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關(guān)鍵詞：Aspen；化工熱力學(xué)教學(xué)；均相性質(zhì)推算；PR狀態(tài)方程

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

一、引言

學(xué)習(xí)化工熱力學(xué)課程的目的是為了解決實際問題，物性數(shù)據(jù)的計算是本課程的重要內(nèi)容，因為過程工程的研究、設(shè)計、操作與優(yōu)化中都離不開物性數(shù)據(jù)。從容易測量的性質(zhì)推算如U、H、S等難測量的性質(zhì)；從溫和條件的物性數(shù)據(jù)推算航天發(fā)射、深潛高壓等苛刻條件下所需的物性數(shù)據(jù)；等等。這些都有重要的理論與實際意義。

由經(jīng)典熱力學(xué)原理能方便地建立起不同性質(zhì)之間的聯(lián)系（即普遍化關(guān)系式），為實現(xiàn)不同性質(zhì)之間的推算提供依據(jù)。但要推算出具體系統(tǒng)的性質(zhì)數(shù)據(jù)，還必須引入反映系統(tǒng)特征的模型，如狀態(tài)方程等。

化工熱力學(xué)的研究對象更接近實際過程，實際過程所涉及的系統(tǒng)如此復(fù)雜，溫度、壓力范圍如此寬廣，化學(xué)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(zhǔn)確性更好、復(fù)雜性更高的模型，如PR等狀態(tài)方程，借助商業(yè)化的化工流程模擬軟件Aspen來促進(jìn)化工熱力學(xué)教學(xué)是一個很好的選擇，對促進(jìn)學(xué)生掌握概念、強化基礎(chǔ)、提高應(yīng)用能力具有重要作用，同時對后續(xù)的化工設(shè)計、化工計算等課程的教學(xué)十分有益?；崃W(xué)教學(xué)中引入Aspen具有如下優(yōu)點：（1）Aspen軟件中物性計算原理與本課程熱力學(xué)性質(zhì)的計算原理是一致的，用該軟件輔助熱力學(xué)教學(xué)能提高教學(xué)效率，簡化計算過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，也能使學(xué)生掌握Aspen軟件物性計算原理的內(nèi)核，了解更多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源，提高應(yīng)用能力，不至于再像從前那樣，只知計算結(jié)果，不知計算原理，不明所用的模型，不能分析結(jié)果，真正掌握物性推算的“核心技術(shù)”。（2）國內(nèi)許多高校的后續(xù)課程，如化工設(shè)計、化工計算等教學(xué)中也開始采用Aspen輔助教學(xué)，化工熱力學(xué)作為這些課程的基礎(chǔ)，采用Aspen進(jìn)行熱力學(xué)性質(zhì)計算，無疑會使后續(xù)課程的基礎(chǔ)更加扎實。

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關(guān)鍵詞：《工程熱力學(xué)》；改革探索；抽象形象；互動教學(xué)

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

《工程熱力學(xué)》、《傳熱學(xué)》和《流體力學(xué)》是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，在這三門課的授課與學(xué)習(xí)中，《工程熱力學(xué)》被反映既難教又難學(xué)。針對這個現(xiàn)象，我們進(jìn)行了初步研究。

一、課程教學(xué)的現(xiàn)狀及普遍的問題

1.學(xué)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(nèi)容復(fù)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(shù)功、軸功和容積功等，每個相關(guān)概念都有計算公式，在不同的條件下又有著相互的聯(lián)系，掌握起來極易混淆。同時，許多抽象概念，學(xué)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(jié)合，同時又有多種表達(dá)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(xué)第一定律的開口系統(tǒng)能量方程，就分為非穩(wěn)定流動的微分表達(dá)式、非穩(wěn)定流動的過程表達(dá)式、穩(wěn)定流動的微分表達(dá)式、穩(wěn)定流動的過程的表達(dá)式、對于單位工質(zhì)的穩(wěn)定流動的微元表達(dá)式和對于單位工質(zhì)的穩(wěn)定流動的過程表達(dá)式。很難死記硬背來記住這些公式，更不能熟練的應(yīng)用了。

3.內(nèi)容較多，對理論知識的理解難以深入《工程熱力學(xué)》主要內(nèi)容大致可以分為兩個方面：基本理論部分及基本理論應(yīng)用部分?；纠碚摬糠职ǎ汗べ|(zhì)的性質(zhì)、熱力學(xué)第一定律及熱力學(xué)第二定律等內(nèi)容?；纠碚摰膽?yīng)用部分主要是將熱力學(xué)的基本理論應(yīng)用于各種熱力裝置的工作過程并對氣體和蒸汽循環(huán)、制冷循環(huán)、熱泵循環(huán)、噴管及擴壓管等進(jìn)行熱力分析及計算，探討能量轉(zhuǎn)換效果的因素以及提高轉(zhuǎn)換效率的途徑與方法等。

二、針對問題進(jìn)行的嘗試

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

2.通過理論聯(lián)系實際，使抽象的問題轉(zhuǎn)化為形象的問題引起同學(xué)的興趣。學(xué)生理解抽象思維的巨大作用，可以提起學(xué)生使用抽象思維的興趣和習(xí)慣。抽象的思維永遠(yuǎn)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(jìn)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(zhì)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(guī)定成為1千克濕空氣含有的水蒸氣的質(zhì)量，理解清楚，便可以更好的應(yīng)用在將來的濕空氣的相關(guān)計算上。這正是用抽象思維來分析和解決問題的優(yōu)勢，進(jìn)而使解決的問題簡單直觀。

3.合理安排和及時調(diào)整課堂進(jìn)程和內(nèi)容，增強課堂教學(xué)的邏輯性。首先，回顧學(xué)過的相關(guān)知識點，為本次課堂內(nèi)容做鋪墊。一般以提問結(jié)合總結(jié)的方式進(jìn)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(zhàn)的難點問題。這樣學(xué)生會有目的的帶著興趣來參與到課堂的互動中。每節(jié)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(xué)生進(jìn)行總結(jié)和問題討論，使學(xué)生解決可以馬上理解的實際問題和現(xiàn)象，進(jìn)而使學(xué)生得到成就感。最后，拋出相關(guān)難點問題，激起學(xué)生在課下進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣。

4.師生的互動，調(diào)動學(xué)生的積極性。課堂的主體是學(xué)生，中心是教師。教師可以使復(fù)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(xué)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(jìn)行課堂互動進(jìn)行保障，緊緊抓住同學(xué)的注意力。當(dāng)學(xué)生注意力被課堂內(nèi)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(huán)。

5.有效的利用多媒體的授課手段。多媒體教學(xué)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(jié)合在一起，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，集中課堂的注意力，培養(yǎng)學(xué)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(jìn)行演示，學(xué)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(tài)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(xué)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(fù)雜的問題簡單化。本專業(yè)的學(xué)生參加工作后需要的一項重要技能就是應(yīng)用圖表。所以快速準(zhǔn)確的認(rèn)識、掌握和運用圖表是本專業(yè)教師需要培養(yǎng)學(xué)生的一項重要技能?！豆こ虩崃W(xué)》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(huán)的P-V圖、T-S圖、H-S圖；制冷循環(huán)的P-V圖、T-S圖、和P-V圖lgP-H圖等。其中圖中的參數(shù)最多的可同時達(dá)到6種。這些復(fù)雜的內(nèi)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(xué)對書里的知識點深刻理解并能聯(lián)系成為有機的整體，進(jìn)而理解圖表的每個參數(shù)之間的關(guān)系，最終準(zhǔn)確的應(yīng)用。

7.引導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá)?！豆こ虩崃W(xué)》課程的特點可用“概念抽象、公式多、內(nèi)容復(fù)雜”加以概括。先解決基礎(chǔ)的問題才能合理的利用到實際中去，解決基礎(chǔ)的問題就需要要求學(xué)生科學(xué)的、詳細(xì)的、清晰的書寫解題的過程，使自己的思路以書面的形式嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá)。

對于《工程熱力學(xué)》的課程，我們應(yīng)該結(jié)合實際情況，適時更新和調(diào)整，使學(xué)生在課程中得到鍛煉，逐漸學(xué)會抽象思維，喜愛抽象思維；學(xué)會聯(lián)系地看待問題，聯(lián)系地解決問題，提高理解和運用圖表的能力；養(yǎng)成清晰的解題過程，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪铝?xí)慣；最后，善于把復(fù)雜抽象的問題簡單化。

參考文獻(xiàn)：

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通過歸納、對比、總結(jié)“物理化學(xué)”課程在我校的教學(xué)經(jīng)驗及歷年來學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋情況，筆者以2011級中藥學(xué)專業(yè)、制藥工程專業(yè)“物理化學(xué)”課程中熱力學(xué)第二定律章節(jié)為試點采用了STS教學(xué)理念，將其應(yīng)用情況進(jìn)行歸納和總結(jié)，取得了良好的效果。優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，明確章節(jié)重點熱力學(xué)第二定律可以說是熱學(xué)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(yīng)用到自然科學(xué)與社會科學(xué)的眾多領(lǐng)域,在很多地方都起著越來越重要的作用。這一章節(jié)的重點和難點就是認(rèn)清熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)，熵增加原理和克勞修斯不等式在系統(tǒng)變化方向和限度判別中的意義，S、F和G判據(jù)機制應(yīng)用條件，并能熟練應(yīng)用這些判據(jù)判斷過程的方向和限度。只有明確了該章節(jié)重點和難點教師才能在之后的課程設(shè)計中有的放矢，學(xué)生也才能針對性地學(xué)習(xí)而不會混淆在大量的概念中。以“時間的箭頭”為線索，激發(fā)學(xué)生對新知識的探索熱情通過多次教學(xué)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)為熱力學(xué)第二定律難學(xué)的主要原因在于不知道它是如何引進(jìn)來的。這就要求老師必須以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力為目的，詳細(xì)介紹熱力學(xué)第二定律的來源[4]。筆者首先對上一章熱力學(xué)第一定律做了一個小結(jié)，強調(diào)其本質(zhì)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(fā)生，即將學(xué)習(xí)的熱力學(xué)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(xué)生探討，由次設(shè)問開始設(shè)計本章節(jié)教學(xué)內(nèi)容。

熱力學(xué)第二定律中具有豐富的STS教育內(nèi)涵，筆者為此進(jìn)行了挖掘、加工和整理，例如：時間將一去不復(fù)返，從熵增原理告誡我們青少年朋友要珍惜時間；當(dāng)今世界范圍內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了能源危機，能源的過度開發(fā)加速了熵流逝的過程；二戰(zhàn)后獨立的發(fā)展中國家,為縮短與發(fā)達(dá)國家的時間差,不顧后果地加快熵時間的進(jìn)程,盡管在某種程度上減小了差距,但卻帶來了生態(tài)環(huán)境惡化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)萎縮、嚴(yán)重失業(yè)、人口膨脹、城市擁擠、非再生資源枯竭、局部地區(qū)的戰(zhàn)爭等一系列副產(chǎn)品。事實告訴我們,只能拋棄以單純性增長為主的現(xiàn)代化戰(zhàn)略,選擇與能量低速、持續(xù)流通相應(yīng)的生活方式,走一種協(xié)調(diào)發(fā)展的現(xiàn)代化之路,因為現(xiàn)代化遠(yuǎn)非幾個經(jīng)濟指標(biāo),它包括社會結(jié)構(gòu)、社會成員的現(xiàn)代化,是政治機構(gòu)、教育體系、衛(wèi)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(xué)習(xí)增強了學(xué)生社會責(zé)任感，加深了該章節(jié)知識在社會、生活中的應(yīng)用。加強練習(xí)，溫故知新熱力學(xué)第二定律的基本理論和基本公式只有進(jìn)行反復(fù)的應(yīng)用才能掌握,因此習(xí)題訓(xùn)練在教學(xué)中具有重要作用,可以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題和解決問題的能力。巧妙地安排課堂練習(xí),讓學(xué)生在復(fù)習(xí)已有知識的基礎(chǔ)上,經(jīng)老師由淺入深引導(dǎo),可水到渠成地得出新定律或新的計算公式,既增強學(xué)生對已有知識的熟練應(yīng)用,又加強師生互動,達(dá)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(xué)第二定律中重視STS教育，不是簡單地增加幾段聯(lián)系實際的材料或是增加幾個應(yīng)用課題等外在形式，而是貫穿整個章節(jié)教學(xué)中的一種思路，從而體現(xiàn)出更本質(zhì)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(dǎo)的熱力學(xué)第二定律教學(xué)形式改革使學(xué)生能較好地把講授內(nèi)容進(jìn)行串聯(lián)，形成體系，不僅能激發(fā)學(xué)生探索創(chuàng)新精神，還能培養(yǎng)具有可持續(xù)發(fā)展理念的人文精神。

作者：梁文龍 官揚 周亞云 單位：江西中醫(yī)學(xué)院科技學(xué)院

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關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué);課程教學(xué);改革與探索

文章編號：1674-3520（2014）-11-00-01

序言

工程熱力學(xué)是能源專業(yè)開設(shè)的一門重要基礎(chǔ)課程[1]，一般課程開設(shè)在大二下學(xué)期，先修課程為《高等數(shù)學(xué)》、《大學(xué)物理》課程等。通過該門課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握工程熱力學(xué)中的基本概念如邊界、熱力系等，有關(guān)能量轉(zhuǎn)換（主要是熱能與其它形式能量之間轉(zhuǎn)換）、熱能的合理利用的基本規(guī)律，并能正確運用這些規(guī)律解決熱工過程和熱力循環(huán)等工程實際問題，同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)抽象、邏輯思維能力。為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定一定的理論基礎(chǔ)。由于該課程理論性較強，教學(xué)手段單一，使學(xué)生覺得學(xué)習(xí)枯燥、乏味，給教師授課帶來一定的困難，結(jié)合近幾年來該課程的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，就工程熱力學(xué)課程教學(xué)的內(nèi)容和方法提出一些見解，如采用多元化教學(xué)，在課程考核方面進(jìn)行教學(xué)改革探討，對提高教學(xué)質(zhì)量具有一定意義[2-3]。

一、開放式課堂教學(xué)

由于工程熱力學(xué)這門課程的特點是涉計原理較多，在氣體的熱力學(xué)性質(zhì)和熱力過程中涉及計算公式推導(dǎo)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(xué)生學(xué)習(xí)具有一定的難度。同時教學(xué)方式的單一，使得學(xué)生學(xué)習(xí)中感到枯燥、學(xué)習(xí)效果差。以教師講解式教學(xué)和學(xué)生接受性學(xué)習(xí)為主的滿堂灌式的教學(xué)方法，教師在講解過程很被動，無論教師如何準(zhǔn)備內(nèi)容，課程質(zhì)量根本達(dá)不到預(yù)期效果。為了提高課堂教學(xué)效果，采用開放式課堂教學(xué)，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(huán)的過程等，讓抽象的理論具體生動化，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時還可在教學(xué)過程中安排學(xué)習(xí)討論課，讓學(xué)生參與教學(xué)，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(xué)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(xué)方法，教師可以將學(xué)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(shù)依實際情況而定，也可根據(jù)興趣做其它題目，但要求與熱力學(xué)有關(guān)教師提前給小組布置一些需要研究的課程內(nèi)容題目，鼓勵大量查閱文獻(xiàn)，但要求有自己思路和觀點，不鼓勵純粹文獻(xiàn)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(fù)荷等于電負(fù)荷的三倍。現(xiàn)有人建議采用燒天然氣的燃?xì)廨啓C熱電循環(huán)，燃?xì)馔钙教峁┧璧碾娏?，而且有一臺換熱器安裝在燃?xì)馔钙匠隹?，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(jié)約多少能量？討論經(jīng)濟可行性？分析中，電價可根據(jù)現(xiàn)有平均價格處理，其他各參數(shù)可自我設(shè)計，請給出詳細(xì)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(xué)生通過課本、參考書目、網(wǎng)絡(luò)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(nèi)容，這樣既調(diào)動了學(xué)生的積極性，又鍛煉了學(xué)生查找科研資料的能力、應(yīng)用所學(xué)知識分析實際問題的能力、ppt的制作及口才表達(dá)能力。

二、教學(xué)手段多樣化

傳統(tǒng)的教學(xué)方式很難達(dá)到本科教學(xué)的基本要求，尤其對于這樣一門理論性較強、計算公式推導(dǎo)繁瑣的課程而言。目前經(jīng)過學(xué)校對基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)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(xiàn)給學(xué)生。如在氣體動力循環(huán)部分，可插入氣體為工質(zhì)的活塞循環(huán)動畫圖，使教學(xué)過程更加生動、形象、內(nèi)容豐富。

圖1 活塞循環(huán)裝置

對于部分內(nèi)容，可采用課件與板書相結(jié)合的形式講授，如理想氣體狀態(tài)方程和摩爾氣體常數(shù)時多媒體講授速度過快，不利于學(xué)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(xué)習(xí)，如參加熱物性研究進(jìn)展會議等。同時結(jié)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(xué)考試內(nèi)容，是達(dá)到因材施考，發(fā)展學(xué)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(jìn)行，平時成績與期末成績的比例為30%/70%。調(diào)整后的考核方式平時考核，進(jìn)行分章節(jié)測驗，提高學(xué)生平時上課和學(xué)習(xí)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(dāng)增加主觀題比重，即簡答、綜合性論述題，以鍛煉學(xué)生的思維能力和創(chuàng)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(xué)生提出不同于書本上的獨到的見解，以提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

四、結(jié)語

《工程熱力學(xué)》起著承上啟下的作用，既是物理化學(xué)等基礎(chǔ)課的拓展，又為專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，提高教學(xué)質(zhì)量非常重要。要不斷地斷探索有效的教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，不斷改革、勇于實踐、勤于思考問題，在教學(xué)中始終堅持以學(xué)生為本的原則，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)好學(xué)透課程重點難點，同時還要不斷充實和完善自我，提高業(yè)務(wù)水平。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】問題鏈；教學(xué)模式；工程熱力學(xué)；教學(xué)功能

工程熱力學(xué)是研究熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門學(xué)科，課程設(shè)計的內(nèi)容面廣、概念抽象、晦澀難懂，相對一部分學(xué)生學(xué)習(xí)起來有一定困難[1]。工程熱力學(xué)課堂教學(xué)中，大部分教師采用的是“教師講，學(xué)生聽”的教學(xué)模式，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式在高校是普遍存在的。這種教學(xué)方法忽略了學(xué)生的“問”，從而導(dǎo)致學(xué)生缺失應(yīng)有的存疑、批判、想象和創(chuàng)造的學(xué)習(xí)過程。長此以往，就存在教師“灌”，學(xué)生“收”的單一被動接受的弊端，這樣就是容易造成學(xué)生創(chuàng)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(xué)的課堂教學(xué)效果背道而馳。英國哲學(xué)家波普爾說：“科學(xué)知識的增長永遠(yuǎn)始于問題，終于問題”[2]。那么，對于要講授的課堂教學(xué)內(nèi)容，如何重新設(shè)計，形成若干個未知的教學(xué)問題，以問題為中心展開教學(xué)，讓問題貫通整個教學(xué)過程呢？筆者采用了問題鏈教學(xué)模式進(jìn)行工程熱力學(xué)教學(xué)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(xué)模式

1.1 問題鏈教學(xué)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(biāo)，即“問題=障礙+目標(biāo)”。所謂“問題鏈”是教師根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)，通過將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行提煉，并設(shè)計成一連串的問題，引導(dǎo)學(xué)生對課程知識點進(jìn)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(xué)目標(biāo)，開發(fā)出來的一連串層層深入的問題集合體。因此，開發(fā)出來的問題應(yīng)該環(huán)環(huán)相扣、由淺入深，而且應(yīng)該具有多元性、多角度，分層次等特點，問題的編制應(yīng)宜粗不宜細(xì)，問題要少而精。問題鏈要能達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生對舊知識點的回憶和重構(gòu)，并對新知識點的探索和思考的目的，起到開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維的作用。

1.2 問題鏈的設(shè)計要求

問題鏈的設(shè)計不是隨機的，任意的，必須具有一定的邏輯順序，設(shè)計的問題鏈能方便教師引導(dǎo)學(xué)生。問題鏈的設(shè)計要求如下：

1）問題鏈應(yīng)明確教學(xué)目標(biāo)，突出本節(jié)課的重點、難點；

2）設(shè)計的問題鏈必須對學(xué)生有驅(qū)動性和啟發(fā)性；

3）問題鏈的設(shè)計需要具有層次性、遞變性、情境性、可行性；

4）問題鏈應(yīng)具有趣味性、新穎性，能集中學(xué)生的注意力、激發(fā)學(xué)生的求知欲。

2 問題鏈教學(xué)模式的應(yīng)用

“問題鏈”在功能和形式上多N多樣，其設(shè)計也因“問”而異。工程熱力學(xué)課程內(nèi)容比較多、概念活，研究對象為氣體，根據(jù)工程熱力學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)，基于教學(xué)立意，圍繞教學(xué)中心，從而設(shè)計不同的問題鏈類型[5]。根據(jù)教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)立意設(shè)計，筆者在工程熱力學(xué)這門課設(shè)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(jié)性問題鏈等。

2.1 引入性問題鏈

傳統(tǒng)的引入性方法是直接從前一節(jié)內(nèi)容開門見山引入本節(jié)教學(xué)內(nèi)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(xù)的知識點上，引導(dǎo)學(xué)生的注意力，喚醒學(xué)生找出問題答案的求知欲而設(shè)計的問題鏈。

講授水蒸氣的熱力性質(zhì)時，教師可以以某一發(fā)電廠為出發(fā)點，引入教學(xué)內(nèi)容，采用該教學(xué)模式實施課堂教學(xué)，具體教學(xué)設(shè)計如下：

問題1：同學(xué)們每天都用電，很多電都是由熱能轉(zhuǎn)變而來，那么你們知道熱能是如何轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷膯幔?/p>

問題2：發(fā)電廠有哪些主要的熱力設(shè)備，各設(shè)備功能是什么樣的？這些熱力設(shè)備中的循環(huán)工作的工質(zhì)是什么？這些工質(zhì)是如何把熱能轉(zhuǎn)換成機械能發(fā)電的？

問題3：工質(zhì)的熱力狀態(tài)發(fā)生了哪些變化，其變化過程中，工質(zhì)發(fā)生了哪些基本的熱力過程？

在教學(xué)中，教師先拿出一個大家都熟悉的發(fā)電廠發(fā)電的話題，讓學(xué)生在開放的氛圍中展開思考；接著通過展示熱力發(fā)電廠的相關(guān)圖片或播放錄像，邊看邊向?qū)W生解釋燃煤發(fā)電廠工作過程；然后通過PPT向?qū)W生展示蒸汽動力裝置示意圖，如圖1所示。根據(jù)蒸汽動力裝置流程簡圖向?qū)W生介紹水蒸氣動力循環(huán)的系統(tǒng)組成、工作原理及循環(huán)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?zhǔn)窃O(shè)計一些具有探索性和趣味性的知識問題。這種教學(xué)方法能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索學(xué)習(xí)，同時能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探索精神，探索性問題鏈能使學(xué)生從現(xiàn)象探索事物的本質(zhì)。

在講授“濕空氣”時，教師先讓學(xué)生思考簡單的生活問題，由此提出探索性問題讓學(xué)生展開討論，通過教師對實例啟發(fā)性的分析，把枯燥的理論變成具體的實際問題。由此，教師設(shè)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(qū)別？水蒸氣的分壓力和溫度有何關(guān)系？由此得出什么結(jié)論？

教師通過生活實例，向?qū)W生解釋：“陰雨天環(huán)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(xué)生對濕空氣相關(guān)概念進(jìn)行理解、探究，引導(dǎo)學(xué)生去分析。留有足夠時間和空間讓學(xué)生去思考分析，爭論探討，提煉拓寬，訓(xùn)練學(xué)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(shè)計或引入特定的生活情境，使學(xué)生產(chǎn)生一定的求知欲。精心設(shè)計的情境可以使學(xué)生從情境中挖掘出新知識點，從而幫助學(xué)生更好進(jìn)入新知識點的學(xué)習(xí)。

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

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

問題2，：壓縮機制冷循環(huán)的是如何實現(xiàn)房間制冷的？壓縮制冷循環(huán)的工作原理？各經(jīng)歷了哪些循環(huán)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(huán)過程？制冷系數(shù)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(xué)生思考空調(diào)機安裝存在的問題；接著向?qū)W生解釋為什么該安裝方式不正確。根據(jù)制冷循環(huán)的原理，空調(diào)內(nèi)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(diào)后產(chǎn)生的效果是房間只會越來越熱；然后通過圖3向?qū)W生解釋壓縮機制冷循環(huán)是如何實現(xiàn)房間制冷，其工作原理，具體的循環(huán)過程及壓縮機制冷循環(huán)的P-V圖和T-s圖，制冷系數(shù)的計算。教學(xué)方法是通過情景圖片演示、問題分析、問題探討，引導(dǎo)學(xué)生追蹤過程、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、得出結(jié)論；從而到達(dá)使學(xué)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?zhǔn)侵竿ㄟ^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(chǎn)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(xiàn)象具有一定的相似性。

在講述工程熱力學(xué)的熵增原理時，為了讓學(xué)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(shè)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(dá)到平衡后，能否自動恢復(fù)以前狀態(tài)？這種現(xiàn)象說明什么問題？

問題3：熵增原理是什么？

為了讓學(xué)生掌握熱力學(xué)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(xiàn)象，利用熵增原理和跳蚤現(xiàn)象的類比，從而達(dá)到解釋自然過程的方向性，即一切過程的發(fā)生都是沿著熵增加的方向進(jìn)行，自然的過程是不可逆的。上述問題鏈?zhǔn)峭ㄟ^類推等方法使學(xué)生掌握課堂知識，從而達(dá)到理解科學(xué)知識的作用。

2.5 結(jié)性問題鏈

總結(jié)性問題鏈?zhǔn)墙處熢谡n堂快要結(jié)束時，采用邏輯方法把知識點串聯(lián)起來從而形成知識系統(tǒng)的問題鏈。其目的是幫助學(xué)生總結(jié)知識和達(dá)到鞏固知識的目的。通過問題鏈的設(shè)計，能夠系統(tǒng)性歸納、總結(jié)那些分散和孤立的知識點，并對學(xué)生分散的知識進(jìn)行了梳理，從而形成相互聯(lián)系的整體。

在復(fù)習(xí)理想氣體的熱力過程時，有的教師會按照教材的順序來復(fù)習(xí)概念、影響因素及其原因分析。而有經(jīng)驗教師會通過總結(jié)性的問題鏈展現(xiàn)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(tài)參數(shù)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(jié)出多變過程原理。

上述的問題是依據(jù)總分總的形式策略歸納出理想氣體的熱力過程的內(nèi)容的。這種問題鏈能激發(fā)學(xué)生歸納總結(jié)知識及發(fā)散學(xué)生的思維，教師經(jīng)常設(shè)計總結(jié)性問題鏈能培養(yǎng)學(xué)生梳理知識、理解知識、歸納知識的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

3 問題鏈教學(xué)模式的實施效果

問題鏈教學(xué)模式遵循“產(chǎn)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(huán)規(guī)律，以問題為中心，通過問題的層層遞進(jìn)，將知識變?yōu)榻虒W(xué)問題。問題鏈教學(xué)模式的核心是激發(fā)學(xué)生思維活動，教師如何設(shè)計問題鏈，直接影響到模式的教學(xué)的效率和質(zhì)量。筆者改傳統(tǒng)的教學(xué)模式為問題鏈教學(xué)模式后，學(xué)生學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)的主動性和積極性都有所加強，主動參與學(xué)習(xí)的人數(shù)也明顯增加。教學(xué)實踐證明，問題鏈教學(xué)模式值得在工科院校中應(yīng)用和推廣。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]袁振國.教育新理念[M].北京：教育科學(xué)出版社，2002（7）.

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

篇6

關(guān)鍵詞：緒論；探討；教學(xué)方法

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)前的前言課或者簡介課，是不可缺少的教學(xué)環(huán)節(jié)，主要內(nèi)容包括：課程的教學(xué)目的、內(nèi)容、要求、重點、學(xué)習(xí)方法和教學(xué)總體安排等。作為課程教學(xué)的第一節(jié)課，緒論課的教學(xué)好壞直接影響學(xué)生對整個課程學(xué)習(xí)的熱情和動力?！肮こ虩崃W(xué)”是眾多工程類專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，對學(xué)生研究能力和解決實際問題能力的培養(yǎng)十分重要，因此，其緒論課程的教學(xué)尤為重要。教師應(yīng)力求在與學(xué)生的第一次交流中就使其明確學(xué)習(xí)“工程熱力學(xué)”的原因、目的、內(nèi)容和方法等幾個重要問題，以激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)“工程熱力學(xué)”及相關(guān)課程的興趣。

一、緒論部分教學(xué)內(nèi)容

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

1.熱能的利用。自然界中存在的能源主要有：風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)崮?、燃料化學(xué)能、原子能等。在這些能源中，除風(fēng)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(yīng)）提供熱能。據(jù)統(tǒng)計，有85%～90%的能源是轉(zhuǎn)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(chǎn)力的發(fā)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(fā)動機及發(fā)電機，使燃料熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能或者電能和熱能的直接利用。

2.熱力學(xué)的發(fā)展歷史。人們對熱的本質(zhì)及熱現(xiàn)象的認(rèn)識，經(jīng)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(xiàn)象來達(dá)到一定的目的。但在很長時間內(nèi)，人們只看到了熱的現(xiàn)象，認(rèn)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(jīng)過艱苦實踐，才確立了熱能之間的當(dāng)量關(guān)系，也就是確認(rèn)了熱力學(xué)第一定律。1850―1851年間，克勞修斯（Clausius）和湯姆遜（Thomson）先后提出了關(guān)于熱能和機械能在轉(zhuǎn)換上存在著方向性問題，即熱力學(xué)第二定律的基本觀點。熱力學(xué)第一定律、第二定律是從無數(shù)實踐經(jīng)驗中總結(jié)出來的、公理性的定律，這兩個定律的確立奠定了熱力學(xué)的基礎(chǔ)。熱力學(xué)形成初期，主要是研究熱機中熱能和機械能的轉(zhuǎn)換。后來，隨著熱力學(xué)本身的不斷發(fā)展，除了指導(dǎo)熱機的發(fā)展外，又被廣泛應(yīng)用到其他自然科學(xué)和生產(chǎn)部門中。熱力學(xué)不但與熱機、制冷、熱泵、空氣分離、空氣調(diào)節(jié)等傳統(tǒng)工程有關(guān)，還發(fā)展到宇宙航行、新能源探索等新技術(shù)領(lǐng)域中，并相應(yīng)地發(fā)展了新的理論，形成了若干分支。工程熱力學(xué)就是熱力學(xué)的一個重要分支。

3.“工程熱力學(xué)”課程的研究對象和主要內(nèi)容。工程熱力學(xué)是研究熱能與機械能相互轉(zhuǎn)換的一門學(xué)科。它的主要內(nèi)容包括三部分：（1）介紹構(gòu)成工程熱力學(xué)理論基礎(chǔ)的兩個基本定律――熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律。（2）介紹常用工質(zhì)的熱力性質(zhì)。（3）根據(jù)熱力學(xué)的基本定律，結(jié)合工質(zhì)的熱力性質(zhì)，分析計算實現(xiàn)熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的各種熱力過程和熱力循環(huán)，闡明提高轉(zhuǎn)換效率的正確途徑。

4.熱力學(xué)的研究方法。熱力學(xué)的研究有兩種途徑：一是現(xiàn)象或經(jīng)典熱力學(xué)；二是統(tǒng)計熱力學(xué)。經(jīng)典熱力學(xué)完全由宏觀現(xiàn)象出發(fā)，以實踐為基礎(chǔ)來描述客觀規(guī)律，把由大量分子組成的物質(zhì)看成是連續(xù)均勻的整體，采用一些宏觀物理量來描述物質(zhì)所處的狀況，并且根據(jù)兩個基本定律，導(dǎo)出這些物理量之間的普遍關(guān)系，因此具有高度的普遍性和可靠性。經(jīng)典熱力學(xué)的結(jié)構(gòu)比較簡單，只要利用幾個基本概念就能進(jìn)行熱力學(xué)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(tǒng)計熱力學(xué)是研究熱現(xiàn)象的微觀理論，它從物質(zhì)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，應(yīng)用力學(xué)規(guī)律說明分子的運動，并用統(tǒng)計的方法說明大量分子紊亂運動的統(tǒng)計平均性質(zhì)，因而它能夠從物質(zhì)內(nèi)部的微觀運動機理，更好地說明宏觀熱現(xiàn)象的物理實質(zhì)。但它的分析過程較為復(fù)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(xué)”課程主要采用宏觀方法進(jìn)行討論。

二、緒論部分的教學(xué)應(yīng)該解決的問題

1.明確學(xué)習(xí)目的，解決為什么要學(xué)的問題。“工程熱力學(xué)”的特點是理論性強，概念多且抽象；公式推導(dǎo)多，應(yīng)用條件復(fù)雜，學(xué)生感覺課程的內(nèi)容繁多，難以抓住重點，容易陷入復(fù)雜的公式推導(dǎo)中，造成學(xué)習(xí)困難，從而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。并且，現(xiàn)實情況中，有一部分學(xué)生只是為了考試而學(xué)習(xí)。對于必修課重視程度高，愿意花費精力學(xué)習(xí)，而對于選修課，則多以應(yīng)付的態(tài)度草草了事。因此，緒論部分的教學(xué)就更加重要。緒論是“工程熱力學(xué)”課程的第一節(jié)課，對于一門新的課程，學(xué)生一般都存在著一種好奇，如果能在第一節(jié)課將學(xué)生的這種好奇轉(zhuǎn)變?yōu)榕d趣，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的動力，則意味著本門課程的教學(xué)已經(jīng)成功了一半，在接下來的教學(xué)過程中也將會取到事半功倍的效果。

2.明確學(xué)習(xí)內(nèi)容以及各內(nèi)容之間的聯(lián)系，解決學(xué)什么的問題。在現(xiàn)在的大學(xué)生中，普遍存在著這樣一種疑惑――學(xué)習(xí)一門知識不知道到底該學(xué)習(xí)什么，又有什么用處，有些大學(xué)生甚至認(rèn)為書本上學(xué)習(xí)的知識在工作以后完全用不到，久而久之便影響了學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的積極性。同時，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)一個新的知識點的時候，往往只是孤立的學(xué)習(xí)，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(xué)生記憶困難，導(dǎo)致學(xué)生失去了學(xué)習(xí)本門課程的興趣。學(xué)習(xí)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(nèi)容之間的相互關(guān)系。如果在緒論課上能幫助學(xué)生解決這個問題，那么學(xué)生在學(xué)習(xí)各個章節(jié)內(nèi)容時目的性就會更加明確，更清楚為什么學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容，也就能較好的避免陷入公式推導(dǎo)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(nèi)容豐富而分配的課時卻不多，一般只有1～2個課時，學(xué)生也往往認(rèn)為不屬于課程主要考試內(nèi)容不予重視。因此，教師要在設(shè)計教學(xué)內(nèi)容上多下工夫，通過各種方法讓學(xué)生學(xué)會自主查找相關(guān)知識。例如，熱力學(xué)的任務(wù)是要讓學(xué)生明白熱能與機械能之間相互傳遞、轉(zhuǎn)換的關(guān)系和規(guī)律，而在我們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷娑即嬖谥鵁崮艿睦茫處熆梢宰寣W(xué)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(xué)的發(fā)展歷史，教師可以采用多媒體，用視頻的形式向?qū)W生介紹歷史，將枯燥的文字轉(zhuǎn)換為生動的圖片，一方面可以集中學(xué)生的注意力，提高學(xué)習(xí)興趣；另一方面，也可以讓學(xué)生的腦海中形成動態(tài)的圖像記憶，將歷史知識記得更加牢固。

三、緒論部分的教學(xué)方法

1.運用案例，理論結(jié)合實際。教師在課堂上多舉一些日常生活及工業(yè)上運用工程熱力學(xué)的例子，引導(dǎo)學(xué)生將枯燥的理論與實際的運用結(jié)合，學(xué)以致用，讓學(xué)生明白學(xué)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(xué)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(xué)生自己舉例說明，引發(fā)學(xué)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(shù)，讓學(xué)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(xué)生對所學(xué)知識的理解。比如緒論的第二部分熱力學(xué)的發(fā)展簡史，由于學(xué)生學(xué)習(xí)歷史的熱情普遍不高，認(rèn)為歷史只有枯燥的文字和難以記憶的年代，這部分的教學(xué)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(xué)生觀看，增加趣味性，又將學(xué)生置身于那個年代，增強記憶性。此外，一些大型熱工設(shè)備可以通過多媒體以圖形展現(xiàn)，其熱力過程以Flas展現(xiàn)。如此一來，汽輪機，內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C等設(shè)備的工作原理就能生動的表達(dá)出來，學(xué)生對這些機械的工作原理也就有了更加直觀的認(rèn)識。通過老師講解、多媒體播放等教學(xué)手段多管齊下，學(xué)生能留下更加深刻的印象。

3.設(shè)置問題，激發(fā)討論。讀萬卷書不如行萬里路，學(xué)生在學(xué)習(xí)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(xué)生不學(xué)會自己思考，也只能是左耳進(jìn)，右耳出。進(jìn)行課堂講授時，教師可以提出一個個與所講內(nèi)容相關(guān)的問題，這樣不僅可以引起學(xué)生的注意，使其集中精力聽課，而且可以激發(fā)學(xué)生主動思考、積極討論，達(dá)到由此及彼、舉一反三的目的，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)的興趣。

4.掌握特點，突出重點。緒論課的教學(xué)內(nèi)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(xué)的過程中要注意積累經(jīng)驗，逐漸形成自己的一種教學(xué)體系，教學(xué)時懂得如何更好的突出內(nèi)容重點和學(xué)習(xí)特點，避免學(xué)生出現(xiàn)不知道學(xué)習(xí)內(nèi)容、分不清學(xué)習(xí)重點，全部內(nèi)容一概而論的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生明確什么該掌握、什么該了解，有目的、有方法的去學(xué)。

總之，要做好緒論課的教學(xué)工作，教師需要在清楚緒論課程教學(xué)基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，充分認(rèn)識到它的重要性，注重教學(xué)的靈活性，不斷地反復(fù)總結(jié)經(jīng)驗，進(jìn)行教學(xué)實踐，完善緒論教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué);雙語教學(xué);課程體系

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

隨著我國本科教學(xué)水平的不斷提高和國際化交流與合作的廣泛開展，就業(yè)市場對本科畢業(yè)生的知識結(jié)構(gòu)和外語應(yīng)用能力有了新的要求，專業(yè)外語應(yīng)用能力成為21世紀(jì)國際化專業(yè)人才的必備專業(yè)素養(yǎng)，直接影響本科畢業(yè)生的就業(yè)趨向和未來發(fā)展。[1-4]我國教育部對本科生的雙語課程教學(xué)十分重視，2001年教育部在《關(guān)于加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中提出，要采用英語等外語進(jìn)行公共課和專業(yè)課教學(xué)，要求各高校在三年內(nèi)開設(shè)5%～10%的本科雙語課程。[5]2005年，教育部在《關(guān)于進(jìn)一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》中又指出：要提高雙語教學(xué)課程的質(zhì)量，繼續(xù)增加雙語教學(xué)課程的數(shù)量。2007年，教育部在《關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中指出，要鼓勵開展雙語教學(xué)工作。教育部2004年8月開始試行的《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案》中，雙語教學(xué)被列為主要評估點之一。雙語教學(xué)的水平已經(jīng)成為衡量高等學(xué)校辦學(xué)水平的一項重要指標(biāo)。我國高校在本科生課程雙語教學(xué)的實踐過程中，近年來取得了實質(zhì)性的進(jìn)展，也突顯了課程體系構(gòu)建不合理、重點內(nèi)容設(shè)置不當(dāng)、教材建設(shè)相對滯后、雙語教學(xué)師資不足、雙語學(xué)習(xí)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(xué)”在校級精品課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行雙語教學(xué)，需要對“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的課程體系進(jìn)行合理構(gòu)建和重點內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，以期把該課程建設(shè)成為高質(zhì)量的雙語教學(xué)課程，為提高本科畢業(yè)生的整體質(zhì)量和英語應(yīng)用能力奠定良好的基礎(chǔ)，以適應(yīng)國家化人才市場的需要。

一、“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的課程體系構(gòu)建與實施

“工程熱力學(xué)”作為能源、環(huán)境、機械、化工等大類工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，兼有理論性、實踐性和工程性，它起到承上啟下、從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程的橋梁作用，是本科生專業(yè)課程體系中不可或缺的骨干專業(yè)基礎(chǔ)課，在上述專業(yè)本科生的培養(yǎng)過程中具有重要的核心地位?！肮こ虩崃W(xué)”課程內(nèi)容具有概念多、基本理論抽象、富含哲學(xué)思維和理念、工程應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等特點，要實現(xiàn)該課程的高質(zhì)量雙語教學(xué)就要對該課程體系進(jìn)行合理構(gòu)建，為保證教學(xué)效果奠定良好的基礎(chǔ)。該課程經(jīng)過多年的建設(shè)、教學(xué)改革和教學(xué)經(jīng)驗的積累，已成為校級精品課程，在教師團(tuán)隊建設(shè)、師資英語水平、多媒體課件及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源、課堂教學(xué)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(xué)”雙語教學(xué)課程體系的合理構(gòu)建做了較為充分的準(zhǔn)備?！肮こ虩崃W(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊認(rèn)真研究了國內(nèi)高校開設(shè)雙語課程的案例，確定了“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)課程體系主要由教學(xué)模式、教學(xué)團(tuán)隊、教學(xué)內(nèi)容（如課程大綱、授課計劃）、多媒體課件、課堂教學(xué)實施、多層次啟發(fā)式教學(xué)方法、網(wǎng)絡(luò)資源、課程成績評價方法等內(nèi)容組成，認(rèn)為教學(xué)模式、教學(xué)團(tuán)隊和教學(xué)團(tuán)隊是保證“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

雙語教學(xué)模式對課程體系的構(gòu)建起到關(guān)鍵性影響，首先要確定雙語教學(xué)模式。近年來我國高校開展的雙語教學(xué)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(yīng)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(xué)生較易掌握課程內(nèi)容，適合學(xué)生接觸雙語教學(xué)的初級階段，也適合多數(shù)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(jié)合“工程熱力學(xué)”課程多年的教學(xué)實踐，結(jié)合現(xiàn)有的師資英語水平和學(xué)生的實際英語水平，建議對“工程熱力學(xué)”采用混合型雙語教學(xué)模式。

教學(xué)團(tuán)隊是實施“工程熱力學(xué)”課程體系的人力資源保證，教學(xué)團(tuán)隊的建設(shè)是關(guān)鍵。經(jīng)過多年的建設(shè)，“工程熱力學(xué)”課程已形成了年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷層次、學(xué)緣結(jié)構(gòu)等較為合理的教學(xué)團(tuán)隊。老教師具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗，青年教師具有較高的英語應(yīng)用水平，為“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的實施提供了良好的師資力量。

教學(xué)內(nèi)容是一門課程知識面寬窄、程度深淺、系統(tǒng)性完善度的體現(xiàn)，也是體現(xiàn)課程整體質(zhì)量的重要組成部分?！肮こ虩崃W(xué)”在建成校級精品課程的過程中，在教學(xué)大綱、教學(xué)計劃、課程的重點和難點、多媒體課件制作和網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)等方面積累了豐富的素材與資源，為“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃與設(shè)置奠定了扎實的基礎(chǔ)。

在上述條件下，“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊經(jīng)過認(rèn)真調(diào)查研究，并結(jié)合現(xiàn)有的師資條件、課程教學(xué)資源、學(xué)生的實際英語水平構(gòu)建了“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的“三段一改”課程教學(xué)方法，“三段”即課前階段、課堂教學(xué)階段、課后檢驗階段;“一改”即改革課程考核和評價方法?，F(xiàn)就“三段一改”課程教學(xué)方法的實施構(gòu)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(xué)模式、選定中文教材和外文教材、編制中英文教學(xué)大綱和授課計劃、確定課程的主要知識點和重點與難點內(nèi)容、制作多媒體課件、建立習(xí)題與思考題庫，并將教學(xué)大綱、授課計劃、多媒體課件和習(xí)題與思考題庫在學(xué)校的畢博網(wǎng)絡(luò)平臺開放，供學(xué)生結(jié)合各自的時間、興趣和特點進(jìn)行課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)。教師在課堂講授前預(yù)習(xí)要求，以保證學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。

（2）課堂教學(xué)階段。課堂教學(xué)階段是將課程內(nèi)容傳授給學(xué)生。授課語言采用中文和英文，英文講授不低于50%。教學(xué)方法采用啟發(fā)式、討論式、課堂提問等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。多媒體課件分別有中文和英文版本，課程的重點內(nèi)容有中英文對照。課堂教學(xué)針對不同英語水平的學(xué)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(xué)生以英文教材和英文多媒體課件為主，作業(yè)用英文完成;平均層次要求學(xué)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(nèi)容能用英文和中文同時掌握，作業(yè)以中文為主;低層次要求學(xué)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(nèi)容能用英文理解和掌握，作業(yè)可全部用中文完成。課堂教學(xué)的目標(biāo)是以平均層次為主要教學(xué)對象，逐步積累經(jīng)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(yè)批改、網(wǎng)上答疑和討論、課程實驗等環(huán)節(jié)，不僅可以檢驗課堂教學(xué)效果，鞏固課堂講授的知識，還可以檢驗學(xué)生對知識點的掌握情況，積極征求學(xué)生對本課程教學(xué)的意見，及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

（4）改革課程考核和評價方法。雙語教學(xué)的課程考核和評價方法應(yīng)考慮到雙語教學(xué)的特點，把英語的應(yīng)用能力作為課程成績的重要組成部分，把學(xué)生的英語作業(yè)、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(quán)重，以引起學(xué)生對英語應(yīng)用能力的重視，激發(fā)用英語思考和學(xué)習(xí)的主動性，保證雙語教學(xué)質(zhì)量。

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

二、“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)重點內(nèi)容的設(shè)置與教學(xué)要求

“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)重點內(nèi)容的合理設(shè)置是保證“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)質(zhì)量的重要組成部分，重點內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)該基本與中文教學(xué)的內(nèi)容相同，同時應(yīng)吸納經(jīng)典英文教材中的新概念和工程應(yīng)用，與國際先進(jìn)水平接軌，滿足人才市場的國際化要求?！肮こ虩崃W(xué)”的內(nèi)容可分為基本概念和理論、工程應(yīng)用、常用圖表三大部分。結(jié)合該課程教學(xué)團(tuán)隊多年教學(xué)經(jīng)驗的積累，建議將如下內(nèi)容作為“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的重點內(nèi)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(tài)參數(shù)如壓力、溫度、比容、內(nèi)能、焓、熵、火用;熱力過程如可逆過程、準(zhǔn)靜態(tài)過程、不可逆過程;熱力循環(huán)如正循環(huán)、逆循環(huán);不可逆因素如溫差傳熱、摩擦耗功、自由膨脹;熱力學(xué)基本定律如熱力學(xué)第零定律、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熱力學(xué)第三定律;不同形式的實際氣體方程;熱效率、制冷系數(shù)、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(shù)、相對濕度、含濕量、干球溫度、濕球溫度、露點溫度、馬赫數(shù);卡諾定理、孤立系統(tǒng)熵增原理、克勞修斯不等式;卡諾循環(huán)熱效率，一般熱效率表達(dá)式等。[6， 7]

在工程應(yīng)用方面，主要包括：實際應(yīng)用案例，氣體動力循環(huán)如狄塞爾循環(huán)、奧托循環(huán);制冷循環(huán)如空氣壓縮制冷循環(huán)、蒸汽壓縮制冷循環(huán)、噴射式制冷循環(huán)、吸收式制冷循環(huán);蒸汽動力循環(huán)如郎肯循環(huán)、再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán);燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán);燃料電池;燃料電池-燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)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(zhì)的熱物性圖表、濕空氣的焓-含濕量圖等。

上述內(nèi)容是不同層次學(xué)生必須掌握的“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容基本知識點，對不同層次的學(xué)生，主要體現(xiàn)在英語應(yīng)用能力的要求不同。最高層次同學(xué)能夠熟練閱讀英文原版教材和相關(guān)的英文資料，能在課堂上用英語與老師和同學(xué)進(jìn)行流利口頭交流，在課后能用英語完成作業(yè)，熟練地應(yīng)用英文多媒體課件進(jìn)行課后復(fù)習(xí);平均層次同學(xué)能讀懂上述內(nèi)容相關(guān)的英文原版教材內(nèi)容的相關(guān)內(nèi)容，能用英語在課堂上與老師和同學(xué)進(jìn)行交流，能用英語寫作部分作業(yè)題，能用英文多媒體課件進(jìn)行課后復(fù)習(xí);對低層次同學(xué)，能基本看懂英文原版教材中上述相關(guān)課程內(nèi)容，基本能用英語在課堂上與老師和同學(xué)進(jìn)行溝通，掌握上述課程內(nèi)容的英文詞匯和表達(dá)方法，能看懂英文多媒體課件中的上述課程內(nèi)容。在雙語教學(xué)中要強調(diào)學(xué)科的專業(yè)性，絕不能把雙語教學(xué)變成專業(yè)外語教學(xué)。

三、結(jié)論

合理構(gòu)建“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)課程體系和設(shè)置課程內(nèi)容知識點，采用“三段一改”的教學(xué)方法，改革課程考核與評價方法，對不同層次的學(xué)生提出不同的英語應(yīng)用能力要求，把學(xué)科內(nèi)容作為課程教學(xué)的重點，并在實際教學(xué)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，改革教學(xué)方法，有望使“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量不斷得到提高，把“工程熱力學(xué)”建成高水平的雙語教學(xué)示范課程。

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篇8

關(guān)鍵詞 卓越計劃 化工熱力學(xué) 教學(xué)改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.01.059

近年來，我國參照有關(guān)《華盛頓協(xié)議》成員國的做法，開展了面向我國本科教育專業(yè)進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證工作?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”旨在全面提高我國工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高素質(zhì)各類型工程技術(shù)人才。我校的化學(xué)工藝專業(yè)于1998年獲原化工部高等學(xué)校重點學(xué)科，同年獲得碩士學(xué)位授予權(quán)。2004獲湖北省教育廳“有突出成就創(chuàng)新學(xué)科”，2006年為湖北省第四批立項建設(shè)的擬增列二級學(xué)科博士學(xué)位點?；崃W(xué)課程在化工類人才培養(yǎng)中起著承前啟后的作用，是基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間不可缺少的“橋梁與紐帶”。同時，化工熱力學(xué)又是應(yīng)用性很強的課程，它的內(nèi)容是后續(xù)分離工程、化學(xué)反應(yīng)工程等課程的重要基礎(chǔ)，其核心任務(wù)在于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生將熱力學(xué)基本原理應(yīng)用于化工技術(shù)領(lǐng)域能力的目的。為更好地推進(jìn)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，僅僅將書本中的知識講解給學(xué)生是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?；崃W(xué)課程教學(xué)改革需要在激發(fā)學(xué)生興趣的基礎(chǔ)上將理論知識和實際運用結(jié)合，公式概念和現(xiàn)代化設(shè)計軟件結(jié)合，根據(jù)自己學(xué)校本身化工專業(yè)的特色和優(yōu)勢，開展相應(yīng)的化工熱力學(xué)教學(xué)工作。本課題將以我校化工與制藥學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)的本科生為研究對象，圍繞我?；I(yè)認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)背景下化工熱力學(xué)課程教學(xué)中貫徹工程實踐能力培養(yǎng)的教學(xué)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(shè)，提升整體素質(zhì)

事業(yè)要發(fā)展，關(guān)鍵在人才，基礎(chǔ)在教育。基礎(chǔ)教學(xué)工作需要強大的師資力量作為后盾，只有完善的教學(xué)系統(tǒng)，才能定制出一套幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的好方法?；崃W(xué)是化學(xué)工程的基礎(chǔ)學(xué)科，具有很強的理論性和應(yīng)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(xué)效果，讓學(xué)生聽得懂，用得到，有很大的挑戰(zhàn)。目前，學(xué)院一些教師對書本上的理論知識熟悉，但工程經(jīng)驗以及理論教學(xué)和實際運用之間的相互轉(zhuǎn)換相對薄弱，這讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中或因理論知識過于枯燥而影響學(xué)習(xí)積極性，這不僅阻礙了教學(xué)效果，也不利于適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量人才的培養(yǎng)。針對這些問題，學(xué)校應(yīng)該采取措施，建設(shè)一支以“卓越計劃”為根本的高水平的師資隊伍。（1）注重優(yōu)秀教師的引進(jìn)，優(yōu)先聘請既有化工生產(chǎn)實踐經(jīng)歷，又懂得化工熱力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的優(yōu)秀老師；（2）學(xué)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(chǎn)之間的差別和聯(lián)系，在以后的教學(xué)工作中能更好、更全面地將化工熱力學(xué)中的理論知識與工程實踐結(jié)合起來。（3）教師之間定期開展教學(xué)工作會議，反饋近期教學(xué)中遇到的問題，對那些教學(xué)過程中學(xué)生普遍存在的疑問和教學(xué)難點要集中討論，給出解決方案，動態(tài)教學(xué)提升教學(xué)質(zhì)量。（4）學(xué)校應(yīng)與其他院校建立學(xué)科教學(xué)網(wǎng)絡(luò)，共享教學(xué)成果與心得，從中汲取好的教學(xué)方法和新的教學(xué)思維，提升學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量。

2 優(yōu)化課本內(nèi)容，重視化工熱力學(xué)課程學(xué)習(xí)的應(yīng)用性

“理論與實際結(jié)合，原理與應(yīng)用并重”應(yīng)該是化工熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)先考慮條件?；I(yè)認(rèn)證和卓越工程師培養(yǎng)背景下化工熱力學(xué)課程的教學(xué)應(yīng)該旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，課程的教學(xué)既要有專業(yè)性，又要有社會實用性。對于化工熱力學(xué)書本內(nèi)容上的教學(xué)提出以下幾點建議。（1）根據(jù)專業(yè)認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)的要求，根據(jù)學(xué)校教學(xué)計劃的調(diào)整，課時的縮減，重構(gòu)符合工程認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)計劃的化工熱力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容體系；（2）根據(jù)化工熱力學(xué)基本概念多、公式多、推導(dǎo)多，難點多的特點，重視化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容的聯(lián)系性，例如從流體的P-V-T關(guān)系及熱力學(xué)性質(zhì)出發(fā)，到流體的相平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡，最后與傳質(zhì)、分離，反應(yīng)工程相聯(lián)系，將基礎(chǔ)內(nèi)容聯(lián)系起來，對于復(fù)雜問題的解決很有幫助；（3）提出“從生活中來到生產(chǎn)中去”教改思路，啟發(fā)學(xué)生在日常生活中用熱力學(xué)的原理去分析問題。比如冰箱的工作原理與空調(diào)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(huán)與熱泵循環(huán)的原理，可以使學(xué)生的理解和掌握這類循環(huán)的應(yīng)用；（4）收集化工生產(chǎn)中化工熱力學(xué)的應(yīng)用實例，在教學(xué)中注意與工程實踐相結(jié)合，以生動的例子來講解熱力學(xué)原理的應(yīng)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?zé)峁芙捣嗖罔F路凍土‘多動癥’”、“化工熱力學(xué)與遏制全球變暖的關(guān)系”等科學(xué)前沿成果等這些與教材和生活緊密結(jié)合的化工生產(chǎn)實例都可以運用到化工熱力學(xué)的教學(xué)中。

3 加強現(xiàn)代化軟件的應(yīng)用

當(dāng)前，計算機技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到化工科研，設(shè)計和生產(chǎn)等各個領(lǐng)域，大部分工程設(shè)計和實驗研究都需要借助強大的化工軟件。熱力學(xué)性質(zhì)計算和化工過程模擬分析都可以借助化工軟件來實現(xiàn)。在化工熱力學(xué)課程教學(xué)的過程中，應(yīng)該加強現(xiàn)代化軟件的應(yīng)用，將專業(yè)知識和計算機軟件應(yīng)用相結(jié)合，讓學(xué)生能運用已學(xué)的現(xiàn)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(xué)時，可以引入Math-ematica軟件求解立方型狀態(tài)方程的根，也可以采用Newton-Raphson迭代法數(shù)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(shù)據(jù)計算類，包括實驗數(shù)據(jù)處理、物料衡算、能量衡算、精餾塔設(shè)計計算和經(jīng)濟評價等，可以運用Matlab，Visual Basic等常用軟件?，F(xiàn)代化工軟件的學(xué)習(xí)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提升綜合實力，也為后續(xù)的化工分離工程等學(xué)科的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，增強了工程意識，適應(yīng)了化工專業(yè)認(rèn)證與卓越工程師培養(yǎng)的要求。

4 將教學(xué)與本校專業(yè)特色建設(shè)相結(jié)合

學(xué)校專業(yè)特色建設(shè)是提高辦學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。近十多年來，高校超常發(fā)展帶來一個負(fù)面化問題是同質(zhì)化嚴(yán)重，學(xué)校特色淡化。我校的特色學(xué)科化學(xué)工程與技術(shù)為地區(qū)經(jīng)濟提供了巨大的幫助，是中南地區(qū)唯一培養(yǎng)化工礦山相關(guān)專業(yè)人才的本科院校，在磷資源開發(fā)利用方面，學(xué)術(shù)水平居于全國領(lǐng)先地位。湖北省磷化工中心就設(shè)在學(xué)校。除了在磷資源開發(fā)方面，石油煉制，精細(xì)化工等都是學(xué)校的特色專業(yè)。學(xué)校在化工方面有自己的特色和發(fā)展，化工熱力學(xué)也是大化工方向的基礎(chǔ)課程，可以將本課程的學(xué)習(xí)與學(xué)校化工特色專業(yè)相結(jié)合，這樣既有先進(jìn)的思想做指導(dǎo)又可以為我校特色專業(yè)的發(fā)展培育人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路，建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)，符合卓業(yè)工程師教育培養(yǎng)計劃的初衷。學(xué)校的超臨界流體萃取新技術(shù)可以運用化工熱力學(xué)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(xué)生只能簡單地了解這些技術(shù)，講到這些技術(shù)時可以將學(xué)生帶到學(xué)校的精細(xì)化工中試車間，讓學(xué)生直觀地感受這些工程技術(shù)，然后輔助熱力學(xué)上的知識講解，可以讓學(xué)生更好地掌握這些知識。利用學(xué)?；ぬ厣珜I(yè)現(xiàn)有的資源，開展更多這樣生產(chǎn)實踐活動，對化工熱力學(xué)的教學(xué)工作有很大幫助。

5 結(jié)語

針對化工熱力學(xué)課程的教學(xué)，國內(nèi)許多高等學(xué)校都進(jìn)行了一些富有意義的探索，如開展化工熱力學(xué)精品課程建設(shè)、雙語教學(xué)研究等方面的嘗試。但迄今為止，基于化學(xué)工藝專業(yè)認(rèn)證背景，結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)的化工熱力學(xué)課程工程實踐教學(xué)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(shù)和制造行業(yè)，化工熱力學(xué)課程的教學(xué)需要更為科學(xué)、深度的改革。始終本著以培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)，對促進(jìn)高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量為目的，深化對化工熱力學(xué)課程教學(xué)的改革。

*通訊作者：金士威

武漢工程大學(xué)教學(xué)研究項目（X2013010）資助

參考文獻(xiàn)

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篇9

[關(guān)鍵詞]專業(yè)課程 教學(xué)改革 評價 層次分析法

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

對課程教學(xué)改革效果的評價需要從考試成績、學(xué)員表現(xiàn)、作業(yè)及試驗等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一的考量和評估。但是傳統(tǒng)的加權(quán)平均方法對各級指標(biāo)的權(quán)值難以準(zhǔn)確的、定量的給出，影響了教改效果評價的客觀性和準(zhǔn)確性。為了準(zhǔn)確地評價教學(xué)改革效果，本文以“工程熱力學(xué)”課程為對象，基于層次分析法進(jìn)行課程教學(xué)改革效果評價方法研究，為準(zhǔn)確合理地評價課程教學(xué)改革效果提供了一個可行的方法，具有很好的推廣和應(yīng)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(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，用于大型設(shè)備等性能的定量評估分析。該方法是美國的數(shù)學(xué)家和運籌學(xué)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(quán)重的決策分析方法。這種方法的思想是利用多目標(biāo)綜合評價方法，將制定決策有關(guān)的各種元素分解成層次體系，在建立此層次體系的基礎(chǔ)之上，根據(jù)定量的加權(quán)計算進(jìn)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(biāo)、評價標(biāo)準(zhǔn)等層次結(jié)構(gòu)，然后通過判斷矩陣的特征向量來確定層次之間的優(yōu)先權(quán)值，最后通過加權(quán)以及遞進(jìn)的方法得出各個可行方案對總的目標(biāo)權(quán)值，選擇權(quán)值最大的方案作為最終的優(yōu)化結(jié)果。

（二）AHP分析步驟和計算流程

層次分析法首先需根據(jù)要解決的問題建立描述系統(tǒng)特征的層級結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)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(quán)重判斷矩陣，從而不需要人為地為每個元素預(yù)先設(shè)定權(quán)值，避免了人為設(shè)定權(quán)值不準(zhǔn)確對分析結(jié)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(jié)構(gòu)

層次結(jié)構(gòu)最頂層的元素即要解決問題的目標(biāo)，因此把最頂層稱為目標(biāo)層。在目標(biāo)層以下的各個層次則包含要實現(xiàn)目標(biāo)所需要的各種中間環(huán)節(jié)，統(tǒng)稱為準(zhǔn)則層。在層次結(jié)構(gòu)的最低層則是為了達(dá)到目標(biāo)所能夠采取各種方法、方案或表示各準(zhǔn)則要素變化的指標(biāo)，因此可以稱為指標(biāo)層或措施方案層。

2.構(gòu)造判斷矩陣

一旦AHP的遞階層次結(jié)構(gòu)建立之后，我們就可以確定不同層次元素之間的隸屬關(guān)系。

在構(gòu)造兩兩比較矩陣時，需要針對上層的某個準(zhǔn)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(biāo)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(xiàn)情況及其對應(yīng)的標(biāo)度。

表1 比例標(biāo)度的含義

3.某準(zhǔn)則下元素相對排序權(quán)重計算

根據(jù)下層元素u1，u2，…，un對于上層的某個準(zhǔn)則C的判斷矩陣A求出它們對于準(zhǔn)則C的相對排序權(quán)重w1，w2，…，wn。其中相對排序權(quán)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(shù)。然后根據(jù)表2查找相應(yīng)的平均隨機一致性指標(biāo)IR。

表2 樣本的平均隨機一致性指標(biāo)IR

若RC

5.計算各層元素對目標(biāo)層的組合權(quán)重

假設(shè)第k-1層上有nk-1個元素，其相對于總目標(biāo)的排序權(quán)重為：

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

二、工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革

該課程在教學(xué)內(nèi)容、教材、教學(xué)方法和教學(xué)模式等方面近年來進(jìn)行了大量的建設(shè)和改革，主要體現(xiàn)在以下方面。

（一）教學(xué)內(nèi)容和教材改革

課程組近年來不斷建設(shè)以課程教材、多媒體資源、網(wǎng)絡(luò)課程平臺和教學(xué)輔導(dǎo)資料構(gòu)成的“工程熱力學(xué)”立體化教材體系。同時課題組緊跟熱工設(shè)備和信息化技術(shù)的發(fā)展，不斷認(rèn)真梳理、動態(tài)更新教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程體系，使教學(xué)內(nèi)容融基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和前沿性于一體，始終保持課程教材和教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性。

（二）教學(xué)方法和教學(xué)模式改革

加強課程的實踐環(huán)節(jié)改革力度，對教學(xué)的重點和難點內(nèi)容如噴管流動、燃?xì)廨啓C熱力循環(huán)等部分與實踐密切相關(guān)的內(nèi)容，采用信息化技術(shù)手段進(jìn)行講授、實作，豐富和發(fā)展了課堂的教學(xué)形式。在教學(xué)方法改革上，認(rèn)真創(chuàng)新課程的教學(xué)模式，圍繞如何提高學(xué)員創(chuàng)新能力、實踐能力和分析解決問題能力，探索適應(yīng)本課程的教學(xué)方法。以“背景+理論+應(yīng)用”的知識模塊形式進(jìn)行教學(xué)。加強實驗設(shè)備的研制和開發(fā)，建設(shè)學(xué)員自主學(xué)習(xí)研究的實踐平臺，踐行自主式、研究式教學(xué)方法，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)主動性與自主創(chuàng)新能力。

三、應(yīng)用AHP的課程教學(xué)改革效果評價

根據(jù)課程評價特點，結(jié)合層次分析法的計算過程進(jìn)行教學(xué)改革效果評價。其中，評價過程的關(guān)鍵部分如下：

（一）評價指標(biāo)體系設(shè)計

根據(jù)課程實施特點及建設(shè)的現(xiàn)狀，課程組設(shè)計課程教學(xué)改革效果的評價指標(biāo)體系為三級體系，各級指標(biāo)如下表所示：

表3 教學(xué)改革效果評價指標(biāo)體系

（二）評價過程

根據(jù)前述步驟1-6進(jìn)行課程教改效果的評價，其中一級和二級指標(biāo)的判斷矩陣為

（三）評價結(jié)果

根據(jù)層次分析法的步驟對2012-2014年連續(xù)三年的教學(xué)改革效果進(jìn)行評價。評分標(biāo)準(zhǔn)為5分制，樣本為同一專業(yè)學(xué)員學(xué)習(xí)“工程熱力學(xué)”的課程表現(xiàn)，作業(yè)等情況（筆試為同一題庫抽題），其結(jié)果如表4所示，可見在連續(xù)實施教學(xué)改革之后，課程的教學(xué)效果有著穩(wěn)步的提升。

表4 近三年教改效果評價結(jié)果

五、總結(jié)

本文結(jié)合“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)改革的實施情況，為準(zhǔn)確客觀地評估幾年來課程教改的成效，引入層次分析法進(jìn)行教學(xué)改革效果的評估。通過實踐，發(fā)現(xiàn)層次分析方法比傳統(tǒng)的求平均值或者加權(quán)平均方法更為準(zhǔn)確、客觀，能夠反映出教學(xué)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(yīng)用價值。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 孫玉榮，彭金波.基于AHP的課程教學(xué)效果評價指標(biāo)體系研究[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010（9）：86-88.

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

篇10

“比熱容”是本章重點內(nèi)容。因為比熱容的概念比較抽象，它可以有質(zhì)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(guān)，他反應(yīng)的是物質(zhì)的一種屬性，到底是怎樣的一種屬性學(xué)生理解起來有困難，所以又是整個教材的難點。所以教學(xué)的中心任務(wù)是：讓學(xué)生通過實驗探究了解“不同物質(zhì)在質(zhì)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(yīng)了各種不同物質(zhì)的容納熱的本領(lǐng)，比熱容大的物質(zhì)容熱的本領(lǐng)大；“相同質(zhì)量的物質(zhì)，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(yīng)的是各種不同物質(zhì)溫度改變的難易程度，比熱容大的物質(zhì)溫度改變較慢，為學(xué)生解決有關(guān)比熱容的計算和解釋一些與比熱容有關(guān)形成的自然現(xiàn)象準(zhǔn)備依據(jù)，為比熱容概念的得出打好基礎(chǔ)。

本節(jié)在設(shè)計時根據(jù)新課標(biāo)理念“從生活走向物理，從物理走向社會”，運用生活實例創(chuàng)設(shè)情境，激趣引新；通過設(shè)計實驗，科學(xué)探究培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

二、教材分析

比熱是一個比較抽象的概念，通過對它的學(xué)習(xí)，可以有意識地培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力。

三、教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能

（1）了解比熱容的概念，知道比熱容是物質(zhì)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(yīng)用。

（3）嘗試用比熱容解釋簡單的自然現(xiàn)象。

2、過程與方法

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

（2）通過設(shè)計、進(jìn)行實驗，讓學(xué)生體會控制變量法在科學(xué)探究中的應(yīng)用。

3、情感態(tài)度與價值觀

（1） 在科學(xué)探究活動中，體驗和增強聯(lián)系實際及環(huán)境保護(hù)的意識。

四、教學(xué)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(lián)系社會生活應(yīng)用其分析解決一些簡單問題。

五、教學(xué)過程

（一）引入新課

提問：1、熱傳遞的實質(zhì)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(zhì)量有關(guān)，和溫度升高的度數(shù)有關(guān)，水的質(zhì)量越大，溫度度升高的度數(shù)越多，吸收的熱量越多。那么，所有的物質(zhì)，在質(zhì)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(jìn)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(zhì)量和初溫都相同的水和煤油。

（2）猜想與假設(shè)：（a）質(zhì)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(zhì)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(shè)計實驗：在兩只相同的燒杯中放入質(zhì)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(xiàn)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(xiàn)象說明了什么？

（5）實驗結(jié)論

結(jié)論一：質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，吸收相同的熱量，升高的溫度不同。

結(jié)論一的引深：質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，吸收相同的熱量，升高的溫度不同，說明不同物質(zhì)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(zhì)溫度改變難易程度這一特性物理量

結(jié)論二：質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量不同。

結(jié)論二的引深：相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，升高相同的溫度吸收的熱量不同說明不同物質(zhì)容納熱的本領(lǐng)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(zhì)吸熱本領(lǐng)不同的這一特性的一個物理量

為了比較不同物質(zhì)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(jié)論二來表示比熱容這一概念）

2、比熱容

單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1攝氏度所吸收的熱量叫做這種物質(zhì)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(zhì)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(zhì)都有它的比熱容，水于冰的比熱容是否相同？

（4）同種物質(zhì)的比熱容相同，不同物質(zhì)的比熱容不同，比熱容與哪些因素有關(guān)？

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(zhì)的種類有關(guān)，還與物質(zhì)所處的狀態(tài)有關(guān)。

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(xué)生討論，說出計算方法。從而總結(jié)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(zhì)比熱容 單位為J/（Kg?℃）

m：物體質(zhì)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(xí)

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

2.質(zhì)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(jié)論一來解決會利于學(xué)生的理解）

3.狀態(tài)一定的物質(zhì)的比熱容（ ）

A.跟它吸收的熱量成正比

B.跟它的質(zhì)量成反比

C.跟它的溫度變化成反比

D.這是物質(zhì)的一種屬性，大小與上述因素?zé)o關(guān)

（四）小結(jié)

1.比熱容的定義

2.比熱容是物質(zhì)的特性之一