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工程熱力學教學方法初探論文
一、故設懸念，引導學生思考
工程熱力學是一門從宏觀角度去研究能量轉換規(guī)律的學科，它的主要定律，包括第一定律和第二定律都是基于經驗總結。這就是說，這種經驗總結為該課程的教學結合實際提供了便利條件。教學時應該充分利用這個特點，在課堂教學過程中，結合實際設置疑問，引導學生積極主動思考，既能活躍課堂氛圍，又能使學生在思考中進行后期的學習。例如在熱力學第一定律講述時，可以在課堂上再現第一類永動機的設計，并讓學生參與指出設計的不足或提出自己的設計，當學生興趣盎然時引出第一定律。第一定律引出后，引導學生舉出自己在日常生活中所接觸的能量轉換事例，活躍課堂氣氛后，提出問題：封神榜中哪吒的風火輪是否能實現？如果能實現飛機、汽車還是否有存在的必要，如果不能實現，又是什么原因呢？經過探討后將疑問留給學生，并提示隨著熱力學第二定律的深入學習他們可以得到想要的答案。又如在蒸汽動力循環(huán)講授時，可以給出火力發(fā)電廠發(fā)電效率計算的例題，學生在親自計算后，深刻體會到目前我國火力發(fā)電廠的實際效率不高的現狀，并開始關注如何提高效率的問題，這時可以將該問題留給學生，并提示隨著蒸汽動力循環(huán)的深入學習，他們將得到想要的答案。本人在教學實踐中發(fā)現這種故設懸念的做法，在激發(fā)學生的求知欲，提高教學效果和活躍課堂氣氛方面均有顯著作用。當然這種故設懸念，引導學生思考的教學方法的具體實施，則需要從系統(tǒng)的角度，依照教學進程依次設置。本人認為以下過程可作為設置懸念的主線，即從能量能否轉換到能量轉換是否有規(guī)律可循，從能量是否守恒到能量守恒過程是否一定能進行，從理論可以進行的過程實踐上為什么不被采取到理論上完美的過程能否實踐上努力實現。圍繞這條主線去設置疑問能發(fā)揮學生學習的主觀能動性。當然設置懸念的時候一定要注意從現實生活出發(fā)，這樣才能真正激發(fā)學生的興趣，引導學生自我思考。
二、重視教學中的育人
盡管工程熱力學是廣大學生以及教師公認的較為枯燥的基礎課程，然而工程熱力學卻蘊含了大量的為人處世道理，如果能將屬于自然科學的工程熱力學與人文教學結合教學，不僅起到提高教學效果的功能還能達到很好的育人功能。例如，圍繞熱力學第一定律可向學生講述付出與收獲之間的道理，圍繞熱力學第二定律中能量自發(fā)轉換的方向性問題，可以向學生傳達這樣的思想：提高個人素質是一個從低品質向高品質轉換的過程，因此不是一個自發(fā)的過程，需要付出代價才能實現。換而言之，在校大學生要懂得要提高個人素質，將來贏得用人單位的認可，現在必須通過努力才能實現。同時工程熱力學所涉及的領域為能源，眾所周知，能源是當今世界各國爭奪的主要資源之一，資源問題最能激發(fā)學生的時代責任感。然而學生在中學時代，知道得更多的是國家地大物博，各種資源尤其是煤炭資源豐富，盡管也知道人均占有率不高，但是并未深刻意識到能源的合理使用對當前能源搶奪局面的改善作用。因此在緒論中除了重點給出學習學框架外，還應該介紹各國的能源利用政策以及能源利用效率，讓學生認識到我國能源利用過程與發(fā)達國家之間的差距，喚醒學生的愛國心和責任感，提高學生學習動機。總之，加入人文育人思想后，工程熱力學的教學會變得更加活潑，學生的學習參與熱情也逐步提高，因此重視教學中的育人功能是不可忽視的教學方式。
三、注重工程應用，加強實踐
傳統(tǒng)教學過程中，學生往往通過做題目鞏固所學知識，并且效果不能皆盡人意。尤其對應用性很強的課程，做題目只是輔助手段而不是最佳的方式。要將工程熱力學這門課程的抽象性剝除，非常有必要在課余時間帶領學生參觀學科所應用的領域，例如火力發(fā)電廠。一般在取得學院認可的條件下，可以與當地火力發(fā)電廠建立聯系，在緒論講授完，或蒸汽發(fā)電講授前，可分批次帶領學生進入電廠學習參觀，在參觀過程中使學生了解發(fā)電廠的流程，了解汽輪機、鍋爐、給煤機等設備以及發(fā)電原理；參觀過程中，結合安全工程專業(yè)特點，可多提醒學生電廠發(fā)電過程中可能存在的危險有害因素；也可以向學院申請邀請電廠安環(huán)部負責人以講座的形式給安全工程專業(yè)學生系統(tǒng)講述電廠蒸汽機發(fā)電時存在的危險有害因素；制冷和制熱學習過程中，帶領學生了解空調、冰箱的工作原理。這些都有助于學生認識課程的重要性并牢固掌握知識點。為提高學生的實踐參與度，可以要求學生提交實踐學習報告，并作為該課程考核內容之一，達到解放學生為考試而被動學習的局面。此外工程熱力學知識點比較抽象，有必要開設部分課內實驗，讓學生掌握壓力、溫度、熱量等基本量的測量方法，并運用課堂講授的相關基本知識觀察實驗現象、分析處理實驗數據，鞏固并加深有關理論知識，促進理論聯系實際，以利于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。
四、充分利用多媒體技術
多媒體具有直觀、信息量大的特點，非常適合于復雜和抽象課程的教學。運用多媒體創(chuàng)設教學情境，有助于激發(fā)學生學習興趣，以其獨特的形、聲、景扣動學生的心弦，化無聲為有聲，化靜為動，使學生進入一種喜聞樂見的、生動活潑的學習氛圍，從而使學生產生極大的學習興趣。[3]工程熱力學中所研究的能量轉換必須基于熱力狀態(tài)的變化，即在狀態(tài)變化的過程中實現能量轉換。而從一個狀態(tài)到另外一個狀態(tài)必然經過一定的過程，因此示功圖p-v圖、示熱圖T-s圖是工程熱力學非常重要的工具，甚至可以說是工程熱力學獨特的語言。實際氣體包括水蒸氣、濕空氣，工程應用包括動力循環(huán)以及制冷制熱循環(huán)的研究中都用到了這種圖形化的語言。這種圖形化的語言是動態(tài)過程的描述，因此可以借助多媒體的動態(tài)、形象特點將靜態(tài)的圖動態(tài)地展示給學生。通過這種動態(tài)教學，可以將抽象的理論學習化為直觀易懂的學習。‘
五、總結
工程熱力學作為安全工程專業(yè)基礎課的重要特性已為大家所共識，如何探索適合安全工程專業(yè)的教學方式成為提高安全工程畢業(yè)生素質的重要途徑。本文從構建教學框架、故設懸念引發(fā)思考、重視教學中的育人、注重工程應用和充分利用多媒體技術五個方面都進行了教學方法改革的初步探索，實際應用中效果較為明顯。但課程學時數的有限使教學改革需要分配好學時數，甚至占用學生部分課余時間。各院校可以根據培養(yǎng)目標以及生源狀況進行選擇性改革。雖然本文歸納了一些改革要點，但時間關系，系統(tǒng)性及充分性尚需要在今后的教學實踐中進一步歸納完善。
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