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【基金項目】長沙理工大學(xué)2016年度校級研究生教研教改項目：新形勢下動力工程及工程熱物理研究生課程優(yōu)化設(shè)置研究（JG2016YB05）。
【中圖分類號】G642 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0158-02
1.引言
能源是人類活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，社會的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源。對于目前的中國而言，實現(xiàn)經(jīng)濟增長與保護環(huán)境的平衡將是未來面臨的一個嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為此， 2014年國務(wù)院了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》，明確強調(diào)要深化能源體制改革，加快重點領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)改革步伐。2016年，國家發(fā)改委等聯(lián)合《關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出了未來十年中國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的路線圖。改革與發(fā)展已經(jīng)成為了能源行業(yè)的顯著特征。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與培育新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)步伐加速，節(jié)能減排與新型能源產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位將愈加突出，能源行業(yè)的機制體制改革以及能源互聯(lián)網(wǎng)的興起，對能源技術(shù)人才提出了更新和更高的要求。中國能源產(chǎn)業(yè)近幾年發(fā)展迅速，社會各界都積極投入到先進能源技術(shù)的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)的建設(shè)當(dāng)中，但在這繁榮的表象背后，由于技術(shù)、管理、投資等原因，還存在諸多問題。這些問題究其本質(zhì)仍然是人才的問題，要解決這個問題，就必須從教育入手，大力培養(yǎng)人才[1]。然而，目前我國新型能源技術(shù)人才普遍匱乏，高校的科技資源優(yōu)勢還未完全在能源領(lǐng)域釋放出來，在人才培養(yǎng)方面急需跟上國家戰(zhàn)略發(fā)展新常態(tài)。
研究生教育是一項系統(tǒng)工程，它包括了課程學(xué)習(xí)、實踐研究和學(xué)位論文等諸多環(huán)節(jié)。其中，課程學(xué)習(xí)是整個研究生培養(yǎng)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接決定著研究生教育的質(zhì)量和水平。因此，良好的課程教學(xué)是達到學(xué)習(xí)目標(biāo)、提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的前提。為此，2013年教育部等部門聯(lián)合發(fā)出《關(guān)于深化研究生教育改革的意見》，明確要求加強課程建設(shè)，重視發(fā)揮課程教學(xué)在研究生培養(yǎng)中的作用。
動力工程及工程熱物理一級學(xué)科以能源的開發(fā)、生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和利用作為主要的學(xué)科應(yīng)用背景，在整個能源領(lǐng)域起著支撐和促進作用。經(jīng)過多年的探索和努力，國內(nèi)研究生教育在動力工程及工程熱物理領(lǐng)域取得了較好的成績。但總體上看，我國研究生教育還未能完全適應(yīng)經(jīng)濟社會快速發(fā)展的多樣化需求。隨著研究生教育的深入發(fā)展，現(xiàn)行的研究生課程體系出現(xiàn)了許多亟待解決的問題。因而，如何根據(jù)國家的戰(zhàn)略需求及行業(yè)的人才需求， 改革和完善現(xiàn)行的研究生課程教學(xué)狀況， 是一項十分緊迫的任務(wù)。
2.現(xiàn)狀及存在的問題
2.1對研究生課程教學(xué)認識上存在偏差
就目前我國大部分高校研究生教育重點而言，以各省、直轄市相應(yīng)的優(yōu)秀研究生學(xué)位論文評選為契機（2013年之前還有全國百篇優(yōu)秀博士論文），各高校每年也進行相應(yīng)的優(yōu)秀研究生學(xué)位論文評選，此外學(xué)校還制定了各種優(yōu)秀研究生論文獎勵辦法等相關(guān)的質(zhì)量激勵措施，出臺了研究生創(chuàng)新計劃，研究生國家獎學(xué)金的評選也直接與學(xué)生的論文及參與的項目直接掛鉤，研究生培養(yǎng)過程中“學(xué)術(shù)論文為重”的培養(yǎng)取向日益明顯，這在一定程度上確實能保障研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，無疑具有積極意義[2]。但作為研究生培養(yǎng)過程中的另一個基本環(huán)節(jié)――課程教學(xué)，獲得的相對關(guān)注較少，這直接導(dǎo)致了高校研究生課程教學(xué)工作相對滯后，其課程教學(xué)質(zhì)量還有待進一步提升。
2.2研究生課程結(jié)構(gòu)有待進一步優(yōu)化
我國特色的研究生教育課程體系一般由學(xué)位課程和非學(xué)位課程組成。但是動力工程及工程熱物理是一門綜合性學(xué)科，涉及到工程熱力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱傳質(zhì)、多相流等多方面知識，此外隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們在不同的學(xué)科基礎(chǔ)上不斷開拓新的研究熱點，學(xué)科交叉的趨勢越來越明顯。然而課程內(nèi)容是實現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)的有效載體，因此在科學(xué)知識更新速度的加快和人才培養(yǎng)課程結(jié)構(gòu)的滯后性之間，矛盾日趨明顯，課程結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性、先進性和綜合性承載著調(diào)和這一矛盾的重擔(dān)[3]。盡管課程優(yōu)化設(shè)置已經(jīng)成為我國研究生教育改革的一項重要內(nèi)容，但與國外一流研究生教育機構(gòu)相比，差距仍很大。因此，如何建立科學(xué)的研究生課程體系，滿足不斷發(fā)展的行業(yè)和國家需求，是一項重要而緊迫的任務(wù)。
2.3 跨學(xué)科課程和有關(guān)科學(xué)研究方法的課程缺乏
在現(xiàn)有的課程教學(xué)體系中，一個比較薄弱的環(huán)節(jié)是只開設(shè)了傳統(tǒng)的研究生理論課程，而忽視了一些重要的跨學(xué)科課程和有關(guān)科學(xué)研究方法的課程。目前我國研究生課程教學(xué)管理實行的是學(xué)分制，從課程內(nèi)容上看，包括政治課、英語課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及本研究方向的專業(yè)課程。動力工程及工程熱物理下轄若干個二級學(xué)科，其學(xué)科交叉性強，理論與技術(shù)發(fā)展迅速，許多問題僅靠某一學(xué)科的專業(yè)知識是難以解決的，需要多學(xué)科知識去協(xié)同應(yīng)對，如若缺乏跨學(xué)科課程及科研能力培養(yǎng)方面的課程，那么對于學(xué)生在該領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展極為不利。
3.對策及建議
3.1 提高對研究生課程教學(xué)的認識
首先要真正重視課程設(shè)置在研究生培養(yǎng)中的作用，改變長期以來重學(xué)術(shù)論文、輕課程學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀。針對此問題，以長沙理工大學(xué)為例，2015年學(xué)校研究生院出臺了《長沙理工大學(xué)研究生課程建設(shè)實施方案》，把研究生教學(xué)工作的重要性提到了一個新的高度，規(guī)范了課程設(shè)置審查，加強了教學(xué)質(zhì)量評價，研究生院還成立了由教學(xué)經(jīng)驗豐富的老教師組成的課程教學(xué)督導(dǎo)小組，實時檢查研究生課堂教學(xué)并反饋意見，教學(xué)效果將直接影響教師的個人考評。這些措施都極大地強化了研究生課程教學(xué)在培養(yǎng)過程中的作用。
3.2 對課程內(nèi)容進行國際化和工程化
總體上，我國的能源科學(xué)與工程與發(fā)達國家相比還是有一定的差距，多年前美國、澳大利亞等國就投入巨額資金大力發(fā)展能源學(xué)科，大力培養(yǎng)能源人力資源。因此，可以通過與國外高校間研究生聯(lián)合培養(yǎng)項目，設(shè)置國際化課程，增強課程內(nèi)容的國際前沿性，也可以通過發(fā)達的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)充分利用國外豐富的網(wǎng)絡(luò)課程資源，加強國際化課程設(shè)置。動力工程及工程熱物理學(xué)科面向能源科學(xué)，具有極強的工程應(yīng)用性，已經(jīng)滲透到工業(yè)社會的各行業(yè)中，因此研究生課程也必須具有較強的工程適用性，可適當(dāng)引入實踐課程，在師資隊伍中引入企業(yè)導(dǎo)師或者與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生。此外，針對該學(xué)科快速發(fā)展的特點，可以增加專業(yè)選修課的比例，拓寬學(xué)生的知識面，增強專業(yè)科學(xué)素質(zhì)。
3.3 增設(shè)跨學(xué)科選修課及科學(xué)研究方法的課程
根據(jù)研究生研究方向與培養(yǎng)目標(biāo)，適當(dāng)增設(shè)跨學(xué)科選修課更有利于學(xué)生科學(xué)能力的培養(yǎng)。如對于太陽能研究方向的學(xué)生，可以跨學(xué)科選修物理學(xué)、材料類的課程；對于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)方向的學(xué)生，可以選修部分機械結(jié)構(gòu)強度、結(jié)構(gòu)完整性等方面的課程。研究生只有具備跨學(xué)科的知識，才能更好地從另一個角度了解本專業(yè)，才能夠充分借鑒相近領(lǐng)域的理論和方法，在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)做出新的成績。學(xué)習(xí)一定的科學(xué)研究方法，對剛開始從事研究工作的研究生十分必要，提高研究效率，也能使得學(xué)生在不斷發(fā)展的科學(xué)中始終具有學(xué)習(xí)與研究的能力，始終保持較強的創(chuàng)新能力。
4.結(jié)語
各高校必須根據(jù)自身發(fā)展特色和國家戰(zhàn)略需要，緊跟能源行業(yè)發(fā)展新形勢， 對動力工程及工程熱物理研究生課程教學(xué)進行新的思考與研究， 深化課程教學(xué)理論、完善培養(yǎng)單位課程體系改進、優(yōu)化機制；增強研究生課程內(nèi)容的國際前沿性和工程實踐性，通過高質(zhì)量課程學(xué)習(xí)強化研究生的科學(xué)方法訓(xùn)練和學(xué)術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)，構(gòu)建符合專業(yè)學(xué)位特點的課程教學(xué)體系。這些對進一步提高學(xué)科建設(shè)水平具有重要意義。
參考文獻：
通過熱處理實踐促使學(xué)生對抽象問題的理解，通過基本原理的運用詮釋實踐過程的各種現(xiàn)象。因此，在該課程的教學(xué)中必須加大實踐教學(xué)的力度，對傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式進行改革。筆者結(jié)合我院《熱處理原理與工藝》課程實踐教學(xué)開展的情況，提出了實驗教學(xué)改革與實踐的幾點體會。
一、《熱處理原理與工藝》實踐教學(xué)存在的問題
1.教學(xué)內(nèi)容陳舊，學(xué)生自主實驗訓(xùn)練不足。由于受重視程度或?qū)嶒灄l件的限制，大多數(shù)熱處理實驗內(nèi)容沒有隨著實驗技術(shù)手段的進步進行改進，這些很多年不變的實驗內(nèi)容難以具有挑戰(zhàn)性，學(xué)生難以發(fā)生興趣或產(chǎn)生求索的欲望，從而不重視實驗，達不到預(yù)期目標(biāo)。而且，傳統(tǒng)的熱處理實驗側(cè)重于學(xué)生單項技能和對知識的驗證為主，綜合性、設(shè)計性實驗比重較輕，尤其是學(xué)生自主的開放性實驗訓(xùn)練很少。這樣就不能將熱處理課程中的不同熱處理工藝串聯(lián)起來進行實驗訓(xùn)練，缺乏讓學(xué)生進行系統(tǒng)地綜合運用所學(xué)知識與技能的主線。
2.教學(xué)模式單一，學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)缺乏。材料專業(yè)涉及熱處理實踐的環(huán)節(jié)主要有課程實驗、實習(xí)實踐和畢業(yè)論文階段。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，教師詳細講解實驗原理、實驗步驟、注意事項等，學(xué)生根據(jù)流程進行實際操作；在實習(xí)實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生在企業(yè)主要看生產(chǎn)過程和聽師傅講解，動手機會很少；在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，教師擬定題目，下達任務(wù)書，學(xué)生在教師指導(dǎo)下進行實驗。在這些實踐環(huán)節(jié)，教師是教學(xué)的主體，學(xué)生根本沒有獨立思考，只要按照教師的要求“照單抓藥”即可。這種實踐教學(xué)模式難以提高學(xué)生的動手能力和分析問題、解決問題的能力，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3.教學(xué)資源匱乏，實踐教學(xué)質(zhì)量難以保證。隨著學(xué)生規(guī)模的急劇增加，材料專業(yè)實踐教學(xué)過程中不同程度的存在教學(xué)資源匱乏的問題。一方面，學(xué)生的擴招造成硬件設(shè)施的相對不足，導(dǎo)致實驗任務(wù)安排與落實困難，造成實驗安排在時間上相對集中，實驗過程給學(xué)生參與動手的機會少，等等問題，使得實驗教學(xué)匆匆走過場。同時，學(xué)生人數(shù)的增多也增加了實習(xí)實踐的困難，企業(yè)不能接納更多的學(xué)生進行實習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生實習(xí)時間變短，實習(xí)過程走馬觀花。這些原因?qū)е聼崽幚韺嵺`教學(xué)流于形式，實踐教學(xué)改革難以落到實處，實踐教學(xué)質(zhì)量自然難以保證。
二、《熱處理原理與工藝》實踐教學(xué)改革的措施
1.優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容，增加學(xué)生自主性綜設(shè)實驗的比重。將大部分驗證性實驗項目整合成適合于使用仿真實驗或多媒體教學(xué)軟件教學(xué)，增加綜設(shè)性實驗比重，要求學(xué)生根據(jù)實驗條件自主選材，自己設(shè)計熱處理工藝方案并實施操作，獨立觀察顯微組織和測試力學(xué)性能，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力；更新實驗內(nèi)容，創(chuàng)新實驗項目，確保實驗教學(xué)內(nèi)容科學(xué)前沿，注重傳統(tǒng)與現(xiàn)代的結(jié)合、學(xué)與用的結(jié)合，在此基礎(chǔ)上建立熱處理相關(guān)的開放性實驗項目庫，鼓勵學(xué)生在課外根據(jù)個人興趣自主選擇實驗項目進行探索研究，培養(yǎng)學(xué)生的自主實踐能力和科研興趣。
2.充分挖掘校內(nèi)外資源，改善實踐教學(xué)條件。充分利用依托我院建設(shè)的國家復(fù)合改性聚合物工程技術(shù)研究中心、貴州省材料結(jié)構(gòu)與強度重點實驗室、貴州省激光技術(shù)應(yīng)用工程研究中心、材料測試與結(jié)構(gòu)分析實驗中心等資源，建立儀器設(shè)備共享機制，為熱處理實踐教學(xué)創(chuàng)造良好的實驗條件。加強與中航工業(yè)143廠、183廠、154廠、標(biāo)準(zhǔn)件廠及西南工具集團、貴州合潤鋁業(yè)、貴州金飛輪轂等建有熱處理生產(chǎn)線的大中型企業(yè)合作，聯(lián)合建立了學(xué)生實踐實訓(xùn)基地，加強熱處理實踐教學(xué)條件建設(shè)，讓學(xué)生在生產(chǎn)現(xiàn)場直接進行熱處理實踐技能和創(chuàng)新能力的鍛煉和體驗。
3.改革實踐教學(xué)模式，建立多元化的實踐教學(xué)體系。利用我院每年舉辦的金相技能大賽和參加全國大學(xué)生金相技能大賽的機會，組織學(xué)生進行制樣培訓(xùn)和比賽。在此過程中，學(xué)生通過不同熱處理狀態(tài)金相試樣的比較直觀了解到熱處理工藝對材料的組織性能的影響，能夠加深對熱處理的感性認識。同時，向?qū)W生全面介紹本學(xué)院教師的科研方向、承擔(dān)的課題等信息，鼓勵學(xué)生聯(lián)系相關(guān)教師申請參與科研實驗，同時支持學(xué)生組成課題組申報國家級、省級和校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，在教師的指導(dǎo)下獨立進行金屬熱處理相關(guān)項目的研究，將熱處理的基本原理和工藝運用到科研實踐中，進一步提高學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題的能力。此外，在實習(xí)過程中針對實習(xí)工廠生產(chǎn)的實際情況，設(shè)計相關(guān)的實踐項目，讓學(xué)生帶著項目、帶著問題進行有針對性的實習(xí)并撰寫實踐報告，增強學(xué)生解決工程實際問題的意識和能力。
4.完善網(wǎng)絡(luò)資源，建立網(wǎng)上實驗平臺。通過網(wǎng)頁、微博、QQ群等方式搭建網(wǎng)上實驗平臺，將實驗設(shè)備資料、實驗教學(xué)教案、儀器操作視頻、開放實驗項目等相關(guān)信息共享在平臺上。學(xué)生可以在網(wǎng)上了解儀器設(shè)備功能、實驗方案設(shè)計、基本操作過程等內(nèi)容，根據(jù)自己的興趣選擇實驗項目或自擬項目進行網(wǎng)上預(yù)約實驗，并可通過網(wǎng)絡(luò)平臺提出問題、尋求幫助，教師可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上及時進行解答指導(dǎo)，增強教師和學(xué)生的互動。網(wǎng)絡(luò)平臺的建立不僅可以提高學(xué)生自主實驗的便利性，更可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。
[中圖分類號] G642.3 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）21-0110-02
課程建設(shè)是促進教學(xué)的有效手段，也是提高教學(xué)質(zhì)量的有效措施。一般來說，課程建設(shè)包括教材選用、教學(xué)內(nèi)容選擇、實驗教學(xué)和教學(xué)方法等方面。筆者從上述幾個方面對材料熱力學(xué)課程建設(shè)進行一些初步探索。
一、精選教材
心理學(xué)和教學(xué)經(jīng)驗反復(fù)證明這樣兩條原則：第一，凡是過淺過易的教學(xué)內(nèi)容，會降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；第二，凡是過深過難的教學(xué)內(nèi)容，也會降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。材料熱力學(xué)作為材料科學(xué)與工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，有多個版本的教材，可選擇的范圍較廣。筆者在材料熱力學(xué)的教學(xué)過程中體會到徐祖耀等人編寫的《材料熱力學(xué)》和郝士明等人編寫的《材料熱力學(xué)》比較適合本科生深層次的學(xué)習(xí)或作為研究生的教材，相比之下，江伯鴻編寫的《材料熱力學(xué)》要淺一些，考慮到我校材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，因此我這幾年一直使用江伯鴻編寫的《材料熱力學(xué)》作為教材，使用李洪曉等人編寫的《材料熱力學(xué)習(xí)題與解答》作為教學(xué)參考書。
二、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
（一）側(cè)重典型例題的講解
教材選擇后，教學(xué)內(nèi)容的選取與優(yōu)化成為課程建設(shè)的關(guān)鍵。材料科學(xué)與工程專業(yè)是研究材料制備、組成、組織結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系以及材料應(yīng)用的學(xué)科，因此相變是材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的重點?！恫牧蠠崃W(xué)》前半部分主要講述熱力學(xué)的基本概念原理，后半部分主要講述熱力學(xué)原理在相圖和相平衡、表面和界面等領(lǐng)域的應(yīng)用。學(xué)生在學(xué)習(xí)材料熱力學(xué)以前已經(jīng)學(xué)習(xí)過物理化學(xué)，熱力學(xué)的基本概念原理在物理化學(xué)課中都已經(jīng)講過，但是考慮學(xué)生對物理化學(xué)的知識掌握得不太好，我在材料熱力學(xué)前面幾次課中安排熱力學(xué)的基本概念和原理的復(fù)習(xí)內(nèi)容，重點講述熱力學(xué)基本原理在材料科學(xué)中的應(yīng)用，比如：選擇熔化和凝固過程的熱量計算以說明熱力學(xué)第一定律在計算相變熱效應(yīng)的應(yīng)用，選擇熔化和凝固過程的熵變或自由能變化計算以說明熱力學(xué)第二定律在判斷相變方向的應(yīng)用等。我將教學(xué)重點放在熱力學(xué)原理在相圖和相平衡、表面和界面等領(lǐng)域的應(yīng)用，主要包括相律及其應(yīng)用、單元系的相平衡、二元系的相平衡、曲面熱力學(xué)和表面吸附等方面內(nèi)容。
筆者在材料熱力學(xué)的教學(xué)過程中一直以熱力學(xué)基本原理在材料科學(xué)中的應(yīng)用作為教學(xué)重點，因此在課堂上我一般只對構(gòu)成材料熱力學(xué)理論框架的重要定理和公式進行簡單地推導(dǎo)，對于其他定理和公式，我一般簡單分析一下它們的內(nèi)涵和適用范圍，不做詳細的推導(dǎo)，而把教學(xué)重點放在這些定理和公式應(yīng)用上。我從李洪曉等人編寫的《材料熱力學(xué)習(xí)題與解答》中精選出一些與材料科學(xué)密切相關(guān)的典型例題作為課堂講解的內(nèi)容或者作為學(xué)生課后的作業(yè)，從科研項目和企業(yè)生產(chǎn)實踐中精選出一些與實踐密切相關(guān)的案例補充到授課內(nèi)容中，以培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識解決實際問題的能力。
（二）增加與實踐相關(guān)的內(nèi)容
材料熱力學(xué)向來是以抽象的理論、復(fù)雜的推導(dǎo)和繁瑣的計算為特點，若在課堂講授中從理論到理論，只注意基本概念的講解、數(shù)學(xué)推導(dǎo)及計算，學(xué)生會感到枯燥無味，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。我在材料熱力學(xué)教學(xué)中，引入很多實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容，使得枯燥的理論和鮮活的實踐相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的求知欲。筆者經(jīng)常將科研內(nèi)容融入教學(xué)內(nèi)容中。有一些學(xué)生參加過鈦基激光熔覆層方面的大學(xué)生創(chuàng)新研究，我在講解自由能判據(jù)這部分內(nèi)容時會引入鈦基激光熔覆層中原位合成TiB和TiC增強相這部分科研內(nèi)容，說明自由能判據(jù)在復(fù)合材料中原位合成增強相方面的應(yīng)用。我的一個科研項目是有關(guān)無鉛滑動軸承材料制備工藝的。在這個項目中，我使用碳纖維替代鉛青銅涂層中的鉛組元以提高滑動軸承材料的耐磨減摩性能。我將這部分科研內(nèi)容引入表面和界面這一章中，向同學(xué)們講授為什么粉末冶金法制備碳纖維/銅基復(fù)合涂層時要使用表面預(yù)鍍銅的碳纖維為原料。筆者也經(jīng)常將企業(yè)生產(chǎn)實際融入教學(xué)內(nèi)容中。在講解封閉體系的熱力學(xué)基本方程時，我會舉金剛石工業(yè)生產(chǎn)的例子以說明公式（αG/αT）P=-S和（αG/αT）T=V的應(yīng)用。我曾經(jīng)做過一個有關(guān)特種粉末的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)項目，為了節(jié)約水資源和滿足政府的環(huán)保要求，我采用反滲透將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氯化銨廢水進行純化，循環(huán)使用。在講解滲透壓這部分內(nèi)容時，我引用這個例子來說明如何根據(jù)廢水中離子的濃度計算出滲透壓，進而為反滲透設(shè)備中泵的選型提供依據(jù)。
（三）引入實驗教學(xué)內(nèi)容
在高等教育中，實驗教學(xué)在學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)中，起著理論教學(xué)無法替代的特殊作用，如學(xué)生通過實驗課學(xué)習(xí)多方面的實際知識技能，在他們畢業(yè)走向社會后，這些知識和技能與所學(xué)到的理論知識一樣重要，有的則比理論知識更早、更快地發(fā)揮作用；通過實驗教學(xué)可以開拓學(xué)生的思路，激發(fā)探索精神，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和歸納綜合能力；通過實驗教學(xué)可以訓(xùn)練學(xué)生從事科學(xué)研究的能力；實驗教學(xué)使學(xué)生在不同程度上接觸與科學(xué)技術(shù)相關(guān)聯(lián)的，使他們能正確對待和解決與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系，這對學(xué)生走出校門后能較快地適應(yīng)社會形勢的要求有積極的作用；同時實驗教學(xué)也可以消除或減輕學(xué)生對科學(xué)研究的幻想，使學(xué)生對科技事業(yè)的艱苦性和平凡性有一定的思想準(zhǔn)備。江伯鴻編寫的《材料熱力學(xué)》這本教材中沒有實驗方面的內(nèi)容，為了彌補這一缺陷，我增加了“差示掃描量熱法測量材料的比熱容”和“計算機用于相圖計算”兩部分實驗內(nèi)容。
三、改革教學(xué)方法
（一）應(yīng)用討論式教學(xué)，提高學(xué)生的參與度
討論式教學(xué)法強調(diào)在教師的精心準(zhǔn)備和指導(dǎo)下，為實現(xiàn)一定的教學(xué)目標(biāo)，通過預(yù)先的設(shè)計與組織，啟發(fā)學(xué)生就特定問題發(fā)表自己的見解，以培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)新精神。我在材料熱力學(xué)的授課過程中非常重視討論式教學(xué)方法的應(yīng)用。我會結(jié)合剛講授過的材料熱力學(xué)知識，設(shè)計一些與科研和工程密切相關(guān)的問題，讓學(xué)生以小組的形式相互討論共同完成。在下次上課時，我會讓某個或某幾個小組推舉同學(xué)上臺講解，其他同學(xué)提問，最后老師點評和總結(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題的能力。
（二）采用板書和多媒體相結(jié)合的教學(xué)方式
筆者在講授材料熱力學(xué)時，通常采用板書的形式，因為我覺得板書能將公式的推導(dǎo)和例題的計算一步一步清晰地展現(xiàn)出來，讓學(xué)生們能清楚地了解老師的解題思路。采用多媒體教學(xué)能提供形象、生動、直觀的畫面和視頻，增加信息量，節(jié)約教師板書和畫圖的時間，提高講課效率，我曾經(jīng)嘗試過使用多媒體來展示解題過程，但學(xué)生們反映多媒體講課速度較快，跟不上教師的解題思路，影響師生之間的交流。近年來，我傾向于以板書為主，多媒體為輔的教學(xué)方法。我一般將課堂要講述的主干內(nèi)容用板書簡單、扼要、清晰地列在黑板上，使同學(xué)跟上老師的講課思路，對于一些抽象難懂的概念，我經(jīng)常找一些圖片和視頻，使講授的知識更直觀、形象和生動。
四、改進考試方法
考試是知識水平的鑒定方法，大學(xué)階段的考試成績與學(xué)生評優(yōu)、畢業(yè)甚至就業(yè)直接相關(guān)。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程大多圍繞考試這根指揮棒轉(zhuǎn)，因此如何用好考試這根指揮棒，對提高教學(xué)效果至關(guān)重要。由于材料熱力學(xué)的概念多、公式多且難以記憶，因此采用閉卷考試學(xué)生要花費較多的時間和精力去背概念和記公式，難免與運用熱力學(xué)基本概念和基本原理解決材料科學(xué)問題的教學(xué)目標(biāo)相違背。我傾向材料熱力學(xué)采用開卷考試的考核方式，在試題的設(shè)計上，避免出一些填空和名詞解釋等一些死記硬背的題目，而出一些判斷題和選擇題等靈活運用熱力學(xué)基本概念和基本原理解決問題的題目，問答題和計算題都是與材料科學(xué)具體問題相關(guān)聯(lián)的，必須掌握熱力學(xué)基本概念和基本原理以及實際應(yīng)用才能正確解答。我希望通過這種考核方式，改變學(xué)生在應(yīng)試教育下形成的學(xué)習(xí)方式，明確學(xué)習(xí)目的，提高自身運用知識解決實際問題的能力，養(yǎng)成獨立思考的習(xí)慣。
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中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.01.059
近年來，我國參照有關(guān)《華盛頓協(xié)議》成員國的做法，開展了面向我國本科教育專業(yè)進行工程教育專業(yè)認證工作。“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”旨在全面提高我國工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高素質(zhì)各類型工程技術(shù)人才。我校的化學(xué)工藝專業(yè)于1998年獲原化工部高等學(xué)校重點學(xué)科，同年獲得碩士學(xué)位授予權(quán)。2004獲湖北省教育廳“有突出成就創(chuàng)新學(xué)科”，2006年為湖北省第四批立項建設(shè)的擬增列二級學(xué)科博士學(xué)位點?；崃W(xué)課程在化工類人才培養(yǎng)中起著承前啟后的作用，是基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間不可缺少的“橋梁與紐帶”。同時，化工熱力學(xué)又是應(yīng)用性很強的課程，它的內(nèi)容是后續(xù)分離工程、化學(xué)反應(yīng)工程等課程的重要基礎(chǔ)，其核心任務(wù)在于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生將熱力學(xué)基本原理應(yīng)用于化工技術(shù)領(lǐng)域能力的目的。為更好地推進“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，僅僅將書本中的知識講解給學(xué)生是遠遠不夠的?；崃W(xué)課程教學(xué)改革需要在激發(fā)學(xué)生興趣的基礎(chǔ)上將理論知識和實際運用結(jié)合，公式概念和現(xiàn)代化設(shè)計軟件結(jié)合，根據(jù)自己學(xué)校本身化工專業(yè)的特色和優(yōu)勢，開展相應(yīng)的化工熱力學(xué)教學(xué)工作。本課題將以我?；づc制藥學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)的本科生為研究對象，圍繞我?；I(yè)認證與卓越工程師培養(yǎng)背景下化工熱力學(xué)課程教學(xué)中貫徹工程實踐能力培養(yǎng)的教學(xué)方法改革與實踐，提出一些建議和思考。
1 加強師資隊伍建設(shè)，提升整體素質(zhì)
事業(yè)要發(fā)展，關(guān)鍵在人才，基礎(chǔ)在教育?；A(chǔ)教學(xué)工作需要強大的師資力量作為后盾，只有完善的教學(xué)系統(tǒng)，才能定制出一套幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的好方法?；崃W(xué)是化學(xué)工程的基礎(chǔ)學(xué)科，具有很強的理論性和應(yīng)用性，書中有大量的公式和定律，不乏較多的難點，這些對教師如何很好地提升教學(xué)效果，讓學(xué)生聽得懂，用得到，有很大的挑戰(zhàn)。目前，學(xué)院一些教師對書本上的理論知識熟悉，但工程經(jīng)驗以及理論教學(xué)和實際運用之間的相互轉(zhuǎn)換相對薄弱，這讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中或因理論知識過于枯燥而影響學(xué)習(xí)積極性，這不僅阻礙了教學(xué)效果，也不利于適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量人才的培養(yǎng)。針對這些問題，學(xué)校應(yīng)該采取措施，建設(shè)一支以“卓越計劃”為根本的高水平的師資隊伍。（1）注重優(yōu)秀教師的引進，優(yōu)先聘請既有化工生產(chǎn)實踐經(jīng)歷，又懂得化工熱力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的優(yōu)秀老師；（2）學(xué)院要加大校企合作力度，讓老師有更多的機會深入實踐，在實踐中切實感受理論與實際生產(chǎn)之間的差別和聯(lián)系，在以后的教學(xué)工作中能更好、更全面地將化工熱力學(xué)中的理論知識與工程實踐結(jié)合起來。（3）教師之間定期開展教學(xué)工作會議，反饋近期教學(xué)中遇到的問題，對那些教學(xué)過程中學(xué)生普遍存在的疑問和教學(xué)難點要集中討論，給出解決方案，動態(tài)教學(xué)提升教學(xué)質(zhì)量。（4）學(xué)校應(yīng)與其他院校建立學(xué)科教學(xué)網(wǎng)絡(luò)，共享教學(xué)成果與心得，從中汲取好的教學(xué)方法和新的教學(xué)思維，提升學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量。
2 優(yōu)化課本內(nèi)容，重視化工熱力學(xué)課程學(xué)習(xí)的應(yīng)用性
“理論與實際結(jié)合，原理與應(yīng)用并重”應(yīng)該是化工熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)先考慮條件。化工專業(yè)認證和卓越工程師培養(yǎng)背景下化工熱力學(xué)課程的教學(xué)應(yīng)該旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，課程的教學(xué)既要有專業(yè)性，又要有社會實用性。對于化工熱力學(xué)書本內(nèi)容上的教學(xué)提出以下幾點建議。（1）根據(jù)專業(yè)認證與卓越工程師培養(yǎng)的要求，根據(jù)學(xué)校教學(xué)計劃的調(diào)整，課時的縮減，重構(gòu)符合工程認證與卓越工程師培養(yǎng)計劃的化工熱力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容體系；（2）根據(jù)化工熱力學(xué)基本概念多、公式多、推導(dǎo)多，難點多的特點，重視化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容的聯(lián)系性，例如從流體的P-V-T關(guān)系及熱力學(xué)性質(zhì)出發(fā)，到流體的相平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡，最后與傳質(zhì)、分離，反應(yīng)工程相聯(lián)系，將基礎(chǔ)內(nèi)容聯(lián)系起來，對于復(fù)雜問題的解決很有幫助；（3）提出“從生活中來到生產(chǎn)中去”教改思路，啟發(fā)學(xué)生在日常生活中用熱力學(xué)的原理去分析問題。比如冰箱的工作原理與空調(diào)是否相同？打開冰箱門能起到降溫的效果嗎？通過這些生活例子引入講解制冷循環(huán)與熱泵循環(huán)的原理，可以使學(xué)生的理解和掌握這類循環(huán)的應(yīng)用；（4）收集化工生產(chǎn)中化工熱力學(xué)的應(yīng)用實例，在教學(xué)中注意與工程實踐相結(jié)合，以生動的例子來講解熱力學(xué)原理的應(yīng)用。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?zé)峁芙捣嗖罔F路凍土‘多動癥’”、“化工熱力學(xué)與遏制全球變暖的關(guān)系”等科學(xué)前沿成果等這些與教材和生活緊密結(jié)合的化工生產(chǎn)實例都可以運用到化工熱力學(xué)的教學(xué)中。
3 加強現(xiàn)代化軟件的應(yīng)用
當(dāng)前，計算機技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到化工科研，設(shè)計和生產(chǎn)等各個領(lǐng)域，大部分工程設(shè)計和實驗研究都需要借助強大的化工軟件。熱力學(xué)性質(zhì)計算和化工過程模擬分析都可以借助化工軟件來實現(xiàn)。在化工熱力學(xué)課程教學(xué)的過程中，應(yīng)該加強現(xiàn)代化軟件的應(yīng)用，將專業(yè)知識和計算機軟件應(yīng)用相結(jié)合，讓學(xué)生能運用已學(xué)的現(xiàn)代化化工軟件來解決課本和生活中的實際問題，模擬和分析簡單的化工過程。對于流體P-V-T的教學(xué)時，可以引入Math-ematica軟件求解立方型狀態(tài)方程的根，也可以采用Newton-Raphson迭代法數(shù)值求解。講解相平衡時，將工程上常用的Aspen Plus軟件引入到氣液相平衡計算中，模擬精餾分離甲醇-水混合物的過程。對于數(shù)據(jù)計算類，包括實驗數(shù)據(jù)處理、物料衡算、能量衡算、精餾塔設(shè)計計算和經(jīng)濟評價等，可以運用Matlab，Visual Basic等常用軟件?，F(xiàn)代化工軟件的學(xué)習(xí)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提升綜合實力，也為后續(xù)的化工分離工程等學(xué)科的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，增強了工程意識，適應(yīng)了化工專業(yè)認證與卓越工程師培養(yǎng)的要求。
4 將教學(xué)與本校專業(yè)特色建設(shè)相結(jié)合
學(xué)校專業(yè)特色建設(shè)是提高辦學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。近十多年來，高校超常發(fā)展帶來一個負面化問題是同質(zhì)化嚴(yán)重，學(xué)校特色淡化。我校的特色學(xué)科化學(xué)工程與技術(shù)為地區(qū)經(jīng)濟提供了巨大的幫助，是中南地區(qū)唯一培養(yǎng)化工礦山相關(guān)專業(yè)人才的本科院校，在磷資源開發(fā)利用方面，學(xué)術(shù)水平居于全國領(lǐng)先地位。湖北省磷化工中心就設(shè)在學(xué)校。除了在磷資源開發(fā)方面，石油煉制，精細化工等都是學(xué)校的特色專業(yè)。學(xué)校在化工方面有自己的特色和發(fā)展，化工熱力學(xué)也是大化工方向的基礎(chǔ)課程，可以將本課程的學(xué)習(xí)與學(xué)?；ぬ厣珜I(yè)相結(jié)合，這樣既有先進的思想做指導(dǎo)又可以為我校特色專業(yè)的發(fā)展培育人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路，建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)，符合卓業(yè)工程師教育培養(yǎng)計劃的初衷。學(xué)校的超臨界流體萃取新技術(shù)可以運用化工熱力學(xué)中的氣液平衡和氣固平衡來解釋，書本上所介紹的直接式熱泵精餾、間接式熱泵精餾、閃蒸再沸式熱泵精餾、蒸汽噴氣式熱泵精餾和吸收式熱泵精餾過程，如果是僅僅依賴教師課堂上的講授，學(xué)生只能簡單地了解這些技術(shù)，講到這些技術(shù)時可以將學(xué)生帶到學(xué)校的精細化工中試車間，讓學(xué)生直觀地感受這些工程技術(shù)，然后輔助熱力學(xué)上的知識講解，可以讓學(xué)生更好地掌握這些知識。利用學(xué)校化工特色專業(yè)現(xiàn)有的資源，開展更多這樣生產(chǎn)實踐活動，對化工熱力學(xué)的教學(xué)工作有很大幫助。
5 結(jié)語
針對化工熱力學(xué)課程的教學(xué)，國內(nèi)許多高等學(xué)校都進行了一些富有意義的探索，如開展化工熱力學(xué)精品課程建設(shè)、雙語教學(xué)研究等方面的嘗試。但迄今為止，基于化學(xué)工藝專業(yè)認證背景，結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)的化工熱力學(xué)課程工程實踐教學(xué)的探討，還亟需更多研究。大化工依然是有前景的有生命力的工程技術(shù)和制造行業(yè)，化工熱力學(xué)課程的教學(xué)需要更為科學(xué)、深度的改革。始終本著以培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)，對促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量為目的，深化對化工熱力學(xué)課程教學(xué)的改革。
*通訊作者：金士威
武漢工程大學(xué)教學(xué)研究項目（X2013010）資助
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中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0179-03
一、引言
學(xué)習(xí)化工熱力學(xué)課程的目的是為了解決實際問題，物性數(shù)據(jù)的計算是本課程的重要內(nèi)容，因為過程工程的研究、設(shè)計、操作與優(yōu)化中都離不開物性數(shù)據(jù)。從容易測量的性質(zhì)推算如U、H、S等難測量的性質(zhì)；從溫和條件的物性數(shù)據(jù)推算航天發(fā)射、深潛高壓等苛刻條件下所需的物性數(shù)據(jù)；等等。這些都有重要的理論與實際意義。
由經(jīng)典熱力學(xué)原理能方便地建立起不同性質(zhì)之間的聯(lián)系（即普遍化關(guān)系式），為實現(xiàn)不同性質(zhì)之間的推算提供依據(jù)。但要推算出具體系統(tǒng)的性質(zhì)數(shù)據(jù)，還必須引入反映系統(tǒng)特征的模型，如狀態(tài)方程等。
作者簡介：馬利敏（1978-），女，遼寧西豐人，中國石油大學(xué)（北京）機械與儲運工程學(xué)院，講師；姬忠禮（1963-），男，山東汶上人，中國石油大學(xué)（北京）機械與儲運工程學(xué)院，教授。（北京 102249）
基金項目：本文系“2010年中國石油大學(xué)（北京）校級重點教學(xué)改革項目”及“2012年中國石油大學(xué)（北京）青年教師專項培養(yǎng)基金”（項目編號：KYJJ20120415）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）35-0106-02
一、系統(tǒng)節(jié)能原理課程改革的背景
在強調(diào)節(jié)能、注重環(huán)保的今天，使從事與能源開發(fā)、利用與轉(zhuǎn)化緊密相關(guān)工作的學(xué)生掌握系統(tǒng)節(jié)能原理的精髓并能夠?qū)W以致用有著非常重要的社會意義。系統(tǒng)節(jié)能原理是中國石油大學(xué)（以下簡稱“我校”）能源與動力工程專業(yè)一門重要專業(yè)課，32學(xué)時。其基礎(chǔ)理論部分，以工程熱力學(xué)基本定律為基礎(chǔ)。工程熱力學(xué)重點講授熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的熵分析法，引入分析法。在本課程中，上述內(nèi)容仍是重點，需重復(fù)介紹?；A(chǔ)理論是晦澀與枯燥的，如只是重復(fù)介紹，不易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，難以獲得滿意的教學(xué)效果。因此，研究如何組織教學(xué)工作，使本課程與工程熱力學(xué)做好銜接，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助其加深對基礎(chǔ)理論的理解，提高解決實際問題的能力，是十分必要的。同時，本課程還缺乏適合的教材，需要編寫課程講義。目前，缺乏能夠同時將經(jīng)典及新興能量分析法進行全面介紹的教材，而在能量分析法的應(yīng)用部分，也需要結(jié)合我校行業(yè)特點、畢業(yè)生就業(yè)去向，針對石油石化領(lǐng)域工程應(yīng)用背景設(shè)置教學(xué)案例。我校于2010年批準(zhǔn)了該課程的教學(xué)改革計劃，經(jīng)過近幾年的努力，該教改計劃已經(jīng)初步完成。
二、課程教學(xué)內(nèi)容體系建設(shè)
教學(xué)內(nèi)容改革是教學(xué)改革最核心、最基本的問題。教學(xué)內(nèi)容主要由熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律熵分析法和分析、新的能量系統(tǒng)分析評價方法介紹組成。其中，根據(jù)教學(xué)目的與任務(wù)有效組織教學(xué)內(nèi)容，要與基礎(chǔ)課程工程熱力學(xué)第一定律、第二定律知識點的學(xué)習(xí)有機結(jié)合，既避免教學(xué)內(nèi)容的簡單重復(fù)，又要使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)對第一定律、第二定律有更為深刻的認知，并使學(xué)生能夠利用兩個熱力學(xué)基本定律熟練進行能量系統(tǒng)分析與評價、以及高效學(xué)習(xí)和應(yīng)用新的分析、評價與優(yōu)化方法。
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、燃氣輪機發(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[1]主編《工程熱力學(xué)》、朱明善等[2]編著《工程熱力學(xué)》、傅秦生[3]編著《能量系統(tǒng)的熱力學(xué)分析方法》和馮霄[4]編著《化工節(jié)能原理與技術(shù)》、何雅玲[5]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。
三、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知，同時也有助于學(xué)生認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，達到良好的教學(xué)效果。
四、課程考核方式的教學(xué)改革
本課程考試采用閉卷+學(xué)習(xí)報告的形式。在閉卷考試中，只有一種類型題，即計算題。本課程一個重要教學(xué)目的就是使學(xué)生能夠熟練、正確應(yīng)用第一、第二定律尤其是分析法分析實際裝置的用能情況，所以考查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果應(yīng)用型計算題是較為合適的。
學(xué)習(xí)報告要求每個學(xué)習(xí)小組（2～3人組成）圍繞與本學(xué)科緊密相關(guān)的實際裝置進行國內(nèi)外能量分析與優(yōu)化方面的調(diào)研，提交1份不少于4000字、有5篇以上參考文獻的學(xué)習(xí)報告，并根據(jù)報告內(nèi)容制作ppt，每小組選派1名學(xué)生進行報告，匯報10分鐘，討論5分鐘。報告題目憑學(xué)生興趣自選。學(xué)習(xí)報告這種考核形式不僅促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)，開闊視野，加深認知，而且可以鍛煉和提高學(xué)生多方面的能力。學(xué)生們自選的題目有：超臨界及超超臨界蒸汽動力裝置；燃氣輪機裝置；燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置；冷熱電三聯(lián)供裝置；地源熱泵裝置；低溫磁制冷裝置；煤制油裝置；燃料電池；低溫地?zé)岚l(fā)電裝置；天然氣壓氣站燃氣輪機余熱利用；天然氣凈化裝置；油田聯(lián)合站；LNG接收站冷能利用等等。
近4年的教學(xué)實踐也表明學(xué)生們非常接受和歡迎這種考核形式，并且每一年都會有讓教師感到驚喜的學(xué)習(xí)報告，這也說明要想學(xué)生切實提高學(xué)習(xí)能力、扎實掌握專業(yè)知識確實也需要教師有意識地去創(chuàng)造機會及科學(xué)引導(dǎo)。
五、教學(xué)效果
經(jīng)過近4年的教學(xué)實踐，團隊通過對歷年學(xué)生評教、學(xué)生考試成績分析以及學(xué)生在本科畢業(yè)設(shè)計及成為本校研究生后所選與系統(tǒng)節(jié)能原理相關(guān)方向課題的表現(xiàn)等進行了調(diào)研，證明該課程改革是卓有成效的。學(xué)生對工程熱力學(xué)及系統(tǒng)節(jié)能知識的接受能力增強，學(xué)習(xí)興趣明顯提高。靈活適宜的授課方式、作業(yè)形式以及考試方式受到學(xué)生的普遍歡迎?？傊ㄟ^課程建設(shè)與教學(xué)實踐，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮了主體作用，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的綜合能力，教學(xué)效果良好，達到了既定教學(xué)目標(biāo)。
參考文獻：
[1] 沈維道，童鈞耕. 工程熱力學(xué)[M]. 第四版.北京：高等教育出版社，2007.
[2] 朱明善，劉穎，林兆莊，等.工程熱力學(xué)[M]. 第二版.北京：清華大學(xué)出版社，2011.
化學(xué)熱力學(xué)的研究方法和手段已從傳統(tǒng)的化學(xué)、化工領(lǐng)域滲透擴展到生物、材料、工程等眾多新興領(lǐng)域。
本書是化學(xué)熱力學(xué)叢書的第三冊。
這套化學(xué)熱力學(xué)叢書是建立在普通熱力學(xué)和化學(xué)熱力學(xué)基本概念、知識基礎(chǔ)之上的深化、擴展和補充。具有理工科背景的讀者已接觸過熱力學(xué)的基本原理和函數(shù)，可以處理無電場作用和無表面效應(yīng)的、理想介質(zhì)中簡單的相平衡和化學(xué)平衡問題。
內(nèi)容難度介于導(dǎo)論型課程和專題研究之間，為化學(xué)和材料科學(xué)相關(guān)學(xué)科的深入研究打下堅實基礎(chǔ)。同時討論微觀（統(tǒng)計熱力學(xué)）和宏觀兩個尺度下的模擬，以及兩者之間的密切聯(lián)系。將這些模型應(yīng)用于氣、液、固相，既包括純物質(zhì)的簡單情形，也拓展到多組分復(fù)雜體系。
在純固相的模擬中，采用愛因斯坦和德拜的諧振子模型分別計算了四類固體：原子、分子、離子固體和金屬的正則配分函數(shù)，由此可求得恒容比熱容和膨脹系數(shù)。
在固相溶液的模擬和表征中，引入了簡單溶液模型，討論了合金中有序/無序轉(zhuǎn)化的熱力學(xué)，還介紹了固相溶液中組分活度系數(shù)的實驗測定方法。
關(guān)于固體的非計量學(xué)、純固體中的點缺陷，從擬化學(xué)現(xiàn)象的觀點闡述了缺陷間的平衡。
關(guān)于固相溶液的點缺陷，討論了絕緣和半導(dǎo)體離子材料中參雜的作用，以及點缺陷產(chǎn)生的平衡常數(shù)的計算方法。
全書內(nèi)容共分為4章和2個附錄：1. 純結(jié)晶固相；2. 固相溶液；3. 固相中的非計量學(xué)； 4. 固相溶液和結(jié)構(gòu)單元。附錄1. 拉格朗日乘子法；附錄2. 薛定諤方程的求解。
本書可作為化學(xué)、物理、過程工程，材料等專業(yè)本科生和碩士、博士研究生的教材，同時也是從事熱力學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的專業(yè)技術(shù)人員的重要參考書。
陳宏剛，教授
（華北電力大學(xué)）
Chen Honggang， Professor
（North China Electric Power University）Michel Soustelle
Modeling of Liquid Phases
2015
作者簡介：裘薇（1976-），女，浙江臨安人，上海電力學(xué)院能源與環(huán)境工程學(xué)院，講師；朱群志（1972-），男，浙江臺州人，上海電力學(xué)院能源與環(huán)境工程學(xué)院，教授。（上海?200090）
基金項目：本文系上海市教育委員會重點課程建設(shè)項目（編號：20105302）的研究成果。
中圖分類號：G642?????文獻標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）21-0062-02
工程熱力學(xué)是研究熱能和其它形式能量（特別是機械能）相互轉(zhuǎn)換規(guī)律以及提高能量轉(zhuǎn)換效率的一門學(xué)科，是熱能與動力工程專業(yè)的一門必修的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是學(xué)生開始接觸的第一門和熱能工程有關(guān)的課程。工程熱力學(xué)不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識和基本技能，也為學(xué)生日后從事熱能利用、熱設(shè)計、熱管理和熱控制等方面的專業(yè)技術(shù)和科學(xué)研究工作打下必要的理論基礎(chǔ)。
近幾年，隨著學(xué)校的不斷發(fā)展，上海電力學(xué)院先后開設(shè)了“熱動卓越工程師班”、“電廠自動控制”、“電廠測控”、“電廠核電”新專業(yè)和獲得了“熱能工程”碩士點的授予權(quán)。為了適應(yīng)新時期人才培養(yǎng)及“085工程”的需要，教師除了繼續(xù)承擔(dān)“熱動專業(yè)”的“工程熱力學(xué)”教學(xué)任務(wù)外，還將面向“電專業(yè)”和研究生開設(shè)不同層次內(nèi)容的工程熱力學(xué)課程，因此，為了提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，有必要對“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)方法及手段開展更高層次的研究工作。
一、教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，“工程熱力學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)是通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生掌握工程熱力學(xué)的基本理論和基本知識，受到較強的基本技能訓(xùn)練，能正確進行熱力過程和熱力循環(huán)的分析和計算。教學(xué)方向定位于基礎(chǔ)科學(xué)理論與工程實際之間的橋梁，著重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決工程實踐問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定堅實的理論基礎(chǔ)。課程的特點是：將工程熱力學(xué)作為一個整體來組織教學(xué)，并借助于現(xiàn)代教育手段、密切結(jié)合實驗與專業(yè)課程，進行完整、系統(tǒng)的教學(xué)。
二、教學(xué)改革采取的措施
教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革是服務(wù)于課程體系和教學(xué)內(nèi)容的改革，它是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的重要措施。”工程熱力學(xué)”課程的邏輯性很強，各部分內(nèi)容又交叉滲透，一環(huán)扣一環(huán)，而且概念抽象，是一門難教難學(xué)的課程，所以在教學(xué)的過程中，需要注意教學(xué)的方法和手段，使學(xué)生能較好又容易地理解教學(xué)內(nèi)容。
1.教學(xué)方法的改革
（1）開展教學(xué)研討活動，理解教學(xué)思路。通過開展多次教師試講活動，對本課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)要求、教學(xué)方法等有比較清楚的認識。教學(xué)目標(biāo)要從學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)以及職業(yè)發(fā)展的需求考慮?；A(chǔ)課不只是為后續(xù)課程服務(wù)，為專業(yè)的學(xué)習(xí)服務(wù)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)思維方式，提高他們分析問題和解決問題的科學(xué)研究能力，使學(xué)生眼光遠、層次高、后勁足。教學(xué)上需要控制教學(xué)內(nèi)容的難度。注意將教學(xué)內(nèi)容及習(xí)題的難度控制在適當(dāng)?shù)乃剑y度太大的習(xí)題，會過度加大學(xué)生的負擔(dān)，不提倡作為作業(yè)而布置。教學(xué)中需要清楚講述知識點產(chǎn)生的背景和來龍去脈，爭取用一條主線將各章節(jié)的內(nèi)容穿起來，避免對知識點的孤立講授，避免學(xué)生孤立地理解知識。教學(xué)中需要介紹本學(xué)科在工業(yè)、民用及高新技術(shù)領(lǐng)域的一些應(yīng)用實例，加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解，使學(xué)生充分認識本門課程的重要性，提高學(xué)習(xí)的興趣和積極性。
（2）注重學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在課程教學(xué)過程中注意理論聯(lián)系實際，注重工程應(yīng)用。以往學(xué)生反映“孤立系統(tǒng)熵增原理和作功能力損失”這部分內(nèi)容抽象難懂。在教學(xué)中可舉一個工程實例：大氣環(huán)境溫度為-10℃，為保持計算機房內(nèi)20℃，需每小時向機房供熱7500kJ。若采用三種方式供熱：（1）電熱器；（2）電動機帶動熱泵；（3）溫度為80℃的熱水供暖，讓學(xué)生分析三種情況的熵增和作功能力損失。使用這種工程例子好處是：學(xué)生接觸的概念和原理不再枯燥空洞，而是富有工程背景和實用價值，可以使學(xué)生加深對這部分內(nèi)容的理解。同時從實例的比較中，學(xué)生自己也可領(lǐng)悟出一個道理：對能量應(yīng)從量和質(zhì)兩方面綜合評價，才能真正找到節(jié)能途徑。
講述教材內(nèi)容和工程實踐有機聯(lián)系。例如：制冷循環(huán)的原理與制冷裝置、冷藏庫、家用空調(diào)、電冰箱的聯(lián)系，濕空氣的相關(guān)知識在空氣調(diào)節(jié)、電廠冷卻塔中的應(yīng)用，郎肯循環(huán)與火力發(fā)電廠實際循環(huán)等。通過介紹這種內(nèi)在聯(lián)系，使課堂教學(xué)內(nèi)容生動，幫助學(xué)生理解所學(xué)知識和原理在實際中運用。
改變以往全部由教師做習(xí)題點評的方式，請學(xué)生上講臺講演自己的解題方法，其他同學(xué)評判和討論。通過各抒己見，對比分析，最后達到“明辯是非”。教學(xué)實驗表明：采用這種做法，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的解題方法明顯增多，有些學(xué)生的解題思路相當(dāng)活躍。
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?！肮こ虩崃W(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?，功也可以變?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。表達式為： = +。熱力學(xué)第一定律否認了能量的無中生有，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到百分之百。那么熱機的效率最高能達到多少呢？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?，通過熱力學(xué)計算可以得到卡諾循環(huán)的熱效率表達式 = /。當(dāng)高溫?zé)嵩吹臏囟茸銐蚋?，而低溫?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?，也就是工質(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?。這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?；蛘哒f，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?？藙谛匏拐f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)遠遠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
[1] 李岳林，劉志強，武和全.工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2013.
工業(yè)過程中的物理、化學(xué)過程無不涉及能量的轉(zhuǎn)換和傳遞問題，而熱力過程又是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞的必要途徑。以熱力過程為研究對象的工程熱力學(xué)課程在專業(yè)學(xué)習(xí)中起到重要的作用。結(jié)合這幾年熱力學(xué)教學(xué)改革實踐以及我校實際，本文將分析過控專業(yè)所開設(shè)的工程熱力學(xué)課程教學(xué)中存在的問題，并就其改革的方向和方法進行探索和思考。
一、工程熱力學(xué)在過程裝備與控制工程專業(yè)中的地位
過控專業(yè)的總體框架為以“過程設(shè)備”為主體，以“過程工程”和“過程控制”為兩翼的“一體兩翼”。其中，過程設(shè)備主要是以焊接為主要制造手段的（諸如換熱器和鍋爐等）過程設(shè)備和以機械加工為主要的制造手段的（諸如壓縮機、離心機、泵、內(nèi)燃機和汽輪機等）過程設(shè)備。這些過程設(shè)備的共性在于，其目的是要通過一系列過程來獲得產(chǎn)品，這些過程伴隨著流體工質(zhì)的運動和能量的轉(zhuǎn)換。而工程熱力學(xué)的研究內(nèi)容就是通過工質(zhì)的狀態(tài)變化實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、通過掌握能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律獲得提高能量轉(zhuǎn)化效率的途徑。同時，過程裝備與控制工程專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)有三個層次：專業(yè)理論基礎(chǔ)知識、專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。在專業(yè)理論基礎(chǔ)知識中，熱力學(xué)基礎(chǔ)就是其中重要的內(nèi)容之一。因此工程熱力學(xué)是過程裝備與控制工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)理論基礎(chǔ)課。查閱相關(guān)文獻，不難發(fā)現(xiàn)目前在工程熱力學(xué)教學(xué)方法的探討和改進方面有許多有效的措施，但其中絕大部分都集中在能源動力類專業(yè)工程熱力學(xué)教學(xué)上。雖然這些方式方法大多也可借鑒到過控專業(yè)工程熱力學(xué)的教學(xué)改革中。但由于專業(yè)發(fā)展方向的不同，使得課程改革相應(yīng)的側(cè)重點也難免會有所差異。具體針對過控專業(yè)工程熱力學(xué)教學(xué)改革還少有文獻發(fā)表。為此本文僅針對內(nèi)蒙古科技大學(xué)的實際情況，提出過控專業(yè)工程熱力學(xué)教學(xué)改革的一些建議和思考。
二、工程熱力學(xué)在過控專業(yè)存在的問題
1.我校過控專業(yè)設(shè)在機械工程學(xué)院。學(xué)院在制定培養(yǎng)方案和在學(xué)生培養(yǎng)過程當(dāng)中均主要偏向于機械裝備方面。因此，過控專業(yè)學(xué)生的能源應(yīng)用意識和對能源轉(zhuǎn)換的理解上要滯后于能源動力類專業(yè)的學(xué)生。但正如本文前面所分析的，過控專業(yè)實際上又是與能源應(yīng)用和轉(zhuǎn)換密不可分的。
2.工程熱力學(xué)課程內(nèi)容知識點非常多，而且各個知識點之間又相互緊密聯(lián)系。同時課程中的概念十分抽象，具有較強的理論性。這在一定程度上增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度和積極性。而這在過控專業(yè)更為突出，在教學(xué)中學(xué)生普遍反映熱力學(xué)課程太難，書中公式太多，內(nèi)容抽象，從一開始就產(chǎn)生了厭學(xué)情緒。
3.不同專業(yè)方向?qū)こ虩崃W(xué)知識需求的側(cè)重點不同，而針對不同專業(yè)安排教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)課時以及教材的選取還有待進一步完善。
三、工程熱力學(xué)在過控專業(yè)教學(xué)中的探索與思考
1.結(jié)合過控專業(yè)特色和專業(yè)方向，整合工程熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容
我校除了過控專業(yè)，還有建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)、熱能與能源應(yīng)用工程專業(yè)均開設(shè)有工程熱力學(xué)課程。對于后兩個專業(yè)而言，其工程熱力學(xué)課程學(xué)時數(shù)較多，并且它們的能源應(yīng)用的方向性和技術(shù)性與工程熱力學(xué)要更加緊密。而過控專業(yè)相對來說熱力學(xué)學(xué)時數(shù)偏少，其專業(yè)方向性與工程熱力學(xué)就不是那么緊密。因此，在過控專業(yè)中所講授的熱力學(xué)課程內(nèi)容就不能像能源動力類專業(yè)中那樣面面俱到。那么只能根據(jù)過控專業(yè)的專業(yè)特點和專業(yè)方向?qū)崃W(xué)內(nèi)容進行取舍。優(yōu)化后的工程熱力學(xué)主要教學(xué)內(nèi)容為：熱力學(xué)第一定律及由其而展開的開口、閉口系統(tǒng)能量方程式；熱力學(xué)第二定律及由其而展開的卡諾循環(huán)與逆卡諾循環(huán)到孤立系統(tǒng)熵增原理；壓氣機的熱力過程；制冷循環(huán)、動力循環(huán)；以及系統(tǒng)工質(zhì)（如水蒸氣）的熱力性質(zhì)；其中一些基本概念（如熱力系統(tǒng)、功、熱、焓、熵、理想氣體、狀態(tài)方程等）貫穿在以上內(nèi)容的講解當(dāng)中。
2.選定適用于過控專業(yè)的教材
目前出版的絕大部分工程熱力學(xué)教材都是根據(jù)能源動力類專業(yè)的特點和發(fā)展方向來編寫的。而能源動力類相應(yīng)的熱力學(xué)教材，不論是在教學(xué)內(nèi)容上，還是在知識結(jié)構(gòu)的編排，以及工程實例的選取上，都不能滿足過控專業(yè)的實際要求。以內(nèi)蒙古科技大學(xué)為例，學(xué)校開設(shè)有多個能源動力類專業(yè)，相關(guān)熱力學(xué)教學(xué)師資力量較強。因此，基本是都是由能源動力類的專業(yè)老師來擔(dān)任過控專業(yè)的教學(xué)任務(wù)。同時，由于過控專業(yè)與能源動力類專業(yè)分屬不同的學(xué)院，在教學(xué)、培養(yǎng)方案、教材以及教學(xué)人員等方面無法實現(xiàn)有效的統(tǒng)籌規(guī)劃。此外，一些熱力學(xué)任課老師為了自己上課方便，在擔(dān)任過控專業(yè)工程熱力學(xué)教學(xué)時，往往就直接采用能源動力類熱力學(xué)教材和講義。這些在一定程度影響到因材施教，同時也加大了過控專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，從而影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。因此，選定與過控專業(yè)相匹配的熱力學(xué)教材，并編寫相應(yīng)的講義對提高過控專業(yè)工程熱力學(xué)教學(xué)水平具有重要作用。
3.提高知識點講解的通俗易懂性
工程熱力學(xué)是一門理論性較強、知識點繁瑣、公式多、內(nèi)容抽象的專業(yè)基礎(chǔ)課。因此，如何對各個知識點的講解做到通俗易懂是非?？简炄握n老師大智慧的。例如，任何一本教材都有它的局限性。例如同樣一個知識點，就出現(xiàn)在適用于過控專業(yè)教材的陳述和解釋上沒有能源動力類教材解釋的清晰易懂的情況。因此，在講義的編寫過程中，在課堂的講授中，不能局限與所選用的教材。作為熱力學(xué)任課教師要廣讀相關(guān)熱力學(xué)書籍和教材，平時留意日常生活的點點滴滴，這樣有利于例舉出與日常生活緊密相關(guān)的實例進行講解，從促進學(xué)生對知識點的理解。根據(jù)學(xué)生實際水平因材施教。熱力學(xué)的一個特點就是公式形式多、公式推導(dǎo)多?；A(chǔ)差的學(xué)生聽起來會十分枯燥而且不好理解。那么我們可以明確就告訴學(xué)生不用去深究其如何推導(dǎo)得到的，只要熟悉幾個重要公式如何使用就可以了，但這就需要在教學(xué)中通過舉例或?qū)嵺`來加強這些公式的應(yīng)用。在實踐中引出并講解公式的應(yīng)用，比直接生硬的推導(dǎo)出一堆公式要更容易讓學(xué)生理解和接受。
4.加強以過控專業(yè)過程工程為背景的情景教學(xué)
過控專業(yè)突出工業(yè)過程的控制，而熱力過程又是工業(yè)中最為常見的過程之一。熱力學(xué)課程的主要任務(wù)是通過對課程
的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生熱力學(xué)基礎(chǔ)理論水平，培養(yǎng)學(xué)生分析和處理問題的抽象能力和邏輯思維能力，為學(xué)生從事工業(yè)過程尤其是熱力過程的設(shè)計與控制工作奠定必備的理論基礎(chǔ)。但同時，通過課程的學(xué)習(xí)來培養(yǎng)學(xué)生對實際熱力過程的分析，做到實際工程于理論相結(jié)合顯得更為重要。因為這一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，另一方面可以加深學(xué)生對課程知識的認識，提高學(xué)習(xí)興趣。因此在工程熱力學(xué)的教學(xué)上，要注重工程實踐的融入。構(gòu)建實際的工程情景。將熱力學(xué)知識點融入到情景中去講授。例如，將空調(diào)實際制冷、供熱過程引入逆卡諾循環(huán)的講解中。讓學(xué)生理解逆卡諾循環(huán)為什么能夠?qū)崿F(xiàn)制冷和供熱功能。理解制冷系數(shù)和供熱系數(shù)的實際意義和價值；將機械領(lǐng)域常見的壓縮機、內(nèi)燃機等實際壓縮、膨脹等熱力過程引入到閉口系統(tǒng)、開口系統(tǒng)能量方程知識點上。以加強學(xué)生對能量方程的工程應(yīng)用價值的理解，培養(yǎng)學(xué)生工程意識。
5.增加熱力學(xué)基礎(chǔ)實驗學(xué)時，提高實踐能力
相對于能源動力類專業(yè)，我校過控專業(yè)學(xué)時數(shù)較少。再加上專業(yè)方向偏重于機械類。因此早期該課程教學(xué)大綱制定上就沒有安排基礎(chǔ)實驗學(xué)時。但是從多年教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)情況來看，增加一定學(xué)時的熱力學(xué)基礎(chǔ)實驗是非常有必要的。在課程安排上，可以精簡一部分理論知識的講授來滿足實驗學(xué)時。實驗內(nèi)容不在多，而在于精，具有一定代表性。其中要有必要的熱力過程演示實驗，以提高學(xué)生對熱力過程的深入認識；此外還需補充一到兩個綜合性實驗。如制冷循環(huán)、動力循環(huán)實驗等。這些都可以和內(nèi)蒙古科技大學(xué)能源動力類專業(yè)相關(guān)實驗相結(jié)合來開展。但需要注意的是，在講解及實驗的設(shè)計中要突出“過程”這個專業(yè)特點。
四、結(jié)束語
工程熱力學(xué)課程在過程裝備與控制工程專業(yè)中具有重要的地位，需要引起足夠的重視。針對專業(yè)特點和學(xué)生接受能力適時調(diào)整優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，因材施教，探索有效的教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)中有意識的構(gòu)建實踐情景，注重知識的工程應(yīng)用，在工程應(yīng)用中學(xué)知識，以培養(yǎng)學(xué)生的工程過程分析和應(yīng)用能力，提高學(xué)生工程應(yīng)用素質(zhì)。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué)；傳熱學(xué)；新能源；教學(xué)
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0176-02
能源是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的先決條件。新能源專業(yè)的畢業(yè)生，肩負著為國家能源發(fā)展貢獻力量的重要責(zé)任。為達到培養(yǎng)專業(yè)知識面廣、基本功扎實和創(chuàng)新能力強的本科人才的目標(biāo)，作為新能源專業(yè)非常重要的必修課――《工程熱力學(xué)》和《傳熱學(xué)》的課程設(shè)計和教學(xué)方法探索就顯得尤為重要[1，2]。此前的相關(guān)文獻中報道了《工程熱力學(xué)》和《傳熱學(xué)》教學(xué)的優(yōu)秀經(jīng)驗[3-6]。本文在此教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對熱工課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行優(yōu)化和探索，以更好地提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維。
一、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和精選是教學(xué)改革的關(guān)鍵。作為專業(yè)必修課，在學(xué)時有限的情況下，如何最大程度地講授最有價值的知識點成為教學(xué)的關(guān)鍵。
熱工類課程由《工程熱力學(xué)》和《傳熱學(xué)》兩門課組成?！豆こ虩崃W(xué)》按熱力學(xué)基本概念、熱力學(xué)第一定律、理想氣體的性質(zhì)與過程、熱力學(xué)第二定律與熵、氣體動力循環(huán)、水蒸氣、蒸汽動力循環(huán)、制冷循環(huán)、理想混合氣體和濕空氣、實際氣體的性質(zhì)等內(nèi)容分為若干章節(jié)；《傳熱學(xué)》按照傳熱基本概念、穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)、非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)、對流換熱、熱輻射及輻射換熱、傳熱過程與換熱器等分為若干章節(jié)。由于新能源科學(xué)與工程專業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)，學(xué)科領(lǐng)域廣泛，涉及能源類（如生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能）、化工類（如基礎(chǔ)化學(xué)、物理化學(xué)、新能源材料）、力學(xué)類（如工程力學(xué)、流體力學(xué)）等多門課程和領(lǐng)域。
在實際的教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容必須有所側(cè)重，應(yīng)充分考慮到不與新能源科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的其他相關(guān)課程的知識點產(chǎn)生重復(fù)。另外由于《工程熱力學(xué)》和《傳熱學(xué)》課程難度較大，在教學(xué)過程中要講清課程中的要點和基礎(chǔ)知識?？梢砸浴盎驹悫D公式推導(dǎo)―影響因素―實際應(yīng)用”為主線介紹該課的有關(guān)知識，建立每章知識結(jié)構(gòu)圖，讓學(xué)生清楚該門課程的知識體系結(jié)構(gòu)。對重點的熱力學(xué)第一和第二定律進行原理介紹，仔細推導(dǎo)相關(guān)公式，讓學(xué)生夯實基礎(chǔ)，使學(xué)生在進一步的學(xué)習(xí)中不會混淆概念，相對輕松地應(yīng)對課程。此外，注重理論與實踐相結(jié)合，例如介紹空調(diào)在夏天與冬天的工作原理、冰箱開門對室內(nèi)的影響，積極引導(dǎo)學(xué)生利用熱力學(xué)定律進行分析，增加課程的趣味性以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容始終能反映本學(xué)科的專業(yè)特點和學(xué)術(shù)水平，加強學(xué)生對后續(xù)專業(yè)方向的把握。
二、教學(xué)方法的探索
（一）以創(chuàng)新性地教帶動創(chuàng)新性地學(xué)
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。要想發(fā)展經(jīng)濟，需要加大科研力度、提高科技含量。這已被證明是一種行之有效的道路。與此對應(yīng)的是，要促進教學(xué)質(zhì)量、提高教學(xué)效率，必須加大教學(xué)與科研的力度、提高教學(xué)與科研互動水平。在當(dāng)今大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)的大背景下，如何提高身為未來科學(xué)技術(shù)發(fā)展主力軍的大學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新能力，成為目前高校教學(xué)的難題和重點。傳統(tǒng)的直白講課和搜集各種習(xí)題以供學(xué)生練習(xí)只會讓課程變得生硬和枯燥，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)熱情越來越低，甚至出現(xiàn)了普遍的抄襲作業(yè)和遲到早退等不良現(xiàn)象。為了改變這些不良現(xiàn)象，就需要在教學(xué)手段上進行創(chuàng)新。教師通過對平時科研工作成果的再學(xué)習(xí)，并結(jié)合對教材的研究，創(chuàng)造性地運用某些方法，使學(xué)生對重要問題達到本質(zhì)上的領(lǐng)悟。在這種途徑中，教師的創(chuàng)新思維方式以及從中體現(xiàn)的一言一行，讓學(xué)生耳濡目染、潛移默化，對帶動學(xué)生進行創(chuàng)新學(xué)習(xí)、開發(fā)創(chuàng)新思維起到積極的作用。
例如，在進行《傳熱學(xué)》教學(xué)時，學(xué)生往往對傳熱的基本概念，尤其是二維與三維的導(dǎo)熱理論及方程很難理解。一般地教學(xué)方式是，教師在黑板上進行微觀導(dǎo)熱原理推導(dǎo)，得出一維傅里葉導(dǎo)熱定律和二維三維傅里葉導(dǎo)熱定律，并給出幾個常用的導(dǎo)熱方程。這種教學(xué)方式中，推導(dǎo)過程比較晦澀，給出的方程也較為難懂，學(xué)生們很可能只會死記硬背，不能靈活運用。針對以上問題，筆者建議將導(dǎo)熱理論與生活問題相結(jié)合，或者采取數(shù)學(xué)建模的方法，將導(dǎo)熱方程與實踐相結(jié)合，選取最適合該問題的模型，以達到課程有趣生動、富有創(chuàng)新性，激發(fā)學(xué)生們的創(chuàng)新思維。以創(chuàng)新性地“教”帶動創(chuàng)新性地“學(xué)”，學(xué)生收獲的不僅僅是知識點，更是如何去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的實際能力，為以后在新能源科學(xué)與工程專業(yè)領(lǐng)域的探索中打下良好基礎(chǔ)。
（二）板書教學(xué)與多媒體輔助教學(xué)相結(jié)合
多媒體技術(shù)以其圖文并茂、聲像俱佳、動靜皆宜的呈現(xiàn)使課堂教學(xué)達到了全新的境界。在《傳熱學(xué)》的講授中，一維的傳熱理論和公式很好理解和應(yīng)用，但二維與三維牽扯到微觀傳熱理論，以至于推導(dǎo)過程較為復(fù)雜，傳熱方程較為抽象難懂。因此需要教師精心準(zhǔn)備多媒體課件，通過動態(tài)描繪各向同性材料的微觀傳熱過程，讓學(xué)生理解不同形狀材料在具有不同位置的熱源時如何進行熱傳導(dǎo)。通過繪制動態(tài)的卡諾循環(huán)過程，使學(xué)生深入理解熱力學(xué)第二定律，并理解第二類永動機無法制成的原因。同時需要注意的是，對于工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)，由于信息量大、內(nèi)容廣，過多地依賴多媒體教學(xué)可能會讓學(xué)生在短時間內(nèi)難以消化，因此在教學(xué)中對于難度較大的基礎(chǔ)理論部分和原理的學(xué)習(xí)，板書不可缺少，使學(xué)生能夠有充分時間緊跟老師的思維去理解每一個知識點。
（三）課程教學(xué)與科研活動相結(jié)合
教師可以將全班學(xué)生分為若干調(diào)研小組，每五個人為一組，選擇新能源與熱工基礎(chǔ)理論相結(jié)合的課題，通過查找國內(nèi)外科技文獻，調(diào)研總結(jié)新能源專業(yè)前沿知識，形成調(diào)研報告，鍛煉學(xué)生閱讀科技文獻的能力，提前為畢業(yè)設(shè)計的開展奠定基礎(chǔ)。各小組也可以參與指導(dǎo)教師的科研項目，在實驗室做一些力所能及的科研活動，并通過文獻調(diào)研，形成工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)知識系統(tǒng)。課程結(jié)束時，各小組以PPT形式向全班同學(xué)作匯報，授課老師根據(jù)報告提出問題，該組同學(xué)進行即時答辯，考查學(xué)生對相關(guān)知識點的掌握情況。
三、課程考核方式的探索
工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)覆蓋面廣、知識點多，應(yīng)該采取靈活多樣的考核辦法。在成績的評定方式上，可以設(shè)定了四項考核內(nèi)容，第一部分是學(xué)生考勤、課堂互動表現(xiàn)和課堂筆記，通過此部分的考核，提高學(xué)生的聽課注意力，鍛煉學(xué)生提煉課程重點內(nèi)容的能力；第二部分是根據(jù)每個小組的調(diào)研報告、PPT展示、答辯情況打分，鍛煉學(xué)生的團隊合作能力、口頭表達能力和應(yīng)變能力；第三部分是每節(jié)課結(jié)束前的思考題，采取加分方式，鼓勵學(xué)生積極思考；第四部分是傳統(tǒng)的期末考試，考試內(nèi)容為課程講授的基本內(nèi)容，專業(yè)性強的理論部分強調(diào)定性了解，讓學(xué)生對熱工基礎(chǔ)有個整體的認識。
隨著新能源科學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，熱工基礎(chǔ)理論散發(fā)出強大的活力。根據(jù)新能源科學(xué)與工程專業(yè)特點，教師還需要在教學(xué)過程中，不斷探索教學(xué)方法和考核方式，不斷優(yōu)化課程內(nèi)容，提升教學(xué)質(zhì)量，使課程教學(xué)體系更加科學(xué)合理，更好地適應(yīng)社會對新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才的需求。
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