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工程熱力學(xué)教學(xué)方法初探論文
一、故設懸念，引導學(xué)生思考
工程熱力學(xué)是一門(mén)從宏觀(guān)角度去研究能量轉換規律的學(xué)科，它的主要定律，包括第一定律和第二定律都是基于經(jīng)驗總結。這就是說(shuō)，這種經(jīng)驗總結為該課程的教學(xué)結合實(shí)際提供了便利條件。教學(xué)時(shí)應該充分利用這個(gè)特點(diǎn)，在課堂教學(xué)過(guò)程中，結合實(shí)際設置疑問(wèn)，引導學(xué)生積極主動(dòng)思考，既能活躍課堂氛圍，又能使學(xué)生在思考中進(jìn)行后期的學(xué)習。例如在熱力學(xué)第一定律講述時(shí)，可以在課堂上再現第一類(lèi)永動(dòng)機的設計，并讓學(xué)生參與指出設計的不足或提出自己的設計，當學(xué)生興趣盎然時(shí)引出第一定律。第一定律引出后，引導學(xué)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(wèn)題：封神榜中哪吒的風(fēng)火輪是否能實(shí)現？如果能實(shí)現飛機、汽車(chē)還是否有存在的必要，如果不能實(shí)現，又是什么原因呢？經(jīng)過(guò)探討后將疑問(wèn)留給學(xué)生，并提示隨著(zhù)熱力學(xué)第二定律的深入學(xué)習他們可以得到想要的答案。又如在蒸汽動(dòng)力循環(huán)講授時(shí)，可以給出火力發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電效率計算的例題，學(xué)生在親自計算后，深刻體會(huì )到目前我國火力發(fā)電廠(chǎng)的實(shí)際效率不高的現狀，并開(kāi)始關(guān)注如何提高效率的問(wèn)題，這時(shí)可以將該問(wèn)題留給學(xué)生，并提示隨著(zhù)蒸汽動(dòng)力循環(huán)的深入學(xué)習，他們將得到想要的答案。本人在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現這種故設懸念的做法，在激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高教學(xué)效果和活躍課堂氣氛方面均有顯著(zhù)作用。當然這種故設懸念，引導學(xué)生思考的教學(xué)方法的具體實(shí)施，則需要從系統的角度，依照教學(xué)進(jìn)程依次設置。本人認為以下過(guò)程可作為設置懸念的主線(xiàn)，即從能量能否轉換到能量轉換是否有規律可循，從能量是否守恒到能量守恒過(guò)程是否一定能進(jìn)行，從理論可以進(jìn)行的過(guò)程實(shí)踐上為什么不被采取到理論上完美的過(guò)程能否實(shí)踐上努力實(shí)現。圍繞這條主線(xiàn)去設置疑問(wèn)能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習的主觀(guān)能動(dòng)性。當然設置懸念的時(shí)候一定要注意從現實(shí)生活出發(fā)，這樣才能真正激發(fā)學(xué)生的興趣，引導學(xué)生自我思考。
二、重視教學(xué)中的育人
盡管工程熱力學(xué)是廣大學(xué)生以及教師公認的較為枯燥的基礎課程，然而工程熱力學(xué)卻蘊含了大量的為人處世道理，如果能將屬于自然科學(xué)的工程熱力學(xué)與人文教學(xué)結合教學(xué)，不僅起到提高教學(xué)效果的功能還能達到很好的育人功能。例如，圍繞熱力學(xué)第一定律可向學(xué)生講述付出與收獲之間的道理，圍繞熱力學(xué)第二定律中能量自發(fā)轉換的方向性問(wèn)題，可以向學(xué)生傳達這樣的思想：提高個(gè)人素質(zhì)是一個(gè)從低品質(zhì)向高品質(zhì)轉換的過(guò)程，因此不是一個(gè)自發(fā)的過(guò)程，需要付出代價(jià)才能實(shí)現。換而言之，在校大學(xué)生要懂得要提高個(gè)人素質(zhì)，將來(lái)贏(yíng)得用人單位的認可，現在必須通過(guò)努力才能實(shí)現。同時(shí)工程熱力學(xué)所涉及的領(lǐng)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(wèn)題最能激發(fā)學(xué)生的時(shí)代責任感。然而學(xué)生在中學(xué)時(shí)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(diǎn)給出學(xué)習學(xué)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(xué)生認識到我國能源利用過(guò)程與發(fā)達國家之間的差距，喚醒學(xué)生的愛(ài)國心和責任感，提高學(xué)生學(xué)習動(dòng)機�？傊�，加入人文育人思想后，工程熱力學(xué)的教學(xué)會(huì )變得更加活潑，學(xué)生的學(xué)習參與熱情也逐步提高，因此重視教學(xué)中的育人功能是不可忽視的教學(xué)方式。
三、注重工程應用，加強實(shí)踐
傳統教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生往往通過(guò)做題目鞏固所學(xué)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(xué)這門(mén)課程的抽象性剝除，非常有必要在課余時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生參觀(guān)學(xué)科所應用的領(lǐng)域，例如火力發(fā)電廠(chǎng)。一般在取得學(xué)院認可的條件下，可以與當地火力發(fā)電廠(chǎng)建立聯(lián)系，在緒論講授完，或蒸汽發(fā)電講授前，可分批次帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入電廠(chǎng)學(xué)習參觀(guān)，在參觀(guān)過(guò)程中使學(xué)生了解發(fā)電廠(chǎng)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(guān)過(guò)程中，結合安全工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，可多提醒學(xué)生電廠(chǎng)發(fā)電過(guò)程中可能存在的危險有害因素；也可以向學(xué)院申請邀請電廠(chǎng)安環(huán)部負責人以講座的形式給安全工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生系統講述電廠(chǎng)蒸汽機發(fā)電時(shí)存在的危險有害因素；制冷和制熱學(xué)習過(guò)程中，帶領(lǐng)學(xué)生了解空調、冰箱的工作原理。這些都有助于學(xué)生認識課程的重要性并牢固掌握知識點(diǎn)。為提高學(xué)生的實(shí)踐參與度，可以要求學(xué)生提交實(shí)踐學(xué)習報告，并作為該課程考核內容之一，達到解放學(xué)生為考試而被動(dòng)學(xué)習的局面。此外工程熱力學(xué)知識點(diǎn)比較抽象，有必要開(kāi)設部分課內實(shí)驗，讓學(xué)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(guān)基本知識觀(guān)察實(shí)驗現象、分析處理實(shí)驗數據，鞏固并加深有關(guān)理論知識，促進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)際，以利于培養學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
四、充分利用多媒體技術(shù)
多媒體具有直觀(guān)、信息量大的特點(diǎn)，非常適合于復雜和抽象課程的教學(xué)。運用多媒體創(chuàng )設教學(xué)情境，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣，以其獨特的形、聲、景扣動(dòng)學(xué)生的心弦，化無(wú)聲為有聲，化靜為動(dòng)，使學(xué)生進(jìn)入一種喜聞樂(lè )見(jiàn)的、生動(dòng)活潑的學(xué)習氛圍，從而使學(xué)生產(chǎn)生極大的學(xué)習興趣。[3]工程熱力學(xué)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(guò)程中實(shí)現能量轉換。而從一個(gè)狀態(tài)到另外一個(gè)狀態(tài)必然經(jīng)過(guò)一定的過(guò)程，因此示功圖p-v圖、示熱圖T-s圖是工程熱力學(xué)非常重要的工具，甚至可以說(shuō)是工程熱力學(xué)獨特的語(yǔ)言。實(shí)際氣體包括水蒸氣、濕空氣，工程應用包括動(dòng)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(yǔ)言。這種圖形化的語(yǔ)言是動(dòng)態(tài)過(guò)程的描述，因此可以借助多媒體的動(dòng)態(tài)、形象特點(diǎn)將靜態(tài)的圖動(dòng)態(tài)地展示給學(xué)生。通過(guò)這種動(dòng)態(tài)教學(xué)，可以將抽象的理論學(xué)習化為直觀(guān)易懂的學(xué)習�！�
五、總結
工程熱力學(xué)作為安全工程專(zhuān)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(zhuān)業(yè)的教學(xué)方式成為提高安全工程畢業(yè)生素質(zhì)的重要途徑。本文從構建教學(xué)框架、故設懸念引發(fā)思考、重視教學(xué)中的育人、注重工程應用和充分利用多媒體技術(shù)五個(gè)方面都進(jìn)行了教學(xué)方法改革的初步探索，實(shí)際應用中效果較為明顯。但課程學(xué)時(shí)數的有限使教學(xué)改革需要分配好學(xué)時(shí)數，甚至占用學(xué)生部分課余時(shí)間。各院�？梢愿鶕囵B目標以及生源狀況進(jìn)行選擇性改革。雖然本文歸納了一些改革要點(diǎn)，但時(shí)間關(guān)系，系統性及充分性尚需要在今后的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步歸納完善。
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