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(mén)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(yàn)總結(jié)。這就是說(shuō)，這種經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為該課程的教學(xué)結(jié)合實(shí)際提供了便利條件。教學(xué)時(shí)應(yīng)該充分利用這個(gè)特點(diǎn)，在課堂教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際設(shè)置疑問(wèn)，引導(dǎo)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(xí)。例如在熱力學(xué)第一定律講述時(shí)，可以在課堂上再現(xiàn)第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，并讓學(xué)生參與指出設(shè)計(jì)的不足或提出自己的設(shè)計(jì)，當(dāng)學(xué)生興趣盎然時(shí)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(wèn)題：封神榜中哪吒的風(fēng)火輪是否能實(shí)現(xiàn)？如果能實(shí)現(xiàn)飛機(jī)、汽車(chē)還是否有存在的必要，如果不能實(shí)現(xiàn)，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(dòng)力循環(huán)講授時(shí)，可以給出火力發(fā)電廠發(fā)電效率計(jì)算的例題，學(xué)生在親自計(jì)算后，深刻體會(huì)到目前我國(guó)火力發(fā)電廠的實(shí)際效率不高的現(xiàn)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，并提示隨著蒸汽動(dòng)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(shí)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(shí)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(guò)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(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(xiàn)。圍繞這條主線去設(shè)置疑問(wèn)能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。當(dāng)然設(shè)置懸念的時(shí)候一定要注意從現(xiàn)實(shí)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(yùn)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(wèn)題，可以向?qū)W生傳達(dá)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(zhuǎn)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(xiàn)。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)贏得用人單位的認(rèn)可，現(xiàn)在必須通過(guò)努力才能實(shí)現(xiàn)。同時(shí)工程熱力學(xué)所涉及的領(lǐng)域?yàn)槟茉矗娝苤�，能源是�?dāng)今世界各國(guó)爭(zhēng)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(zé)任感。然而學(xué)生在中學(xué)時(shí)代，知道得更多的是國(guó)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(shí)到能源的'合理使用對(duì)當(dāng)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(xí)學(xué)框架外，還應(yīng)該介紹各國(guó)的能源利用政策以及能源利用效率，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到我國(guó)能源利用過(guò)程與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，喚醒學(xué)生的愛(ài)國(guó)心和責(zé)任感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)�？傊尤肴宋挠怂枷牒�，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(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(shí)踐
傳統(tǒng)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(shí)，并且效果不能皆盡人意。尤其對(duì)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(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(guò)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(guò)程中，結(jié)合安全工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，可多提醒學(xué)生電廠發(fā)電過(guò)程中可能存在的危險(xiǎn)有害因素；也可以向?qū)W院申請(qǐng)邀請(qǐng)電廠安環(huán)部負(fù)責(zé)人以講座的形式給安全工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生系統(tǒng)講述電廠蒸汽機(jī)發(fā)電時(shí)存在的危險(xiǎn)有害因素；制冷和制熱學(xué)習(xí)過(guò)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(shí)課程的重要性并牢固掌握知識(shí)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(xí)報(bào)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(dòng)學(xué)習(xí)的局面。此外工程熱力學(xué)知識(shí)點(diǎn)比較抽象，有必要開(kāi)設(shè)部分課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握壓力、溫度、熱量等基本量的測(cè)量方法，并運(yùn)用課堂講授的相關(guān)基本知識(shí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，鞏固并加深有關(guān)理論知識(shí)，促進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)際，以利于培養(yǎng)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、信息量大的特點(diǎn)，非常適合于復(fù)雜和抽象課程的教學(xué)。運(yùn)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(dú)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(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(guò)程中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)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(dú)特的語(yǔ)言。實(shí)際氣體包括水蒸氣、濕空氣，工程應(yīng)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(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(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的重要特性已為大家所共識(shí)，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(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(gè)方面都進(jìn)行了教學(xué)方法改革的初步探索，實(shí)際應(yīng)用中效果較為明顯。但課程學(xué)時(shí)數(shù)的有限使教學(xué)改革需要分配好學(xué)時(shí)數(shù)，甚至占用學(xué)生部分課余時(shí)間。各院�？梢愿鶕�(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(diǎn)，但時(shí)間關(guān)系，系統(tǒng)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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