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關(guān)鍵詞:創(chuàng)新能力;工程熱力學(xué);教學(xué)改革
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)16-0133-02
創(chuàng)新能力由多種能力構(gòu)成,主要包括學(xué)習(xí)能力、分析能力、綜合能力、想象能力、創(chuàng)造能力、解決問(wèn)題的能力與實(shí)踐能力等多種能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,貫穿人才培養(yǎng)的全過(guò)程,滲透教學(xué)過(guò)程的各個(gè)方面。在當(dāng)前的教學(xué)活動(dòng)中,一般將課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)等環(huán)節(jié),作為創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主要途徑。但對(duì)于工程熱力學(xué)之類(lèi)的基礎(chǔ)課,如何在專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)中實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成為專(zhuān)業(yè)課教師深入思考的問(wèn)題。筆者結(jié)合自己多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐,對(duì)工程熱力學(xué)教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)進(jìn)行了如下一些探討。
一、采用激勵(lì)啟發(fā)方式組織課堂教學(xué)
工程熱力學(xué)課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、概念抽象,教學(xué)難度大。在缺少專(zhuān)業(yè)工程背景的情況下,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍感覺(jué)較為困難,甚至茫然不知所云。如何使學(xué)生能夠較好地掌握教學(xué)內(nèi)容及熱力學(xué)基本內(nèi)容,是工程熱力學(xué)課程教學(xué)的根本所在。在多年的教學(xué)過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)在課堂教學(xué)中,除了需要借助優(yōu)美的PPT多媒體課件來(lái)展示熱力學(xué)過(guò)程,更需要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱力學(xué)的興趣,在引入一些工程實(shí)例的基礎(chǔ)上,激勵(lì)學(xué)生去思考,及時(shí)地與學(xué)生就教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行討論,促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和領(lǐng)悟。
與常規(guī)教學(xué)方法相比,課堂教學(xué)不再是文字、公式的羅列,PPT動(dòng)畫(huà)的簡(jiǎn)單演示,而是把教學(xué)的核心放在啟迪學(xué)生對(duì)熱力學(xué)概念、原理的思考及把握上,使學(xué)生在學(xué)習(xí)課程內(nèi)容的同時(shí),熟悉熱力學(xué)的系統(tǒng)內(nèi)容、章節(jié)間的邏輯關(guān)系、基本原理等,形成對(duì)熱力學(xué)的一種系統(tǒng)的總體的認(rèn)識(shí)和把握,而不是零散地去背誦記憶一些片段。通過(guò)這種激勵(lì)啟發(fā)式的教學(xué),使學(xué)生做到理論和實(shí)際工程案例的結(jié)合,從而使熱力學(xué)知識(shí)很好地固化在學(xué)生的大腦中,并且達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。
激勵(lì)啟發(fā)式教學(xué),需要教師在課堂教學(xué)前充分準(zhǔn)備,精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)內(nèi)容的每個(gè)環(huán)節(jié),圍繞章節(jié)內(nèi)容中的重點(diǎn)知識(shí)內(nèi)容,設(shè)計(jì)問(wèn)題及啟發(fā)實(shí)例,并完成課堂互動(dòng)討論的教學(xué)組織,在此過(guò)程中需要教師飽含激情和較好的耐心,使學(xué)生在嚴(yán)肅活潑的氛圍中掌握熱力學(xué)的相關(guān)知識(shí)。
二、改進(jìn)課堂教學(xué)PPT,增加工程實(shí)例
工程熱力學(xué)作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,與工程實(shí)際密切相關(guān)。在教學(xué)過(guò)程中,需要有很多的工程問(wèn)題作為背景。以教科書(shū)為單一內(nèi)容的PPT演示,并不能滿(mǎn)足課堂學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱力學(xué)的興趣及深入掌握熱力學(xué)知識(shí),迫切需要在傳統(tǒng)課件中加入工程實(shí)例,利用多媒體技術(shù)全面展示熱力學(xué)的工程應(yīng)用,使學(xué)生在工程案例的演示中發(fā)現(xiàn)并體會(huì)工程熱力學(xué)的重要性及美感。通過(guò)工程案例的學(xué)習(xí),使課堂教學(xué)內(nèi)容圖文并茂,聲像結(jié)合,使學(xué)生在多方位、立體化地形成認(rèn)知并達(dá)到對(duì)熱力學(xué)知識(shí)的理解、分析、記憶、掌握和應(yīng)用。對(duì)于熱力學(xué)工程案例,我們選取了真空做功、制冷循環(huán),內(nèi)燃機(jī)等工程機(jī)械作為實(shí)例,進(jìn)行詳細(xì)分析和講授。
工程案例的引入,將實(shí)際生活中與熱力學(xué)相關(guān)的問(wèn)題引入到教學(xué)中,用所學(xué)知識(shí)來(lái)解釋工程問(wèn)題,在講解中讓學(xué)生明白熱力學(xué)知識(shí)可以解決本專(zhuān)業(yè)涉及的實(shí)際專(zhuān)業(yè)問(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)“從理論中來(lái),到實(shí)踐中去”,實(shí)現(xiàn)對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。
三、將工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)融入大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目中
在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中,需要提升學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論進(jìn)行學(xué)術(shù)研究的能力和具有工程應(yīng)用背景的有關(guān)開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)的能力。大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)施,有利于促進(jìn)高校培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和能力的新型人才,促進(jìn)高校探索并建立以科研活動(dòng)為中心的教學(xué)模式,倡導(dǎo)以學(xué)生為主體的本科人才培養(yǎng)和研究性學(xué)習(xí)教學(xué)改革,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí),同時(shí)在項(xiàng)目實(shí)施中使學(xué)生逐漸掌握思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目,結(jié)合建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),在指導(dǎo)學(xué)生大創(chuàng)項(xiàng)目時(shí),將熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律和卡諾定律應(yīng)用其中,使學(xué)生明白能源利用的守恒性,以及如何提高熱力循環(huán)的效率,減少不可逆損失,這些都成為學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的一種鍛煉。學(xué)生在科研項(xiàng)目中,深化了對(duì)熱力學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí),同時(shí)提高了自己思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。同時(shí),鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各類(lèi)挑戰(zhàn)杯、建筑節(jié)能比賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等,通過(guò)這些競(jìng)賽活動(dòng)進(jìn)一步提升自己的新能力。
四、改進(jìn)課后作業(yè)完成形式,增加分析報(bào)告
工程熱力學(xué)課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,其中很多理論已用于工業(yè)過(guò)程。因此,在課后作業(yè)中,需要對(duì)傳統(tǒng)布置練習(xí)題來(lái)檢驗(yàn)教學(xué)成果的方式進(jìn)行改進(jìn),增加一些實(shí)際工業(yè)循環(huán)的實(shí)例,讓學(xué)生通過(guò)分析其所應(yīng)用的原理,提交分析報(bào)告,并指出該工業(yè)過(guò)程效率提高的方式和途徑,以這樣的方式來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。同時(shí),精選一些課后習(xí)題,通過(guò)詳解的方式,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和解決問(wèn)題的能力,進(jìn)一步促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。
創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)社會(huì)持續(xù)不斷向前發(fā)展的原動(dòng)力,也是培養(yǎng)和造就一大批素質(zhì)過(guò)硬、勇于創(chuàng)新的新世紀(jì)人才,保證國(guó)家高速發(fā)展的有力保障。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)來(lái)自于理論和課堂,更在于理論和課堂之外的親身體會(huì)和具體的實(shí)踐操作。本文從工程熱力學(xué)教學(xué)與工程實(shí)例結(jié)合,與科研活動(dòng)結(jié)合,改進(jìn)課堂教學(xué)組織模式和課后作業(yè)完成形式等方面,探討了以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)下的工程熱力學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐,希望能夠進(jìn)一步提高工程熱力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和效果。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞 工程熱力學(xué) 教學(xué) 策略
【中圖分類(lèi)號(hào)】G712
一、工程熱力學(xué)的特點(diǎn)
工程熱力學(xué)是熱能與動(dòng)力工程、化工機(jī)械及油氣儲(chǔ)運(yùn)等許多工科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,是這些專(zhuān)業(yè)的學(xué)生進(jìn)行專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),在高等院校教學(xué)工作中占有重要地位。工程熱力學(xué)是熱力學(xué)最早的一個(gè)分支,主要是研究熱能與其它能量之間相互轉(zhuǎn)換規(guī)律及其應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科。工程熱力學(xué)包含的內(nèi)容較多、理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)、熱力學(xué)理論和公式較繁雜、很多內(nèi)容比較抽象,對(duì)于剛接觸這門(mén)課的許多大學(xué)生來(lái)說(shuō)是非常難的一門(mén)課程。雖然工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)同為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,但其學(xué)習(xí)難度要遠(yuǎn)高于傳熱學(xué),因?yàn)閭鳠釋W(xué)的主要內(nèi)容就是傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等三種傳熱方式,而工程熱力學(xué)中既包括熱力學(xué)三大定律、各種工質(zhì)的熱物理性質(zhì),還包括郎肯循環(huán)等各種熱力循環(huán)。基于工程熱力學(xué)學(xué)科的上述特點(diǎn),必須積極探討工程熱力學(xué)課程的有效教學(xué)方法,不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,達(dá)到真正掌握工程熱力學(xué)知識(shí)的目的。
二、工程熱力學(xué)的教學(xué)方法
要做好工程熱力學(xué)的教學(xué)工作,必須改進(jìn)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法,通過(guò)教學(xué)法的改進(jìn)來(lái)不斷增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和對(duì)知識(shí)的理解掌握程度。筆者根據(jù)自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為在工程熱力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中可以采用以下幾點(diǎn)策略。
1、明確工程熱力學(xué)教學(xué)的目的
在教學(xué)的過(guò)程中,老師應(yīng)該對(duì)工程熱力學(xué)有一個(gè)明確的定位。工程熱力學(xué)是一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,因此教學(xué)的首要目的是讓學(xué)生對(duì)工程熱力學(xué)的知識(shí)有比較牢固的掌握。但與此同時(shí),老師應(yīng)該對(duì)教學(xué)目標(biāo)有更高的要求,由于工程熱力學(xué)的特點(diǎn),學(xué)好這門(mén)課非常有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,也就是說(shuō)可以通過(guò)這門(mén)課使學(xué)生學(xué)會(huì)分析問(wèn)題的方法,為他們今后的工作和科研打下良好的基礎(chǔ)。雖然高職院校的學(xué)生底子普遍比較薄弱,但通過(guò)正確的引導(dǎo)也會(huì)使他們?cè)趯W(xué)好課本知識(shí)的同時(shí)使自己的綜合素質(zhì)得到提高。如在學(xué)習(xí)熵的概念時(shí),由于這個(gè)概念比較抽象,很多學(xué)生可能會(huì)比較困惑,這時(shí)老師應(yīng)將課本內(nèi)容與社會(huì)現(xiàn)象相結(jié)合,組織大家辯論社會(huì)的發(fā)展符不符合孤立系統(tǒng)熵增原理。同學(xué)們通過(guò)積極的辯論,不僅可以加深對(duì)熱力學(xué)中熵的概念的理解,而且也提高了他們學(xué)習(xí)熱力學(xué)的興趣,鍛煉了他們的思維能力,使教學(xué)效果得到顯著提升。
2、在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用好現(xiàn)代教學(xué)手段
現(xiàn)代技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展使得多媒體教學(xué)的應(yīng)用也越來(lái)越普遍,但與此同時(shí)也出現(xiàn)了許多問(wèn)題需要解決,最典型的就是多媒體教學(xué)成了老師的閱讀式教學(xué)和學(xué)生的瀏覽式教學(xué),一堂課下來(lái)學(xué)生并沒(méi)有收獲多少東西。因此,在多媒體教學(xué)的過(guò)程中老師必須要認(rèn)真準(zhǔn)備自己的電子教案。在電子教案的制作過(guò)程中必須要根據(jù)工程熱力學(xué)課程的特點(diǎn)引入大量的信息和動(dòng)畫(huà),這樣便于學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí),如在學(xué)習(xí)郎肯循環(huán)時(shí),通過(guò)向?qū)W生進(jìn)行動(dòng)畫(huà)演示,可以使學(xué)生對(duì)該循環(huán)的流程和循環(huán)過(guò)程中所涉及到的設(shè)備有一個(gè)非常清楚的了解。另外,在制作多媒體課件的時(shí)候,老師必須要注意揚(yáng)長(zhǎng)避短,大到內(nèi)容的收集與調(diào)整、小到字體的顏色與大小等問(wèn)題必須要認(rèn)真對(duì)待。在多媒體教學(xué)的過(guò)程中必須將老師、學(xué)生、課件及教材作為一個(gè)有機(jī)的整體來(lái)考慮,使教師成為整個(gè)教學(xué)過(guò)程的組織者、學(xué)生成為工程熱力學(xué)知識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建者,多媒體僅僅是教學(xué)的工具和輔助手段,并不能替代教師的作用,教學(xué)過(guò)程中仍然要以老師為主導(dǎo)和學(xué)生為主體。
3、積極在課堂教學(xué)中開(kāi)展“研究型”學(xué)習(xí)的模式
高等職業(yè)院校培養(yǎng)的是實(shí)踐性和應(yīng)用性比較強(qiáng)的人才,因此在課堂教學(xué)中必須貫徹“學(xué)以致用”的教學(xué)理念。就以熱力學(xué)第二定律的學(xué)習(xí)為例,雖然熱力學(xué)第二定律僅僅是簡(jiǎn)單的一句話(huà),但該定律卻是用來(lái)判斷熱力過(guò)程能否進(jìn)行的重要依據(jù)。利用該定律學(xué)生很容易對(duì)基本的物理現(xiàn)象進(jìn)行判斷,如熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體等。但在熱力系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況下,很多學(xué)生往往不知如何下手去判斷該過(guò)程能不能進(jìn)行。在進(jìn)行該部分內(nèi)容的教學(xué)時(shí)老師應(yīng)多結(jié)合具體的案例,讓學(xué)生根據(jù)課本的知識(shí)去判斷有些表面看起來(lái)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的熱力過(guò)程能不能實(shí)現(xiàn)。如可以讓學(xué)生討論汽輪機(jī)做完功的乏汽有沒(méi)有利用的價(jià)值,因?yàn)檫@是很多沒(méi)有學(xué)過(guò)工程熱力學(xué)的人經(jīng)常會(huì)提出的問(wèn)題,要解決這個(gè)問(wèn)題,就需要學(xué)生有一個(gè)宏觀的思維,對(duì)郎肯循環(huán)的整個(gè)過(guò)程有深入的了解,多進(jìn)行類(lèi)似的“研究型”學(xué)習(xí),可以使學(xué)生將自己的所學(xué)用到實(shí)踐中去,真正達(dá)到學(xué)以致用的目的。
4、教學(xué)手段多樣化,提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力
一個(gè)好的老師教給學(xué)生的是終身學(xué)習(xí)的能力,而不僅僅是給學(xué)生書(shū)本上的知識(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,知識(shí)更新的速度越來(lái)越快。高職院校的學(xué)生畢業(yè)后大部分從事的都是一線(xiàn)的技術(shù)工作,由于技術(shù)更新?lián)Q代的速度非常快,因此這就對(duì)他們的學(xué)習(xí)能力提出了更高的要求。由于工程熱力學(xué)的內(nèi)容十分豐富,并且只要涉及到能源的行業(yè)都能用上工程熱力學(xué)的知識(shí),這為工程熱力學(xué)教學(xué)手段的多樣化提供了非常便利的條件。在教學(xué)過(guò)程中除了讓學(xué)生學(xué)好課本知識(shí)和進(jìn)行必要的習(xí)題訓(xùn)練外,可以給學(xué)生布置實(shí)踐性比較強(qiáng)的大作業(yè),大作業(yè)的形式可以多種多樣。如可以讓學(xué)生就熱力學(xué)中的某個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研,根據(jù)自己查找的資料寫(xiě)成報(bào)告;在學(xué)習(xí)完熱力學(xué)中的主要熱力循環(huán)過(guò)程以后可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)理論上可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的熱工設(shè)備等;另外,還可以讓學(xué)生針對(duì)某個(gè)企業(yè)的能耗特點(diǎn)進(jìn)行分析,找出其中潛在的節(jié)能潛力并提出實(shí)現(xiàn)的方案等。通過(guò)以上多種多樣的教學(xué)手段,不僅可以使學(xué)生對(duì)基本的理論知識(shí)有了更好的掌握,而且也真正培養(yǎng)了他們的綜合學(xué)習(xí)能力,對(duì)他們順利完成大學(xué)學(xué)業(yè)及今后的工作都有著巨大的幫助作用。
三、結(jié)語(yǔ)
結(jié)合自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),從幾個(gè)方面提出了做好工程熱力學(xué)教學(xué)工作的措施。由于篇幅所限,僅就幾個(gè)主要方面展開(kāi)論述,希望能為從事工程熱力學(xué)教學(xué)工作的大學(xué)老師提供一些有益的參考。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:工程熱力學(xué);緒論;課堂教學(xué)方案
中圖分類(lèi)號(hào):G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2012)03-0237-02
作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,《工程熱力學(xué)》是很多工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生最早接觸的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,一般在大二學(xué)年開(kāi)設(shè),能否學(xué)好這門(mén)課程不但直接影響到后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)效果,更重要的是關(guān)系到學(xué)生對(duì)上好專(zhuān)業(yè)課的興趣和信心。《工程熱力學(xué)》內(nèi)容較多而且理論性、邏輯性較強(qiáng),概念較多而且抽象難理解,公式較多而且使用條件復(fù)雜,所以被很多教師和學(xué)生認(rèn)為是一門(mén)難教難學(xué)的課程,尤其是剛接觸該課程時(shí),不容易入門(mén),對(duì)學(xué)生學(xué)好這門(mén)課程的熱情和信心有很大影響。
一、工程熱力學(xué)緒論課的重要性
作為課程教學(xué)的第一課,緒論對(duì)于《工程熱力學(xué)》課程來(lái)說(shuō)顯得尤為重要,主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面:(1)緒論課要幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)《工程熱力學(xué)》課程的重要性。(2)緒論課是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的第一把火,要激發(fā)學(xué)生對(duì)新課程的向往,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力,從而主動(dòng)去學(xué)習(xí)。(3)古人云:“授之以魚(yú)不如授之以漁”,緒論課要教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。(4)緒論課是樹(shù)立教師形象的最佳時(shí)機(jī),教師要充分利用好緒論課,樹(shù)立好教師的威信和地位,給學(xué)生留下良好的第一印象。
二、工程熱力學(xué)緒論課教學(xué)方案
1.以節(jié)能作為切入點(diǎn),使學(xué)生明確課程的重要性與學(xué)習(xí)目的。《工程熱力學(xué)》的研究目的最終可歸結(jié)為節(jié)能。節(jié)能減排是近年來(lái)我國(guó)的基本國(guó)策,以節(jié)能作為切入點(diǎn),介紹當(dāng)前面臨的能源問(wèn)題,說(shuō)明熱能在能源利用中的重要作用,進(jìn)而說(shuō)明提高能量利用率是節(jié)能的一種途徑。當(dāng)前,我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,但能源浪費(fèi)巨大,為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,節(jié)能工作大有可為,而《工程熱力學(xué)》主要研究提高轉(zhuǎn)化效率的途徑,顯然,《工程熱力學(xué)》為節(jié)能提供了理論基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)本課程對(duì)解決能源問(wèn)題所具有的意義,這樣使學(xué)生明確了課程的重要性及學(xué)習(xí)目的,同時(shí)使學(xué)生建立起強(qiáng)烈的責(zé)任感和求知欲望。
2.運(yùn)用案例教學(xué)法,理論聯(lián)系實(shí)際,增強(qiáng)理性認(rèn)識(shí)。多舉工業(yè)及生活中的工程應(yīng)用實(shí)例,讓學(xué)生從感性上升到理性,學(xué)以致用,讓學(xué)生明白學(xué)到的知識(shí)可以解釋和解決許多實(shí)際中的問(wèn)題,這樣才對(duì)學(xué)生有吸引力。比如講述熱能的重要作用時(shí),可以將火力發(fā)電、煤層氣發(fā)電、汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等作為案例,這些都是平時(shí)常見(jiàn)且與我們息息相關(guān)的事物,學(xué)生對(duì)它們比較關(guān)注而且有很大的好奇心,通過(guò)講解這些熱力裝置的工作原理,不僅可加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解,還可提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性,增強(qiáng)課程對(duì)學(xué)生的吸引力。
3.合理設(shè)置問(wèn)題,啟發(fā)學(xué)生思考,增加與學(xué)生的互動(dòng)。根據(jù)所要講授的內(nèi)容,可以適當(dāng)增加一些難度適中的學(xué)科領(lǐng)域的熱、難點(diǎn)問(wèn)題,或者把要講的內(nèi)容概括成幾個(gè)問(wèn)題,通過(guò)向?qū)W生提問(wèn),啟發(fā)學(xué)生思考。學(xué)生通過(guò)思考得出結(jié)論,在真正理解的基礎(chǔ)上掌握教學(xué)內(nèi)容,主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng),增強(qiáng)學(xué)習(xí)的質(zhì)量與效果,同時(shí)培養(yǎng)其思維能力。例如在解釋“熱力學(xué)”中的“熱”時(shí),可以提出“熱能與熱量的區(qū)別與聯(lián)系”這一問(wèn)題讓學(xué)生思考,接著可以補(bǔ)充說(shuō)明物理上“做功與機(jī)械能關(guān)系”與熱力學(xué)中“熱能與熱量關(guān)系”是相同的,這樣引導(dǎo)學(xué)生利用舊的、已知的知識(shí)去探求對(duì)他們而言是新的、未知的知識(shí),鼓勵(lì)他們用新的方法、新的思路去獲取這些知識(shí),創(chuàng)造性地解決問(wèn)題,可以培養(yǎng)他們獨(dú)立思考的能力和創(chuàng)新能力。
4.采用多種教學(xué)手段,吸引學(xué)生注意力,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)圖文并茂的多媒體技術(shù),可以使視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)同時(shí)發(fā)揮作用,增強(qiáng)直觀性,有利于學(xué)生認(rèn)知能力的開(kāi)發(fā)和對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。比如通過(guò)視頻或幻燈片播放人類(lèi)的用能歷史和自然界中常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移現(xiàn)象,這些現(xiàn)象人們往往習(xí)以為常,熟視無(wú)睹,但其中包含著科學(xué)真理。如果我們結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,利用這些貼近學(xué)生生活的現(xiàn)象導(dǎo)入新課,就可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)踐的不足,可以將一些大型的熱工設(shè)備通過(guò)多媒體用圖形表現(xiàn)出來(lái),其熱力過(guò)程用Flas表現(xiàn)出來(lái)。比如汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮機(jī)等,可以將實(shí)物圖片和原理圖同時(shí)展示出來(lái),能讓學(xué)生身臨其境,如同看到實(shí)物一樣。比如火力發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等,可以用Flas將其工作過(guò)程演示出來(lái),使抽象的概念變得形象生動(dòng),易于理解。綜合運(yùn)用上述表現(xiàn)方法使得課堂講授直觀形象,新穎生動(dòng),能夠直接作用于學(xué)生的多種感官,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
5.結(jié)合熱動(dòng)力裝置的工作原理引出主要內(nèi)容,使學(xué)生明確課程的結(jié)構(gòu)框架。緒論課既要說(shuō)明課程的研究?jī)?nèi)容及其條理性,同時(shí)還應(yīng)該講明各部分內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系。在條理性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)各部分之間的邏輯關(guān)聯(lián),學(xué)生能夠從整體上把握知識(shí),從而避免平鋪直敘,使學(xué)習(xí)效果達(dá)到知識(shí)點(diǎn)由點(diǎn)及線(xiàn)到面的程度。例如:通過(guò)講解熱動(dòng)力裝置(如火力發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等)的工作過(guò)程及原理,使學(xué)生明確實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作需要的條件有四個(gè):熱源與冷源、工質(zhì)、膨脹做功、循環(huán),這四個(gè)條件也就是熱力學(xué)的主要內(nèi)容。接著詳細(xì)講解這四個(gè)條件涉及到的相關(guān)內(nèi)容,結(jié)合課程目錄可以引出熱力學(xué)的主要內(nèi)容及其知識(shí)框架,這樣能夠使學(xué)生對(duì)熱力學(xué)的知識(shí)框架和條理脈絡(luò)有個(gè)清晰的認(rèn)識(shí),確保他們?cè)趯W(xué)習(xí)之前就對(duì)這門(mén)課有一個(gè)整體的把握。
總之,緒論課在《工程熱力學(xué)》教學(xué)中具有特殊的教學(xué)地位和重要意義,教師必須充分認(rèn)識(shí)上好緒論課的重要性,認(rèn)真研究和分析緒論課的教學(xué)特點(diǎn)和方法,上好緒論課。如何把緒論講好是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題,需要教師在授課內(nèi)容、授課方式、授課方法上不斷進(jìn)行改革和創(chuàng)新,讓學(xué)生不僅建立起基本的工程熱力學(xué)概念,掌握工程熱力學(xué)的基本理論體系以及工程熱力學(xué)的思維方式,同時(shí)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門(mén)及相關(guān)課程的興趣和信心,從而使教學(xué)能夠順利開(kāi)展并達(dá)到預(yù)期的效果。
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關(guān)鍵詞 工程熱力學(xué) 教學(xué)方法 教學(xué)質(zhì)量 實(shí)踐
中圖分類(lèi)號(hào):G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
Research and Practice of Teaching Method on "Engineering Thermodynamics"
ZHANG Yong, LIU Yiwen, FU Lijuan
(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)
Abstract Engineering thermodynamics the basic course is to train engineering students' scientific quality in the 21st century, but also important technology-based course of heat and power engineering and related fields. Articles with "thick foundation, wide caliber" of education reform ideas, the teaching practice, from the curriculum, teaching content, teaching methods and means of performance evaluation, etc., made a number of reform ideas and methods. Teaching should be a clear learning objective, integration of knowledge structure, and update course content to highlight and to grasp the dynamic interdisciplinary research, focusing on integrating theory with practice, to strengthen the practice of teaching, in order to facilitate a comprehensive evaluation of teaching quality.
Key words engineering thermodynamics; teaching methods; teaching quality; practice
工程熱力學(xué)是一門(mén)以熱力學(xué)普遍原理為基礎(chǔ),講述熱能與其他形式能量(主要是機(jī)械能)之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律及其工程應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科,是動(dòng)力、能源、機(jī)械、材料、航空航天、生物(醫(yī)學(xué))、化學(xué)以及環(huán)境工程等專(zhuān)業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課,也是培養(yǎng)21世紀(jì)工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的公共基礎(chǔ)課。
然而長(zhǎng)期以來(lái),由于工程熱力學(xué)的概念抽象、理論深?yuàn)W,對(duì)知識(shí)的理解和掌握有一定的難度,造成教師不易教,學(xué)生也不易學(xué)。學(xué)生對(duì)很多概念似懂非懂,缺乏學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)效果欠佳。顯然,如何教好“工程熱力學(xué)”,使學(xué)生掌握熱力學(xué)基本原理及其工程應(yīng)用,已成為該課程教學(xué)的關(guān)鍵。
1 課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題
工程熱力學(xué)是以熱力學(xué)普遍原理為基礎(chǔ),針對(duì)具體問(wèn)題采用抽象、概括、簡(jiǎn)化和理想化的方法,建立分析模型,推導(dǎo)出一系列有用的公式,得到若干重要結(jié)論,并用這些公式和結(jié)論指導(dǎo)和解決工程實(shí)際問(wèn)題。其顯著特點(diǎn)如下:
1.1 概念多且抽象難懂
工程熱力學(xué)不但概念多,并且概念的物理意義在不同使用條件下又有不同的引申,學(xué)習(xí)中很容易混淆。例如,功的概念,有體積變化功、有用功、排斥大氣功、推動(dòng)功、流動(dòng)功和技術(shù)功等等。熱容的概念,既可從定義出發(fā)分為質(zhì)量熱容、摩爾熱容、體積熱容;又可按熱力過(guò)程的不同分為比定壓熱容和比定容熱容;還可以根據(jù)熱量計(jì)算方法的不同分為真實(shí)比熱容、平均比熱容和定值比熱容等。熱力系統(tǒng)的概念、熱力過(guò)程的概念和循環(huán)的概念等也是如此。
工程熱力學(xué)的概念、定律和分析過(guò)程較為抽象,都不涉及物質(zhì)的具體結(jié)構(gòu),初學(xué)者很難深入領(lǐng)會(huì)。而且工程熱力學(xué)的很多概念和結(jié)論都是用數(shù)學(xué)公式來(lái)表達(dá)的,且推導(dǎo)過(guò)程并沒(méi)有結(jié)合具體的物理過(guò)程,而僅僅是通過(guò)數(shù)學(xué)關(guān)系式間的變換得出其物理結(jié)論。例如,從熵的定義式來(lái)看,熵應(yīng)該與換熱量和系統(tǒng)溫度有關(guān),但定義式又是怎樣反映熱過(guò)程進(jìn)行的方向、限度和條件呢?由于學(xué)生以前很少接觸用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述物理概念的方法,普遍感覺(jué)熱力學(xué)的概念抽象難懂。
1.2 內(nèi)容相互交叉且難理解
工程熱力學(xué)的研究?jī)?nèi)容也很多,主要包括熱力系統(tǒng)、狀態(tài)參數(shù)等基本概念,熱力學(xué)第一、第二定律等基本定律,常用工質(zhì)的性質(zhì),過(guò)程和循環(huán)的分析及計(jì)算方法,化學(xué)熱力學(xué)等等。有些章節(jié)的內(nèi)容還可以單獨(dú)成為一門(mén)學(xué)科方向,如研究燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)學(xué),研究氣體流動(dòng)的空氣動(dòng)力學(xué)等。
可見(jiàn),這些具體的研究?jī)?nèi)容,即與熱力學(xué)的基本原理相關(guān)聯(lián),又引伸出許多復(fù)雜的公式和結(jié)論,還有自己相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系。在學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)生普遍感覺(jué)課程的內(nèi)容繁多,應(yīng)付不暇,難于理解,顧此失彼。
1.3 公式應(yīng)用條件復(fù)雜且難記憶
工程熱力學(xué)與工程實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系密切,涉及面廣,公式很多。即使同一個(gè)公式,在不同的應(yīng)用條件下,也有很多不同的表達(dá)形式。例如,熱力學(xué)第一定律對(duì)于閉口系和開(kāi)口系有兩種不同的表達(dá)式;對(duì)于可逆過(guò)程也有不同的表達(dá)形式;對(duì)于理想氣體的可逆過(guò)程還有不同的表達(dá)形式。這么多不同形式的公式,許多學(xué)生很難吃透公式的物理意義和具體的應(yīng)用條件,在遇到熱工實(shí)際問(wèn)題時(shí),往往無(wú)法確定選用哪一個(gè)公式,靈活應(yīng)用就更不用說(shuō)了。
2 明確學(xué)習(xí)目的,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力源泉之一,教學(xué)成功的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師可以從多個(gè)方面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,但最重要的就是在第一堂課上讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目的。教師除了要對(duì)工程熱力學(xué)的發(fā)展歷史,主要研究對(duì)象、內(nèi)容和方法作一個(gè)常規(guī)的介紹外,還應(yīng)對(duì)課程的開(kāi)設(shè)情況、課程的實(shí)用價(jià)值和重要作用進(jìn)行深入細(xì)致的闡述。首先,熱現(xiàn)象幾乎是每一個(gè)工程領(lǐng)域中都會(huì)碰到的物理現(xiàn)象,能量的有效與合理的利用幾乎是每一個(gè)工程師都需要解決的問(wèn)題。在一些領(lǐng)域中,熱現(xiàn)象的規(guī)律還是制約技術(shù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。所以,在境內(nèi)外的高等工程教育中,傳熱學(xué)、熱力學(xué)與流體力學(xué)課程的開(kāi)設(shè)相當(dāng)普遍。其次,無(wú)論從工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看,還是從節(jié)約能源消耗來(lái)看,理工科學(xué)生都應(yīng)該具備合理節(jié)能、用能的意識(shí),并懂得其基本的應(yīng)用技術(shù)。而熱工類(lèi)課程的內(nèi)容就是合理用能及節(jié)能理論中的最基礎(chǔ)與最核心的部分。最后,還應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)和生活中的實(shí)例,讓學(xué)生明白學(xué)到的熱力學(xué)知識(shí)可以解決和解釋很多實(shí)際問(wèn)題,特別要強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)與課程的聯(lián)系,和實(shí)際問(wèn)題在課程中的理論基礎(chǔ)。這樣,才能使學(xué)生明確學(xué)習(xí)《工程熱力學(xué)》的專(zhuān)業(yè)目的性,對(duì)學(xué)習(xí)該門(mén)課程充滿(mǎn)期待。
3 教學(xué)方法的改革與實(shí)踐
實(shí)踐證明,提高課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是改進(jìn)教學(xué)方法。針對(duì)工程熱力學(xué)課程的特點(diǎn),經(jīng)過(guò)探索發(fā)現(xiàn),實(shí)行啟發(fā)式教育,在課堂上加強(qiáng)互動(dòng),就一兩個(gè)中心問(wèn)題展開(kāi)討論,讓學(xué)生在思考中吸收新知識(shí)。先進(jìn)的教學(xué)方法既可活躍學(xué)生的學(xué)術(shù)思想,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神,又可顯著提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。
3.1 整合知識(shí)結(jié)構(gòu),優(yōu)化課程體系
調(diào)整后的新專(zhuān)業(yè)所牽涉的知識(shí)結(jié)構(gòu)比以前廣泛的多,要求學(xué)生掌握的知識(shí)面也比以前更寬。從培養(yǎng)復(fù)合型人才考慮,在不增加學(xué)時(shí)數(shù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)對(duì)課程體系進(jìn)行優(yōu)化和整合。
教學(xué)內(nèi)容應(yīng)提高起點(diǎn)、后移重點(diǎn),簡(jiǎn)化大學(xué)物理熱學(xué)中已涉及的部分內(nèi)容,并略去繁瑣的公式推導(dǎo)。強(qiáng)調(diào)課程體系中理論與應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合和相互滲透,注意培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用的觀念。同時(shí),適當(dāng)?shù)亟榻B新型制冷循環(huán)、新型節(jié)能材料的工質(zhì)熱物性等,本學(xué)科的最新研究成果及其應(yīng)用,以擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面,啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。另外,注意與其它課程之間的協(xié)調(diào),上掛高等數(shù)學(xué)、理論和材料力學(xué)等基礎(chǔ)課程,下掛內(nèi)燃機(jī)原理、鍋爐原理、供熱工程、制冷工程等專(zhuān)業(yè)課程,保證其作為技術(shù)基礎(chǔ)課程能為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、今后的工作和進(jìn)一步的研究奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。
3.2 突出重點(diǎn),精講多練
在課堂教學(xué)中,根據(jù)工程熱力學(xué)的特點(diǎn)和教學(xué)改革的要求,應(yīng)采用精講多練的教學(xué)方法。這是因?yàn)椋n程的內(nèi)容多而課時(shí)少,教學(xué)中也不可能做到面面俱到,而某些原理在后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)中還會(huì)應(yīng)用,授課時(shí)應(yīng)有所側(cè)重,實(shí)行“精講”;課程有諸多應(yīng)用條件復(fù)雜的公式,只有通過(guò)多做練習(xí),才能深入理解公式的物理意義、變換規(guī)律及具體應(yīng)用條件,做到融會(huì)貫通,靈活的應(yīng)用它們來(lái)分析解決工程實(shí)際問(wèn)題。
3.3 正確應(yīng)用圖表,化抽象為形象
圖表具有直觀、形象、方便的特點(diǎn),在工程熱力學(xué)中有其特殊的作用,應(yīng)用也是經(jīng)常性的。因?yàn)橛行崃^(guò)程或循環(huán)十分復(fù)雜,一般的分析計(jì)算根本不可能,只能憑借各類(lèi)繪制的圖表進(jìn)行計(jì)算;借助圖表還可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和模擬。所以,引導(dǎo)學(xué)生正確使用圖表是工程熱力學(xué)教學(xué)中應(yīng)該特別重視的。
在剛開(kāi)始接觸簡(jiǎn)單的P-V圖、T-S圖時(shí),為了給理解水蒸氣和濕空氣的圖表奠定基礎(chǔ),就應(yīng)提醒學(xué)生注意圖表的作用和細(xì)節(jié),如怎樣在圖上區(qū)分吸熱、放熱,對(duì)內(nèi)、對(duì)外作功;怎樣在圖上表示熱過(guò)程的方向等等。在介紹水蒸氣的h-s圖和濕空氣的h-d圖時(shí),應(yīng)重點(diǎn)說(shuō)明它們的構(gòu)圖原理,并通過(guò)各種等值線(xiàn)簇的繪制,講解各參數(shù)的變化規(guī)律。另外,為了讓學(xué)生掌握各種圖表的使用方法,還應(yīng)安排一定數(shù)量的、通過(guò)圖表進(jìn)行熱力計(jì)算的習(xí)題。
3.4 利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),促進(jìn)師生互動(dòng)
工程熱力學(xué)課程內(nèi)容含有許多抽象的工作原理圖、系統(tǒng)循環(huán)圖。常規(guī)的板書(shū)教學(xué)浪費(fèi)時(shí)間效果也不太理想。如果把這部分內(nèi)容制作成集聲、光、色、圖、文于一體的多媒體課件,既直觀形象,又新穎生動(dòng)。不但可加強(qiáng)授課的生動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還可加大教學(xué)信息量,增加單位時(shí)間內(nèi)授課內(nèi)容的深度和廣度,有利于學(xué)生理解和記憶課程內(nèi)容。例如,我們可以用多媒體課件演示各種熱過(guò)程曲線(xiàn)的生成,還可以利用計(jì)算機(jī)繪制水蒸氣的各種圖線(xiàn),免除查圖、查表的麻煩。
總之,在課堂上進(jìn)行形象直觀的教學(xué),充分利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),發(fā)揮多媒體的作用,可以幫助教師有效地提高教學(xué)效果和教學(xué)效率,也可以改變學(xué)生死記硬背和被動(dòng)接受知識(shí)的學(xué)習(xí)方式。
3.5 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),理論聯(lián)系實(shí)際
工程熱力學(xué)有較強(qiáng)的工程應(yīng)用背景,在加強(qiáng)基礎(chǔ)理論教學(xué)時(shí),還要注意緊密聯(lián)系工程實(shí)際,吸收當(dāng)今熱工科技的新成果,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性強(qiáng)的特點(diǎn),可以很好地配合課堂教學(xué)。除了開(kāi)設(shè)“空氣絕熱指數(shù)的測(cè)定”、“飽和蒸汽P-T曲線(xiàn)關(guān)系的測(cè)定”等驗(yàn)證性試驗(yàn)外,還開(kāi)設(shè)了綜合設(shè)計(jì)性試驗(yàn),要求學(xué)生根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模约涸O(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,寫(xiě)出詳細(xì)的試驗(yàn),并選擇試驗(yàn)設(shè)備和用具,經(jīng)教師審查合格后,方可開(kāi)始試驗(yàn),最后還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析。通過(guò)試驗(yàn),一方面加深了學(xué)生對(duì)熱力學(xué)基本原理的理解和認(rèn)識(shí),另一方面也鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
在課堂教學(xué)中,還應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際,把抽象的理論知識(shí)與生動(dòng)的工程實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合,用熱力學(xué)理論剖析自然現(xiàn)象,做到學(xué)以致用。一方面,可以采用案例教學(xué)法。例如,用相對(duì)濕度的概念來(lái)解釋為什么陰雨天晾衣服不易干,而晴天易干;用熱效率的概念來(lái)解釋為什么用電爐取暖比用電驅(qū)動(dòng)熱泵取暖浪費(fèi)等等。另一方面,結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容適時(shí)地向?qū)W生介紹學(xué)科的最新研究成果及其應(yīng)用。例如,在講解動(dòng)力循環(huán)時(shí),可以選擇介紹目前內(nèi)燃機(jī)利用蘭金循環(huán)回收廢熱能量,提高整機(jī)效率的方法。實(shí)踐證明,把教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際問(wèn)題密切聯(lián)系的教學(xué)方法,可以加強(qiáng)課堂教學(xué)的前瞻性和趣味性,能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲,使其由“被動(dòng)接受學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)研究學(xué)習(xí)”,對(duì)提高教學(xué)效果大有幫助。
4 強(qiáng)化考試對(duì)教學(xué)的推動(dòng)作用
考試作為檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容掌握程度的標(biāo)尺,關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量和效果。為了使考試成績(jī)能科學(xué)、客觀、公平地反映學(xué)生對(duì)工程熱力學(xué)知識(shí)的掌握和應(yīng)用能力,同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,可采用學(xué)生普遍認(rèn)可的綜合評(píng)定成績(jī)的方式,即平時(shí)成績(jī)占10%、考勤占10%、實(shí)驗(yàn)占10%、期末考試占70%。
為了有效避免學(xué)生死記硬背概念、定律和公式,教師應(yīng)綜合運(yùn)用選擇題、判斷改錯(cuò)題、計(jì)算題和綜合分析題編制試卷,靈活考察熱力學(xué)的基本原理及應(yīng)用。這是因?yàn)閷?shí)際問(wèn)題往往非常復(fù)雜,需要學(xué)生靈活應(yīng)用多方面的理論知識(shí)才能做出正確解答。對(duì)于那些基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)的學(xué)生,只是簡(jiǎn)單記住了書(shū)本上概念、定律和公式,面對(duì)各種似是而非的敘述也會(huì)舉棋不定,做出錯(cuò)誤判斷也不足為奇。
5 結(jié)束語(yǔ)
工程熱力學(xué)是一門(mén)充滿(mǎn)生機(jī)的經(jīng)典學(xué)科,大量的經(jīng)典內(nèi)容仍是現(xiàn)代學(xué)子為培養(yǎng)創(chuàng)新能力必須掌握的重要基礎(chǔ)。由于課程具有概念多且抽象、知識(shí)點(diǎn)多且相互交叉、公式多且應(yīng)用條件復(fù)雜的特點(diǎn),教師要把這門(mén)課講得精彩很不容易。因此,如何有效的提高“工程熱力學(xué)”的教學(xué)質(zhì)量、解決學(xué)生難學(xué)、教師難講的問(wèn)題,是值得長(zhǎng)期研究的課題。
針對(duì)我校熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)課程體系的教學(xué)改革,并結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐,通過(guò)以上的嘗試,有重點(diǎn)、有目的的講解,取得了一定的效果,希望能對(duì)提高本課程的教學(xué)質(zhì)量有所貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教學(xué);工程熱力學(xué);教學(xué)改革
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)17-0263-02
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的基本內(nèi)容,是培養(yǎng)基礎(chǔ)實(shí)、知識(shí)寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高的創(chuàng)新型人才的主陣地,實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力具有重要的作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),使學(xué)生獲得一定的綜合分析能力,培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。工程熱力學(xué)是研究熱能有效利用以及熱能和機(jī)械能等其他能量轉(zhuǎn)換規(guī)律及其應(yīng)用的工程技術(shù)學(xué)科。工程熱力學(xué)概念多、內(nèi)容抽象難懂、系統(tǒng)性和工程性強(qiáng)等特點(diǎn),學(xué)生普遍學(xué)習(xí)感覺(jué)較難。為了促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高課堂教學(xué)質(zhì)量,需要重視工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在工程熱力學(xué)教學(xué)中過(guò)程中的重要性。筆者以工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的制冷循環(huán)為例,探討了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)工程熱力學(xué)的脾補(bǔ)助益。
一、制冷循環(huán)實(shí)驗(yàn)
1.基本熱力過(guò)程。在工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,通常開(kāi)展蒸汽壓縮制冷循環(huán)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的主要目的為:掌握蒸汽壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)的工作過(guò)程及原理;了解制冷壓縮機(jī)、節(jié)流膨脹裝置、蒸發(fā)器和冷凝器的結(jié)構(gòu)和組成;掌握蒸汽壓縮制冷循環(huán)制冷系數(shù)的計(jì)算方法及提高制冷系數(shù)可采用的方法。該制冷循環(huán)中采用F12制冷劑,以毛細(xì)管為節(jié)流膨脹b置,冷凝器為自然對(duì)流式,蒸發(fā)器亦為自然對(duì)流式。在制冷系統(tǒng)中,蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和節(jié)流膨脹裝置是制冷系統(tǒng)必不可少的四大件,其中蒸發(fā)器是輸送冷量的設(shè)備,制冷劑在其中吸收被冷卻的熱量實(shí)現(xiàn)制冷。壓縮機(jī)是心臟,起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放熱設(shè)備,節(jié)流閥對(duì)制冷劑起節(jié)流降壓作用。
其工作過(guò)程為:首先制冷工質(zhì)經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮至高溫高壓狀態(tài),即1―2;高溫高壓的工質(zhì)在冷凝器中將熱量釋放出去,即2―4;制冷工質(zhì)經(jīng)毛細(xì)管膨脹,壓力溫度降低,即4―5;低溫低壓的工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收熱量,即5―1。由此完成一個(gè)完整的制冷循環(huán),見(jiàn)圖1。對(duì)應(yīng)于熱力學(xué)壓焓圖見(jiàn)圖2,1―2在壓縮機(jī)中的壓縮過(guò)程,為等熵壓縮;2―4在冷凝器中的放熱過(guò)程,為定壓放熱;4―5在毛細(xì)管中的膨脹過(guò)程,為節(jié)流過(guò)程(節(jié)流前后焓相等);5―1在蒸發(fā)器中的吸熱過(guò)程,為定壓吸熱。
2.實(shí)驗(yàn)中的參數(shù)測(cè)定。主要完成制冷系數(shù)和制冷量的計(jì)算。
二、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與課堂教學(xué)的統(tǒng)一
通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),學(xué)生認(rèn)識(shí)了制冷系統(tǒng)的基本組成和運(yùn)行過(guò)程,了解了制冷系統(tǒng)部件在工作過(guò)程中的基本特點(diǎn),能夠領(lǐng)會(huì)教師在課堂教學(xué)中對(duì)制冷系統(tǒng)的敘述和描繪。同時(shí),經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生能夠主動(dòng)對(duì)制冷循環(huán)的工作過(guò)程提出自己的看法,尋找提高系統(tǒng)制冷效果的途徑。例如:教師以前在課堂上介紹完制冷循環(huán)后,提到如何改進(jìn)或提高系統(tǒng)制冷量,夏天在高溫時(shí),不要將室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)定過(guò)低。學(xué)生在理解時(shí),總是先去回想制冷系數(shù)的計(jì)算公式,然后才去認(rèn)可,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)后,學(xué)生能夠較好地理解這一原因。同時(shí)對(duì)制冷循環(huán)熱力過(guò)程圖中的定熵壓縮、定壓吸放熱以及節(jié)流過(guò)程有了更好的理解和體會(huì)。在此基礎(chǔ)上,教師將前面可逆過(guò)程、平衡態(tài)以及理想過(guò)程回串,學(xué)生將會(huì)對(duì)熱力學(xué)中的相關(guān)概念有著更深入的認(rèn)識(shí),提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。
通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方式進(jìn)行合理組織,鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組裝、調(diào)試試驗(yàn)臺(tái),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,與學(xué)生討論確定實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)測(cè)定參數(shù)以及實(shí)驗(yàn)后的自我評(píng)議,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力,提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。同時(shí)在課堂教學(xué)中注意與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的統(tǒng)一、銜接,加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。
三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和體系
工程熱力學(xué)作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,與工程實(shí)際密切相關(guān)。在教學(xué)過(guò)程中,需要有很多的工程問(wèn)題作為背景。以教科書(shū)為單一內(nèi)容的PPT演示,并不能滿(mǎn)足課堂學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。筆者根據(jù)多年的教學(xué)心得,主要建議如下:(1)根據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的需要,制定一些具有典型性的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn),如制冷循環(huán)實(shí)驗(yàn)、工質(zhì)熱物性測(cè)定、絕熱節(jié)流效應(yīng)測(cè)定等。(2)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)組織模式。鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手開(kāi)展目標(biāo)性實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)自我評(píng)議,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。(3)更新教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,增添新的測(cè)試儀器和設(shè)備,不斷滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)熱力學(xué)學(xué)習(xí)的要求。(4)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)中心,隨著計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,同時(shí)為了解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備少,實(shí)驗(yàn)時(shí)間受限的問(wèn)題,建立遠(yuǎn)程與虛擬實(shí)驗(yàn)中心,可以滿(mǎn)足學(xué)生課后隨時(shí)學(xué)習(xí)、探索的需要。
參考文獻(xiàn):
[關(guān)鍵詞]卓越計(jì)劃;創(chuàng)新;工程熱力學(xué);教學(xué)改革
[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2016)08-0153-02
沈陽(yáng)理工大學(xué)于2011年9月正式入選教育部第二批“卓越計(jì)劃”實(shí)施高校,能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)正式列入沈陽(yáng)理工大學(xué)“卓越計(jì)劃”和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃專(zhuān)業(yè)。工程熱力學(xué)課程作為能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,是能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的必修主干課。本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)內(nèi)燃機(jī)方面的專(zhuān)業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識(shí),也為從事相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作和科學(xué)研究工作提供重要的理論基礎(chǔ)。通過(guò)本課程學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握熱力學(xué)的基本規(guī)律,并能正確運(yùn)用這些規(guī)律進(jìn)行熱工過(guò)程和熱力循環(huán)分析。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)抽象、邏輯思維能力。工程熱力學(xué)是能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生首先接觸的專(zhuān)業(yè)課程,課程概念復(fù)雜抽象,公式適用的范圍不一,內(nèi)容繁多且聯(lián)系工程實(shí)際廣泛,這些都給學(xué)生學(xué)習(xí)該門(mén)課程來(lái)帶困難。目前對(duì)于工程熱力學(xué)課程的教學(xué)反應(yīng)來(lái)看,教師不好教,學(xué)生不容易理解,對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不夠。隨著國(guó)家和學(xué)校對(duì)“卓越計(jì)劃”的實(shí)施,從專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和定位上也對(duì)課程教學(xué)提出了新的要求,所以對(duì)工程熱力學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)改革十分必要,因此,考慮到以上因素,對(duì)工程熱力學(xué)課程從以下幾方面進(jìn)行了改革。
一、教學(xué)內(nèi)容改革
(一)實(shí)踐創(chuàng)新型教學(xué)目標(biāo)的確立
工程熱力學(xué)課堂的教學(xué)重點(diǎn)在“工程”,在以往的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)中都是重理論輕實(shí)踐,大量的學(xué)時(shí)都用在了公式的推導(dǎo)和計(jì)算中,對(duì)于學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)不夠。在“卓越計(jì)劃”和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃指導(dǎo)下,將每一章的教學(xué)目標(biāo)分解為基本目標(biāo)和重點(diǎn)目標(biāo),基本目標(biāo)是在課堂上通過(guò)講解使所有學(xué)生都能理解接受的基本知識(shí)、基本理論和基本應(yīng)用,重點(diǎn)目標(biāo)是通過(guò)課下組織的工程實(shí)踐活動(dòng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)小組將課堂所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐和創(chuàng)新中去,以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
(二)強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)方向優(yōu)化課程內(nèi)容
2012年教育部新版高校本科專(zhuān)業(yè)目錄中調(diào)整熱能與動(dòng)力工程為能源與動(dòng)力工程。能源與動(dòng)力工程致力于傳統(tǒng)能源的利用及新能源的開(kāi)發(fā)利用,專(zhuān)業(yè)方向包括熱能動(dòng)力及控制工程方向、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車(chē)工程方向、制冷低溫工程與流體機(jī)械方向和水利水電動(dòng)力工程方向等。沈陽(yáng)理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)為車(chē)用內(nèi)燃機(jī)方向,在有限學(xué)時(shí)下,保證學(xué)科基本理論體系系統(tǒng)性和完整性的前提下,優(yōu)化課程內(nèi)容,強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)所需內(nèi)容。例如,對(duì)于基本理論方面重點(diǎn)講解理想氣體的性質(zhì)和熱力過(guò)程;對(duì)于基本理論的應(yīng)用,詳細(xì)講解活塞式內(nèi)燃機(jī)的循環(huán),對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)、蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)做了解性介紹。
(三)注重理論聯(lián)系實(shí)際
在教學(xué)過(guò)程中,注重將實(shí)際生活中與熱力學(xué)相關(guān)的問(wèn)題引入課程中,通過(guò)課程所學(xué)的知識(shí)來(lái)解釋發(fā)生在身邊的事和物。在講解的過(guò)程中讓學(xué)生明白,通過(guò)工程熱力學(xué)課程所學(xué)的知識(shí)可以解決本專(zhuān)業(yè)所涉及的實(shí)際專(zhuān)業(yè)問(wèn)題,提高學(xué)生對(duì)于課程重要性的認(rèn)識(shí)。
二、教學(xué)方法改革
(一)啟發(fā)式+對(duì)比式教學(xué)
啟發(fā)式教學(xué)是指教師在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)教學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律,從學(xué)生的實(shí)際出發(fā),采用多種方式,以啟發(fā)學(xué)生的思維為核心,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,促使他們生動(dòng)活潑地學(xué)習(xí)的一種教學(xué)指導(dǎo)思想。啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵在于設(shè)置問(wèn)題情境。如在講解熱力學(xué)第一定律基本能量方程式時(shí),分別以門(mén)窗關(guān)閉房間內(nèi)的空調(diào)和冰箱為例啟發(fā)學(xué)生利用基本能量方程式來(lái)解決判斷實(shí)際問(wèn)題;以人吃飯、工作和變胖(瘦)與基本能量方程式做對(duì)比分析,加深學(xué)生對(duì)于該方程的理解。
(二)注意工程實(shí)踐和創(chuàng)新意識(shí)的建立和培養(yǎng)
為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,構(gòu)建理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育培養(yǎng)體系,在課程教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生用工程熱力學(xué)知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考,加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力,注重增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐與創(chuàng)新意識(shí)的建立和培養(yǎng)。
(三)積極開(kāi)展課外創(chuàng)新訓(xùn)練
鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新訓(xùn)練小組,通過(guò)學(xué)生根據(jù)所學(xué)到的工程熱力學(xué)的知識(shí),自己完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品,或者根據(jù)老師給定的方向,申請(qǐng)校級(jí)及以上級(jí)別的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在實(shí)踐環(huán)節(jié)上,結(jié)合挑戰(zhàn)杯、汽車(chē)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新訓(xùn)練等,鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,鼓勵(lì)學(xué)生采用發(fā)散性思維來(lái)思考問(wèn)題,全面提升學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
三、教學(xué)手段改革
(一)多媒體教學(xué)
在傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)的基礎(chǔ)上,將多媒體技術(shù)引入教學(xué)中,多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)了文字、圖片和動(dòng)畫(huà)等信息的融合,使教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)的展示給學(xué)生,增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(二)虛擬仿真演示平臺(tái)
在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上制作了工程熱力學(xué)虛擬仿真演示平臺(tái)來(lái)輔助教學(xué)。例如:在講解熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換過(guò)程時(shí),先用虛擬仿真演示平臺(tái)以動(dòng)畫(huà)的方式演示內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽動(dòng)力裝置、壓氣機(jī)和壓縮制冷裝置的工作原理,然后再分析其熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程,提高學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生的興趣。在虛擬仿真演示平臺(tái)上還集成了常用的工質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)和熱力性質(zhì)表、濕空氣的焓濕圖、水蒸氣的焓熵圖等,并能夠?qū)崿F(xiàn)常用工質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)的快速查詢(xún)。
(三)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)
課堂教學(xué)迫使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)接受大量的教學(xué)信息,使部分學(xué)生不能夠充分消化所學(xué)內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供多種方式進(jìn)行師生互動(dòng),提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性;網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上可以下載教學(xué)課件、參考書(shū)、習(xí)題庫(kù)等資料,學(xué)生可以利用課余時(shí)間學(xué)習(xí),在線(xiàn)測(cè)試等相關(guān)功能可讓教師及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)掌握程度,提高學(xué)生成績(jī)。
搭建課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)施平臺(tái),將課程每一章的教學(xué)目標(biāo)、知識(shí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)指南、案例、練習(xí)、拓展學(xué)習(xí)和在線(xiàn)測(cè)試等諸多教學(xué)要求固化在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)施平臺(tái)中,為老師提供教學(xué)助手和工具,給學(xué)生提供探究平臺(tái),變封閉式課堂為開(kāi)放式課堂,引入外部教學(xué)能量和教學(xué)資源。
(四)建立并及時(shí)更新課程的資料庫(kù)
工程熱力學(xué)課程是一門(mén)實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程,其中的很多理論目前都已經(jīng)用于實(shí)際產(chǎn)品,因此在一些課程內(nèi)容中可引入一些實(shí)際應(yīng)用例子進(jìn)行介紹,以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。同時(shí),課后也布置學(xué)生收集工程力學(xué)應(yīng)用的新技術(shù),并分析其所應(yīng)用的理論,提交報(bào)告,將其作為成績(jī)考核的一部分,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。
四、課程改革實(shí)踐效果
經(jīng)過(guò)幾年的探索與實(shí)踐,工程熱力學(xué)課程的改革已初見(jiàn)成效,通過(guò)對(duì)改革前后幾屆學(xué)生的對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)有以下方面的效果:
(一)學(xué)習(xí)成績(jī)提高了
改革后學(xué)生對(duì)于基本概念和基本理論的理解較好,特別是對(duì)于實(shí)際應(yīng)用計(jì)算題解答比改革前有大幅度改善。
(二)創(chuàng)新能力增強(qiáng)了
學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯、汽車(chē)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽獲獎(jiǎng)和獲批大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新訓(xùn)練等項(xiàng)目的數(shù)量與等級(jí)都有所增加,并有多人和獲得專(zhuān)利。
五、結(jié)束語(yǔ)
工程熱力學(xué)是能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)經(jīng)典課程,為培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提供重要的基礎(chǔ)知識(shí)。結(jié)合“卓越計(jì)劃”和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃,通過(guò)工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革,提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,不僅使能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生受益,在新版教學(xué)計(jì)劃中新開(kāi)設(shè)熱工基礎(chǔ)課程的車(chē)輛工程和裝甲車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生也可以從中受益。
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[關(guān)鍵詞]化工熱力學(xué);能源化學(xué)工程;教學(xué)實(shí)踐;教學(xué)體會(huì)
化工熱力學(xué)是化工類(lèi)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)必修課程之一,主要講述熱力學(xué)定律在化學(xué)工程領(lǐng)域的應(yīng)用,包括化工過(guò)程中各種形式的能量之間相互轉(zhuǎn)換規(guī)律及過(guò)程趨衡的極限條件等。它是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際化工問(wèn)題思維方法的重要專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)課[1-3]。然而該課程的課程內(nèi)容抽象、計(jì)算繁瑣,學(xué)生感到非常難學(xué)又缺乏實(shí)際應(yīng)用,在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生產(chǎn)生恐懼和厭學(xué)心理,達(dá)不到良好的教學(xué)效果,因此,我們對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行一些改革和嘗試,希望激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,進(jìn)而更好地掌握這門(mén)課程,為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ)。武漢大學(xué)2013年新開(kāi)設(shè)的能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)是由1958年原武漢水利電力學(xué)院開(kāi)辦的“電廠(chǎng)化學(xué)”專(zhuān)業(yè)發(fā)展而來(lái),主要面向電力行業(yè)及高效潔凈能源領(lǐng)域(包括超臨界火電、核電、生物質(zhì)能、氫能、新型化學(xué)電源等),培養(yǎng)掌握化學(xué)與化工基礎(chǔ)理論及能源化學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能的未來(lái)行業(yè)發(fā)展的領(lǐng)軍人物。目前,本專(zhuān)業(yè)主要有水處理、材料腐蝕與防護(hù)、化學(xué)監(jiān)督與控制、能源化學(xué)四個(gè)主要研究方向。為了適應(yīng)學(xué)校對(duì)新專(zhuān)業(yè)發(fā)展和一流學(xué)科建設(shè)的要求,2015年在本專(zhuān)業(yè)大三學(xué)生中新增設(shè)了《化工熱力學(xué)》這門(mén)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂積極性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,夯實(shí)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ),使他們?cè)?4學(xué)時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中理解并掌握本門(mén)課程的基本概念,并且將抽象的理論與實(shí)際的能源化學(xué)過(guò)程聯(lián)系起來(lái)是本課程的核心教學(xué)任務(wù)。本文結(jié)合我校能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),淺談《化工熱力學(xué)》的教學(xué)體會(huì),著重對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行了探索和實(shí)踐,為培養(yǎng)能源化學(xué)工程領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物奠定基礎(chǔ)。
1明確教學(xué)內(nèi)容與課程主線(xiàn)
結(jié)合我校《化工熱力學(xué)》課程以工程應(yīng)用為中心、專(zhuān)業(yè)研究方向覆蓋面廣等特點(diǎn),我們選用了朱自強(qiáng)等編著、化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化工熱力學(xué)》作為教材[4],同時(shí),也鼓勵(lì)學(xué)生使用部分參考教材(《化工熱力學(xué)》,馮新等編,2008;《化工熱力學(xué)(第二版)》,陳鐘秀等編,2000;《化工熱力學(xué)導(dǎo)論(原著第七版)》,J.M.史密斯等編,劉洪來(lái)等譯,2007)[5-7]。化工熱力學(xué)發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng),已形成較完整的知識(shí)體系,如何在54學(xué)時(shí)內(nèi)有效地把關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)教授給學(xué)生是本課程教學(xué)實(shí)踐的關(guān)鍵。由于本專(zhuān)業(yè)學(xué)生在大二《物理化學(xué)》課程中已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)了理想氣體相關(guān)的狀態(tài)方程及其應(yīng)用,因此在本課程教學(xué)中不再贅述,而是重點(diǎn)介紹工程實(shí)際應(yīng)用較多的二參數(shù)狀態(tài)方程、化工熱力學(xué)分析、溶液熱力學(xué)、流體相平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡等。在教學(xué)實(shí)踐中,首先,詳細(xì)分析《化工熱力學(xué)》教材結(jié)構(gòu),圍繞主線(xiàn)內(nèi)容合理編排知識(shí)點(diǎn);其次,建立好各知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系,讓學(xué)生在大腦中建立化工熱力學(xué)框架圖;最后,根據(jù)能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的需要,適當(dāng)刪減補(bǔ)充了教材內(nèi)容,結(jié)合學(xué)科動(dòng)態(tài),增強(qiáng)化工熱力學(xué)的應(yīng)用能力,如燃料電池開(kāi)路電壓的計(jì)算、水/二氧化碳共電解制合成氣過(guò)程中氣體組成的計(jì)算等。
2改變單一課堂教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力
化工熱力學(xué)課程設(shè)計(jì)的公式多而繁雜,學(xué)生在開(kāi)始學(xué)習(xí)階段容易產(chǎn)生恐懼厭學(xué)心理,傳統(tǒng)的單一課堂教學(xué)模式具有“教師主導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)”的特點(diǎn),與本課程“教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)”的教學(xué)目的存在較大偏差。因此,應(yīng)改變傳統(tǒng)單一課堂講授模式,充分采用“啟發(fā)式”和“參與式”相結(jié)合的教學(xué)方法。首先,教師在課前預(yù)習(xí)階段設(shè)疑(提出問(wèn)題),促使學(xué)生思考,復(fù)習(xí)舊知識(shí),預(yù)習(xí)新知識(shí);其次,教師在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中采用多媒體和板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)方式解疑(解決問(wèn)題),并通過(guò)對(duì)例題和習(xí)題的講解加深學(xué)生對(duì)化工熱力學(xué)原理、方法和應(yīng)用的理解,同時(shí),教學(xué)過(guò)程中應(yīng)避免陷于抽象的說(shuō)教和枯燥的公式推導(dǎo)之中,重點(diǎn)講述化工熱力學(xué)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用條件和物理意義;最后,課堂教學(xué)結(jié)束后,教師主動(dòng)與學(xué)生面對(duì)面交流答疑(探討問(wèn)題),并設(shè)置思考題讓學(xué)生查閱相關(guān)資料。通過(guò)“設(shè)疑—解疑—答疑”的漸進(jìn)式教學(xué)方法達(dá)到對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)舉一反三的目的,同時(shí),吸引學(xué)生注意力,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
3課堂教學(xué)與工程實(shí)踐密切結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生初步的工程觀點(diǎn)
化工熱力學(xué)由于理論性較強(qiáng)、基本概念多且抽象,而且本科生在學(xué)習(xí)過(guò)程中接觸科研課題及工程實(shí)踐的機(jī)會(huì)較少,將課堂教學(xué)內(nèi)容與科研課題及工程實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái),建立“以應(yīng)用為中心”、“探究式”的特色教學(xué)模式,緊密聯(lián)系我校在能源化學(xué)工程領(lǐng)域(特別是超臨界火電、核電、生物質(zhì)能、氫能、新型化學(xué)電源等方面)開(kāi)發(fā)利用的化學(xué)工程實(shí)際問(wèn)題,把學(xué)科前沿領(lǐng)域的科研成果帶入課堂,可以使他們強(qiáng)化科研思想、激發(fā)聽(tīng)課興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力;同時(shí),可以讓學(xué)生獲取利用化工熱力學(xué)基本原理解決工程實(shí)際問(wèn)題提供思路和方法,培養(yǎng)學(xué)生初步的工程觀點(diǎn)。
4考核方式方法研究
傳統(tǒng)的期末一張考卷為準(zhǔn)的考試方式不利于學(xué)生能力的培養(yǎng),也不能全面地體現(xiàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度,為了更加系統(tǒng)全面地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的認(rèn)識(shí)情況,我們對(duì)課程的考核方式方法進(jìn)行了改革探索。目前,課程成績(jī)總評(píng)包括平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)兩部分,其中平時(shí)成績(jī)包括學(xué)生的課堂綜合表現(xiàn)、課程預(yù)習(xí)、平時(shí)作業(yè)三個(gè)部分,各占10%;期末考試采用開(kāi)卷方式考試,考試的題目偏重于對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和其在能源化學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用。然而由于該課程的課程內(nèi)容抽象、計(jì)算繁瑣,教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)仍有部分學(xué)生存在畏懼厭學(xué)心理,因此,在今后的教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)考慮進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,在課堂教學(xué)中引入分組討論,開(kāi)展導(dǎo)向性的專(zhuān)題研究,將課程內(nèi)容與能源化學(xué)過(guò)程(特別是學(xué)科動(dòng)態(tài))相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生查閱資料和分工協(xié)作的能力,為學(xué)生下一步學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程夯實(shí)基礎(chǔ)。
5結(jié)束語(yǔ)
在《化工熱力學(xué)》課程的教學(xué)實(shí)踐和嘗試中,首先要明確教學(xué)內(nèi)容與主線(xiàn),打破單一的學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)講的模式,理論聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的興趣,并且在教學(xué)的過(guò)程中對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改革創(chuàng)新,因材施教,為學(xué)生下一步學(xué)習(xí)更專(zhuān)業(yè)的能源化學(xué)工程知識(shí)和從事新能源行業(yè)工作奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞:大學(xué)教學(xué) 熱力學(xué) 基本概念 教學(xué)方法
熱力學(xué)是一門(mén)具有專(zhuān)業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)課程,但是它又包含了專(zhuān)業(yè)課程的特色,是進(jìn)行后期深入研究學(xué)習(xí)的理論和基礎(chǔ),它還有很強(qiáng)的技術(shù)性和實(shí)用性。熱力學(xué)相關(guān)的熱力技術(shù)和節(jié)能環(huán)保問(wèn)題日益凸顯,所以需要在教學(xué)中深入教學(xué)創(chuàng)新,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情。本文就如何在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生掌握課本知識(shí)和應(yīng)用作出了分析。
一、熱力學(xué)的含義與其構(gòu)架
熱力學(xué)是研究熱現(xiàn)象中物質(zhì)系統(tǒng)在平衡時(shí)的性質(zhì)與其建立能量的關(guān)系,以及物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)與外界相互作用(包括能量傳遞和轉(zhuǎn)換)的一門(mén)學(xué)科。因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)變的普遍性,所以熱力研究的成果被運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域之中。
從宏觀角度來(lái)看,熱力學(xué)在其的發(fā)展過(guò)程中,針對(duì)其內(nèi)容可以分為兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)體系,首先可以從它的基礎(chǔ)理論來(lái)進(jìn)行講學(xué),其次可以結(jié)合所學(xué)從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行應(yīng)用教學(xué);如果從熱力學(xué)的教學(xué)體系來(lái)劃分,卻可以將其教學(xué)劃分為三大點(diǎn),首先是它的概念,然后是它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,最后是對(duì)它的性質(zhì)和實(shí)際操作進(jìn)行劃分。
在教學(xué)中教師要保證學(xué)生對(duì)其意義有一定的認(rèn)知,引導(dǎo)學(xué)生掌握熱力學(xué)的基本概念,幫助他們重建熱力學(xué)的知識(shí)構(gòu)架,要做到這一點(diǎn)就必須要從以下幾個(gè)方面入手,進(jìn)行知識(shí)的梳理。
(一)對(duì)熱力學(xué)的概念進(jìn)行分析,包括它的公式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律(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)第三定律等)
(二)對(duì)熱力學(xué)的中的基本熱力(包括理想氣體;實(shí)際氣體;水蒸氣;濕空氣;制冷工質(zhì))性質(zhì)進(jìn)行研究分析。
(三)從熱力學(xué)研究的實(shí)際操作過(guò)程中分析計(jì)算工質(zhì)在設(shè)備中的數(shù)據(jù)變化,分析影響能量轉(zhuǎn)換效率的因素,尋求轉(zhuǎn)換效果更高的有效途徑。
二、熱力學(xué)教學(xué)方法
(一)結(jié)合實(shí)際教學(xué)
在教學(xué)中對(duì)日常生活中的一些熱力學(xué)現(xiàn)象,用專(zhuān)業(yè)化的熱力學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析,對(duì)其作出科學(xué)合理的解釋。通過(guò)這樣的教學(xué)讓學(xué)生充分體會(huì)到課堂知識(shí)與平常的生活息息相關(guān),促使他們對(duì)老師的教學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣和學(xué)習(xí)熱情,以此來(lái)達(dá)到提高教學(xué)效率的目的。如在教學(xué)中向?qū)W生提出與生活相關(guān)的問(wèn)題:空調(diào)與冰箱的工作原理是否相同?等,在課堂上應(yīng)該做到適時(shí)的穿插一些與生活有關(guān)的問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生自主思考的能力。還能在教學(xué)中介紹一些熱力學(xué)在生活中應(yīng)用的著名例子,如低溫實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)始人卡末林?昂內(nèi)斯利用范德華方程式創(chuàng)造出了液態(tài)氣體,對(duì)人類(lèi)科學(xué)的進(jìn)步作出了巨大的推動(dòng),讓學(xué)生在切身體會(huì)中感受化工熱力學(xué)對(duì)實(shí)際生活中的指導(dǎo)作用。
(二)加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)理論的教學(xué)
熱力學(xué)是一門(mén)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼n程,又可以說(shuō)它是完美的學(xué)科,因?yàn)槠淅碚摵凸蕉际墙?jīng)過(guò)認(rèn)真演算的,因此在教學(xué)中要著重對(duì)公式和理論進(jìn)行論述,幫助學(xué)生掌握和理解熱力學(xué)。
教師上課過(guò)程中對(duì)基本的概念、含義、公式中的相關(guān)數(shù)據(jù)要做出一定的分析和解釋?zhuān)寣W(xué)生從根本上明白公式所要表達(dá)的意義,同時(shí)在引用理論和實(shí)際例子時(shí),保證它的準(zhǔn)確性和代表性,讓學(xué)生對(duì)熱力學(xué)的概念有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。
公式的演算和推導(dǎo)也不需要將所有的數(shù)據(jù)都拿出來(lái)分析講解,為了減少推導(dǎo)量,只需對(duì)影響推導(dǎo)結(jié)果的關(guān)鍵部分著重講解就行,其他的推導(dǎo)過(guò)程可以簡(jiǎn)單略過(guò),這樣既保證了課堂進(jìn)度還提高了課堂教學(xué)的效率。
學(xué)生必須具備合理運(yùn)用熱力學(xué)公式的能力,由上文可以看出,公式的運(yùn)用對(duì)熱力學(xué)的理解是密切聯(lián)系的,因此教師在教學(xué)過(guò)程中一定要幫助學(xué)生深入理解公式內(nèi)涵,引導(dǎo)他們?cè)趯?shí)踐中應(yīng)用。
(三)多樣化教學(xué)
在教育中教師不僅僅是需要傳授知識(shí)還需要引導(dǎo)他們自主去學(xué)習(xí),“授人以魚(yú),不如授人以漁”就說(shuō)明了這個(gè)道理,傳統(tǒng)的教學(xué)多以“填鴨式”教育進(jìn)行,僅僅依靠老師通過(guò)課本單方面的講學(xué)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代教育的需求,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要有熱情才有不斷學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力,所以在教學(xué)中我們要充分的利用多媒體信息技術(shù),做到在課堂外沒(méi)有老師進(jìn)行指導(dǎo)的情況下也能進(jìn)行自主學(xué)習(xí),根據(jù)自身的接受度選擇熱力學(xué)相關(guān)的資料進(jìn)行學(xué)習(xí),對(duì)課堂上老師講授的知識(shí)進(jìn)行一個(gè)擴(kuò)充和完善,教師也能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)解答學(xué)生的問(wèn)題,拉近師生之間的距離,在不是不覺(jué)中營(yíng)造出了一種良好的教學(xué)氛圍。
(四)結(jié)合實(shí)際教學(xué)
熱力學(xué)雖然是一門(mén)具有很強(qiáng)理論性的專(zhuān)業(yè)性學(xué)科,但是在生活中,熱力學(xué)其實(shí)離我們很近,因此教師在教授一些基本概念的時(shí)候,可以思考一下是否能舉出與生活相結(jié)合的例子以此來(lái)幫助學(xué)生更好更快的理解和記憶,可以在介紹熱力第二定律的時(shí)候,為了讓學(xué)生明白熱力傳導(dǎo)的過(guò)程,舉出生活中常見(jiàn)的例子,如高壓鍋,煮各種難以煮熟的食物的時(shí)候,通過(guò)加壓的方法,讓鍋內(nèi)溫度超過(guò)100℃,加速高壓鍋的工作效率,還有熱力過(guò)程具有方向性這一特點(diǎn)也能舉出相關(guān)例子,如啟動(dòng)的汽車(chē)在沒(méi)有外力的作用下,能將車(chē)胎轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能停止下來(lái),但反過(guò)來(lái),汽車(chē)車(chē)輪不可能吸收空氣中的熱能將其轉(zhuǎn)換成動(dòng)能再旋轉(zhuǎn)起來(lái),通過(guò)這樣的教學(xué)方式,在教授基本理論知識(shí)的同時(shí)又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí),通過(guò)實(shí)例幫助學(xué)生加深對(duì)熱力學(xué)基本概念的掌握和應(yīng)用。
(五)研討式教學(xué)
確立學(xué)生為主體原則進(jìn)行教學(xué),充分了解學(xué)生原有的熱力學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)水平,貼近生活的教學(xué),在進(jìn)行基本概念的講說(shuō)時(shí),遵循由易到難、由簡(jiǎn)到繁的教學(xué)順序,能夠讓學(xué)生更好的進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),充分調(diào)動(dòng)他們的積極性,提高他們的學(xué)習(xí)興趣,針對(duì)學(xué)生個(gè)體的差異,進(jìn)行不同層次的教學(xué)。
熱力學(xué)具有抽象性的特點(diǎn),導(dǎo)致學(xué)生對(duì)其主要問(wèn)題認(rèn)識(shí)不夠深刻,對(duì)它失去了學(xué)習(xí)的興趣。
三、創(chuàng)新教學(xué)的具體內(nèi)容
1、結(jié)合熱點(diǎn)問(wèn)題
在教學(xué)中教師應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前熱工領(lǐng)域的一些備受矚目的問(wèn)題進(jìn)行講學(xué),如當(dāng)前的熱點(diǎn),環(huán)境資源問(wèn)題、降低能源消耗和日本核電站事故等問(wèn)題,就此問(wèn)題在課堂上開(kāi)展討論,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。同時(shí)還能在課上給學(xué)生實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì),通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)更深入的理解問(wèn)題,分析問(wèn)題,激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我總結(jié)。
2、課堂活動(dòng)與常規(guī)教學(xué)相結(jié)合
信息技術(shù)的飛速發(fā)展,教師也應(yīng)該在現(xiàn)有知識(shí)的基礎(chǔ)上不斷完善自我,主動(dòng)吸收新知識(shí),上網(wǎng)搜集相關(guān)信息,在課堂上對(duì)書(shū)本上的知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)充,對(duì)課本材料進(jìn)行詳細(xì)的閱讀,對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行合理科學(xué)的規(guī)劃,根據(jù)最近信息整合調(diào)整,將老舊之后的成本知識(shí)優(yōu)化,通過(guò)多媒體教學(xué)課件為學(xué)生提供一個(gè)多樣化、多視角的教學(xué)信息。
同時(shí)對(duì)課本中的重點(diǎn)難點(diǎn)要構(gòu)建相應(yīng)的練習(xí)題型,讓學(xué)生在寫(xiě)作業(yè)的時(shí)候自主回顧重難點(diǎn),多布置一些與和生活有關(guān)的問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),上課前通過(guò)課前提問(wèn)對(duì)舊的知識(shí)進(jìn)行回顧,再導(dǎo)入相關(guān)新知識(shí)。
3、培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力
當(dāng)代教育要求學(xué)生不光要學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)還要有自主分析、解決、總結(jié)問(wèn)題,在教導(dǎo)熱力學(xué)課程的時(shí)候,讓學(xué)生把這門(mén)課程當(dāng)成需要解決的問(wèn)題去對(duì)待,形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,熱力學(xué)在教學(xué)中作為一個(gè)理論性較強(qiáng)的科目,但是由于它又與實(shí)際緊密結(jié)合,所以老師在講授知識(shí)的時(shí)候可以舉出實(shí)例,讓學(xué)生更為直觀的理解教師所講授的知識(shí),這就要求教師在教學(xué)中不斷改進(jìn)教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,運(yùn)用創(chuàng)新的教學(xué)方法,不僅有利于學(xué)生形成自主行動(dòng)、思考、分析問(wèn)題的能力,還有利于在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力,所以要在課堂教學(xué)中將基礎(chǔ)理論結(jié)合實(shí)際進(jìn)行教學(xué),讓熱力學(xué)的教學(xué)變得更為輕松有效,這樣的教學(xué)方法不僅僅對(duì)熱力學(xué)教學(xué)具有重大的意義,還能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)其他課程。
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關(guān)鍵詞:化工熱力學(xué) 化學(xué)工程與工藝 學(xué)習(xí)興趣
化工熱力學(xué)是一門(mén)理論性和邏輯性很強(qiáng)的課程,在學(xué)習(xí)過(guò)程中概念多而抽象,并且非常容易混淆,公式繁多并且推導(dǎo)復(fù)雜。這些特點(diǎn)使得學(xué)生缺乏必要的學(xué)習(xí)興趣,造成化工熱力學(xué)課程的教學(xué)效果普遍欠佳。學(xué)生形容其是“一大堆的基本概念,沒(méi)完沒(méi)了的公式,無(wú)窮無(wú)盡的計(jì)算,是一門(mén)“含含(焓)糊糊傷(熵)腦筋”的課程。因此,如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)化工熱力學(xué)的興趣,使學(xué)生能夠掌握基本的熱力學(xué)原理,能夠從熱力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)解決日常生活和化工過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題,培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實(shí)際的能力,是本課程必須首先解決的問(wèn)題。為此我們進(jìn)行了一些有益的嘗試。從教材選擇、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、運(yùn)用生活實(shí)例等方面進(jìn)行了探索,旨在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,從而加深學(xué)生對(duì)化工熱力學(xué)基本原理的掌握與應(yīng)用能力,收到了較好的效果。
一、選用合適各高校學(xué)生特點(diǎn)的教材
目前,化工熱力學(xué)教材版本較多,有浙江大學(xué)朱自強(qiáng)等編著的,有清華大學(xué)高光華等編著的,有天津大學(xué)馬沛生編著的等。每套教材都涵蓋了化工熱力學(xué)的基本教學(xué)內(nèi)容,但又有各自的特點(diǎn)。在教材的選用方面,必須結(jié)合高校化學(xué)工程與工藝學(xué)生的整體素質(zhì)水平,綜合考慮,不宜盲目照搬。如馮新等主編的化工熱力學(xué)教材,在編寫(xiě)時(shí),始終堅(jiān)持“從生活中來(lái),到生產(chǎn)中去”的主旨。教材編寫(xiě)內(nèi)容始終圍繞“為什么要學(xué)――學(xué)什么――如何學(xué)――如何用”展開(kāi)。在近三年采用馮新等編著的新版教材后,武漢工程大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)化工熱力學(xué)的學(xué)習(xí)熱情明顯提高,在教學(xué)反饋中,多數(shù)學(xué)生認(rèn)為該教材緊密結(jié)合生活與化工生產(chǎn)實(shí)際,如“液化氣成分的選擇”、“以壓縮天然氣為燃料的出租車(chē)的里程問(wèn)題”以及“低溫?zé)峁芙捣嗖罔F路凍土‘多動(dòng)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。使他們對(duì)日常生活中熱力學(xué)問(wèn)題有了進(jìn)一步的了解,培養(yǎng)了在日常生活中對(duì)一些科學(xué)問(wèn)題的分析與思考能力。
二、重視緒論教學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情
在一些課程教學(xué)中,緒論部分往往是易被教師忽略的章節(jié)。但我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),一個(gè)好的緒論就是一盞指路的明燈,學(xué)生對(duì)一門(mén)課程的興趣程度,與緒論講述的好壞,有非常直接的關(guān)系。緒論教學(xué)不僅可以讓學(xué)生詳細(xì)了解化工力學(xué)課程的歷史發(fā)展、學(xué)科脈絡(luò)和學(xué)科意義,更重要的是它能適時(shí)地激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生從總體上初步把握課程的內(nèi)容和特點(diǎn),為整個(gè)課程開(kāi)個(gè)好頭。我們?cè)诮虒W(xué)中,一般會(huì)用4節(jié)的時(shí)間,先入為主,首選向?qū)W生提出一些日常生活中常見(jiàn)的熱力學(xué)問(wèn)題與現(xiàn)象,如為什么會(huì)有高原反應(yīng),為什么鐵會(huì)生銹,而生成的鐵銹不會(huì)自動(dòng)變成鐵,為什么化工廠(chǎng)要用這么多的換熱器,核電站究竟怎么發(fā)電,與普通火電站有什么異同點(diǎn)?通過(guò)一系列的提問(wèn),使學(xué)生產(chǎn)生聯(lián)想,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生用熱力學(xué)的嚴(yán)密思維去思考生活中遇到的一切問(wèn)題。同時(shí)結(jié)合我校學(xué)生剛經(jīng)過(guò)化工廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的特點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生思考在化工生廠(chǎng)過(guò)程中用到哪些經(jīng)典的熱力學(xué)知識(shí),工廠(chǎng)是如何節(jié)能降耗的,將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到更接近實(shí)際的系統(tǒng)上。通過(guò)4個(gè)學(xué)時(shí)的緒論教學(xué),課后總有很多學(xué)生圍著老師表達(dá)想法和看法,表現(xiàn)出對(duì)化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)的極大熱情。
三、多應(yīng)用聯(lián)系生活和生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)例教學(xué),生動(dòng)教學(xué)內(nèi)容
枯燥的理論知識(shí)永遠(yuǎn)也吸引不了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,讓熱力學(xué)的知識(shí)從生活實(shí)踐中來(lái),反過(guò)來(lái)再指導(dǎo)我們的生產(chǎn)實(shí)踐,才能提高學(xué)生對(duì)該課程的興趣。生動(dòng)的實(shí)例是提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的良藥。考慮到學(xué)生對(duì)生產(chǎn)沒(méi)有感性認(rèn)識(shí),課程教學(xué)應(yīng)盡可能用從生活中來(lái)到生產(chǎn)中去的實(shí)例,并精心設(shè)計(jì)。如在流體的p-V-T關(guān)系一章的教學(xué)中,以p-V-T行為與液化氣成分選擇的關(guān)系為例,先問(wèn)學(xué)生液化氣的選擇問(wèn)題。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一系列烷烴p-V-T圖的利用,來(lái)解釋為什么天然氣有這么多的優(yōu)點(diǎn),但沒(méi)有作為瓶裝液化氣的原因,而瓶裝液化氣只能選擇丙烷和正丁烷。另一個(gè)例子是汽車(chē)用壓縮天然氣的問(wèn)題。作者鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)武漢市正在運(yùn)行的出租車(chē)司機(jī)進(jìn)行用氣經(jīng)濟(jì)情況調(diào)查,由于多數(shù)司機(jī)憑經(jīng)驗(yàn)知道加同樣的氣,冬天用氣比夏天經(jīng)濟(jì),但不知道其究竟是什么原因,通過(guò)學(xué)生自己向司機(jī)的調(diào)查與說(shuō)明,極大地提高了學(xué)生的自豪感,深深覺(jué)得自己的所學(xué)在生活中有用武之地,從而提高了學(xué)習(xí)的熱情。
四、將現(xiàn)代化教學(xué)手段與傳統(tǒng)板書(shū)有機(jī)結(jié)合,豐富課堂氣氛
多媒體教學(xué)具有信息量豐富、圖表顯示方便、鏈接轉(zhuǎn)移自由等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于化工熱力學(xué)課程,從歷年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生反饋的意見(jiàn)看,完全采用多媒體進(jìn)行教學(xué),并不是最佳選擇。化工熱力學(xué)教學(xué)中大量的公式及推導(dǎo),大量的熱力學(xué)圖表的集中展示,會(huì)使學(xué)生大腦高度緊張,而長(zhǎng)時(shí)間地觀看屏幕,也易使學(xué)生產(chǎn)生視覺(jué)疲勞,跟不上老師的思路,造成學(xué)習(xí)興趣下降,反而有損教學(xué)的實(shí)際效果。
近幾年來(lái)的實(shí)踐表明,采用多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)有機(jī)結(jié)合的方式,更符合化工熱力學(xué)課程的特點(diǎn),有利于學(xué)生的互動(dòng),更有利于提高教學(xué)質(zhì)量。通過(guò)板書(shū),將相關(guān)公式與理論推演一步步詳細(xì)列在黑板上,與多媒體相比更利于學(xué)生集中精力,跟隨教師的思路進(jìn)行思考和記錄。此外,利用校園網(wǎng),開(kāi)設(shè)BBS論壇,對(duì)課堂教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行延伸,方便學(xué)生不受時(shí)間和空間限制地進(jìn)行討論和提問(wèn),也極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
盡管化工熱力學(xué)的許多內(nèi)容是枯燥和抽象的,但在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐和反思中,我們通過(guò)對(duì)教材的選擇、教材內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方式改革,提高了學(xué)生對(duì)于化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和積極性,培養(yǎng)了應(yīng)用化工熱力學(xué)的理論和觀點(diǎn)解決化工過(guò)程實(shí)際問(wèn)題的初步能力。以后,我們會(huì)進(jìn)一步探索課程改革的方法,為培養(yǎng)寬口徑、厚基礎(chǔ)、復(fù)合型的化工高級(jí)人才而努力。
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預(yù)計(jì)1-3個(gè)月審稿 北大期刊
教育部主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級(jí)期刊
連云港化工高等專(zhuān)科學(xué)校主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級(jí)期刊
中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級(jí)期刊
上海大學(xué)社會(huì)學(xué)院社會(huì)工作系主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級(jí)期刊
工業(yè)和信息化部主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級(jí)期刊
國(guó)家地震局地質(zhì)研究所主辦