热力学教学篇1

“工程热力学与传热学”是汽车服务工程、热能与动力工程等专业的必修课程。它是研究热能与机械能相互转换及热量传递规律的一门学科。作为工科类的一门专业基础课，“工程热力学与传热学”课程教学历史悠久，至今已有五十多年。然而该课程存在“理论性强”、“知识点多”、“难于理解”等特点，长期困扰着广大师生。因此对该课程进行教学改革，探索提高“工程热力学与传热学”课程教学质量的方法是十分必要的。

1课程特点及教学现状

“工程热力学与传热学”课程主要包括热力学第一定律、热力学第二定律、热力过程计算、传热学的基本概念、换热器热计算等。由于该课程源于实际生活的总结，包括理论知识的推导及经验公式的应用，教学内容需要联系大学物理和高等数学等方面的知识，教学难度大，存在的主要问题有：

1.1课程总学时偏少

“工程热力学与传热学”课程围绕能量转换与传递这一主线，是对工程热力学与传热学两个研究方向的综合。其特点是涉及内容广，知识点多。然而，随着社会的发展，教育思想、教育观念在不断变化着，大学阶段开设的课程越来越多，分配给每一门课程（特别是专业基础课）的学时数不断减少。①总学时数不断减少与教学内容不断增加之间的矛盾，是“工程热力学与传热学”授课教师面临的一个重要矛盾。要继续保持或提高该课程的教学质量，就必须要调整教学大纲，改革教学方法，对授课内容有所取舍，突出重点和难点。

1.2实践环节少

“工程热力学与传热学”作为一门专业基础课程，其知识点的归纳，大多是来源于人们对实践知识的长期积累和总结。因此该课程必须与实践教学紧密结合起来。由于实验设备的有限性，而现有每个班级的人数众多，必须分多个组进行实验。这必然导致实验课程时间过长、教师的工作量过大等。因此为回避这些问题，许多高校在讲授专业基础课实验时，往往采取集中统一安排实验的方式，且实验学时占总学时的比例非常小。这样实验课程与理论课程完全分开，学生对于实验缺乏深刻的认识，影响了他们对于理论知识的理解和消化。比如在讲授稳定流动能量方程应用领域的时候，需要做蒸汽轮机的热交换、换热器的热交换、压缩机的热交换及喷管的流速试验等等，然后在部分高校中由于受到设备的限制等原因，往往只做其中一个实验，这大大影响了学生对知识的认知度，不利于对稳定流动能量方程的理解。

1.3学生积极性不高、缺少互动

“工程热力学与传热学”课程用到的理论知识多，内容涉及面广，不少章节还需要联系“大学物理”等课程的知识，因此难度较大。学生需要花大量的经历去消化理解。而该课程还涉及一些复杂的计算公式（比如换热器的热计算），学生的学习积极性差。授课教师的教学方法缺乏吸引力，一些专业基础课教师为给学生们传授更多的知识，甚至能讲满整节课，不给学生一点消化的时间。在师生交流方面、课程作业的修改反馈等方面，学生与教师缺乏良好的沟通，这些都降低了学生的学习兴趣。

“工程热力学与传热学”课程教学的最终目的是服务于社会。而社会在不断发展着，这就要求“工程热力学与传热学”课程的教学也需要与时俱进，授课教师要有敏锐的观察力，从培养高素质人才的角度出发，对现有的“工程热力学与传热学”课程进行教学改革。

2课程教学改革及教学方法探索

2.1改革教学内容

“工程热力学与传热学”作为一门传统课程，知识体系在不断变化着，如果还把以前那些传统的能量转换设备拿出来重点讲，显然是不能适应新世纪人才培养需求的。那些过时的观点和思想，不仅影响学生对最新领域知识的掌握，同时使学生对书本知识产生怀疑，严重影响其积极性。因此授课教师要对“工程热力学与传热学”教学内容进行更新，紧跟学科发展前沿。要综合各个教材的优缺点，对自己的教义进行定期修改和完善。在教学中，要对教学内容有所取舍，突出重点。这样既减轻了学生负担，又为教师节省了上课时间。

2.2改善实验教学

“工程热力学与传热学”理论知识较多，难于理解，因此通过实践课程来加深理论知识的理解显得尤为重要。学校应充分认识到实验教学的重要性，增加对实验设备的投入，调动实验教师的积极性。实验教学应更多地发挥学生的主观能动性，让他们尽可能多的参与到实验的设计和分析之中，以提高其动手能力。授课教师可开设开放性实验、综合性实验及对比试验，鼓励学生自己动手、独立完成，以促进知识的融会贯通。比如换热器的设计，可以让学生根据所学的传热学理论知识，自己动手设计一些散热片，并进行热计算，分析其散热性能。

2.3改进教学手段

课程总学时的不断减少，迫使授课教师必须要进行教学改革。现代化的多媒体教学手段，可以在短时间内传递更多的信息量。因此，教学手段改革目标是将现代化的教学手段融合到的“工程热力学与传热学”课程教学之中，实现与传统教学的有机结合。例如，在绪论部分关于热能的利用现状就可以采用播放影片的方式来激发同学们的兴趣。而在讲授传热学中的计算公式时，可以将推导过程制成多媒体的形式，授课课时，教师只需在黑板板书推导思路，然后用多媒体PPT展示推导过程。这样极大地节省了时间，而且有助于学生的理解。此外，还可以采用FLASH动画、影片等方式来激发学生的兴趣，提高其学习的积极性。

2.4加强师生互动交流

提高学生学习兴趣和积极性，调动学习气氛。将互动式教学方法②引入“工程热力学与传热学”课程的教学中，使学生主动思考问题。在教学中促成授课教师和学生之间的相互交流和探讨。比如讲授热力学第二定律的发展过程时，可以首先向学生提出问题“是否所有满足热力学第一定律的自然现象都能够实现呢？”要求学生结合实际生活经验，提出自己的观点，并给出理由。然后将学生所总结的规律与热力学第二定律进行比较，找出差异。通过这种方式必然会使学生对热力学第二定律的理解更加深刻。“提问式”互动，是实现师生交流的一种良好途径。“工程热力学与传热学”授课教师宜更多地采用互动交流的方式来传授知识，从而提高学生的学习积极性。

3结束语

“工程热力学与传热学”课程教学改革需要授课教师需要克服重重困难，是一项漫长的过程，离不开教育系统各个部门的配合。通过改革教学内容、改善实验教学、改进教学手段、加强师生互动交流等等，将知识教育与素质教育结合起来，探索适应该课程特点的教学方法，必将使课堂教学效果达到一个崭新的水平，为培养新世纪高素质人才奠定坚实的基础。

注释

热力学教学篇2

关键词：高职院校；热能与动力；教学

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.080

1引言

当前，我国高职院校的热能与动力工程专业人才培养的总体目标是将学生培养成具备一定的实践能力、操作能力的应用型人才。应用型人才的培养，特别要注重实践教学环节，实践环节不同于理论教学，不只是要重视实践环节的内容，更重要的是实践环节的实施效果。当前高职院校热能与动力工程专业所培养的人才实践能力和创新能力普遍欠缺，因此，为了提升热能与动力工程专业人才的综合能力，使该专业所培养的人才更能适应社会的需求，就必须针对当前该专业存在的问题和弊端，对该专业实践教学部分进行重点改革，从而提升该专业所培养的人才的综合能力，为社会输送更多的可用之才。

2高职院校热能与动力工程专业教学的困境

当前，高职院校的热能与动力工程专业在实践教学中或多或少都存在一些问题，比如实践特色不太明显、实验课程效果较差、教学环节紊乱等。毋庸置疑，这些问题势必会影响高职院校热能与动力工程实践教学的效果，不利于学生实践能力的提升。问题的产生有其必然的原因，一方面是当前职业教育的整体性问题，高职院校办学思路落后、闭门造车，更不注重和院校之间的横向交流，对于实践教学存在的问题没有认真反思过；另一方面则是由于高职院校创新较为乏力，沿袭了传统的教育思路和方法组织教学，教育体制创新的科学性不足，不能很好的做到与时俱进，无法深刻推动课程改革。针对高职院校教学中存在的问题，热能与动力工程专业在实践教学中也必须结合自身存在的问题，有目的性的进行改革和创新，以不断深化实践教学效果，大力提升该专业实践教学能力的，从而不断增强学生思考问题、处理问题和解决问题的综合能力。

3如何做好高职院校热能与动力工程专业的实践教学环节

第一，建立健全完善的实践课程体系。实践教学要想取得一定的成效，必须注重实践课程的科学设置，这是保证实践教学效果的前提。当前，高职院校热能与动力工程专业的实践教学课程体系仍然不规范、不健全、缺乏针对性。高职院校必须做好实践教学课程体系的规范构建。课程体系的设置要注意以下方面：首先，实践教学课程不能和理论课程脱节，二者必须相辅相成、充分融合。实践课程要体现出由浅入深、循序渐进，符合实践教学的基本原则，能够从“教师引导”逐渐完成向“学生独立”的转变趋势，能够充分的激发学生的学习热情、学习兴趣以及创新精神；其次，实践教学课程的设置必须遵循紧跟理论、目标突出的原则，每一次的实践课程都必须对项目内容、项目目标、项目操作顺序进行明确说明，每次课程都要留下学生独立思考、独立设计和独立操作的实践，推动实践课程的有效性和实用性，充分的锻炼学生的动手与实践能力。

第二，推动实验教学由封闭向开放的转变。为协调好高职院校学生的实验课程和学习课程之间的矛盾，提高实验效率和质量，要做好以下几点。首先，做好实验时间的安排。教师要尊重学生的爱好和个性，要充分激发他们的学习的动力，坚决摒弃传统“填鸭式”教学，在每个学期的开始，实验教师就要做好实验项目数量、时间的规划，每个实验项目所需要的人数（包括上限与下限），学生根据实验教学大纲要求自行选定实验时间、内容，并作出实验计划书交给实验教师审查，实验教师审阅合格后方可进行实验。其次，在实验中，老师要充分引导学生学会思考与动手，努力培养他们的主体意识，转变“要我学”的心态变为积极的“我要学”的心态，激励学生自觉学习、自主学习，强化动手能力，保证实验效果，将教学目标由知识的转移和传授转变为能力的激发与提高。另外，对于具体的实验教学，要进行整合与部署，淘汰不合时宜的旧内容，尝试增加应用性和实用性强的实验内容，侧重于让学生接触和了解新技术、新方法，不断培养他们学习掌握新知识新技能的能力、培养他们将理论应用到生产实践中的能力，为以后在工作中的应用做好铺垫，打好基础。

第三，丰富教学手段，创新实践教学方法。当前，信息技术的发展也在推动各行各业的不断进步，教育也不例外。信息技术、多媒体教学的发展，为高职院校热能与动力工程专业的实践教学提供了更多丰富多彩的媒介。在此基础上，结合教学目标对实践教学方式进行改革与创新，可以使教学改革更具针对性、创新性，实现了理论与实践教学的双提升。例如，在进行机械设计基础实验课程时，可以通过设计一些简单的、基础性的机械设计实验项目，并将实验项目组织成学生之间竞赛的模式，这样可以在很大程度上调动学生的实践积极性，增强实践教学的效果。又如，学生水平良莠不齐，对于一些动手和实践能力不足的学生，则可采取分组的形式进行小组教学，分组时注意将能力强和能力差的学生进行有意识的相互结合，充分发挥学生之间互相帮助作用，进一步提高学生的实践能力和协作能力。此外，可以结合实验特点，利用计算机的绘图、动画技术、三维软件对某些实验设备建模，对于直观性差，各零部件之间的相互联接、配合、运动关系受到实验条件限制的实验，将其结构、原理、工作过程在动画中直观的展现出来，使枯燥抽象的原理变成栩栩如生的动画展示。如在综合性实验“制冷机组性能实验”中，该实验的目的是要求学生掌握蒸汽压缩式制冷机的组成和原理，众所周知，压缩机是全封闭式的，通过书上的文字内容和图形不太好领会其内部机械机构和工作原理；还要求学生掌握单级蒸汽压缩式制冷循环性能测试方法，但通常管路及换热设备要制作多处保温，内部流体的走向及各部件间的联接关系都不直观。为达到实验的目的，可以采用三维建模软件对此实验台进行建模，将整个实验台进行模拟拆装，压缩机内部运动也以动画视频展示，可以很好的达到实验的效果。

参考文献：

[1]赵旺.浅谈热能与动力工程发展方向[J].现代职业教育，2015（27）.

[2]龚建龙.热能与动力工程专业实践教学改革的探讨[J].实验技术与管理，2007（09）.

热力学教学篇3

【关键词】热力学；统计物理；教学方法

一、引言

热力学与统计物理是理论物理的五大分支之一，具有与其它四个分支（经典力学、电磁学、相对论、量子力学）同等重要的科学与工程地位。热力学与统计物理课程是本科教学中物理学及相关专业的一门重要基础理论课程，它以大量微观粒子组成的宏观物质系统为研究对象，基于热力学理论和统计物理理论，揭示热运动规律以及与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化。许多工程科学都是由热力学所衍生的或与其密切关联，例如传热学、流体力学、材料科学等，该课程也是学习量子力学、固体物理的基础。热力学的应用范围很广，主要包括：引擎、涡轮机、压缩机、发电机、推进器、燃烧系统、冷冻空调系统、能源替代系统、生命支援系统及人工器官等。

通过热力学与统计物理课程的教学，可以培养学生的形象思维和逻辑思维能力，提高学生的物理修养，使学生深入认识热力学与统计物理理论，能从热力学和统计物理学角度阐述热运动的规律及热运动对物质宏观性质的影响，能基于热力学和统计物理学理论解决实际热力学问题。热力学理论和统计物理学理论的统一性的教学，可使学生树立物质世界是分层次的、宏观现象与微观本质紧密联系、量的积累引起质的变化等物理学基本观点。然而该门课程抽象性强，教学难度很大，因此教学过程中必须有针对性的采用科学的教学方法以保证良好的教学效果。

二、重点突出物理思想和物理方法教学

科学思想和方法是物理科学的重要内容。美国著名物理学家费恩曼曾经说过：对学习物理的人来说，重要的不是如何正规严格地解方程，而是能猜出它们的解并理解物理的意义。清华大学著名物理学家叶企孙教授也曾强调指出：物理教学不仅要给学生以知识，更要给学生科学思想和方法。可见物理思想和物理方法在物理教学中的重要性。物理知识的认识和发展是依赖于物理思想的发展和建立于科学的物理方法的基础之上的。物理知识的传授是“授人以鱼”，物理思想和物理方法的传授则是“授人以渔”。仅仅传授物理知识容易使学生对掌握的结论确信无疑，这将限制学生的创造性和个性发展。而物理思想和物理方法的传授不仅是为学生提供必要的知识储备外，也是为他们提供能力储备。

在热力学统计物理课程的教学中，除了物理思想和物理方法自身具有的重要地位之外，授课学时少和授课内容多的矛盾、化繁为简提高教学效果的要求也需要将物理思想和物理方法的传授放在一个重要位置。把握该课程的物理思想和基本方法，对授课内容和知识结构进行优化和调整，是解决授课学时少和授课内容多的矛盾的根本方法。热力学统计物理课程对学生数学基础要求也较高，涉及到大量繁复的公式数学推导和变换，导致学生在学习该课程的过程中很容易将注意力停留在物理公式的数学形式上而忽略了其中的物理意义、物理思想和物理方法，最终结果是导致学生思维混乱、满头雾水。因此，在热力学统计物理课程中应该尽量简化物理公式的数学推导和数学变换方面的教学，而将教学的重点放在物理公式的物理意义、物理思想和物理方法方面，帮助学生从物理角度对授课内容进行深入理解。

三、排除学生心理障碍

热力学与统计物理课程的特点是比较抽象，学生理解困难和难以建立相应的物理图像。较大的学习阻力会影响学生学习该课程的兴趣和爱好，导致学生存在接受热力学与统计物理的物理思想和相关理论的心理障碍。上述在把握课程的物理思想和基本方法的基础上对授课知识结构进行优化调整和将授课内容化繁为简是排除学生心理障碍的一个有效方法，此外好的课题引入对于排除心理障碍从而激发学生学习兴趣也会起到十分重要的作用。如教学实践证明，课程绪论由热力学发展史引入，从“热”本质的争论到焦耳、克劳修斯、开尔文、能斯脱、麦克斯韦、玻尔兹曼、吉布斯等科学家的丰功伟绩进行逐步阐述，可以有效激发学生学习统计物理的兴趣和增强学生的学习信心。恰当地运用热力学统计物理发展史能够提高学生的创新思维水平，提高学生整合信息、发现问题的能力。[1]同时也有利于激发学生的自我意识[2]和有助于学生理解物理知识，有助于学生体验物理学的批判精神和形成整体性的物理知识观。[3]再如在统计理论部分的课题引入时，重点突出物理思想，突出宏观系统由大量微观粒子组成的特点，使学生真正清楚统计物理学的研究对象及方法，理解统计物理与热力学的不同之处和统一之处，也可以有效消除学生学习统计物理的形成心理障碍。总之，通过好的课题引入，激发学生的学习兴趣和调动学生的学习积极性，消除学生的畏难情绪，对排除学生学习热力学统计物理的心理障碍不无裨益，这也是保证学生在热力学统计物理课程学习过程中始终保持学习主动性的关键。

四、详细阐述热力学与统计物理两种方法的关系

热力学方法与统计物理方法是热力学与统计物理研究大量微观粒子组成的宏观物质系统的热现象的两种基本方法，两种方法的有机结合是热力学统计物理理论的一个基本特征，应帮助学生很好地把握该基本特征。热力学的基本任务是研究热运动的基本规律，是研究热现象的宏观理论，它不涉及物质的微观结构，而是从能量转化的观点出发，依据在大量实践中总结出来的几条基本宏观定律，运用严密的逻辑推理而形成的一整套完整的热现象理论。统计物理学的基本任务是揭示热现象的本质，是研究热运动的微观理论，它从物质的微观结构出发，依据微观粒子所遵循的力学规律，再用概率统计的方法求出系统的宏观性质及其变化规律。热力学理论的发展先于统计物理学的发展，其起源可追溯至十七世纪末开始的长期而激励的“热”本质争论，到19世纪中页在焦耳测定热功当量的工作基础上热力学第一定律得以建立了“热质学”，奠定了热力学的发展基础，并在克劳修斯、开尔文、能斯脱等人的进一步努力下建立了热力学第二定律和第三定律，使热力学理论更臻完善。热力学能解决宏观热现象的一些问题，但仍未能对热现象的本质作出解释。在热力学发展的同时，分子运动论也开始发展起来。克劳修斯从分子运动论的观点出发导出波意耳-马略特定律。麦克斯韦应用统计概念研究分子的运动，得到了分子运动的速度分布定律。玻尔兹曼给出了热力学第二定律的统计解释。最后吉布斯发展了麦克斯韦和玻尔兹曼的理论，建立了系综统计法。至此统计物理学形成了完整的理论。可见热力学理论和统计物理理论的发展虽有先后之分，但是发展过程却紧密联系，对应的两种研究方法各有优缺点又有机结合，二者的区别和联系如下表所示：

基础方法优点不足

热力学方法由大量现象总结归纳的热力学基本定律数学演绎、逻辑推理高度的普适性、可靠性无法解释涨落现象、无法揭示热现象本质

基础方法优点不足

统计物理方法物质微观结构、宏观量与微观量的关系、等概率原理概率统计方法可求具体物质的热性质、解释涨落、揭示热现象本质近似性

可见，热力学方法和统计物理方法共同来自于人们对宏观热现象的明确认识和微观热运动特征的准确把握，二者相辅相成，互为补充，是一个有机统一体，缺一不可。课程教学过程中，应在详细阐述热力学与统计物理学的概念定义、发展历史的基础上讲授二者的有机统一关系，使学生对两种方法有一个整体的认识，准确把握课程的基本特征，这有利于学生理解热力学统计物理的物理思想和建立相应的物理图像。

五、帮助学生建立课程理论框架

学生在学习热力学与统计物理的过程中，难以理解相关的物理思想、定理定律和无法建立清晰的物理图像，很大程度上是由于没有很好地把握课程的知识要点和理论主线。热力学与统计物理课程有机结合思维方式截然不同的热力学和统计物理两种方法，分别从宏观和微观两个层面对物质系统的热运动规律进行研究，同时数学推导和变换繁复，因此学生在学习的过程很难捕捉到课程的知识要点和提炼出课程的理论主线，这就要求教师有意识的帮助学生把握课程的整体理论框架。

汪志诚的《热力学·统计物理》教材为例，[4]可以建立如下课程基本理论框架：课程分为热力学和统计物理两个部分。热力学部分包括热力学基本定律部分（核心）、均匀热力学系统的热力学公式、热力学基本定律和热力学公式的应用三部分，前两部分为热力学的基础理论，第三部分包括基础理论在均匀单元系、均匀多元系以及非均匀系中的应用。统计物理部分包括平衡态统计理论、涨落理论和非平衡态理论，平衡态统计理论为核心部分，又包括最概然统计理论和系综理论。在授课学时日渐缩减的情况下，可将最概然统计理论作为本科教学中统计物理部分的讲授主体。该部分可以分为系统微观构成的描述和基本统计规律、基本统计规律在不同微观系统中的应用两部分，后者包括了基本统计规律在玻尔兹曼系统、波色系统和费米系统中的应用。这样的一个简明的整体理论框架的建立，有助于学生对相关定理定律的融会贯通和对课程的物理思想和物理方法的整体理解，从而帮助学生建立完整的热力学统计物理图像，达到该课程的最终教学目的。

六、结论

热力学统计物理是本科物理学及相关专业的一门重要基础理论课程，具有抽象且数学知识要求高的特点，教学难度很大。在该课程的教学过程中通过重点突出物理思想和物理方法教学、排除学生心理障碍、详细阐述热力学与统计物理两种方法的关系、帮助学生建立课程理论框架等科学的教学方法的应用，可以有效提高教学质量，帮助学生深入理解相关的物理思想和掌握相关的物理方法，建立完整的热力学统计物理图像。

【参考文献】

[1]周诗文.运用物理学史培养学生的创新思维[J].物理教学探讨，2005.9.15-16.

[2]陈运保.物理学史对于培养学生自我意识的重要作用[J].物理教学探讨，2005.2.28-29.

[3]赵长林，赵汝木.物理学史的课程价值[J].物理教学，2005.2.32-35.

[4]汪志诚.热力学·统计物理[M].北京：高等教育出版社，2003.

热力学教学篇4

关键词：《工程热力学》；改革探索；抽象形象；互动教学

中图分类号：G642.0?摇文献标志码：A文章编号：1674-9324（2013）33-0053-02

《工程热力学》、《传热学》和《流体力学》是建筑环境与设备工程专业的必修基础课，在这三门课的授课与学习中，《工程热力学》被反映既难教又难学。针对这个现象，我们进行了初步研究。

一、课程教学的现状及普遍的问题

1.学生对概念模糊，核心理论掌握的不透彻。课程的特点可用“概念抽象、公式多、内容复杂”加以概括。例如，就功的概念来讲，分为膨胀功、流动功、推动功、技术功、轴功和容积功等，每个相关概念都有计算公式，在不同的条件下又有着相互的联系，掌握起来极易混淆。同时，许多抽象概念，学生不易接受，很难深入理解。如“焓”、“熵”、“干空气”、“湿空气的含湿量”等。

2.公式繁多，不好记忆。由于与工程实际紧密结合，同时又有多种表达式，使一个公式在不同的使用工况下，就可以衍生出多个公式。仅热力学第一定律的开口系统能量方程，就分为非稳定流动的微分表达式、非稳定流动的过程表达式、稳定流动的微分表达式、稳定流动的过程的表达式、对于单位工质的稳定流动的微元表达式和对于单位工质的稳定流动的过程表达式。很难死记硬背来记住这些公式，更不能熟练的应用了。

3.内容较多，对理论知识的理解难以深入《工程热力学》主要内容大致可以分为两个方面：基本理论部分及基本理论应用部分。基本理论部分包括：工质的性质、热力学第一定律及热力学第二定律等内容。基本理论的应用部分主要是将热力学的基本理论应用于各种热力装置的工作过程并对气体和蒸汽循环、制冷循环、热泵循环、喷管及扩压管等进行热力分析及计算，探讨能量转换效果的因素以及提高转换效率的途径与方法等。

二、针对问题进行的尝试

1.合理选择教材和教材的重点，对教学内容优化。要针对学生的接受能力，及教材涉及的基本内容。选择科学性、先进性、启发性、实用性和对我国教学的适用性的教材。同时，对课堂教学内容进行整合与优化。在课堂的短时间内，主要讲授基本理论部分及基本理论应用部分中的水蒸汽、湿空气、制冷循环等内容。余下的内容选择介绍基本知识点，对于有兴趣的同学课下给予详细的点拨。

2.通过理论联系实际，使抽象的问题转化为形象的问题引起同学的兴趣。学生理解抽象思维的巨大作用，可以提起学生使用抽象思维的兴趣和习惯。抽象的思维永远是源于形象的实物的，因此介绍抽象思维时一定交代抽象的源头，进而阐明抽象的意义。比如湿空气的含湿量的概念是含有1千克干空气的湿空气中所含有的水蒸气的质量。实际1千克是一个定语，真正含有水蒸气的是干空气和水蒸气混合气体。含湿量之所以没有规定成为1千克湿空气含有的水蒸气的质量，理解清楚，便可以更好的应用在将来的湿空气的相关计算上。这正是用抽象思维来分析和解决问题的优势，进而使解决的问题简单直观。

3.合理安排和及时调整课堂进程和内容，增强课堂教学的逻辑性。首先，回顾学过的相关知识点，为本次课堂内容做铺垫。一般以提问结合总结的方式进行，时间控制在5~10分钟左右。其次，交代本次课程知识点能够解决的而以前没有解决的问题，简单介绍具有思维挑战的难点问题。这样学生会有目的的带着兴趣来参与到课堂的互动中。每节课上讲新课程的时间控制在25~30分钟，余下10分钟左右的时间让学生进行总结和问题讨论，使学生解决可以马上理解的实际问题和现象，进而使学生得到成就感。最后，抛出相关难点问题，激起学生在课下进一步学习的兴趣。

4.师生的互动，调动学生的积极性。课堂的主体是学生，中心是教师。教师可以使复杂的问题简单化；抽象的问题直观化；枯燥的问题生动化。这就需要吸引学生的注意力，吸引注意力的方法一种是教师的课堂强制力，一种是教师的授课魅力。课堂的强制力则需要进行课堂互动进行保障，紧紧抓住同学的注意力。当学生注意力被课堂内容深深吸引时，教师的课堂魅力自然就不断提升，并且良性循环。

5.有效的利用多媒体的授课手段。多媒体教学能提供丰富多彩的图文声像，可以将多种教材和参考书上的知识结合在一起，提高学生学习兴趣，集中课堂的注意力，培养学生分析解决实际工程问题的能力。例如，压气机的工作过程，做成动画进行演示，学生不但可以深刻理解压气机的工作过程由三个不同的过程组成，还可以在演示的同时看到气体状态在P-V图上的位置。演示使问题直观和简单，难点将不是难点。

6.提高学生快速掌握和运用图表解决问题的能力。图表的作用就是使复杂的问题简单化。本专业的学生参加工作后需要的一项重要技能就是应用图表。所以快速准确的认识、掌握和运用图表是本专业教师需要培养学生的一项重要技能。《工程热力学》中涉及的图有：理想气体的P-V图、T-S图；水蒸气的P-T图、P-V图、T-S图、H-S图；湿空气的H-D图；动力循环的P-V图、T-S图、H-S图；制冷循环的P-V图、T-S图、和P-V图lgP-H图等。其中图中的参数最多的可同时达到6种。这些复杂的内容靠死记硬背是不可能记住的，就更谈不上运用了。这需要同学对书里的知识点深刻理解并能联系成为有机的整体，进而理解图表的每个参数之间的关系，最终准确的应用。

7.引导学生严谨的表达。《工程热力学》课程的特点可用“概念抽象、公式多、内容复杂”加以概括。先解决基础的问题才能合理的利用到实际中去，解决基础的问题就需要要求学生科学的、详细的、清晰的书写解题的过程，使自己的思路以书面的形式严谨的表达。

对于《工程热力学》的课程，我们应该结合实际情况，适时更新和调整，使学生在课程中得到锻炼，逐渐学会抽象思维，喜爱抽象思维；学会联系地看待问题，联系地解决问题，提高理解和运用图表的能力；养成清晰的解题过程，严谨的做事习惯；最后，善于把复杂抽象的问题简单化。

参考文献：

[1]毛前军.对《工程热力学》课堂教学的几点看法[J].制冷与空调，2007，（2）：124-125.

[2]何宏舟，邹峥，丁小映.提高《工程热力学》课程教学质量的方法研究[J].中国电力教育，2002，（4）：65-69.

[3]邵丽颖，李昌平，蒋东霖.《工程热力学》教学方法初探[J].吉林省教育学院学报，2009，6（25）：151-152.

[4]廉乐明，谭羽非，吴家正，等.工程热力学[M].第五版.北京：中国建筑出版社，2007.

[5]段雪涛，刘春梅，王学涛.工程热力学课程教学改革探讨[J].制冷与空调，2009，23（3）：103-105.

热力学教学篇5

关键词：实践能力；创新性；双师型；热能与动力工程

作者简介：赵星海（1977-），男，黑龙江佳木斯人，东北电力大学能源与动力工程学院，副教授；周振起（1963-），男，山东莱阳人，东北电力大学能源与动力工程学院，教授。（吉林吉林132012）

基金项目：本文系2011年东北电力大学教学改革基金项目的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）14-0057-02

随着科学技术的迅猛发展和市场竞争的国际化，社会对人才的需求发生了巨大变化，注重强调学生的综合素质，要求学生在学习基础理论和方法的同时，更要重视加强自身的能力培养和训练，要具有一定的实践能力。因此，培养学生的实践能力，激发学生的潜能，发展以实践能力为核心的全面素质成为高等教育的目标之一。

本文以“热力发电厂”课程为实施主体，在教学过程中以加强学生的实践能力培养为重点进行课程教学改革，使学生在综合运用知识分析和解决实际工程问题的能力都能有所提高。

一、教学中存在的问题

高等教育是工程技术人员培养的主渠道，是培养和造就合格工程师的重要环节，对工程技术人才知识、能力和素质的形成起着非常关键的作用。因此，高校在教育教学过程中，必须改变过去从理论到理论的培养方式，重视培养学生的实践能力和工程意识。

高等工科院校从传授工匠的技能技艺开始，一直到引进科学原理，再到目前将科学、技术融为一体并以强调工程实践性为主一路走来，在历经“技术模式”与“科学模式”后，正在向“实践模式”转变。[1]近年来，我国高等教育普遍存在着脱离实际、实践训练不足与企业联系不够紧密及“双师型”教师数量严重匮乏等现象，严重制约着高等教育的发展，严重影响着我国工程实用、创新型人才的培养质量。以热能与动力工程学科开设的“热力发电厂”课程为例，虽然学生在校时学习了丰富的理论知识，但毕业后仍不能运用理论为实际服务，缺乏解决工程实际问题的能力。归结原因，主要有以下几点：

1.教学模式

高校的教学内容和方法影响了学生实践能力的培养。首先在教学内容上，过分注重理论知识讲解，而轻视实践与能力的培养。其次教学方法上，以教师为中心，过分强调教，而忽视了学的主观能动性，缺乏与学生的互动与沟通。[2]过分注重专业知识的传授，轻视实践训练和综合素质与能力的培养，不重视社会人文、经济、环保等方面知识的作用，仍然是以教师为中心，片面强调主体“教”的过程，而忽视了客体“学”的主观能动性，延续着“一言堂”和“满堂灌”的授课风格。这无益于学生实践与创新能力的培养和提高。

2.缺乏“双师型”教师

目前，我国高等教育工作者的主要来源还是国内外各大高校和研究机构的博士、硕士毕业生，具有实践经验的教师非常少。师资结构偏重学术型，缺乏行业一线的工作经验和实际操作技能，实践教学能力薄弱。这造成了教师在授课的过程中空洞、容易脱离工程实际。从而阻碍了学生实践能力的培养和提高。

二、实践能力培养的改革措施

1.教学改革

（1）转变现有的教学理念。从教师传递知识的方式向帮助学生、使其能主动获取知识用于解决实际问题的方式转变。教学过程在教师不断提出问题、学生不断解决问题的过程中进行的。采用问题推进式的教学结构来引导学生学习。

（2）转变教学思路。从只考虑知识结构系统与连贯、知识重难点的分析与把握等，转向寻求知识与学生实际情况的关联、知识实际运用的条件、以及采取什么方法才能帮助学生顺利实现运用知识的能力。

（3）转变教师角色。使教师从单纯的知识讲授者、传递者、灌输者转向知识学习的组织者、引导者、促进者和帮助者。以职业道德和社会责任感的培养为灵魂，树立“工程实践教育观念”，通过在上课过程中点滴渗透的方式，加强学生职业道德以及社会责任感的培养。

（4）教学内容的组织上，采用易于学生接受并理解深刻的方法。如采用工程图纸讲解、PPT、设备实物照片及CAI课件穿插教学，使学生在理论知识学习过程中更加了解和掌握工程实际。[3]同时对行业的最新动向、技术、规范、理论等知识，不断补充到教学的整个过程中，使学生对学习时刻保持热情和新鲜感。

2.实践改革

（1）通过与工程实践相结合，增强学生自主学习和解决问题的能力。在教学过程中，对学生的学习态度、方式、方法给予肯定。鼓励学生多做总结和归纳，对工程实际问题鼓励学生集中精力、时间和力气解决。对行业发展的新技术、规范、规定等信息及时传授给学生，使学生保持对本专业知识学习的浓厚兴趣。

（2）鼓励学生跟随专任教师做一些科研工作，培养学生的科研意识，挖掘学生潜力，培养学生理论服务于实践的能力。

（3）重视电厂实习环节。学生通过实习教学环节，可以在一定程度上融入到电厂生产活动，了解和掌握电厂生产的原理及设备运行的特性，有助于所学理论知识的消化。同时要求学生带着问题进现场，使学生在短时间内就能贴近生产、贴近技术、贴近工艺。激发学生的主观能动性，使学生变成学习的“主体”。通过实习教学环节，学生能加深理论知识的理解，避免课堂教学的纸上谈兵。

三、课程改革过程中的问题及建议

1.缺乏“双师型”教师

针对这一问题，结合我校提出的“272”工程建设，可采取如加强对骨干教师的专业实践培训，鼓励教师到企业生产一线锻炼学习；聘请行业专家、技术专家到校兼职，优化师资队伍结构；选派优秀青年教师到国内、外做访问学者，进一步深造；对于新任的专任教师，除正常教学实习外，还需要到学院实验室工作一段时间等措施，来提升师资队伍的实践水平。

此外，还可以从专任教师的考核、评定制度入手，由目前的考核论文、科研为主转变为考核教师的工程实践、工程设计、专利、为企业服务能力等方面为主，以上举措为具有工程实践经验的师资人才储备奠定了条件。

2.校企合作实践环节困难

发电行业属于高危行业，企业生产各个环节为高温、高压、易燃易爆且存在有毒物质，危险性极高。高校学生到电厂参与生产实践环节，加重了企业安全生产的负担，同时企业要对学生进行入厂安全规程的培训和教育，且额外要增派安监人员确保学生的人身安全等，这些问题导致企业对学生入厂生产实习不积极主动且排斥。

针对这一问题，可与企业签订长期的学生生产实习、实训基地项目；聘请技术专家来校授课；加强本校学生的安全意识和生产责任意识，做到入厂多看、多问、多听、多学、不乱走动、不乱动手、讲纪律、听指挥的习惯；在实习期间加派带队教师数量，确保学生的人身安全，为企业减压排难。

四、结束语

增强大学生工程实践能力，有助于提高学生的综合素质，是培养创新型人才和现代工程师的重要途径之一。本文以热能与动力学科开设的“热力发电厂”课程为依托，从教学内容、教学形式、教学实践等环节，论述了如何对学生进行实践能力培养，目的在于培养学生面向工程实际的思维方式和意识行为习惯，使其具备工程实践所需要的素养。但是，学生的实践能力培养是一个系统工程，不是通过一门课程的改革就能完成的，这需要各部门的共同努力来培养满足科技社会高速发展需要的具有创新精神和实践能力的高素质人才。

参考文献：

[1]王仲民,姚合环.高校培养学生工程实践能力的途径[J].理工高教研究,2008,(1):121-122.

热力学教学篇6

关键词：电厂热能动力课程设计实施过程实施效果

随着我国国民经济的发展，电力需求日益增加，作为国家的支柱工业的电力行业正在加快建设和发展与国民经济发展相适应的电力供应市场，与此同时，电力企业之间的市场竞争日趋激烈，对人才的选择提出了更高的要求[1]。我校为适应电力行业人才的市场需求，提出以“坚持面向电力生产和现代化经济建设第一线，培养基础理论扎实，实践能力强的高等工程技术人才”为人才培养目标，不断完善人才培养方案，逐步形成结构合理、优势明显的学科专业体系和注重实践、注重创新的人才培养特色。

基于人才培养目标及电力企业的用人需求，我院面向大四学生，新开设了《电厂热能动力课程设计》，主要基于我校1000MW仿真平台，针对电厂运行过程中的典型事故进行分析和处理，使学生了解单元机组常见事故、恶性事故发生的现象、产生原因、处理方法、预防措施，具有大型火电单元机组集中控制运行技术和分析运行问题的初步能力，适应目前国内火电企业生产一线对大学生的理论知识和实际应用能力的需求。

一、采用仿真技术开展电厂热能动力课程设计的必要性

电力的安全生产影响到了各行各业，大范围的供电事故会造成极大的社会影响和严重的经济损失。对于发电技术而言，尤其是单元机组的发电厂，其设备纵向联系紧密，机、炉、电任意一个环节发生事故，都将影响整个机组的运行，同时辅机及辅助设备的损坏，也可能造成机组停运或出力限制。电厂的电气设备多，高温、高压及高速旋转机械多，工作人员时时处处都要注意安全。基于上述因素，电厂担心实习学生多，一怕出故障损坏设备，二怕出人身事故难担责任，因此高校学生到电厂实地实习的机会不多，实习的时间很短，即使进入电厂也仅仅是对设备的一些感性认识，无法进行实际操作[2]。

综上所述，如果采用仿真技术，构建与实际运行机组完全类似的仿真系统平台，通过实际操作，就完全可以培养学生的实践能力。学生可以在仿真平台上进行故障演练，了解各类事故，可以对故障的现象、成因和发展过程进行细致的分析，掌握对策，为今后在电厂工作中预防故障发生，且在故障发生时及时有效地处理，提高设备可靠性等打下坚实的基础。

二、电厂热能动力课程设计的实施过程

1.电厂热能动力课程设计依托的仿真平台介绍

电厂热能动力课程设计依托我校1000MW仿真平台，该仿真平台由北京清华同方针对国华宁海电厂开发，于2011年安装运行。该仿真系统在我校已使用两年多，完成了两届热能与动力工程专业毕业生的仿真实训及电厂热能动力课程设计。

本仿真系统模拟的锅炉是上海锅炉厂生产的超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，锅炉型号为SG3091/27.56-M54X，一次再热、单炉膛单切圆燃烧、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构塔式锅炉。模拟的汽轮机是由上海汽轮机有限公司和德国SIEMENS公司联合设计制造的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、八级回热抽汽、反动凝汽式汽轮机。

仿真实验室完全模拟真实电厂集控环境，有教练员站和操作员站。仿真系统包括就地、DCS系统和DEH系统，可满足15位培训者同时操作，既可以单机独立操作运行，又可以多个人分组操作。仿真机采用与实际机组1∶1仿真模拟，具有装存初始工况、工况加载与保存、模型冻结与解冻、模拟故障、报警和错误指示、模型加速与减速、就地操作及画面显示等功能，能够实现1000MW机组的启、停、正常运行。该仿真机能模拟电站实时运行中的异常和故障，并有正确的反应和自动控制系统动作。故障按照规定的因果关系模拟，可实现教练员在教练员台上插入的故障、设备故障或学员误操作引起的故障等现象，以及因果关系和实际电站发生同样事故。操作员应能设定故障的严重程度，设定从故障发生开始扩大到严重状态时的变化速率。插入故障后在仿真机上的响应应该与实际电站发生同样故障时的响应相同。

2.电厂热能动力课程设计内容设置

该课程设计为一周时间，对象是热能与动力工程专业的大四学生，大四学生已经完成了所有专业课的学习，并在大一和大三分别进行了为期一周及两周的电厂认识实习和生产实习，在课程设计之前还进行了电厂仿真实习。基于前期的理论与实践，学生已经具备了一定的专业理论知识，对电厂的生产流程、系统、设备的原理和构造等都有了比较清晰的认识。

本课程在教学内容组织上，以案例教学为导向，将理论知识、技能训练和应用价值相结合。在内容的设置上，时刻遵循能力培养规律，并结合课程实际，设计与该课程能力目标要求密切结合的任务模块。将案例教学与实训操作密切结合，在完成任务的过程中，使学生掌握分析问题和解决问题的策略，体验到知识的应用价值。

在教学方法手段上，主要体现在三个方面：

（1）案例教学。典型事故案例的分析和对策、大型火电机组运行中存在的问题和解决思路。老师介绍一些故障案例，并在仿真系统上，教会学生如何插入故障并触发，引导学生观察故障现象，特别是关注一些典型参数，如机组负荷、汽轮机转速、机组振动，轴向位移、真空、给水流量等参数。结合前期的专业理论知识，分析故障原因，找到相应的故障处理方法。

（2）任务设计既相互独立又彼此联系，既需要学生的独立思考，又需要团队合作共同完成。采用任务提出、任务分解、任务实施的任务驱动教学模式，完成对学生的项目训练要求。

每名学生需要做一个RB工况（在送风机、空预器、引风机、给水泵、一次风机跳闸的RB工况中选出其中一个工况，具体分组情况见表1）、一个锅炉故障和一个汽轮机故障，记录相关参数数据，共计5分钟，间隔时间及记录次数见表2。然后绘制相关参数随时间变化的趋势图，并根据趋势图进行故障分析及诊断。对同一故障，学生可以几个人一组，一人负责插入故障，其他人负责观察不同的系统画面，记录不同参数的变化。

表1RB工况分组情况

表2RB工况及锅炉故障、汽轮机故障数据记录

（3）整个实践环节以学生为主体，以能力训练为主线，将专业能力、分析能力、思考能力和知识应用能力集于学生的能力实训过程中。整个实训过程都需要学生动手操作，需要学生结合前期的汽轮机原理、锅炉原理、热力发电厂、单元机组集控运行等课程，用这些课程学过的理论知识解释故障演练时发生的故障现象，分析故障原因，并提出处理方法，符合理论到实践，实践再回到理论的学习规律。除了提高了实践能力外，学生的数据分析能力和画图能力等都得到了提高。

3.电厂热能动力课程设计考核方式

在考核方面，由于是实训类课程设计，将考核成绩分三个方面考察：平时成绩（20%），上机考核（40%），课程设计报告（40%）。

平时成绩主要是根据平时出勤情况、仿真系统操作情况及故障处理情况适当给分。上机考核采取抽签的方式，针对某个设置故障进行分析处理。时间规定为15分钟完成，并将工况保存，由老师评定成绩。课程设计报告包括三方面内容：一是对仿真平台介绍，二是对设备对象（锅炉、汽轮机、发电机等）介绍，三是报告的重点，根据要求，每位同学都要做一个RB工况及选取一个锅炉故障和一个汽轮机故障，进行数据采集，并绘制曲线，要求有故障现象描述，包括哪些典型参数的变化，分析故障原因，以及拟采取的故障处理措施。

三、电厂热能动力课程设计实施效果

实践证明，学生在仿真平台上进行故障过程的全模拟，既可以单机操作，又可以协同控制。学生通过该课程设计，能够直观了解炉、机和电的主要故障过程，运行参数的变化，相应设备的状态变化等。巩固并加深在前期专业理论课程中学到的典型故障，掌握典型故障的现象、产生原因、处理方法、预防措施。比较原来枯燥的事故理论讲解，仿真平台上可以全方位的体现。学生根据故障现象，掌握规律，得到了数据处理、计算、绘图等能力的训练。通过电厂热能动力课程设计，学生熟悉了电厂运行的实际环境，提高了应用实践能力，增强了电力企业就业的竞争力。

参考文献：

[1]丁艳，袁隆基.电厂仿真系统用于独立学院实践教学的探讨[J].中国电力教育，2011，（9）：135-136.

[2]张立茹，郭茂丰.火电厂仿真系统用于实践教学改革的探索[J].中国电力教育，2009，11：134-135.

[3]衣秋杰，李志敏.热能与动力工程专业课程设计的探索与实践[J].中国电力教育，2009，12：150-151.