導語：如何才能寫好一篇工程熱力學基本概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：數(shù)學物理；工程熱力學；教學

作者簡介：高蓬輝（1979-），男，山西興縣人，中國礦業(yè)大學力學與建筑工程學院，副教授；張東海（1977-），男，江蘇徐州人，中國礦業(yè)大學力學與建筑工程學院，副教授。（江蘇 徐州 221116）

基金項目：本文系中國礦業(yè)大學青年教師教學改革資助項目（項目編號：2001207）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）22-0087-02

“工程熱力學”為能源工程、機械工程、化學工程、材料工程以及航空航天工程等多門學科的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，熱工理論的研究與應(yīng)用直接決定能源轉(zhuǎn)化效率、節(jié)能技術(shù)及環(huán)境保護實施的成效，對于人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。因此，作為高校工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，加強“工程熱力學”的教學效果就尤為重要。我國近兩百所高校開設(shè)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)，全部將“工程熱力學”課程設(shè)置為主干專業(yè)基礎(chǔ)課之一?！肮こ虩崃W”課程不僅是后續(xù)專業(yè)課程學習的理論基礎(chǔ)，同時直接為學生今后的科研和工作實踐提供理論指導，具有重要的學習意義和實際應(yīng)用價值。[1]

筆者根據(jù)自身在“工程熱力學”課程教學過程中的切身體會和經(jīng)驗，指出應(yīng)注重將基礎(chǔ)數(shù)學、物理理論知識融會于“工程熱力學”課程講授過程中，促進學生對熱力學中抽象概念和過程的深入理解，達到提高和改善教學效果的重要作用和目的。

一、基礎(chǔ)數(shù)學物理知識在熱力學理論中的體現(xiàn)

熱力學的先修課程主要有高等數(shù)學和普通物理等課程，在教學中發(fā)現(xiàn)許多學生高等數(shù)學知識薄弱，需要在課堂教學中講解大量的高等數(shù)學知識，才能使課堂教學質(zhì)量得到保證，然而卻浪費了“工程熱力學”課程自身的教學時數(shù)，因此探索基礎(chǔ)數(shù)學、物理知識體系與熱力學之間合理的聯(lián)系以及有機過渡的教學方法成為熱力學教學中必須重視的問題之一。

熱力學作為一門非常系統(tǒng)且抽象的學科，其科學性、嚴謹性主要是通過各個章節(jié)中貫穿其中的數(shù)學體系來構(gòu)建而成的。如何科學、深入理解這些繁雜這些概念和數(shù)學結(jié)論，成為課堂教學活動中非常關(guān)鍵的一環(huán)。以下我們將例舉熱力學中非常重要的一些基于數(shù)理知識的基本概念和理論推導過程。

1.狀態(tài)參數(shù)

在熱力學的教學過程中，我們把系統(tǒng)中瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況，稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡稱為狀態(tài)。[2]熱力狀態(tài)反映了工質(zhì)大量分子熱運動的平均特性，描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。而狀態(tài)參數(shù)是熱力系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)，與熱力過程無關(guān)，狀態(tài)參數(shù)的這一特性的數(shù)學特征為點函數(shù)，表示為：

（1）

循環(huán)積分為：

（2）

在教學活動中，應(yīng)將微分的理念融入到狀態(tài)參數(shù)概念的講解中，并通過全微分將熱力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)為點函數(shù)的特性進一步闡述，使學生深入理解熱力狀態(tài)參數(shù)的特殊性。

2.微變量dh與變化量h的區(qū)別

在熱力學第一定律的學習過程中，對于焓有兩個非常相似的公式：

（3）

（4）

上式（3）和（4），從外形來看，非常相似，且學生在學習過程中，也容易忽視其細微差別。從數(shù)學角度來看，在教學過程中應(yīng)對其進行區(qū)分。式（3）為焓的微分計算表達式，dh為焓的微變量值；式（4）為焓的改變量計算表達式，h為焓的變化量，即式（4）是通過對式（3）進行積分后得到的。這些細微概念上的差別，帶來完全不同的熱力學分析。通過上述的詳細講解和區(qū)別，可以加深學生對熱力學中相關(guān)公式和計算過程的理解。

3.卡諾循環(huán)與極限的概念

卡諾循環(huán)解決了在一定的高溫熱源T1和低溫熱源T2間，熱功轉(zhuǎn)換最大效率的問題。由于卡諾循環(huán)是典型的可逆循環(huán)，在整個熱力轉(zhuǎn)換過程中，沒有熵產(chǎn)，即沒有不可逆因素所引起的做功能力的損失，因此，該循環(huán)熱效率ηtc=1-T2/T1成為兩熱源T1、T2之間工作熱機的最大循環(huán)熱效率。

在課堂講解中，聯(lián)系實際工業(yè)生產(chǎn)和生活中的熱力機械，指出實際熱力機械的熱功轉(zhuǎn)換效率都低于卡諾循環(huán)熱效率ηtc，原因在于卡諾循環(huán)作為可逆循環(huán)，是一理想熱力循環(huán)，其熱效率為實際生產(chǎn)、生活中熱力循環(huán)效率的極限。[3]因此，實際生產(chǎn)和生活中的熱力循環(huán)效率只能小于卡諾循環(huán)的熱效率，不可能大于卡諾循環(huán)的熱效率。這樣從數(shù)學極限的角度也解釋了為什么卡諾循環(huán)效率是一定高、低溫熱源間工作熱機的最大效率的問題，使學生更加容易理解卡諾循環(huán)這節(jié)的相關(guān)概念和理論。

4.音速

研究流體在管道內(nèi)流動時，我們提出了音速α，并且對定熵流動中音速用下面的公式進行計算：

（5）

在得到音速與溫度之間的函數(shù)關(guān)系時，指出理想氣體定熵過程方程式：

（6）

對式（6）進行變形，得到 （7）

在將式（7）代入式（5）時，遇到與是否等效的問題，從形式看，一為偏微分關(guān)系，另一為全微分關(guān)系。但從變量與因變量的角度來看，同樣反映出變量與因變量間的函數(shù)變化關(guān)系，在課堂教學過程中，需要對這一細微差別進行講解，以促進學生對物理過程以及數(shù)學關(guān)系的理解，不可一帶而過，從而造成學生概念以及數(shù)學關(guān)系理解上的斷層和缺失。

二、構(gòu)筑基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學”課程有機結(jié)合的教學方法

“工程熱力學”課程的一個重要特點是基本理論多，基本概念抽象。為此，在課堂教學中針對基本理論部分，把講解重點放在基本理論和基本概念的深入理解上，如狀態(tài)參數(shù)、可逆過程、熱功轉(zhuǎn)換、熱力學第一、二定律、卡諾循環(huán)、卡諾定律、熵等，這些一定要詳細講解、分析透徹。特別是熱力學第二定律的課堂教學中，因為該部分內(nèi)容概念抽象、原理費解，又不能用實驗來演示，所以學生學習非常困難，但熱力學第二定律作為“工程熱力學”課程的核心內(nèi)容之一，非常重要。凡此種種，筆者作為“工程熱力學”課程的講授教師，在教學活動中，認為通過將基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學”課程有機結(jié)合的教學方法，可以提高和改善課堂教學效果，促進學生對“工程熱力學”課程內(nèi)容的掌握和理解。教學活動中可以采取以下的方法，以實現(xiàn)將基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學”課程結(jié)合的教學：

1.課程準備階段

在“工程熱力學”課程的備課階段，先將本章節(jié)內(nèi)容難以理解的概念、定理以及公式推導過程摘出來，同時考慮這些部分與哪些基礎(chǔ)數(shù)學、物理知識相關(guān)，并將這部分數(shù)理知識作為課堂講授內(nèi)容的鋪墊部分準備到“工程熱力學”課程的課堂教學活動中，即將這部分基礎(chǔ)數(shù)理知識寫入課堂講義、PPT教學幻燈片中。

2.課堂講授階段

在“工程熱力學”課程的課堂講授過程中，將熱力學基本概念、原理和公式的推導與基礎(chǔ)數(shù)理知識結(jié)合起來，在講授過程中，實現(xiàn)熱力學本身內(nèi)容與基礎(chǔ)數(shù)學、物理知識的互動講解，從而達到改善教學效果、使學生易于理解和掌握的教學目的，實現(xiàn)學生對復(fù)雜、難懂內(nèi)容的系統(tǒng)把握和理解。

3.課后反饋階段

課后可以與學生圍繞課程教學內(nèi)容進行溝通，對課堂教學不足之處進行查漏補缺，一方面可以掌握學生的掌握情況，另一方面可以對教學方法不斷改進，起到再次升華的作用。

三、結(jié)論

“工程熱力學”作為能源、機械和化工等眾多學科領(lǐng)域方面的一門基礎(chǔ)專業(yè)課，其重要性不言而喻。如何改進已有的教學方法，改善和提高現(xiàn)有的課堂教學效果，成為各高?！肮こ虩崃W”課程教師所共同關(guān)注的關(guān)鍵問題之一。本文從筆者自身的教學體會出發(fā)，根據(jù)“工程熱力學”課程內(nèi)容的特點，提出將基礎(chǔ)數(shù)理知識融入到“工程熱力學”的教學活動中，并給出了實現(xiàn)將基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學”課程結(jié)合的教學方法和途徑，為“工程熱力學”課程的講授提供了新的思路和方法，對其他課程的教學改革也有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]歐陽琴，寇廣孝.建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)“工程熱力學”課程改革探索[J].教育教學研究，2011，（12）：191-192.

篇2

關(guān)鍵詞：科研案例教學法；工程熱力學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0039-02

“工程熱力學”是能源與動力工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學與研究的主要對象是熱能與其他形式能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、轉(zhuǎn)換規(guī)律及應(yīng)用。它不僅是相關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)，而且是在涉及能源、化工和冶金等領(lǐng)域，特別是能源轉(zhuǎn)換與利用的各領(lǐng)域中深入研究、開發(fā)和創(chuàng)新的基礎(chǔ)。該課程的概念性比較強，涉及的理論也較為抽象，同時與生產(chǎn)實際又有十分密切的聯(lián)系。在教學過程中，對該課程老師和學生都有“難教難學”的感受。如何提高“工程熱力學”課程的課堂教學質(zhì)量，一直是相關(guān)專業(yè)教師長期探索的目標。

案例教學法是由哈佛法學院院長朗代爾于1870年最先采用的，在法學教育中發(fā)揮了極大的作用，并被推廣至醫(yī)學、管理學等實踐性和應(yīng)用性較強的學科的教學中普遍應(yīng)用?？蒲邪咐虒W法在案例教學法的基礎(chǔ)上，從分析課程特點及課程教學現(xiàn)狀入手，在教學內(nèi)容上嘗試選用專業(yè)任課教師及課題組已完成的應(yīng)用到該課程基礎(chǔ)知識的科研項目，將其設(shè)計、組織并呈現(xiàn)于課堂，使學生在“工程熱力學”課程中通過對具體科研案例的討論、分析、表達等活動，讓學生在具體的科研案例中牢固掌握該課程的理論知識，形成理論結(jié)合實際的教學方法。在此基礎(chǔ)上促使學生積極思考，主動探索，提高自主學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，并能夠?qū)ⅰ肮こ虩崃W”這門課程靈活應(yīng)用到今后的專業(yè)學習和實際工作中。

一、“工程熱力學”教學改革研究現(xiàn)狀

目前，“工程熱力學”教學改革研究主要集中在以下幾個方面：第一，教學內(nèi)容的設(shè)置和優(yōu)化，主要以課程的設(shè)置、教學內(nèi)容的側(cè)重點和更新點作為重點改革內(nèi)容。[1]第二，實驗課教學的改革，主要對實驗課的比重、實驗教學的方式、實驗考核方式以及實驗課與科研相結(jié)合的教學方式進行了探討。[2]第三，新方法新技術(shù)在“工程熱力學”教學中的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻技術(shù)等也被引入“工程熱力學”教學中，成為教學改革研究的方向之一。[3-5]

案例教學法在“工程熱力學”教學中已有應(yīng)用，[6，7]但科研案例教學法在工科生“工程熱力學”教學中卻鮮有報道。在“工程熱力學”教學中，授課老師往往采用最多的是“舉例”，“舉例”雖然有助于理論知識的形象化，但其局限性是僅僅解決了某個獨立的知識點，而對知識的整合性較差。而科研案例教學法不同于“舉例”的最大區(qū)別在于側(cè)重了知識面的涵蓋，在具體應(yīng)用時設(shè)定了比“舉例”更為復(fù)雜的科研案例情境，應(yīng)用專業(yè)術(shù)語將不同章節(jié)知識點加以整合，形成系統(tǒng)且相對完整的案例，貼近實際，應(yīng)用性更強?？蒲邪咐虒W法利用任課老師的科研課題，將已成熟的科研案例設(shè)計組織后呈現(xiàn)給學生，能夠更好地為學生的專業(yè)學習和“工程熱力學”課程培養(yǎng)目標服務(wù)。

二、科研案例教學法意義及應(yīng)用價值

將科研案例教學法應(yīng)用在工科生“工程熱力學”課程教學中的意義主要有：一是通過具體的科研案例，增強學生對理論課程的興趣，培養(yǎng)學生在思考中掌握此學科的基本概念和理論知識。二是通過科研案例教學，可在一定程度上代替部分實驗教學，解決經(jīng)費及設(shè)備不足造成的實驗難以開展的問題。三是通過針對性強且典型的的科研案例，引導學生思考，加深對知識的理解和記憶，培養(yǎng)學生的自主學習能力、實踐能力、創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題的能力，為其獲得終身學習的能力奠定基礎(chǔ)。四是通過科研案例教學，使得科研為教學服務(wù)的同時，為學生進一步掌握專業(yè)技能和提高實踐能力打下堅實基礎(chǔ)。五是通過科研案例教學，引導和促進教學老師積累科研案例，從事科研工作，起到科研促進教學，教學促進科研的雙重作用。六是通過科研案例教學法在工科生“工程熱力學”課程中的應(yīng)用，進一步完善了工科生“工程熱力學”教學方法的改革。

三、科研案例教學法在工科生“工程熱力學”課程教學中的應(yīng)用

1.科研案例教學法在工科生“工程熱力學”課程實踐教學中的應(yīng)用

“工程熱力學”課程教學的目的就是培養(yǎng)學生掌握熱力學基本概念及其基本定律，理想氣體的熱力性質(zhì)（包括實際氣體），研究熱能與機械能之間的相互轉(zhuǎn)換，分析各種熱力循環(huán)過程、計算與應(yīng)用熱力循環(huán)，培養(yǎng)學生獨立解決實際熱力工程問題的能力。

例如在動力裝置循環(huán)一章中，通過對蒸汽動力裝置循環(huán)的過程及效率的學習，研究提高循環(huán)效率的方法。那如何讓學生更有效地掌握這些方法呢？科研案例教學法應(yīng)是一個較好的嘗試。授課老師通過講解課題組承擔的電廠鍋爐改造及其煙氣余熱回收利用的科研項目，將其問題提出，結(jié)合本章基礎(chǔ)知識分析解決問題的方法，將完整過程呈現(xiàn)給學生，增強學生對本章知識點的興趣，同時引導學生自己提出解決方法，教師加以點評，使之在思考中加深對基本概念和理論知識的理解，從而提高其分析問題和解決問題的能力，進而加強科研能力的培養(yǎng)，充分將教學和科研有機地結(jié)合起來。

2.科研案例教學法在工科生“工程熱力學”課程理論教學中的應(yīng)用

由于“工程熱力學”課程基本概念及基本定律較多，對于學生來說，如此廣泛的知識體系難以在短時間內(nèi)掌握，學生對于“工程熱力學”課程的理論知識感覺枯燥，導致教學效果不理想。所以設(shè)想在工科生“工程熱力學”的教學過程中如果通過典型且含有問題的科研案例，使得抽象的理論變得生動具體，又與實踐相結(jié)合，既提高了學生的積極性，又使得知識點容易被理解。在講解熱力學第二定律時，介紹了狀態(tài)參數(shù)――熵。同學們對這個參數(shù)覺得很難理解，為此引入了課題組承擔的住宅中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的問題研究。介紹利用熵權(quán)理論來確定住宅節(jié)能技術(shù)評價中各個影響指標的權(quán)重，并在此基礎(chǔ)上對方案進行優(yōu)化，從而更直觀準確地判斷和選擇住宅節(jié)能方案。因而科研案例不僅有助于實踐教學，又有助于理論教學的實施。

3.科研案例教學法在工科生“工程熱力學”課程其他方面的應(yīng)用

此外，工科生“工程熱力學”教育中還存在實驗難以開展等問題。而科研案例教學法的開展將在很大程度上解決這些問題?？蒲邪咐虒W中引入實際問題，存在實驗過程和實驗方案設(shè)計。該教學法突出了工科生“工程熱力學”的專業(yè)特點，突破了教材的局限，使學生緊緊圍繞教學重點，通過選擇針對性強且典型的科研案例，突出工科生“工程熱力學”的專業(yè)特點，還可解決因經(jīng)費及設(shè)備不足等造成的工科生“工程熱力學”實驗難以開展等問題。

四、科研案例教學法在工科生“工程熱力學”課程的實施

1.開課前問卷調(diào)查

設(shè)計課前問卷，問卷涉及項目可行性、案例選擇的依據(jù)、案例選擇側(cè)重的專業(yè)方向、案例呈現(xiàn)的方式以及教學效果評價方法等等。

2.收集科研案例

教師收集教研室歷年來承接或參與的科研項目，以及文獻資料中可用于工科生“工程熱力學”課程教學的科研案例（收集的科研案例其內(nèi)容是公開的，或經(jīng)課題負責人同意，可用于教學）。

3.科研案例的選擇和組織

根據(jù)教學內(nèi)容和學生的興趣特點，對案例進行精心的概括、組織。案例的設(shè)計一是要緊扣教學大綱的知識點，將知識點融入到案例的呈現(xiàn)過程中；二是要具有代表性、針對性、可討論性。授課章節(jié)需選擇代表本章重點的科研案例，并針對專業(yè)特點做重點選擇；三是要具有綜合性，是指案例的設(shè)計可以在實例基礎(chǔ)上進行加工或整合，較全面地向?qū)W生展現(xiàn)知識點。同時，案例的選擇還需考慮學生的興趣點，讓學生在興趣盎然的學習過程中，不僅掌握知識，還鍛煉科研思維能力。

4.案例呈現(xiàn)和討論

教師可以通過將文字描述、多媒體手段、圖表等多種手段呈現(xiàn)案例，或者將幾種手段相結(jié)合，引入教學案例。教師呈現(xiàn)案例后，要根據(jù)教學目標來一步步地、循序漸進地啟發(fā)、引導學生積極思考，展開師生之間的對話，充分的溝通能夠豐富學生的見識，開拓學生的視野。學生可以分小組合作對案例中的各種問題進行分析和討論，碰撞思維的火花，發(fā)現(xiàn)和探索解決案例問題的方法，體驗理論如何應(yīng)用于實踐，實踐中如何提煉出理論。

5.案例總結(jié)

案例總結(jié)是科研案例教學中的最后一個環(huán)節(jié)，也是最重要的一個環(huán)節(jié)。在這個環(huán)節(jié)，教師要將討論中碰撞出的各種觀點和看法進行系統(tǒng)的總結(jié)，將案例背后蘊含的理論知識進行歸納。在對工科生“工程熱力學”課程科研案例的總結(jié)中，不僅鞏固了案例討論的成果，也擴充了學生的實踐知識和理論知識體系，加深了學生對于理論知識的理解，促進學生理論聯(lián)系實際能力的發(fā)展。此外，教師還要對本次案例教學進行反思――對案例的有效性反思，對教學的過程反思，對教學的效果反思，不斷完善對于科研案例教學法的掌握和運用。

6.教學效果評價

主要采用考試和問卷調(diào)查的形式進行教學效果評價。通過與以往教學方式后的考試成績進行比較，同時，采用課前、課后問卷調(diào)查的形式共同分析學生學習效果和教師的教學效果。

工科生“工程熱力學”課程一般由各工科院校能源與動力工程專業(yè)承擔，因能源與動力工程專業(yè)每年承接或參與多項科研項目，其中大多是國家級和省級科研項目，具有較高的科研水平和參考價值?？蒲邪咐虒W在工科生“工程熱力學”教學中的應(yīng)用，一定程度上完善了當前工科生“工程熱力學”教學中存在的不足，將科研工作的積累服務(wù)于教學，使學生在學好這門課的同時，為其進一步掌握專業(yè)技能和提高實踐能力打下堅實基礎(chǔ)。同時還可提升教師的教學水平、科研能力和綜合素質(zhì)，做到真正意義上的教研相長。

教學有一定的規(guī)律，但沒有固定的模式。合理采用多種教學手段，激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的作風和創(chuàng)新意識，將是工科生“工程熱力學”教學改革的長遠目標。

參考文獻：

[1]代乾，王澤生，楊俊蘭.能源與動力工程專業(yè)熱工系列課程改革實踐[J].中國電力教育，2013，（5）：74-75.

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[3]高蓬輝，張東海，馮偉，等.將基礎(chǔ)數(shù)學物理知識融入“工程熱力學”教學中的探索[J].中國電力教育，2013，（22）：87-88.

[4]蔣亞龍.工程熱力學課程教學研究初探[J].教育教學論壇，2014，

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[5]譚小群，劉英炎.安全工程專業(yè)“工程熱力學”教學方法探究[J].中國電力教育，2014，（2）：141-142.

篇3

關(guān)鍵詞：工程熱力學;雙語教學;課程體系

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

隨著我國本科教學水平的不斷提高和國際化交流與合作的廣泛開展，就業(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十分重視，2001年教育部在《關(guān)于加強高等學校本科教學工作，提高教學質(zhì)量的若干意見》中提出，要采用英語等外語進行公共課和專業(yè)課教學，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)于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中又指出：要提高雙語教學課程的質(zhì)量，繼續(xù)增加雙語教學課程的數(shù)量。2007年，教育部在《關(guān)于進一步深化本科教學改革，全面提高教學質(zhì)量的若干意見》中指出，要鼓勵開展雙語教學工作。教育部2004年8月開始試行的《普通高等學校本科教學工作水平評估方案》中，雙語教學被列為主要評估點之一。雙語教學的水平已經(jīng)成為衡量高等學校辦學水平的一項重要指標。我國高校在本科生課程雙語教學的實踐過程中，近年來取得了實質(zhì)性的進展，也突顯了課程體系構(gòu)建不合理、重點內(nèi)容設(shè)置不當、教材建設(shè)相對滯后、雙語教學師資不足、雙語學習氛圍較差、課程考核評價方法有待改革等問題。為了使“工程熱力學”在校級精品課程的基礎(chǔ)上進行雙語教學，需要對“工程熱力學”雙語教學的課程體系進行合理構(gòu)建和重點內(nèi)容進行設(shè)置，以期把該課程建設(shè)成為高質(zhì)量的雙語教學課程，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”雙語教學的課程體系構(gòu)建與實施

“工程熱力學”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”課程內(nèi)容具有概念多、基本理論抽象、富含哲學思維和理念、工程應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等特點，要實現(xiàn)該課程的高質(zhì)量雙語教學就要對該課程體系進行合理構(gòu)建，為保證教學效果奠定良好的基礎(chǔ)。該課程經(jīng)過多年的建設(shè)、教學改革和教學經(jīng)驗的積累，已成為校級精品課程，在教師團隊建設(shè)、師資英語水平、多媒體課件及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源、課堂教學方法及課程評價方法等方面均具有良好的條件，為“工程熱力學”雙語教學課程體系的合理構(gòu)建做了較為充分的準備?！肮こ虩崃W”課程教學團隊認真研究了國內(nèi)高校開設(shè)雙語課程的案例，確定了“工程熱力學”雙語教學課程體系主要由教學模式、教學團隊、教學內(nèi)容（如課程大綱、授課計劃）、多媒體課件、課堂教學實施、多層次啟發(fā)式教學方法、網(wǎng)絡(luò)資源、課程成績評價方法等內(nèi)容組成，認為教學模式、教學團隊和教學團隊是保證“工程熱力學”雙語教學質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

雙語教學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模式。近年來我國高校開展的雙語教學模式主要可概括為全外語型、混合型和部分外語型三種。

（1）全外語型。采用外文教材，直接用外文授課。這種模式要求師生均應(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，學生較易掌握課程內(nèi)容，適合學生接觸雙語教學的初級階段，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”課程多年的教學實踐，結(jié)合現(xiàn)有的師資英語水平和學生的實際英語水平，建議對“工程熱力學”采用混合型雙語教學模式。

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

教學內(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”在建成校級精品課程的過程中，在教學大綱、教學計劃、課程的重點和難點、多媒體課件制作和網(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”雙語教學的教學內(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”課程教學團隊經(jīng)過認真調(diào)查研究，并結(jié)合現(xiàn)有的師資條件、課程教學資源、學生的實際英語水平構(gòu)建了“工程熱力學”雙語教學的“三段一改”課程教學方法，“三段”即課前階段、課堂教學階段、課后檢驗階段;“一改”即改革課程考核和評價方法?，F(xiàn)就“三段一改”課程教學方法的實施構(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模式、選定中文教材和外文教材、編制中英文教學大綱和授課計劃、確定課程的主要知識點和重點與難點內(nèi)容、制作多媒體課件、建立習題與思考題庫，并將教學大綱、授課計劃、多媒體課件和習題與思考題庫在學校的畢博網(wǎng)絡(luò)平臺開放，供學生結(jié)合各自的時間、興趣和特點進行課前預(yù)習與課后復(fù)習。教師在課堂講授前預(yù)習要求，以保證學生的預(yù)習效果。

（2）課堂教學階段。課堂教學階段是將課程內(nèi)容傳授給學生。授課語言采用中文和英文，英文講授不低于50%。教學方法采用啟發(fā)式、討論式、課堂提問等方式激發(fā)學生的學習興趣。多媒體課件分別有中文和英文版本，課程的重點內(nèi)容有中英文對照。課堂教學針對不同英語水平的學生分為三個不同層次，即最高層次、平均層次和低層次。最高層次要求學生以英文教材和英文多媒體課件為主，作業(yè)用英文完成;平均層次要求學生以中文教材和英文多媒體課件為主，英文教材為輔，對課程的主要內(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。課堂教學的目標是以平均層次為主要教學對象，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效果，鞏固課堂講授的知識，還可以檢驗學生對知識點的掌握情況，積極征求學生對本課程教學的意見，及時發(fā)現(xiàn)教學過程中出現(xiàn)的問題，改進教學方法，提高教學質(zhì)量。

（4）改革課程考核和評價方法。雙語教學的課程考核和評價方法應(yīng)考慮到雙語教學的特點，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，以引起學生對英語應(yīng)用能力的重視，激發(fā)用英語思考和學習的主動性，保證雙語教學質(zhì)量。

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

二、“工程熱力學”雙語教學重點內(nèi)容的設(shè)置與教學要求

“工程熱力學”雙語教學重點內(nèi)容的合理設(shè)置是保證“工程熱力學”雙語教學質(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，與國際先進水平接軌，滿足人才市場的國際化要求?！肮こ虩崃W”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)合該課程教學團隊多年教學經(jīng)驗的積累，建議將如下內(nèi)容作為“工程熱力學”雙語教學的重點內(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;熱力學基本定律如熱力學第零定律、熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力學第三定律;不同形式的實際氣體方程;熱效率、制冷系數(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)、回熱循環(huán);燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán);燃料電池;燃料電池-燃氣-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)容是不同層次學生必須掌握的“工程熱力學”課程內(nèi)容基本知識點，對不同層次的學生，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進行流利口頭交流，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行課后復(fù)習;平均層次同學能讀懂上述內(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進行交流，能用英語寫作部分作業(yè)題，能用英文多媒體課件進行課后復(fù)習;對低層次同學，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進行溝通，掌握上述課程內(nèi)容的英文詞匯和表達方法，能看懂英文多媒體課件中的上述課程內(nèi)容。在雙語教學中要強調(diào)學科的專業(yè)性，絕不能把雙語教學變成專業(yè)外語教學。

三、結(jié)論

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

參考文獻：

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[4]曲燕.推進專業(yè)課雙語教學的建設(shè)和設(shè)想[J].化工高等教育，

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[5]胡煒，蔣.高校雙語教學實踐初探[J].改革與開放，2010，（18）：

172-173.

篇4

關(guān)鍵詞 熱工學；熵；焓-熵圖；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）23-0076-02

1 引言

食品冷鏈物流（Food Cold Chain Logistics）是上海海洋大學食品科學與工程專業(yè)食品物流工程方向的專業(yè)特色。它是以制冷設(shè)施與技術(shù)作為手段，以食品冷凍冷藏工藝學作為基礎(chǔ)的一項低溫物流系統(tǒng)工程，過程要求易腐食品在生產(chǎn)、運輸、貯藏、銷售直至消費前的一系列環(huán)節(jié)中始終維持在食品規(guī)定的低溫環(huán)境下，以減少食品損耗，保證食品質(zhì)量。它是隨著制冷技術(shù)的發(fā)展而建立起來的，熱工學中有關(guān)熱能和機械能之間相互轉(zhuǎn)換的基本理論和熱量傳遞規(guī)律，正是低溫冷鏈物流實踐應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，而活學活用熱工學的基本理論知識，對學好本專業(yè)起著至關(guān)重要的作用。

熱工學是一門研究熱能利用的基本原理和規(guī)律，以提高熱能利用率為主要目的的課程，包括工程熱力學、傳熱學和熱工基礎(chǔ)的應(yīng)用等部分內(nèi)容。其中，工程熱力學和傳熱學構(gòu)成熱工學的理論基礎(chǔ)，熱能轉(zhuǎn)換的基本概念、熱力學兩大基本定律、理想氣體和蒸汽的熱力性質(zhì)與熱力過程以及濕空氣等內(nèi)容屬于工程熱力學部分，而熱傳導、熱對流和熱輻射等3種熱量傳遞方式的基本理論（包括導熱的基本定律及穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)導熱、對流傳熱和輻射傳熱等）是傳熱學部分主要講述的內(nèi)容。目的是使學生掌握熱能轉(zhuǎn)換和利用的基本原理和規(guī)律，能夠?qū)τ嘘P(guān)熱科學問題進行基本計算訓練和獲得解決相關(guān)工程問題的基本能力[1]。但是，學生在學習過程中反映感到困難最多的就是狀態(tài)參數(shù)概念抽象、圖表復(fù)雜、知識枯燥等。為此，筆者在教學實踐中有以下幾點體會和認識。

2 多角度分層次學習抽象概念――以熵為例

工程熱力學中常用的狀態(tài)參數(shù)有6個：壓力、比體積、溫度、熵、熱力學能和焓。其中，熵的概念學生最難理解。熵是熱力學第二定律導出的重要概念，在熱學中得到廣泛應(yīng)用，近年來在經(jīng)濟學、生態(tài)學等其他學科中也逐漸得到重視和廣泛應(yīng)用[2]。

介紹“熵”這個字的歷史由來 我國最初是沒有“熵”這個字的，它是由Entropy這個單詞根據(jù)意譯而來的。1923年，德國物理學家普朗克來我國講學時，我國物理學家胡剛復(fù)做翻譯，根據(jù)Entropy的定義是熱量除以溫度所得到的商值，而且這個概念與火有關(guān)，于是就在商上另加火字旁，創(chuàng)造了一個新字――“熵”。

介紹熵這個概念的歷史由來 熵的概念由德國物理學家魯?shù)婪?克勞修斯在1850年首次提出，用熵來表示能量分布在空間中的均勻程度，越集中的能量空間分布，系統(tǒng)的熵值就越小；而越均勻的能量分布，系統(tǒng)的熵值就越大，當能量完全均勻分布的系統(tǒng)，熵就達到最大值。

介紹熵的定義 熵是描述所有不可逆過程共同特性的熱力學狀態(tài)參數(shù)，它是不能再被轉(zhuǎn)化做功的能量的量度。可逆過程中，δQ/T的積分值和熱力過程的路徑無關(guān)，因此可以斷定可逆過程的δQ/T一定是某一狀態(tài)參數(shù)的恰當微分，所以取名為熵（S），它的定義式為dS=δQ/T。

介紹熵的特點

1）熵是狀態(tài)參數(shù)，同狀態(tài)函數(shù)焓和熱力學能一樣，一般只計算狀態(tài)參數(shù)的變化；

2）計算不可逆過程的熵變時，其值僅取決于給定的狀態(tài)，與達到狀態(tài)的過程無關(guān)；

3）δQ=TdS的量綱是能量，T是強度量參數(shù)，Q、S是廣延量參數(shù)，計算時必須考慮體系的質(zhì)量。

介紹熵的物理意義 可分為宏觀和微觀兩個方面：從微觀上講，熵反映的是系統(tǒng)的無序度或混亂度；從宏觀上

講，一個熱力系熵的變化，可以表示為熵流和熵產(chǎn)之和，對應(yīng)選定的環(huán)境狀態(tài)，系統(tǒng)熵的變化是系統(tǒng)無效能變化的量度。

重點介紹熵的本質(zhì) 熵是一個反映自發(fā)過程不可逆性的狀態(tài)參數(shù)，自然發(fā)展的情況下，系統(tǒng)各部分能量差總是傾向于均衡。在孤立系統(tǒng)中，實際發(fā)生的過程總是使整個系統(tǒng)的熵值增大，不能減少，極限的情況（可逆過程）保持不變，即孤立系的熵增原理[2]。摩擦生峋褪鞘掛徊糠只械能不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔轨卦黾?；讓一個熱物體同一個冷物體相接觸，熱物體將冷卻，冷物體將變熱，直到兩個物體達到相同的溫度為止。熱量由高溫物體傳至低溫物體，整個系統(tǒng)由高溫物體和低溫物體組成，高溫物體的熵減少，低溫物體的熵增加，熵總變化是它們的代數(shù)和，是增加的；每一次能量從一個較高水平（比如河水下落時，最初處于較高位置）轉(zhuǎn)化到一個較低水平（比如河水落到壩底，處于較低位置），都意味著下一次能再做功的能力減少了。

介紹熵在其他學科上的應(yīng)用 熵是熱力學第二定律導出的重要概念，它不但在熱學中得到廣泛應(yīng)用，而且在生命科學、哲學、經(jīng)濟學、系統(tǒng)科學、生態(tài)學、歷史學、文學、藝術(shù)、語言學、宗教學等社會各個領(lǐng)域的應(yīng)用也得到很多學者的日益重視。例如：探索將生態(tài)系統(tǒng)熵量化為能量輸出或輸入與經(jīng)濟收入或支出之比；以貨幣流為參數(shù)來計算城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)的熵變；以熵與焓的關(guān)系探討地球的熵增；生物與環(huán)境綜合為一個生態(tài)系統(tǒng)，生命體時刻與外界進行能量、物質(zhì)、信息的交換，是一個開放的系統(tǒng)，任何真實的系統(tǒng)都不能脫離環(huán)境而存在，可以用“生命熵”來獨立定義，用熵來分析一個生命體生長、發(fā)育、衰老、死亡的全過程。自然界所有的生物利用和環(huán)境的能量交換趨于多樣、有序、熵減小，最終被環(huán)境選擇，得以進化。

3 結(jié)合應(yīng)用實例學習圖表知識――以焓熵圖為例

水蒸氣的熱力性質(zhì)圖表是熱力過程計算中的重要依據(jù)。但是對這一部分內(nèi)容，學生普遍反映圖表太復(fù)雜，圖中等參數(shù)線太多，表中數(shù)據(jù)參數(shù)太多，水和水蒸氣狀態(tài)又十分復(fù)雜，應(yīng)用起來很不方便。

介紹水和水蒸氣圖表實際應(yīng)用中的優(yōu)缺點 水和水蒸氣的熱力性質(zhì)表優(yōu)點是數(shù)值的準確度高，缺點是數(shù)據(jù)不連續(xù)，需要用內(nèi)插法計算近似值，使得查表工作十分煩瑣。水和水蒸氣的熱力性質(zhì)圖的優(yōu)點是查取方便，熱力過程分析更直觀、清晰和方便；缺點是數(shù)值誤差較大，在工程應(yīng)用容許范圍內(nèi)。優(yōu)先選用的是水和水蒸氣的熱力性質(zhì)圖，其中，溫―熵圖（T-s圖）和壓―容圖（p-v圖）主要是對蒸汽熱力過程進行定性分析使用，而焓―熵圖（h-s圖）主要用作對蒸汽熱力過程的功量和熱量進行定量計算，應(yīng)用更加廣泛。

介紹焓―熵圖的基本特點 溫熵圖中以焓為縱坐標、以熵為橫坐標，上下界線分別為飽和水和飽和蒸汽線，交點為臨界點，飽和水的左側(cè)區(qū)域為過冷水區(qū)，飽和蒸汽的右側(cè)區(qū)域為過熱蒸汽區(qū)，飽和水和飽和蒸汽線下方為濕蒸汽區(qū)域。此外，圖中還包括等干度線簇、等壓線簇、等容線簇和等溫線簇等。在濕蒸汽區(qū)，等壓線與等溫線重合，是一組斜率不同的直線；在過熱蒸汽區(qū)，等壓線與等溫線不同，等壓線為向上傾斜的曲線，而等溫線是彎曲然后趨于平坦；等容線比等壓線在向上延伸方向上更抖些，為方便區(qū)別，實用的h-s圖中，定容線常用紅線或虛線標出。然后，讓每位學生畫出焓―熵圖的草圖，并標出上下界線、臨界點、三種狀態(tài)及等干度線簇、等容線簇、等壓線簇和等溫線簇等，使學生掌握焓熵圖的基本要點。

結(jié)合應(yīng)用實例練習查圖方法和步驟 學生掌握焓熵圖的基本曲線及分布規(guī)律后，結(jié)合實例用焓熵圖查水蒸氣的參數(shù)，并進一步在圖中分析水蒸氣的基本熱力過程。例如：給出水的溫度和焓值，查圖求熵值；給出壓力和溫度，求焓值和熵值等。這就使學生能熟練通過查焓―熵圖中定溫線和定焓線或者定壓線和定溫線，直接確定水的狀態(tài)和各參數(shù)的值。

同時，為了加深對比，之后又用同樣的條件，查飽和水和飽和水蒸氣熱力性質(zhì)表和未飽和水與過熱蒸汽熱力性質(zhì)表進行求解，使學生通過查圖和表，明顯感覺到水和水蒸氣的熱力性質(zhì)表的缺c：數(shù)據(jù)不連續(xù)，需要用內(nèi)插法計算近似值，使得查表工作十分煩瑣。而水和水蒸氣的熱力性質(zhì)圖就克服了此缺點，查取方便，熱力過程分析更直觀、清晰和方便，但缺點是需要個體肉眼觀察，所以數(shù)值誤差較大。水和水蒸氣的熱力性質(zhì)表的優(yōu)點是數(shù)值的準確度較高。

通過應(yīng)用實例，使學生深刻認識到水和水蒸氣的熱力性質(zhì)圖表的優(yōu)缺點和使用場合，在工程應(yīng)用容許范圍內(nèi)，優(yōu)先選用的是水和水蒸氣的熱力性質(zhì)圖，讓學生在具體的案例中熟悉并牢固掌握本課程的理論知識要點，培養(yǎng)學生活學活用熱工學的基本理論的能力。

4 結(jié)束語

教學沒有固定的模式，一個教師不僅要有淵博的知識、豐富的實踐經(jīng)驗，還要積極思考，探討能讓學生容易接受的教學方法。教師除了從事教學以外，一定要參加科研，把握相關(guān)的學科知識前沿以豐富自己的學識，提高自己的業(yè)務(wù)水平，這是搞好教學工作的重要前提。教學中注意采用多種合理教學手段和方法，在課堂上做到深入淺出，激發(fā)學生的學習興趣和熱情，使學生加深對課程的內(nèi)容理解。同時應(yīng)廣泛借鑒國內(nèi)外先進的教學經(jīng)驗，勇于嘗試改革、積累經(jīng)驗，培養(yǎng)學生工程實踐和創(chuàng)新意識，這是教學工作者值得不斷探索的努力方向。

參考文獻

篇5

關(guān)鍵詞：化工熱力學 化學工程與工藝 學習興趣

化工熱力學是一門理論性和邏輯性很強的課程，在學習過程中概念多而抽象，并且非常容易混淆，公式繁多并且推導復(fù)雜。這些特點使得學生缺乏必要的學習興趣，造成化工熱力學課程的教學效果普遍欠佳。學生形容其是“一大堆的基本概念，沒完沒了的公式，無窮無盡的計算，是一門“含含（焓）糊糊傷（熵）腦筋”的課程。因此，如何提高學生學習化工熱力學的興趣，使學生能夠掌握基本的熱力學原理，能夠從熱力學的觀點出發(fā)解決日常生活和化工過程中的實際問題，培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實際的能力，是本課程必須首先解決的問題。為此我們進行了一些有益的嘗試。從教材選擇、調(diào)整教學內(nèi)容、改進教學方法、運用生活實例等方面進行了探索，旨在提高學生學習興趣，從而加深學生對化工熱力學基本原理的掌握與應(yīng)用能力，收到了較好的效果。

一、選用合適各高校學生特點的教材

目前，化工熱力學教材版本較多，有浙江大學朱自強等編著的，有清華大學高光華等編著的，有天津大學馬沛生編著的等。每套教材都涵蓋了化工熱力學的基本教學內(nèi)容，但又有各自的特點。在教材的選用方面，必須結(jié)合高?；瘜W工程與工藝學生的整體素質(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教材，在編寫時，始終堅持“從生活中來，到生產(chǎn)中去”的主旨。教材編寫內(nèi)容始終圍繞“為什么要學――學什么――如何學――如何用”展開。在近三年采用馮新等編著的新版教材后，武漢工程大學化學工程與工藝專業(yè)學生對化工熱力學的學習熱情明顯提高，在教學反饋中，多數(shù)學生認為該教材緊密結(jié)合生活與化工生產(chǎn)實際，如“液化氣成分的選擇”、“以壓縮天然氣為燃料的出租車的里程問題”以及“低溫熱管降服青藏鐵路凍土‘多動癥’”、“化工熱力學與遏制全球變暖的關(guān)系”等科學前沿成果。使他們對日常生活中熱力學問題有了進一步的了解，培養(yǎng)了在日常生活中對一些科學問題的分析與思考能力。

二、重視緒論教學，激發(fā)學生的學習熱情

在一些課程教學中，緒論部分往往是易被教師忽略的章節(jié)。但我們在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，一個好的緒論就是一盞指路的明燈，學生對一門課程的興趣程度，與緒論講述的好壞，有非常直接的關(guān)系。緒論教學不僅可以讓學生詳細了解化工力學課程的歷史發(fā)展、學科脈絡(luò)和學科意義，更重要的是它能適時地激發(fā)起學生的學習興趣，讓學生從總體上初步把握課程的內(nèi)容和特點，為整個課程開個好頭。我們在教學中，一般會用4節(jié)的時間，先入為主，首選向?qū)W生提出一些日常生活中常見的熱力學問題與現(xiàn)象，如為什么會有高原反應(yīng)，為什么鐵會生銹，而生成的鐵銹不會自動變成鐵，為什么化工廠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？通過一系列的提問，使學生產(chǎn)生聯(lián)想，進而引導學生用熱力學的嚴密思維去思考生活中遇到的一切問題。同時結(jié)合我校學生剛經(jīng)過化工廠生產(chǎn)實習的特點，引導學生思考在化工生廠過程中用到哪些經(jīng)典的熱力學知識，工廠是如何節(jié)能降耗的，將重點轉(zhuǎn)移到更接近實際的系統(tǒng)上。通過4個學時的緒論教學，課后總有很多學生圍著老師表達想法和看法，表現(xiàn)出對化工熱力學學習的極大熱情。

三、多應(yīng)用聯(lián)系生活和生產(chǎn)實際的實例教學，生動教學內(nèi)容

枯燥的理論知識永遠也吸引不了學生的學習熱情，讓熱力學的知識從生活實踐中來，反過來再指導我們的生產(chǎn)實踐，才能提高學生對該課程的興趣。生動的實例是提高學生學習熱情的良藥?？紤]到學生對生產(chǎn)沒有感性認識，課程教學應(yīng)盡可能用從生活中來到生產(chǎn)中去的實例，并精心設(shè)計。如在流體的p-V-T關(guān)系一章的教學中，以p-V-T行為與液化氣成分選擇的關(guān)系為例，先問學生液化氣的選擇問題。通過引導學生對一系列烷烴p-V-T圖的利用，來解釋為什么天然氣有這么多的優(yōu)點，但沒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。另一個例子是汽車用壓縮天然氣的問題。作者鼓勵學生對武漢市正在運行的出租車司機進行用氣經(jīng)濟情況調(diào)查，由于多數(shù)司機憑經(jīng)驗知道加同樣的氣，冬天用氣比夏天經(jīng)濟，但不知道其究竟是什么原因，通過學生自己向司機的調(diào)查與說明，極大地提高了學生的自豪感，深深覺得自己的所學在生活中有用武之地，從而提高了學習的熱情。

四、將現(xiàn)代化教學手段與傳統(tǒng)板書有機結(jié)合，豐富課堂氣氛

多媒體教學具有信息量豐富、圖表顯示方便、鏈接轉(zhuǎn)移自由等優(yōu)點。但對于化工熱力學課程，從歷年教學經(jīng)驗和學生反饋的意見看，完全采用多媒體進行教學，并不是最佳選擇?；崃W教學中大量的公式及推導，大量的熱力學圖表的集中展示，會使學生大腦高度緊張，而長時間地觀看屏幕，也易使學生產(chǎn)生視覺疲勞，跟不上老師的思路，造成學習興趣下降，反而有損教學的實際效果。

近幾年來的實踐表明，采用多媒體教學和傳統(tǒng)板書教學有機結(jié)合的方式，更符合化工熱力學課程的特點，有利于學生的互動，更有利于提高教學質(zhì)量。通過板書，將相關(guān)公式與理論推演一步步詳細列在黑板上，與多媒體相比更利于學生集中精力，跟隨教師的思路進行思考和記錄。此外，利用校園網(wǎng)，開設(shè)BBS論壇，對課堂教學平臺進行延伸，方便學生不受時間和空間限制地進行討論和提問，也極大地提升了學生的學習熱情。

盡管化工熱力學的許多內(nèi)容是枯燥和抽象的，但在長期的教學實踐和反思中，我們通過對教材的選擇、教材內(nèi)容的優(yōu)化、教學方式改革，提高了學生對于化工熱力學學習的興趣和積極性，培養(yǎng)了應(yīng)用化工熱力學的理論和觀點解決化工過程實際問題的初步能力。以后，我們會進一步探索課程改革的方法，為培養(yǎng)寬口徑、厚基礎(chǔ)、復(fù)合型的化工高級人才而努力。

參考文獻：

[1]馮新，陸小華.以學生為本的化工熱力學課程教學改革[J].化工高等教育，2006，（4）.

[2]朱自強，徐汛.化工熱力學[M].北京：化學工業(yè)出版社，1991.

[3]高光華，童景山.化工熱力學[M].北京：清華大學出版社，2007.

[4]馬沛生.化工熱力學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

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《冶金物理化學》課程緊密聯(lián)系化工基礎(chǔ)課程的內(nèi)容，對《無機化學》課程的內(nèi)容進行了更深一步的理解與擴展，因此，學習內(nèi)容多且抽象、知識點多、公式多且適用條件苛刻，理解起來相對困難，學生學習相對吃力。針對《冶金物理化學》專業(yè)知識特點，講解時對于難點、抽象點教師可適當減慢講解速度，同時結(jié)合傳統(tǒng)板書教學，使學生有足夠時間對知識點進行消化理解，然而在少學時的情況下，教師對課本內(nèi)容的教學不可能面面俱到，對某些難以理解的知識點也沒有太多時間進行細化，因此，在這種情況下，就要求任課教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學理念，強調(diào)基礎(chǔ)、突出重點，對《冶金物理化學》的教學內(nèi)容講解的深度進行能做到深入淺出，而不是簡單的進行內(nèi)容裁減，以便在較少的學時里仍能把《冶金物理化學》中的精華講透，使得學生能夠很好地掌握本門課程的內(nèi)容。對此，在本課程中，我們只要把《冶金物理化學》的內(nèi)容優(yōu)化為三大部分［4］，第一部分是冶金熱力學基本原理，主要涉及熱力學第一、第二、第三定律的基本內(nèi)容以及多組分體系，化學平衡及相平衡基本理論，安排40個學時;第二部分內(nèi)容是電化學，主要包括電解質(zhì)溶液、可逆電池、極化三部分，如強電解質(zhì)活度及活度系數(shù)，可逆電池電動勢，電極電勢等，安排25個學時;對于這兩部分的內(nèi)容比較重要，且較抽象，比較難懂，學生較難接受，所以安排的課時相對比較多;第三部分是冶金動力學原理，主要分為動力學反應(yīng)速率方程、反應(yīng)級數(shù)及復(fù)合反應(yīng)等內(nèi)容，對不同動力學反應(yīng)級數(shù)進行介紹，其中涉及各種反應(yīng)因素對反應(yīng)速率的影響，如濃度、溫度等，安排15個學時;對《冶金物理化學》課程的整體內(nèi)容進行優(yōu)化，并不只是簡單的增減，而是要將傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容有機地結(jié)合起來，合理地刪減，精選冶金化學基礎(chǔ)的內(nèi)容，概要講解統(tǒng)計熱力學，重點講解熱力學基本原理及動力學基本方程。

2探索有效的教學方法

2．1注重知識點的內(nèi)在聯(lián)系，強化類比及比較法教學

冶金物理化學課程的理論性較強而且內(nèi)容繁雜，少學時冶金物理化學教學過程中應(yīng)該探索該課程的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)規(guī)律，采用更加有效的課程教學方法，熱力學中的反應(yīng)焓變H與溫度T的關(guān)系基爾霍夫定律，多組分系統(tǒng)中摩爾分數(shù)XA與溫度T的關(guān)系，化學平衡中的標準平衡常數(shù)K與溫度T的范特霍夫等壓方程，蒸汽壓p與溫度T的克勞修斯－克拉伯龍方程，以及動力學中反應(yīng)速率常數(shù)k與溫度T的阿雷尼烏斯公式，這幾個公式在整個物理化學章節(jié)是非常重要的公式，在各個章節(jié)中也起著化龍點晴的作用，不過，這幾個公式的微分式極為相似，通過類比、總結(jié)、歸納，發(fā)現(xiàn)幾個公式在數(shù)學上的特征，對公式的記憶和使用都有很大的幫助。

2．2加強新知識點的回溯和實例引伸

冶金物理化學授課中有很多數(shù)、理、化基本概念和基礎(chǔ)知識對于正確分析和牢固掌握一些基本理論概念、原理非常重要。學生在少學時學習中若不注意基本知識的回溯及引伸將會對所講知識容易產(chǎn)生脫節(jié)，在學習過程中對學習情緒、學習激情產(chǎn)生打擊，教學效果則難以保證。因此對于無機化學中的理想氣體狀態(tài)方程、溶液的組成表示、熱力學中的焓、飽和蒸汽壓等概念;物理學中熱量計算和歐姆定律等理論成就;數(shù)學中的微分、積分、各種平均值等概念和規(guī)律進行簡單的回顧，并引伸到熱力學的具體問題的分析和解決過程中來，打消學生對新知識心理上抵觸，減少學生心理上的負擔，起到承前啟后的教學效果。對各章新知識點介紹時通過生活中的實例進行啟發(fā)式引導，最終將學生的思維引伸到講授新知識點上，提起學生對新知識的學習興趣，如表面現(xiàn)象中的吸附，通過提問式向?qū)W生發(fā)問生活中常用的如活性炭、天然黏土等作用，進而引出吸附劑等概念;如講解稀溶液的依數(shù)性時，提及2008年凝凍，交通癱瘓，為此在路面上大量撒鹽，歸根結(jié)底就是溶液的依數(shù)性中凝固點下降原理，即鹽溶于水后使得水的凝固點降低，這樣就可以加速冰的融化［5］。激發(fā)學生的學習積極性，提高學生的學習興趣，也使枯燥的理論教學變得生動有趣。實踐證明，在冶金物理化學教學過程中，重視理論和實際結(jié)合，根據(jù)所授內(nèi)容，適時引出一些日常事例，常會使學生茅塞頓開，從而引發(fā)學生學習冶金物理化學的濃厚興趣。采取實例教學法，讓學生積極主動跟隨教師設(shè)計推出的問題，啟發(fā)、引導學生思考、討論，使學生在良好的互動氛圍中深刻理解、領(lǐng)會所涉及的理論知識，并逐漸養(yǎng)成其理論聯(lián)系實際的思維方式，能夠有效提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，增進課堂教學互動，提高教學效果;同時也提高了學生的學習熱情，增加了課堂的趣味性，使教學效果事半功倍。

3結(jié)束語

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關(guān)鍵詞：應(yīng)用物理；課程體系；教學內(nèi)容；優(yōu)化整合

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）50-0040-02

一、前言

物理學的基本原理滲透在自然科學的各個領(lǐng)域，被稱為自然哲學，已成為相關(guān)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)和源泉。應(yīng)用物理專業(yè)是一個以物理學為基礎(chǔ)，以“應(yīng)用物理”為核心和特點，強調(diào)將物理學知識與實際應(yīng)用相結(jié)合的專業(yè)，以培養(yǎng)既有一定物理理論知識，又有一定實驗技能與工程技術(shù)的理工復(fù)合型人才為目標的專業(yè)[1]?？墒悄壳霸S多高校的應(yīng)用物理專業(yè)的培養(yǎng)目標無法實現(xiàn)，其培養(yǎng)質(zhì)量令人堪憂，其中最迫切最重要的是應(yīng)該對應(yīng)用物理專業(yè)課程體系進行大力合理改革，對其傳統(tǒng)教學內(nèi)容進行優(yōu)化重整。

二、應(yīng)用物理專業(yè)課程體系改革和教學內(nèi)容的優(yōu)化重整的必要性和緊迫性

2007年2月17日教育部下發(fā)了《教育部關(guān)于進一步深化本科教學改革全面提高教學質(zhì)量的若干意見》。其中強調(diào)要深化教學內(nèi)容改革，建立與經(jīng)濟社會發(fā)展相適應(yīng)的課程體系，要根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展和科技進步的需要，及時更新教學內(nèi)容，將新知識、新理論和新技術(shù)充實到教學內(nèi)容中，為學生提供符合時代需要的課程體系和教學內(nèi)容。要采取各種措施，通過推進學分制、降低必修課比例、加選修課比例、減少課堂講授時數(shù)等，增加學生自主學習的時間和空間，拓寬學生的知識面，提高學生的學習興趣，完善學生的知識結(jié)構(gòu)，促進學生個性發(fā)展。

目前的應(yīng)用物理課程體系仍然主要由普通物理課程（包括力學、熱學、電磁學、光學、原子物理學）、理論物理課程（包括理論力學、熱力學與統(tǒng)計物理學、電動力學、量子力學）以及固體物理學構(gòu)成。應(yīng)用物理專業(yè)的學生經(jīng)過高中物理、普通物理和理論物理的學習，發(fā)現(xiàn)許多課程內(nèi)容重復(fù)出現(xiàn)，以至于相當一部分人認為沒有多大差別，只是所用數(shù)學工具不同罷了，“高中用，普物用d，理物用”，這充分反映了應(yīng)用物理專業(yè)主干課程體系和教學內(nèi)容存在的嚴重問題[2]。即當今的應(yīng)用物理專業(yè)課程體系和教學內(nèi)容仍沒有跳出傳統(tǒng)物理學專業(yè)和物理教育專業(yè)的框架，課程體系僵化，過分強調(diào)“系統(tǒng)化”、“邏輯化”，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)和理論物理課程內(nèi)容重復(fù)而陳舊、占用課時過多。沒有體現(xiàn)物理世界的發(fā)展性，現(xiàn)代性、統(tǒng)一性以及各學科之間的內(nèi)在聯(lián)系、相互交叉、相互滲透。普遍存在“重經(jīng)典、輕現(xiàn)代、重理論、輕應(yīng)用”的弊端，反映現(xiàn)代科學和高新技術(shù)發(fā)展成果的課程和教學內(nèi)容太少，應(yīng)用物理專業(yè)的“應(yīng)用”特色體現(xiàn)不明顯，學生的科學素養(yǎng)、理論和實際相結(jié)合的能力較差，無法實現(xiàn)應(yīng)用物理專業(yè)培養(yǎng)目標[3，4]。

“知識爆炸”時代，科學技術(shù)的發(fā)展日新月異，其在經(jīng)濟發(fā)展進程中的作用越來越大，同時也產(chǎn)生了許多新興學科。教學內(nèi)容和課程體系是人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)模式的載體，是教育思想和教育觀念的直接體現(xiàn)，是提高人才培養(yǎng)效率和質(zhì)量的決定性因素[5]。因此培養(yǎng)應(yīng)用物理專業(yè)人才的教學內(nèi)容和課程體系理應(yīng)滿足新時期科技、經(jīng)濟飛速發(fā)展對人才培養(yǎng)的需求，所以改革現(xiàn)有課程體系，優(yōu)化整合教學內(nèi)容，提高教學效益已勢在必行，刻不容緩。

三、課程體系改革和教學內(nèi)容優(yōu)化整合原則

課程體系的設(shè)置和教學內(nèi)容的選取要符合教學規(guī)律，符合學生的認知規(guī)律，由現(xiàn)象到本質(zhì)，由簡單到復(fù)雜，同時注意到自然界是普遍聯(lián)系的，不人為割裂自然科學的內(nèi)在聯(lián)系，理論和原理是經(jīng)典的，但應(yīng)用要是現(xiàn)代的，按照“少而精”的原則，對傳統(tǒng)教學內(nèi)容實行量的精選、壓縮與質(zhì)的提高。對現(xiàn)有的普通物理（包括力學、熱學、電磁學、原子物理學）和理論物理（包括理論力學、熱力學與統(tǒng)計物理學、電動力學、量子力學）進行優(yōu)化整合，絕不搞簡單縮減，重新設(shè)置課程體系，并對課程開設(shè)順序和時間做出科學合理的安排，同時注入現(xiàn)代化的教學內(nèi)容，將近代物理和科技發(fā)展的最新成果納入新的課程體系和教學內(nèi)容，及時反映科學技術(shù)研究的新成果，使學生及時了解學科發(fā)展前沿的新成就、新觀點、新動向。縮減傳統(tǒng)課程門數(shù)及學時數(shù)，以便增開其它應(yīng)用物理課程及學時數(shù)。

四、課程體系改革思路和優(yōu)化整合的教學內(nèi)容

1.力學和理論力學優(yōu)化整合成力學理論。如今許多應(yīng)用物理專業(yè)第一學期就開設(shè)普通物理課程力學，到第五或第六學期再開設(shè)理論力學，而理論力學前面相當大一部分是和力學內(nèi)容重復(fù)的，如質(zhì)點運動學、質(zhì)點動力學、質(zhì)點組運動學、質(zhì)點組力學、剛體力學等內(nèi)容重復(fù)量大，這不僅降低了學生學習新知識的興趣，且浪費了很大一部分教學課時。同時力學課程要求采用微積分、矢量分析、微分方程等高等數(shù)學知識研究處理“變”的物理問題，這和學生剛開始接觸高等數(shù)學知識相矛盾，教師在授課時不得不降低要求講解，造成學生后續(xù)學習理論性強的理論力學的難度增大，教學效果降低。因此打破原有力學和理論力學界限，將它們優(yōu)化重組成力學理論課程，刪除牛頓力學重復(fù)部分，去除相對論部分，將這部分移到電磁理論中講解，力學理論安排到大學第二學期開設(shè)，這時學生們的高等數(shù)學工具應(yīng)用較為熟練，已具備了處理“變”問題的科學思維方法和能力，有利于教學質(zhì)量的提高。精簡、優(yōu)化整合后的力學理論包括：質(zhì)點力學、剛體力學、非慣性系力學、振動與波、連續(xù)體力學、虛功原理、拉格朗日方程、哈密頓正則方程、哈密頓原理、泊松括號與泊松定理、正則變換、哈密頓-雅可比理論、非線性力學簡介。力學理論課程既包括牛頓力學，又包括分析力學，將研究力學問題的方法有機辯證地聯(lián)系起來，物理概念清晰準確，理論體系簡潔明了，兼顧了經(jīng)典與現(xiàn)代、基礎(chǔ)與前沿內(nèi)容，為后續(xù)理論課程的學習構(gòu)筑了橋梁和基礎(chǔ)。

2.熱學和熱力學與統(tǒng)計物理學優(yōu)化整合成熱物理學。據(jù)統(tǒng)計，熱力學與統(tǒng)計物理學中的熱力學部分和統(tǒng)計物理學部分分別占總內(nèi)容的46%和54%。熱學課程中的熱力學定律部分和熱力學與統(tǒng)計物理學中熱力學部分內(nèi)容（溫度與平衡態(tài)、物態(tài)方程、熱力學第一定律、功、熱容量與焓、理想氣體、熱力學第二定律、熵、卡諾定理等）重復(fù)率高達1/3[6]。在分子動理論和經(jīng)典統(tǒng)計部分也有重復(fù)，如麥克斯韋速率分布律和速度分布律、玻耳茲曼分布律、能量按自由度均分定理、氣體內(nèi)的輸運過程，所以將熱力學部分與熱學中的重復(fù)部分刪除，將這兩門課程進行優(yōu)化整合，可以縮減約1/3的課時。優(yōu)化整合的主要思想是貫穿從宏觀到微觀，從單個質(zhì)點到大數(shù)量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)這一線索。在熱學部分介紹經(jīng)典熱學、熱學最新動態(tài)、熱學在新科技中的應(yīng)用，統(tǒng)計物理學部分以系綜理論為主線，融宏觀與微觀理論于一體，立足于微觀量子理論，從等幾率原理出發(fā)，循序漸進地闡明統(tǒng)計物理學理論，運用統(tǒng)計物理學理論導出熱力學基本定律，將統(tǒng)計物理學概念與宏觀熱現(xiàn)象相聯(lián)系和對應(yīng)，實現(xiàn)熱現(xiàn)象的宏觀理論與微觀理論的有機融合。優(yōu)化整合后的熱物理學內(nèi)容包括：熱力學第零定律與溫度、狀態(tài)方程、氣體分子運動論的基本概念、氣體分子熱運動速率和能量的統(tǒng)計分布率、氣體輸運過程、功、熱量、熱力學第一定律與內(nèi)能、熱力學第二定律與熵、固體和液體、相變、統(tǒng)計物理學基本原理、孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、熱力學函數(shù)及其應(yīng)用、氣體性質(zhì)、開放系統(tǒng)、量子統(tǒng)計理論、漲落理論、非平衡態(tài)統(tǒng)計物理。

3.電磁學和電動力學優(yōu)化整合為電磁理論。電磁學和電動力學都是研究電磁場基本性質(zhì)、運動規(guī)律及其與帶電物質(zhì)之間的相互作用。電磁學側(cè)重于電磁現(xiàn)象的實驗研究，從對電磁現(xiàn)象的研究中歸納出電磁學的基本規(guī)律，而電動力學側(cè)重于理論研究，以麥克斯韋方程組和洛倫茲力為基礎(chǔ)，研究靜態(tài)、時變態(tài)條件下電磁場的空間分布和運動變化規(guī)律，以及帶電粒子與電磁場的相互作用等問題?？紤]到電磁學與電動力學在內(nèi)容上是相互統(tǒng)一，相互滲透的，可以將它們優(yōu)化整合成電磁理論課程，將電磁學與電動力學的內(nèi)容適當貫通，既分層次，又平滑過渡，避免不必要的重復(fù)。具體如下：由庫侖定律引出電場、電場強度的定義，電通量、高斯定理及場強的計算，由電場力作功的特點引出環(huán)路定理、電勢、電勢的計算；由畢奧-薩伐爾定律引出穩(wěn)恒磁場的計算、環(huán)流和旋度、散度；由電場強度與電勢的關(guān)系引出真空中的泊松方程與拉普拉斯方程；介紹介質(zhì)的電磁性質(zhì)、場與介質(zhì)的相互作用、靜電場邊值關(guān)系與唯一性定理，運用泊松方程與拉普拉斯方程計算真空與介質(zhì)中的場強與電荷分布，介紹靜電場分離變量法、鏡像法；由穩(wěn)恒電流導出靜磁場，由電場中的標勢引出矢勢、磁標勢；對電磁感應(yīng)、麥克斯韋方程組、電磁波輻射與傳播、狹義相對論均單獨設(shè)章節(jié)介紹。對超導、等離子體、巨磁電阻等做簡要介紹，豐富理論與實際應(yīng)用的聯(lián)系，電路和交流電內(nèi)容放電工學課程中講解。

4.原子物理學和量子力學優(yōu)化整合為近代物理學。原子物理學側(cè)重于原子光譜實驗現(xiàn)象的解釋、物理思想和物理模型的建立，量子力學是在對原子光譜研究的基礎(chǔ)上發(fā)展建立起來的理論體系，側(cè)重于微觀本質(zhì)，理論性強。原子物理學的實驗研究促進量子力學的不斷發(fā)展，它們聯(lián)系緊密，相互促進，其研究對象存在重復(fù)，導致目前許多原子物理學教材中的量子力學導論部分內(nèi)容和量子力學教材存在大量重復(fù)，如玻爾氫原子理論、波粒二象性、不確定性原理、波函數(shù)及其統(tǒng)計解釋、薛定諤方程、平均值計算、氫原子薛定諤方程解、康普頓散射效應(yīng)、堿金屬原子光譜精細結(jié)構(gòu)、塞曼效應(yīng)等。因此必須對這兩門課程進行優(yōu)化整合，形成新的知識結(jié)構(gòu)體系，其思路是：通過對原子現(xiàn)象的發(fā)掘，引出其量子力學的理論本質(zhì)，同時通過量子力學理論的建立和運用，來研究原子等微觀體系的特性。優(yōu)化整合后的基本內(nèi)容為：經(jīng)典物理遇到的困難、玻爾氫原子理論、狀態(tài)與薛定諤方程、力學量與算符、中心力場、電磁場中粒子的運動、矩陣力學、微擾理論、電子自旋、多電子原子、外場中的原子、多體問題、分子結(jié)構(gòu)和能譜、散射。這樣優(yōu)化整合后課程所需學時會比優(yōu)化整合前大大減少。

五、整合后專業(yè)課程的開設(shè)時間安排

根據(jù)學生的認知特點和規(guī)律、應(yīng)用物理專業(yè)課程之間的關(guān)聯(lián)，優(yōu)化整合后的課程開設(shè)順序可以這樣安排：大學一年級注重增加高等數(shù)學教學課時，將高等數(shù)學進度盡量前推，大學第二學期開設(shè)力學理論、第三學期開設(shè)光學和電磁理論，同時開設(shè)數(shù)學物理方法為后續(xù)課程做好準備，第四學期開設(shè)近代物理學，第五（或四）學期開設(shè)熱物理。這樣的調(diào)整安排能留出更多時間來開設(shè)其他應(yīng)用物理專業(yè)課程，有利于學生的就業(yè)或繼續(xù)深造。

六、教學改革的預(yù)期效果

1.重構(gòu)應(yīng)用物理主干課程體系，避免了基礎(chǔ)課程和理論課程教學內(nèi)容的重復(fù)，優(yōu)化教學內(nèi)容，縮減課程科目，節(jié)省大量課時，將會大大提高教學效率。為應(yīng)用物理課程的開設(shè)、選修課的開設(shè)及學生的個性化發(fā)展提供了時間條件，突出了應(yīng)用物理、技術(shù)課程的地位和專業(yè)特色。

2.為應(yīng)用物理培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，培養(yǎng)合格的應(yīng)用物理人才提供了可靠保障，課程體系的改革和教學內(nèi)容的優(yōu)化重整適應(yīng)和滿足社會發(fā)展和科技前沿的需求。教學內(nèi)容富有現(xiàn)代性，開放性，滲透新的教學內(nèi)容和思想，使應(yīng)用物理專業(yè)學生在理論與實踐技術(shù)方面具有復(fù)合型的知識結(jié)構(gòu)，為他們今后的創(chuàng)新發(fā)展提供堅實基礎(chǔ)。

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篇8

一、《熱工技術(shù)與應(yīng)用》課程的特點

城市熱能應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是我院的主干專業(yè)，《熱工技術(shù)與應(yīng)用》課程是本專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課，在東北地區(qū)主要研究制熱方向。一方面，它為學生今后學習專業(yè)課，如《鍋爐原理》、《熱工儀表與自動控制》等提供必要的基礎(chǔ)理論知識和熱工分析與熱工計算能力，另一方面，通過實驗、測試技能等綜合訓練，提高學生運用理論分析和解決工程實際問題的能力。但是該課理論性強、概念抽象、公式繁多，是學生公認的較難的課程。尤其對于城市熱能應(yīng)用技術(shù)專業(yè)（高職層次）教學來講，由于學生高等數(shù)學基礎(chǔ)薄弱，很多學不好本課程的學生，主要問題是出現(xiàn)在數(shù)學基礎(chǔ)上。加上學時（56學時）有限，讓初次接觸該課的學生難以入門，從而產(chǎn)生畏懼心理。如何使《熱工技術(shù)與應(yīng)用》課程化難為易、化繁為簡、化抽象為具體，以提高教學效果，在這里做初步研究。

二、課程改革的內(nèi)容

1.教學內(nèi)容的改革。本課程主要是研究熱功轉(zhuǎn)換及熱傳遞規(guī)律的基本原理、概念，以及在熱能工程問題上的應(yīng)用。針對本課程概念多、公式多和線圖多、理論性和應(yīng)用性較強這些特點，在組織教學內(nèi)容時努力做到：①重視基本概念和理論，精簡公式推導，讓學生理解基本概念和定理的實質(zhì)，不必過分強調(diào)公式如何推導。②強化實際工程應(yīng)用，將大量實際熱力工程知識引入教學，列舉大量工程實例，使學生能用熱工知識分析和專業(yè)相關(guān)的實際問題，突出熱工知識在城市熱能應(yīng)用技術(shù)專業(yè)中的應(yīng)用，有助于培養(yǎng)學生對知識的理解和分析問題、解決問題的能力。③運用圖表分析，緊密聯(lián)系實際。圖表分析是熱工課中很重要的一部分內(nèi)容，無論是工程熱力學中的過程、循環(huán)、熱量與功量分析，還是傳熱學中的換熱分析計算，都以圖表分析為基本工具。

2.教學方法和教學手段的改革。教學方法和教學手段的改革目的就是要提高課程教學內(nèi)容的形象性、生動性和通俗易懂性，提高教與學的效率，提高教學質(zhì)量。根據(jù)本課程的性質(zhì)和內(nèi)容，選擇切實可行的教學方法，如頭腦風暴法、分組討論法、案例分析法和現(xiàn)場教學法等。充分利用現(xiàn)代化教學手段，制作了實用的多媒體課件；借助計算機多媒體演示，使抽象的概念具體化，復(fù)雜的問題簡單化，繁瑣的內(nèi)容精煉化，實際問題形象化。①頭腦風暴法。在教學過程中，針對基本概念和基本理論內(nèi)容的講解，應(yīng)多引用學生身邊的例子、工程應(yīng)用的實例。教師引出問題，有意識地啟發(fā)學生思考，讓他們積極踴躍回答問題，提出自己的見解和方案。最后老師總結(jié)，選取最佳方案。這樣既加深了學生對概念的理解，又充分調(diào)動了學習的積極性、主動性和創(chuàng)造性，并且提升了學生的工程意識和分析問題、解決問題的能力。比如在講解圓筒壁導熱章節(jié)時，向?qū)W生提出問題：為什么保溫飯盒具有保溫性能，并設(shè)計幾種提高保溫性能的方案。引導學生積極思考，最后再引申到工程實際-供熱管道保溫問題上來。②案例分析法。在《熱工技術(shù)與應(yīng)用》的教學過程中，應(yīng)始終把握理論教學聯(lián)系實際案例的教學思想，突出熱工理論和專業(yè)相結(jié)合的重要性，讓學生體會到本課程是與專業(yè)密切相關(guān)的，進一步增強學生的學習興趣。比如講解熱力過程與循環(huán)時，聯(lián)系到熱力設(shè)備是如何制熱的。講解水蒸氣飽和壓力與飽和溫度對應(yīng)關(guān)系時，聯(lián)系到鍋爐熱力設(shè)備額定工作壓力與溫度的調(diào)解關(guān)系。在講到傳熱學穩(wěn)態(tài)導熱部分時，提出冬天怎樣穿衣服會更溫暖等問題。學生往往會反應(yīng)熱烈，感到熱工學就在自己身邊，熱工理論并不是高深莫測的，從而消除了畏懼心理，提高了學習興趣。然后再從身邊的問題引申到工程實例，比如鍋爐等動力設(shè)備的工作原理、熱工計量測試儀器儀表的設(shè)計開發(fā)等，由淺入深，使學生由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，充分提高的了學習效果。③現(xiàn)場教學法。利用實驗實訓室、實訓基地、校企合作單位等途徑，組織學生現(xiàn)場教學，幫助學生更好地理解、鞏固所學的理論知識，也可以學到更多課堂上學不到的知識，同時加強了學生實踐技能的培養(yǎng)。在實際授課過程中，由于我們學院地處哈爾濱，冬天特別寒冷。學院有自己的供暖鍋爐房，夏天正值鍋爐維修期間，我們可以帶領(lǐng)學生到鍋爐房現(xiàn)場講解鍋爐爐墻的組成結(jié)構(gòu)。冬天是鍋爐運行的季節(jié)，我們可以帶領(lǐng)學生到現(xiàn)場體會鍋爐爐墻的保溫效果，并可以參與鍋爐的熱工測試全過程。不但提高了教學效果，還培養(yǎng)了學生的職業(yè)能力。

3.考試改革。在以往的教學過程中，對學生學習效果的評價，無論考試課還是考查課，主要是通過課程考試來實現(xiàn)，存在評價目標單一、評價內(nèi)容片面、評價方法簡單化的缺陷。所以，應(yīng)該在評價標準方面做改進，督促學生學習。為了體現(xiàn)學生是否對所學知識真正掌握和使用，克服學生為了考試而學習的弊端，使學生走出死記硬背的學習習慣，應(yīng)探討靈活多變的考核形式，發(fā)揮學生的學習潛能。通過多種考核方式，來評定學生的成績，有助于督促學生對基礎(chǔ)知識的掌握與鞏固，以及分析問題解決問題的能力和實際動手操作的能力。

我院是骨干高職院校，城市熱能應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式不同于其他院校，我院的特色和優(yōu)勢是更加強調(diào)對學生實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，注重對學生應(yīng)用開發(fā)、研究、科學咨詢和技術(shù)轉(zhuǎn)換能力的訓練。因此《熱工技術(shù)與應(yīng)用》課程作為城市熱能應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過課程改革，更加注重行業(yè)化的專業(yè)方向、應(yīng)用化的課程教學方法的實施，達到工程熱力學和傳熱學在課程設(shè)置上條理清晰，內(nèi)容關(guān)聯(lián)性強；充分發(fā)揮教師備課的創(chuàng)造性，有效避免照本宣科；更能適應(yīng)行業(yè)就業(yè)特點和社會經(jīng)濟的發(fā)展需求，更能激發(fā)學生學習的興趣，有利于培養(yǎng)學生獨立思考問題的能力。

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[5]宋雪靜.淺談高職高專熱工基礎(chǔ)教學的思考[J].科技信息.2010，（17）：784.

篇9

本書介紹了可燃物的爆轟現(xiàn)象，特別是氣體的爆轟現(xiàn)象。首先介紹了爆震波的經(jīng)典理論、爆震波內(nèi)的流場確定、包括爆燃以及從爆燃過渡到爆轟過程的氣體動力學理論和爆轟產(chǎn)物的動力學、層流結(jié)構(gòu)；隨后的章節(jié)詳細描述了爆震波不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，文章提出了一維、二維、三維的計算模擬和各種實驗結(jié)果，討論了限制和邊界條件對爆轟的影響，介紹了作者提出的有耦合的能量釋放導致?lián)舨◤娀钠鸨瑱C制，稱之為SWACER機制(Shock Wave Amplification by Coherent Energy Release)，最后的章節(jié)介紹了能夠形成爆震波的各種形式和重大問題的回顧和未來爆轟研究的方向。

本書共分8章，1，引言，反映整本書的內(nèi)容，包括爆燃和爆轟現(xiàn)象、它們的發(fā)現(xiàn)、查普曼－儒蓋理論、爆轟結(jié)構(gòu)、爆轟產(chǎn)物的動力學、邊界條件的影響、爆燃到爆轟的轉(zhuǎn)化、直接起爆和該現(xiàn)象中的突出問題；2，爆燃爆轟的氣體動力學理論，包括基本方程、瑞利線和雨貢紐線、查普曼－儒蓋解、雨貢紐曲線的熵變、下游流動條件、查普曼－儒蓋準則、蘭金雨貢紐關(guān)系；3，爆轟產(chǎn)物的動力學，包括基本方程、圓柱和球形曲面散心爆轟波、非均勻介質(zhì)中的散心爆轟波；4，爆轟的層流結(jié)構(gòu)，介紹了理想氣體的ZND結(jié)構(gòu)、“病理學”的爆轟和非理想爆轟；5，不穩(wěn)定爆轟的數(shù)值描述，包括線性穩(wěn)定分析、線性分析的普通模式、非穩(wěn)定爆轟的漸近模式、高活化能和牛頓極限、多維不穩(wěn)定的漸近分析和單元間距預(yù)測、大的過度驅(qū)動和弱熱釋放的漸近極限、不穩(wěn)定爆轟的直接數(shù)值模擬、一維不穩(wěn)定性、化學對穩(wěn)定性的作用、二維蜂窩式不穩(wěn)定性；6，不穩(wěn)定爆轟的實驗結(jié)果：螺旋爆震現(xiàn)象和聲學理論、螺旋爆震波陣面、多頭爆轟、其它幾何形狀的蜂窩狀結(jié)構(gòu)、單元尺寸和化學；7，邊界條件的影響，包括速度虧損、粗糙壁面管內(nèi)的爆轟、吸音壁、爆轟極限；8，爆燃到爆轟的轉(zhuǎn)變，介紹了爆燃波的氣體動力學、躍遷現(xiàn)象的特色、火焰加速機理、爆轟的啟動、過渡準則；最后直接起爆部分，介紹了實驗和數(shù)值模擬、臨界管徑、直接起爆的其余方式、起爆理論和SWACER機理。

Dr.John H.S.Lee是McGill大學機械工程專業(yè)的教授，研究領(lǐng)域是燃燒、爆轟、沖擊波物理和爆轟動力學。在這些領(lǐng)域從事基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究已經(jīng)超過40年。從上世紀60年代以來作者在許多政府和工業(yè)顧問委員會中從事爆轟危險和安全的咨詢工作，并且獲得燃燒協(xié)會銀牌(1980)、波蘭科學院授予的Dionizy Smo-lenski獎?wù)?1988)、Nuna Manson金質(zhì)獎?wù)?1991)以及兩次獲得McGill大學優(yōu)秀教學獎(1989和1995)，當選為中國科學院力學所的榮譽教授(2003)、香港理工大學校友獎獲得者(2003)、加拿大皇家學會的成員。

本書內(nèi)容大多是定性的，著重從物理’的基本概念和現(xiàn)象闡釋復(fù)雜的爆轟現(xiàn)象，理論與實踐結(jié)合緊密，對于有熱力學和流體力學背景的工程師和研究生是理想的參考書。

篇10

一、材料物理專業(yè)的特色

材料物理專業(yè)是“研究各種材料特別是各種先進結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料物理基礎(chǔ)、微觀結(jié)構(gòu)以及與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律，為各種高新技術(shù)材料發(fā)展提供科學依據(jù)的應(yīng)用基礎(chǔ)學科，是理工融合的學科”[1，2]。材料物理是物理學與材料科學的一個交叉學科，主要通過各種物理技術(shù)和效應(yīng)，實現(xiàn)材料的合成、制備、加工與應(yīng)用。主要研究范圍包括材料的合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用；新型材料的設(shè)計以及材料的計算機模擬等[3]。材料物理將理科的知識傳授與工科的工程能力培養(yǎng)相結(jié)合，使傳統(tǒng)材料工藝學與以現(xiàn)代物理學為基礎(chǔ)的材料科學相融合，具有“亦工亦理，理工相融”的特點。

二、材料物理化學在材料物理專業(yè)中的作用和地位

材料物理化學是貴州大學材料物理專業(yè)本科生的學位必修課程，這門課程是從物理化學的角度研究材料科學與工程的基礎(chǔ)理論問題，從基礎(chǔ)的具有共性的原理及方法來論述各種材料的組成與結(jié)構(gòu)、制備與合成、性能與應(yīng)用的相互關(guān)系。該門課程的教學目的在于提高學生的專業(yè)知識水平，培養(yǎng)學生科學的思維方式和獨立的創(chuàng)新能力，以及綜合運用基礎(chǔ)理論來解決實際問題的能力。材料物理化學是材料物理專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它以高等數(shù)學、大學化學、大學物理等理論基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)。高等數(shù)學是學習物理化學的重要手段和工具，物理化學只有通過數(shù)學語言的表達才能成其為真正的科學。認識到大學物理和物理化學中熱力學內(nèi)容的銜接，了解大學物理中原子結(jié)構(gòu)知識的介紹，協(xié)調(diào)好與大學化學中原子結(jié)構(gòu)部分內(nèi)容的關(guān)系，突出重點，避免重復(fù)，講清難點，是材料物理化學教學中值得注意和認真對待的問題[4]。材料物理化學同時也是材料物理專業(yè)的后續(xù)專業(yè)課程（材料腐蝕與防護等）的基礎(chǔ)課程。材料腐蝕與防護課程中的金屬與合金的高溫氧化的熱力學部分，就要運用材料物理化學中諸多熱力學基本知識，如G-T平衡圖和克拉佩龍方程等。材料物理化學如同一座橋梁，將材料物理專業(yè)的前期基礎(chǔ)課與后續(xù)專業(yè)課聯(lián)接起來，以完善專業(yè)知識的系統(tǒng)與連貫性。同時，材料物理化學作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是許多高等院校研究生入學考試的必考科目。材料物理化學與材料科學與工程各專業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密。新材料的設(shè)計、合成以及產(chǎn)物性能的提高與可控自由基聚合反應(yīng)中所用的新型催化劑和引發(fā)劑息息相關(guān)。在材料表面改性過程中，界面效應(yīng)是起理論指導作用的。電化學在材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，例如：熔鹽電解法制取金屬鋁、多種稀土金屬及其合金，金屬在使用過程中的腐蝕及防護等，新型的化學傳感器、燃料電池、鋰離子電池的研究和生成都要用到電化學理論。而對于發(fā)展迅速的前沿材料納米材料，如何制備具有規(guī)定尺寸和組成的納米顆粒、測量其性質(zhì)、了解它們的特殊性質(zhì)與顆粒尺寸的關(guān)系等很大程度上依賴于科學測量手段和化學化工技術(shù)，這也離不開材料物理化學基本原理的指導。

三、材料物理化學的教學難點

根據(jù)在以往的教學過程中的觀察與經(jīng)驗，材料物理化學是一門老師難教、學生難學的課程。這首先是因為材料物理化學課程與數(shù)學物理聯(lián)系密切、抽象概念多、數(shù)理推導多、公式繁雜等特點。許多學生見到大段連篇的公式推導就會產(chǎn)生畏難心理，喪失學好該課程的信心，然后就逐漸厭學甚至放棄學習。再加上該門課程對于材料物理專業(yè)的學生來說，課時相對較少，要在有限的學時中掌握較多的內(nèi)容，使得以往的教學出現(xiàn)點到為止，認識學習不夠深入的現(xiàn)象[5]。該門課程的授課對象是大學二年級上學期的學生，處于這個時期的學生學習興趣和學習熱情處于整個大學的全盛時期，求知欲強，精力充沛。面對這樣的學生，如何有效地利用他們的求知欲，激發(fā)起學習該課程的興趣，并針對他們的缺點，制定行之有效的方法及對策，使其通過該門課程的學習，培養(yǎng)起運用物理化學的方法進行科學研究和解決實際問題的能力，是值得我們教學工作者值得思考并認真對待的問題。

四、材料物理化學的教學改革

針對上述問題，為提高材料物理化學的教學質(zhì)量，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生能力，我們對材料物理化學課程教學進行了多方面的改革。

1.教學內(nèi)容上的改革。（1）教學內(nèi)容與材料物理專業(yè)特色相結(jié)合。針對材料物理專業(yè)“亦工亦理，理工相融”的特點，材料物理化學的教學思想與內(nèi)容安排也要做到理工相融。既要把重點放在物理化學的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)技能的教育上，比如要對基本概念有比較深的理解，對重要公式能夠熟練掌握，對課程作業(yè)有嚴格的要求等，以加強學生對理論知識的認識和理解[6]。同時，教師也要認識到工程教育是材料物理專業(yè)學生培養(yǎng)中不可缺少的重要組成部分，要徹底改變傳統(tǒng)物理化學教學模式下工程教育處于從屬地位的狀況。我們既要強調(diào)物理化學學科的理論性和科學性，又要從工程需求的實際出發(fā)進行考慮，不能重科學輕技術(shù)、重理論輕實踐，不能從理論到理論，而應(yīng)注重相關(guān)結(jié)論的物理意義、適用范圍，注重科學理論與工程問題的結(jié)合。（2）教學內(nèi)容與科研實踐相結(jié)合。材料物理化學課程應(yīng)積極倡導科研與教學資源共享，以科研促進教學，適時地將最前沿的科研成果滲透到教材、教學和實驗中。將科研課題和教學相結(jié)合，實現(xiàn)科研對教學的帶動作用。如能實現(xiàn)教學和科研的互動，這將為本科生完成畢業(yè)論文，繼續(xù)讀研深造奠定堅實的基礎(chǔ)，并能大大提高學生分析問題解決問題的能力、實驗操作能力以及計算機軟件的使用能力。同時將教學與教師的科研實踐相結(jié)合，還有利于調(diào)動學生學習和進行實驗操作的積極性及興趣，啟發(fā)學生的思維，激發(fā)其探索精神。例如，可將材料物理系教師的科研課題“稀土氧化物納米顆粒的制備”與相關(guān)化學熱力學和界面現(xiàn)象的知識相結(jié)合來進行教學，將教師課題“激光熔覆制備生物陶瓷材料”與相關(guān)的熱力學知識相結(jié)合，如反應(yīng)吉布斯自由能的計算及其作為反應(yīng)判據(jù)的應(yīng)用，等等。還可以鼓勵感興趣的學生參與到教師的科研實驗中來，學以致用，加強知識點理解的同時，拓寬視野，鍛煉科研及動手能力。