2）設立課程助教和網絡討論課堂，增強課程教學答疑和交流。為了及時解答學生學習過程中遇到的問題，在“工程熱力學和傳熱學”課程教學過程中筆者安排了助教，助教一般由青年教師或高年級研究生擔任，主要負責課程作業批改和答疑，并不定時開展相關專題討論班，加強學生對重要章節的學習和理解。另外，在課外，筆者還充分利用網絡資源，建立了網絡討論課堂（QQ群）。針對課程學習疑難問題、課程建設及改進建議等問題學生都可以在課程討論群中提出，助教或任課教師基本每天都會登陸討論群回答學生提出的問題。通過設立助教和建立網絡討論渠道，較大程度上增進了課堂教學以外老師和學生的交流，提升了該課程的學習質量。

（3）借助現代多媒體教育技術豐富教學手段。近年來，隨著計算機科技和互聯網技術的快速發展，多媒體技術成為教育教學過程中一個非常重要和便利的工具。“工程熱力學和傳熱學”課程涉及的公式和圖表非常多，采用多媒體技術可以顯著節省教師對一些公式和圖表的板書時間，不僅能提高教學效率，并且采用圖文并茂的PPT可以形象具體地展示教學內容，利于學生理解。然而，對于比較重要的教學內容，比如導熱微分方程、對流換熱方程等數學描述的推導，筆者仍采用傳統板書方式，詳細分析和講解重要定律和公式的提出和推導過程。另外，要充分利用多媒體技術的多種媒介形式，包括多種形態的文字、圖片、動畫、錄像等。[5]目前筆者已經制作和收集了一些圖片和視屏（熱電偶等測溫器件、肋片、換熱器傳熱過程Flash、煤自燃實驗錄像等），在課堂教學實踐中取得了較好的效果，大大激發了學生的學習興趣和熱情，也加深了學生對傳熱學在科技生產領域中應用的認識。

（4）改革和優化考核方式。“工程熱力學和傳熱學”課程涉及的公式和準則特別多，有些公式較難記憶和推導，因此任課教師在閉卷考試命題時不得不壓縮范圍，這導致一些同學在考試復習時會忽略一些教學內容。為了使學生能對熱力學和傳熱學基本理論知識有一個整體的把握和思考，特別是對該課程基本理論的應用有較深刻的認識和理解，筆者采用多元化考核方式。多元化成績評定包括三部分：第一，課后習題作業、出勤、課堂表現、課下網絡討論表現情況；第二，專題大作業完成情況，專題大作業主要是基于熱力學和傳熱學基本理論開展相關產品設計或數值模擬等；第三，閉卷考試成績。采取這種多元化考核方式，不僅能促進學生對熱力學和傳熱學理論知識的深入學習和掌握，也能提高學生的學習能動性，提升實踐應用能力，有助于培養高素質人才。

3.學生實踐應用能力培養引導

為了進一步提高學生的實踐應用能力和培養學生的創新意識，筆者在“工程熱力學和傳熱學”課程教學過程中通過多種形式對學生進行引導或提供多種實踐渠道進行學習。

（1）設置熱力學和傳熱學專題大作業。在教學過程中，筆者精心選取了多個與熱力學和傳熱學密切相關的專業問題，讓學生分組協作，首先對這些問題進行調研，然后開展實驗設計和數值模擬分析，并寫出相應的總結報告。最后，利用討論課時間，組織各組以PPT形式進行匯報，通過提問和討論意見進一步完善作業成果。專題大作業的成果作為期末考試總成績評定的一部分。在課堂教學過程中增加學生參與的比重，使學生成為課程學習的主體，能為培養學生的實踐創新能力創造有利條件。[6]

（2）利用大學生創新計劃項目。目前，我校積極響應國家、北京市有關開展大學生創新訓練的政策和工作安排，每年都組織設立大學生創新訓練計劃項目近300項，這為我校大學生參與科研工作、開展創新活動提供了重要的平臺和良好的條件。我校“工程熱力學和傳熱學”課程剛好在大學生創新訓練項目立項這學期開課，在教學過程中，筆者鼓勵學生應用熱力學和傳熱學基本理論進行選題，并在開展研究工作過程中給予方法和技術指導。

（3）利用校外實踐基地現場實習交流。為了提高學生的實際工作能力和教學質量，培養高素質復合型人才，以盡快適應社會發展的人才需求，和加強本科實踐環節的教學，我校資源與安全工程學院積極開展校企合作實踐教學，目前已建立了39個校外實習和實踐教學基地。在“工程熱力學和傳熱學”課程教學過程中，筆者穿插介紹了安全工程專業相關應用案例，同時，也經常給學生灌輸實踐學習的思想，鼓勵學生好好利用實踐基地這個很好的學習平臺，到實踐基地去實習或社會實踐時現場觀察、學習熱力學和傳熱學的應用實例。通過現場學習能較大程度上拓展學生實踐應用思維和激發學生創新意識。

三、結語

“工程熱力學與傳熱學”課程在理工科本科生教育中占有重要地位，它源于工程實際問題，也發展、應用于解決實際工程問題。為能使熱力學和傳熱學知識適應社會發展需要和滿足現代社會對信息型、復合型人才的需求，“工程熱力學與傳熱學”教學內容和教學方法需不斷改進和優化。

本文以安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”教學為例，針對該課程教學內容、教學特點和目前教學中存在的典型問題和不足，提出了該課程教學改革和優化的思路和具體改進實施方案。該課程教學改革在安全工程專業教學中實踐結果表明，新的人才培養目標和培養模式下“工程熱力學與傳熱學”課程教學質量有較大改觀，學生理論知識學習情況、分析解決問題能力、實踐應用能力都得到較大提升。筆者對該課程在安全工程專業本科教育中的課程改革和教學實踐，希望能為國內其他高校理工科“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革提供思路借鑒。

參考文獻：

[1]于靖博，董麗娜，趙蘭英.《工程熱力學與傳熱學》課程教學改革與實踐[J].廣州化工，2013，41（11）：259-260.

[2]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，（167）：93-95.

[3]張學學，李桂馥，史琳.熱工基礎[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006.

[4]丁鵬.MATLAB在高校“傳熱學”教學中的應用與實踐[J].中國電力教育，2011，（196）：149-150.

篇5

關鍵詞：工程熱力學 課程建設 教學質量

中圖分類號：G642 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.093

《工程熱力學》是研究與熱能工程有關的熱能和其他形式能量（特別是機械能）相互轉換規律以及提高能量轉換效率的一門學科[1]，作為我校飛行器系統與工程專業的主干課程之一，為學好專業核心課程《導彈發動機原理》打下必備的理論基礎。該專業最終目標是培養適應科技發展和軍隊建設需要、能勝任初級專業技術職務崗位工作的導彈發動機工程類干部，因此，與軍內外同類課程相比，《工程熱力學》具有明顯的工程使用特色。

課程建設作為高校可持續發展的生命線，是最基本的教學建設，也是提高教學質量、抓好專業與學科建設的關鍵。工程熱力學課程組以深化教育改革、切實提高教學質量[2，3]、突出專業應用特色、激發學生學習興趣、培養高素質人才為目的，有計劃、有步驟地從師資隊伍、教學條件、教學內容及教學實施等方面進行了建設，效果明顯。

1 加強師資隊伍建設，提高教師業務水平

建立一支高水平和穩定的師資隊伍是各項教學工作開展的基本保證。為滿足教學要求，形成了一支年齡、職稱、學歷和學緣結構相對合理，人員相對穩定的高水平課程教學梯隊[4]。從課程建設開始，教研室通過調研摸底，根據每個人的專業方向，選擇表達能力和邏輯思維能力強的教師作為一線授課教師，組成包括1名正高、2名副高和2名講師（4名博士、1名碩士）的教學梯隊，年齡從28歲到45歲，畢業院校包括國防科技大學、第二炮兵工程學院和西北工業大學。

實行主講教師負責制。為提高教學質量，主講教師必須嚴過教案關、試講關和課堂質量督導檢查關，針對主講教師的自身特點，根據專家教授的建議，聽課檢查落實教師業務素質和授課水平的提高情況。

加強交流學習，提高業務水平。選送部分教師到部隊鍛煉，了解部隊實際需求，在授課過程中能夠進行針對性教學；派送任課教師到具有相應精品課程的地方高校進行教學觀摩和進修學習，以提高授課質量。

2 改善教學條件，保障教學順利開展

2.1 精心選用教材

為了切合火箭發動機的專業特點和部隊建設的實際需要，經過任課教師的精心挑選，選取了內容和難度適中、華自強編寫的第四版《工程熱力學》作為授課教材，該教材融合了化學熱力學的基礎內容，使教學內容體系更加完善合理。輔導教材則選擇美國M.C.波特爾編著的《Engineering Thermodynamics》，學生反響良好，認為該書英文通俗易懂，既提供了一個閱讀外文文獻的實踐鍛煉平臺，又能從中學習了解國外學者表述熱工知識的思維方式。

2.2 制作多媒體課件

利用現代教學手段，提高教學效果。以二維FLASH動畫技術制作了內容生動的《工程熱力學》典型動力裝置和典型熱力過程的動畫演示軟件，包括35種不同理論模型的動畫。利用多媒體教室播放不同理論模型的動畫、結合教師理論講解，學生可以較好理解實際工程中熱能和機械能相互轉換的抽象過程，增強學生的感性認識。

2.3 開發網絡教學平臺

充分利用校園網絡優勢實現教學資料的上網，開發網上答疑系統進行在線討論，讓網絡教學作為輔助教學手段提高教學質量。制作漸縮噴管和狀態參數測定的虛擬實驗，學生可以在開放的網絡平臺上進行交互的虛擬實驗。按照教學大綱開發課程練習題庫，為學生提供一種通過習題強化加深對所學知識理解的手段。題庫包括5種題型共1000余道試題，系統隨機組題，學生可以進行在線測試。

2.4 搭建《工程熱力學》實驗平臺

結合現有實驗條件，編著適合我校實際的《工程熱力學實驗指導書》，通過與西安重點院校的交流協商，搭建了在西安交通大學開展《工程熱力學》實驗的教學平臺，開展了噴管內氣體流動的熱力過程與性能參數測定實驗，使學生深刻理解了噴管設計和環境壓力對噴管流動影響中涉及的理論知識。

3 優化教學內容，體現專業特色

考慮到專業特色，將傳統的熱力學理論列為重點內容講述的同時，把火箭發動機工作過程中涉及的化學熱力學理論列為重點內容講述。在內容安排上，結合二炮院校的專業特點和部隊實際需求，增加火箭發動機的動力循環知識點和導彈測試時用到的濕空氣相關內容。并且把濕空氣的性質安排在理想氣體混合物的性質之后，這樣可以把濕空氣當做理想氣體混合物的一個特例加以介紹，使學生能夠從抽象到具體、從一般到特殊，既能理解理想氣體混合物和濕空氣理論知識，又能在發動機相關操作中學以致用。

4 激發學生學習興趣，強化創新能力

在本課程學習中，主要從兩方面激發學生興趣、促進創新能力發展。

一是善于設疑提問，促其思考。在緒論介紹中強調“熱”與人類文明進步的聯系，熱能的利用滲透在社會的方方面面。怎樣描述熱能與其他形式能量的轉換？怎樣做到節能減排、提高能量轉化效率？工程熱力學基本理論、定律是如何體現在我們日常生活當中？通過上述啟發式提問，極大地啟迪學生的思維，激發他們學習工程熱力學的興趣。

二是注重學以致用，在創新中深化知識的理解和運用。在課程學習中，引導學生運用《工程熱力學》基本理論去指導專業應用。擬定課題“溫度、濕度對固體火箭發動機氣密性檢查的影響分析”，要求從理論上分析環境溫度和氣體濕度變化可能對陣地測試項目造成的影響。該課題緊密結合部隊實際，學生興趣大，研究熱情高，成為歷屆學生本科畢業設計的選題熱門。在研究過程中，大大加深學生對《工程熱力學》知識的理解，在此基礎上指導教師與學生共同撰寫并發表了相關學術論文。既強化了學生的創新能力，又促進了教師科研學術水平的提高。

5 重視教學全過程，提高教學質量

課程組監管教學全過程，旨在全方位提高工程熱力學教學質量。①教學準備：在教研室的指導和幫評下，主講教師認真備課、撰寫教案，進行課前實講。②課堂教學：教學采用理論授課、討論、觀看工程及實驗錄像、動手實驗等多種教學形式，靈活采用研討式、啟發式等多種教學方法，按基本概念、理論分析、工程應用的順序進行。教研室組織聽課幫評加強對教學過程的監控管理和全程評價。③課后總結：在課堂授課后及時將本次授課的經驗得失進行總結。④課程考核：采取平時學習表現與期終考試相結合的考核方法。⑤問卷調查：對學生進行不記名問卷調查，對調查結果進行總結分析，對照反思，有針對性地改進，力求本課程的教學水平達到新高。

6 結束語

《工程熱力學》經過近五年的建設，課堂教學質量和教師教學水平得到明顯提高，在學校有很高的教學評價。工程熱力學先后在學校第五批重點課程建設和第二炮兵首批優質課程建設中評為優秀。

針對我校沒有工程熱力學實驗室的現狀，在學校領導和課程組的共同努力下，“2110”三期建設規劃在今年正式啟動熱工基礎實驗室的新建工作，熱工基礎實驗室建成及投入使用必將為學生提供《工程熱力學》實驗平臺，縮短抽象概念和具體工程應用之間的距離；為學生提供實踐和自主創新的場所，使工程熱力學的教學質量再上一個新的臺階。

參考文獻：

[1]華自強，張忠進，高青等編.工程熱力學（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]周麗萍，蔡康旭.關于《工程熱力學》課程教學改革之淺見[J].時代教育（教育教學版），2009，（1）：191.

[3]李文杰，余曉平，彭宣偉.工程熱力學課程教學現狀與改革思考――以重慶科技學院工程熱力學課程為例[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2012，（13）：350.

[4]艾春安.《工程熱力學與傳熱學》第二炮兵優質課程建設評審材料（內部資料）[Z].2011.

作者簡介：李紅霞（1979-），女，博士，講師，主要從事工程熱力學教學工作，研究方向為含能材料合成、性能分析和模擬計算，第二炮兵工程大學601室，陜西西安 710025

艾春安，第二炮兵工程大學601室，陜西西安 710025

篇6

關鍵詞：Aspen；化工熱力學教學；均相性質推算；PR狀態方程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0179-03

一、引言

學習化工熱力學課程的目的是為了解決實際問題，物性數據的計算是本課程的重要內容，因為過程工程的研究、設計、操作與優化中都離不開物性數據。從容易測量的性質推算如U、H、S等難測量的性質；從溫和條件的物性數據推算航天發射、深潛高壓等苛刻條件下所需的物性數據；等等。這些都有重要的理論與實際意義。

由經典熱力學原理能方便地建立起不同性質之間的聯系（即普遍化關系式），為實現不同性質之間的推算提供依據。但要推算出具體系統的性質數據，還必須引入反映系統特征的模型，如狀態方程等。

化工熱力學的研究對象更接近實際過程，實際過程所涉及的系統如此復雜，溫度、壓力范圍如此寬廣，化學工程師們不能再依靠簡單的理想氣體或理想溶液模型來計算物性了，而是需要適用范圍更廣、準確性更好、復雜性更高的模型，如PR等狀態方程，借助商業化的化工流程模擬軟件Aspen來促進化工熱力學教學是一個很好的選擇，對促進學生掌握概念、強化基礎、提高應用能力具有重要作用，同時對后續的化工設計、化工計算等課程的教學十分有益。化工熱力學教學中引入Aspen具有如下優點：（1）Aspen軟件中物性計算原理與本課程熱力學性質的計算原理是一致的，用該軟件輔助熱力學教學能提高教學效率，簡化計算過程，激發學生的學習興趣。另一方面，也能使學生掌握Aspen軟件物性計算原理的內核，了解更多的基礎數據來源，提高應用能力，不至于再像從前那樣，只知計算結果，不知計算原理，不明所用的模型，不能分析結果，真正掌握物性推算的“核心技術”。（2）國內許多高校的后續課程，如化工設計、化工計算等教學中也開始采用Aspen輔助教學，化工熱力學作為這些課程的基礎，采用Aspen進行熱力學性質計算，無疑會使后續課程的基礎更加扎實。

篇7

關鍵詞：系統節能原理；課程改革；教學實踐；石化特色

作者簡介：馬利敏（1978-），女，遼寧西豐人，中國石油大學（北京）機械與儲運工程學院，講師；姬忠禮（1963-），男，山東汶上人，中國石油大學（北京）機械與儲運工程學院，教授。（北京 102249）

基金項目：本文系“2010年中國石油大學（北京）校級重點教學改革項目”及“2012年中國石油大學（北京）青年教師專項培養基金”（項目編號：KYJJ20120415）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0106-02

一、系統節能原理課程改革的背景

在強調節能、注重環保的今天，使從事與能源開發、利用與轉化緊密相關工作的學生掌握系統節能原理的精髓并能夠學以致用有著非常重要的社會意義。系統節能原理是中國石油大學（以下簡稱“我校”）能源與動力工程專業一門重要專業課，32學時。其基礎理論部分，以工程熱力學基本定律為基礎。工程熱力學重點講授熱力學第一定律和熱力學第二定律的熵分析法，引入分析法。在本課程中，上述內容仍是重點，需重復介紹。基礎理論是晦澀與枯燥的，如只是重復介紹，不易激發學生學習興趣，難以獲得滿意的教學效果。因此，研究如何組織教學工作，使本課程與工程熱力學做好銜接，激發學生學習興趣，幫助其加深對基礎理論的理解，提高解決實際問題的能力，是十分必要的。同時，本課程還缺乏適合的教材，需要編寫課程講義。目前，缺乏能夠同時將經典及新興能量分析法進行全面介紹的教材，而在能量分析法的應用部分，也需要結合我校行業特點、畢業生就業去向，針對石油石化領域工程應用背景設置教學案例。我校于2010年批準了該課程的教學改革計劃，經過近幾年的努力，該教改計劃已經初步完成。

二、課程教學內容體系建設

教學內容改革是教學改革最核心、最基本的問題。教學內容主要由熱力學第一定律、熱力學第二定律熵分析法和分析、新的能量系統分析評價方法介紹組成。其中，根據教學目的與任務有效組織教學內容，要與基礎課程工程熱力學第一定律、第二定律知識點的學習有機結合，既避免教學內容的簡單重復，又要使學生通過本課程的學習對第一定律、第二定律有更為深刻的認知，并使學生能夠利用兩個熱力學基本定律熟練進行能量系統分析與評價、以及高效學習和應用新的分析、評價與優化方法。

1.熱力學第一定律

熱力學第一定律是工程熱力學教學內容的重點，主要講授閉口系統與穩流開口系的熱力學第一定律能量方程式的表達式及應用。在本課程中，進一步強調熱力學第一定律的一般表達式即：“進入系統的能量-離開系統的能量=系統總儲存能的變化”的正確靈活應用，重點介紹如何分析、列出非穩態充、放氣熱力過程的能量方程式，幫助學生進一步增強利用第一定律進行能量分析的能力。同時，通過對節流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等熱力過程分析來幫助同學們對第一定律的局限性有更為深入的理解。

2.熱力學第二定律熵分析法

熱力學第二定律是工程熱力學教學內容的重點與難點，主要講授熱力學第二定律的數學表達式，具體包括：卡諾循環+卡諾定理、克勞修斯積分不等式、閉口系及開口系統熵方程、孤立系統熵增原理。在本課程中，考慮到判斷一個熱力循環是否可行、可逆的數學判據容易理解而且是熱力過程的特例，故重點講述閉口系及開口系熵方程、孤立系統熵增原理。

在該部分從以下四個方面進行介紹：對于狀態參數熵的辨析：辨析熵是狀態參數與過程無關，強調判斷一個熱力過程能否進行、可逆的參量不是過程熵變而是過程熵產，引出后面由熵方程及孤立系統熵增原理計算過程熵產的知識點；重點講授熵方程的一般表達式，即：“進入系統的熵-離開系統的熵+過程熵產=系統熵變化”，通過典型例題幫助同學能夠利用熵方程列出閉口及開口系熵方程，并求取過程熵產；重點解析孤立系統熵增原理的實質及解題特點，并通過典型例題幫助學生認識到孤立系統熵增原理與熵方程的一致性：孤立系統熵增即熵方程中的熵產；作功能力損失方面除了介紹計算公式、通過計算熱力過程熵產及作功能力損失，還著重結合對節流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等具體熱力過程分析讓學生體會第一定律與第二定律之間的聯系及第二定律的獨有貢獻。

3.熱力學第二定律分析法

由于學時有限并且概念抽象難以理解，分析法在工程熱力學中屬于選講內容，即便講授，也多是簡要介紹。本課程中，分析法是授課重點，從以下四個方面進行講授：第一，概念及計算公式，包括機械、熱量（冷量）、內能、焓和化學。第二，重點講授方程的一般表達式“進入系統的-離開系統的-過程損=系統變化”，通過典型例題幫助同學能夠利用方程列出閉口及開口系方程，并求取過程損。同時，在分析典型例題時，引導學生同時用熵分析法來計算過程的作功能力損失，讓學生自覺地認識到分析法中所得到的損失即熵分析法中計算的作功能力損失、體會兩種分析法的一致性及分析法的優勢。第三，效率、損系數的概念及公式，以及在典型熱力設備、過程及熱力循環中的計算。第四，針對本學科領域典型的火力發電裝置、燃氣輪機發電裝置和低溫制冷裝置、LNG液化裝置、天然氣凈化裝置、油田聯合站等，設置工程背景很強的案例，教師與同學們一起分析循環裝置及各組成設備的效率、損失及損系數等，讓同學們認識到分析法在進行系統能量分析時的重要性及提高利用該方法解決實際工程問題的能力。

4.新發展起來的能量系統分析與優化方法

介紹能級分析法、經濟學、夾點技術、全生命周期分析法、能值理論等新發展起來的能量系統分析與優化方法的基本理論及應用，鼓勵學生查閱相關文獻獲取更多知識。這部分內容與留給學生的學習報告緊密相關，將在下文介紹。

目前還沒有適合于本專業本科教學的系統節能方面的教材，本課程教學內容主要參考自沈維道等[1]主編《工程熱力學》、朱明善等[2]編著《工程熱力學》、傅秦生[3]編著《能量系統的熱力學分析方法》和馮霄[4]編著《化工節能原理與技術》、何雅玲[5]主編《工程熱力學精要分析典型題解》等教材及專著，結合教學團隊多年來收集整理的工程案例編寫成講義供教師及學生使用。

三、教學方式改革

教學中的主體是學生，調動學生學習主動性，提高其學習興趣和學習效果是教學方式改革的目的。學生們對于國際上最新的、與未來工作緊密相關及實用性強的知識以及確實能提高自身素質與能力的教學環節更感興趣。

1.采用多媒體與板書有機結合的教學模式

充分利用多媒體教學信息量大，圖像、視頻生動形象的特點，同時結合傳統板書講解復雜推導更容易被學生掌握的優點以提升教學效果。這種授課方式既可以增大授課信息量、有效吸引學生注意力，同時又能使學生通過與老師一起板書推導對所學重點、難點有更為深刻的認知。

2.提高課堂教學吸引力

通過針對每一個重要概念及知識點設計的系列典型例題、思考題吸引學生注意力，激發學生學習興趣，引導其積極參與到教學中來。而且教學團隊經過多年的教學和科研積累，收集并提煉出與石化工程緊密關聯的工程案例，通過案例的討論和分析，增強學生學習理論知識的興趣，提升課堂教學的互動效果，增強學生運用理論知識分析并解決工程實際問題的能力。

3.布置作業形式靈活多樣

對于重要的基本概念，以讀書筆記的作業形式激發學生學習興趣。本課程涉及眾多抽象概念和公式，追溯熱量、溫度、熵、熱力學第二定律、等重要基本概念的由來、發展歷程，可使學生在搜集資料的過程中對這些概念有一個直接的感性認知，同時也有助于學生認識到這些知識在本學科發展中的重要作用。

要求學生組成2～3人的學習小組，除常規課下作業外，課上作業以小組為單位完成。課上作業為教師針對每次課的重點和難點內容設計的多為填空、選擇和問答形式的練習題，課前打印好分發給每個學習小組。在講課過程中，留出適合時間讓學生及時完成。教學實踐表明課上作業非常利于學生把握住和消化吸收重難點知識，且能提高學生學習的注意力，達到良好的教學效果。

四、課程考核方式的教學改革

本課程考試采用閉卷+學習報告的形式。在閉卷考試中，只有一種類型題，即計算題。本課程一個重要教學目的就是使學生能夠熟練、正確應用第一、第二定律尤其是分析法分析實際裝置的用能情況，所以考查學生的學習效果應用型計算題是較為合適的。

學習報告要求每個學習小組（2～3人組成）圍繞與本學科緊密相關的實際裝置進行國內外能量分析與優化方面的調研，提交1份不少于4000字、有5篇以上參考文獻的學習報告，并根據報告內容制作ppt，每小組選派1名學生進行報告，匯報10分鐘，討論5分鐘。報告題目憑學生興趣自選。學習報告這種考核形式不僅促使學生自主學習，開闊視野，加深認知，而且可以鍛煉和提高學生多方面的能力。學生們自選的題目有：超臨界及超超臨界蒸汽動力裝置；燃氣輪機裝置；燃氣蒸汽聯合循環裝置；冷熱電三聯供裝置；地源熱泵裝置；低溫磁制冷裝置；煤制油裝置；燃料電池；低溫地熱發電裝置；天然氣壓氣站燃氣輪機余熱利用；天然氣凈化裝置；油田聯合站；LNG接收站冷能利用等等。

近4年的教學實踐也表明學生們非常接受和歡迎這種考核形式，并且每一年都會有讓教師感到驚喜的學習報告，這也說明要想學生切實提高學習能力、扎實掌握專業知識確實也需要教師有意識地去創造機會及科學引導。

五、教學效果

經過近4年的教學實踐，團隊通過對歷年學生評教、學生考試成績分析以及學生在本科畢業設計及成為本校研究生后所選與系統節能原理相關方向課題的表現等進行了調研，證明該課程改革是卓有成效的。學生對工程熱力學及系統節能知識的接受能力增強，學習興趣明顯提高。靈活適宜的授課方式、作業形式以及考試方式受到學生的普遍歡迎。總之，通過課程建設與教學實踐，使學生在學習過程中發揮了主體作用，激發了學生學習興趣，提高了學生的綜合能力，教學效果良好，達到了既定教學目標。

參考文獻：

[1] 沈維道，童鈞耕. 工程熱力學[M]. 第四版.北京：高等教育出版社，2007.

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[3] 傅秦生. 能量系統的熱力學分析方法[M]. 西安：西安交通大學出版社，2005.

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從熱力學的觀點就有序無序而論,可以把物質體系分為兩類:一類不需要和外界環境進行物質和能量的交換,即在孤立的條件下和在平衡的條件下得以維持其結構。另一類體系只有通過和外界環境進行物質和能量的交換,在非平衡條件下才得以維持并呈現出宏觀范圍的時空有序。經典熱力學只能對第一類體系做出解釋和預言,因此必須從封閉體系推廣到敞開體系。熱力學的這種推廣,形成了一門新的學科――不可逆過程熱力學。對非平衡態和不可逆過程作定量的描述,就是不可逆過程熱力學(或非平衡態熱力學)的內容和任務。不可逆過程熱力學雖然在理論系統上還不夠完善和成熟,但有廣闊的前景,已經在一些領域中得到了應用,如擴散、熱傳導、熱電效應、化學反應和電極過程等,特別是生物體系的應用更為廣闊。

本書是一本優秀的、能夠代表日新月異的不可逆過程熱力學發展水平的專著,收集了本領域各版本相關時段的上百篇的有代表性的學科成果。與其書名中的“廣延”一詞對應,本書在內容上更加強調對“非平衡態”的開拓性的描述,即相比與經典熱力學更加豐富的自變量,例如熱通量,熵通量等。從1988年第一版問世以來,廣受好評,已成為學科公認的經典教材之一。本書為第四版,新增了從上一版(2001年)至今的新材料、新應用及新的理論發展的相關內容,并對以前的一些內容,如公式的物理意義、邊界條件的表述等做了重排使之更為規范易懂。

本書的內容共分三大部分。第一部分一般性理論,包括第1-3章:1.經典的、理性的、漢密爾頓體系的非平衡態熱力學;2.廣延不可逆熱力學:演化方程;3.廣延不可逆熱力學:態的非平衡方程。第二部分微觀基礎理論,包括第4-8章:4.氣體動力學理論;5.波動理論;6.信息理論;7.線性響應理論;8.計算機模擬。第三部分精選應用,包括第9-18章:9.剛性導體中的雙曲型熱傳導;10.微,納系統中的熱傳導;11.流體中的波:聲波、超聲波和激波;12.廣義流體力學;13.非典型擴散、熱擴散和懸浮液;14.電氣系統和微型器件模型的建立;15.從熱彈性固體到流變材料;16.剪切流動下的聚合物溶液熱力學;17.具有相對論性質的表述;18.粘性宇宙模型和宇宙論的觀點。

作者David Jou是公立巴塞羅那自治大學物理系教授,也是加泰羅尼亞研究所科學與技術部門的成員之一。

本書內容豐富,適合物理、化學、工程學、生物學及材料學等學科師生及研究人員參考。

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關鍵詞：素質教育；課堂教學；思考；實踐

一、關于素質教育的思考

1．素質教育是培養高素質創新人才、科教興國和教育為人民服務的必由之路

(1)我國要全面建設小康社會，實現中華民族的偉大復興，為人類和世界做出較大的貢獻，必須走人才強國之路，必須把培養高素質創新人才擺在突出的優先的戰略地位。

(2)高素質創新人才只有通過長期地科學地教育和培養才能造就，而大學正是培育這樣人才的搖籃和基地。大學的本質是培養和造就知識寬厚、能力突出、品德高尚、素質全面的健全和諧的人而不是一般意義的專家。尤其是國家重點建設的“名牌”大學，要承擔起為國家和社會培養一大批拔尖創新人才的歷史重任，更應當將素質教育擺在首要的地位。

(3)黨的十六大報告指出教育既要為“社會主義現代化服務”又要“為人民服務”。以人為本的科學發展觀強調發展既要“實現經濟和社會的全面進步”又要“實現人的全面發展”。面對知識劇增的信息時代，面對著學生走向社會后職業和崗位的多次選擇，學生階段充其量所吸取的只是知識海洋中的幾滴水。那么，我們培養出來的學生只有靠在校期間打下的良好知識基礎、鍛煉出來的自學能力與創新能力和培養出來的全面素質，才能勝任選擇，永立不敗之地。要知道各行各業的競爭，爭到最后，爭的不是學歷，也不完全是知識，而是能力和素質。學校最終給予學生的應該是能力和素質。

2．課堂教學是素質教育的主渠道，教師是素質教育的主力軍

學校實施素質教育，必須依靠教師、政工人員和后勤人員三支隊伍，必須在課堂教學、課外活動和社會實踐三維空間中合力推進才能奏效。其中，課堂教學是素質教育的主渠道，而課堂教學的主導者――各科任課教師則是關系到素質教育優劣成敗的主力軍。由于教師的特殊身份、淵博的學識和學術成就，決定了教師對學生有一種其他人員無法比擬的信任感和影響力。教師為人師表、言傳身教、教書育人的教學活動，往往起到事半功倍的效果。只有我們每位任課教師都深刻認識自身的責任、自覺地充分發揮自身優勢和作用，素質教育才能在課堂教學中真正落實。

3．落實素質教育，課堂教學必須改革

(1)必須更新教育教學觀念，樹立新的教師觀、學生觀和教育觀。摒棄只要科研水平高就是好教師，教學好是沒水平的觀念；樹立教學科研相互促進，共同進取才是好教師的觀念；摒棄教師只管教書而育人是政工人員的事的觀念，樹立教書育人是教師天職的觀念；摒棄教書只是傳授知識的觀念，樹立以知識傳授為載體，知識、能力、素質并重的觀念；摒棄只有學習好，才是好學生的觀念，樹立德、智、體全面發展才是好學生的觀念。一名合格的教師要敬業愛生、耐住寂寞、勇于探索、堅持不懈，在素質教育的課堂上發揮聰明才智，在教書育人的舞臺上建功立業。

(2)必須優化課程設置。要擴展視野，面向世界、面向未來，圍繞培養高素質創新人才這個中心，不斷完善培養方案，構建科學合理的課程體系，減少陳舊過時的課程，增加課程的基礎性、綜合性、人文性和時代性。

(3)必須更新教學內容。要在篩選保留傳統經典基礎性的知識的同時緊緊跟上科技發展的步伐，增加新知識。把反映科技進步的新成果、新理論、新方法及時引入到教學中來，讓學生學到鮮活實用的新知識，掌握新本領，適應新需要。

(4)必須大力推進課堂教學方法的改革。改變充斥課堂教學中“填鴨式”、“滿堂灌”、教師一人唱“獨角戲”的現象。大力提倡“啟發式”、“探究式”、“師生互動式”等教學方法。教師要改變只重現知識本身的講授，忽視知識產生過程，忽視學生思維能力、創新能力培養，忽視學生良好品德熏陶的陳舊教學模式。著力激發學生學習興趣和求知欲望，著力激發學生樂學愛學，刻苦自學的內在驅動力，著力培養學生的獨立思考能力、批判性思維和良好品德。

(5)必須科學地運用先進教學技術手段。充分發揮優秀課程軟件和多媒體技術形象直觀和信息量大等優勢，提高課堂教學的生動性、趣味性、現場感和效率。需要強調指出的是，多媒體等現代教學技術手段只是一種輔教學工具，要特別注意電子教案和課程軟件的制作質量、適用對象和使用方式，防止泛用。

二、在“工程熱力學”課堂教學中實施素質教育的實踐

1．畫好一張藍圖――精心設計課堂教學

“凡事預則立，不預則廢”，要把素質教育真正融入課堂教學，我對“工程熱力學”課堂教學進行了精心設計，做到了課程全局在胸，每堂課具體步驟有序實施。這種設計包括“課堂教學設計框圖”和“工程熱力學課堂教學設計教案”兩部分。前者是課堂教學的總體思路和程序設計，后者是每一次課的具體實施方案。“課堂教學設計框圖”包括：前次課內容回顧與作業講評，本次課內容提出，本次課內容提要，核心知識點、重點、難點講授，知識點、能力點訓練(例題、提問、討論)，課堂總結，布置作業，本章知識結構框圖，下次課內容提示，填寫教學評估卡以及大、小循環反饋等內容。

課堂教學設計遵循如下三個原則：

(1)緊緊圍繞“工程熱力學”課程的基本概念和基本定律這個中心，通過教師講授與師生交流互動，讓學生掌握本課程最基本、最重要、最有用的鮮活知識，首先給學生打下能力與素質的知識基礎。課堂教學設計必須牢牢抓住知識傳授這一主線，帶動全局，使全面提高學生的素質的理想目標具備堅實的基礎。我們強調素質教育同樣必須重視知識傳授，“不能在倒洗澡水的時候把孩子一起倒掉”。我們反對的是知識中心主義，反對把讓學生“知道”作為教育的最高目標，不僅向學生傳授知識，而是教會獲得知識的方法，教會學生運用知識進行判斷性、創造性的思考，促進其全面充分自由的發展。

(2)深入挖掘工程熱力學科學理論的知識價值、能力訓練價值和素質培養價值，力爭做到知識、能力、素質三者并重與有機結合，相互滲透，共同施教，力爭使學生獲得真知、提高能力、升華人格。

(3)總體上要求整個課程達到傳授知識、培養能力和提高素質三維教學目標。具體到每一次課還要實事求是，并不苛求面面俱到，知識與能力或知識與品德可能只側重在二維目標，而不是都要達到三維目標。

2．施力于兩個著力點――愛國、創新

一個人才應具有的素質一般包括；思想品德素質、科學文化素質、專業素質、身體素質和心理素質五個方面，其核心是愛國主義和創新精神兩個方面。這也是課

堂素質教育應著力培養的兩種最基本、最重要的素質。本人講授的“工程熱力學”是自然科學知識基礎課，既不能講成脫離知識傳授的一般的創新理論課，更不能講成說教式的思想品德教育課。要特別講究方法，要特別注重效果。為此確定的原則是：潛移默化，潤物無聲，重在滲透，重在熏陶，適時適度，努力做到“好雨知時節，當春乃發生，隨風潛入夜，潤物細無聲”。

(1)培養學生愛國主義精神的具體做法是：

在緒論課中，通過熱能利用在整個能源利用中地位的闡述使學生認識研究熱能利用和學習工程熱力學的重要性，向學生進行愛課程、愛專業的教育；通過對我國能源利用現狀的分析增強學生對我國能源的憂患意識和責任意識，激發學生為解決我國能源問題而努力學習的愛國熱情。

在講授熱力循環等章節時，通過國內外熱能動力設備循環熱效率的對比，讓學生了解我國用能效率低下、環境污染嚴重的現實，激勵學生為改變落后現狀，趕超世界先進水平，為國爭光的雄心壯志。激發學生們為中華民族崛起而發憤讀書的愛國情懷。

(2)培養學生創新精神的具體做法是：

緊密結合教學內容，注重對學生進行發散思維、逆向思維、批判性思維的培養。例如在講如何提高循環熱效率時，首先從數學上分析，提高熱效率集中體現在狀態坐標圖上循環封閉線內的面積越大越好，則必須從這個面積出發向上下左右四周擴展開來才能達到。從基本蒸汽動力循環――朗肯循環開始向上可從提高初溫、初壓入手；向下可從降低背壓，減少循環熱損失起步；向左可引出抽汽回熱循環；向右可引出再熱循環。通過這樣的講解，學生不僅掌握了蒸汽動力循環的全貌及內在聯系，而且也受到發散性思維的訓練和培養。又如在講范德瓦爾狀態方程時，著重分析范德瓦爾如何從逆向思維出發，從原來的理想氣體模型不考慮分子自身體積、不考慮分子間作用力到反其道而行之，考慮分子自身體積、考慮分子間作用力，從而建立起范德瓦爾實際氣體狀態方程，開創了實際氣體狀態方程研究的先河，使范德瓦爾摘取了諾貝爾獎的桂冠。這樣的講解，使學生受到了逆向性思維的啟發和勇攀科學高峰的教育。

緊密結合熱力學基本概念，基本定律，適當介紹熱力學發展史和科學家的生平軼事，借此讓學生們了解科學理論的創新方法以及滲透于其中的科學家的科學精神。并進而引伸我們從中應獲得的創新方法的啟示、科學精神的熏陶以及人生感悟。

緊密結合熱力學中尚未解決的理論問題和實際問題，引導學生們來思考、研究和創新。我常常向同學們講任何真理都是相對真理，同樣，我講授的熱力學理論知識，也只不過是真理長河中的一段溪流，而不是熱力學的終極真理。這好比一個完整長句子中間停頓的逗號而不是句子最后的句號。熱力學理論盡管是一門比較古老、比較完善的學科，但是它也在不斷發展進化之中。從縱向來說，從可逆過程熱力學到不可逆過程熱力學，從線性不可逆過程熱力學到非線性不可逆過程熱力學乃至到耗散結構理論；從橫向來說，從理論熱力學到工程熱力學、化學熱力學、生命熱力學等等。基于這種認識，我講課的時候，總是實事求是地講到某種“逗號”的程度，而不總是講到“句號”完結，力爭講到“問號”的程度，講出問題來。我體會，一個會講課的老師講的課，不只是要讓學生學得有趣、有用、還要有疑有思，這個思就是要培養學生思維能力，特別是批判性思維能力。

我經常給同學們列舉熱力學中尚未解決的難題：如微觀可逆性與宏觀不可逆性的矛盾問題、平衡狀態的局限性問題、普適精確狀態方程的研究問題，熱動裝置中能量利用率最有效提高的途徑問題、傳統能量利用方式與環境相容問題以及參數直接測量儀器研制問題，等等。我列出上述問題的目的在于讓同學們認識到熱力學本身的不完整，有很多難題等待我們去解決，讓同學們破除對真理的神秘感，給學生留下足夠的獨立思考空間，誘導和觸發學生的創造沖動，讓學生們大膽去質疑、探究、想象、發明和創造，去攀登科學高峰。

3．抓住三個環節

(1)了解學生，因材施教。老師只有真正了解學生，才能因材施教，收到好的效果，我采用三個具體作法：

①通過《學生情況調查表》了解每一個學生的全面狀況。解掌握學生的家庭背景，學習經歷，接受能力，學習現狀，專業思想，特長愛好與不足，人生志向與理想，便于老師有的放矢的組織教學活動，真正做到因材施教，幫助每個學生更好地成長成才。對于學習基礎差、生活困難的學生，給予更多的關心和幫助。

②通過每次課后讓學生填寫《工程熱力學課堂教學評估卡》，了解教與學的情況。為節省學生填卡時間，評估卡只調查三個方面情況：a．在今天課堂上，你學到的最重要的東西是什么(包括知識、能力、素質)?b．你心里仍舊存在的最大問題是什么?c．我今天的講授中最模糊的是什么?通過評估卡我既可及時改進自己的教學工作，又能及時了解學生思想動態。三年來我收上來的教學評估卡有三千多張，對改進我的教學幫助很大。

③與每個學生談心，努力走進學生心里，做學生的益友良師。我不僅努力做到育人寓教書之中，我還努力做到師愛于課堂內外。我堅持與每個學生促膝談心，真誠地與學生交流，談學習、談理想、談生活……并且在談心中不失時機地對學生加以引導和點撥。

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關鍵詞：熱物理 熱學 熱統 整合

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0196-01

我校應用物理學專業被評為自治區品牌專業，“熱物理課程”是專業課教學中的一個大的教學系列，包括基礎物理的“熱學”和理論物理的“熱力學與統計物理學”（簡稱“熱統”），屬于本專業的專業主干課，這兩門課程均是研究與熱現象有關的性質和規律，分別從宏觀和微觀角度分析熱現象的理論和相關物性性能，兩課程內容承前啟后，互有聯系，但也有很多的重疊。在高等教育教學改革不斷推進的今天，在我校實行學分制、要求減少學生上課學時的背景下，怎樣整合兩門課程，優化內容設置，達到高效的教學目標，是我們應該考慮的一個問題。

1.整合的意義

我校應用物理專業分別在大一下學期和大三上學期開設“熱學”和“熱統”課程，所用教材是當前國內高校采用較多的李椿等主編的《熱學》和汪志誠主編的《熱力學與統計物理》，開課學時較多，采用板書和多媒體結合教學的方式，考試為閉卷考試，但“熱統”考試題目中有近一半的考題還會涉及到“熱學”的內容。

所用教材中《熱學》包括宏觀理論、微觀理論和物性學三大部分，結構上是統計物理學初步，之后是熱力學基礎，最后是物態與相變；《熱力學與統計物理》內容涵蓋熱力學與統計物理兩個部分，其中熱力學部分的內容主要是熱力學的基本定律、熱力學函數、相平衡與化學平衡等；統計物理學部分的內容主要是玻耳茲曼系統、玻色系統和費米系統，及微正則分布、巨正則分布和正則分布等。其中，“熱統”課程中熱力學部分和統計物理部分內容各占總內容的45%和55%。而“熱學”和“熱統”課程中涉及到的熱力學部分的內容重復率達1/3，如溫度、平衡態、物態方程、熱力學第一定律、熱容量、焓、熱力學第二定律、熵、卡諾定理等內容涉及到重復；統計物理部分的內容重復率達1/4，如能均分定理、麥克斯韋分布、等概率原理、玻耳茲曼統計等內容有重復。其中涉及到的麥克斯韋分布、氣體分子動理論、輸運現象、熱力學定律、熵、玻耳茲曼分布等內容重復尤為明顯。可見，這兩門課程之間存在著內容重復的問題，導致講授時浪費許多時間去講解相同的內容，不利于學生更好的連貫、系統地學習。“熱學”作為“熱統”的初級基礎，學生在學習了“熱學”后，對“熱學”中的兩種研究方法所形成的兩部分理論體系還不是很清晰，把二者整合起來有利于幫助學生建立一個清晰的熱物理理論輪廓。另外，“熱學”是在一年級開設，“熱統”要等到三年級，這樣對教學也會造成不便，整合后可以使教學自然連貫，讓學生全面、系統地學習“熱學”與“熱統”的基本思想、研究方法以及當今學科前沿相關技術。而且，通過對兩門課程重復內容的整合，可以節約出近1/4課時，這應該是新時期下課程教學改革的重要手段之一。

2.整合的目標

“熱學”與“熱統”課程整合是為了形成一個新的有機體，首先，要保證整合后原有知識體系的系統性和完整性不被破壞，即以熱物理學的基本概念、定律、研究方法為主線，突出學科重點及特色；其次，還需整合教學的基本規律及學生的認知規律，合理地處理好每一個知識點的先后順序，使學生的認知能力具有階段性、漸進性和層次性的特點，以便更好地學習這一系列課程；最后，把與課程體系有關的科研新進展、新成果、新方法及新理論充實到整合后的內容體系當中，便于學生了解熱物理學在近代科學技術研究中的重要作用、開闊視野、增強學生學習的興趣。

因此，整合的目標就是在保證知識體系完整的同時，對內容的選取貫徹少而精的原則、避免內容的簡單重復，同時還加大了課程的信息量、減少了課程的學時數。另外，減少重復性還可以避免學生產生厭學情緒，增加學生學習的積極性，提高其學習效率。

3.整合的方法

為了使學生有一個循序漸進的學習接受過程，“熱學”與“熱統”課程還是采取獨立分開教學，可以在連續的兩個學期內完成教學。在教學過程中，采用兩本教材，對相同、重復的內容進行合二為一的整合教學。“熱學”課程中主要講授熱力學基礎和統計物理學基礎，使學生有一個初步的認識，這部分內容也比較簡單，容易掌握。主要涉及的內容包括熱力學基礎部分的以熱力學定律為主線全面介紹溫度、內能、熵、焓等態函數及其簡單應用，其中還要突出熵在熱力學中的作用，涉及到其微觀實質時，還應向學生引入信息熵、社會熵和生物熵等知識；而在統計物理基礎部分，主要突出統計思想、統計方法及“漲落”的必然性，內容主要包括理想氣體的壓強、溫度的統計解釋及意義、能均分定理及理想氣體的內能、麥克斯韋玻耳茲曼統計分布、氣體分子的碰撞輸運過程等。“熱統”課程中主要講授相變理論、近獨立粒子的描述、玻耳茲曼統計、玻色統計和費米統計、系綜理論、漲落理論、非平衡態統計理論等。事實上，熱物理中的宏觀理論和微觀理論相符相稱、不可分割，在運用統計物理研究宏觀過程的規律時，勢必也會應用熱力學函數、公式和相應的方法，使學生得到相應的訓練。

在教學過程中，適當加入一些與熱物理相關的科學前沿內容和交叉學科領域的知識，采取專題講座的形式進行講解，這樣可以使學生了解到所學的基礎知識和當今科學前沿的聯系，擴大知識面，增強學生的學習興趣，使教材內容更加豐富充實；還可以把現代工程技術中的問題引入到一些例題分析中，體現熱物理在實際中的廣泛應用和社會價值。