導語：如何才能寫好一篇熱力學教學，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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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?；崃W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。

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關鍵詞：《工程熱力學》；改革探索；抽象形象；互動教學

中圖分類號：G642.0?搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）33-0053-02

《工程熱力學》、《傳熱學》和《流體力學》是建筑環境與設備工程專業的必修基礎課，在這三門課的授課與學習中，《工程熱力學》被反映既難教又難學。針對這個現象，我們進行了初步研究。

一、課程教學的現狀及普遍的問題

1.學生對概念模糊，核心理論掌握的不透徹。課程的特點可用“概念抽象、公式多、內容復雜”加以概括。例如，就功的概念來講，分為膨脹功、流動功、推動功、技術功、軸功和容積功等，每個相關概念都有計算公式，在不同的條件下又有著相互的聯系，掌握起來極易混淆。同時，許多抽象概念，學生不易接受，很難深入理解。如“焓”、“熵”、“干空氣”、“濕空氣的含濕量”等。

2.公式繁多，不好記憶。由于與工程實際緊密結合，同時又有多種表達式，使一個公式在不同的使用工況下，就可以衍生出多個公式。僅熱力學第一定律的開口系統能量方程，就分為非穩定流動的微分表達式、非穩定流動的過程表達式、穩定流動的微分表達式、穩定流動的過程的表達式、對于單位工質的穩定流動的微元表達式和對于單位工質的穩定流動的過程表達式。很難死記硬背來記住這些公式，更不能熟練的應用了。

3.內容較多，對理論知識的理解難以深入《工程熱力學》主要內容大致可以分為兩個方面：基本理論部分及基本理論應用部分。基本理論部分包括：工質的性質、熱力學第一定律及熱力學第二定律等內容?；纠碚摰膽貌糠种饕菍崃W的基本理論應用于各種熱力裝置的工作過程并對氣體和蒸汽循環、制冷循環、熱泵循環、噴管及擴壓管等進行熱力分析及計算，探討能量轉換效果的因素以及提高轉換效率的途徑與方法等。

二、針對問題進行的嘗試

1.合理選擇教材和教材的重點，對教學內容優化。要針對學生的接受能力，及教材涉及的基本內容。選擇科學性、先進性、啟發性、實用性和對我國教學的適用性的教材。同時，對課堂教學內容進行整合與優化。在課堂的短時間內，主要講授基本理論部分及基本理論應用部分中的水蒸汽、濕空氣、制冷循環等內容。余下的內容選擇介紹基本知識點，對于有興趣的同學課下給予詳細的點撥。

2.通過理論聯系實際，使抽象的問題轉化為形象的問題引起同學的興趣。學生理解抽象思維的巨大作用，可以提起學生使用抽象思維的興趣和習慣。抽象的思維永遠是源于形象的實物的，因此介紹抽象思維時一定交代抽象的源頭，進而闡明抽象的意義。比如濕空氣的含濕量的概念是含有1千克干空氣的濕空氣中所含有的水蒸氣的質量。實際1千克是一個定語，真正含有水蒸氣的是干空氣和水蒸氣混合氣體。含濕量之所以沒有規定成為1千克濕空氣含有的水蒸氣的質量，理解清楚，便可以更好的應用在將來的濕空氣的相關計算上。這正是用抽象思維來分析和解決問題的優勢，進而使解決的問題簡單直觀。

3.合理安排和及時調整課堂進程和內容，增強課堂教學的邏輯性。首先，回顧學過的相關知識點，為本次課堂內容做鋪墊。一般以提問結合總結的方式進行，時間控制在5~10分鐘左右。其次，交代本次課程知識點能夠解決的而以前沒有解決的問題，簡單介紹具有思維挑戰的難點問題。這樣學生會有目的的帶著興趣來參與到課堂的互動中。每節課上講新課程的時間控制在25~30分鐘，余下10分鐘左右的時間讓學生進行總結和問題討論，使學生解決可以馬上理解的實際問題和現象，進而使學生得到成就感。最后，拋出相關難點問題，激起學生在課下進一步學習的興趣。

4.師生的互動，調動學生的積極性。課堂的主體是學生，中心是教師。教師可以使復雜的問題簡單化；抽象的問題直觀化；枯燥的問題生動化。這就需要吸引學生的注意力，吸引注意力的方法一種是教師的課堂強制力，一種是教師的授課魅力。課堂的強制力則需要進行課堂互動進行保障，緊緊抓住同學的注意力。當學生注意力被課堂內容深深吸引時，教師的課堂魅力自然就不斷提升，并且良性循環。

5.有效的利用多媒體的授課手段。多媒體教學能提供豐富多彩的圖文聲像，可以將多種教材和參考書上的知識結合在一起，提高學生學習興趣，集中課堂的注意力，培養學生分析解決實際工程問題的能力。例如，壓氣機的工作過程，做成動畫進行演示，學生不但可以深刻理解壓氣機的工作過程由三個不同的過程組成，還可以在演示的同時看到氣體狀態在P-V圖上的位置。演示使問題直觀和簡單，難點將不是難點。

6.提高學生快速掌握和運用圖表解決問題的能力。圖表的作用就是使復雜的問題簡單化。本專業的學生參加工作后需要的一項重要技能就是應用圖表。所以快速準確的認識、掌握和運用圖表是本專業教師需要培養學生的一項重要技能。《工程熱力學》中涉及的圖有：理想氣體的P-V圖、T-S圖；水蒸氣的P-T圖、P-V圖、T-S圖、H-S圖；濕空氣的H-D圖；動力循環的P-V圖、T-S圖、H-S圖；制冷循環的P-V圖、T-S圖、和P-V圖lgP-H圖等。其中圖中的參數最多的可同時達到6種。這些復雜的內容靠死記硬背是不可能記住的，就更談不上運用了。這需要同學對書里的知識點深刻理解并能聯系成為有機的整體，進而理解圖表的每個參數之間的關系，最終準確的應用。

7.引導學生嚴謹的表達。《工程熱力學》課程的特點可用“概念抽象、公式多、內容復雜”加以概括。先解決基礎的問題才能合理的利用到實際中去，解決基礎的問題就需要要求學生科學的、詳細的、清晰的書寫解題的過程，使自己的思路以書面的形式嚴謹的表達。

對于《工程熱力學》的課程，我們應該結合實際情況，適時更新和調整，使學生在課程中得到鍛煉，逐漸學會抽象思維，喜愛抽象思維；學會聯系地看待問題，聯系地解決問題，提高理解和運用圖表的能力；養成清晰的解題過程，嚴謹的做事習慣；最后，善于把復雜抽象的問題簡單化。

參考文獻：

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[4]廉樂明，譚羽非，吳家正，等.工程熱力學[M].第五版.北京：中國建筑出版社，2007.

[5]段雪濤，劉春梅，王學濤.工程熱力學課程教學改革探討[J].制冷與空調，2009，23（3）：103-105.

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通過歸納、對比、總結“物理化學”課程在我校的教學經驗及歷年來學生的學習反饋情況，筆者以2011級中藥學專業、制藥工程專業“物理化學”課程中熱力學第二定律章節為試點采用了STS教學理念，將其應用情況進行歸納和總結，取得了良好的效果。優化教學內容，明確章節重點熱力學第二定律可以說是熱學中目前最具生機與活力的部分,它所引出的熵的概念正被越來越廣泛地應用到自然科學與社會科學的眾多領域,在很多地方都起著越來越重要的作用。這一章節的重點和難點就是認清熱力學第二定律的本質，熵增加原理和克勞修斯不等式在系統變化方向和限度判別中的意義，S、F和G判據機制應用條件，并能熟練應用這些判據判斷過程的方向和限度。只有明確了該章節重點和難點教師才能在之后的課程設計中有的放矢，學生也才能針對性地學習而不會混淆在大量的概念中。以“時間的箭頭”為線索，激發學生對新知識的探索熱情通過多次教學調研，發現學生認為熱力學第二定律難學的主要原因在于不知道它是如何引進來的。這就要求老師必須以培養學生發現問題和提出問題的能力為目的，詳細介紹熱力學第二定律的來源[4]。筆者首先對上一章熱力學第一定律做了一個小結，強調其本質是能量守恒，但也舉例說明自然條件下遵守第一定律的過程并非都能發生，即將學習的熱力學第二定律就是用來判斷過程的方向和限度的。隨后提出“時間為什么不能倒流”這個問題供學生探討，由次設問開始設計本章節教學內容。

熱力學第二定律中具有豐富的STS教育內涵，筆者為此進行了挖掘、加工和整理，例如：時間將一去不復返，從熵增原理告誡我們青少年朋友要珍惜時間；當今世界范圍內已經出現了能源危機，能源的過度開發加速了熵流逝的過程；二戰后獨立的發展中國家,為縮短與發達國家的時間差,不顧后果地加快熵時間的進程,盡管在某種程度上減小了差距,但卻帶來了生態環境惡化、農業生產萎縮、嚴重失業、人口膨脹、城市擁擠、非再生資源枯竭、局部地區的戰爭等一系列副產品。事實告訴我們,只能拋棄以單純性增長為主的現代化戰略,選擇與能量低速、持續流通相應的生活方式,走一種協調發展的現代化之路,因為現代化遠非幾個經濟指標,它包括社會結構、社會成員的現代化,是政治機構、教育體系、衛生體系、分配體制的變革[5]。

以上所列舉的案例突出了STS教育的社會性，通過本章的學習增強了學生社會責任感，加深了該章節知識在社會、生活中的應用。加強練習，溫故知新熱力學第二定律的基本理論和基本公式只有進行反復的應用才能掌握,因此習題訓練在教學中具有重要作用,可以培養學生獨立思考問題和解決問題的能力。巧妙地安排課堂練習,讓學生在復習已有知識的基礎上,經老師由淺入深引導,可水到渠成地得出新定律或新的計算公式,既增強學生對已有知識的熟練應用,又加強師生互動,達到順利地接受新知識點的目的[6]。

STS教育是一種思想，一種理念，熱力學第二定律中重視STS教育，不是簡單地增加幾段聯系實際的材料或是增加幾個應用課題等外在形式，而是貫穿整個章節教學中的一種思路，從而體現出更本質的東西，讓知識真正回歸社會、回歸生活[7]。通過以STS理念為指導的熱力學第二定律教學形式改革使學生能較好地把講授內容進行串聯，形成體系，不僅能激發學生探索創新精神，還能培養具有可持續發展理念的人文精神。

作者：梁文龍 官揚 周亞云 單位：江西中醫學院科技學院

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關鍵詞：工程熱力學;課程教學;改革與探索

文章編號：1674-3520（2014）-11-00-01

序言

工程熱力學是能源專業開設的一門重要基礎課程[1]，一般課程開設在大二下學期，先修課程為《高等數學》、《大學物理》課程等。通過該門課程的學習，讓學生掌握工程熱力學中的基本概念如邊界、熱力系等，有關能量轉換（主要是熱能與其它形式能量之間轉換）、熱能的合理利用的基本規律，并能正確運用這些規律解決熱工過程和熱力循環等工程實際問題，同時培養學生的科學抽象、邏輯思維能力。為后續專業課程的學習奠定一定的理論基礎。由于該課程理論性較強，教學手段單一，使學生覺得學習枯燥、乏味，給教師授課帶來一定的困難，結合近幾年來該課程的教學和學生的學習情況，就工程熱力學課程教學的內容和方法提出一些見解，如采用多元化教學，在課程考核方面進行教學改革探討，對提高教學質量具有一定意義[2-3]。

一、開放式課堂教學

由于工程熱力學這門課程的特點是涉計原理較多，在氣體的熱力學性質和熱力過程中涉及計算公式推導及熱力過程中多變過程P-V，T-S的繪制較為繁瑣，因此，使學生學習具有一定的難度。同時教學方式的單一，使得學生學習中感到枯燥、學習效果差。以教師講解式教學和學生接受性學習為主的滿堂灌式的教學方法，教師在講解過程很被動，無論教師如何準備內容，課程質量根本達不到預期效果。為了提高課堂教學效果，采用開放式課堂教學，在授課過程中加入動畫演繹多變過程的繪制、氣體、蒸汽動力循環的過程等，讓抽象的理論具體生動化，調動學生的學習熱情。同時還可在教學過程中安排學習討論課，讓學生參與教學，如講空壓機的壓縮過程：等溫、等熵、多變過程中，那一種方式耗功最少？學生通過思考、討論、回答，會對該知識點的理解會更加深刻。同時可采用“問題式”和“研究式”的教學方法，教師可以將學生分成若干小組，自由分組，每組最多三人，分工合作，每組任選一題，各參數依實際情況而定，也可根據興趣做其它題目，但要求與熱力學有關教師提前給小組布置一些需要研究的課程內容題目，鼓勵大量查閱文獻，但要求有自己思路和觀點，不鼓勵純粹文獻摘抄和綜述，例如一公司每年需外購80000MW-h電力，另有一臺燒天然氣的鍋爐每年向工藝過程提供蒸汽，供汽負荷等于電負荷的三倍?，F有人建議采用燒天然氣的燃氣輪機熱電循環，燃氣透平提供所需的電力，而且有一臺換熱器安裝在燃氣透平出口，回收其排氣的余熱來滿足工藝過程的用汽需要。請估算這種方案比原方案能節約多少能量？討論經濟可行性？分析中，電價可根據現有平均價格處理，其他各參數可自我設計，請給出詳細的新舊方案的對比，并給出投資回收的年限，以打動決策者采用這個方案。讓學生通過課本、參考書目、網絡課件、圖書館資料查閱后以ppt的形式匯報。把這一項的得分作為課程考核的重要內容，這樣既調動了學生的積極性，又鍛煉了學生查找科研資料的能力、應用所學知識分析實際問題的能力、ppt的制作及口才表達能力。

二、教學手段多樣化

傳統的教學方式很難達到本科教學的基本要求，尤其對于這樣一門理論性較強、計算公式推導繁瑣的課程而言。目前經過學校對基礎教學設施的改造，教師上課基本都可采用多媒體教室授課。使抽象枯燥的知識變得具體、趣味化，一些理論可以用計算機模擬動畫的形式展現給學生。如在氣體動力循環部分，可插入氣體為工質的活塞循環動畫圖，使教學過程更加生動、形象、內容豐富。

圖1 活塞循環裝置

對于部分內容，可采用課件與板書相結合的形式講授，如理想氣體狀態方程和摩爾氣體常數時多媒體講授速度過快，不利于學生理解和掌握，效果不好。由于知識的更新速度很快，對于課程的前沿需要教師不斷地積累不斷的學習，如參加熱物性研究進展會議等。同時結合自身的課題，在講解原理時深入淺出，將知識點講透。

三、考核方式

合理的考試形式和科學考試內容，是達到因材施考，發展學生個性的有效途徑。以往的考試形式主要以閉卷考試方式進行，平時成績與期末成績的比例為30%/70%。調整后的考核方式平時考核，進行分章節測驗，提高學生平時上課和學習的積極性，考試題中除基本概念和理論等使用客觀試題外，適當增加主觀題比重，即簡答、綜合性論述題，以鍛煉學生的思維能力和創新能力，建立一種主客觀題并存的分值比例適合的題型。鼓勵學生提出不同于書本上的獨到的見解，以提高學生的工程應用能力。

四、結語

《工程熱力學》起著承上啟下的作用，既是物理化學等基礎課的拓展，又為專業課的學習奠定了基礎，提高教學質量非常重要。要不斷地斷探索有效的教學方法，豐富教學手段，不斷改革、勇于實踐、勤于思考問題，在教學中始終堅持以學生為本的原則，激發學生的學習興趣，使學生學好學透課程重點難點，同時還要不斷充實和完善自我，提高業務水平。

參考文獻：

[1]國家教委高等教育司.當代科學技術發展與教學改革.[M].北京：高等教育出版社，1995

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【關鍵詞】問題鏈；教學模式；工程熱力學；教學功能

工程熱力學是研究熱能和機械能相互轉換規律的一門學科，課程設計的內容面廣、概念抽象、晦澀難懂，相對一部分學生學習起來有一定困難[1]。工程熱力學課堂教學中，大部分教師采用的是“教師講，學生聽”的教學模式，這種傳統的教學模式在高校是普遍存在的。這種教學方法忽略了學生的“問”，從而導致學生缺失應有的存疑、批判、想象和創造的學習過程。長此以往，就存在教師“灌”，學生“收”的單一被動接受的弊端，這樣就是容易造成學生創新能力和解決實際問題的能力不足等問題，這往往與工程熱力學的課堂教學效果背道而馳。英國哲學家波普爾說：“科學知識的增長永遠始于問題，終于問題”[2]。那么，對于要講授的課堂教學內容，如何重新設計，形成若干個未知的教學問題，以問題為中心展開教學，讓問題貫通整個教學過程呢？筆者采用了問題鏈教學模式進行工程熱力學教學研究與實踐，并對各種不同的問題鏈加以運用。

1 問題鏈的教學模式

1.1 問題鏈教學模式的定義[3-4]

何謂問題？問題是一個障礙、一個有待完成的目標，即“問題=障礙+目標”。所謂“問題鏈”是教師根據課程教學目標，通過將教學內容進行提煉，并設計成一連串的問題，引導學生對課程知識點進行對比、分析、綜合和概括，問題鏈就是這些像鎖鏈一樣的問題集合，問題鏈就是圍繞某一個教學目標，開發出來的一連串層層深入的問題集合體。因此，開發出來的問題應該環環相扣、由淺入深，而且應該具有多元性、多角度，分層次等特點，問題的編制應宜粗不宜細，問題要少而精。問題鏈要能達到引導學生對舊知識點的回憶和重構，并對新知識點的探索和思考的目的，起到開發學生創造性思維的作用。

1.2 問題鏈的設計要求

問題鏈的設計不是隨機的，任意的，必須具有一定的邏輯順序，設計的問題鏈能方便教師引導學生。問題鏈的設計要求如下：

1）問題鏈應明確教學目標，突出本節課的重點、難點；

2）設計的問題鏈必須對學生有驅動性和啟發性；

3）問題鏈的設計需要具有層次性、遞變性、情境性、可行性；

4）問題鏈應具有趣味性、新穎性，能集中學生的注意力、激發學生的求知欲。

2 問題鏈教學模式的應用

“問題鏈”在功能和形式上多N多樣，其設計也因“問”而異。工程熱力學課程內容比較多、概念活，研究對象為氣體，根據工程熱力學教學環節，基于教學立意，圍繞教學中心，從而設計不同的問題鏈類型[5]。根據教學環節和教學立意設計，筆者在工程熱力學這門課設計的問題鏈主要有：引入性問題鏈、探索性問題鏈、情境性問題鏈、類推性問題鏈、總結性問題鏈等。

2.1 引入性問題鏈

傳統的引入性方法是直接從前一節內容開門見山引入本節教學內容，方法往往枯燥乏味。引入性問題鏈就是教師將舊知識點直接平滑連接到后續的知識點上，引導學生的注意力，喚醒學生找出問題答案的求知欲而設計的問題鏈。

講授水蒸氣的熱力性質時，教師可以以某一發電廠為出發點，引入教學內容，采用該教學模式實施課堂教學，具體教學設計如下：

問題1：同學們每天都用電，很多電都是由熱能轉變而來，那么你們知道熱能是如何轉變為電的嗎？

問題2：發電廠有哪些主要的熱力設備，各設備功能是什么樣的？這些熱力設備中的循環工作的工質是什么？這些工質是如何把熱能轉換成機械能發電的？

問題3：工質的熱力狀態發生了哪些變化，其變化過程中，工質發生了哪些基本的熱力過程？

在教學中，教師先拿出一個大家都熟悉的發電廠發電的話題，讓學生在開放的氛圍中展開思考；接著通過展示熱力發電廠的相關圖片或播放錄像，邊看邊向學生解釋燃煤發電廠工作過程；然后通過PPT向學生展示蒸汽動力裝置示意圖，如圖1所示。根據蒸汽動力裝置流程簡圖向學生介紹水蒸氣動力循環的系統組成、工作原理及循環在T-s圖和p-v圖上的表示方法。

2.2 探索性問題鏈

探索性問題鏈是設計一些具有探索性和趣味性的知識問題。這種教學方法能引導學生進行探索學習，同時能培養學生的創新能力和探索精神，探索性問題鏈能使學生從現象探索事物的本質。

在講授“濕空氣”時，教師先讓學生思考簡單的生活問題，由此提出探索性問題讓學生展開討論，通過教師對實例啟發性的分析，把枯燥的理論變成具體的實際問題。由此，教師設計如下問題鏈：

問題1：為什么陰雨天曬衣服不容易干，而晴天則容易干呢？

問題2：什么是濕空氣？什么是干空氣？如何理解水蒸氣的含量是變量這一問題？

問題3：未飽和濕空氣和飽和濕空氣有什么區別？水蒸氣的分壓力和溫度有何關系？由此得出什么結論？

教師通過生活實例，向學生解釋：“陰雨天環境空氣濕度大，空氣吸取水蒸氣的能力差，所以陰雨天曬的衣服不容易干。晴天則恰恰相反，所以容易干”。教師讓學生對濕空氣相關概念進行理解、探究，引導學生去分析。留有足夠時間和空間讓學生去思考分析，爭論探討，提煉拓寬，訓練學生思維的深刻性。

2.3 情境性問題鏈

情境性問題鏈就是教師設計或引入特定的生活情境，使學生產生一定的求知欲。精心設計的情境可以使學生從情境中挖掘出新知識點，從而幫助學生更好進入新知識點的學習。

為了讓學生掌握壓縮制冷循環這一知識點時，首先展示一幅錯誤安裝空調室內機和室外機的的圖片，如圖2所示。針對這一生活情境，設計如下問題鏈：

問題1：同學們來看一下這幅圖，圖中，室內機和室外機的安裝是否正確，為什么？那么這樣安裝會產生什么效果，為什么？

問題2，：壓縮機制冷循環的是如何實現房間制冷的？壓縮制冷循環的工作原理？各經歷了哪些循環過程？

問題3：如何利用P-V圖和T-s圖來表示壓縮機制冷循環過程？制冷系數如何確定？

教師利用這種貼近生活、富有吸引力的情境圖片，讓學生思考空調機安裝存在的問題；接著向學生解釋為什么該安裝方式不正確。根據制冷循環的原理，空調內機吸熱，外機放熱，二者理想是相等的，實際算上管線電路損耗什么的是放熱大于吸熱的，因此安裝該空調后產生的效果是房間只會越來越熱；然后通過圖3向學生解釋壓縮機制冷循環是如何實現房間制冷，其工作原理，具體的循環過程及壓縮機制冷循環的P-V圖和T-s圖，制冷系數的計算。教學方法是通過情景圖片演示、問題分析、問題探討，引導學生追蹤過程、發現規律、得出結論；從而到達使學生完全掌握這一知識點的目的。

2.4 類推性問題鏈

類推性問題鏈是指通過一類事物所具有的某種屬性推測出與其類似的事物屬性，由此所產生的一序列問題，此類問題鏈需要滿足條件是兩個問題或者現象具有一定的相似性。

在講述工程熱力學的熵增原理時，為了讓學生掌握熵增原理的概念，列舉了教材上一個實例，如圖4所示，由此設計了如下問題鏈：

問題1：將隔板抽去后，氣體將如何變化？若將A容器里面裝滿跳蚤，同樣將隔板抽去后，跳蚤將如何變化？

問題2：對于問題1和問題2，若達到平衡后，能否自動恢復以前狀態？這種現象說明什么問題？

問題3：熵增原理是什么？

為了讓學生掌握熱力學第二定律的熵增原理的方向性，教師引入貼近生活的跳蚤現象，利用熵增原理和跳蚤現象的類比，從而達到解釋自然過程的方向性，即一切過程的發生都是沿著熵增加的方向進行，自然的過程是不可逆的。上述問題鏈是通過類推等方法使學生掌握課堂知識，從而達到理解科學知識的作用。

2.5 結性問題鏈

總結性問題鏈是教師在課堂快要結束時，采用邏輯方法把知識點串聯起來從而形成知識系統的問題鏈。其目的是幫助學生總結知識和達到鞏固知識的目的。通過問題鏈的設計，能夠系統性歸納、總結那些分散和孤立的知識點，并對學生分散的知識進行了梳理，從而形成相互聯系的整體。

在復習理想氣體的熱力過程時，有的教師會按照教材的順序來復習概念、影響因素及其原因分析。而有經驗教師會通過總結性的問題鏈展現出來。

問題1：工程中存在哪些主要的熱力過程？

問題2：這幾個熱力過程各自有什么樣的特點，過程方程形式是什么？

問題3：熱力過程中的狀態參數p、v、T、？駐u、？駐h、？駐s和過程量Q、W分別是如何計算的，上述過程如何用p-v 、T-s圖表示？試著總結出多變過程原理。

上述的問題是依據總分總的形式策略歸納出理想氣體的熱力過程的內容的。這種問題鏈能激發學生歸納總結知識及發散學生的思維，教師經常設計總結性問題鏈能培養學生梳理知識、理解知識、歸納知識的學習習慣。

3 問題鏈教學模式的實施效果

問題鏈教學模式遵循“產生問題分析提出問題引申擴展提出新的問題分析解決問題”循環規律，以問題為中心，通過問題的層層遞進，將知識變為教學問題。問題鏈教學模式的核心是激發學生思維活動，教師如何設計問題鏈，直接影響到模式的教學的效率和質量。筆者改傳統的教學模式為問題鏈教學模式后，學生學習工程熱力學的主動性和積極性都有所加強，主動參與學習的人數也明顯增加。教學實踐證明，問題鏈教學模式值得在工科院校中應用和推廣。

【參考文獻】

[1]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.

[2]袁振國.教育新理念[M].北京：教育科學出版社，2002（7）.

[3]鄢紅春，李定國.問題鏈教學模式及其在物理教學中的應用[J].物理與工程， 2011（2）：54-56

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關鍵詞：緒論；探討；教學方法

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）27-0116-02

緒論課是指每門課程正式教學前的前言課或者簡介課，是不可缺少的教學環節，主要內容包括：課程的教學目的、內容、要求、重點、學習方法和教學總體安排等。作為課程教學的第一節課，緒論課的教學好壞直接影響學生對整個課程學習的熱情和動力?！肮こ虩崃W”是眾多工程類專業的主要專業基礎課，對學生研究能力和解決實際問題能力的培養十分重要，因此，其緒論課程的教學尤為重要。教師應力求在與學生的第一次交流中就使其明確學習“工程熱力學”的原因、目的、內容和方法等幾個重要問題，以激發學生進一步學習“工程熱力學”及相關課程的興趣。

一、緒論部分教學內容

“工程熱力學”課程的緒論總共包括四個部分，即：熱能的利用、熱力學的發展簡史、課程的研究對象和主要內容以及熱力學的研究方法。

1.熱能的利用。自然界中存在的能源主要有：風能、水能、太陽能、地熱能、燃料化學能、原子能等。在這些能源中，除風能和水能是以機械能的形式直接被利用外，其他各種能源只能直接或間接地（通過燃燒、核反應）提供熱能。據統計，有85%～90%的能源是轉換成熱能后再加以利用的。熱能利用的水平在一定程度上能夠反映社會生產力的發展水平。熱能的利用這部分一方面講述了能源的定義、主要存在形式以及在人類生活各個方面的重要作用，另一方面講述了能源中最常用的能源――熱能的利用方式：通過各種類型的發動機及發電機，使燃料熱能轉變為機械能或者電能和熱能的直接利用。

2.熱力學的發展歷史。人們對熱的本質及熱現象的認識，經歷了一個漫長曲折的探索過程。在古代，人們就知道熱與冷的差別，能夠利用摩擦生熱、燃燒、傳熱、爆炸等熱現象來達到一定的目的。但在很長時間內，人們只看到了熱的現象，認為熱是一種沒有形體的“熱素”，物體得之則熱，失之則冷。直到1850年，邁耶（Mayer）和焦耳（Joule）等人經過艱苦實踐，才確立了熱能之間的當量關系，也就是確認了熱力學第一定律。1850―1851年間，克勞修斯（Clausius）和湯姆遜（Thomson）先后提出了關于熱能和機械能在轉換上存在著方向性問題，即熱力學第二定律的基本觀點。熱力學第一定律、第二定律是從無數實踐經驗中總結出來的、公理性的定律，這兩個定律的確立奠定了熱力學的基礎。熱力學形成初期，主要是研究熱機中熱能和機械能的轉換。后來，隨著熱力學本身的不斷發展，除了指導熱機的發展外，又被廣泛應用到其他自然科學和生產部門中。熱力學不但與熱機、制冷、熱泵、空氣分離、空氣調節等傳統工程有關，還發展到宇宙航行、新能源探索等新技術領域中，并相應地發展了新的理論，形成了若干分支。工程熱力學就是熱力學的一個重要分支。

3.“工程熱力學”課程的研究對象和主要內容。工程熱力學是研究熱能與機械能相互轉換的一門學科。它的主要內容包括三部分：（1）介紹構成工程熱力學理論基礎的兩個基本定律――熱力學第一定律和熱力學第二定律。（2）介紹常用工質的熱力性質。（3）根據熱力學的基本定律，結合工質的熱力性質，分析計算實現熱能和機械能相互轉換的各種熱力過程和熱力循環，闡明提高轉換效率的正確途徑。

4.熱力學的研究方法。熱力學的研究有兩種途徑：一是現象或經典熱力學；二是統計熱力學。經典熱力學完全由宏觀現象出發，以實踐為基礎來描述客觀規律，把由大量分子組成的物質看成是連續均勻的整體，采用一些宏觀物理量來描述物質所處的狀況，并且根據兩個基本定律，導出這些物理量之間的普遍關系，因此具有高度的普遍性和可靠性。經典熱力學的結構比較簡單，只要利用幾個基本概念就能進行熱力學定律的推演，而這些基本概念較為直觀，易于理解，涉及的變量也少。統計熱力學是研究熱現象的微觀理論，它從物質內部的微觀結構出發，應用力學規律說明分子的運動，并用統計的方法說明大量分子紊亂運動的統計平均性質，因而它能夠從物質內部的微觀運動機理，更好地說明宏觀熱現象的物理實質。但它的分析過程較為復雜，不像宏觀理論那樣直觀、簡單，故主要用于理論研究工作。本科階段的“工程熱力學”課程主要采用宏觀方法進行討論。

二、緒論部分的教學應該解決的問題

1.明確學習目的，解決為什么要學的問題?！肮こ虩崃W”的特點是理論性強，概念多且抽象；公式推導多，應用條件復雜，學生感覺課程的內容繁多，難以抓住重點，容易陷入復雜的公式推導中，造成學習困難，從而產生厭學情緒。并且，現實情況中，有一部分學生只是為了考試而學習。對于必修課重視程度高，愿意花費精力學習，而對于選修課，則多以應付的態度草草了事。因此，緒論部分的教學就更加重要。緒論是“工程熱力學”課程的第一節課，對于一門新的課程，學生一般都存在著一種好奇，如果能在第一節課將學生的這種好奇轉變為興趣，進而激發學生學習本門課程的動力，則意味著本門課程的教學已經成功了一半，在接下來的教學過程中也將會取到事半功倍的效果。

2.明確學習內容以及各內容之間的聯系，解決學什么的問題。在現在的大學生中，普遍存在著這樣一種疑惑――學習一門知識不知道到底該學習什么，又有什么用處，有些大學生甚至認為書本上學習的知識在工作以后完全用不到，久而久之便影響了學生學習理論知識的積極性。同時，部分學生在學習一個新的知識點的時候，往往只是孤立的學習，缺乏對知識點橫向、縱向的延伸，沒有形成一個完整的知識體系，這樣又造成了學生記憶困難，導致學生失去了學習本門課程的興趣。學習一門課程要在頭腦中建立該課程的知識體系，梳理清楚各部分內容之間的相互關系。如果在緒論課上能幫助學生解決這個問題，那么學生在學習各個章節內容時目的性就會更加明確，更清楚為什么學習這部分內容，也就能較好的避免陷入公式推導和記憶中，避免只抓住個別的知識點而偏離了課程的主線。緒論課的內容豐富而分配的課時卻不多，一般只有1～2個課時，學生也往往認為不屬于課程主要考試內容不予重視。因此，教師要在設計教學內容上多下工夫，通過各種方法讓學生學會自主查找相關知識。例如，熱力學的任務是要讓學生明白熱能與機械能之間相互傳遞、轉換的關系和規律，而在我們日常生活中的方方面面都存在著熱能的利用，教師可以讓學生自己舉例說明我們生活中熱能的利用。再例如，緒論的第二部分講述的是熱力學的發展歷史，教師可以采用多媒體，用視頻的形式向學生介紹歷史，將枯燥的文字轉換為生動的圖片，一方面可以集中學生的注意力，提高學習興趣；另一方面，也可以讓學生的腦海中形成動態的圖像記憶，將歷史知識記得更加牢固。

三、緒論部分的教學方法

1.運用案例，理論結合實際。教師在課堂上多舉一些日常生活及工業上運用工程熱力學的例子，引導學生將枯燥的理論與實際的運用結合，學以致用，讓學生明白學到的知識可以解釋和解決許多實際中的問題，以增加課程對學生的吸引力。比如在講授第一部分熱能的利用時，就可以舉例具體說明，或者讓學生自己舉例說明，引發學生之間的討論。

2.“多管齊下”，圖文并茂。通過圖文并茂的多媒體技術，讓學生通過多個感官同時接收信息，增強課堂的生動性和直觀性，加深學生對所學知識的理解。比如緒論的第二部分熱力學的發展簡史，由于學生學習歷史的熱情普遍不高，認為歷史只有枯燥的文字和難以記憶的年代，這部分的教學就可以通過多媒體將歷史知識用視頻的形式播放出來，既能讓學生觀看，增加趣味性，又將學生置身于那個年代，增強記憶性。此外，一些大型熱工設備可以通過多媒體以圖形展現，其熱力過程以Flas展現。如此一來，汽輪機，內燃機、燃氣輪機等設備的工作原理就能生動的表達出來，學生對這些機械的工作原理也就有了更加直觀的認識。通過老師講解、多媒體播放等教學手段多管齊下，學生能留下更加深刻的印象。

3.設置問題，激發討論。讀萬卷書不如行萬里路，學生在學習的過程中，通常會遇到老師講的時候都會，自己想的時候就一片空白的狀況。一味的聽老師講課，學生不學會自己思考，也只能是左耳進，右耳出。進行課堂講授時，教師可以提出一個個與所講內容相關的問題，這樣不僅可以引起學生的注意，使其集中精力聽課，而且可以激發學生主動思考、積極討論，達到由此及彼、舉一反三的目的，從而提高學生學習工程熱力學的興趣。

4.掌握特點，突出重點。緒論課的教學內容具有抽象性、簡單性、枯燥性和濃縮性的特點?；谶@些特點，教師在教學的過程中要注意積累經驗，逐漸形成自己的一種教學體系，教學時懂得如何更好的突出內容重點和學習特點，避免學生出現不知道學習內容、分不清學習重點，全部內容一概而論的現象，引導學生明確什么該掌握、什么該了解，有目的、有方法的去學。

總之，要做好緒論課的教學工作，教師需要在清楚緒論課程教學基本內容的基礎上，充分認識到它的重要性，注重教學的靈活性，不斷地反復總結經驗，進行教學實踐，完善緒論教學。

參考文獻：

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關鍵詞：工程熱力學;雙語教學;課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）33-0069-02

隨著我國本科教學水平的不斷提高和國際化交流與合作的廣泛開展，就業市場對本科畢業生的知識結構和外語應用能力有了新的要求，專業外語應用能力成為21世紀國際化專業人才的必備專業素養，直接影響本科畢業生的就業趨向和未來發展。[1-4]我國教育部對本科生的雙語課程教學十分重視，2001年教育部在《關于加強高等學校本科教學工作，提高教學質量的若干意見》中提出，要采用英語等外語進行公共課和專業課教學，要求各高校在三年內開設5%～10%的本科雙語課程。[5]2005年，教育部在《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中又指出：要提高雙語教學課程的質量，繼續增加雙語教學課程的數量。2007年，教育部在《關于進一步深化本科教學改革，全面提高教學質量的若干意見》中指出，要鼓勵開展雙語教學工作。教育部2004年8月開始試行的《普通高等學校本科教學工作水平評估方案》中，雙語教學被列為主要評估點之一。雙語教學的水平已經成為衡量高等學校辦學水平的一項重要指標。我國高校在本科生課程雙語教學的實踐過程中，近年來取得了實質性的進展，也突顯了課程體系構建不合理、重點內容設置不當、教材建設相對滯后、雙語教學師資不足、雙語學習氛圍較差、課程考核評價方法有待改革等問題。為了使“工程熱力學”在校級精品課程的基礎上進行雙語教學，需要對“工程熱力學”雙語教學的課程體系進行合理構建和重點內容進行設置，以期把該課程建設成為高質量的雙語教學課程，為提高本科畢業生的整體質量和英語應用能力奠定良好的基礎，以適應國家化人才市場的需要。

一、“工程熱力學”雙語教學的課程體系構建與實施

“工程熱力學”作為能源、環境、機械、化工等大類工科專業的專業基礎課，兼有理論性、實踐性和工程性，它起到承上啟下、從基礎課程到專業課程的橋梁作用，是本科生專業課程體系中不可或缺的骨干專業基礎課，在上述專業本科生的培養過程中具有重要的核心地位?！肮こ虩崃W”課程內容具有概念多、基本理論抽象、富含哲學思維和理念、工程應用領域廣泛等特點，要實現該課程的高質量雙語教學就要對該課程體系進行合理構建，為保證教學效果奠定良好的基礎。該課程經過多年的建設、教學改革和教學經驗的積累，已成為校級精品課程，在教師團隊建設、師資英語水平、多媒體課件及相關網絡資源、課堂教學方法及課程評價方法等方面均具有良好的條件，為“工程熱力學”雙語教學課程體系的合理構建做了較為充分的準備?！肮こ虩崃W”課程教學團隊認真研究了國內高校開設雙語課程的案例，確定了“工程熱力學”雙語教學課程體系主要由教學模式、教學團隊、教學內容（如課程大綱、授課計劃）、多媒體課件、課堂教學實施、多層次啟發式教學方法、網絡資源、課程成績評價方法等內容組成，認為教學模式、教學團隊和教學團隊是保證“工程熱力學”雙語教學質量的關鍵因素。

雙語教學模式對課程體系的構建起到關鍵性影響，首先要確定雙語教學模式。近年來我國高校開展的雙語教學模式主要可概括為全外語型、混合型和部分外語型三種。

（1）全外語型。采用外文教材，直接用外文授課。這種模式要求師生均應具有較高的外語水平。

（2）混合型。采用外文教材，混合外文與漢語授課。與全外語型相比，學生較易掌握課程內容，適合學生接觸雙語教學的初級階段，也適合多數任課教師的外語水平。

（3）部分外語型。采用外文教材，用漢語講授。這種模式適合外語知識和接受能力較弱的生源。結合“工程熱力學”課程多年的教學實踐，結合現有的師資英語水平和學生的實際英語水平，建議對“工程熱力學”采用混合型雙語教學模式。

教學團隊是實施“工程熱力學”課程體系的人力資源保證，教學團隊的建設是關鍵。經過多年的建設，“工程熱力學”課程已形成了年齡結構、學歷層次、學緣結構等較為合理的教學團隊。老教師具有豐富的教學經驗，青年教師具有較高的英語應用水平，為“工程熱力學”雙語教學的實施提供了良好的師資力量。

教學內容是一門課程知識面寬窄、程度深淺、系統性完善度的體現，也是體現課程整體質量的重要組成部分?！肮こ虩崃W”在建成校級精品課程的過程中，在教學大綱、教學計劃、課程的重點和難點、多媒體課件制作和網絡資源建設等方面積累了豐富的素材與資源，為“工程熱力學”雙語教學的教學內容規劃與設置奠定了扎實的基礎。

在上述條件下，“工程熱力學”課程教學團隊經過認真調查研究，并結合現有的師資條件、課程教學資源、學生的實際英語水平構建了“工程熱力學”雙語教學的“三段一改”課程教學方法，“三段”即課前階段、課堂教學階段、課后檢驗階段;“一改”即改革課程考核和評價方法?，F就“三段一改”課程教學方法的實施構想簡要介紹如下：

（1）課前階段。課前階段所做的工作重點是確定雙語教學模式、選定中文教材和外文教材、編制中英文教學大綱和授課計劃、確定課程的主要知識點和重點與難點內容、制作多媒體課件、建立習題與思考題庫，并將教學大綱、授課計劃、多媒體課件和習題與思考題庫在學校的畢博網絡平臺開放，供學生結合各自的時間、興趣和特點進行課前預習與課后復習。教師在課堂講授前預習要求，以保證學生的預習效果。

（2）課堂教學階段。課堂教學階段是將課程內容傳授給學生。授課語言采用中文和英文，英文講授不低于50%。教學方法采用啟發式、討論式、課堂提問等方式激發學生的學習興趣。多媒體課件分別有中文和英文版本，課程的重點內容有中英文對照。課堂教學針對不同英語水平的學生分為三個不同層次，即最高層次、平均層次和低層次。最高層次要求學生以英文教材和英文多媒體課件為主，作業用英文完成;平均層次要求學生以中文教材和英文多媒體課件為主，英文教材為輔，對課程的主要內容能用英文和中文同時掌握，作業以中文為主;低層次要求學生以中文教材和中文多媒體為主，英文教材和英文多媒體為輔，對課程的重點內容能用英文理解和掌握，作業可全部用中文完成。課堂教學的目標是以平均層次為主要教學對象，逐步積累經驗后過渡到以高層次為主。

（3）課后檢驗階段。課后檢驗階段主要包括課程作業批改、網上答疑和討論、課程實驗等環節，不僅可以檢驗課堂教學效果，鞏固課堂講授的知識，還可以檢驗學生對知識點的掌握情況，積極征求學生對本課程教學的意見，及時發現教學過程中出現的問題，改進教學方法，提高教學質量。

（4）改革課程考核和評價方法。雙語教學的課程考核和評價方法應考慮到雙語教學的特點，把英語的應用能力作為課程成績的重要組成部分，把學生的英語作業、課堂英語提問和交流納入課程平時成績，并加大平時成績的權重，以引起學生對英語應用能力的重視，激發用英語思考和學習的主動性，保證雙語教學質量。

因此，合理構建雙語教學的課程體系，由任課教師在課堂教學中分層次加以有效實施，并提高學生的自主性和積極性，可確保雙語教學取得較好的教學效果。

二、“工程熱力學”雙語教學重點內容的設置與教學要求

“工程熱力學”雙語教學重點內容的合理設置是保證“工程熱力學”雙語教學質量的重要組成部分，重點內容的設置應該基本與中文教學的內容相同，同時應吸納經典英文教材中的新概念和工程應用，與國際先進水平接軌，滿足人才市場的國際化要求?！肮こ虩崃W”的內容可分為基本概念和理論、工程應用、常用圖表三大部分。結合該課程教學團隊多年教學經驗的積累，建議將如下內容作為“工程熱力學”雙語教學的重點內容：

在基本概念和理論方面，主要包括：熱力系如閉口系、開口系、絕熱系、孤立系;狀態參數如壓力、溫度、比容、內能、焓、熵、火用;熱力過程如可逆過程、準靜態過程、不可逆過程;熱力循環如正循環、逆循環;不可逆因素如溫差傳熱、摩擦耗功、自由膨脹;熱力學基本定律如熱力學第零定律、熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力學第三定律;不同形式的實際氣體方程;熱效率、制冷系數、火用的概念、常見形式能量的火用、火用效率、火用損失、生成焓、理論燃燒溫度、平衡常數、相對濕度、含濕量、干球溫度、濕球溫度、露點溫度、馬赫數;卡諾定理、孤立系統熵增原理、克勞修斯不等式;卡諾循環熱效率，一般熱效率表達式等。[6， 7]

在工程應用方面，主要包括：實際應用案例，氣體動力循環如狄塞爾循環、奧托循環;制冷循環如空氣壓縮制冷循環、蒸汽壓縮制冷循環、噴射式制冷循環、吸收式制冷循環;蒸汽動力循環如郎肯循環、再熱循環、回熱循環;燃氣-蒸汽聯合循環;燃料電池;燃料電池-燃氣-蒸汽聯合循環等;濕空氣的加熱、冷卻與干燥等。

在常用圖表方面，主要包括：水蒸氣表、水蒸氣焓-熵圖、常用制冷工質的熱物性圖表、濕空氣的焓-含濕量圖等。

上述內容是不同層次學生必須掌握的“工程熱力學”課程內容基本知識點，對不同層次的學生，主要體現在英語應用能力的要求不同。最高層次同學能夠熟練閱讀英文原版教材和相關的英文資料，能在課堂上用英語與老師和同學進行流利口頭交流，在課后能用英語完成作業，熟練地應用英文多媒體課件進行課后復習;平均層次同學能讀懂上述內容相關的英文原版教材內容的相關內容，能用英語在課堂上與老師和同學進行交流，能用英語寫作部分作業題，能用英文多媒體課件進行課后復習;對低層次同學，能基本看懂英文原版教材中上述相關課程內容，基本能用英語在課堂上與老師和同學進行溝通，掌握上述課程內容的英文詞匯和表達方法，能看懂英文多媒體課件中的上述課程內容。在雙語教學中要強調學科的專業性，絕不能把雙語教學變成專業外語教學。

三、結論

合理構建“工程熱力學”雙語教學課程體系和設置課程內容知識點，采用“三段一改”的教學方法，改革課程考核與評價方法，對不同層次的學生提出不同的英語應用能力要求，把學科內容作為課程教學的重點，并在實際教學過程中不斷總結經驗，改革教學方法，有望使“工程熱力學”雙語教學的教學質量不斷得到提高，把“工程熱力學”建成高水平的雙語教學示范課程。

參考文獻：

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篇8

關鍵詞 卓越計劃 化工熱力學 教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.01.059

近年來，我國參照有關《華盛頓協議》成員國的做法，開展了面向我國本科教育專業進行工程教育專業認證工作?！白吭焦こ處熃逃囵B計劃”旨在全面提高我國工程人才培養質量，培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高素質各類型工程技術人才。我校的化學工藝專業于1998年獲原化工部高等學校重點學科，同年獲得碩士學位授予權。2004獲湖北省教育廳“有突出成就創新學科”，2006年為湖北省第四批立項建設的擬增列二級學科博士學位點?；崃W課程在化工類人才培養中起著承前啟后的作用，是基礎課和專業課之間不可缺少的“橋梁與紐帶”。同時，化工熱力學又是應用性很強的課程，它的內容是后續分離工程、化學反應工程等課程的重要基礎，其核心任務在于培養學生分析問題和解決問題的能力，提高學生將熱力學基本原理應用于化工技術領域能力的目的。為更好地推進“卓越工程師教育培養計劃”，僅僅將書本中的知識講解給學生是遠遠不夠的。化工熱力學課程教學改革需要在激發學生興趣的基礎上將理論知識和實際運用結合，公式概念和現代化設計軟件結合，根據自己學校本身化工專業的特色和優勢，開展相應的化工熱力學教學工作。本課題將以我?；づc制藥學院化學工程與工藝專業的本科生為研究對象，圍繞我?；I認證與卓越工程師培養背景下化工熱力學課程教學中貫徹工程實踐能力培養的教學方法改革與實踐，提出一些建議和思考。

1 加強師資隊伍建設，提升整體素質

事業要發展，關鍵在人才，基礎在教育?；A教學工作需要強大的師資力量作為后盾，只有完善的教學系統，才能定制出一套幫助學生學習的好方法?；崃W是化學工程的基礎學科，具有很強的理論性和應用性，書中有大量的公式和定律，不乏較多的難點，這些對教師如何很好地提升教學效果，讓學生聽得懂，用得到，有很大的挑戰。目前，學院一些教師對書本上的理論知識熟悉，但工程經驗以及理論教學和實際運用之間的相互轉換相對薄弱，這讓學生在學習的過程中或因理論知識過于枯燥而影響學習積極性，這不僅阻礙了教學效果，也不利于適應經濟社會發展需要的高質量人才的培養。針對這些問題，學校應該采取措施，建設一支以“卓越計劃”為根本的高水平的師資隊伍。（1）注重優秀教師的引進，優先聘請既有化工生產實踐經歷，又懂得化工熱力學基礎教學的優秀老師；（2）學院要加大校企合作力度，讓老師有更多的機會深入實踐，在實踐中切實感受理論與實際生產之間的差別和聯系，在以后的教學工作中能更好、更全面地將化工熱力學中的理論知識與工程實踐結合起來。（3）教師之間定期開展教學工作會議，反饋近期教學中遇到的問題，對那些教學過程中學生普遍存在的疑問和教學難點要集中討論，給出解決方案，動態教學提升教學質量。（4）學校應與其他院校建立學科教學網絡，共享教學成果與心得，從中汲取好的教學方法和新的教學思維，提升學科的教學質量。

2 優化課本內容，重視化工熱力學課程學習的應用性

“理論與實際結合，原理與應用并重”應該是化工熱力學教學內容的優先考慮條件?；I認證和卓越工程師培養背景下化工熱力學課程的教學應該旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，課程的教學既要有專業性，又要有社會實用性。對于化工熱力學書本內容上的教學提出以下幾點建議。（1）根據專業認證與卓越工程師培養的要求，根據學校教學計劃的調整，課時的縮減，重構符合工程認證與卓越工程師培養計劃的化工熱力學課程教學內容體系；（2）根據化工熱力學基本概念多、公式多、推導多，難點多的特點，重視化工熱力學學習內容的聯系性，例如從流體的P-V-T關系及熱力學性質出發，到流體的相平衡和化學反應平衡，最后與傳質、分離，反應工程相聯系，將基礎內容聯系起來，對于復雜問題的解決很有幫助；（3）提出“從生活中來到生產中去”教改思路，啟發學生在日常生活中用熱力學的原理去分析問題。比如冰箱的工作原理與空調是否相同？打開冰箱門能起到降溫的效果嗎？通過這些生活例子引入講解制冷循環與熱泵循環的原理，可以使學生的理解和掌握這類循環的應用；（4）收集化工生產中化工熱力學的應用實例，在教學中注意與工程實踐相結合，以生動的例子來講解熱力學原理的應用。如“液化氣成分的選擇”、“以壓縮天然氣為燃料的出租車的里程問題”以及“低溫熱管降服青藏鐵路凍土‘多動癥’”、“化工熱力學與遏制全球變暖的關系”等科學前沿成果等這些與教材和生活緊密結合的化工生產實例都可以運用到化工熱力學的教學中。

3 加強現代化軟件的應用

當前，計算機技術已經廣泛應用到化工科研，設計和生產等各個領域，大部分工程設計和實驗研究都需要借助強大的化工軟件。熱力學性質計算和化工過程模擬分析都可以借助化工軟件來實現。在化工熱力學課程教學的過程中，應該加強現代化軟件的應用，將專業知識和計算機軟件應用相結合，讓學生能運用已學的現代化化工軟件來解決課本和生活中的實際問題，模擬和分析簡單的化工過程。對于流體P-V-T的教學時，可以引入Math-ematica軟件求解立方型狀態方程的根，也可以采用Newton-Raphson迭代法數值求解。講解相平衡時，將工程上常用的Aspen Plus軟件引入到氣液相平衡計算中，模擬精餾分離甲醇-水混合物的過程。對于數據計算類，包括實驗數據處理、物料衡算、能量衡算、精餾塔設計計算和經濟評價等，可以運用Matlab，Visual Basic等常用軟件。現代化工軟件的學習不僅可以培養學生的學習興趣提升綜合實力，也為后續的化工分離工程等學科的學習打下基礎，增強了工程意識，適應了化工專業認證與卓越工程師培養的要求。

4 將教學與本校專業特色建設相結合

學校專業特色建設是提高辦學質量的關鍵所在。近十多年來，高校超常發展帶來一個負面化問題是同質化嚴重，學校特色淡化。我校的特色學科化學工程與技術為地區經濟提供了巨大的幫助，是中南地區唯一培養化工礦山相關專業人才的本科院校，在磷資源開發利用方面，學術水平居于全國領先地位。湖北省磷化工中心就設在學校。除了在磷資源開發方面，石油煉制，精細化工等都是學校的特色專業。學校在化工方面有自己的特色和發展，化工熱力學也是大化工方向的基礎課程，可以將本課程的學習與學校化工特色專業相結合，這樣既有先進的思想做指導又可以為我校特色專業的發展培育人才，為國家走新型工業化發展道路，建設創新型國家和人才強國戰略服務，符合卓業工程師教育培養計劃的初衷。學校的超臨界流體萃取新技術可以運用化工熱力學中的氣液平衡和氣固平衡來解釋，書本上所介紹的直接式熱泵精餾、間接式熱泵精餾、閃蒸再沸式熱泵精餾、蒸汽噴氣式熱泵精餾和吸收式熱泵精餾過程，如果是僅僅依賴教師課堂上的講授，學生只能簡單地了解這些技術，講到這些技術時可以將學生帶到學校的精細化工中試車間，讓學生直觀地感受這些工程技術，然后輔助熱力學上的知識講解，可以讓學生更好地掌握這些知識。利用學?；ぬ厣珜I現有的資源，開展更多這樣生產實踐活動，對化工熱力學的教學工作有很大幫助。

5 結語

針對化工熱力學課程的教學，國內許多高等學校都進行了一些富有意義的探索，如開展化工熱力學精品課程建設、雙語教學研究等方面的嘗試。但迄今為止，基于化學工藝專業認證背景，結合卓越工程師培養的化工熱力學課程工程實踐教學的探討，還亟需更多研究。大化工依然是有前景的有生命力的工程技術和制造行業，化工熱力學課程的教學需要更為科學、深度的改革。始終本著以培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務，對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量為目的，深化對化工熱力學課程教學的改革。

*通訊作者：金士威

武漢工程大學教學研究項目（X2013010）資助

參考文獻

[1] 張春桃，王海蓉.基于“卓越工程師”培養目標的化工原理精品課程改革探索與實踐[J].化工高等教育，2012（6）：15-17.

[2] 楊文玲，于奕峰.基于卓越工程師培養的化工熱力學教學改革探討[J].化工高等教育，2012（4）：26-30.

[3] 劉英杰，楊基和，徐淑玲.基于卓越工程師的化工工程設計課程改革及實踐[J].化工高等教育，2014（2）：52-55.

[4] 董華青，阮慧敏，劉華彥.地方院校卓越工程師培訓方案的構建與實踐[J].浙江工業大學學報，2013.12（1）：93-98.

篇9

[關鍵詞]專業課程 教學改革 評價 層次分析法

[中圖分類號] G423.07 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）12-0111-03

對課程教學改革效果的評價需要從考試成績、學員表現、作業及試驗等各個環節進行統一的考量和評估。但是傳統的加權平均方法對各級指標的權值難以準確的、定量的給出，影響了教改效果評價的客觀性和準確性。為了準確地評價教學改革效果，本文以“工程熱力學”課程為對象，基于層次分析法進行課程教學改革效果評價方法研究，為準確合理地評價課程教學改革效果提供了一個可行的方法，具有很好的推廣和應用價值。

一、層次分析法

（一）方法概述

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是被廣泛應用于各種工程領域，用于大型設備等性能的定量評估分析。該方法是美國的數學家和運籌學家薩蒂教授在從事美國國防部的一項課題研究過程中所提出的一種基于層次權重的決策分析方法。這種方法的思想是利用多目標綜合評價方法，將制定決策有關的各種元素分解成層次體系，在建立此層次體系的基礎之上，根據定量的加權計算進行綜合的評估的決策方法。

具體來說，層次分析法首先將決策問題分解為各目標、評價標準等層次結構，然后通過判斷矩陣的特征向量來確定層次之間的優先權值，最后通過加權以及遞進的方法得出各個可行方案對總的目標權值，選擇權值最大的方案作為最終的優化結果。

（二）AHP分析步驟和計算流程

層次分析法首先需根據要解決的問題建立描述系統特征的層級結構。與傳統的方法不同，該方法通過相互比較相同層級上的元素的方式來確定權重判斷矩陣，從而不需要人為地為每個元素預先設定權值，避免了人為設定權值不準確對分析結果的影響。AHP建模主要包含以下步驟[2]：

圖1 AHP計算流程圖

1.建立AHP的遞階層次結構

層次結構最頂層的元素即要解決問題的目標，因此把最頂層稱為目標層。在目標層以下的各個層次則包含要實現目標所需要的各種中間環節，統稱為準則層。在層次結構的最低層則是為了達到目標所能夠采取各種方法、方案或表示各準則要素變化的指標，因此可以稱為指標層或措施方案層。

2.構造判斷矩陣

一旦AHP的遞階層次結構建立之后，我們就可以確定不同層次元素之間的隸屬關系。

在構造兩兩比較矩陣時，需要針對上層的某個準則，判斷其下層的兩個元素之間的重要程度。這種重要程度則可以利用表1中1-9的比例標度來取值。表1給出了兩種元素在相互比較時的各種可能出現情況及其對應的標度。

表1 比例標度的含義

3.某準則下元素相對排序權重計算

根據下層元素u1，u2，…，un對于上層的某個準則C的判斷矩陣A求出它們對于準則C的相對排序權重w1，w2，…，wn。其中相對排序權重wi可由如下公式計算：

式中的λmax為判斷矩陣的最大特征值，n為判斷矩陣的階數。然后根據表2查找相應的平均隨機一致性指標IR。

表2 樣本的平均隨機一致性指標IR

若RC

5.計算各層元素對目標層的組合權重

假設第k-1層上有nk-1個元素，其相對于總目標的排序權重為：

其中，T為評價總體性能值，Si為各二級指標的計分值，Wi為各二級指標i對總目標層的組合權重值，n為所有參與評估的指標個數。本文取各二級指標計分值為5，即5分制。

二、工程熱力學課程教學改革

該課程在教學內容、教材、教學方法和教學模式等方面近年來進行了大量的建設和改革，主要體現在以下方面。

（一）教學內容和教材改革

課程組近年來不斷建設以課程教材、多媒體資源、網絡課程平臺和教學輔導資料構成的“工程熱力學”立體化教材體系。同時課題組緊跟熱工設備和信息化技術的發展，不斷認真梳理、動態更新教學內容，優化課程體系，使教學內容融基礎性、應用性和前沿性于一體，始終保持課程教材和教學內容的先進性。

（二）教學方法和教學模式改革

加強課程的實踐環節改革力度，對教學的重點和難點內容如噴管流動、燃氣輪機熱力循環等部分與實踐密切相關的內容，采用信息化技術手段進行講授、實作，豐富和發展了課堂的教學形式。在教學方法改革上，認真創新課程的教學模式，圍繞如何提高學員創新能力、實踐能力和分析解決問題能力，探索適應本課程的教學方法。以“背景+理論+應用”的知識模塊形式進行教學。加強實驗設備的研制和開發，建設學員自主學習研究的實踐平臺，踐行自主式、研究式教學方法，提高學員的學習主動性與自主創新能力。

三、應用AHP的課程教學改革效果評價

根據課程評價特點，結合層次分析法的計算過程進行教學改革效果評價。其中，評價過程的關鍵部分如下：

（一）評價指標體系設計

根據課程實施特點及建設的現狀，課程組設計課程教學改革效果的評價指標體系為三級體系，各級指標如下表所示：

表3 教學改革效果評價指標體系

（二）評價過程

根據前述步驟1-6進行課程教改效果的評價，其中一級和二級指標的判斷矩陣為

（三）評價結果

根據層次分析法的步驟對2012-2014年連續三年的教學改革效果進行評價。評分標準為5分制，樣本為同一專業學員學習“工程熱力學”的課程表現，作業等情況（筆試為同一題庫抽題），其結果如表4所示，可見在連續實施教學改革之后，課程的教學效果有著穩步的提升。

表4 近三年教改效果評價結果

五、總結

本文結合“工程熱力學”課程教學改革的實施情況，為準確客觀地評估幾年來課程教改的成效，引入層次分析法進行教學改革效果的評估。通過實踐，發現層次分析方法比傳統的求平均值或者加權平均方法更為準確、客觀，能夠反映出教學改革的實踐效果，為評估課程教改效果探索出一種新模式，實用性強，具有重要的推廣應用價值。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 孫玉榮，彭金波.基于AHP的課程教學效果評價指標體系研究[J].湖南工業大學學報，2010（9）：86-88.

[2] 張志強，徐斌，等.基于AHP評價方法的發動機性能評價[J].兵工學報，2008（5）：625-628.

篇10

“比熱容”是本章重點內容。因為比熱容的概念比較抽象，它可以有質量、溫度的變化量、吸收或放出的熱量三個物理量計算大小，，卻與這三個量無關，他反應的是物質的一種屬性，到底是怎樣的一種屬性學生理解起來有困難，所以又是整個教材的難點。所以教學的中心任務是：讓學生通過實驗探究了解“不同物質在質量相等，升高溫度相同的情況下吸收的熱量一般不同”，可以理解為比熱容反應了各種不同物質的容納熱的本領，比熱容大的物質容熱的本領大；“相同質量的物質，吸收相同的熱量的情況下升高的溫度不同”可以理解為比熱容反應的是各種不同物質溫度改變的難易程度，比熱容大的物質溫度改變較慢，為學生解決有關比熱容的計算和解釋一些與比熱容有關形成的自然現象準備依據，為比熱容概念的得出打好基礎。

本節在設計時根據新課標理念“從生活走向物理，從物理走向社會”，運用生活實例創設情境，激趣引新；通過設計實驗，科學探究培養學生科學素養。

二、教材分析

比熱是一個比較抽象的概念，通過對它的學習，可以有意識地培養學生抽象思維能力。

三、教學目標

1、知識與技能

（1）了解比熱容的概念，知道比熱容是物質的一種屬性。

（2）知道水的比熱容較大，知道這一特點在生活中的一些應用。

（3）嘗試用比熱容解釋簡單的自然現象。

2、過程與方法

（1）通過探究，比較不同物質的吸熱能力，使學生從實驗中領悟比熱容是如何影響物體溫度的變化的，學會運用所學的知識分析解決實際問題。

（2）通過設計、進行實驗，讓學生體會控制變量法在科學探究中的應用。

3、情感態度與價值觀

（1） 在科學探究活動中，體驗和增強聯系實際及環境保護的意識。

四、教學重點與難點

重點：通過探究實驗得出比熱容的概念。

難點：理解比熱容的概念并聯系社會生活應用其分析解決一些簡單問題。

五、教學過程

（一）引入新課

提問：1、熱傳遞的實質是什么？什么叫做熱量？為什么熱量的單位跟功的單位相同？

2、燒開一壺水比燒開半壺水那個需要的熱量多？ 把一壺水燒開比燒成溫水那個需要的熱量多？

可見，水在溫度升高時吸收的熱量和水的質量有關，和溫度升高的度數有關，水的質量越大，溫度度升高的度數越多，吸收的熱量越多。那么，所有的物質，在質量相等溫度升高的度也相同時，他們吸收的熱量相同嗎？

（二）進行新課

1.演示實驗

（1）實驗器材：燒杯、完全相同的電加熱器、溫度計、鐘表、質量和初溫都相同的水和煤油。

（2）猜想與假設：（a）質量相同的水和煤油吸收相同的熱量，升高的溫度是否相同；（b） 質量相同的水和煤油升高相同的溫度，吸收的熱量是否相同。

（3）設計實驗：在兩只相同的燒杯中放入質量和初溫都相同的水和煤油，用相同的電加熱器給水和煤油加熱，每隔一分鐘記錄一次水和煤油的溫度變化，記錄在表格中。

時間（min） 0 1 2 3 4 5

水的溫度（攝氏度） 15 18 21 24 27 30

煤油的溫度（攝氏度） 15 21 27 33 29 45

（4）實驗分析

給水和煤油都加熱五分鐘，煤油的溫度升高了幾度？水的溫度升高了幾度？此現象說明了什么？

水和煤油溫度都升高12度，煤油需要加熱幾分鐘？水需要加熱幾分鐘？此現象說明了什么？

（5）實驗結論

結論一：質量相同的不同物質，吸收相同的熱量，升高的溫度不同。

結論一的引深：質量相同的不同物質，吸收相同的熱量，升高的溫度不同，說明不同物質溫度改變的難易程度不同，比熱容小的溫度容易改變，也就是說比熱容是反映物質溫度改變難易程度這一特性物理量

結論二：質量相同的不同物質，升高相同的溫度，吸收的熱量不同。

結論二的引深：相同質量的不同物質，升高相同的溫度吸收的熱量不同說明不同物質容納熱的本領不相同，比熱容大的容納的熱量多，這也就是說比熱容是反映物質吸熱本領不同的這一特性的一個物理量

為了比較不同物質升高（或降低）相同溫度吸收的熱量不同這一特性課本引入比熱容的概念。（也就是課本引用了結論二來表示比熱容這一概念）

2、比熱容

單位質量的某種物質，溫度升高1攝氏度所吸收的熱量叫做這種物質的比熱容。符號是C

比熱的單位：在國際單位制中，比熱的單位是焦/（千克?℃），讀作焦每千克攝氏度。

比熱容表：（1）哪種物質的比熱容最大？

（2）沙石的比熱容是多少？他表示什么意思？

（3）每種物質都有它的比熱容，水于冰的比熱容是否相同？

（4）同種物質的比熱容相同，不同物質的比熱容不同，比熱容與哪些因素有關？

分析可得：（1）水的比熱容最大

（2）一般情況下液體的比熱容比固體的大

（3）水和冰的比熱容不同

（4）比熱容不僅與物質的種類有關，還與物質所處的狀態有關。

3、熱量的計算

1千克的水溫度每升高1℃，要吸收4.2×103J的熱量，那么1千克的水溫度升高2℃要吸收多少熱量？

1千克的水溫度每升高1℃，要吸收4.2×103J的熱量，那么2千克的水溫度升高1℃要吸收多少熱量？

1千克的水溫度每升高1℃，要吸收4.2×103J的熱量，那么2千克的水溫度升高2℃要吸收多少熱量？

讓學生討論，說出計算方法。從而總結出熱量的計算公式

Q=cm？t

Q：物體溫度變化時吸收或放出的熱量 單位為J

c：物質比熱容 單位為J/（Kg?℃）

m：物體質量 單位為Kg

t：溫度的變化值，溫度升高時為（t-to）；溫度降低時為（to-t）

即：

Q吸=cm（t-to） Q放=cm（to-t）

（三）課堂練習

1.砂石的比熱是0.92×103 J/（Kg?℃），它表示的意義是_____________。

2.質量相同的鋁塊和銅塊，在吸收了相等的熱量后，它們升高的溫度（ ）

A.相同 B.鋁塊升高的溫度較多多 C.銅塊升高的溫度較多

（此題引用上述實驗結論一來解決會利于學生的理解）

3.狀態一定的物質的比熱容（ ）

A.跟它吸收的熱量成正比

B.跟它的質量成反比

C.跟它的溫度變化成反比

D.這是物質的一種屬性，大小與上述因素無關

（四）小結

1.比熱容的定義

2.比熱容是物質的特性之一