以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革

高蓬輝++張東海++王義江++黃煒

摘要：創(chuàng)新能力是當(dāng)前理工類學(xué)生應(yīng)具備的能力之一，是實(shí)現(xiàn)社會(huì)不斷向前發(fā)展的原動(dòng)力。以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)改革成為大學(xué)課程教學(xué)改革的重要內(nèi)容。本課程改革旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新型思維，將枯燥的熱力學(xué)理論與工程實(shí)例相結(jié)合，通過激勵(lì)啟發(fā)式的課堂教學(xué)，使學(xué)生在掌握基本熱力學(xué)知識(shí)的同時(shí)提升自己的創(chuàng)新能力，并結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目等科研活動(dòng)進(jìn)一步提高學(xué)生思考問題解決問題的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；工程熱力學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）16-0133-02

創(chuàng)新能力由多種能力構(gòu)成，主要包括學(xué)習(xí)能力、分析能力、綜合能力、想象能力、創(chuàng)造能力、解決問題的能力與實(shí)踐能力等多種能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，貫穿人才培養(yǎng)的全過程，滲透教學(xué)過程的各個(gè)方面。在當(dāng)前的教學(xué)活動(dòng)中，一般將課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等環(huán)節(jié)，作為創(chuàng)新能力培養(yǎng)的主要途徑。但對(duì)于工程熱力學(xué)之類的基礎(chǔ)課，如何在專業(yè)課程的教學(xué)中實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成為專業(yè)課教師深入思考的問題。筆者結(jié)合自己多年來的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)工程熱力學(xué)教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)進(jìn)行了如下一些探討。

一、采用激勵(lì)啟發(fā)方式組織課堂教學(xué)

工程熱力學(xué)課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、概念抽象，教學(xué)難度大。在缺少專業(yè)工程背景的情況下，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感覺較為困難，甚至茫然不知所云。如何使學(xué)生能夠較好地掌握教學(xué)內(nèi)容及熱力學(xué)基本內(nèi)容，是工程熱力學(xué)課程教學(xué)的根本所在。在多年的教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)在課堂教學(xué)中，除了需要借助優(yōu)美的PPT多媒體課件來展示熱力學(xué)過程，更需要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱力學(xué)的興趣，在引入一些工程實(shí)例的基礎(chǔ)上，激勵(lì)學(xué)生去思考，及時(shí)地與學(xué)生就教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行討論，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和領(lǐng)悟。

與常規(guī)教學(xué)方法相比，課堂教學(xué)不再是文字、公式的羅列，PPT動(dòng)畫的簡單演示，而是把教學(xué)的核心放在啟迪學(xué)生對(duì)熱力學(xué)概念、原理的思考及把握上，使學(xué)生在學(xué)習(xí)課程內(nèi)容的同時(shí)，熟悉熱力學(xué)的系統(tǒng)內(nèi)容、章節(jié)間的邏輯關(guān)系、基本原理等，形成對(duì)熱力學(xué)的一種系統(tǒng)的總體的認(rèn)識(shí)和把握，而不是零散地去背誦記憶一些片段。通過這種激勵(lì)啟發(fā)式的教學(xué)，使學(xué)生做到理論和實(shí)際工程案例的結(jié)合，從而使熱力學(xué)知識(shí)很好地固化在學(xué)生的大腦中，并且達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。

激勵(lì)啟發(fā)式教學(xué)，需要教師在課堂教學(xué)前充分準(zhǔn)備，精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)內(nèi)容的每個(gè)環(huán)節(jié)，圍繞章節(jié)內(nèi)容中的重點(diǎn)知識(shí)內(nèi)容，設(shè)計(jì)問題及啟發(fā)實(shí)例，并完成課堂互動(dòng)討論的教學(xué)組織，在此過程中需要教師飽含激情和較好的耐心，使學(xué)生在嚴(yán)肅活潑的氛圍中掌握熱力學(xué)的相關(guān)知識(shí)。

二、改進(jìn)課堂教學(xué)PPT，增加工程實(shí)例

工程熱力學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，與工程實(shí)際密切相關(guān)。在教學(xué)過程中，需要有很多的工程問題作為背景。以教科書為單一內(nèi)容的PPT演示，并不能滿足課堂學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱力學(xué)的興趣及深入掌握熱力學(xué)知識(shí)，迫切需要在傳統(tǒng)課件中加入工程實(shí)例，利用多媒體技術(shù)全面展示熱力學(xué)的工程應(yīng)用，使學(xué)生在工程案例的演示中發(fā)現(xiàn)并體會(huì)工程熱力學(xué)的重要性及美感。通過工程案例的學(xué)習(xí)，使課堂教學(xué)內(nèi)容圖文并茂，聲像結(jié)合，使學(xué)生在多方位、立體化地形成認(rèn)知并達(dá)到對(duì)熱力學(xué)知識(shí)的理解、分析、記憶、掌握和應(yīng)用。對(duì)于熱力學(xué)工程案例，我們選取了真空做功、制冷循環(huán)，內(nèi)燃機(jī)等工程機(jī)械作為實(shí)例，進(jìn)行詳細(xì)分析和講授。

工程案例的引入，將實(shí)際生活中與熱力學(xué)相關(guān)的問題引入到教學(xué)中，用所學(xué)知識(shí)來解釋工程問題，在講解中讓學(xué)生明白熱力學(xué)知識(shí)可以解決本專業(yè)涉及的實(shí)際專業(yè)問題，從而實(shí)現(xiàn)“從理論中來，到實(shí)踐中去”，實(shí)現(xiàn)對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

三、將工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)融入大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目中

在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中，需要提升學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論進(jìn)行學(xué)術(shù)研究的能力和具有工程應(yīng)用背景的有關(guān)開發(fā)、設(shè)計(jì)的能力。大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)施，有利于促進(jìn)高校培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和能力的新型人才，促進(jìn)高校探索并建立以科研活動(dòng)為中心的教學(xué)模式，倡導(dǎo)以學(xué)生為主體的本科人才培養(yǎng)和研究性學(xué)習(xí)教學(xué)改革，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)在項(xiàng)目實(shí)施中使學(xué)生逐漸掌握思考問題、解決問題的能力。

結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，結(jié)合建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的專業(yè)特點(diǎn)，在指導(dǎo)學(xué)生大創(chuàng)項(xiàng)目時(shí)，將熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律和卡諾定律應(yīng)用其中，使學(xué)生明白能源利用的守恒性，以及如何提高熱力循環(huán)的效率，減少不可逆損失，這些都成為學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題的一種鍛煉。學(xué)生在科研項(xiàng)目中，深化了對(duì)熱力學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)提高了自己思考問題、解決問題的能力。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各類挑戰(zhàn)杯、建筑節(jié)能比賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等，通過這些競賽活動(dòng)進(jìn)一步提升自己的創(chuàng)新能力。

四、改進(jìn)課后作業(yè)完成形式，增加分析報(bào)告

工程熱力學(xué)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，其中很多理論已用于工業(yè)過程。因此，在課后作業(yè)中，需要對(duì)傳統(tǒng)布置練習(xí)題來檢驗(yàn)教學(xué)成果的方式進(jìn)行改進(jìn)，增加一些實(shí)際工業(yè)循環(huán)的實(shí)例，讓學(xué)生通過分析其所應(yīng)用的原理，提交分析報(bào)告，并指出該工業(yè)過程效率提高的方式和途徑，以這樣的方式來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。同時(shí)，精選一些課后習(xí)題，通過詳解的方式，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和解決問題的能力，進(jìn)一步促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)社會(huì)持續(xù)不斷向前發(fā)展的原動(dòng)力，也是培養(yǎng)和造就一大批素質(zhì)過硬、勇于創(chuàng)新的新世紀(jì)人才，保證國家高速發(fā)展的有力保障。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)來自于理論和課堂，更在于理論和課堂之外的親身體會(huì)和具體的實(shí)踐操作。本文從工程熱力學(xué)教學(xué)與工程實(shí)例結(jié)合，與科研活動(dòng)結(jié)合，改進(jìn)課堂教學(xué)組織模式和課后作業(yè)完成形式等方面，探討了以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)下的工程熱力學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐，希望能夠進(jìn)一步提高工程熱力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和效果。

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