工程热力学与传热学课程教学改革探索

“工程热力学与传热学”的主要内容是研究热能利用的基本规律，提高热能利用率的方法及热能利用过程与其他热现象中的热量传递的基本规律[1]。掌握和了解能量转换的基本知识、工程传热问题计算的基本方法是农业机械化及其自动化专业学生从事本专业工作所必备的基本技能。由于其具有内容抽象、理论性强、公式繁多且复杂、涉及知识面大等特点，造成学生学习积极性不高、教师授课压力较大[2]。本文总结了教学过程中存在的主要问题，并从教学内容建设、教学方法和考评机制改革方面进行了探讨。

一、“工程热力学与传热学”教学现状

（一）课时不足

农机专业现行培养方案中，“工程热力学与传热学”总学时数为30，其中实验学时为6，课堂教学学时数较少，增加了学习和教学的难度。所用教材为张学学主编的《热工基础》，共十二章内容，笔者根据近几年的教学经验，用30学时讲授全部内容且保证教学质量难以实现，加之在理论分析时如开口系统的稳定流动能量方程、卡诺定理的证明熵的导出、导热微分方程等需要占用大量的学时，如何取舍讲授内容成为重中之重。

（二）先修课程知识缺失

“工程热力学与传热学”与许多课程都有密切联系，涉及知识面大，在开设本课程之前，应已修并掌握高等数学、流体力学、大学物理等课程。农机专业的培养方案中并没有设置流体力学课程，学生在学习基本概念、理想气体的性质与热力过程等内容时没有困难，但在重点介绍对流换热的数学描述过程中的连续性微分方程、动量微分方程、能量微分方程和管内强迫对流换热的影响因素时，由于流体力学相关知识的缺失，导致学生难以完全理解。且该课程第五学期开设，此时学生在第一、二学期学习的高等数学知识逐渐模糊，加之掌握水平不一，导致学生对导热微分方程式的推导如其中泰勒级数展开不能很好地理解，涉及可逆过程的体积功、技术功对积分偏微分感到恐惧，甚至产生排斥心理，大大降低了学习“工程热力学与传热学”的信心。

（三）学习主动性不足

首先，教学内容中理论分析涉及许多数学理论，经验公式繁多，难于理解和记忆，系统性较差，重点分散，同时课程学分少[3]。上述诸多问题造成学生主动学习的兴趣和积极性大大降低，上课前完成课程预习的学生很少，由于大三学生学习任务重，能够课后复习的学生更是微乎其微。其次，学生在本科学习阶段对所学该门课程内容在今后的实际工作过程中不确定是否能用到，造成主动学习的动力缺失。

（四）教学手段单一

授课是教学的中心环节，常规的授课方式多为教师授课为主，通过幻灯片和板书相结合的形式进行讲解，按照教学的内容分别介绍章节的基本概念、定律和复杂的计算公式，内容抽象晦涩，学生只能被动接受，与学生互动效果不理想，教学过程中缺少有效反馈，难以激发学生学习的兴趣。

（五）实践环节薄弱

理论学习最终要以实践应用为落脚点，实践中发现的科学问题进而促进理论的提升，但在“工程热力学与传热学”课程的学习过程中实践环节比较薄弱，所开展的实验受多因素的限制，多为认知性、验证性实验，如本课程开设的二氧化碳临界状态观测及p-v-T关系测定实验、气体定压比热测定实验和自由对流横管管外放热系数测定实验，缺少综合设计性实验。限制了学生创新能力的发展，加之学生缺少相应的工程实践经验，更难以达到培养学生创新思维、发现问题、分析解决实际工程问题的目标。

二、“工程热力学与传热学”教学改革策略

（一）整合教学内容

坚持以产出为导向、以学生为中心和持续改进为基本理念，根据学时调整课程的内容，修订教学大纲[4]。在教学中用精细的教学大纲控制教学开展，突出课程的系统性和逻辑性，注重讲解定理、基本假设和应用范围，简化或省略与今后工作联系不大的理论和公式的推导过程，重点培养学生解决实际工程问题的能力[5]。

教学内容调整如下：第一篇工程热力学部分，重点介绍基本概念，主要包括热力系统及其分类，平衡状态及状态参数、准平衡过程、可逆过程、热量和功量的计算；热力学第一定律的实质，闭口系统第一定律表达式、开口系统稳定流动能量方程式的推导；正向卡诺循环和卡诺定理、克劳修斯积分不等式、孤立熵增原理；理想气体的性质、理想气体的状态方程；水蒸气的产生过程和湿空气的性质、湿空气的焓—湿图。简单介绍理想气体的热力过程、逆向卡诺循环和水蒸气的基本热力过程。自学动力装置循环、制冷装置循环。第二篇传热学，重点介绍热量传递的基本方式，导热稳态导热计算、单向流体强迫对流换热特征数关联式、辐射换热的基本概念基本定律，传热的过程及换热器。简化对流换热的数学描述，辐射换热的计算方法，自学非稳态导热有关内容和对流换热的实验研究方法。同时合理优化实验教学，引导学生根据所学原理，分组自行设计实验方案及步骤，如开展翅片管束管外放热传热实验，培养学生利用所学理论知识开展创新活动，激发学生创新意识。

文章来源：《湖北农机化》 网址: http://www.hbnjhzz.cn/qikandaodu/2021/0709/1509.html