導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇工程熱力學(xué)基本概念，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

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

基金項目：本文系中國礦業(yè)大學(xué)青年教師教學(xué)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(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）22-0087-02

“工程熱力學(xué)”為能源工程、機械工程、化學(xué)工程、材料工程以及航空航天工程等多門學(xué)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(xué)”的教學(xué)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(xué)”課程設(shè)置為主干專業(yè)基礎(chǔ)課之一。“工程熱力學(xué)”課程不僅是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)，同時直接為學(xué)生今后的科研和工作實踐提供理論指導(dǎo)，具有重要的學(xué)習(xí)意義和實際應(yīng)用價值。[1]

筆者根據(jù)自身在“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)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(xué)、物理理論知識融會于“工程熱力學(xué)”課程講授過程中，促進學(xué)生對熱力學(xué)中抽象概念和過程的深入理解，達(dá)到提高和改善教學(xué)效果的重要作用和目的。

一、基礎(chǔ)數(shù)學(xué)物理知識在熱力學(xué)理論中的體現(xiàn)

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

熱力學(xué)作為一門非常系統(tǒng)且抽象的學(xué)科，其科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性主要是通過各個章節(jié)中貫穿其中的數(shù)學(xué)體系來構(gòu)建而成的。如何科學(xué)、深入理解這些繁雜這些概念和數(shù)學(xué)結(jié)論，成為課堂教學(xué)活動中非常關(guān)鍵的一環(huán)。以下我們將例舉熱力學(xué)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(dǎo)過程。

1.狀態(tài)參數(shù)

在熱力學(xué)的教學(xué)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(xué)特征為點函數(shù)，表示為：

（1）

循環(huán)積分為：

（2）

在教學(xué)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(xué)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(xué)第一定律的學(xué)習(xí)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(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，也容易忽視其細(xì)微差別。從數(shù)學(xué)角度來看，在教學(xué)過程中應(yīng)對其進行區(qū)分。式（3）為焓的微分計算表達(dá)式，dh為焓的微變量值；式（4）為焓的改變量計算表達(dá)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(xì)微概念上的差別，帶來完全不同的熱力學(xué)分析。通過上述的詳細(xì)講解和區(qū)別，可以加深學(xué)生對熱力學(xué)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?zé)嵩碩1和低溫?zé)嵩碩2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(xué)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?zé)嵩撮g工作熱機的最大效率的問題，使學(xué)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(xué)過程中，需要對這一細(xì)微差別進行講解，以促進學(xué)生對物理過程以及數(shù)學(xué)關(guān)系的理解，不可一帶而過，從而造成學(xué)生概念以及數(shù)學(xué)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(xué)”課程有機結(jié)合的教學(xué)方法

“工程熱力學(xué)”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(xué)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(xué)第一、二定律、卡諾循環(huán)、卡諾定律、熵等，這些一定要詳細(xì)講解、分析透徹。特別是熱力學(xué)第二定律的課堂教學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)非常困難，但熱力學(xué)第二定律作為“工程熱力學(xué)”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(xué)”課程的講授教師，在教學(xué)活動中，認(rèn)為通過將基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學(xué)”課程有機結(jié)合的教學(xué)方法，可以提高和改善課堂教學(xué)效果，促進學(xué)生對“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容的掌握和理解。教學(xué)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(xué)”課程結(jié)合的教學(xué)：

1.課程準(zhǔn)備階段

在“工程熱力學(xué)”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(dǎo)過程摘出來，同時考慮這些部分與哪些基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識相關(guān)，并將這部分?jǐn)?shù)理知識作為課堂講授內(nèi)容的鋪墊部分準(zhǔn)備到“工程熱力學(xué)”課程的課堂教學(xué)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(xué)幻燈片中。

2.課堂講授階段

在“工程熱力學(xué)”課程的課堂講授過程中，將熱力學(xué)基本概念、原理和公式的推導(dǎo)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(xué)本身內(nèi)容與基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識的互動講解，從而達(dá)到改善教學(xué)效果、使學(xué)生易于理解和掌握的教學(xué)目的，實現(xiàn)學(xué)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(xué)生圍繞課程教學(xué)內(nèi)容進行溝通，對課堂教學(xué)不足之處進行查漏補缺，一方面可以掌握學(xué)生的掌握情況，另一方面可以對教學(xué)方法不斷改進，起到再次升華的作用。

三、結(jié)論

“工程熱力學(xué)”作為能源、機械和化工等眾多學(xué)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(xué)方法，改善和提高現(xiàn)有的課堂教學(xué)效果，成為各高校“工程熱力學(xué)”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(xué)體會出發(fā)，根據(jù)“工程熱力學(xué)”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(xué)”的教學(xué)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(xué)”課程結(jié)合的教學(xué)方法和途徑，為“工程熱力學(xué)”課程的講授提供了新的思路和方法，對其他課程的教學(xué)改革也有一定的借鑒意義。

參考文獻：

篇2

熱力學(xué)是一門具有專業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)課程，但是它又包含了專業(yè)課程的特色，是進行后期深入研究學(xué)習(xí)的理論和基礎(chǔ)，它還有很強的技術(shù)性和實用性。熱力學(xué)相關(guān)的熱力技術(shù)和節(jié)能環(huán)保問題日益凸顯，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)生變化時與外界相互作用（包括能量傳遞和轉(zhuǎn)換）的一門學(xué)科。因為能量轉(zhuǎn)變的普遍性，所以熱力研究的成果被運用于各個領(lǐng)域之中。

從宏觀角度來看，熱力學(xué)在其的發(fā)展過程中，針對其內(nèi)容可以分為兩個不同的結(jié)構(gòu)體系，首先可以從它的基礎(chǔ)理論來進行講學(xué)，其次可以結(jié)合所學(xué)從實際出發(fā)進行應(yīng)用教學(xué)；如果從熱力學(xué)的教學(xué)體系來劃分，卻可以將其教學(xué)劃分為三大點，首先是它的概念，然后是它的運動規(guī)律，最后是對它的性質(zhì)和實際操作進行劃分。

在教學(xué)中教師要保證學(xué)生對其意義有一定的認(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)的知識構(gòu)架，要做到這一點就必須要從以下幾個方面入手，進行知識的梳理。

（一）對熱力學(xué)的概念進行分析，包括它的公式和運動規(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）對熱力學(xué)的中的基本熱力（包括理想氣體；實際氣體；水蒸氣；濕空氣；制冷工質(zhì)）性質(zhì)進行研究分析。

（三）從熱力學(xué)研究的實際操作過程中分析計算工質(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)合實際教學(xué)

在教學(xué)中對日常生活中的一些熱力學(xué)現(xiàn)象，用專業(yè)化的熱力學(xué)知識進行分析，對其作出科學(xué)合理的解釋。通過這樣的教學(xué)讓學(xué)生充分體會到課堂知識與平常的生活息息相關(guān)，促使他們對老師的教學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣和學(xué)習(xí)熱情，以此來達(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)該做到適時的穿插一些與生活有關(guān)的問題，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，如低溫實驗室的創(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，對人類科學(xué)的進步作出了巨大的推動，讓學(xué)生在切身體會中感受化工熱力學(xué)對實際生活中的指導(dǎo)作用。

（二）加強對基礎(chǔ)理論的教學(xué)

熱力學(xué)是一門非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼n程，又可以說它是完美的學(xué)科，因為其理論和公式都是經(jīng)過認(rèn)真演算的，因此在教學(xué)中要著重對公式和理論進行論述，幫助學(xué)生掌握和理解熱力學(xué)。

教師上課過程中對基本的概念、含義、公式中的相關(guān)數(shù)據(jù)要做出一定的分析和解釋，讓學(xué)生從根本上明白公式所要表達(dá)的意義，同時在引用理論和實際例子時，保證它的準(zhǔn)確性和代表性，讓學(xué)生對熱力學(xué)的概念有一個清楚的認(rèn)識。

公式的演算和推導(dǎo)也不需要將所有的數(shù)據(jù)都拿出來分析講解，為了減少推導(dǎo)量，只需對影響推導(dǎo)結(jié)果的關(guān)鍵部分著重講解就行，其他的推導(dǎo)過程可以簡單略過，這樣既保證了課堂進度還提高了課堂教學(xué)的效率。

學(xué)生必須具備合理運用熱力學(xué)公式的能力，由上文可以看出，公式的運用對熱力學(xué)的理解是密切聯(lián)系的，因此教師在教學(xué)過程中一定要幫助學(xué)生深入理解公式內(nèi)涵，引導(dǎo)他們在實踐中應(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還需要引導(dǎo)他們自主去學(xué)習(xí)，“授人以魚，不如授人以漁”就說明了這個道理，傳統(tǒng)的教學(xué)多以“填鴨式”教育進行，僅僅依靠老師通過課本單方面的講學(xué)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代教育的需求，學(xué)生在學(xué)習(xí)過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)，做到在課堂外沒有老師進行指導(dǎo)的情況下也能進行自主學(xué)習(xí)，根據(jù)自身的接受度選擇熱力學(xué)相關(guān)的資料進行學(xué)習(xí)，對課堂上老師講授的知識進行一個擴充和完善，教師也能通過網(wǎng)絡(luò)在線解答學(xué)生的問題，拉近師生之間的距離，在不是不覺中營造出了一種良好的教學(xué)氛圍。

（四）結(jié)合實際教學(xué)

熱力學(xué)雖然是一門具有很強理論性的專業(yè)性學(xué)科，但是在生活中，熱力學(xué)其實離我們很近，因此教師在教授一些基本概念的時候，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候，為了讓學(xué)生明白熱力傳導(dǎo)的過程，舉出生活中常見的例子，如高壓鍋，煮各種難以煮熟的食物的時候，通過加壓的方法，讓鍋內(nèi)溫度超過100℃，加速高壓鍋的工作效率，還有熱力過程具有方向性這一特點也能舉出相關(guān)例子，如啟動的汽車在沒有外力的作用下，能將車胎轉(zhuǎn)動的動能轉(zhuǎn)換成熱能停止下來，但反過來，汽車車輪不可能吸收空氣中的熱能將其轉(zhuǎn)換成動能再旋轉(zhuǎn)起來，通過這樣的教學(xué)方式，在教授基本理論知識的同時又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進學(xué)生的學(xué)習(xí)，通過實例幫助學(xué)生加深對熱力學(xué)基本概念的掌握和應(yīng)用。

（五）研討式教學(xué)

確立學(xué)生為主體原則進行教學(xué)，充分了解學(xué)生原有的熱力學(xué)知識基礎(chǔ)水平，貼近生活的教學(xué)，在進行基本概念的講說時，遵循由易到難、由簡到繁的教學(xué)順序，能夠讓學(xué)生更好的進入學(xué)習(xí)狀態(tài)，充分調(diào)動他們的積極性，提高他們的學(xué)習(xí)興趣，針對學(xué)生個體的差異，進行不同層次的教學(xué)。

熱力學(xué)具有抽象性的特點，導(dǎo)致學(xué)生對其主要問題認(rèn)識不夠深刻，對它失去了學(xué)習(xí)的興趣。

三、創(chuàng)新教學(xué)的具體內(nèi)容

1、結(jié)合熱點問題

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題進行講學(xué)，如當(dāng)前的熱點，環(huán)境資源問題、降低能源消耗和日本核電站事故等問題，就此問題在課堂上開展討論，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。同時還能在課上給學(xué)生實驗的機會，通過動手實驗更深入的理解問題，分析問題，激勵學(xué)生進行自我總結(jié)。

2、課堂活動與常規(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)有知識的基礎(chǔ)上不斷完善自我，主動吸收新知識，上網(wǎng)搜集相關(guān)信息，在課堂上對書本上的知識進行擴充，對課本材料進行詳細(xì)的閱讀，對其內(nèi)容進行合理科學(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優(yōu)化，通過多媒體教學(xué)課件為學(xué)生提供一個多樣化、多視角的教學(xué)信息。

同時對課本中的重點難點要構(gòu)建相應(yīng)的練習(xí)題型，讓學(xué)生在寫作業(yè)的時候自主回顧重難點，多布置一些與和生活有關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，上課前通過課前提問對舊的知識進行回顧，再導(dǎo)入相關(guān)新知識。

3、培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力

當(dāng)代教育要求學(xué)生不光要學(xué)會學(xué)習(xí)還要有自主分析、解決、總結(jié)問題，在教導(dǎo)熱力學(xué)課程的時候，讓學(xué)生把這門課程當(dāng)成需要解決的問題去對待，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

四、結(jié)束語

綜上所述，熱力學(xué)在教學(xué)中作為一個理論性較強的科目，但是由于它又與實際緊密結(jié)合，所以老師在講授知識的時候可以舉出實例，讓學(xué)生更為直觀的理解教師所講授的知識，這就要求教師在教學(xué)中不斷改進教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，運用創(chuàng)新的教學(xué)方法，不僅有利于學(xué)生形成自主行動、思考、分析問題的能力，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)合實際進行教學(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。

參考文獻：

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[2]彭陽峰，施云海.淺談化工熱力學(xué)課程中“合理用能”章節(jié)的教學(xué)體會――以化工單元過程為教學(xué)案例的能量分析[J].化工高等教育，2012（06）

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[4]馮新，陸小華，吉遠(yuǎn)輝等.化工熱力學(xué)中從生活中來到生產(chǎn)中去的實例[J].化工高等教育，2009（01）.

篇3

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）04-0097-02

一、前言

《工程熱力學(xué)》是能源動力、化學(xué)工程、航空航天等眾多工程類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)在涉及能源特別是與熱能相關(guān)的各領(lǐng)域中具有創(chuàng)新能力人才的基礎(chǔ)。該門課程學(xué)習(xí)的好壞將直接影響到后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)效果，從而最終影響學(xué)生的專業(yè)綜合水平。與其他課程相比較，《工程熱力學(xué)》課程具有公式較多、邏輯性和理論性較強、概念多而抽象、應(yīng)用條件較復(fù)雜等特點，因而很多學(xué)生反映這是一門較難學(xué)的課程。甚至有些學(xué)生在剛接觸這門課時便感覺學(xué)習(xí)困難，產(chǎn)生了抵觸情緒。

二、《工程熱力學(xué)》課程的研究內(nèi)容及目前教學(xué)現(xiàn)狀

《工程熱力學(xué)》主要研究與熱能工程相關(guān)的熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律，它著重應(yīng)用熱力學(xué)兩個基本定律分析熱能過程中有關(guān)的各種熱力過程及熱力循環(huán)，從理論上研究提高熱能和機械能轉(zhuǎn)換有效程度的途徑。其內(nèi)容包括熱力學(xué)的基本概念、熱力學(xué)第一定律、理想氣體的熱力學(xué)能等基本參數(shù)的計算、理想氣體的熱力過程、熱力學(xué)第二定律、氣體的流動、壓氣機的壓氣過程、氣體動力循環(huán)、制冷循環(huán)等，其主要特點是理論分析、實驗研究和工程實際應(yīng)用緊密結(jié)合，分析推理的結(jié)果具有高度的可靠性，條理清楚，邏輯性強[1]。《工程熱力學(xué)》課程具有的特點使得學(xué)生反映難學(xué)，教師反映難教，最終導(dǎo)致教學(xué)效果不佳，學(xué)生對知識點掌握不夠，考試不及格率較高。傳統(tǒng)的教學(xué)以理論傳授為主，但對于一些以應(yīng)用型培養(yǎng)為定位的新建本科院校來說，更重要的是要培養(yǎng)工程背景下學(xué)生利用所學(xué)理論知識去分析、解決實際工程問題的能力，因此深入開展《工程熱力學(xué)》的教學(xué)研究顯得十分必要。

三、《工程熱力學(xué)》課程的教學(xué)措施

1.上好緒論課。很多學(xué)生誤認(rèn)為緒論課中沒有涉及到具體的、重要的知識點，而且也不屬于課程的主要考試內(nèi)容，因此覺得它不重要，上課也不認(rèn)真聽講和記筆記。事實上，緒論課作為《工程熱力學(xué)》課程的第一課，在教學(xué)中具有特殊的教學(xué)地位和重要意義[2]。緒論課中教師可以講授熱能動力工程的重要地位，介紹一些典型的能量轉(zhuǎn)換裝置工作過程（例如蒸氣動力裝置、內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C裝置以及蒸氣壓縮制冷裝置等）、《工程熱力學(xué)》的研究對象及研究方法（宏觀法和微觀法）等內(nèi)容。通過緒論課，教師不僅可以讓學(xué)生初步建立起《工程熱力學(xué)》的基本概念，使學(xué)生掌握本課程的思維方式和基本理論體系，而且能使學(xué)生明白本專業(yè)為什么要開設(shè)《工程熱力學(xué)》、《工程熱力學(xué)》的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法以及學(xué)好這門課的注意事項，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《工程熱力學(xué)》課程的興趣和愛好，堅定學(xué)習(xí)該門課程的決心。

2.充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性。由于《工程熱力學(xué)》課程公式多、概念多，計算復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)起來有一定難度，有些學(xué)生在剛開始接觸這門課時就有抵觸情緒，這就需要充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性。首先，必須要求教師課前充分備好課，合理組織教學(xué)過程，恰當(dāng)運用有效的教學(xué)方法；做到教學(xué)內(nèi)容精煉充實，重難點突出，邏輯嚴(yán)密，使學(xué)生易于接受講解的知識點。學(xué)生只有在聽懂課的前提下才會對課程產(chǎn)生興趣，從而調(diào)動他們的主動性和積極性，激發(fā)他們的潛能。其次，在上課過程中可以適當(dāng)引入一些生活中常見的實例，通過對這些實例進行分析，把枯燥乏味的理論知識運用到具體的實際問題中，并采用啟發(fā)式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題的能力，提高他們學(xué)習(xí)的主動性。第三，教師應(yīng)結(jié)合當(dāng)前工程熱力學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)熱點問題[3]，如提高熱機效率、節(jié)能降耗、低碳環(huán)保以及核電事故等，開展課堂討論和專題研討，通過這些熱點問題培養(yǎng)他們對《工程熱力學(xué)》的興趣。

3.在知識難點上完善教學(xué)方法。以熱力學(xué)第一定律為例[4]，在學(xué)習(xí)該定律時，不少同學(xué)對熱力學(xué)第一定律的兩套符號的掌握有困難，經(jīng)常混淆教材提供的兩個公式。這種情況下，教師就應(yīng)在課本的基礎(chǔ)上，進一步完善教學(xué)方法。例如授課時可以在教材提供的知識點的基礎(chǔ)上進一步延伸，將熱力學(xué)第一定律在形式上概括總結(jié)成：體系內(nèi)能的增加等于體系增加的能量（Q）減去體系消耗的能量（W）。當(dāng)假設(shè)體系從環(huán)境吸入熱量時，公式中的Q自然就為正；而當(dāng)環(huán)境從體系吸入熱量時，Q自然就為負(fù)；同理，體系對環(huán)境做功，W為正，環(huán)境對體系做功，W為負(fù)。關(guān)于Q和W數(shù)值的正負(fù)號選取時只要注意下列原則即可：實際發(fā)生的情況和定義一致則取正，和定義相反則取負(fù)。例如當(dāng)W定義為環(huán)境對體系做功時，若環(huán)境確實是對體系做功，則W的數(shù)值取正，否則W取負(fù)值；Q在數(shù)值上的正負(fù)號取法同W。這樣一來就避免了學(xué)生對公式中Q和W的正負(fù)號以及Q和W數(shù)值的正負(fù)號不能很好把握的問題，可以幫助學(xué)生更好地掌握并運用熱力學(xué)第一定律。

4.正確對待公式的記憶與推導(dǎo)。《工程熱力學(xué)》課程的公式比較多，學(xué)生反映記不住，而且有的公式在形式上相類似，很容易記混淆。其實要讓學(xué)生記住所有的公式一是不現(xiàn)實，二是也沒必要，這就需要在教學(xué)過程中理清哪些公式需要記憶，哪些可以根據(jù)記憶的公式現(xiàn)場推導(dǎo)。例如閉口系統(tǒng)能量方程的四個式子可以要求記憶，一是比較簡單，二是這四個式子非常重要，講解后面的知識點時需要用到。但理想氣體的各種過程（包括定容、定壓、定溫）中比熵的變化就不需要記憶，完全可以根據(jù)比熵的原始定義再結(jié)合閉口系統(tǒng)能量方程直接推導(dǎo)而得到，如果同學(xué)對基本概念和基本公式的掌握足夠熟練，對這些推導(dǎo)會形成條件反射，不需要借助草稿紙直接在腦海中就可完成整個推導(dǎo)過程。這樣無形之中就減少了很多公式的記憶，但需要用到的時候又能立刻得到。

5.采用現(xiàn)代化教學(xué)手段。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)越來越廣泛地應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域。利用多媒體教學(xué)中圖像、動畫、聲音等元素的優(yōu)勢，既進一步豐富了教學(xué)內(nèi)容，又使教學(xué)過程更加形象生動，加深學(xué)生對知識點的理解，便于學(xué)生接受。例如在講解活塞式壓氣機的壓氣過程時，如果利用板書在黑板上講解壓氣過程，學(xué)生會感覺比較抽象，但如果利用flash制作的動畫來演示時，學(xué)生對壓氣機的壓氣過程就會一目了然，感覺更直觀，更加便于理解和接受。另外在講解壓縮過程、平衡態(tài)等一些相對抽象的過程和概念時，如果借助于多媒體技術(shù)也會起到事半功倍的效果。

6.注重學(xué)生工程意識的培養(yǎng)。全日制大學(xué)生一般對工程常識較缺乏[5]，針對這一特點，教師授課時可以以課程為載體，適時向?qū)W生介紹所學(xué)理論知識在實際熱工設(shè)備中的應(yīng)用。例如授課時可以多舉一些例如鍋爐、熱水器、散熱器、渦輪機、壓氣機、噴管等典型熱工設(shè)備的例子，分析這些設(shè)備在實際工作工程中消耗的軸功、系統(tǒng)和外界交換的熱量、能量轉(zhuǎn)換關(guān)系等。通過分析這些實際工程設(shè)備的工作工程，能夠使學(xué)生掌握不同設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系和特點，并了解在哪些情況下，可以將工程實際問題進行簡化，從而建立他們的工程意識。

《工程熱力學(xué)》作為眾多工程類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生接觸較早，對他們后續(xù)學(xué)好其他專業(yè)課會產(chǎn)生一定的影響。如何上好這門課，是每一位《工程熱力學(xué)》教師應(yīng)仔細(xì)思考的問題。只有在教學(xué)實踐中不斷豐富和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，不斷改革和探索教學(xué)方法和教學(xué)手段，才能達(dá)到較好的教學(xué)效果。

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

“工程熱力學(xué)”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(xué)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(xué)過程中，對該課程老師和學(xué)生都有“難教難學(xué)”的感受。如何提高“工程熱力學(xué)”課程的課堂教學(xué)質(zhì)量，一直是相關(guān)專業(yè)教師長期探索的目標(biāo)。

案例教學(xué)法是由哈佛法學(xué)院院長朗代爾于1870年最先采用的，在法學(xué)教育中發(fā)揮了極大的作用，并被推廣至醫(yī)學(xué)、管理學(xué)等實踐性和應(yīng)用性較強的學(xué)科的教學(xué)中普遍應(yīng)用。科研案例教學(xué)法在案例教學(xué)法的基礎(chǔ)上，從分析課程特點及課程教學(xué)現(xiàn)狀入手，在教學(xué)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(xué)生在“工程熱力學(xué)”課程中通過對具體科研案例的討論、分析、表達(dá)等活動，讓學(xué)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(xué)方法。在此基礎(chǔ)上促使學(xué)生積極思考，主動探索，提高自主學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，并能夠?qū)ⅰ肮こ虩崃W(xué)”這門課程靈活應(yīng)用到今后的專業(yè)學(xué)習(xí)和實際工作中。

一、“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革研究現(xiàn)狀

目前，“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革研究主要集中在以下幾個方面：第一，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和優(yōu)化，主要以課程的設(shè)置、教學(xué)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(xué)的改革，主要對實驗課的比重、實驗教學(xué)的方式、實驗考核方式以及實驗課與科研相結(jié)合的教學(xué)方式進行了探討。[2]第三，新方法新技術(shù)在“工程熱力學(xué)”教學(xué)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(xué)”教學(xué)中，成為教學(xué)改革研究的方向之一。[3-5]

案例教學(xué)法在“工程熱力學(xué)”教學(xué)中已有應(yīng)用，[6，7]但科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”教學(xué)中卻鮮有報道。在“工程熱力學(xué)”教學(xué)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(xué)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。科研案例教學(xué)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(xué)生，能夠更好地為學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)和“工程熱力學(xué)”課程培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。

二、科研案例教學(xué)法意義及應(yīng)用價值

將科研案例教學(xué)法應(yīng)用在工科生“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)中的意義主要有：一是通過具體的科研案例，增強學(xué)生對理論課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生在思考中掌握此學(xué)科的基本概念和理論知識。二是通過科研案例教學(xué)，可在一定程度上代替部分實驗教學(xué)，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(dǎo)學(xué)生思考，加深對知識的理解和記憶，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的能力奠定基礎(chǔ)。四是通過科研案例教學(xué)，使得科研為教學(xué)服務(wù)的同時，為學(xué)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(xué)，引導(dǎo)和促進教學(xué)老師積累科研案例，從事科研工作，起到科研促進教學(xué)，教學(xué)促進科研的雙重作用。六是通過科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程中的應(yīng)用，進一步完善了工科生“工程熱力學(xué)”教學(xué)方法的改革。

三、科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)中的應(yīng)用

1.科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程實踐教學(xué)中的應(yīng)用

“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)的目的就是培養(yǎng)學(xué)生掌握熱力學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)，研究提高循環(huán)效率的方法。那如何讓學(xué)生更有效地掌握這些方法呢？科研案例教學(xué)法應(yīng)是一個較好的嘗試。授課老師通過講解課題組承擔(dān)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(xué)生，增強學(xué)生對本章知識點的興趣，同時引導(dǎo)學(xué)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(xué)和科研有機地結(jié)合起來。

2.科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程理論教學(xué)中的應(yīng)用

由于“工程熱力學(xué)”課程基本概念及基本定律較多，對于學(xué)生來說，如此廣泛的知識體系難以在短時間內(nèi)掌握，學(xué)生對于“工程熱力學(xué)”課程的理論知識感覺枯燥，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。所以設(shè)想在工科生“工程熱力學(xué)”的教學(xué)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(xué)生的積極性，又使得知識點容易被理解。在講解熱力學(xué)第二定律時，介紹了狀態(tài)參數(shù)――熵。同學(xué)們對這個參數(shù)覺得很難理解，為此引入了課題組承擔(dān)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(biāo)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(zhǔn)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(xué)，又有助于理論教學(xué)的實施。

3.科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”課程其他方面的應(yīng)用

此外，工科生“工程熱力學(xué)”教育中還存在實驗難以開展等問題。而科研案例教學(xué)法的開展將在很大程度上解決這些問題。科研案例教學(xué)中引入實際問題，存在實驗過程和實驗方案設(shè)計。該教學(xué)法突出了工科生“工程熱力學(xué)”的專業(yè)特點，突破了教材的局限，使學(xué)生緊緊圍繞教學(xué)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(xué)”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(xué)”實驗難以開展等問題。

四、科研案例教學(xué)法在工科生“工程熱力學(xué)”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(xué)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(xué)”課程教學(xué)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(fù)責(zé)人同意，可用于教學(xué)）。

3.科研案例的選擇和組織

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)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(xué)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(xué)生的興趣點，讓學(xué)生在興趣盎然的學(xué)習(xí)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(xué)案例。教師呈現(xiàn)案例后，要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)來一步步地、循序漸進地啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生積極思考，展開師生之間的對話，充分的溝通能夠豐富學(xué)生的見識，開拓學(xué)生的視野。學(xué)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(xué)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(xué)”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(xué)生的實踐知識和理論知識體系，加深了學(xué)生對于理論知識的理解，促進學(xué)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(xué)進行反思――對案例的有效性反思，對教學(xué)的過程反思，對教學(xué)的效果反思，不斷完善對于科研案例教學(xué)法的掌握和運用。

6.教學(xué)效果評價

主要采用考試和問卷調(diào)查的形式進行教學(xué)效果評價。通過與以往教學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)效果和教師的教學(xué)效果。

工科生“工程熱力學(xué)”課程一般由各工科院校能源與動力工程專業(yè)承擔(dān)，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。科研案例教學(xué)在工科生“工程熱力學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用，一定程度上完善了當(dāng)前工科生“工程熱力學(xué)”教學(xué)中存在的不足，將科研工作的積累服務(wù)于教學(xué)，使學(xué)生在學(xué)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(xué)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(xué)有一定的規(guī)律，但沒有固定的模式。合理采用多種教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的作風(fēng)和創(chuàng)新意識，將是工科生“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革的長遠(yuǎn)目標(biāo)。

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篇5

1.熱力學(xué)第一定律

熱力學(xué)第一定律是工程熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重點，主要講授閉口系統(tǒng)與穩(wěn)流開口系的熱力學(xué)第一定律能量方程式的表達(dá)式及應(yīng)用。在本課程中，進一步強調(diào)熱力學(xué)第一定律的一般表達(dá)式即：“進入系統(tǒng)的能量-離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)總儲存能的變化”的正確靈活應(yīng)用，重點介紹如何分析、列出非穩(wěn)態(tài)充、放氣熱力過程的能量方程式，幫助學(xué)生進一步增強利用第一定律進行能量分析的能力。同時，通過對節(jié)流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等熱力過程分析來幫助同學(xué)們對第一定律的局限性有更為深入的理解。

2.熱力學(xué)第二定律熵分析法

熱力學(xué)第二定律是工程熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重點與難點，主要講授熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，具體包括：卡諾循環(huán)+卡諾定理、克勞修斯積分不等式、閉口系及開口系統(tǒng)熵方程、孤立系統(tǒng)熵增原理。在本課程中，考慮到判斷一個熱力循環(huán)是否可行、可逆的數(shù)學(xué)判據(jù)容易理解而且是熱力過程的特例，故重點講述閉口系及開口系熵方程、孤立系統(tǒng)熵增原理。在該部分從以下四個方面進行介紹：對于狀態(tài)參數(shù)熵的辨析：辨析熵是狀態(tài)參數(shù)與過程無關(guān)，強調(diào)判斷一個熱力過程能否進行、可逆的參量不是過程熵變而是過程熵產(chǎn)，引出后面由熵方程及孤立系統(tǒng)熵增原理計算過程熵產(chǎn)的知識點；重點講授熵方程的一般表達(dá)式，即：“進入系統(tǒng)的熵-離開系統(tǒng)的熵+過程熵產(chǎn)=系統(tǒng)熵變化”，通過典型例題幫助同學(xué)能夠利用熵方程列出閉口及開口系熵方程，并求取過程熵產(chǎn)；重點解析孤立系統(tǒng)熵增原理的實質(zhì)及解題特點，并通過典型例題幫助學(xué)生認(rèn)識到孤立系統(tǒng)熵增原理與熵方程的一致性：孤立系統(tǒng)熵增即熵方程中的熵產(chǎn)；作功能力損失方面除了介紹計算公式、通過計算熱力過程熵產(chǎn)及作功能力損失，還著重結(jié)合對節(jié)流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等具體熱力過程分析讓學(xué)生體會第一定律與第二定律之間的聯(lián)系及第二定律的獨有貢獻。

3.熱力學(xué)第二定律分析法

由于學(xué)時有限并且概念抽象難以理解，分析法在工程熱力學(xué)中屬于選講內(nèi)容，即便講授，也多是簡要介紹。本課程中，分析法是授課重點，從以下四個方面進行講授：第一，概念及計算公式，包括機械、熱量（冷量）、內(nèi)能、焓和化學(xué)。第二，重點講授方程的一般表達(dá)式“進入系統(tǒng)的-離開系統(tǒng)的-過程損=系統(tǒng)變化”，通過典型例題幫助同學(xué)能夠利用方程列出閉口及開口系方程，并求取過程損。同時，在分析典型例題時，引導(dǎo)學(xué)生同時用熵分析法來計算過程的作功能力損失，讓學(xué)生自覺地認(rèn)識到分析法中所得到的損失即熵分析法中計算的作功能力損失、體會兩種分析法的一致性及分析法的優(yōu)勢。第三，效率、損系數(shù)的概念及公式，以及在典型熱力設(shè)備、過程及熱力循環(huán)中的計算。第四，針對本學(xué)科領(lǐng)域典型的火力發(fā)電裝置、燃?xì)廨啓C發(fā)電裝置和低溫制冷裝置、LNG液化裝置、天然氣凈化裝置、油田聯(lián)合站等，設(shè)置工程背景很強的案例，教師與同學(xué)們一起分析循環(huán)裝置及各組成設(shè)備的效率、損失及損系數(shù)等，讓同學(xué)們認(rèn)識到分析法在進行系統(tǒng)能量分析時的重要性及提高利用該方法解決實際工程問題的能力。

4.新發(fā)展起來的能量系統(tǒng)分析與優(yōu)化方法

介紹能級分析法、經(jīng)濟學(xué)、夾點技術(shù)、全生命周期分析法、能值理論等新發(fā)展起來的能量系統(tǒng)分析與優(yōu)化方法的基本理論及應(yīng)用，鼓勵學(xué)生查閱相關(guān)文獻獲取更多知識。這部分內(nèi)容與留給學(xué)生的學(xué)習(xí)報告緊密相關(guān)，將在下文介紹。目前還沒有適合于本專業(yè)本科教學(xué)的系統(tǒng)節(jié)能方面的教材，本課程教學(xué)內(nèi)容主要參考自沈維道等主編《工程熱力學(xué)》、朱明善等編著《工程熱力學(xué)》、傅秦生編著《能量系統(tǒng)的熱力學(xué)分析方法》和馮霄編著《化工節(jié)能原理與技術(shù)》、何雅玲主編《工程熱力學(xué)精要分析典型題解》等教材及專著，結(jié)合教學(xué)團隊多年來收集整理的工程案例編寫成講義供教師及學(xué)生使用。

二、教學(xué)方式改革

教學(xué)中的主體是學(xué)生，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，提高其學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果是教學(xué)方式改革的目的。學(xué)生們對于國際上最新的、與未來工作緊密相關(guān)及實用性強的知識以及確實能提高自身素質(zhì)與能力的教學(xué)環(huán)節(jié)更感興趣。

1.采用多媒體與板書有機結(jié)合的教學(xué)模式

充分利用多媒體教學(xué)信息量大，圖像、視頻生動形象的特點，同時結(jié)合傳統(tǒng)板書講解復(fù)雜推導(dǎo)更容易被學(xué)生掌握的優(yōu)點以提升教學(xué)效果。這種授課方式既可以增大授課信息量、有效吸引學(xué)生注意力，同時又能使學(xué)生通過與老師一起板書推導(dǎo)對所學(xué)重點、難點有更為深刻的認(rèn)知。

2.提高課堂教學(xué)吸引力

通過針對每一個重要概念及知識點設(shè)計的系列典型例題、思考題吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)其積極參與到教學(xué)中來。而且教學(xué)團隊經(jīng)過多年的教學(xué)和科研積累，收集并提煉出與石化工程緊密關(guān)聯(lián)的工程案例，通過案例的討論和分析，增強學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的興趣，提升課堂教學(xué)的互動效果，增強學(xué)生運用理論知識分析并解決工程實際問題的能力。

3.布置作業(yè)形式靈活多樣

對于重要的基本概念，以讀書筆記的作業(yè)形式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。本課程涉及眾多抽象概念和公式，追溯熱量、溫度、熵、熱力學(xué)第二定律、等重要基本概念的由來、發(fā)展歷程，可使學(xué)生在搜集資料的過程中對這些概念有一個直接的感性認(rèn)知，同時也有助于學(xué)生認(rèn)識到這些知識在本學(xué)科發(fā)展中的重要作用。要求學(xué)生組成2~3人的學(xué)習(xí)小組，除常規(guī)課下作業(yè)外，課上作業(yè)以小組為單位完成。課上作業(yè)為教師針對每次課的重點和難點內(nèi)容設(shè)計的多為填空、選擇和問答形式的練習(xí)題，課前打印好分發(fā)給每個學(xué)習(xí)小組。在講課過程中，留出適合時間讓學(xué)生及時完成。教學(xué)實踐表明課上作業(yè)非常利于學(xué)生把握住和消化吸收重難點知識，且能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

篇6

一、師資隊伍建設(shè)

教師是完成教學(xué)的根本，因此建立一支穩(wěn)定、有較高教學(xué)和學(xué)術(shù)水平的教師隊伍是課程建設(shè)的關(guān)鍵。針對青年教師較多的實際情況，充分發(fā)揮骨干教師和具有豐富教學(xué)經(jīng)驗老教師的“傳、幫、帶”作用，讓青年教師和老教師“師徒結(jié)對”。為了讓“師徒”間的交流落到實處，學(xué)院專門出臺了相關(guān)文件，對“師傅”和“徒弟”進行雙向考核，促進青年教師的成長，提高他們的業(yè)務(wù)水平。在青年教師正式走上講臺前，還需要過“試講關(guān)”。通過老教師和同行聽課，對青年教師進行現(xiàn)場指導(dǎo)，進一步促進他們的成長。通過這些措施的實行，目前工程熱力學(xué)教學(xué)團隊共有5名成員，其中教授1人，副教授2人，講師2人，成員中具有碩士學(xué)位的教師占100%，博士學(xué)位的教師占80%。教學(xué)團隊所上的工程熱力學(xué)課程受到同行和學(xué)生的一致好評。

二、教材的選擇

工程熱力學(xué)作為一門歷史悠久的能源動力類專業(yè)基礎(chǔ)課，教材的選擇面較寬。目前可選用的教材有面向“二十一世紀(jì)”系列課程教材、“十一五”國家級規(guī)劃教材等。面對眾多的教材，如何選用適合教學(xué)對象的教材，是課程建設(shè)的重要內(nèi)容。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前可選用的教材有沈維道等人編寫的《工程熱力學(xué)》（第四版）“十一五”國家規(guī)劃教材，曾丹苓等人編寫的面向21世紀(jì)《工程熱力學(xué)》課程教材、陶文銓等人編寫的《工程熱力學(xué)》面向21世紀(jì)課程教材、廉樂明等人編寫《工程熱力學(xué)》“十一五”國家規(guī)劃教材、、鄂加強編寫的《工程熱力學(xué)》21世紀(jì)高等學(xué)校精品規(guī)劃教材等。由于各種教材的側(cè)重點不同，因此要根據(jù)各專業(yè)的不同的培養(yǎng)目標(biāo)，選擇適合學(xué)習(xí)對象的教材。熱能動力工程和油氣儲運工程屬于能源動力類專業(yè)，根據(jù)其培養(yǎng)目標(biāo)，選擇了沈維道等人編寫的《工程熱力學(xué)》作為其授課教材。建筑環(huán)境與設(shè)備工程屬于土木與建筑學(xué)科，選擇了中國建筑工業(yè)出版社出版、廉樂明等人編寫的《工程熱力學(xué)》作為教學(xué)用書。過程裝備與控制工程和材料成型及控制工程專業(yè)屬于機械類，選擇了陶文銓等人編寫的《工程熱力學(xué)》作為其教學(xué)用書。

三、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段

1.教學(xué)內(nèi)容。確定好教材后，教學(xué)內(nèi)容的選擇成為課程建設(shè)的重要內(nèi)容。根據(jù)各個專業(yè)特點，在保證教學(xué)內(nèi)容基本完整的前提下，還需要對教學(xué)內(nèi)容進行簡化和補充。工程熱力學(xué)內(nèi)容可以分為兩大部分。一部分是基本理論和基本概念，包括熱力過程和熱力參數(shù)，還有一部分是與實際相聯(lián)系的綜合應(yīng)用。熱能與動力工程的相當(dāng)一部分學(xué)生畢業(yè)以后從事有關(guān)內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C的工作，還有部分學(xué)生在火力發(fā)電廠工作。因此在教學(xué)中要加強氣體與蒸汽的流動、壓氣機的熱力過程、氣體動力循環(huán)和蒸汽動力循環(huán)等部分的教學(xué)，而對制冷循環(huán)、濕空氣等內(nèi)容可適當(dāng)簡化。但對于建筑環(huán)境與設(shè)備工程的學(xué)生情況就不同了，該專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生大部分從事采暖、通風(fēng)、制冷和空氣調(diào)節(jié)等方面的工作，在教學(xué)中要加強制冷循環(huán)、濕空氣及氣體流動等部分的教學(xué)，而對于動力循環(huán)的內(nèi)容可作適當(dāng)簡化。

2.教學(xué)手段。工程熱力學(xué)是一個有機的整體，在工程熱力學(xué)的教學(xué)過程中要抓住熱力學(xué)第一定律和第二定律這兩條主線，把它們貫徹到實際應(yīng)用中去。（1）在教學(xué)中，要采用“啟發(fā)式”的教學(xué)手段。啟發(fā)式提問，重在“善誘”，貴在啟發(fā)學(xué)生心志，培養(yǎng)其思維，既不能“一語道破天機”，也不能讓人“望塵莫及”，所以還要講究合理設(shè)問[2]。如熱力學(xué)第二定律的開爾文說法和理想氣體定溫膨脹的區(qū)別，還有“耗散掉的功”和“做功能力損失”這兩個概念的區(qū)別。引導(dǎo)學(xué)生綜合利用所學(xué)的概念和原理，對所提問題展開思辨。所提問題既不過于簡單，也不太難，給予學(xué)生一點思考的空間。另外，再如：“定熵過程和可逆絕熱過程是否等價呢？”在實際教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分的同學(xué)認(rèn)為兩者等價，即定熵一定是可逆絕熱，可逆絕熱也一定為定熵。事實上，定熵和可逆絕熱這兩個概念并不等價。可逆絕熱一定為定熵，這個說法是正確的。因為絕熱意味著系統(tǒng)與外界的換熱量為零，可逆過程保證能取等號，那么把絕熱過程的帶入等式可得熵變?yōu)榱悖吹褥剡^程。但定熵一定是可逆絕熱這個說法是錯誤的，閉口系統(tǒng)熵方程中熵變主要由兩個因素決定，其一為熵流，它與系統(tǒng)是否吸、放熱有關(guān)，熱力學(xué)中規(guī)定吸熱熵流為正，放熱熵流為負(fù)，絕熱熵流為零。其二為熵產(chǎn)，熵產(chǎn)是由于不可逆過程中，由于耗散效應(yīng)把一部分機械能耗散成為熱，該熱又被工質(zhì)吸收，引起熵的增加。因此，熵產(chǎn)是非負(fù)的。當(dāng)過程是可逆時，熵產(chǎn)取為零。只要系統(tǒng)放熱，使熵產(chǎn)正好和負(fù)的熵流相加為零，就可以是等熵過程，但由于有熵產(chǎn)，因此不是可逆絕熱過程。在提出問題后，讓學(xué)生討論，教師最后作總結(jié)，給出正確答案。（2）工程熱力學(xué)中概念相當(dāng)多，也比較抽象，還可以利用對比啟發(fā)式的教學(xué)手段。以內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C和蒸汽動力裝置為例，盡管它們構(gòu)造不同，工作特性不同，但吸熱、膨脹做功、排熱對任何一種熱能動力裝置都是共同的，也是本質(zhì)性的，這樣就透過現(xiàn)象抓住了本質(zhì)性的東西。還有“功”的比較。工程熱力學(xué)中有體積變化功，技術(shù)功，內(nèi)部功，流動功、推動功等。通過對比，不僅使教學(xué)由縱向向橫向展開而縱橫交錯，還可增強教學(xué)的關(guān)聯(lián)性和生動性。如熵增原理與孤立系統(tǒng)的熵增原理比較。熵增原理的知名度很高，但是要注意，熱力學(xué)中熵不一定是增加的。在一個閉口系統(tǒng)中，總熵變?yōu)殪亓骷屿禺a(chǎn)。系統(tǒng)只要向外界多放熱，使得負(fù)熵流大于熵產(chǎn)，那么這時總熵變就是負(fù)的，熵變小了。只有加上的定語“孤立系統(tǒng)”，熵才是增加的，孤立系統(tǒng)中系統(tǒng)與外界的換熱量為零，也即熵流為零，熵產(chǎn)非負(fù)，當(dāng)然總熵不可能變小。熵增原理和孤立系統(tǒng)的熵增原理是不相同的，故條件“孤立系統(tǒng)”非常重要。再如，把準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程這兩個概念進行對比，它們的區(qū)別是什么？首先定義不同，準(zhǔn)靜態(tài)過程是一系列平衡態(tài)所組成的過程，而可逆過程是如果系統(tǒng)完成某一熱力過程后，再沿原路徑逆向進行時，能使系統(tǒng)和外界都返回原來狀態(tài)而不留下任何變化的過程。其次，要求條件不同，可逆過程要求系統(tǒng)與外界隨時保持力平衡和熱平衡，且不存在任何耗散損失，在過程中沒有任何能量的不可逆損失；靜準(zhǔn)態(tài)過程的條件僅限于系統(tǒng)內(nèi)部的力平衡和熱平衡，在進行中系統(tǒng)與外界可以有不平衡勢差，也可能有耗散效應(yīng)的發(fā)生，只要系統(tǒng)內(nèi)部能及時恢復(fù)平衡，其狀態(tài)變化還是準(zhǔn)靜態(tài)的。再次，可逆過程是針對過程中所引起的外部效果而言的，準(zhǔn)靜態(tài)過程是針對系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變化而言的，因此可逆過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程，而準(zhǔn)靜態(tài)過程不一定是可逆過程。實際過程總是在溫差、壓差作用下變化的，實際過程是偏離可逆過程的準(zhǔn)靜態(tài)過程。學(xué)生對概念必須全面理解，切不可斷章取義，一知半解。（3）開展以“網(wǎng)絡(luò)課堂”為補充的教學(xué)手段。由于學(xué)生個體的學(xué)習(xí)能力存在差異，部分“尖子生”希望老師的教學(xué)內(nèi)容再深入一些，而部分基礎(chǔ)較差的學(xué)生希望把基本內(nèi)容再復(fù)習(xí)、鞏固。利用網(wǎng)絡(luò)課堂，不僅可以很好地兼顧各類學(xué)生的需要，而且可以在網(wǎng)絡(luò)上跟老師進行交流。利用網(wǎng)絡(luò)課堂可以方便地進行網(wǎng)上答疑，網(wǎng)上討論。如“經(jīng)過一不可逆循環(huán)后，熵變大還是變小？”，這個問題許多學(xué)生搞不清楚。教師在網(wǎng)上答疑時，要講清楚兩點：其一，循環(huán)的概念；其二，熵是狀態(tài)參數(shù)。通過網(wǎng)上講解，網(wǎng)絡(luò)課堂架起了學(xué)生和老師溝通的“橋梁”。

四、實驗教學(xué)

實驗教學(xué)是課程建設(shè)的重要組成部分，是課堂教學(xué)的應(yīng)用、補充和實踐，同時它還有助于提高學(xué)生的動手能力。工程熱力學(xué)課程有“二氧化碳P-V-T關(guān)系測定”和“氣流通過噴管的實驗”兩個實驗。通過實驗，學(xué)生不僅鍛煉了動手能力，而且加深理解了課堂所學(xué)知識。同時還建立了開放實驗室。實驗室對學(xué)生完全開放，學(xué)生可以在實驗室做課程中規(guī)定的實驗，也可以根據(jù)自己的想法去實施自己感興趣的實驗。

工程熱力學(xué)課程建設(shè)是一項綜合性工程，需要持之以恒，不斷探索。它涉及到師資隊伍建設(shè)、教材的選擇、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的選擇、實驗教學(xué)等方方面面。對于不同的專業(yè)，工程熱力學(xué)教學(xué)的側(cè)重點不同。我們將始終以提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，把握好課程特點，進行針對性的探索，以期望把工程熱力學(xué)的課程建設(shè)提高到更高水平。

篇7

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

隨著我國本科教學(xué)水平的不斷提高和國際化交流與合作的廣泛開展，就業(yè)市場對本科畢業(yè)生的知識結(jié)構(gòu)和外語應(yīng)用能力有了新的要求，專業(yè)外語應(yīng)用能力成為21世紀(jì)國際化專業(yè)人才的必備專業(yè)素養(yǎng)，直接影響本科畢業(yè)生的就業(yè)趨向和未來發(fā)展。[1-4]我國教育部對本科生的雙語課程教學(xué)十分重視，2001年教育部在《關(guān)于加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中提出，要采用英語等外語進行公共課和專業(yè)課教學(xué)，要求各高校在三年內(nèi)開設(shè)5%～10%的本科雙語課程。[5]2005年，教育部在《關(guān)于進一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》中又指出：要提高雙語教學(xué)課程的質(zhì)量，繼續(xù)增加雙語教學(xué)課程的數(shù)量。2007年，教育部在《關(guān)于進一步深化本科教學(xué)改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中指出，要鼓勵開展雙語教學(xué)工作。教育部2004年8月開始試行的《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案》中，雙語教學(xué)被列為主要評估點之一。雙語教學(xué)的水平已經(jīng)成為衡量高等學(xué)校辦學(xué)水平的一項重要指標(biāo)。我國高校在本科生課程雙語教學(xué)的實踐過程中，近年來取得了實質(zhì)性的進展，也突顯了課程體系構(gòu)建不合理、重點內(nèi)容設(shè)置不當(dāng)、教材建設(shè)相對滯后、雙語教學(xué)師資不足、雙語學(xué)習(xí)氛圍較差、課程考核評價方法有待改革等問題。為了使“工程熱力學(xué)”在校級精品課程的基礎(chǔ)上進行雙語教學(xué)，需要對“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的課程體系進行合理構(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(xué)課程，為提高本科畢業(yè)生的整體質(zhì)量和英語應(yīng)用能力奠定良好的基礎(chǔ)，以適應(yīng)國家化人才市場的需要。

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

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

雙語教學(xué)模式對課程體系的構(gòu)建起到關(guān)鍵性影響，首先要確定雙語教學(xué)模式。近年來我國高校開展的雙語教學(xué)模式主要可概括為全外語型、混合型和部分外語型三種。

（1）全外語型。采用外文教材，直接用外文授課。這種模式要求師生均應(yīng)具有較高的外語水平。

（2）混合型。采用外文教材，混合外文與漢語授課。與全外語型相比，學(xué)生較易掌握課程內(nèi)容，適合學(xué)生接觸雙語教學(xué)的初級階段，也適合多數(shù)任課教師的外語水平。

（3）部分外語型。采用外文教材，用漢語講授。這種模式適合外語知識和接受能力較弱的生源。結(jié)合“工程熱力學(xué)”課程多年的教學(xué)實踐，結(jié)合現(xiàn)有的師資英語水平和學(xué)生的實際英語水平，建議對“工程熱力學(xué)”采用混合型雙語教學(xué)模式。

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

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

在上述條件下，“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)團隊經(jīng)過認(rèn)真調(diào)查研究，并結(jié)合現(xiàn)有的師資條件、課程教學(xué)資源、學(xué)生的實際英語水平構(gòu)建了“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的“三段一改”課程教學(xué)方法，“三段”即課前階段、課堂教學(xué)階段、課后檢驗階段;“一改”即改革課程考核和評價方法。現(xiàn)就“三段一改”課程教學(xué)方法的實施構(gòu)想簡要介紹如下：

（1）課前階段。課前階段所做的工作重點是確定雙語教學(xué)模式、選定中文教材和外文教材、編制中英文教學(xué)大綱和授課計劃、確定課程的主要知識點和重點與難點內(nèi)容、制作多媒體課件、建立習(xí)題與思考題庫，并將教學(xué)大綱、授課計劃、多媒體課件和習(xí)題與思考題庫在學(xué)校的畢博網(wǎng)絡(luò)平臺開放，供學(xué)生結(jié)合各自的時間、興趣和特點進行課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)。教師在課堂講授前預(yù)習(xí)要求，以保證學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。

（2）課堂教學(xué)階段。課堂教學(xué)階段是將課程內(nèi)容傳授給學(xué)生。授課語言采用中文和英文，英文講授不低于50%。教學(xué)方法采用啟發(fā)式、討論式、課堂提問等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。多媒體課件分別有中文和英文版本，課程的重點內(nèi)容有中英文對照。課堂教學(xué)針對不同英語水平的學(xué)生分為三個不同層次，即最高層次、平均層次和低層次。最高層次要求學(xué)生以英文教材和英文多媒體課件為主，作業(yè)用英文完成;平均層次要求學(xué)生以中文教材和英文多媒體課件為主，英文教材為輔，對課程的主要內(nèi)容能用英文和中文同時掌握，作業(yè)以中文為主;低層次要求學(xué)生以中文教材和中文多媒體為主，英文教材和英文多媒體為輔，對課程的重點內(nèi)容能用英文理解和掌握，作業(yè)可全部用中文完成。課堂教學(xué)的目標(biāo)是以平均層次為主要教學(xué)對象，逐步積累經(jīng)驗后過渡到以高層次為主。

（3）課后檢驗階段。課后檢驗階段主要包括課程作業(yè)批改、網(wǎng)上答疑和討論、課程實驗等環(huán)節(jié)，不僅可以檢驗課堂教學(xué)效果，鞏固課堂講授的知識，還可以檢驗學(xué)生對知識點的掌握情況，積極征求學(xué)生對本課程教學(xué)的意見，及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，改進教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

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

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

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

“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)重點內(nèi)容的合理設(shè)置是保證“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)質(zhì)量的重要組成部分，重點內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)該基本與中文教學(xué)的內(nèi)容相同，同時應(yīng)吸納經(jīng)典英文教材中的新概念和工程應(yīng)用，與國際先進水平接軌，滿足人才市場的國際化要求。“工程熱力學(xué)”的內(nèi)容可分為基本概念和理論、工程應(yīng)用、常用圖表三大部分。結(jié)合該課程教學(xué)團隊多年教學(xué)經(jīng)驗的積累，建議將如下內(nèi)容作為“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的重點內(nèi)容：

在基本概念和理論方面，主要包括：熱力系如閉口系、開口系、絕熱系、孤立系;狀態(tài)參數(shù)如壓力、溫度、比容、內(nèi)能、焓、熵、火用;熱力過程如可逆過程、準(zhǔn)靜態(tài)過程、不可逆過程;熱力循環(huán)如正循環(huán)、逆循環(huán);不可逆因素如溫差傳熱、摩擦耗功、自由膨脹;熱力學(xué)基本定律如熱力學(xué)第零定律、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熱力學(xué)第三定律;不同形式的實際氣體方程;熱效率、制冷系數(shù)、火用的概念、常見形式能量的火用、火用效率、火用損失、生成焓、理論燃燒溫度、平衡常數(shù)、相對濕度、含濕量、干球溫度、濕球溫度、露點溫度、馬赫數(shù);卡諾定理、孤立系統(tǒng)熵增原理、克勞修斯不等式;卡諾循環(huán)熱效率，一般熱效率表達(dá)式等。[6， 7]

在工程應(yīng)用方面，主要包括：實際應(yīng)用案例，氣體動力循環(huán)如狄塞爾循環(huán)、奧托循環(huán);制冷循環(huán)如空氣壓縮制冷循環(huán)、蒸汽壓縮制冷循環(huán)、噴射式制冷循環(huán)、吸收式制冷循環(huán);蒸汽動力循環(huán)如郎肯循環(huán)、再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán);燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán);燃料電池;燃料電池-燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)等;濕空氣的加熱、冷卻與干燥等。

在常用圖表方面，主要包括：水蒸氣表、水蒸氣焓-熵圖、常用制冷工質(zhì)的熱物性圖表、濕空氣的焓-含濕量圖等。

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

三、結(jié)論

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

參考文獻：

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篇8

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.04.039

Teaching of the First Law of Thermodynamics and

the Second Law of Thermodynamics

WU Hequan， XIE Wenhong

（College of Automative and Mechanical Engineering，

Changsha University of Science & Technology， Changsha， Hu'nan 410114）

Abstract Details of the emergence and development of the first law of thermodynamics， the second law of thermodynamics and the linkages between them. Further understanding of the process of teaching the knowledge of thermodynamics has played a good role in promoting， improving the quality of teaching.

Key words First Law of Thermodynamics; Second Law of Thermodynamics; Carnot theorem

0 引言

“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程是主要研究熱能與機械能互相轉(zhuǎn)換以及熱量傳遞規(guī)律的一門學(xué)科。“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”圍繞能量轉(zhuǎn)換與傳遞這一主線，是對工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)兩個研究方向的綜合。其特點是涉及內(nèi)容廣，知識點多，主要包括熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熱力過程計算、傳熱學(xué)的基本概念、換熱器熱計算等。它在社會生活中的應(yīng)用是非常廣泛的，在很多領(lǐng)域包括現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸和國防建設(shè)等。雖然熱機發(fā)展一百多年，已經(jīng)非常完善，很多熱力學(xué)理論已經(jīng)在實踐中得到了應(yīng)用。但是在面對如今國際社會能源短缺、環(huán)境污染等問題中，推進熱力學(xué)的研究，提高能源的利用效率是解決這些問題的一個關(guān)鍵。而熱力學(xué)第一和第二定律是熱力學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)好并掌握這些基本理論，才能更好地研究熱能傳遞和轉(zhuǎn)換的規(guī)律并把它轉(zhuǎn)化成實際成果應(yīng)用到社會生產(chǎn)生活之中。

1 熱力學(xué)第一定律概述

熱力學(xué)第一定律實質(zhì)是能量守恒定律在熱現(xiàn)象上的應(yīng)用。能量守恒定律可以表示為：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有多種不同的表現(xiàn)形式，可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另外一種形式，也可以從一個物體傳遞給另外的物體，在轉(zhuǎn)化和傳遞過程能量保持不變。熱力學(xué)第一定律則可以表述為：熱可以變?yōu)楣Γσ部梢宰優(yōu)闊?當(dāng)一定量的熱消失時，必產(chǎn)生等量的功;消耗一定量的功時，必產(chǎn)生與之相應(yīng)數(shù)量的熱。表達(dá)式為： = +。熱力學(xué)第一定律否認(rèn)了能量的無中生有，正因為如此那種不需要任何動力和燃料就能持續(xù)做功的第一類永動機只能是幻想。

能量轉(zhuǎn)換與守恒定律首先是從力學(xué)中以“活力守恒”的形式提出來的。系統(tǒng)吸熱，內(nèi)能應(yīng)增加;外界對系統(tǒng)做功，內(nèi)能也增加。若系統(tǒng)既吸熱，外界又對系統(tǒng)做功，則內(nèi)能增加等于這兩者之和。熱力學(xué)第一定律就是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。十九世紀(jì)中期，在長期生產(chǎn)實踐和大量科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上，它才以科學(xué)定律的形式被確立起來。著名物理學(xué)笛卡爾在1644年就提出了“運動守恒”的概念，隨后德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲引入了“活力”的概念，意大利物理學(xué)家伽利略研究斜面問題和擺的運動，斯蒂芬研究杠桿定理。伯努利的流體運動方程實際上就是流體運動中的機械能守恒定律，1834年愛爾蘭物理學(xué)家哈密頓《論動力學(xué)的普遍方法》，提出了哈密頓原理。至此能量守恒定律及其應(yīng)用已經(jīng)成為力學(xué)中的基本內(nèi)容，為能量守恒定律的建立準(zhǔn)備了條件。1841～1843年，德國科學(xué)家邁克爾和英文物理學(xué)家焦耳提出了熱能與機械能相互轉(zhuǎn)換的觀點，為熱力學(xué)第一定律的建立奠定了基礎(chǔ)。

熱力學(xué)第一定律的確立，突破了人們關(guān)于物質(zhì)運動的機械觀念的范圍，從本質(zhì)上表明了各種物質(zhì)運動形式之間相互轉(zhuǎn)換的可能性，說明運動形式相互轉(zhuǎn)換的能力也是不滅的，是物質(zhì)本身固有的。

2 熱力學(xué)第二定律

熱力學(xué)第一定律說明了熱能是可以轉(zhuǎn)換的，可以由熱能轉(zhuǎn)換成機械能，也可以由機械能轉(zhuǎn)換成熱能，而且能量不會消失。但是如果僅僅只是這樣，那有很多現(xiàn)象是解釋不了的。比如一輛小車給它一定動能，讓它在路上行駛，走了一段路程后，由于小車和路面有摩擦，小車速度逐漸減小，最后停止。原來的動能全部轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的熱能，然而反過來，這些熱能能還給小車，再重新讓它動起來嗎？再比如一個燒紅了的鍛件，放在空氣中便會慢慢冷卻。顯然，熱能從鍛件散發(fā)到周圍環(huán)境中了;周圍環(huán)境獲得的能量等于鍛件放出的熱量。反過來，這個已經(jīng)冷卻了的鍛件能從周圍環(huán)境中收回那部分散失的熱量，重新赤熱起來嗎？這樣的過程都不違反熱力學(xué)第一定律。然而，經(jīng)驗告訴我們，這是不可能的。

所以在熱能轉(zhuǎn)換為機械能這一問題中，除了要遵循熱力學(xué)第一定律，還要滿足其它約束條件。這就是熱力學(xué)第二定律的研究內(nèi)容。熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)就是指出了一切自然過程的不可逆性，也就是說自然界中的過程具有方向性。過程總是自發(fā)地朝著一定的方向進行。機械能總是自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體等等。這些自發(fā)過程的反向過程（稱為非自發(fā)過程）是不會自發(fā)進行的。這種不可逆的過程可以用熵來描述。自然界的一切自發(fā)過程都是朝著熵增大的方向進行的。只有可逆過程，系統(tǒng)的熵保持不變。這就是熵增原理，這是熱力學(xué)第二定律的其中一種表述方式。

在熱力學(xué)第二定律告訴我們能量轉(zhuǎn)化具有方向性。即機械能可以百分之百的轉(zhuǎn)化為熱能，但熱能轉(zhuǎn)化為機械能的效率不可能達(dá)到百分之百。那么熱機的效率最高能達(dá)到多少呢？1824年，法國工程師卡諾提出了一種熱效率最高的循環(huán)――卡諾循環(huán)。它包括兩個等溫過程和兩個絕熱過程。如果把高溫?zé)嵩吹臏囟扔洖椋蜏責(zé)嵩吹臏囟扔洖椋ㄟ^熱力學(xué)計算可以得到卡諾循環(huán)的熱效率表達(dá)式 = /。當(dāng)高溫?zé)嵩吹臏囟茸銐蚋撸蜏責(zé)嵩吹臏囟茸銐虻偷臅r候，卡諾循環(huán)的熱效率理論上可以無限的接近1，因此可以說卡諾循環(huán)的熱效率最高。從中可以得出以下結(jié)論：（1）卡諾循環(huán)的熱效率只決定于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟龋簿褪枪べ|(zhì)吸熱和放熱時的溫度;（2）增大，減少，可以提高卡諾循環(huán)的熱效率;（3）卡諾循環(huán)的熱效率只能小于1，不能可能等于1。因高溫?zé)嵩吹臏囟炔荒艿扔跓o窮大，低溫?zé)嵩吹臏囟纫膊豢赡艿扔诹恪＿@就表明熱能不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能;（4）當(dāng) = 時，卡諾循環(huán)的熱效率為零。這表明，在沒有溫差存在的熱力系統(tǒng)中，熱能不可能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。或者說，單熱源的熱機，即第二類永動機是不可能造成的。

在卡諾定理的基礎(chǔ)上，人們總結(jié)出了熱力學(xué)第二定律的兩種主要表述方式。克勞修斯說法：熱量不可能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳至高溫物體。開爾文說法：不可能從單一熱源取熱使之完全變成有用功而不產(chǎn)生其它任何他影響。它們都說明了自發(fā)過程的不可逆性，可以證明這兩種表述方式是等價的。那種設(shè)想把海洋或空氣當(dāng)作單一熱源，從中吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化為有用功的第二類永動機是不可能實現(xiàn)的。

熱力學(xué)第二定律的意義實際已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了熱機熱效率的范疇，它指出了自然過程進行的方向性，說明了能量品質(zhì)的高低。

3 結(jié)語

熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是人們在日常社會生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的普遍規(guī)律，它們被許多實驗和具體實踐證明是正確的。熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的建立，奠定了工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的理論基礎(chǔ)，也徹底了永動機的幻想。大學(xué)生在學(xué)習(xí)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律時應(yīng)該理解它的內(nèi)容，實質(zhì)，掌握它的重點和難點。了解熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的發(fā)展過程，要學(xué)會自我歸納總結(jié)，做到獨立思考。教師應(yīng)該把精力放在提高熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的教學(xué)深度以及加強實踐應(yīng)用上。熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是自然界的普遍法則，蘊含了大道理，驗證了辯證唯物主義思想，所以教師應(yīng)該把事物發(fā)展的科學(xué)道理在這一章充分展現(xiàn)出來。熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程的重要內(nèi)容，也是理工科學(xué)生必須掌握的基本知識，因此對它們進行深入研究有利于提高課程的教學(xué)質(zhì)量。相信對熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的研究一定會推動社會的進一步發(fā)展。

基金項目：長沙理工大學(xué)教改課題項目

參考文獻

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篇9

化工熱力學(xué)是化工類學(xué)生的專業(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，包括化工過程中各種形式的能量之間相互轉(zhuǎn)換規(guī)律及過程趨衡的極限條件等。它是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際化工問題思維方法的重要專業(yè)理論基礎(chǔ)課[1-3]。然而該課程的課程內(nèi)容抽象、計算繁瑣，學(xué)生感到非常難學(xué)又缺乏實際應(yīng)用，在課程學(xué)習(xí)過程中學(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，我們對該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行一些改革和嘗試，希望激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，進而更好地掌握這門課程，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)夯實基礎(chǔ)。武漢大學(xué)2013年新開設(shè)的能源化學(xué)工程專業(yè)是由1958年原武漢水利電力學(xué)院開辦的“電廠化學(xué)”專業(yè)發(fā)展而來，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)專業(yè)知識和技能的未來行業(yè)發(fā)展的領(lǐng)軍人物。目前，本專業(yè)主要有水處理、材料腐蝕與防護、化學(xué)監(jiān)督與控制、能源化學(xué)四個主要研究方向。為了適應(yīng)學(xué)校對新專業(yè)發(fā)展和一流學(xué)科建設(shè)的要求，2015年在本專業(yè)大三學(xué)生中新增設(shè)了《化工熱力學(xué)》這門化工類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。如何調(diào)動學(xué)生的課堂積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，夯實學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，使他們在54學(xué)時的學(xué)習(xí)過程中理解并掌握本門課程的基本概念，并且將抽象的理論與實際的能源化學(xué)過程聯(lián)系起來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)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，淺談《化工熱力學(xué)》的教學(xué)體會，著重對教學(xué)方式進行了探索和實踐，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

結(jié)合我校《化工熱力學(xué)》課程以工程應(yīng)用為中心、專業(yè)研究方向覆蓋面廣等特點，我們選用了朱自強等編著、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，也鼓勵學(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，劉洪來等譯，2007)[5-7]。化工熱力學(xué)發(fā)展時間較長，已形成較完整的知識體系，如何在54學(xué)時內(nèi)有效地把關(guān)鍵知識點教授給學(xué)生是本課程教學(xué)實踐的關(guān)鍵。由于本專業(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，而是重點介紹工程實際應(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)，圍繞主線內(nèi)容合理編排知識點；其次，建立好各知識點之間的邏輯關(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)工程專業(yè)的需要，適當(dāng)刪減補充了教材內(nèi)容，結(jié)合學(xué)科動態(tài)，增強化工熱力學(xué)的應(yīng)用能力，如燃料電池開路電壓的計算、水/二氧化碳共電解制合成氣過程中氣體組成的計算等。

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)計的公式多而繁雜，學(xué)生在開始學(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，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(提出問題)，促使學(xué)生思考，復(fù)習(xí)舊知識，預(yù)習(xí)新知識；其次，教師在教學(xué)實踐過程中采用多媒體和板書相結(jié)合的教學(xué)方式解疑(解決問題)，并通過對例題和習(xí)題的講解加深學(xué)生對化工熱力學(xué)原理、方法和應(yīng)用的理解，同時，教學(xué)過程中應(yīng)避免陷于抽象的說教和枯燥的公式推導(dǎo)之中，重點講述化工熱力學(xué)知識點的應(yīng)用條件和物理意義；最后，課堂教學(xué)結(jié)束后，教師主動與學(xué)生面對面交流答疑(探討問題)，并設(shè)置思考題讓學(xué)生查閱相關(guān)資料。通過“設(shè)疑—解疑—答疑”的漸進式教學(xué)方法達(dá)到對關(guān)鍵知識點舉一反三的目的，同時，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)的積極性和主動性。

3課堂教學(xué)與工程實踐密切結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生初步的工程觀點

化工熱力學(xué)由于理論性較強、基本概念多且抽象，而且本科生在學(xué)習(xí)過程中接觸科研課題及工程實踐的機會較少，將課堂教學(xué)內(nèi)容與科研課題及工程實踐緊密結(jié)合起來，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)開發(fā)利用的化學(xué)工程實際問題，把學(xué)科前沿領(lǐng)域的科研成果帶入課堂，可以使他們強化科研思想、激發(fā)聽課興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力；同時，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際問題提供思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生初步的工程觀點。

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)生對所學(xué)知識的掌握程度，為了更加系統(tǒng)全面地評價學(xué)生對課程內(nèi)容的認(rèn)識情況，我們對課程的考核方式方法進行了改革探索。目前，課程成績總評包括平時成績和期末成績兩部分，其中平時成績包括學(xué)生的課堂綜合表現(xiàn)、課程預(yù)習(xí)、平時作業(yè)三個部分，各占10%；期末考試采用開卷方式考試，考試的題目偏重于對知識點的理解和其在能源化學(xué)過程中的應(yīng)用。然而由于該課程的課程內(nèi)容抽象、計算繁瑣，教學(xué)過程中發(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)實踐中應(yīng)考慮進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生的主觀能動性，在課堂教學(xué)中引入分組討論，開展導(dǎo)向性的專題研究，將課程內(nèi)容與能源化學(xué)過程(特別是學(xué)科動態(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)專業(yè)課程夯實基礎(chǔ)。

5結(jié)束語

在《化工熱力學(xué)》課程的教學(xué)實踐和嘗試中，首先要明確教學(xué)內(nèi)容與主線，打破單一的學(xué)生被動聽講的模式，理論聯(lián)系實際應(yīng)用，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，激發(fā)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的興趣，并且在教學(xué)的過程中對教學(xué)方法進行改革創(chuàng)新，因材施教，為學(xué)生下一步學(xué)習(xí)更專業(yè)的能源化學(xué)工程知識和從事新能源行業(yè)工作奠定扎實的基礎(chǔ)。

參考文獻

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[5]馮新，宣愛國，周彩榮，等．化工熱力學(xué)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

篇10

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)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(xué)食品科學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)活用熱工學(xué)的基本理論知識，對學(xué)好本專業(yè)起著至關(guān)重要的作用。

熱工學(xué)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(xué)、傳熱學(xué)和熱工基礎(chǔ)的應(yīng)用等部分內(nèi)容。其中，工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)構(gòu)成熱工學(xué)的理論基礎(chǔ)，熱能轉(zhuǎn)換的基本概念、熱力學(xué)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(xué)部分，而熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射等3種熱量傳遞方式的基本理論（包括導(dǎo)熱的基本定律及穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、對流傳熱和輻射傳熱等）是傳熱學(xué)部分主要講述的內(nèi)容。目的是使學(xué)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(xué)問題進行基本計算訓(xùn)練和獲得解決相關(guān)工程問題的基本能力[1]。但是，學(xué)生在學(xué)習(xí)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(xué)實踐中有以下幾點體會和認(rèn)識。

2 多角度分層次學(xué)習(xí)抽象概念――以熵為例

工程熱力學(xué)中常用的狀態(tài)參數(shù)有6個：壓力、比體積、溫度、熵、熱力學(xué)能和焓。其中，熵的概念學(xué)生最難理解。熵是熱力學(xué)第二定律導(dǎo)出的重要概念，在熱學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，近年來在經(jīng)濟學(xué)、生態(tài)學(xué)等其他學(xué)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(xué)家普朗克來我國講學(xué)時，我國物理學(xué)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(xué)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(dāng)能量完全均勻分布的系統(tǒng)，熵就達(dá)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(xué)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(dāng)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(xué)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(dá)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轨卦黾樱蛔屢粋€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(dá)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(xué)科上的應(yīng)用 熵是熱力學(xué)第二定律導(dǎo)出的重要概念，它不但在熱學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，而且在生命科學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、生態(tài)學(xué)、歷史學(xué)、文學(xué)、藝術(shù)、語言學(xué)、宗教學(xué)等社會各個領(lǐng)域的應(yīng)用也得到很多學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)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(zhǔn)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(biāo)、以熵為橫坐標(biāo)，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(biāo)出。然后，讓每位學(xué)生畫出焓―熵圖的草圖，并標(biāo)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(xué)生掌握焓熵圖的基本要點。

結(jié)合應(yīng)用實例練習(xí)查圖方法和步驟 學(xué)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(xué)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(xué)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(zhǔn)確度較高。

通過應(yīng)用實例，使學(xué)生深刻認(rèn)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(xué)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(xué)生活學(xué)活用熱工學(xué)的基本理論的能力。

4 結(jié)束語

教學(xué)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(xué)生容易接受的教學(xué)方法。教師除了從事教學(xué)以外，一定要參加科研，把握相關(guān)的學(xué)科知識前沿以豐富自己的學(xué)識，提高自己的業(yè)務(wù)水平，這是搞好教學(xué)工作的重要前提。教學(xué)中注意采用多種合理教學(xué)手段和方法，在課堂上做到深入淺出，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，使學(xué)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(xué)經(jīng)驗，勇于嘗試改革、積累經(jīng)驗，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新意識，這是教學(xué)工作者值得不斷探索的努力方向。