摘要：“高等工程热力学”是动力工程、化学工程、机械工程、电力工程等研究生专业的一门重要的技术基础课，它不仅为学习有关专业课打下基础，而且是今后在涉及能源，特别是热能的各领域中深入研究、开发、创新的基础。针对“高等工程热力学”在研究生实际教学过程中存在的问题，结合昆明理工大学在“节能减排”研究中的科研成果，根据课程内容和学生特点，以学生为主体，并以“愚学于研”为核心思想，从教学模式、教学思路和教学评价三个方面入手，将讨论式教学、参与式教学、实验教学等多种教学方法有机结合，增强学生的学习兴趣、提高了教学质量。通过分析“高等工程热力学”的课程特点，思考总结课程学习中存在的问题，提出提高课程教学质量的可行性方法。
关键词：高等工程热力学，课程特征，实践，参与
研究生教育不仅仅是一种专业教育，同时还应当注重对于学生综合能力的培养。在教学过程中，学生应当理解概念的理解与运用，应当可以做到对于案例的分析和问题的解决，不能知其然而不知其所以然。“高等工程热力学”作为能源与动力专业一门重要的基础课程，其重要性不言而喻。其理论对高效利用能源、节约能源以及开发新能源有重要的指导意义。目前，我国单位产值的能耗是发达国家的数倍，在能源利用方面具有很大的节能潜力，而且在日常生活及技术领域中几乎任何一种形式的能量最终都是以热能的形式耗散于环境及宇宙中。可见，在未来的岁月中，工程热力学的研究依旧会在科技发展中占有一席之地。而对于高等工程热力学的研究，更会加速高新技术的发展，对于培养能源与动力方面的人才具有重要意义。
一、“高等工程热力学”课程特征
热力学是研究热现象中，物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系以及状态发生变化时，系统与外界相互作用的学科。工程热力学是热力学最先发展的一个分支，它主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用，是机械工程的重要基础学科之一。通过对热力系统、热力平衡、热力状态、热力过程、热力循环和工质的分析研究，改进和完善热力发动机、制冷机和热泵的工作循环，提高热能利用率和热功转换效率。为此，必须以热力学三大基本定律为依据，探讨各种热力过程的特性；研究气体和液体的热物理性质以及蒸发和凝结等相变规律；研究工质特性也是分析某些类型制冷机所必需的。现代工程热力学还包括诸如燃烧等化学反应过程，溶解吸收或解吸等物理化学过程，这就又涉及化学热力学方面的基本知识。在研究生所学的“高等工程热力学”这门课程，是对工程热力学的延伸和拓展，对于学生要求更高，知识点更深更难，将许多假设的理想工质提升到实际应用的高度。“高等工程热力学”针对特别是能动方向的研究生所开设的课程，主要特征表现在以下几个方面：
1.课程内容繁杂、理论性强，难于教学
高等工程热力学内容设计热力学三大定律的理解与运用、实际气体状态方程及性质、溶液与相平衡、热系统评估及分析方法、不可逆过程热力学基础、对流换热理论基础以及再生物质、燃料电池和太阳能等新能源技术中的热力学基本定律的运用。这些内容丰富且复杂，理论性极强、难理解，学生在学习的过程中目的性不明确，觉得学无所用。且在“高等工程热力学”的理论教学中，实验教学的难度也相当大，实验设施配套不完全、实验难做等原因导致教学过程中只有理论，而没有实验，最终导致学生缺乏兴趣。因此在教学过程中，应当注重理论知识与现实生活中的小例子相结合，阐明问题本质，通过各研究领域内热力学相关的工程实例和最新成果来进行衔接。并综合高等工程热力学的学科特点，客服困难、充分准备，采取多种教学手段相结合，深化对教学形式的改革，力争把高等工程热力学的教学工作做好。
2.工程性及应用性强
“高等工程热力学”的课程定位是“工程性”和“应用性”，由于热力学的学科性质，课程教学内容中的基础理论占有很重要的位置，对这一部分的内容除了注意体系的完整性和严密性，还要突出热力学原理的工程应用。同时将最新、最前沿的研究成果引入课堂，引导学生进行讨论和思考，力图建立新思维、形成新观点、新理论培养学生的问题意识和批判精神。
3.高等工程热力学课程的重要地位
高等工程热力学作为动力机械及工程、流体机械及工程、制冷及低温工程、交通新能源及节能工程、交通环境与安全技术、环境科学、环境工程等专业研究生的专业基础课，还对部分专业增加了新能源及变质量系统热力学等方面的内容。学生通过系统的理论学习，并根据国内外最新研究成果，结合自己的想法将所学的知识可以运用到实际当中。因此，高等工程热力学课程在专业研究生课程设置中具有重要地位。
二、提高“高等工程热力
学”教学质量的多种方法教学实践证明,提高课程教学质量的关键是提高课堂教学质量。而课堂教学的中心是合理地组织课堂内容并以适当的方式加以贯彻落实。针对“高等工程热力学”的课程特点，总结多位授课教师的经验，发现在课堂教学中，实行重点教学，多讲精练；重视图表应用；利用实验将理论与实际紧密联系并做好总结归纳；学生参与式教学等方法对于提高课程的教学质量有显著效果。
1.精讲多练，突出重点
在“高等工程热力学”教学过程中，由于各个高校对本科生工程热力学的学习要求不同，发现很多研究生在学习过程中会暴露出基本概念模糊或者基础知识不扎实等方面的问题，甚至会出现一些基本知识不知道的问题。因此在教学内容初期，应加强对于热力学三大基本定律、孤立系统熵增原理、理想气体基本热力过程以及损失等基本知识的学习，巩固和加深学生在本科生阶段学习的内容，让学生对之后的学习能够更容易掌握知识。
“高等工程热力学”内容较多，教学中不可能做到面面俱到，而是应有所侧重，突出重点，做到“精讲”，把重要的知识点讲得透彻，尽量让每个学生都能听懂，并让他们学会运用。但是，由于本课程公式多，推导繁杂，只有让学生自己多练习，才能深化对概念物理意义的理解，真正掌握其内涵，熟悉公式的应用背景，更好地掌握其变换规律，从根本上记忆和掌握，融会贯通。只有让学生“多练”，学生才能灵活运用知识去解决实际热工问题。在教学内容上，也应尽量选择与本校科研和本学科有联系的前沿问题，增加与此相关的部分内容进行针对教学，让学生可以从学校的资源中了解到本校科研关于本学科的前沿问题。这样有助于研究生进行科研和学习，提高学生在热力学领域的科研能力和科研兴趣，把握热力学领域的前沿科技。
2.充分利用图表
在“高等工程热力学”课堂教学过程中，应充分利用图表，将抽象化为形象，让学生更直观地了解热力学过程。现实中有些热力过程难以定量计算，只能做定性分析。例如利用图表可以将一些实际气体的热力学过程绘制在图表中，通过讲解一些关键点及中间过程，学生可以更容易理解。
充分利用热力学中的p-v图、T-S图、h-S图等，可以将热力学过程中的功、热转换及参数变化规律直观的表现在图标上，可以让学生获得直观的理解。例如理想蒸汽朗肯循环，可以在T-S图上表示出来，通过讲解每个点参数变化规律以及每条线所代表的中间过程，再穿插讲解实际应用中所存在的问题，让学生熟练掌握各种图表的使用方法。另外，在课堂教学过程中，可以将一些概念和公式加以串联归纳，制成图表。这样方便学生记忆，并掌握概念，让图表的辅助教学达到意想不到的教学效果。
3.强化实践教学
理论教学是老师仅仅将理论知识传授给学生，学生要通过实践将理论知识消化、吸收、应用，转化为自己的知识和能力，这样才实现了教学的真正意义。许多前沿理论知识仅靠老师讲解难以发挥学生的主动性和创造性，因此学生可以亲自参与教学实践环节和科研创新环节，可以进一步加深对课本重点、难点的理解与掌握。要求在传授课本知识的同时，向大学生讲授科学研究与创新的基本方法，把与课程相关的最新专业技术和科研成果及时介绍给学生。这种做法在潜移默化中开阔了学生的视野，激发他们学习的热情。
与此同时，组织学生在导师的指导下进入实验室学习并参加科研项目，近距离接触理论知识与科研实践的结合。把教师科研平台和实验装置引入本科实验教学，不断充实和更新实验内容，提高实验教学水平。同时将实习教学与教师的横向科研合作单位的生产结合起来，提高教学内容的实用性，给学生多提供了解企业和社会的机会。举办科技竞赛，并鼓励学生积极参加，通过竞赛带动学生的创新能力，锻炼学生的动手能力，培养学生的科研能力。
4.学生参与式教学
陈旧的“课本+粉笔+黑板”教学模式已经不适用于研究生的课程教学。研究生教学更多的是以研讨性学习为主，而不能简单地通过学习书本来获取知识。“高等工程热力学”处在专业基础的位置上，因此对其学习应当更加注重研究性，这样才能更有帮助。学生应更多地参与到老师的教学之中，让学生做课堂的主人。引导学生发现并提出问题，开展课堂讨论来解决问题。在一个阶段理论知识讲授之后，提前一至两周提出讨论主题，学生可采用独立研究、小组合作研究或独立研究与集体讨论相结合的方式进行讨论课题的准备。
另外，可以让某一位同学和一个小组对课本的某个章节进行授课，让同学在备课过程中发现亟待解决的问题，并充分利用网络、查阅相关书籍去自行解决问题。在授课过程中，其他同学可以向其提出问题，并进行讨论，实施讨论式、开放式多样化教学模式。授课结束后，采用评价性反馈方式来指出本章节所产生的问题，解决学生解决不了的问题，反馈学生出错原因及校正办法，及时采用相应措施来完善教学效果。学生参与式教学可以充分调动学生的积极性和自主性，增强学生的自主学习的兴趣，提高学生的阅读能力和科研能力。
三、结论
课程教学改革是研究生教育改革的重要组成部分，其改革重点是提高研究生的科学研究综合能力。在近几年的教学实践中证明，课程教学改革增进了学生与教师之间的学术交流，培养了研究生的科研能力和创新能力。从学生的角度出发，切实加强实践教育，加强研究生科研训练，提高研究生的创新能力和实践能力，是提高学生综合素质的关键。目前，在“高等工程热力学”教学过程中还存在着许多问题亟待解决，应当继续改善“高等工程热力学”课程的教学方法，提高其教学质量。
立即询价
