基于一流本科課程建設(shè)的工程熱力學(xué)教學(xué)改革與探討

盧春萍 牛建會(huì)

摘?要：論文介紹了基于能源工程系實(shí)施“能源類招生、平臺(tái)培養(yǎng)”的狀況，“工程熱力學(xué)”課程組制定了一流本科課程建設(shè)方案，其中“青年教師高效培養(yǎng)模式”“PPT課件+翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式”“課程教學(xué)內(nèi)容取舍的探索研究”“制作多個(gè)專題的多媒體課件”等具有一定創(chuàng)新性和可操作性，實(shí)踐環(huán)節(jié)也取得了一定教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué);課程建設(shè);課堂;多媒體課件

1 緒論

根據(jù)《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》和《河北省教育廳關(guān)于開展一流本科課程建設(shè)的通知》，河北建筑工程學(xué)院制定了一流本科課程建設(shè)實(shí)施方案，組織申報(bào)了一流本科課程建設(shè)項(xiàng)目。2019年能源工程系實(shí)施能源類專業(yè)大類招生、平臺(tái)培養(yǎng)的教學(xué)改革舉措，成立“工程熱力學(xué)”課程組，獲批了校級(jí)線下一流課程建設(shè)項(xiàng)目。

“工程熱力學(xué)”課程組結(jié)合普通高校學(xué)生學(xué)習(xí)狀況及特質(zhì)，確定課程建設(shè)目標(biāo)和實(shí)施方案，以提高青年教師教學(xué)水平為契機(jī)，改善目前課堂“學(xué)生沉默狀態(tài)”，煥發(fā)課堂生機(jī)活力;以提升學(xué)生綜合能力為重點(diǎn)，重塑課程內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法及手段，較好發(fā)揮課堂教學(xué)主陣地、主渠道、主戰(zhàn)場(chǎng)作用。

對(duì)于非一流高校，作為多年學(xué)校重點(diǎn)建設(shè)課程，“工程熱力學(xué)”課程組先期做了一些教學(xué)教改工作，主講教師除優(yōu)化課堂教學(xué)外，在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段上都在努力探索與實(shí)踐，比如：“啟發(fā)式”“互動(dòng)式”等教學(xué)模式;研制工程熱力學(xué)多媒體課件;研制出開閉卷題型的試題庫(kù)等;同時(shí)積極申報(bào)教研項(xiàng)目、發(fā)表教研論文，編寫教材，并取得成果如下：

（1）發(fā)表論文：《熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)的探討》《工程熱力學(xué)典型題的教學(xué)探討》。

（2）完成教研項(xiàng)目：《分析方法研究填埋氣供暖技術(shù)應(yīng)用》（省級(jí)）;《工程熱力學(xué)優(yōu)秀課程建設(shè)》（校級(jí)）;《專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的研究與實(shí)踐》（校級(jí)）。

（3）教材及獲獎(jiǎng)：能源工程系教師合編教材《熱工基礎(chǔ)》，普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，中國(guó)電力出版社出版，獲得河北建筑工程學(xué)院優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng);課程組制作《朗肯循環(huán)》微視頻獲學(xué)校第一屆微課大賽三等獎(jiǎng)。

2 結(jié)合目前教學(xué)中存在的問題，圍繞學(xué)校一流本科課程建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)內(nèi)容，制定課程建設(shè)方案并實(shí)施

由于“工程熱力學(xué)”理論性強(qiáng)、難點(diǎn)內(nèi)容較多、概念抽象等，學(xué)生鉆研精神不足，個(gè)別學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，存在不及格率較高、難點(diǎn)內(nèi)容學(xué)不透徹、課堂積極性調(diào)動(dòng)不起來等問題，課程組從以下幾方面做了課程建設(shè)探索與改革。

2.1 以培養(yǎng)培訓(xùn)為關(guān)鍵點(diǎn)提升教師教學(xué)能力，使教師隊(duì)伍真正強(qiáng)起來

“工程熱力學(xué)”課程組成員5人，職稱、年齡結(jié)構(gòu)匹配合理、學(xué)歷層次也較高。目前存在主要問題：2個(gè)近三年入職的教師，對(duì)課程難點(diǎn)內(nèi)容的理解不夠深入;面對(duì)基礎(chǔ)課程理論性強(qiáng)、概念抽象的特點(diǎn)，如何引導(dǎo)學(xué)生深入淺出，激發(fā)課堂興趣等還存在很大問題;教學(xué)多年的教師也面臨“課程難點(diǎn)內(nèi)容是否講解透徹”“學(xué)生對(duì)難點(diǎn)內(nèi)容理解效果如何”等問題。

課程組針對(duì)問題采用如下措施：

（1）采取“一對(duì)一培養(yǎng)模式”“高效培養(yǎng)模式”，發(fā)揮好“傳幫帶”作用。一名老教師對(duì)應(yīng)培養(yǎng)一名青年教師，二者共同承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，青年教師多上講臺(tái)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)“全程”指導(dǎo)，改變過去青年教師助課一輪，二輪就直接上講臺(tái)的現(xiàn)象。聽課信息及時(shí)反饋，對(duì)上課中存在嚴(yán)重問題，課程組集體討論。培養(yǎng)計(jì)劃可以指定3～5年，改變青年教師“自我成長(zhǎng)”“自我成熟”的現(xiàn)狀，形成卓有成效的培養(yǎng)模式。

（2）強(qiáng)化教學(xué)研究，定期集體備課、研討課程“重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容”。課程組制定教學(xué)研究課題，比如“及損”“溴化鋰吸收式制冷循環(huán)”等，申報(bào)教研項(xiàng)目，其中省教育廳項(xiàng)目《分析方法研究填埋氣供暖技術(shù)應(yīng)用》。課程組有業(yè)務(wù)能力強(qiáng)、豐富經(jīng)驗(yàn)的主講教師，也有新手需要培養(yǎng)，定期集體備課，共同研討“重點(diǎn)、難點(diǎn)”教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法。考慮“大類招生、平臺(tái)培養(yǎng)”的模式，課程組教師資源共享，統(tǒng)一選取教材，教學(xué)內(nèi)容選取、習(xí)題選取等需要討論。

（3）青年教師培養(yǎng)與培訓(xùn)相結(jié)合，推動(dòng)教師培訓(xùn)常態(tài)化。除了采取“一對(duì)一培養(yǎng)模式”“高效培養(yǎng)模式”外，課題組定期組織“課堂觀摩課”，對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行“討論課”“培訓(xùn)課”，推動(dòng)教師培訓(xùn)常態(tài)化。另外，創(chuàng)造條件和機(jī)會(huì)去參加省內(nèi)外的教學(xué)研討、一流課程建設(shè)培訓(xùn)，比如慕課培訓(xùn)等。

2.2 以提升教學(xué)效果為目的創(chuàng)新教學(xué)方法，采用翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式，使課堂活起來

課程組基于如下思想：強(qiáng)化課堂設(shè)計(jì)，解決好怎么講好課的問題，杜絕單純知識(shí)傳遞、忽視能力素質(zhì)培養(yǎng)的現(xiàn)象，采用翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式，具體做法如下：

（1）對(duì)每一章內(nèi)容進(jìn)行“指導(dǎo)性學(xué)習(xí)”“討論性學(xué)習(xí)”劃分，“翻轉(zhuǎn)課堂”討論內(nèi)容多選有工程應(yīng)用背景等，其教學(xué)效果：強(qiáng)化師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，杜絕教師滿堂灌、學(xué)生被動(dòng)聽的現(xiàn)象。

（2）對(duì)“翻轉(zhuǎn)課堂”討論內(nèi)容的組織實(shí)施，將班級(jí)分設(shè)討論小組，課外討論、自學(xué)，每人寫出討論總結(jié)，課上進(jìn)行匯總，將問題細(xì)化、透徹化，優(yōu)化了“傳統(tǒng)+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式。通過“翻轉(zhuǎn)課堂”互相討論，可以培養(yǎng)學(xué)生多角度、批判性思維的能力。

2.3 采用“PPT課件+傳統(tǒng)板書”的教學(xué)手段，課堂教學(xué)信息量大

作為公式多，推導(dǎo)過程多的基礎(chǔ)課程，大多數(shù)教師習(xí)慣板書表達(dá)，其中一位主講教師曾在能源與動(dòng)力工程專業(yè)的教學(xué)中采用“PPT課件+板書”，課堂教學(xué)內(nèi)容豐富、信息量大，教學(xué)效果良好。

課程組要求任課教師采用“PPT課件+傳統(tǒng)板書”的教學(xué)手段，而且對(duì)PPT制作提出了一定要求，具體要求如下：

（1）PPT課件制作要求與教材相匹配，可以插入動(dòng)畫、動(dòng)態(tài)圖、圖片等，制作質(zhì)量要求精良，保證圖片清晰美觀，如教材圖片需要用CAD繪制等。

（2）PPT課件制作中采用“超鏈接”，將公式推導(dǎo)過程完整的表達(dá)在“超鏈接”頁(yè)面，清晰條理性好，與板書相比，節(jié)省了一些時(shí)間。

（3）對(duì)PPT課件的教學(xué)內(nèi)容也做了一定要求，基礎(chǔ)課程具有“內(nèi)容太細(xì)化，公式多、推導(dǎo)多”的特點(diǎn)，要求對(duì)“重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容”課件中描述完整、表達(dá)清楚。

2.4 作為能源大類招生的平臺(tái)課，課程教學(xué)內(nèi)容“取舍”探索研究

能源工程系三個(gè)專業(yè)“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”“能源與動(dòng)力工程”“新能源工程”的平臺(tái)課“工程熱力學(xué)”，課程為56學(xué)時(shí)（6學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)、50學(xué)時(shí)理論課），工程熱力學(xué)基本理論部分包括：基本概念、熱力學(xué)第一定律、理想氣體的熱力性質(zhì)及熱力過程、水蒸氣的熱力性質(zhì)及熱力過程、熱力學(xué)第二定律;應(yīng)用部分主要包括：濕空氣、氣體與蒸汽流動(dòng)（噴管）、蒸汽動(dòng)力循環(huán)、制冷循環(huán)。對(duì)于三個(gè)專業(yè)的平臺(tái)培養(yǎng)，若學(xué)時(shí)足夠，應(yīng)用部分全部細(xì)講比較好，但目前學(xué)時(shí)偏少，如何對(duì)教學(xué)內(nèi)容作取舍，總思路：應(yīng)用部分內(nèi)容要求滿足應(yīng)知應(yīng)會(huì)的基本要求;對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)所用較少的難點(diǎn)知識(shí)，采取“舍”，采取指導(dǎo)性學(xué)習(xí)方式;對(duì)工程應(yīng)用較多的重點(diǎn)知識(shí)，采用“多取”，重點(diǎn)講解、討論等方式強(qiáng)化。

大致教學(xué)內(nèi)容上做如下調(diào)整：

（1）基本理論部分：“基本概念”學(xué)時(shí)量減少，重點(diǎn)概念“可逆過程”“熱力循環(huán)”學(xué)生寫學(xué)習(xí)總結(jié);“熱力學(xué)第一定律”精講，概念、推導(dǎo)及應(yīng)用，做重點(diǎn)講解;“理想氣體性質(zhì)及過程”學(xué)時(shí)量減少，有些內(nèi)容只講“枝干”，“細(xì)節(jié)”內(nèi)容安排自學(xué);“水蒸氣性質(zhì)及過程”精講，重點(diǎn)“水蒸氣熱力性質(zhì)表、圖”“水蒸氣熱力性質(zhì)軟件”重點(diǎn)介紹;““熱力學(xué)第二定律”是教學(xué)難點(diǎn)，是高等工程熱力學(xué)的基礎(chǔ)、考研必考內(nèi)容，后續(xù)課程及工程應(yīng)用很少，處理方法：框架講解，考研學(xué)生在線輔導(dǎo)、在線講解。

（2）應(yīng)用部分：基于三個(gè)專業(yè)的平臺(tái)教學(xué)，應(yīng)用部分內(nèi)容的選取更難，“濕空氣、制冷循環(huán)”是“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”的教學(xué)重點(diǎn)，“氣體與蒸汽流動(dòng)（噴管）、蒸汽動(dòng)力循環(huán)”是“能源與動(dòng)力工程”的教學(xué)重點(diǎn)，相對(duì)“新能源工程”內(nèi)容分量差別不大。在課程學(xué)時(shí)偏少情況下如何平衡選??？課程組作如下考慮：由于基本理論部分教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段作了調(diào)整，學(xué)時(shí)上有結(jié)余，應(yīng)用部分的內(nèi)容全部選取，重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容做精講，其他部分采用指導(dǎo)、討論、自學(xué)的方式。

2.5 激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力和培養(yǎng)專業(yè)志趣，制作多個(gè)專題的多媒體課件

對(duì)某些專題做課件，包括熱力發(fā)電循環(huán)、磁流體發(fā)電、太陽(yáng)能熱利用、熱管、燃料電池、半導(dǎo)體制冷、熱泵等技術(shù)專題。對(duì)制作專題的多媒體課件的內(nèi)容及形式說明：

（1）“熱力發(fā)電循環(huán)、熱泵”專題內(nèi)容，能量轉(zhuǎn)換基本原理學(xué)生已掌握，需要對(duì)實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)簡(jiǎn)介，對(duì)工程實(shí)際應(yīng)用及國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展前沿介紹，采取插入視頻、著名學(xué)者學(xué)術(shù)研討報(bào)告等。獲得實(shí)踐的教學(xué)效果：學(xué)生深入理解重點(diǎn)知識(shí)、培養(yǎng)分析解決綜合問題的能力。

（2）“磁流體發(fā)電、太陽(yáng)能熱利用、熱管、燃料電池、半導(dǎo)體制冷”專題內(nèi)容，作為新能源、新技術(shù)介紹給大家，了解該課程應(yīng)用方面的新能源技術(shù)，提高學(xué)生綜合專業(yè)素質(zhì)，也采取插入視頻、著名學(xué)者學(xué)術(shù)研討報(bào)告等方式，專題課件報(bào)告在學(xué)生開設(shè)課程中穿插，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣，開闊了學(xué)科領(lǐng)域視野。

2.6 以激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力和專業(yè)志趣為著力點(diǎn)，完善學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)，使學(xué)生忙起來

基礎(chǔ)課程枯燥難懂，對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)分組討論學(xué)習(xí)，討論過程及評(píng)價(jià)的實(shí)施可以課堂內(nèi)外、線上線下;討論學(xué)習(xí)內(nèi)容分為“深入研究型”“問題探究型”等，提升課程學(xué)習(xí)的深度;討論學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定形式采用“論文式”“報(bào)告答辯式”等;具體做法如下：

（1）對(duì)每一章的“知識(shí)節(jié)點(diǎn)”進(jìn)行“深入研究型”“問題探究型”等劃分，分配給討論學(xué)習(xí)小組;教師需寫出討論提綱、提出問題等。該內(nèi)容可以課堂內(nèi)外、線上線下實(shí)施。

（2）對(duì)“翻轉(zhuǎn)課堂”討論的內(nèi)容，實(shí)施過程進(jìn)行量化打分，作為學(xué)生綜合成績(jī)?cè)u(píng)定。

3 結(jié)語(yǔ)

課程組緊緊圍繞學(xué)校提出的一流本科課程建設(shè)任務(wù)，改變教學(xué)觀念，樹立課程建設(shè)新理念，推進(jìn)課程改革創(chuàng)新。特別針對(duì)消滅“水課”，建設(shè)“金課”的辦學(xué)思路，尋求課程建設(shè)中存在的問題，制定教改方向及措施，優(yōu)化線下一流課程建設(shè)，實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)效果良好。

今后還將結(jié)合線下課程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，開展線上線下混合式一流課程建設(shè)，包括慕課、在線課程等建設(shè)。

項(xiàng)目：1.2020年河北建筑工程學(xué)院一流本科課程建設(shè)項(xiàng)目;2.2020年校級(jí)教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐重點(diǎn)項(xiàng)目（地方工科院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建研究與實(shí)踐），項(xiàng)目編號(hào)“2020JY003”

作者簡(jiǎn)介：盧春萍（1966—?），女，教授，河北建筑工程學(xué)院能源工程系，研究方向：供熱、節(jié)能技術(shù)。

通訊作者：牛建會(huì)（1981—?），女，副教授，河北建筑工程學(xué)院能源工程系，研究方向：制冷空調(diào)熱泵技術(shù)研究。