基于研討式教學(xué)方法的“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)改革研究

（南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 湖南衡陽(yáng) 421001）

一、工程熱力學(xué)課程特點(diǎn)

工程熱力學(xué)主要研究熱能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律及提高能量轉(zhuǎn)換經(jīng)濟(jì)性的途徑和技術(shù)措施，樹(shù)立節(jié)約能源、合理用能的觀(guān)念。采用經(jīng)典熱力學(xué)的宏觀(guān)研究方法，還普遍采用抽象、概括、理想化和簡(jiǎn)化處理方法。工程熱力學(xué)是理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合體，整個(gè)課程內(nèi)容主線(xiàn)明確，分為理論基礎(chǔ)和工程應(yīng)用兩個(gè)部分，在學(xué)習(xí)基本概念和基本定律的理論基礎(chǔ)上，再對(duì)實(shí)際的熱力過(guò)程或熱力系統(tǒng)的具體問(wèn)題采用抽象、概括、理想化和簡(jiǎn)化的方法，建立分析模型，應(yīng)用通過(guò)數(shù)理邏輯推理，推導(dǎo)獲得一系列有用的公式及若干重要的結(jié)論，用于指導(dǎo)實(shí)踐。根據(jù)沈維道、童鈞耕主編的第五版《工程熱力學(xué)》教材[1]，理論基礎(chǔ)大致由五部分組成：（1）熱力學(xué)基本概念如：熱力系統(tǒng)、狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)，熱力過(guò)程及熱力循環(huán)等的基本定義及分類(lèi)；（2）熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用于不同熱力系統(tǒng)的表達(dá)式；（3）實(shí)現(xiàn)熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的工質(zhì)——理想氣體與水蒸氣的熱力性質(zhì)（比熱容、焓、熵等）；（4）氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程；（5）熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)及數(shù)學(xué)表達(dá)式，提出熱力過(guò)程及循環(huán)能否進(jìn)行的判據(jù)，進(jìn)行的程度。學(xué)完基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，對(duì)工程應(yīng)用的實(shí)際熱力過(guò)程和熱力循環(huán)進(jìn)行研究，分析實(shí)際過(guò)程或循環(huán)的的轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而分析影響循環(huán)效率的因素并找到提高循環(huán)效率的途徑，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)能環(huán)保意識(shí)。雖然工程熱力學(xué)課程教學(xué)主線(xiàn)很明確，但在教與學(xué)過(guò)程中仍然存在多種問(wèn)題，如：概念抽象難以理解，公式繁多且應(yīng)用條件復(fù)雜，邏輯性強(qiáng)，各章節(jié)之間的內(nèi)容相互滲透。鑒于課程以上特點(diǎn)，如果沒(méi)有合適的教學(xué)模式，靠死記硬背，記憶量大，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)難免感覺(jué)枯燥，初期覺(jué)得困難很大，容易失去興趣，不利于后續(xù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)[2]。

二、研討式教學(xué)方法

研討式教學(xué)是湖南師范大學(xué)文學(xué)院博士生導(dǎo)師郭漢民教授為探索在高校實(shí)施素質(zhì)教育的途徑，從1997年開(kāi)始大膽進(jìn)行教改實(shí)踐而創(chuàng)造的一種全新的教學(xué)模式。郭漢民認(rèn)為，研討式即研究討論式， 研究與討論貫穿于教學(xué)的全過(guò)程。它不是如何上好一堂課的方法，而是貫穿于一門(mén)課程始終的方法[3]。由于這種教學(xué)模式的顯著效果，它一提出，就引起了廣大師生的注意和興趣，并在各學(xué)科教學(xué)中推廣開(kāi)來(lái)?！把杏懯健苯虒W(xué)法以學(xué)生為中心，以能力為本位，以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)精神為導(dǎo)向。相比較傳統(tǒng)教學(xué)法以教師為中心，以知識(shí)為本位，學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)的模式。這種教學(xué)法使學(xué)生由“被動(dòng)接受知識(shí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)獵取知識(shí)”，教師在教學(xué)過(guò)程中僅是參與者和引導(dǎo)者，有利于培養(yǎng)學(xué)自主探求知識(shí)能力和創(chuàng)新思維能力[4]。

根據(jù)“工程熱力學(xué)”課程的內(nèi)容及特點(diǎn)，確定研討式教學(xué)的指導(dǎo)思想是：以學(xué)生為中心，以能力素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)，以研討式教學(xué)為方法，注重過(guò)程評(píng)價(jià)，考核方式多樣化。專(zhuān)題研討以解決問(wèn)題為中心，通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)專(zhuān)題模塊，學(xué)生按照課程要求在教師的指引下采取小組合作方式對(duì)具體的熱工理論及實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行思考和研究，借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源及圖書(shū)館資源，探究其知識(shí)的發(fā)生過(guò)程、提出自己的學(xué)習(xí)見(jiàn)解并上臺(tái)講解。

三、研討式教學(xué)改革具體內(nèi)容

根據(jù)上面提出的 “工程熱力學(xué)”研討式教學(xué)指導(dǎo)思想，筆者根據(jù)所教學(xué)生的專(zhuān)業(yè)方向特點(diǎn)，擬從以下幾個(gè)方面著手進(jìn)行教學(xué)改革：

1.有的放矢，精煉常規(guī)內(nèi)容

研討式教學(xué)對(duì)老師和學(xué)生的要求都很高，教師應(yīng)先選用經(jīng)典熱力學(xué)教材，進(jìn)行詳細(xì)閱讀，根據(jù)學(xué)科發(fā)展對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行部分更新和調(diào)整。對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行提綱挈領(lǐng)式的講解，優(yōu)化課程內(nèi)容。如：本專(zhuān)業(yè)學(xué)科方向主要偏電廠(chǎng)熱能及制冷空調(diào)方向。筆者在已有的較扎實(shí)的“工程熱力學(xué)”課程教案的基礎(chǔ)上，制作與專(zhuān)業(yè)方向相符的具有較高專(zhuān)業(yè)水平的多媒體教學(xué)課件，增加專(zhuān)業(yè)方向的實(shí)際應(yīng)用內(nèi)容，采用圖、文以及動(dòng)畫(huà)等形式為課程教學(xué)提供多樣化、多視角、立體化的教學(xué)信息空間。在每章進(jìn)行學(xué)習(xí)之前，明確指出本章的教學(xué)目的、基本要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)。每章之后進(jìn)行簡(jiǎn)短小結(jié)，針對(duì)課程重點(diǎn)難點(diǎn)配以一定量的例題、思考題和課后習(xí)題，讓學(xué)生通過(guò)積極地思考，活躍思維，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)熱情和鉆研精神。這樣既可以加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，又能使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)易于掌握重點(diǎn)，有的放矢。

2.精心設(shè)疑，活躍課堂氣氛

教師在課堂講述中適時(shí)引入工程和生活中常見(jiàn)的實(shí)例，如在講“熱力學(xué)第一定律應(yīng)用”時(shí)，提出問(wèn)題：“將廚房門(mén)窗緊閉，打開(kāi)冰箱門(mén)，能否使廚房溫度降下來(lái)？”講水蒸氣性質(zhì)時(shí)，提問(wèn)“是否存在0℃的水蒸氣和500℃的水？”，講“濕空氣”時(shí)，讓學(xué)生思考簡(jiǎn)單問(wèn)題， “夏季使用空調(diào)時(shí)，為什么會(huì)有水滴出”；“為什么陰雨天曬衣服不易干，而晴天則容易干?”等。 通過(guò)教師對(duì)實(shí)例啟發(fā)性的分析，把枯燥的理論變成具體的實(shí)際問(wèn)題，開(kāi)展課堂討論，引起學(xué)生濃厚的興趣，使學(xué)生成為課堂的主角，營(yíng)造活躍的課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

3.專(zhuān)題研討，培養(yǎng)綜合素質(zhì)

與此同時(shí)，為了培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神，筆者根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合本課程要培養(yǎng)的能力目標(biāo)和情感目標(biāo)，列出了8個(gè)研討專(zhuān)題，小班（30人以?xún)?nèi)）分組（5-6人一組）上研討課，每次研討課每組集中完成任務(wù)，并指派一名代表上臺(tái)講解。采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生以解決問(wèn)題為目的，完成查資料、討論、分析、提出整改措施、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的一體化學(xué)習(xí)過(guò)程，能培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神。這樣的形式保證每個(gè)同學(xué)都有上臺(tái)發(fā)言機(jī)會(huì)，還能大大地鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和口頭表達(dá)能力。研討專(zhuān)題及要求見(jiàn)表1。

4.注重過(guò)程評(píng)價(jià)，考核方式多樣化

為了督促學(xué)生注重平時(shí)的學(xué)習(xí)，避免出現(xiàn)學(xué)生在考前一周突擊復(fù)習(xí)應(yīng)付考試的現(xiàn)象。有心理學(xué)研究顯示，短期加強(qiáng)型學(xué)習(xí)能取得一定的效果，但都是基于短期記憶，記得快也忘得快，無(wú)法達(dá)到真正掌握知識(shí)并能熟練運(yùn)用于實(shí)踐的教學(xué)目標(biāo)。因此本課程針對(duì)考核方式改革，最終成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和課終理論考試卷面成績(jī)綜合決定。研討專(zhuān)題成績(jī)占平時(shí)成績(jī)的60%，平時(shí)成績(jī)占課程總成績(jī)的50%，最終卷面成績(jī)占總成績(jī)的50%?？己朔绞皆谏险n前就跟學(xué)生說(shuō)明，讓學(xué)生在一開(kāi)始就樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度，真正掌握知識(shí)并能用于實(shí)踐。卷面考試主要考核學(xué)生對(duì)課程基本內(nèi)容的理解與掌握的程度，研討課主要考核學(xué)生的綜合能力，兩者相結(jié)合，可以很好保障教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)里的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和情感目標(biāo)。

表1 “工程熱力學(xué)”研討專(zhuān)題表

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)工程熱力學(xué)的課程特點(diǎn)，把知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高作為每一堂課的教學(xué)目標(biāo)，確立了研討式教學(xué)改革內(nèi)容及實(shí)施方案，該方法能有效培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析問(wèn)題解決問(wèn)題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及口頭表達(dá)能力等綜合素質(zhì)。具體實(shí)施效果會(huì)在課程完全結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)。