基于一流本科课程建设的工程热力学教学改革与探讨

    卢春萍 牛建会

    摘?要：论文介绍了基于能源工程系实施“能源类招生、平台培养”的状况，“工程热力学”课程组制定了一流本科课程建设方案，其中“青年教师高效培养模式”“PPT课件+翻转课堂的教学模式”“课程教学内容取舍的探索研究”“制作多个专题的多媒体课件”等具有一定创新性和可操作性，实践环节也取得了一定教学效果。

    关键词：工程热力学;课程建设;课堂;多媒体课件

    1 绪论

    根据《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》和《河北省教育厅关于开展一流本科课程建设的通知》，河北建筑工程学院制定了一流本科课程建设实施方案，组织申报了一流本科课程建设项目。2019年能源工程系实施能源类专业大类招生、平台培养的教学改革举措，成立“工程热力学”课程组，获批了校级线下一流课程建设项目。

    “工程热力学”课程组结合普通高校学生学习状况及特质，确定课程建设目标和实施方案，以提高青年教师教学水平为契机，改善目前课堂“学生沉默状态”，焕发课堂生机活力;以提升学生综合能力为重点，重塑课程内容，创新教学方法及手段，较好发挥课堂教学主阵地、主渠道、主战场作用。

    对于非一流高校，作为多年学校重点建设课程，“工程热力学”课程组先期做了一些教学教改工作，主讲教师除优化课堂教学外，在教学方法、教学内容和教学手段上都在努力探索与实践，比如：“启发式”“互动式”等教学模式;研制工程热力学多媒体课件;研制出开闭卷题型的试题库等;同时积极申报教研项目、发表教研论文，编写教材，并取得成果如下：

    （1）发表论文：《热工基础课程教学的探讨》《工程热力学典型题的教学探讨》。

    （2）完成教研项目：《分析方法研究填埋气供暖技术应用》（省级）;《工程热力学优秀课程建设》（校级）;《专业基础课教学中提高学生专业素质的研究与实践》（校级）。

    （3）教材及获奖：能源工程系教师合编教材《热工基础》，普通高等教育“十一五”国家级规划教材，中国电力出版社出版，获得河北建筑工程学院优秀教材一等奖;课程组制作《朗肯循环》微视频获学校第一届微课大赛三等奖。

    2 结合目前教学中存在的问题，围绕学校一流本科课程建设目标和建设内容，制定课程建设方案并实施

    由于“工程热力学”理论性强、难点内容较多、概念抽象等，学生钻研精神不足，个别学生基础薄弱，存在不及格率较高、难点内容学不透彻、课堂积极性调动不起来等问题，课程组从以下几方面做了课程建设探索与改革。

    2.1 以培养培训为关键点提升教师教学能力，使教师队伍真正强起来

    “工程热力学”课程组成员5人，职称、年龄结构匹配合理、学历层次也较高。目前存在主要问题：2个近三年入职的教师，对课程难点内容的理解不够深入;面对基础课程理论性强、概念抽象的特点，如何引导学生深入浅出，激发课堂兴趣等还存在很大问题;教学多年的教师也面临“课程难点内容是否讲解透彻”“学生对难点内容理解效果如何”等问题。

    课程组针对问题采用如下措施：

    （1）采取“一对一培养模式”“高效培养模式”，发挥好“传帮带”作用。一名老教师对应培养一名青年教师，二者共同承担教学任务，青年教师多上讲台，从教学内容、教学环节“全程”指导，改变过去青年教师助课一轮，二轮就直接上讲台的现象。听课信息及时反馈，对上课中存在严重问题，课程组集体讨论。培养计划可以指定3～5年，改变青年教师“自我成长”“自我成熟”的现状，形成卓有成效的培养模式。

    （2）强化教学研究，定期集体备课、研讨课程“重点、难点内容”。课程组制定教学研究课题，比如“及损”“溴化锂吸收式制冷循环”等，申报教研项目，其中省教育厅项目《分析方法研究填埋气供暖技术应用》。课程组有业务能力强、丰富经验的主讲教师，也有新手需要培养，定期集体备课，共同研讨“重点、难点”教学内容及教学方法。考虑“大类招生、平台培养”的模式，课程组教师资源共享，统一选取教材，教学内容选取、习题选取等需要讨论。

    （3）青年教师培养与培训相结合，推动教师培训常态化。除了采取“一对一培养模式”“高效培养模式”外，课题组定期组织“课堂观摩课”，对重点、难点内容进行“讨论课”“培训课”，推动教师培训常态化。另外，创造条件和机会去参加省内外的教学研讨、一流课程建設培训，比如慕课培训等。

    2.2 以提升教学效果为目的创新教学方法，采用翻转课堂式教学模式，使课堂活起来

    课程组基于如下思想：强化课堂设计，解决好怎么讲好课的问题，杜绝单纯知识传递、忽视能力素质培养的现象，采用翻转课堂式教学模式，具体做法如下：

    （1）对每一章内容进行“指导性学习”“讨论性学习”划分，“翻转课堂”讨论内容多选有工程应用背景等，其教学效果：强化师生互动、生生互动，杜绝教师满堂灌、学生被动听的现象。

    （2）对“翻转课堂”讨论内容的组织实施，将班级分设讨论小组，课外讨论、自学，每人写出讨论总结，课上进行汇总，将问题细化、透彻化，优化了“传统+翻转课堂”教学模式。通过“翻转课堂”互相讨论，可以培养学生多角度、批判性思维的能力。

    2.3 采用“PPT课件+传统板书”的教学手段，课堂教学信息量大

    作为公式多，推导过程多的基础课程，大多数教师习惯板书表达，其中一位主讲教师曾在能源与动力工程专业的教学中采用“PPT课件+板书”，课堂教学内容丰富、信息量大，教学效果良好。

    课程组要求任课教师采用“PPT课件+传统板书”的教学手段，而且对PPT制作提出了一定要求，具体要求如下：

    （1）PPT课件制作要求与教材相匹配，可以插入动画、动态图、图片等，制作质量要求精良，保证图片清晰美观，如教材图片需要用CAD绘制等。

    （2）PPT课件制作中采用“超链接”，将公式推导过程完整的表达在“超链接”页面，清晰条理性好，与板书相比，节省了一些时间。

    （3）对PPT课件的教学内容也做了一定要求，基础课程具有“内容太细化，公式多、推导多”的特点，要求对“重点、难点内容”课件中描述完整、表达清楚。

    2.4 作为能源大类招生的平台课，课程教学内容“取舍”探索研究

    能源工程系三个专业“建筑环境与设备工程”“能源与动力工程”“新能源工程”的平台课“工程热力学”，课程为56学时（6学时实验、50学时理论课），工程热力学基本理论部分包括：基本概念、热力学第一定律、理想气体的热力性质及热力过程、水蒸气的热力性质及热力过程、热力学第二定律;应用部分主要包括：湿空气、气体与蒸汽流动（喷管）、蒸汽动力循环、制冷循环。对于三个专业的平台培养，若学时足够，应用部分全部细讲比较好，但目前学时偏少，如何对教学内容作取舍，总思路：应用部分内容要求满足应知应会的基本要求;对后续课程学习所用较少的难点知识，采取“舍”，采取指导性学习方式;对工程应用较多的重点知识，采用“多取”，重点讲解、讨论等方式强化。

    大致教学内容上做如下调整：

    （1）基本理论部分：“基本概念”学时量减少，重点概念“可逆过程”“热力循环”学生写学习总结;“热力学第一定律”精讲，概念、推导及应用，做重点讲解;“理想气体性质及过程”学时量减少，有些内容只讲“枝干”，“细节”内容安排自学;“水蒸气性质及过程”精讲，重点“水蒸气热力性质表、图”“水蒸气热力性质软件”重点介绍;““热力学第二定律”是教学难点，是高等工程热力学的基础、考研必考内容，后续课程及工程应用很少，处理方法：框架讲解，考研学生在线辅导、在线讲解。

    （2）应用部分：基于三个专业的平台教学，应用部分内容的选取更难，“湿空气、制冷循环”是“建筑环境与设备工程”的教学重点，“气体与蒸汽流动（喷管）、蒸汽动力循环”是“能源与动力工程”的教学重点，相对“新能源工程”内容分量差别不大。在课程学时偏少情况下如何平衡选取？课程组作如下考虑：由于基本理论部分教学内容、教学手段作了调整，学时上有结余，应用部分的内容全部选取，重点、难点内容做精讲，其他部分采用指导、讨论、自学的方式。

    2.5 激发学习动力和培养专业志趣，制作多个专题的多媒体课件

    对某些专题做课件，包括热力发电循环、磁流体发电、太阳能热利用、热管、燃料电池、半导体制冷、热泵等技术专题。对制作专题的多媒体课件的内容及形式说明：

    （1）“热力发电循环、热泵”专题内容，能量转换基本原理学生已掌握，需要对实际循环与理论循环简介，对工程实际应用及国内外技术发展前沿介绍，采取插入视频、著名学者学术研讨报告等。获得实践的教学效果：学生深入理解重点知识、培养分析解决综合问题的能力。

    （2）“磁流体发电、太阳能热利用、热管、燃料电池、半导体制冷”专题内容，作为新能源、新技术介绍给大家，了解该课程应用方面的新能源技术，提高学生综合专业素质，也采取插入视频、著名学者学术研讨报告等方式，专题课件报告在学生开设课程中穿插，培养了学生学习课程的兴趣，开阔了学科领域视野。

    2.6 以激发学习动力和专业志趣为着力点，完善学习过程的评价，使学生忙起来

    基础课程枯燥难懂，对重点难点分组讨论学习，讨论过程及评价的实施可以课堂内外、线上线下;讨论学习内容分为“深入研究型”“问题探究型”等，提升课程学习的深度;讨论学习成绩评定形式采用“论文式”“报告答辩式”等;具体做法如下：

    （1）对每一章的“知识节点”进行“深入研究型”“问题探究型”等划分，分配给讨论学习小组;教师需写出讨论提纲、提出问题等。该内容可以课堂内外、线上线下实施。

    （2）对“翻转课堂”讨论的内容，实施过程进行量化打分，作为学生综合成绩评定。

    3 结语

    课程组紧紧围绕学校提出的一流本科课程建设任务，改变教学观念，树立课程建设新理念，推进课程改革创新。特别针对消灭“水课”，建设“金课”的办学思路，寻求课程建设中存在的问题，制定教改方向及措施，优化线下一流课程建设，实践环节教学效果良好。

    今后还将结合线下课程建设的经验，开展线上线下混合式一流课程建设，包括慕课、在线课程等建设。

    项目：1.2020年河北建筑工程学院一流本科课程建设项目;2.2020年校級教育教学改革研究与实践重点项目（地方工科院校创新创业教育生态系统的构建研究与实践），项目编号“2020JY003”

    作者简介：卢春萍（1966—?），女，教授，河北建筑工程学院能源工程系，研究方向：供热、节能技术。

    通讯作者：牛建会（1981—?），女，副教授，河北建筑工程学院能源工程系，研究方向：制冷空调热泵技术研究。