油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)《工程熱力學(xué)》教學(xué)方法研究與實(shí)踐

張興凱

（長江大學(xué)石油工程學(xué)院 湖北·武漢 430100）

1 《工程熱力學(xué)》課程的現(xiàn)狀

油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)的學(xué)生的教學(xué)定位是培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)技能型人才，而工程熱力學(xué)正是油氣儲(chǔ)運(yùn)和工程類專業(yè)中的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)必修主干課。但是在教學(xué)課后進(jìn)行的學(xué)生調(diào)查中顯示，有一半左右的學(xué)生認(rèn)為學(xué)了《工程熱力學(xué)》課程后不知道如何用于解決實(shí)際問題(或缺乏實(shí)踐動(dòng)手能力)。通過深入分析發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)過程中存在以下諸多問題：

（1）工程熱力學(xué)的教學(xué)方式主要還是以面對(duì)面的課堂教學(xué)為主，主要手段還是板書或PPT，不具有互動(dòng)性。使得這門課存在著教師授課難，學(xué)生掌握難的問題。因?yàn)楣こ虩崃W(xué)還是一門與工程應(yīng)用結(jié)合緊密的學(xué)科，最好能夠讓學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中真正理解和掌握。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難培養(yǎng)出學(xué)生的工程觀點(diǎn)和實(shí)踐能力，也無法把所學(xué)到的紙面知識(shí)在實(shí)踐中獲得應(yīng)用。學(xué)生不知道為何去學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)，也就無從激發(fā)出對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。

（2）考核方式過于傳統(tǒng)，絕大多數(shù)高校教師在作業(yè)和期末考試中采用“一考定分”的考核方式。最后只會(huì)引導(dǎo)學(xué)生采用被動(dòng)學(xué)習(xí)的方法來應(yīng)對(duì)，既不能使學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性變大，也不能精確評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與綜合素質(zhì)。

2 《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)方法研究與實(shí)踐

針對(duì)當(dāng)前《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)中存在的上述問題，同時(shí)結(jié)合教育部新制定的"高等學(xué)校工科本科工程熱力學(xué)(多學(xué)時(shí))教學(xué)基本要求"對(duì)《工程熱力學(xué)》課程理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和課程考核評(píng)價(jià)進(jìn)行了大膽的改革與實(shí)踐。教學(xué)改革目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)，要將教學(xué)質(zhì)量高低視為最大的重要指標(biāo)。為了使學(xué)生更簡單、快捷的掌握基本理論知識(shí)，只有采用靈活多樣的教學(xué)方式去培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，才能使教學(xué)質(zhì)量得到進(jìn)一步地提升。

2.1 理論教學(xué)

工程熱力學(xué)理論教學(xué)主要是使學(xué)生加強(qiáng)理解和熟識(shí)熱力學(xué)的基本概念、模型和理論，掌握熱力學(xué)基本定理的本質(zhì)和數(shù)學(xué)表達(dá)式，并將這些規(guī)律正確應(yīng)用于各種熱力過程和熱力循環(huán)的分析計(jì)算中，培養(yǎng)學(xué)生分析和處理熱力問題的邏輯能力和計(jì)算能力，對(duì)于將來的專業(yè)實(shí)習(xí)和工作去儲(chǔ)備必要的基礎(chǔ)知識(shí)，勤于思考，認(rèn)真完成任務(wù)。

《工程熱力學(xué)》課程的理論教學(xué)主要是讓學(xué)生理解和掌握熱力學(xué)基本概念、基本模型和基本理論，掌握熱力學(xué)基本定理的本質(zhì)及其數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能正確運(yùn)用這些規(guī)律進(jìn)行各種熱工過程和熱力循環(huán)的分析計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生具備分析和處理熱工問題的抽象能力和邏輯思維能力，為學(xué)生今后的專業(yè)學(xué)習(xí)儲(chǔ)備必要的基礎(chǔ)知識(shí)。最好是去激發(fā)學(xué)生的研究興趣，多與平時(shí)的生活和實(shí)習(xí)中較為熟悉的一些事實(shí)例子進(jìn)行聯(lián)系，讓學(xué)生能夠感到學(xué)以實(shí)用。把理論與實(shí)際的生活現(xiàn)象相結(jié)合，使得學(xué)生初步了解該門課程的性質(zhì)和任務(wù)，也同時(shí)也激起他們的學(xué)習(xí)熱情和自學(xué)的積極性。

譬如在講到壓氣機(jī)的熱力過程，就可以結(jié)合武漢市光谷附近的川氣東送站中壓氣站的實(shí)際運(yùn)行的例子進(jìn)行具體分析。這樣學(xué)生聽著才會(huì)饒有興趣且印象較深。這樣，既符合《工程熱力學(xué)》課程實(shí)踐性很強(qiáng)的特點(diǎn)，也符合人才培養(yǎng)定位的特色，對(duì)學(xué)生未來從事油氣儲(chǔ)運(yùn)方面的工作起到了承前啟后的作用。

工程熱力學(xué)內(nèi)容多，學(xué)時(shí)有限，教學(xué)中無法將知識(shí)點(diǎn)完全覆蓋，所以必須有所側(cè)重，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)相關(guān)內(nèi)容重點(diǎn)講解。如理論應(yīng)用部分中氣體和蒸汽的流動(dòng)這部分內(nèi)容將對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)在天然氣及城市配氣中的工藝設(shè)計(jì)、管理等方面的專業(yè)課學(xué)習(xí)有重要幫助，因而這部分內(nèi)容就作為重點(diǎn)詳講，適當(dāng)拓展與深挖。

2.2 實(shí)踐教學(xué)

工程熱力學(xué)具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用背景。在教師加強(qiáng)基礎(chǔ)理論教學(xué)的同時(shí)，要注意到它和工程實(shí)踐的緊密聯(lián)系，最好同時(shí)吸收最新的熱工技術(shù)成果，用于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有隨意性強(qiáng)的特點(diǎn)，能很好地配合課堂教學(xué)。除了開設(shè)“空氣絕熱指數(shù)的測定”、“飽和蒸汽P.T曲線關(guān)系的測定”等驗(yàn)證性試驗(yàn)外，還另外進(jìn)行了綜合設(shè)計(jì)試驗(yàn)。要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜ピO(shè)計(jì)考試方案，寫出詳細(xì)的考試內(nèi)容，選擇考試設(shè)備和用具。教師審核通過后才能開始考試。最后，還要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了誤差分析。通過實(shí)驗(yàn)來加深了學(xué)生對(duì)熱力學(xué)基本原理的理解的同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和獨(dú)立分析、解決問題的能力。在課堂教學(xué)中，還要注意理論聯(lián)系實(shí)際，把抽象的理論知識(shí)與生動(dòng)的工程實(shí)際問題結(jié)合起來，用熱力學(xué)理論分析自然現(xiàn)象，做到學(xué)以致用。一方面，可以采用案例教學(xué)法。例如，在講解理想氣體的狀態(tài)方程時(shí)，可以借助城市燃?xì)夤?yīng)時(shí)在不同壓力、溫度下的氣表指示值和實(shí)際氣體體積流量進(jìn)行對(duì)比分析；在講解不同的熱力過程時(shí)，可以結(jié)合油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)中常見的壓縮機(jī)的運(yùn)行情況，開分析各種不同熱力過程中的換熱量以及做功量；在講解熱力學(xué)第一定律時(shí)，結(jié)合儲(chǔ)氣庫的儲(chǔ)氣與放氣過程，來分析實(shí)際過程中能量的守恒問題。實(shí)踐證明，把教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際問題密切聯(lián)系的教學(xué)方法，可以加強(qiáng)課堂教學(xué)的前瞻性和趣味性，能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲，使其由“被動(dòng)接受學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)研究學(xué)習(xí)”，對(duì)提高教學(xué)效果大有幫助。

2.3 利用網(wǎng)絡(luò)資源深化教學(xué)成果

網(wǎng)絡(luò)資源教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。傳統(tǒng)教學(xué)注重知識(shí)的灌輸，在教學(xué)手段上比較單調(diào)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中極易產(chǎn)生疲勞和厭倦感，學(xué)習(xí)興趣自然會(huì)受到一定影響。而使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)能在很大程度上改變這種狀況。它可以啟發(fā)學(xué)生的想象力，達(dá)到理解知識(shí)的目的。也可以擴(kuò)大信息容量，滿足學(xué)生的求知欲。甚至可以彌補(bǔ)教師自身不足，完善課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。但這也存在些許不足，由于課件內(nèi)容多而復(fù)雜、教學(xué)課件演示速度太快，學(xué)生還來不及思考，答案就已出現(xiàn)，這就很容易產(chǎn)生學(xué)生對(duì)于課程的消化不良。所以我們應(yīng)該將兩者相結(jié)合，靈活運(yùn)用于教學(xué)過程。比如對(duì)于工程熱力學(xué)理論部分的基本公式進(jìn)行推導(dǎo)時(shí)，多使用手寫板書為主，再輔以教學(xué)課件進(jìn)行演示，使學(xué)生留下深刻印象；或講習(xí)題時(shí)，用多媒體顯示具體題目，節(jié)省手寫板書的時(shí)間，直接黑板上詳細(xì)解釋?；旧显趯W(xué)生難記、難講、難理解、難掌握及容易發(fā)生錯(cuò)誤的地方都應(yīng)以板書為主。引申部分佐以多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)即可。

2.4 課程過程考核

現(xiàn)在的課程考核由只注重理論知識(shí)變?yōu)橥瑫r(shí)注重知識(shí)、能力和素質(zhì)這三種能力，也就是說如今的課程考核從只考驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的記憶和基本理解，變?yōu)橥瑫r(shí)考核學(xué)生對(duì)工程熱力學(xué)所學(xué)知識(shí)的理解、記憶與應(yīng)用?？荚囀球?yàn)證學(xué)生掌握課程內(nèi)容的量尺，與教師教學(xué)成果的質(zhì)量關(guān)系密切。為了科學(xué)、客觀、公正地讓考試結(jié)果反映學(xué)生對(duì)工程熱力學(xué)知識(shí)的掌握和應(yīng)用情況，可以采用學(xué)生普遍接受的綜合成績?cè)u(píng)價(jià)方法，即平時(shí)成績占30%、期末考試占70%。為了有效避免學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容死記硬背的緊急操作，教師應(yīng)綜合運(yùn)用選擇題、判斷題、計(jì)算題甚至改錯(cuò)題和綜合分析題來編制試卷，以便于靈活的考察熱力學(xué)的基本原理和應(yīng)用。這是因?yàn)閷?shí)際問題往往非常復(fù)雜。學(xué)生需要靈活運(yùn)用各種理論知識(shí)才能做出正確的解決方案。學(xué)生順利正確地完成解題，表明其在分析問題，提取、運(yùn)用相應(yīng)知識(shí)的環(huán)節(jié)上沒有受到干擾或者說克服了干擾。而對(duì)于這些學(xué)習(xí)知識(shí)只是臨時(shí)抱佛腳，沒有扎實(shí)理論基礎(chǔ)的學(xué)生，他們僅僅是從書上記憶知識(shí)點(diǎn)、定律和公式，面對(duì)與課本稍有不同的陳述就變得不知所措，得出錯(cuò)誤的答案也不足為奇。

3 總結(jié)

工程熱力學(xué)是一門從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)概括起來的概念復(fù)雜，難以理解的學(xué)科。通過教學(xué)內(nèi)容的改革與實(shí)踐，是的教學(xué)任務(wù)能夠更加符合我校學(xué)生的實(shí)際狀況。通過教學(xué)方法的改革與實(shí)踐，堅(jiān)持"重視基本原理、突出方法掌握、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)應(yīng)用及創(chuàng)新能力"的教學(xué)思路。使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理論聯(lián)系實(shí)際的能力得到了提高，同時(shí)教師的教學(xué)水平也得到了進(jìn)一步的增強(qiáng)。