热力学教学篇（1）

工程热力学是动力、热工等工科专业重要的技术基础课，而且是能够直接用于工程实际的技术学科。通过本课程的学习，可以开发学生的智力，培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力，并为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法。

在工程热力学课程中，很多基本概念、原理和方法都是通过实际的形象物体经抽象化或再加数学演绎而建立的。许多基本理论都是经过实践而又被实际所验证的客观真理，所以该课程实践性较强。

大量的练习、有比较熟练的教学经验的教师是工程热力学学习的基本要求。深化教育改革要求加强实践教育，大幅度压缩课堂教学时数，对课程教学方法提出了新的要求。工程热力学教学网站将为此做一些探索。

基于.NET的工程热力学教学网站是以B/S模式为工作方式，利用校园网传输的辅助网络教育系统。网站集成了工程热力学各种教学资源，实现了教学信息网页化，在线考试，人机交互，在线讨论、答疑等功能。本系统旨在成为教与学时间和空间上的延伸，借助网络优势，帮助学生更好地学习工程热力学。

2网站设计

2.1设计目标

工程热力学对学生的素质培养和知识结构具有重要的作用，也是学生普遍反映较难学且枯燥的一门学科。随着现代信息技术的发展及其在教学领域的运用，采用网络技术改进工程热力学教学，成为工程热力学这门学科教学改革的重要课题。

工程热力学学习网站设计目标是利用计算机网络实现工程热力学课堂辅助教学，建立一个基于WEB的网络教学环境，充分发挥网络技术优势和多媒体先进的表现手段，实现信息资源共享，体现工程热力学网络教育的仿真性、交互性和实践性，营造良好的学习环境和气氛。具体而言，是以学习网站为平台，建立一个工程热力学的学习园地，使学生通过网络掌握工程热力学基础知识；开发一个在线考试系统，由系统按照要求自动组题，制作动态网页实现网上模拟测试，能及时给出测试分数，能使学生自我评估，实现梯度教学，满足学生不同的学习要求，激发学习动力；制作课件，调动学生学习的自主性、积极性，发挥网络教育的优势。每章节附有详细的解题帮助，可适时获得解题指导；学生可与教师交换信息，相互留言，建立远程教学的沟通渠道；教师可以通过网站建库、组题、扩充和修改题库资源，可调阅试卷进行教学讲评，可以查阅学生对各类问题的访问情况，了解练习中的热题、难题，获取教学的反馈信息。系统数据库可作为习题课、讨论课的丰富资源。

2.2整体设计

工程热力学教学网站将实践性、交互性、操作性、仿真性应用于网络教学，力求运用多媒体计算机技术和网络技术，充分利用在线学习交互性强的特点，帮助学生顺利完成课程的学习。

2.2.1教学设计

教学设计以分析教学需求为基础，确立解决教学问题的步骤，对教学内容确定教学方法。首先通过“步进教程”准确掌握基本概念的基本定义，明白这一概念说的是什么，然后通过“专题讲解”进一步了解这些基本概念的实质。用比较的方法，分析与某一基本概念易混淆的其他概念和说法。澄清或纠正自己过去模糊或错误的概念。通过“辅导和答疑”中的思考题、讨论题及习题训练，加深对概念的理解。最后能用自己的语言准确叙述概念的定义及实质。

工程热力学教学内容参考高职高专规划教材,主要包括以下内容：热力学系统、热力学第一、二定律、基本热力学关系、理想气体性质、四种基本热力过程、多变过程、压气机工作原理、卡诺循环、往复式内燃机理想循环等。

网络教育模式中，调动学习者的学习主动性和积极性至关重要。要求选择合适的教学媒体，创设具有吸引力的教学环境，具有科学性和趣味性，给学生以极大的吸引力，激发学生学习的热情。

2.2.2开发环境

2.3.1网站首页

根据工程热力学的教学特点和功能模块的设计要求，设计出如图1所示的网站首页。

2.3.2主要模块功能

（1）学员管理模块：主要提供老师给学员设定登录帐号和密码及访问权限，通过查看学员登录日志，可以了解学生访问网站的情况如图2。同时也提供各学员修改访问密码的功能。

（2）步进教程模块：是主要教学模块，介绍了课程的基本概念和主要知识点。基本内容以章节目录编组，实现教材的电子化和多媒体化。内容以文字、动画和图形形象直观地讲解基本知识，指导和帮助学生克服学习的困难，提高分析问题和解决问题的能力。

（3）专题讲解模块：选择教材中的重点和难点进行强化讲解。主要方法是制作大量完善的flas以及教师授课实况视频。对教材中的重点难点分析提炼，细致讲解，并用flas演示解题思路，给出分析提示。有针对性地突出重点，分散难点，深入浅出，生动形象，为学生释疑解难。实验是工程热力学不可缺少的重要组成部分，对部分实验制作了flash模拟动画、3DMAX实体。通过文字、图片、动画等手段展现实验内容，加深学生对实验原理的理解，为学生在实验室亲自动手提供初步认识。

（4）辅导答疑模块：辅导是针对学生不易理解，容易出错之处，特别对课程要求的计算试题类型重点介绍，突出重点，层层指点，帮助学生理解和掌握，为学生有的放矢地复习并顺利通过考试创造条件；答疑是针对学生学习过程中的提出疑问，通过即时消息和留言板的形式实现教师和学生、学生和学生之间的实时信息交流。教师可以当即一一回答问题，对于一些具有代表性的问题，也可以集中回答，同时学生可以查询、检索，避免了教师的重复性劳动。

（5）知识博览模块：是书本知识的扩充，提供大量的相关内容，以提高学生学习的兴趣和增加学生的知识面，从而落实素质教育的要求。

（6）习题训练模块：依据书本章节，为每一章节内容编制了适量的习题，使学生通过练习来巩固所学的知识。每一练习都有答案及详细讲解。#p#分页标题#e#

（7）在线考试模块：为学生提供一个进行学习效果测试的平台，同时通过测试结果的实时反馈，协助学生对所学知识的程度进行自我检查，提高学习的效果。使用SQLServer2000开发试题数据库，制作动态网页实现网上模拟测试，能及时给出测试分数，实现自我评估功能。

2.4安全性设计

工程热力学学习网站设计目的是辅助教学和学生自主学习，为减少任课教师工作量，暂时只对开课班级学生开放。由教师给学生分配帐号和密码，设定权限，只有合法用户才可以登录系统浏览相应页面。

用SQLServer2000设计了一个学生信息表，用来存放学生帐号、密码及基本情况见图3。用户只有在登录页输入正确的用户名和密码才能登录，登录页面如图4。

3系统实现

工程热力学学习网站以B/S体系结构作为基本框架，由客户机、WEB服务器、数据库三个层次组成如图5。动态网页通过技术制作，用C#语言编写后台代码，利用访问后台数据库。

.NET是微软公司提出的一种分布式运算的框架，以XML为基础，以Web服务为核心，辅以其他各种技术实现，意在利用Internet上强大的计算资源和丰富的带宽资源，提高工作效率。.NET框架提取出微软组件对象模型COM的精华，将它们与松散耦合计算的精华有机地结合在一起，生成了强大、高效的Web组件系统：简化程序员的“管道”操作，深入地集成了安全性，引进了基于互联网的操作系统，极大地改善了应用程序的可靠性和可扩展性。.NET框架由三个主要部分组成：通用语言运行库CLR(CommonLanguageRuntime)、.NET架构类库FCL(FrameworkClassLibrary)和。

3.1.1通用语言运行库CLR

它是.NET的核心，负责提供执行环境，管理代码的执行并提供各种服务。在组件运行时，运行库负责管理内存分配、启动或者中止线程和进程、强化安全系数，同时还调整任何该组件涉及到的其他组件的附件配置。

架构类库FCL

它是一套可以使用的统一的面向对象、异步和层次结构的可扩展类库，可以与通用语言运行库紧密集成在一起。FCL由一个提供类、结构、接口、枚举和的层状命名空间组成。通过创建一套跨编程语言的通用API,.NET框架可以实现跨语言继承、纠错处理以及程序调试。实际上，从VisualBasic到C++的所有编程语言，对于.NET框架都是相互等同的，开发人员可以自由地选择他们想使用的任何语言。

它是创建基于Web的应用程序的模型，该模型由一组控件和一个基本结构组成。其中，控件集中封装了公共的、用于超文本标识语言(HTML)用户界面的各种小组件(诸如文本框、下拉选单等等)。有了,Web应用程序的构建变得非常容易。

数据库连接

是Microsoft推出的以.NET框架为基础的数据操作模型。并不是ADO的下一个版本，而是提供了一种新的基于离线数据和XML的数据操作方法。

热力学教学篇（2）

二、设计思想

地球上的大气这一单元各部分内容前后之间的关联性很强，热力环流的形成过程是本单元的基础，也是理解大气运动的突破口。因此，学好这部分内容是学好大气运动的基础，为后面学气环流（三圈环流、季风环流）打好基础，起到分散降低教学难度、便于学生掌握的作用。

在教学过程中，设计一些由浅入深的问题，并联系学生身边的一些现象，并借助于现代化多媒体计算机技术，把抽象的大气运动具体、生动、形象地表现出来，便于学生认识发展过程的实现，引导学生积极主动地参与到教学中来，积极主动地获取知识。这样不仅激发学生的学习兴趣，提高学生学习欲望，而且还可以实现培养学生探索知识、发展能力的目标。

1.教材分析：热力环流主要阐明了大气运动最简单的运动形式，用图示的形式形象地讲解了地面的冷热不均引起大气密度和气压的变化，进而形成热力环流的过程。

2.学情分析：大气热力环流的形成过程与一系列的知识有关，尤其是物理学的知识，学生在理解的过程中相对来说比较困难，

同时，这部分知识还涉及等压面这一空间概念，但由于高中阶段刚开始学习立体几何，空间概念建立不牢固，空间想象力不足，所以本节课的学习对于学生有一定难度。

三、教学目标

1.知识与技能

（1）掌握热力环流的概念，熟练阅读热力环流示意图，理解热力环流的形成过程。并培养学生观察、思维、想象和判断的能力。

（2）通过绘制热力环流图，训练学生绘制简单原理示意图的基本技能，提高学生的绘图能力和理解问题的能力。

（3）能够利用热力环流原理解答生产、生活中的热力环流问题。培养学生在实际生活中对地理事物的观测判断能力和运用理论知识指导实践的能力。

2.过程与方法

（1）使学生经历“感知地理知识――理解地理知识――巩固地理知识――应用地理知识”的思维过程。

（2）在提出问题到解决实际问题的过程中进一步培养学生学会分析、推理、归纳等学习方法。

3.情感、态度与价值观

（1）通过分析、理解、观察热力环流，培养学生探索自然、热爱科学的精神。

（2）提高学生理论联系实际的意识，逐步学会用联系的观点看问题。

（3）通过对热岛效应的介绍和城市风的分析，让学生了解环境保护的重要性。

四、教学方法

由于该部分内容理论性较强，同时与其他学科知识联系比较紧密，学生在学习过程中势必会有一定的难度，因此，在教学过程中，主要采用启发式问题教学法、多媒体辅助教学法。让学生在一系列问题的思考及探讨中，掌握所学的知识，并将知识运用到实际生活当中。

五、教学重难点

热力学教学篇（3）

1 前言

热力学属于物理化学研究范畴，而物理化学是化学的分支学科。化学乃自然科学之中心科学之一，是人类须臾不能离开的科学领域。

热力学是研究体系所涉及的热与其它形式的能量间转换关系的一门科学。把热力学的基本原理用来研究体系中发生的化学现象及与之相关的物理现象的科学，被称作化学热力学。传统意义上，它与化学动力学和物质结构一起成为物理化学的三大组成部分。本篇仅就化学热力学展开讨论。

化学热力学所要解决的核心问题是，在指定条件下，一个热力学体系中发生的过程变化的方向和限度（即平衡）问题。解决这种问题的基础是热力学的三大定律――热力学第一定律、第二定律、第三定律，它们是人类经验（实验）的高度概括和总结。由它们导出的结论和结果的正确性和可靠性，古今中外还没有遇到过任何例外。化学热力学理论已被广泛应用于自然科学的若干学科领域。应用热力学理论解决问题，不仅结论正确，结果可靠，而且解决问题的过程和方式也十分简洁。这里，核心和关键之处是要准确把握和正确应用热力学的基本概念和热力学的基本关系式及其适用条件。

然而，迄今为止，国内外学生在学习化学热力学课程时普遍感到困难。一是对热力学的一些概念和理论感到难于理解（最难之处莫过于对熵函数概念的理解和把握）；二是对热力学理论精髓的把握，尤其是对各种热力学条件下热力学函数的计算及其应用的把握，朦朦胧胧；三是让理应得到的创新思维和创新能力的培养湮灭在苦苦挣扎的概念理解和把握中。造成这种状况的主要原因，可能既源于热力学若干概念和理论本身的抽象，在某种意义上也似乎源于我们在这门课程的教材内容设计及授课方式上的“刻板”和对某些基本热力学量之物理意义的解释过于“肤浅”（未能完全做到随时与“能量或能量变化”这一核心丝丝紧扣和巧妙关联）。有鉴于此，本篇企图在这一教、学领域的突破方面做一点探索和尝试。这主要包括：（1）力求紧紧围绕“热力学过程变化方向和平衡条件的评判――能量交换及其清算”这条主线展开讨论，始终抓住“基本概念、基本公式、基本条件”这个纲，正确掌握各种热力学条件下热力学函数的计算及其应用；（2）尝试采用一种易于理解的从一般能量项的分解表达入手的推理方式，导出若干重要的热力学基本函数，随后再介绍其历史发展沿革，力求充分发挥化学热力学理论因其高度抽象而带来的“纲目性规律”的优势，竭力把握其知识精髓；（3）重在努力揣度和探究化学热力学理论知识的原始创新过程和创新方式，力求避免将这种把握和探索迷失在单纯的一个接一个的热力学概念的介绍和关于相应热力学公式的严格而又繁多的应用条件的讨论之中。如果说全面掌握热力学的有关理论是本篇的重心所在因而非常重要的话，那么，透过这些努力，学习抽象思维方式，学习高度归纳概括和引伸外推的科学研究方法，培养创新精神和创新能力，则更为重要。此乃本课的追求。

热力学教学篇（4）

建筑、机械与其他工业产业利用工程热力学来提高生产效率，提高资源利用率，以此实现降低成本得目标，这也是经济可持续发展的重要保证。目前我们国家的工程热力学的教学质量亟待提高，教学方式与课程教学内容急需改革，并且其实践过程中的运用效率偏低，这就需要我们针对工程热力学的特征与现状进行课程教学改革，提高其实践效率。课程教学改革是指在教育体制改革的背景下，课程内容与课程教学方式也应当发生相应的变化。课程改革的重点应当放在课程实施工作之上，课程的实施依赖课程的教学质量，因此我们必须充分重视课程教学改革的重要性。随着我国新一轮基础教育课程改革的推进，如何在新课程理念的指导下改革工程热力学课堂教学，把先进的教学理念融入到日常的教学行为之中，已日益成为工程热力学教师和教学研究人员关注和探讨的热点问题。工程热力学课程教学实践是指教师在讲授工程热力学知识的时候应当充分的结合其实际情况，将实践活动与课堂理论知识讲授充分的融合，这样才能够提高学生的课程学习质量，帮助学生掌握更加丰富的工程热力学知识。课程教学实践是提高学生实际操作能力的平台，也是提高工程热力学课程教学质量的重要基础，关系到教学质量与国民经济的发展速度。实践是检验真理的唯一标准，因此在工程热力学课程教学改革过程中应当将其改革的内容付诸实践，这有这样才能够检验其改革的内容是否符合教育体制改革发展的总目标。在实际的课程教学过程中，教师、研究者与学生应当提高实践活动的强度，改善当前的现状，为提高工程热力学课程教学改革质量奠定基础。

2工程热力学课程教学改革与实践的过程中存在的主要问题

当前我们国家的高等院校和高职院校对工程热力学课程教学的重要性认识不足，没有充分的认识到工程热力学教学质量与工业生产、环境保护、资源利用率提高等之间的关系。工程热力学对学生综合能力的提高有着不可或缺的作用，因此我们必须充分的探析在工程热力学课程教学改革与实践过程中存在的主要问题，这样才能够详细的了解其改革现状，为提高课程改革质量奠定良好的基础。

（1）国家教育部门与高等院校、高职院校等教育机构对工程热力学课程教学改革与实践工作的重视程度偏低，没有充分的认识到工程热力学课程教学改革与实践对提高教学质量、促进教育体制改革进程、提高经济发展质量与速度之间的关系。工程热力学是一门综合性比较强的学科，并且也是建筑专业、环境保护与机械设计等专业的基础课程，关系到这些工程热力学相关专业的发展前景。相关的教育部门与组织在资金投入、技术支持、人才引进等方面相对短缺，严重的影响了工程热力学课程教学改革与实践的进程，没有投入更多的基础设备让学生参与实践。这样下去就会严重的泯灭学生的学习积极性和创新性，不利于提高工程热力学课程教学改革的质量与效率。

（2）在工程热力学课程教学改革过程中重点不明确，相关方面的制度和政策不够完善。虽然我们国家正在实行新一轮课程改革，在教育体制改革方面的力度比较大，但是仍然没有彻底改变当前应试教育的局面，没有完全的实现从应试教育向素质教育过渡的目标。在课程教学改革的过程中教师没有积极创新，对课程教学改革与实践认识不清，导致在理论教学与实践教学时教学方式不当，没能完全激发学生的潜力，这为后来的工程热力学改革埋下隐患。不仅如此，相关的教育部门与学校在课程设置方面没有考虑市场的发展需要，在课时、教学内容、教学形式以及考核方式等方面存在着严重的问题。

（3）工程热力学课程教学改革过程中的教学方法不符合实际的情况，不能够很好的提高课程教学改革与实践的质量。许多教师仍然沿用传统的教学方式，在教学内容上没有较大的突破与创新，被陈旧与古板的方式与内容所束缚。在改革的过程中，其课程改革教学目标不够明确，与工程热力学相关的课程体系不够完善与健全。不仅如此，在工程热力学课程设置等方面没有突出课程的专业特色与个性，不利于提高工程热力学的地位与重要性。这样学生的学习积极性与热情会大大降低，无益于实现课程教学改革的目标。

3提高工程热力学课程教学改革与实践质量的相关对策

（1）国家教育部门与高等院校、高职院校等教育机构要不断提高对工程热力学课程教学改革与实践工作的重视程度，充分的认识到工程热力学课程教学改革与实践对提高教学质量、促进教育体制改革进程、提高经济发展质量与速度之间的关系。相关方面的教育部门与教育组织要加强政策支持与资金支持，为提高工程热力学课程教学改革提供良好的条件，引进先进的设备与基础设施为开展实践活动提供良好的平台，从而提高学生的理论知识水平与实践操作能力。目前人们对生活与生产的要求越来越高，对环境的保护意识也越来越深厚，因此我们必须加强相关方面的教学质量，培养全面型与综合型的人才，以此来适应经济社会的发展趋势。伴随着社会现代化进程的加快，社会各界对人才的素质和质量标准也越来越高，因此教育制度改革迫在眉睫。

（2）明确工程热力学课程教学改革的重点，逐渐完善与健全相关方面的课程教学改革体制，为高等院校和高职院校的课程教学改革与实践提供指导性方案。相关的教育部门与学校在课程设置方面要充分考虑市场的发展需要，在课时、教学内容、教学形式以及考核方式等方面要积极创新。保持学科基本理论的严密性和系统性，逐渐强化工程热力学相关专业所必须的教学内容，不断的优化课程教学的内容。在教学的时候要让学生充分的理解相关的工程热力学的理论知识、公式与条件等等，这样学生才能够有足够的理论知识进行实践操作。不仅如此，还要培养学生查图、查表的能力，要求学生学会用抽象、简化和假设的热力学方法去求解制冷、供暖等实际问题。

（3）工程热力学课程教学改革过程中的教学方法要不断适应市场的发展需要，这样才能够逐渐提高课程教学改革与实践的质量。工程热力学课程教学的相关教师和研究者应当积极创新，改变传统的教学方法，摒弃陈旧的教学方式，提高工程热力学课程教学改革与实践的质量。不仅如此，教学研究者还要积极改变教学方式，教师应当根据课堂教学情况与学生的学习情况来改进教学方式，以此来激发学生的学习热情。因为工程热力学属于一种理论性比较强的学科，学生在学习的过程中容易产生消极情绪，这样就会严重阻碍课程教学改革的进展，不利于全面提高学生的综合实力。教师要注重诱导式教学方式，提高学生的发散思维能力，贯彻创新意识。教师要根据课程教学内容和学生的差异性来帮助学生树立正确的学习观念，让学生掌握符合自己实际情况的学习方式。这样学生在学习工程热力学知识的时候就会比较容易上手，在理解相关概念和理论知识的时候也会更加容易。教师在讲解理论知识与进行实践操作教学的过程中要灵活运用比较式指导方法，将相关的理论知识进行比对，加深学生的理解程度。同时也要积极使用相关方面的图表，让学生快速的理解抽象理论知识。教师在教学的过程中要积极采用多媒体教学与网络教学，这也是充分利用教学资源的体现。由于学科本身具有的特性决定了工程热力学的理论知识、定义、概念、公式等比较复杂抽象，学生不易理解，利用多媒体能够帮助学生理解记忆，加深对工程热力学原理的理解。网络教学能够促进学生与教师之间的交流，提高课程教学改革的质量。

热力学教学篇（5）

中图分类号：G424 文献标识码：A

Explorations of Thermodynamics and Statistical Physics Teaching

ZHANG Jin

（Mathematics and Physics Department of Anhui Jianzhu University， Hefei， Anhui 230601）

Abstract The paper analyzes some teaching problems of Thermodynamics and Statistical physics， carries on research of effective teaching， has discussion of teaching content， teaching approaches and teaching methods for improvement in teaching quality of Thermodynamics and Statistical physics.

Key words Thermodynamics; statistical physics; course teaching; teaching strategies

作为大学物理专业的四大力学之一――热力学与统计物理是一门学生感觉难学，教师感觉难教的课程。学生总体感觉这门课程公式和概念较多、对高等数学的要求较高、与日常生活又比较脱离，不知道学了之后有什么用。而教师普遍感觉内容较为零散，与其他物理课程重复内容又较多，因此往往感觉较难将课程前后融会贯通，将公式和概念讲得浅显易懂又具有一定深度。本文对热力学与统计物理课程的现状进行分析，分别对教学内容、教学方法、教学手段进行了探讨，以激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

1 课程内容的优化

热力学与统计物理中的部分内容与其他物理专业课程有一定的重复。例如第一章热力学的基本规律，该部分内容在前期课程热学中基本都已学过。因此在讲解该部分内容时，学生难免会感到没有新鲜感。但是这部分内容对热力学与统计物理后面章节的内容又非常重要，是后期内容的基础，尤其是热力学三定律，如果理解不透彻，后面章节的内容就更难以理解。同时第一章热力学的基本规律又不完全等同于热学课程所学。例如对温度的理解，热学强调温度是冷热程度的度量，而在热统中则更着重于强调温度是一个态函数。总体来说热学强调热的本质，热究竟是什么，怎样发生等问题，而热统则是研究热的传递和循环等过程，与热学相比更侧重于动态的研究。因此对于和热学重复的内容部分，既不能完全不讲，也不能细枝末节地详细讲述，而应当重点讲述一些重要概念不同于热学的理解方式。

另外，对于热统后半部分统计物理学，学生是首次接触统计物理，并且统计物理与前面部分热力学研究方法上又完全不同，所以学习这部分内容时学生会觉得很吃力。因此对统计物理前半部分内容要在合理安排课时的前提下尽可能讲得详细透彻，使学生能听懂，能理解和掌握，后半部分内容处理方法和前面基本相同，因此可以相对简单地讲解。同时热力学和统计物理并不是完全分割独立的两部分，实际上它们相辅相成，互为补充，统计物理的很多结论回归到热力学的结果。因此统计物理这部分内容也应着重强调和热力学内容的相互呼应。使学生感觉到这两部分是整体，而不是零散、毫不相关的内容。

2 教学方法的几点建议

2.1 公式的讲解

热统这门课程难学的一个重要原因就是公式非常多，而且很多涉及偏微分甚至有的还不是完全微分。例如内能的微变量用，是个全微分，而微功用表示，不是个全微分，而一个公式里面往往可能既涉及全微分也有不完全微分，因此一定要区分和解释清楚。比如内能要强调是态函数与过程无关，因此用表示，而做功与过程密切相关，因此不是全微分。这些一定要讲解清楚，否则学生非常容易搞混淆。热统这门课程里的公式的另一个特点是多而且近似，例如麦氏关系，单纯地背下来实际十分困难，因此需要寻找公式的规律，甚至可以编一些顺口溜等，便于学生的记忆。另外，讲清楚公式从何而来，又有哪些应用，往往对公式的记忆和理解也很重要，进而也能让学生搞清楚这门课程的学习到底有什么用，而这离不开习题的讲解，因此对于难以理解的公式，适当的习题有助于学生对公式的学习。

2.2 概念、定理和定律的讲解

热统书中也涉及到很多物理概念、定理和定律，而教材中往往因为篇幅有限并没有一一交待这些概念、定理和定律的来龙去脉。例如卡诺定理，学完热力学第二定律后紧跟着下一节就是卡诺定理，但教材中只介绍了卡诺定理的具体内容和简单推论，学生学起来就觉得很茫然，不知道为什么要学卡诺定理，和热力学第二定律有什么关联，兴趣也就不大。往往教师费劲讲了半天，学生听得一知半解。这时候如果在讲卡诺定理之前，先讲清楚为什么提出了卡诺定理，卡诺当年是在什么情况下提出，遇到了哪些困难，他对热机的发展有了什么推动作用，也就是略微讲解部分卡诺定理提出的科学史，这样既可以吸引学生的兴趣，而且对于这个定理，学生能够知其然且知其所以然，同时也启迪了学生勇于创新的精神。这样才能真正让学生感受到热统这门课的魅力，体会它的思想和方法，真正意义上培养学生的思维能力和创新能力。

2.3 前沿科技知识的引入

大学生教学不同于高中教学，学生不仅应该掌握基本的理论，对一些科技前沿也应当有适当了解。这要求教师不仅能很好地把握教材内容，同时也要常了解相关的科研动态。前沿科技知识介绍不仅能提高学生的学习兴趣，而且启发学生的思维能力，甚至于对学生在以后考研选择方向时也有很大益处。

3 教学手段的改进

目前很多高校基本都具备多媒体教学条件，提倡板书和多媒体结合。板书多用于复杂公式的推导，诚然公式的推导需要板书的帮助，但是板书应该不仅仅用于枯燥的公式推导，有时候将整堂课的主体框架，甚至大的标题之间的联系写在板书上，这样学生感觉逻辑性会更强，环环相扣，有利于学生整体知识框架的构建，和对课程内容有更好的理解。而多媒体教学中幻灯片可以适量减少文字部分，图文并茂、生动活泼的PPT很容易吸引学生，有些部分内容如果辅助动画演示或者视频将可以达到更好的效果。比如玻尔兹曼分布，玻色分布和费米分布，三种分布的区别和联系，如果完全靠教师的讲解，有时候会有理解上的困难，但如果辅助了动画，学生一目了然，更容易理解，也更容易记忆。但是也非动画和视频越多越好，过多的情况下，反而让人感觉重点不突出，本末倒置，因此板书和多媒体的有效结合十分重要。这就需要教师很好地把握教材，课下须花大量精力搜集丰富的课外材料，做好备课工作。

4 结语

总之，要教好热统这门课并非易事，需要教师对课程内容进行优化，对教学方法和教学手段进行研究，寻找合适的方法和手段，这需要教师也要不断学习和反思，不断改进，在热统的教学过程中和学生一起共同学习成长，实现热统教学的真正目的。

参考文献

[1] 包景东.热力学“时间之箭”.大学物理，2011.30（10）.

热力学教学篇（6）

作者简介：裘薇（1976-），女，浙江临安人，上海电力学院能源与环境工程学院，讲师；朱群志（1972-），男，浙江台州人，上海电力学院能源与环境工程学院，教授。（上海?200090）

基金项目：本文系上海市教育委员会重点课程建设项目（编号：20105302）的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0062-02

工程热力学是研究热能和其它形式能量（特别是机械能）相互转换规律以及提高能量转换效率的一门学科，是热能与动力工程专业的一门必修的主干专业基础课程，也是学生开始接触的第一门和热能工程有关的课程。工程热力学不仅为学生学习相关的专业课程提供必要的基础理论知识和基本技能，也为学生日后从事热能利用、热设计、热管理和热控制等方面的专业技术和科学研究工作打下必要的理论基础。

近几年，随着学校的不断发展，上海电力学院先后开设了“热动卓越工程师班”、“电厂自动控制”、“电厂测控”、“电厂核电”新专业和获得了“热能工程”硕士点的授予权。为了适应新时期人才培养及“085工程”的需要，教师除了继续承担“热动专业”的“工程热力学”教学任务外，还将面向“电专业”和研究生开设不同层次内容的工程热力学课程，因此，为了提高本课程的教学质量，有必要对“工程热力学”课程教学方法及手段开展更高层次的研究工作。

一、教学目标

根据专业人才培养的需要，“工程热力学”课程的教学目标是通过本课程的学习，应使学生掌握工程热力学的基本理论和基本知识，受到较强的基本技能训练，能正确进行热力过程和热力循环的分析和计算。教学方向定位于基础科学理论与工程实际之间的桥梁，着重培养学生应用基础知识解决工程实践问题的能力，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。课程的特点是：将工程热力学作为一个整体来组织教学，并借助于现代教育手段、密切结合实验与专业课程，进行完整、系统的教学。

二、教学改革采取的措施

教学方法和教学手段的改革是服务于课程体系和教学内容的改革，它是实现教学目标的重要措施。”工程热力学”课程的逻辑性很强，各部分内容又交叉渗透，一环扣一环，而且概念抽象，是一门难教难学的课程，所以在教学的过程中，需要注意教学的方法和手段，使学生能较好又容易地理解教学内容。

1.教学方法的改革

（1）开展教学研讨活动，理解教学思路。通过开展多次教师试讲活动，对本课程的教学目标、教学要求、教学方法等有比较清楚的认识。教学目标要从学生专业课的学习以及职业发展的需求考虑。基础课不只是为后续课程服务，为专业的学习服务，更重要的是培养学生的科学素质和科学思维方式，提高他们分析问题和解决问题的科学研究能力，使学生眼光远、层次高、后劲足。教学上需要控制教学内容的难度。注意将教学内容及习题的难度控制在适当的水平，难度太大的习题，会过度加大学生的负担，不提倡作为作业而布置。教学中需要清楚讲述知识点产生的背景和来龙去脉，争取用一条主线将各章节的内容穿起来，避免对知识点的孤立讲授，避免学生孤立地理解知识。教学中需要介绍本学科在工业、民用及高新技术领域的一些应用实例，加深学生对基础知识的理解，使学生充分认识本门课程的重要性，提高学习的兴趣和积极性。

（2）注重学生应用能力和创新能力培养。在课程教学过程中注意理论联系实际，注重工程应用。以往学生反映“孤立系统熵增原理和作功能力损失”这部分内容抽象难懂。在教学中可举一个工程实例：大气环境温度为-10℃，为保持计算机房内20℃，需每小时向机房供热7500kJ。若采用三种方式供热：（1）电热器；（2）电动机带动热泵；（3）温度为80℃的热水供暖，让学生分析三种情况的熵增和作功能力损失。使用这种工程例子好处是：学生接触的概念和原理不再枯燥空洞，而是富有工程背景和实用价值，可以使学生加深对这部分内容的理解。同时从实例的比较中，学生自己也可领悟出一个道理：对能量应从量和质两方面综合评价，才能真正找到节能途径。

讲述教材内容和工程实践有机联系。例如：制冷循环的原理与制冷装置、冷藏库、家用空调、电冰箱的联系，湿空气的相关知识在空气调节、电厂冷却塔中的应用，郎肯循环与火力发电厂实际循环等。通过介绍这种内在联系，使课堂教学内容生动，帮助学生理解所学知识和原理在实际中运用。

改变以往全部由教师做习题点评的方式，请学生上讲台讲演自己的解题方法，其他同学评判和讨论。通过各抒己见，对比分析，最后达到“明辩是非”。教学实验表明：采用这种做法，激发了学生学习兴趣，学生的解题方法明显增多，有些学生的解题思路相当活跃。

热力学教学篇（7）

1.引言

工程热力学是一门重要的技术基础课，是数学、物理和专业课的桥梁。它不仅为学生以后学习有关专业课打好基础，而且是今后能源，特别是热能在各领域被深入研究、开发、创新的基础[1]。课程理论性强、内容抽象、公式繁多、实际应用复杂，并且与高等数学、物理等学科联系紧密，而学时被大量缩减，使得其成为学生公认的“难啃的硬骨头”。由Y.A.Cengel编著的热力学教材明确指出“用简单而准确的方式与明天的工程师开展直接的对话，鼓励他们的创新思维及培养他们对所学习内容的深刻理解[2]”。为了达到这样的目标，结合课程的性质、目标，广大教师一直在努力探索与研究。本文是笔者多年教学中的一些体会总结，供专家、学者批评、指正。

2.模块化教学

工程热力学课程教学中遵循“以应用为目的，以必需够用为度”的原则，注重基础知识、基本定律、基本技能的学习，提炼实用性教学模块，模块与模块之间既相互区别，又有机联系在一起。学生对于整个课程的脉络、主线非常清楚，并且清楚自己在每一阶段的学习任务与目标。

2.1基础理论模块

2.1.1基本概念：开口系、闭口系、绝热系、孤立系；平衡态与准平衡态；准静态过程、可逆过程与不可逆过程；可逆过程的功量、热量；卡诺循环、概括性卡诺循环；体积功、技术功、推动功、流动功、有用功、轴功、耗功；热力学能、焓、熵、熵流、熵产；比定压热容、比定容热容；增压比、压缩比、预胀比等等。在教学中，教师应深入浅出，用浅显而又确切的语言、生活实例，帮助学生理解这些基本概念的定义，包括外延、内涵，及其物理意义。

2.1.2基本定律：热力学第一定律和热力学第二定律。

基本定律是工程热力学课程的理论基础、精髓，贯穿课程始终。教学中须使学生深刻理解热力学第一定律的实质，“量”守恒；热力学第二定律实质，能量不但有“量”的多少，而且有“质”的高低。用能的原则应该是不同品质的能量匹配使用，避免高品质能无谓地转化为低品质能。自古以来，永动机一直有人推崇，要使学生意识到任何试图制造热效率y≥100%的机器都是徒劳的，都是违反热力学第一定律和热力学第二定律的。

2.1.3转换内外条件：工质的热力性质与热力过程。

研究热力过程的目的在于揭示过程中工质状态参数的变化规律，以及能量转化情况，进而找出影响转化的主要原因，找到节能途径。

2.2工程应用模块

重点介绍压气机、动力循环，而制冷循环则作简要介绍。对这一部分内容的学习，应着重采用讨论等方法，引导学生运用所学基础知识进行分析＼计算，从而加深对课程内容系统地理解、掌握，提高其热力分析、热力计算的能力。

3.理论联系实际，案例教学

热力学是学生公认的“难啃的硬骨头”，期末考试及格率不甚理想。但是确切地说，工程热力学却是基于我们日常生活、实验观测基础之上的一门学科，并不是很难的课题。讲课中，理论联系实际，利用案例教学，既使学生感到工程热力学并非遥不可及，取得良好的教学效果，又能培养学生理论联系实际的习惯。讲授可逆过程概念时，以物理学中的单摆在真空中、空气中为例或以在气缸的活塞上移走砝码、沙子为例，阐述可逆过程的特点、实质；区分准静态过程与可逆过程、不可逆过程；进一步说明没有耗散效应的准静态过程才是可逆过程；不可逆过程并不意味着不能向相反方向进行。讲授热力学第二定律时，以航海为例，若轮船没有燃料时，试图从大海吸热，使之转化为功，实质就是从单一热源吸热使之完全转化为功，即第二类永动机，这也是不可能实现的。

4.巧妙合理地运用p-v图、T-s图

p-v图、T-s图是进行热力分析、热力计算的重要工具，应贯穿工程热力学课程始终。合理运用p-v图、T-s图教学，能准确或定性地描述基本概念、理论及工程现象；巧妙地分析、比较热力过程、热力循环；提高学生运用工程图形语言巧妙、形象、直观地分析问题、解决问题的能力。以单级活塞式压气机为例，应用p-v图、T-s图，做耗功分析及热力性能分析，进而找到省功及节能途径，既避免了数学上复杂的运算，又提高了学生灵活运用图形分析工程现象的能力。

5.基本理论及定律的内涵渗透

“在课程的讲授中，教师非常注重从基本理论及定律的内涵渗透，原理、定律的本质内涵出发，解决各类实际问题[3]”。这是美国同行极其重视的教学方法，实践证明是行之有效的。以理想气体热力过程膨胀功的求解为例，具体公式有十多个，学生学起来，既难记又容易混淆。若从膨胀功定义式、热力学第一定律、理想气体状态方程这些基本定律、基本公式出发，结合过程特点，就可解决所有问题，并且避免学生遇到问题仅会生搬硬套，遇到复杂问题就无从下手的弊端。

6.结语

工程热力学课程博大精深，每上一次课就有一次新的体会与收获，教师应与时俱进，做到“常教常新、常教常精”。这样使明天的工程师对物理问题及其规律有一个清楚的认识与掌握，从而解决更为复杂的问题。

参考文献：

热力学教学篇（8）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.191

工程热力学是热能与动力工程、航空航天工程、动力机械工程、建筑环境工程等专业的重要专业基础课，其教学和研究的主要对象是热能与其他形式能之间的转换规律、转换关系，以及在工程上的实际应用。学好工程热力学，对学生学习后续专业课、课程设计和毕业设计产生积极的作用，甚至对毕业后的相关工作产生重要影响[1]。但是，这门课概念和理论繁多，逻辑性强，各章节之间的内容相互渗透，彻底理解与掌握有一定的难度，是一门难教、难学的课程。为了提高工程热力学的教学效果，让学生掌握热力过程对热力机械的实际应用，根据教学小组的实战经验，这里探究一些主要的教学方法与手段。

1 教学目的明确，突出教学主题

工程热力学这门课程内容繁多，各个章节之间内容相互联系，逻辑复杂。学生在学习过程中感到内容多，把每章看成独立的个体，不将各章节联系起来，反而增加了理解内容掌握理论的难度[2]。因此，教师在教学过程中要明确教学目的，突出教学主线。这要求教师能够将整个教学内容有机地联系在一起，梳理清楚公式和定理之间的关系，以及理论与工程应用之间的关系。这样，能够使学生在头脑中建立内容框架，从而形成记忆网络，复习之前内容的同时也掌握了当前学习的重点。

2 抓住章节内容特点，选择合适教学方法

从内容上看，工程热力学课程可以分为两个部分，一是基本理论部分，一是工程应用部分。基本理论部分也可以细分为，定理和公式两部分。在教学过程中可以发现每一章节每一部分内容都有相应的特点，教师应根据内容特点选择合适的教学方法，分清多媒体教学手段和传统板书教学方法的主次。在使用多媒体教学方面应将文字、图片、视频结合起来教学[3]，在使用黑板板书教学时应一步步推导最终公式，让学生理解导出公式的来龙去脉。第一章内容中提出了几十个概念，这些概念大部分都很抽象，这时教师就可以用图片帮助学生理解，比如划分热力系统的图片。在工程应用部分，教材上出现了压气机、内燃机等工程机械，这种情况下可以利用视频向学生展示热力机械的运转过程。热力学第一定律、理想气体的热力过程、气体与蒸汽的流动等章节中公式推导非常多，这时需要借助黑板板书的教学手段帮助学生记住公式。在推导的过程中需要理清逻辑，边讲解边推导，达到使学生同时记住公式和公式推导过程的目的。

3 对比章节内容，总结基本理论和公式

在工程热力学这门课程的学习中会遇到很多概念和公式，这些知识点不容易记住，特别是有些参数有不同的计算公式，并且应用在不同的场合中。如果学生在没理解公式的前提下单纯地记下公式，是不能有效解决实际问题的。为了避免学生混淆概念和公式，老师应该总结概念、理论和公式，帮助学生理解记忆。例如，理想气体四个基本热力过程中多变指数n值的确定[4]，教师不能要求学生去死记硬背，可以教学生首先判断四个基本热力过程参数变化特点，结合过程方程pvn=const，从而确定n值的大小。这样，学生不仅学会了确定n值的方法，也充分理解了四个基本热力过程的异同。类似的方法也可应用于功量的计算，学生只要记住热力过程的特点，结合基本公式就可计算出功量的值。万变不离其宗，这种教学方法能够使学生掌握举一反三的技巧，准确地解决实际问题。大部分基本公式通常简单好记，老师要通过对比概念理论总结出最原始、最基本的公式，同时讲解此公式的应用条件，进而提高教学效果。教学的目的不能只是让学生记住知识点，更重要的是让学生改善学习方法，这样就能使学生在今后的工作中独立自主地解决问题。

4 主动与学生交流，时刻了解教学效果

教学活动是双向的活动，老师和学生双方互动交流才能真正地提高教学效果。工程热力学是一门理论基础课，必须通过做题去考察学生的学习情况。老师授完课要立即布置相应内容的作业并及时批改，从作业中检查学生的学习情况，有针对性地对理解困难的内容进行二次讲解。课外与学生加强沟通，帮助学生树立学好的信心。此外，可以举例让学生了解工程热力学在实际中的应用情况，增强学生的兴趣。

结合自己的教学经验，从以上四个方面总结了工程热力学这门课程的教学手段。教学活动有一定的规律，但是没有固定的形式[5]。根据实际情况采用合理的教学手段，教授知识的同时激发学生的学习热情。及时与学生交流沟通，共同探索提高学习效率的方法，是工程热力学改革的长远目标。

参考文献：

[1]陈国杰.《工程热力学》教学改革探讨[J].教学教育论坛，2014（31）：73-74.

[2]夏莉，冯国增，聂宇宏，姚寿广，杜军.提高“工程热力学”教学效果的途径探索[J].制冷与空调，2011，25（06）：614-616.

热力学教学篇（9）

作者简介：江海斌（1975-），男，浙江温岭人，嘉兴学院建筑工程学院，实验师；吴晓艳（1980-），女，山东莱西人，嘉兴学院建筑工程学院，讲师。（浙江 嘉兴 314001）

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0152-02

当前就业形势较为严峻，就业市场竞争很激烈，用人单位对大学生的素质要求越来越高，导致越来越注重学生的理论与实践相结合的综合能力。[1]嘉兴学院作为一所应用型本科院校，其教育是以培养高级应用本科人才为目标，这既不同于以侧重研究能力培养为目标的重点高校本科生教育，又与以单纯的技能培养为目标的高职院校教育有所区别，而是在强调基本理论知识重要性的同时，加强知识的应用和基本技能的培养。

“工程热力学”课程是工科热能动力类专业的一门重要的专业基础课，其实验教学作为理论联系实际的主要环节，是实践教学的重要内容，是学生巩固和深化理解理论知识的重要途径，也是学生掌握基本实验方法，养成实事求是、严谨的科学作风的重要途径。[2，3]因此，为适应人才培养的要求，应重视工程热力学的实验教学，积极探索和改革该课程的实验教学。

一、以往工程热力学实验教学中存在的问题

1.对实验课程重视不够

在中学阶段，很多初、高中学校为了提高学校的升学率，对理论课的重视程度远远超过实践课程，往往将实验课占用来上理论课，无形中使学生养成了重理论轻实践的习惯。进入大学后，学生本应该充分发挥自己的想象力和创新力，利用学到的知识，验证、设计和创新各种实验。然而受错误习惯的影响，很多学生轻视教学实验，认为实验课可上可不上，认为实验教学的作用最多只是帮助了解理论知识。也有一些教师对实验课程的重要性认识不足，特别是对验证型实验，认为在指导书上已经有了实验结果，只要记住结果就行，做不做以及如何做对学生掌握知识帮助不大。

2.实验教学内容不合理

“工程热力学”课程是一门专业基础课，理论概念复杂，公式繁多，要掌握这些概念与公式，非常需要通过实验来加深理解和巩固，但在教学过程中，该课程的实验课时设置较少，实验教学内容不合理。以嘉兴学院为例，设置了气体定压比热测定、二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定以及喷管实验等三个实验，共六个课时，实验的课时数较少，涉及的知识点较少，不能涵盖本课程的重点内容，并且这些实验大多是验证性实验，实验结论在相关资料中就能查到，不能充分激发学生探索创新的兴趣。

3.实验教学方法不合理

实验教学方法比较单调，实验教学时教师通常先讲解实验目的和原理，介绍实验设备以及实验步骤和实验过程中的注意事项，再演示实验过程，然后再让学生自己动手实验。在此过程中，学生被动地学习、模仿教师做实验，对实验过程中出现的各种疑问没有兴趣，往往是人在心不在。[4]当他们动手做实验时，还是不能独立进行实验，要么参考实验指导书做，要么请教教师。对于实验步骤只知道要如何做，不知道为什么要这样做，所以实验效果大打折扣，难以较快地提高学生的动手能力和创新能力。学生的实验数据经常出现错误，却不知道错在什么地方，数据处理的方法也不够科学严谨，而实验报告也常有抄袭现象。

4.实验考核方式不全面

“工程热力学”课程的成绩包括实验成绩和理论课成绩，通常实验成绩只占该课程成绩的20%左右。实验成绩通常由出勤纪律（10%）、实验操作（50%）、实验报告（40%）三部分组成。实验成绩占总成绩的分值较低，使很多学生认为只要学好理论课就能使课程成绩及格，甚至还可能拿到高分。由于过于强调实验操作与实验报告的重要性，学生在实验过程中因怕实验错误而被扣分，就会按部就班地按照教师讲解的或指导书上的步骤进行，不思考、探索和创新；为获得较好的实验报告成绩，个别同学抄袭其他学生的数据和问题讨论，甚至修改实验数据，以达到理论分析的预期结果。因此，现有的考核方式不能很好地促进学生的实践能力和创新能力的培养。

二、工程热力学实验教学改革的探索

1.重视实验教学

教师和学生都要将实验教学环节作为工程热力学教学中的重要环节来对待。实验教学的效果取决于能否激发学生对实验的强烈兴趣，实验教师和理论课教师需要认真细致地准备实验的各个环节，正确引导学生动手做实验。学生也要养成良好的实验习惯，实验前要预习实验目的、实验原理等，了解实验装置，以及查找相关资料，对本次实验的目的、原理、如何设计和进行实验以及可能得到的结果要有充分的认识。实验时要专心致志，边动手做边思考问题。实验结束时先整理和分析实验数据，再清理实验台，发现实验数据异常时能及时重做。做完实验后，要认真填写实验报告，进行必要的探讨和总结。对每个实验都要总结出实验成功之处和不足之处，使下次实验能做到扬长避短，得到满意的实验效果。

2.改革实验教学内容

原有工程热力学实验只有气体定压比热测定、二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定以及喷管实验三个实验，实验数量较少，实验时间较短，仅有一个综合型实验。在实验教学过程中发现，学生对实验的积极性不高，对学生加深掌握理论知识的帮助不明显。因此，需要增加实验课时数，优化实验教学内容，使实验目的、内容能覆盖重要知识点。实验教学内容应主要改革以下两方面：

一是增加一些设计型、综合型的实验项目。比如为加深对气体热力过程的理解，可以让学生设计一个闭口系统的实验，进行气体的定容、定压、定温以及定熵等基本热力过程，测量有关参数，掌握这些热力工程的变化规律。还可以增加热力学第一定律、热力学第二定律、动力循环和制冷循环等重要知识点的设计型、综合型实验。

二是将原来验证型实验改成设计型实验。比如将定压比热实验中的测温元件由温度计改成热电偶或热电阻元件，将采集到的数据输入到巡检仪中，应用VC或VB语言编写一个应用软件，将巡检仪上的测量数据输入到电脑中并显示这些数据，同时计算并显示出空气的定压含湿量、质量流量、水蒸气流量、水蒸气吸收的热量、干空气的定压比热等值，且画出比热随温度变化的曲线。学生在该过程中加深了对实验原理及方法的掌握，在学习中激发了学习兴趣，并且学会了使用VC或VB语言来解决专业知识的有关问题，提高了自己学习和解决问题的能力。

3.改革实验教学方法

（1）采用“启发式”实验教学，激发学生的发散性思维。不采用传统的教师讲解、演示实验，然后学生进行实验的方法，而是告诉学生实验的目的和原理，让学生自己探索合理的实验方案和步骤。学生可以以小组为单位开讨论会，根据实验的目的和原理提出几种实验方案，比较各种方案的优缺点，然后确定最优方案，根据最优方案讨论并确定实验的步骤。在小组确定最优方案和步骤后，再在班级里进行讨论，小组成员对教师和班级其他同学提出的问题进行解答，采纳建设性的建议，进一步完善实验方案和步骤。对于设计型实验，还要先进行可行性论证，再进行方案设计和步骤设计。实验过程中，学生是“主角”，自主进行讨论和设计，教师是“配角”，只对整个过程进行监控，对学生遇到的困难问题进行启发性指导。

（2）应用现代科学技术辅助实验教学，使学生加深对相关理论和实验知识的了解。主要采用以下两种方法：

一是制作实验视频。将每次的实验制作成视频，实验开始前播放相关视频内容，指导学生进行实验。视频内容可以涉及安全教育和实验注意事项、实验内容、问题与解答以及实验经验与教训等方面。安全教育和实验注意事项主要包括实验人身安全、设备安全和实验的相关注意事项等内容，比如在二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定实验中，要注意用电安全以防触电、压力的间隔为0.2～0.5MPa、加压过程要缓慢进行，施加的压力不得超过10MPa等内容。实验内容可以包括实验目的、原理、方案设计、步骤设计、实验结果等，也可以是以往学长们的实验内容，包括以往实验过程中出现的问题、讨论过程、问题的解答、实验结果等，以及评价他们的实验效果。最后将成功的实验成果和失败的实验结果显示出来，总结出经验和教训。

二是运用专业CFD软件，对部分实验进行数值模拟。工程热力学实验中气体定压比热测定实验、喷管实验和定容、定压、定温以及定熵等基本热力过程实验等可以进行数值模拟。将数值模拟的初始参数设置成与实验的参数相同后进行数值模拟，得出的模拟结果与实验结果进行比较，以检验数值模拟方法的正确性。改变不同的初始参数，然后使用验证后的数值模拟方法，可以方便地预测实验结果，获得比真实实验更丰富的结果，比如可以用动画形象地演示实验过程，帮助学生理解实验，还可以得到真实实验难以得到的数据，比如温度场、速度场、压力场、流线等。使用CFD软件进行数值模拟实验拓宽了学生的知识面，学生既学会了软件的使用，学到了研究问题的新方法，又初步掌握了专业理论知识的运用，加深了对专业理论和实验知识的理解。

4.完善实验考核方式

重视实验考核，建立更科学的考核体系。提高实验成绩在“工程热力学”课程成绩中的比重，并实现实验成绩“一票否决”，也就是说如果实验成绩不合格，“工程热力学”课程成绩也不合格。实验过程既是个人运用专业理论知识的过程，更是小组共同合作与创新的过程，因此以小组为单位进行考核比较合理。实验考核成绩由专业理论知识、实验过程中的问题回答、实验操作、实验设计以及实验创新、实验报告等几部分成绩组成。实验成绩要充分体现学生的动手能力和创新能力等，这有利于激发学生的学习兴趣、提高自己的能力。

三、结语

工程热力学实验是“工程热力学”课程教学的重要组成部分，也是“工程热力学”课程教学非常重要的实践性环节。实验教学应理论与实践相结合，引导学生拓展知识面，充分激发学生的学习兴趣，努力提高学生的动手能力和创新能力。培养学生养成实事求是、科学严谨的作风，提高独立分析问题、解决问题的能力。实验指导教师要完善知识结构，提高专业水平，转变教学观念，更新实验教学内容，改革实验教学方法和考核方式，切实提高实验教学质量，培养适应社会需求的专业人才。

参考文献：

[1]刘升，林希峰.实验教学改革中的创新项目[J].中国冶金教育，2012，（1）：57-59.

热力学教学篇（10）

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）10-0150-01

《热力学统计物理》是材料物理专业基础理论课程之一[1]，是材料科学与物理学的一个交叉学科。重点研究热运动和热现象规律的学科，而且内容丰富，体系完整。但是由于这门课程内容抽象，理论性极强，就自己在学习中的体验与老师在教学中的探讨，发现很多的理论知识点都很难充分理解与熟练运用，因此在我们学习中及老师的教学方面都面临着诸多方面的困难。所以在专业特点课程要求上既要有材料科学又要有物理学理论方面的知识相结合，应在教学计划中占有很重要的地位，为后续专业学习提供承上启下的链接作用。教学中激起学生的学习兴趣和思考能力，使教学效果达到最优。满足该领域的人才需求，培养高素质的专业人才及独立分析问题的能力。本文结合作者在实践学习中和课堂教学中的教学内容、教学方法、考核方式及学习方法等诸多当前存在的问题作以下的教学改革。

一、热力学统计物理课程中存在的主要问题

首先，《热力学统计物理》作为材料物理专业理论课程主要基础之一，它是由热力学与统计物理两部分组成，而且理论性较强，课程抽象。基于作者平时在教学中和同学的探讨中发现公式很多，记不住，理不清，大多数同学都觉得《热力学统计物理》比较难。又由于在当前高校推行素质教育和培养应用型人才的指导下，理论课程教学学时都均有大幅度的压缩。因此带来了教学学时少和教学内容多的严重矛盾，又因为教学体系没有改变，所以存在教师教学过程中难教，学生难学的普遍现象。

其次，教学形式陈旧，而《热力学统计物理》的语言严谨又枯燥[2]，内容包含很多的公式及推导。在长期的教学中发现，老师采取灌输的方式教学，这样只能使课堂枯燥乏味，学生被动的接受知识，所以很难带动学生自主学习的兴趣，从而容易使学生感到疲劳产生厌烦心态，对后续专业课的学习产生抵触情绪。要想使学生真正的学习到知识，掌握实践的应用，培养符合目标的专业人才，达到该领域的需求。就要大胆对过去陈旧的教学模式进行改革，增加学生自主学习的空间，培养独立思考的能力，促进学生个性发展。又由于传统期末考试都是闭卷考试，使学生不重视平时的课堂测试及知识的运用，期末都只是希望老师划重点，到考试的时候死记硬背，考过之后就什么都忘了。根本就无法应用到当前科学的研究中，更不用谈科学素养及创新能力。

对于以上普遍存在的诸多问题，根据作者在实践中的学习与教师在教学中的深入探究。本文将对诸多的教学矛盾和学习提出一些意见及新的教学改革。

二、研究新型教学及内容改革

（一）改进教学方法，优化教学内容

在面对教学内容多，教学学时少的主要矛盾上，要加强教学课程的整合。因为在《热力学统计物理》中的热学部分在大学物理和物理化学中都有很高的重复率，所以在充分了解本专业的选修课及后续学习的专业课知识后，如发现有重复的部分要进行压缩与删减[3，4]。但是要正确引导学生，有针对性的做好提前复习与课后总结，让学生自己去发现问题，然后在课堂上对学生重点提出的问题作重点的讲解，与学生多探讨，加强课堂训练。这样既保证了知识的完整性、系统性和逻辑性。更不会使学生产生厌烦的情绪，也能激发学生自主学习的兴趣。这样既提高了教学效果，优化了课程体系，又能很好的缓解学时少与内容多的主要矛盾。

（二）引入新课程考核理念，强化素质考察

经过国家对教育的不断改革，对人才的考核及评定方式都发生了很大的变化。所以课程评价对课程实施起着重要的引导作用，在不同的时期，就有不同的教学理念，也就会出现不同的评价标准。在对学生进行成绩及各方面的考核中，要采取全方位多动态的方式对学生素质与能力进行考查。基于传统的考试方式，都是一张试卷定成绩，这种考核方式是有弊端的。因为《热力学统计物理》的基本内容包含大量的公式及繁琐的推导运算。而传统的教学模式都是灌输的方式进行教学，学生被动的学习。教师与学生之间缺少交流，这样学生在学习中很容易产生厌烦的情绪，上课根本就听不进去，达不到人才培养目标。所以在教学中要采用启发式教学，调动学生学习的积极性，以教师为引导，开展课堂讨论，师生共同参与，由教师提出一个或者多个与课堂相关的问题，让学生以小组的形式进行探讨，或者让学生课后自己查阅资料，每个人都对问题提出不同的回答，老师最后对问题做总结。以这种多样化的方式考核，多方面做评定。既拓宽了学生的知识面，又激起了学生自主学习兴趣。也更好的培养了学生独立思考的能力与勇于提出自己见解的习惯。

（三）理论联系实际，适当引入材料学科前沿内容

随着各大高校的转型及对人才培养模式都是朝着创新型人才方向进行的，课程的内容就要体现一定的先进性与现代化。在教学过程中要适当的补充与《热力学统计物理》课程相关的最新材料学与物理学学术成就与进展。另一方面可以通过鼓励学生多参加一些这方面的学术报告与学术沙龙，多做交流，或者可以让学生多看相关报告的视频。有意识的引导学生拓宽知识面，激发自主学习兴趣，体现课程的丰富性，使教学效果达到最优化。

材料类专业是应用性很强的专业，比较注重实践性，而当前很多高校又在转型为应用型人才的培养，所以在对本课程的要求中要体现实用性，要加强理论与实践相结合。在教学过程中多带学生参观一些生产或者加工类的工厂。让学生在实践中学习，这样不会使学生对课程产生厌烦的情绪，更能带动学生自主学习的兴趣。或者老师可以带学生多参加教学讨论，参加各方面的比赛来加强学生对知识的应用，让学生体验到学习本课程的实践性，这样既不会使学生对学习感到盲目和乏味，又能激发学习兴趣，也帮助学生拓宽知识面。

三、结语

本文结合作者在实践学习中及根据教师的教学实践，深入的探索了《热力学统计物理》课程的教学模式。基于传统陈旧的教学方法存在的问题与当前在实践教学中课时少与内容繁多存在的诸多问题，提出了课程整合的具体课改方法。要加强讨论式教学，调动学生自主学习的兴趣，有效激发学生的创新热情以及培养学生的创造精神，实现多样化的考核方式，拓宽学生的知识面，使教学效果达到最优。以实现人才培养目标，达到国家对该专业的要求。

参考文献：

[1]汪志诚.热力学统计物理[M]. 北京：高等教育出版社，2013.

[2]林宗涵，热力学与统计物理学[M]. 北京：北京大学出版社，2007.

[3]冯立芹. 热力学统计物理课程教学改革探讨[J]. 中国西部科技，2014，13（5）：90-91.