大学本科机械类“热工基础”课程教学改革探讨

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　　摘 要 《热工基础》是上海理工大学机械类本科生的一门重要的专业基础课程。该课程以研究热能的有效利用及转换与传递规律为其基本内容，在机械学科人才培养中具有重要地位。课程的学习以大学物理课程为基础，将其中的热学和力学部分向工程领域进行延伸，主要内容包含工程热力学和传热学两部分。本文就助教我校机械类“热工基础”课程中所发现的一些现象和问题进行探讨和分析，旨在為课程的改进和提升提出相应的建议，为学生更好地学习本课程提供有效的方法。
　　关键词 热工基础 本科机械类 教学改革
　　中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.02.054
　　Abstract "Fundamental of Thermodynamics and Heat Transfer" is an important professional course for mechanical undergraduates of University of Shanghai for Science and Technology. This course is based on the study of the effective utilization and transfer of heat energy， and plays an important role in the training of mechanical students. The course is based on the university physics course， which extends the thermodynamics and mechanics to the field of engineering. The main contents include engineering thermodynamics and heat transfer. This paper discusses and analyzes some phenomena and problems found in the course of "Fundamental of Thermodynamics and Heat Transfer" of mechanical engineering in our college， aiming to put forward corresponding suggestions for the improvement and promotion of the course， and to provide effective methods for students to study this course better.
　　Keywords Fundamental of Thermodynamics and Heat Transfer； Mechanical Undergraduates； teaching reform
　　“热工基础”课程以研究热能的有效利用及转换与传递规律为其基本内容，在机械类本科生人才培养中具有重要地位。[1]课程内容包含工程热力学和传热学两部分，其中工程热力学篇主要研究热能与其他形式能量（特别是机械能）之间的转换关系、转换规律及其应用；传热学篇主要研究热量传递的基本方式及其传递过程。[2]随着现代化程度的不断提升和科学技术的飞速发展，热相关科学技术已经深入关乎国家建设的各个领域如航空航天、冶金、电子工程等。同时，我校的机械设计制造及其自动化专业于2017年 10 月通过了工程认证专家组的现场考察，结合工程认证的标准，提高热工基础等专业课程的教学要求势在必行。[3]陶文铨教授和何雅玲教授曾就国内热工基础课程的教学情况展开调研和分析，从教材编撰、内容对学科与工程技术发展的结合、实验教学的改革、对学生能力和创新精神的培养、新型热工课程的开展、双语授课及中青年教师队伍建设等方面提出许多值得思考和借鉴的方面。[1]在此基础上，本文针对我校“热工基础”的教学过程，提出以下几个值得思考的问题。
　　1 “热工基础”教学过程中存在的问题
　　1.1 教学大纲方面
　　在当前的教学大纲中，课程总设置32学时，全部为理论教学课时。教材使用的是上海交通大学出版的《热工基础》第三版。教学内容包括工程热力学篇和传热篇。其中工程热力学篇包含6章基本内容，其中热力学第一定律和热力学第二定律作为工程热力学篇的基础，需要重点安排课时；而传热学篇也包含5章的内容。因此，课时安排非常紧张。另外，由于对流传热涉及流体力学的一些基础概念，因此课程开始前还需要给大家介绍一些流体力学的内容。这样，整体的课时安排更加紧张，因此需要对课程大纲进行修改。
　　1.2 教师队伍方面
　　教师队伍中有很大比例的青年教师，能够担任本课程的授课教师，大多具有该方面的科研背景。青年教师刚刚从高校毕业，科研热情高，熟悉当前的研究热点。然而，本科教学与做研究截然不同。如何实现科研与教学的良好结合至关重要，因此这方面也值得我们深思。
　　1.3 学生学习效果方面
　　“热工基础”作为本科生的专业课，理论性较强，学生学习起来具有一定的难度。[4]当前的课堂教学方式采用的传统的传递—接受式，课程中有多个章节都涉及大量的公式推导和概念介绍，学生的积极性不高，学习效果也会大打折扣。因此，需要采用更加灵活的授课方法来提高学生学习的效果。
　　2 课程优化改进办法
　　2.1 内容精简、课时增加
　　上海理工大学的机械本科教育的目标是：培养知识、能力、素质协调发展的 “工程型、创新性、国际化”的机械工程高级技术人才。因此，“热工基础”课程的教学中应该侧重对知识点背景和应用的介绍，降低对于概念和公式推导的要求。例如，在热力学第一定律和热力学第二定律章节，增加应用实例解析，通过实例来应用和理解热力学定律；气体的热力过程章节中，减少对过程方程的详细推导，侧重对热力过程中参数变化趋势的分析；传热学篇增加生活实例的介绍，来分析生活中常见的传热方式和所采取的保温措施的科学依据，强化学生对概念和公式的理解等等。同时，课程的展开需要连续性和完整性。建议新的教学大纲中添加对流体力学基本概念的介绍，使得学生在传热学篇的学习难度降低。如此对教学内容进行调整后，建议将课时从32学时增加为48学时。 　　2.2 青年教师借科研助教学
　　教师队伍的质量对于热工课程的教学质量至关重要。教师需要扎实的理论教学功底，又需要对当前最新研究热点的了解。在教学过程中对知识点进行扩展，融入当前科技发展的前言技术和自己的研究工作，将书本上的内容转变为生活中的实例，有助于提高学生对课程的学习兴趣和启发学生的创新思维。教学和科研是青年教师工作中缺一不可的两项内容，我们应当努力探索合适的平衡方法，使得两者相互促进、共同发展。
　　2.3 倡导学生自主学习
　　学生在课堂上的参与程度是影响其课堂效果的重要因素。[5， 6]从头至尾的灌输式教育使得学生在理论教学中参与度低、积极性差。针对这个问题，在课时安排上已经对授课内容进行改进，突出应用实例的趣味性、吸引力；在学生方面，如果能够调动他们自主学习的意识将有效促进最终的教学效果。教不严，师之惰。在日常的教学环节中，教师巧妙设置需要学生自主参与的环节。针对每个章节安排学生在课外进行小课题研究，调研近期的研究热点，寻找生活中应用的实例，对自然现象进行科学解释。在这种自主结队、自主研究和自主总结成文的过程中，锻炼学生的自学能力，提高学生对于课程的熟悉程度，增加课程学习的趣味性，最终培养学生自主学习的习惯。该措施不仅有利于本课程的学习，同时助于培养学生终生学习的能力。
　　3 结束语
　　热工基础课程教学改革对于完善机械类本科生教学、助力学生未来发展意义重大。课程内容的精炼、课时的增加，青年教师借科研助教学的思路，倡导学生自主学习的意识对于促进课程的发展、提升学生的学习效果有很大的帮助。教师不仅要在课堂上全力投入，更需要不时在课外进行思考和学习，从平时教学工作中不断寻求改进和优化，促进高等教育的发展。
　　参考文献
　　[1] 何雅玲，陶文铨.对我国热工基础课程发展的一些思考[J].中国大学教学，2007（3）：12-15.
　　[2] 張涛.非热动专业热工基础课程教学改革初探[J].教育教学论坛，2018（23）.
　　[3] 王福生，张琳，李三平.机械类专业“热工基础”课程教学改革与探索[J].科教文汇（上旬刊），2018（6）.
　　[4] 张红霞.从《热工基础》课程实践看“任务驱动”教学法[J].承德石油高等专科学校学报，2011.13（2）：67-69.
　　[5] 席新明，闫小丽.基于创新人才培养的热工基础课程教学改革研究[J].高等农业教育，2011（9）：46-48.
　　[6] 张红霞.从《热工基础》课程实践看“任务驱动”教学法[J].承德石油高等专科学校学报，2011.13（2）：67-69.
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