建筑环境与设备工程专业“工程热力学”课程改革探索

摘要：突出了建筑环境与设备工程专业开设“工程热力学”课程的重要性，分析了课程教学的现状及弊端，介绍了“工程热力学”课程教学改革的实践，从提高教师专业素养、加强青年教师工程意识、精雕教学技巧以解决课程概念多和公式多的难点、从多途径增加教学辅助手段等方面着手探讨了教学方法的多样性。总结了教学改革的效果，提出“教”、“学”两方面互相配合、全面培养学生的综合能力是改善课程教学改革的目的所在。

关键词：建筑环境与设备工程专业；工程热力学；改革探索

作者简介：欧阳琴（1978–），女，湖南攸县人，湖南工业大学土木工程学院，讲师；寇广孝（1962-），男，陕西咸阳人，湖南工业大学实验室建设与设备管理处，教授。（湖南 株洲 412007）

基金项目：本文系2009～2012年湖南省教改项目“地方院校建筑环境与设备工程专业特色课程和特色教材建设的研究”（项目编号：湘教通[2009]321号-220）、“地方院校仪器设备共享平台建设的研究与实践”（项目编号：湘教通[2010]243号-256）、2007年湖南工业大学双语教学示范课程建设项目、2010年湖南工业大学教学改革研究项目（项目编号：2010D54）的研究成果。

中图分类号：G642.3     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2011）12-0191-02

热力学为能源工程、材料工程、机械工程、化学工程、航空航天工程、生物工程等多门学科奠定了基础，热工理论的研究与应用直接决定能源转化效率、节能技术及环境保护实施的成效，对于人类社会的可持续发展具有重大意义。因此，热力学课程仍将作为高校工程类专业的重要基础课程之一，加强热力学课程的教学效果对高级工程及科技人才的培养意义非凡。[1]在我国共有近170所高校开设建筑环境与设备工程专业（以下简称“本专业”），无一例外均将“工程热力学”课程设置为主干专业基础课之一。它不仅是后续专业课程的理论基础，同时可直接为学生今后的科研和工程实践提供理论指导。笔者总结了在本课程教学工作中的经验与不足，分析“教”、“学”等多方面的原因，切实提出改革措施并加以实施，对比改革前、后的教学效果，总结成文以供同仁参考。

一、教学现状及突出问题

1.课时剧减，教师在内容选择及教学手段方面被动

根据培养计划调整，本专业“工程热力学”课时一再缩减，目前普遍减少至64学时甚至是56 学时。本课程内容多、任务重，教师普遍反映难以在有限课时内系统地完成课程教学，更谈不上良好的教学效果。课时紧凑的事实在课程内容的选择和前后衔接上给教师带来了实际困难。学生学习方式的多元化与“意识独立、惰性突出”的趋势使得“满堂灌”的方式已经过时。教学现状亟待改革，因此，摸索出一套既能契合高校人才培养目的又能满足社会用人需求的教学方法势在必行。

2.学生概念模糊，对核心理论的掌握情况不佳

熟悉本课程的人都知道，“概念繁多”、“公式众多”、“内容抽象”是“工程热力学”课程的特点。由于课程中的概念、公式与规律都是绕不开的基本知识点或重点内容，教师上课难免枯燥、布置作业量大，学生上课压力大，情绪不高。再加之扩招后的生源参差不齐，少部分学生因为跟不上进度，甚至放弃了本课程的学习。一些抽象概念，比如“焓”、“熵”等，学生理解不透彻。对于“工程热力学”的主线——第一定律与第二定律，尤其是后者，学生难以有效掌握。因为内容多，混淆理想气体与实际气体的情况常发生，不少学生在水蒸气计算题中开笔就写。

3.理论与实践难以有效结合，无法加深学生对理论知识的理解

“工程热力学”与工程实践结合紧密，教材内容涉及工程设备众多，小至压力表、节流阀、汽缸等，大至汽轮机、压缩机、冷却塔、热泵、电冰箱、空调、锅炉等。课程一般开设在二年级第一学期，尚未进行认识实习，学生基本没有感性认识。单纯依靠课堂讲述难以结合设备结构将其工作原理讲解清楚。再加上目前大批青年骨干教师正在成为各高校讲台上的主力军，他们虽然拥有高学历，但学习成长在“电脑”旁，也缺乏实践环节的进修，自身的工程实践缺乏，因此授课过程显得枯燥、空洞，激发不了学生的学习兴趣。

4.教师专业素养有待提升，教学方法与技巧需要加强

“教学”一词，“教”在先。教师依然是点燃学生求知欲望的火炬。“工程热力学”是一门经典学科，并且随着科技的日新月异，热力学在新领域的应用不断增多。一个好的教师不单单是要透彻掌握课程原理，还应该时时充电，把握学科前沿，改善教学方法和手段，以稳健、积极的教学作风为学生打开知识的大门，培养其对课程内容的应用能力。而现状是，部分高校片面抓“科研”、轻“教学”，迫使教师为了评优争先、职称晋级等短期利益不愿多花心思潜心修炼基本功，也疏于琢磨教学方法。甚至有部分教师缺乏责任，上课只是照本宣科，走走过场，教学质量显著下降。

二、教学改革方案

1.利用网络教学平台，精选教材内容

一方面正视课时减少的实际困难，精心选择教学内容，突出教学主线。教学主线紧抓“两个定律”，也即“能量转化过程中‘量’守恒而‘质’下降的特点”。另一方面，根据本专业特点，强化第一定律、第二定律、工质特性、循环（尤其是制冷循环）等相关知识点。同时，鉴于学时所限尽量不做无意义的重复讲解。

教育的核心是“授以渔，而非鱼”。无论多么优秀的教师也无法倾其所有把学生今后所需要的知识都“灌”给学生。所以教学过程中，讲解完概念以后，尽量教学生实际的“方法”，使学生掌握后能举一反三解决类似问题。比如着重讲解压焓图在理论循环中的应用，学生掌握了方法后对于解决之后会遇到的系统热工计算与热工分析就能做到触类旁通、心中有数。虽然教师上课并没有从头到尾地“满堂灌”，适当地安排了课堂问答、讨论，并精心准备了课后习题，学生上课兴趣增强，容易集中注意力。

在网络上共享课件与讲义、多种教材与参考书、习题库与解答、试题库及标准答案，设置公开信箱解答疑问，对于特殊的疑难问题专门解答。这样，学生可以有选择地进行预习与复习，同时也有利于基础不同的学生获取所需资源，达到各自的学习目的。

2.提高学生兴趣，精雕教学方法讲解概念，抓好核心理论主线

面对在蜜罐中成长的90后，一味“高标准、强要求”显然不符合时代趋势。教师要调动学生情绪，营造良好的课堂气氛，培养学生对课程的兴趣。爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师。”教师需要展现其自身良好的教育素质，激发学生饱满的学习热情，从绪论入手就紧扣学生的心弦，精心设计每堂课的教学进程。课堂要“松紧适宜”、“外松内紧”，可以穿插讲解名人名家有趣的热力学故事，问学生空调一般开几度、为什么夏季空调温度越低越不节能等。

良好的教学效果需要教师专业精通、精心设计教学过程、灵活使用教学手段，好比把教学过程当成木工打磨家具，巧用工具和心思才能做出既美观又实用的产品。根据工程热力学概念、公式多且抽象等特点，巧妙抓住授课对象的本质，并串联相似、相关的概念，通过对比加强理解与记忆。比如第一章中的“状态”、“过程”、“循环” 三个基本概念，在讲授时形象地将之与几何中的“点”、“线”、“面”进行对比讲解，既能阐述各自定义又使学生清楚彼此的关系。讲解公式时着重加强理解，让学生学会“用”而不是会“背”。考试环节只考查属于基本概念范畴的少数公式，其余公式通通附在试卷中，以备学生查用。

核心理论主线依然是能量转化中的“两个定律”，同时要阐明能量转化效率对社会可持续性发展所起的关键作用，提高学生的专业自豪感和社会责任感。各种工质热力过程的讲解要清晰明确，重点讲述与专业相关的制冷循环，而动力循环仅做普通讲解。通过课堂讲授与课后练习督促学生重点掌握压焓图、温熵图、水蒸气焓熵图、湿空气焓湿图、工质热物性表的使用，以便学生日后顺利解决工程实际问题。

3.督促青年教师攻克“工程实践关”，多途径增加教学辅助手段

减轻教学任务、安排青年教师下工程现场或实验室工作半年到一年、[2]坚持定期进行教学法研究活动等。通过以上方法增强青年教师的工程意识，授课过程做到心中有数、言之有物。

多媒体课件能生动直观地展现图片、图形、表格与动画，集光、形、色于一体，新颖生动，可以直接作用于学生的多种感官，从而激发学生的学习热情，发挥着积极的辅助教学作用。[3]对于讲解工作原理图、系统循环图等相关章节，使用多媒体课件的效果更加明显。必须说明的是，传统的板书手段由于书写快捷、方便增删，对于讲解公式推导等方面依然有不可替代的优势。结合传统教学与多媒体教学的各自优势，灵活应用以配合不同知识点的特点来实施教学。另外，有针对性地利用实物教具辅助教学，通过多种途径获取温度计、压力计、节流阀、翅片管等实物甚至次品、模型，帮助讲解课程中的设备或配件。

4.与时俱进优化教育理念，全面提升教师专业素养

强化教师责任心，呼唤“教书育人”为本的理念，敦促教师多花时间、精力投身教学。专业发展日新月异，教师主动吐旧纳新，把握学科前沿，跟踪学科发展，更新知识体系，学习使用更先进的教学方法，在课堂教学中也应该结合具体教学内容适时地向学生介绍本学科研究的新进展、新成果。[4]

着力从两个方面改善教学现状。一方面，课前充分进行教学设计、把握课堂节奏，有效提升教学效果。良好的课程设计可以成为教学实施的“施工图纸”，包括别出心裁的教学情境、丰富先进的教学手段、紧凑有效的教学环节、精准有趣的教学用语。灵活控制课堂节奏，讲述重点难点、穿插“问—答”互动巩固理解，适时地归纳总结帮助学生消化，对于容易混淆的概念以精准的字眼将其概括、区分。有位先知曾说过：“告诉我，我会忘记；让我看，我会记住；让我参与，我会明白。”另一方面，尽量让学生参与和课程相关的项目，培养主人翁意识。例如大学生研究性学习和创新项目就是以学生为主进行的。鉴于学科发展的良好态势，本专业教师主持、参与了多个科研、教研项目及横纵向课题。也尽量将工程实践中遇到的问题及其解决方案作为案例与学生共享，使学生深刻理解课程知识的应用。

三、教学改革效果

对比笔者2008年～2010年前后三次的教学效果，由于有针对性地改善不足、不断优化教学方法，取得了一系列的实际教学效果，表现为学习兴趣普遍增加、学习主动性不断增强；高年级考研通过率提高、低年级有意愿报考研究生的学生增多；优化了考试方式后，尽管难度相当，及格率有增加趋势，平均分基本接近70分。同学之间团结互助，学习气氛良好，不管是优生还是差生均有明显进步。专业课的任课教师也反映由于基础较为扎实，学生具备一定的工程经验，授课过程较之以前更顺利。综上所述，所做的工作已经取得一定成效。诚然，这仅仅是开端，在以后的教学工作中我们将一如既往开展教学改革，服务专业教学，为社会输送合格人才。

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):121-122.

[2]童钧耕.工程热力学课程教学改革的几点看法[J].中国电力教育,2002,(4):70-72.

[3]顾祥红,李宏,李晓颖.工程热力学课程教学方法与手段的改革[J].大连民族学院学报,2006,(1):90-92.

[4]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):39-40.

（责任编辑：王祝萍）

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