工程熱力學(xué)教學(xué)方法初探論文
一、故設(shè)懸念，引導(dǎo)學(xué)生思考
工程熱力學(xué)是一門從宏觀角度去研究能量轉(zhuǎn)換規(guī)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(jié)。這就是說，這種經(jīng)驗總結(jié)為該課程的教學(xué)結(jié)合實際提供了便利條件。教學(xué)時應(yīng)該充分利用這個特點，在課堂教學(xué)過程中，結(jié)合實際設(shè)置疑問，引導(dǎo)學(xué)生積極主動思考，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(xí)。例如在熱力學(xué)第一定律講述時，可以在課堂上再現(xiàn)第一類永動機(jī)的設(shè)計，并讓學(xué)生參與指出設(shè)計的不足或提出自己的設(shè)計，當(dāng)學(xué)生興趣盎然時引出第一定律。第一定律引出后，引導(dǎo)學(xué)生舉出自己在日常生活中所接觸的能量轉(zhuǎn)換事例，活躍課堂氣氛后，提出問題：封神榜中哪吒的風(fēng)火輪是否能實現(xiàn)？如果能實現(xiàn)飛機(jī)、汽車還是否有存在的必要，如果不能實現(xiàn)，又是什么原因呢？經(jīng)過探討后將疑問留給學(xué)生，并提示隨著熱力學(xué)第二定律的深入學(xué)習(xí)他們可以得到想要的答案。又如在蒸汽動力循環(huán)講授時，可以給出火力發(fā)電廠發(fā)電效率計算的例題，學(xué)生在親自計算后，深刻體會到目前我國火力發(fā)電廠的實際效率不高的現(xiàn)狀，并開始關(guān)注如何提高效率的問題，這時可以將該問題留給學(xué)生，并提示隨著蒸汽動力循環(huán)的深入學(xué)習(xí)，他們將得到想要的答案。本人在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)這種故設(shè)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作用。當(dāng)然這種故設(shè)懸念，引導(dǎo)學(xué)生思考的教學(xué)方法的具體實施，則需要從系統(tǒng)的角度，依照教學(xué)進(jìn)程依次設(shè)置。本人認(rèn)為以下過程可作為設(shè)置懸念的主線，即從能量能否轉(zhuǎn)換到能量轉(zhuǎn)換是否有規(guī)律可循，從能量是否守恒到能量守恒過程是否一定能進(jìn)行，從理論可以進(jìn)行的過程實踐上為什么不被采取到理論上完美的過程能否實踐上努力實現(xiàn)。圍繞這條主線去設(shè)置疑問能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。當(dāng)然設(shè)置懸念的時候一定要注意從現(xiàn)實生活出發(fā)，這樣才能真正激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)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(rèn)的較為枯燥的基礎(chǔ)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(jié)合教學(xué)，不僅起到提高教學(xué)效果的功能還能達(dá)到很好的育人功能。例如，圍繞熱力學(xué)第一定律可向?qū)W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(zhuǎn)換的方向性問題，可以向?qū)W生傳達(dá)這樣的思想：提高個人素質(zhì)是一個從低品質(zhì)向高品質(zhì)轉(zhuǎn)換的過程，因此不是一個自發(fā)的過程，需要付出代價才能實現(xiàn)。換而言之，在校大學(xué)生要懂得要提高個人素質(zhì)，將來贏得用人單位的認(rèn)可，現(xiàn)在必須通過努力才能實現(xiàn)。同時工程熱力學(xué)所涉及的領(lǐng)域為能源，眾所周知，能源是當(dāng)今世界各國爭奪的主要資源之一，資源問題最能激發(fā)學(xué)生的時代責(zé)任感。然而學(xué)生在中學(xué)時代，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(dāng)前能源搶奪局面的改善作用。因此在緒論中除了重點給出學(xué)習(xí)學(xué)框架外，還應(yīng)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(rèn)識到我國能源利用過程與發(fā)達(dá)國家之間的差距，喚醒學(xué)生的愛國心和責(zé)任感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)。總之，加入人文育人思想后，工程熱力學(xué)的教學(xué)會變得更加活潑，學(xué)生的學(xué)習(xí)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(yīng)用，加強(qiáng)實踐
傳統(tǒng)教學(xué)過程中，學(xué)生往往通過做題目鞏固所學(xué)知識，并且效果不能皆盡人意。尤其對應(yīng)用性很強(qiáng)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)這門課程的抽象性剝除，非常有必要在課余時間帶領(lǐng)學(xué)生參觀學(xué)科所應(yīng)用的領(lǐng)域，例如火力發(fā)電廠。一般在取得學(xué)院認(rèn)可的條件下，可以與當(dāng)?shù)鼗鹆Πl(fā)電廠建立聯(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)入電廠學(xué)習(xí)參觀，在參觀過程中使學(xué)生了解發(fā)電廠的流程，了解汽輪機(jī)、鍋爐、給煤機(jī)等設(shè)備以及發(fā)電原理；參觀過程中，結(jié)合安全工程專業(yè)特點，可多提醒學(xué)生電廠發(fā)電過程中可能存在的危險有害因素；也可以向?qū)W院申請邀請電廠安環(huán)部負(fù)責(zé)人以講座的形式給安全工程專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)講述電廠蒸汽機(jī)發(fā)電時存在的危險有害因素；制冷和制熱學(xué)習(xí)過程中，帶領(lǐng)學(xué)生了解空調(diào)、冰箱的工作原理。這些都有助于學(xué)生認(rèn)識課程的重要性并牢固掌握知識點。為提高學(xué)生的實踐參與度，可以要求學(xué)生提交實踐學(xué)習(xí)報告，并作為該課程考核內(nèi)容之一，達(dá)到解放學(xué)生為考試而被動學(xué)習(xí)的局面。此外工程熱力學(xué)知識點比較抽象，有必要開設(shè)部分課內(nèi)實驗，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)基本知識觀察實驗現(xiàn)象、分析處理實驗數(shù)據(jù)，鞏固并加深有關(guān)理論知識，促進(jìn)理論聯(lián)系實際，以利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
四、充分利用多媒體技術(shù)
多媒體具有直觀、信息量大的特點，非常適合于復(fù)雜和抽象課程的教學(xué)。運用多媒體創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以其獨特的形、聲、景扣動學(xué)生的心弦，化無聲為有聲，化靜為動，使學(xué)生進(jìn)入一種喜聞樂見的、生動活潑的學(xué)習(xí)氛圍，從而使學(xué)生產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)興趣。[3]工程熱力學(xué)中所研究的能量轉(zhuǎn)換必須基于熱力狀態(tài)的變化，即在狀態(tài)變化的過程中實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。而從一個狀態(tài)到另外一個狀態(tài)必然經(jīng)過一定的過程，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，甚至可以說是工程熱力學(xué)獨特的語言。實際氣體包括水蒸氣、濕空氣，工程應(yīng)用包括動力循環(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言。這種圖形化的語言是動態(tài)過程的描述，因此可以借助多媒體的動態(tài)、形象特點將靜態(tài)的圖動態(tài)地展示給學(xué)生。通過這種動態(tài)教學(xué)，可以將抽象的理論學(xué)習(xí)化為直觀易懂的學(xué)習(xí)。‘
五、總結(jié)
工程熱力學(xué)作為安全工程專業(yè)基礎(chǔ)課的重要特性已為大家所共識，如何探索適合安全工程專業(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(gòu)建教學(xué)框架、故設(shè)懸念引發(fā)思考、重視教學(xué)中的育人、注重工程應(yīng)用和充分利用多媒體技術(shù)五個方面都進(jìn)行了教學(xué)方法改革的初步探索，實際應(yīng)用中效果較為明顯。但課程學(xué)時數(shù)的有限使教學(xué)改革需要分配好學(xué)時數(shù)，甚至占用學(xué)生部分課余時間。各院校可以根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)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，但時間關(guān)系，系統(tǒng)性及充分性尚需要在今后的教學(xué)實踐中進(jìn)一步歸納完善。
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