工程热力学基本概念范文

导语：如何才能写好一篇工程热力学基本概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：数学物理；工程热力学；教学

作者简介：高蓬辉（1979-），男，山西兴县人，中国矿业大学力学与建筑工程学院，副教授；张东海（1977-），男，江苏徐州人，中国矿业大学力学与建筑工程学院，副教授。（江苏 徐州 221116）

基金项目：本文系中国矿业大学青年教师教学改革资助项目（项目编号：2001207）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0087-02

“工程热力学”为能源工程、机械工程、化学工程、材料工程以及航空航天工程等多门学科的发展奠定了基础，热工理论的研究与应用直接决定能源转化效率、节能技术及环境保护实施的成效，对于人类社会的可持续发展具有重大意义。因此，作为高校工科专业的重要基础课，加强“工程热力学”的教学效果就尤为重要。我国近两百所高校开设建筑环境与能源应用工程专业，全部将“工程热力学”课程设置为主干专业基础课之一。“工程热力学”课程不仅是后续专业课程学习的理论基础，同时直接为学生今后的科研和工作实践提供理论指导，具有重要的学习意义和实际应用价值。[1]

笔者根据自身在“工程热力学”课程教学过程中的切身体会和经验，指出应注重将基础数学、物理理论知识融会于“工程热力学”课程讲授过程中，促进学生对热力学中抽象概念和过程的深入理解，达到提高和改善教学效果的重要作用和目的。

一、基础数学物理知识在热力学理论中的体现

热力学的先修课程主要有高等数学和普通物理等课程，在教学中发现许多学生高等数学知识薄弱，需要在课堂教学中讲解大量的高等数学知识，才能使课堂教学质量得到保证，然而却浪费了“工程热力学”课程自身的教学时数，因此探索基础数学、物理知识体系与热力学之间合理的联系以及有机过渡的教学方法成为热力学教学中必须重视的问题之一。

热力学作为一门非常系统且抽象的学科，其科学性、严谨性主要是通过各个章节中贯穿其中的数学体系来构建而成的。如何科学、深入理解这些繁杂这些概念和数学结论，成为课堂教学活动中非常关键的一环。以下我们将例举热力学中非常重要的一些基于数理知识的基本概念和理论推导过程。

1.状态参数

在热力学的教学过程中，我们把系统中瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。[2]热力状态反映了工质大量分子热运动的平均特性，描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。而状态参数是热力系统状态的单值函数，与热力过程无关，状态参数的这一特性的数学特征为点函数，表示为：

（1）

循环积分为：

（2）

在教学活动中，应将微分的理念融入到状态参数概念的讲解中，并通过全微分将热力系统状态参数为点函数的特性进一步阐述，使学生深入理解热力状态参数的特殊性。

2.微变量dh与变化量h的区别

在热力学第一定律的学习过程中，对于焓有两个非常相似的公式：

（3）

（4）

上式（3）和（4），从外形来看，非常相似，且学生在学习过程中，也容易忽视其细微差别。从数学角度来看，在教学过程中应对其进行区分。式（3）为焓的微分计算表达式，dh为焓的微变量值；式（4）为焓的改变量计算表达式，h为焓的变化量，即式（4）是通过对式（3）进行积分后得到的。这些细微概念上的差别，带来完全不同的热力学分析。通过上述的详细讲解和区别，可以加深学生对热力学中相关公式和计算过程的理解。

3.卡诺循环与极限的概念

卡诺循环解决了在一定的高温热源T1和低温热源T2间，热功转换最大效率的问题。由于卡诺循环是典型的可逆循环，在整个热力转换过程中，没有熵产，即没有不可逆因素所引起的做功能力的损失，因此，该循环热效率ηtc=1-T2/T1成为两热源T1、T2之间工作热机的最大循环热效率。

在课堂讲解中，联系实际工业生产和生活中的热力机械，指出实际热力机械的热功转换效率都低于卡诺循环热效率ηtc，原因在于卡诺循环作为可逆循环，是一理想热力循环，其热效率为实际生产、生活中热力循环效率的极限。[3]因此，实际生产和生活中的热力循环效率只能小于卡诺循环的热效率，不可能大于卡诺循环的热效率。这样从数学极限的角度也解释了为什么卡诺循环效率是一定高、低温热源间工作热机的最大效率的问题，使学生更加容易理解卡诺循环这节的相关概念和理论。

4.音速

研究流体在管道内流动时，我们提出了音速α，并且对定熵流动中音速用下面的公式进行计算：

（5）

在得到音速与温度之间的函数关系时，指出理想气体定熵过程方程式：

（6）

对式（6）进行变形，得到 （7）

在将式（7）代入式（5）时，遇到与是否等效的问题，从形式看，一为偏微分关系，另一为全微分关系。但从变量与因变量的角度来看，同样反映出变量与因变量间的函数变化关系，在课堂教学过程中，需要对这一细微差别进行讲解，以促进学生对物理过程以及数学关系的理解，不可一带而过，从而造成学生概念以及数学关系理解上的断层和缺失。

二、构筑基础数理知识与“工程热力学”课程有机结合的教学方法

“工程热力学”课程的一个重要特点是基本理论多，基本概念抽象。为此，在课堂教学中针对基本理论部分，把讲解重点放在基本理论和基本概念的深入理解上，如状态参数、可逆过程、热功转换、热力学第一、二定律、卡诺循环、卡诺定律、熵等，这些一定要详细讲解、分析透彻。特别是热力学第二定律的课堂教学中，因为该部分内容概念抽象、原理费解，又不能用实验来演示，所以学生学习非常困难，但热力学第二定律作为“工程热力学”课程的核心内容之一，非常重要。凡此种种，笔者作为“工程热力学”课程的讲授教师，在教学活动中，认为通过将基础数理知识与“工程热力学”课程有机结合的教学方法，可以提高和改善课堂教学效果，促进学生对“工程热力学”课程内容的掌握和理解。教学活动中可以采取以下的方法，以实现将基础数理知识与“工程热力学”课程结合的教学：

1.课程准备阶段

在“工程热力学”课程的备课阶段，先将本章节内容难以理解的概念、定理以及公式推导过程摘出来，同时考虑这些部分与哪些基础数学、物理知识相关，并将这部分数理知识作为课堂讲授内容的铺垫部分准备到“工程热力学”课程的课堂教学活动中，即将这部分基础数理知识写入课堂讲义、PPT教学幻灯片中。

2.课堂讲授阶段

在“工程热力学”课程的课堂讲授过程中，将热力学基本概念、原理和公式的推导与基础数理知识结合起来，在讲授过程中，实现热力学本身内容与基础数学、物理知识的互动讲解，从而达到改善教学效果、使学生易于理解和掌握的教学目的，实现学生对复杂、难懂内容的系统把握和理解。

3.课后反馈阶段

课后可以与学生围绕课程教学内容进行沟通，对课堂教学不足之处进行查漏补缺，一方面可以掌握学生的掌握情况，另一方面可以对教学方法不断改进，起到再次升华的作用。

三、结论

“工程热力学”作为能源、机械和化工等众多学科领域方面的一门基础专业课，其重要性不言而喻。如何改进已有的教学方法，改善和提高现有的课堂教学效果，成为各高校“工程热力学”课程教师所共同关注的关键问题之一。本文从笔者自身的教学体会出发，根据“工程热力学”课程内容的特点，提出将基础数理知识融入到“工程热力学”的教学活动中，并给出了实现将基础数理知识与“工程热力学”课程结合的教学方法和途径，为“工程热力学”课程的讲授提供了新的思路和方法，对其他课程的教学改革也有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]欧阳琴，寇广孝.建筑环境与设备工程专业“工程热力学”课程改革探索[J].教育教学研究，2011，（12）：191-192.

篇2

关键词：科研案例教学法；工程热力学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0039-02

“工程热力学”是能源与动力工程专业的一门重要专业基础课，其教学与研究的主要对象是热能与其他形式能之间的转换关系、转换规律及应用。它不仅是相关专业课的基础，而且是在涉及能源、化工和冶金等领域，特别是能源转换与利用的各领域中深入研究、开发和创新的基础。该课程的概念性比较强，涉及的理论也较为抽象，同时与生产实际又有十分密切的联系。在教学过程中，对该课程老师和学生都有“难教难学”的感受。如何提高“工程热力学”课程的课堂教学质量，一直是相关专业教师长期探索的目标。

案例教学法是由哈佛法学院院长朗代尔于1870年最先采用的，在法学教育中发挥了极大的作用，并被推广至医学、管理学等实践性和应用性较强的学科的教学中普遍应用。科研案例教学法在案例教学法的基础上，从分析课程特点及课程教学现状入手，在教学内容上尝试选用专业任课教师及课题组已完成的应用到该课程基础知识的科研项目，将其设计、组织并呈现于课堂，使学生在“工程热力学”课程中通过对具体科研案例的讨论、分析、表达等活动，让学生在具体的科研案例中牢固掌握该课程的理论知识，形成理论结合实际的教学方法。在此基础上促使学生积极思考，主动探索，提高自主学习能力、实践能力和创新能力，并能够将“工程热力学”这门课程灵活应用到今后的专业学习和实际工作中。

一、“工程热力学”教学改革研究现状

目前，“工程热力学”教学改革研究主要集中在以下几个方面：第一，教学内容的设置和优化，主要以课程的设置、教学内容的侧重点和更新点作为重点改革内容。[1]第二，实验课教学的改革，主要对实验课的比重、实验教学的方式、实验考核方式以及实验课与科研相结合的教学方式进行了探讨。[2]第三，新方法新技术在“工程热力学”教学中的应用。随着现代技术的发展，多媒体技术、网络技术、视频技术等也被引入“工程热力学”教学中，成为教学改革研究的方向之一。[3-5]

案例教学法在“工程热力学”教学中已有应用，[6，7]但科研案例教学法在工科生“工程热力学”教学中却鲜有报道。在“工程热力学”教学中，授课老师往往采用最多的是“举例”，“举例”虽然有助于理论知识的形象化，但其局限性是仅仅解决了某个独立的知识点，而对知识的整合性较差。而科研案例教学法不同于“举例”的最大区别在于侧重了知识面的涵盖，在具体应用时设定了比“举例”更为复杂的科研案例情境，应用专业术语将不同章节知识点加以整合，形成系统且相对完整的案例，贴近实际，应用性更强。科研案例教学法利用任课老师的科研课题，将已成熟的科研案例设计组织后呈现给学生，能够更好地为学生的专业学习和“工程热力学”课程培养目标服务。

二、科研案例教学法意义及应用价值

将科研案例教学法应用在工科生“工程热力学”课程教学中的意义主要有：一是通过具体的科研案例，增强学生对理论课程的兴趣，培养学生在思考中掌握此学科的基本概念和理论知识。二是通过科研案例教学，可在一定程度上代替部分实验教学，解决经费及设备不足造成的实验难以开展的问题。三是通过针对性强且典型的的科研案例，引导学生思考，加深对知识的理解和记忆，培养学生的自主学习能力、实践能力、创新能力、分析问题和解决问题的能力，为其获得终身学习的能力奠定基础。四是通过科研案例教学，使得科研为教学服务的同时，为学生进一步掌握专业技能和提高实践能力打下坚实基础。五是通过科研案例教学，引导和促进教学老师积累科研案例，从事科研工作，起到科研促进教学，教学促进科研的双重作用。六是通过科研案例教学法在工科生“工程热力学”课程中的应用，进一步完善了工科生“工程热力学”教学方法的改革。

三、科研案例教学法在工科生“工程热力学”课程教学中的应用

1.科研案例教学法在工科生“工程热力学”课程实践教学中的应用

“工程热力学”课程教学的目的就是培养学生掌握热力学基本概念及其基本定律，理想气体的热力性质（包括实际气体），研究热能与机械能之间的相互转换，分析各种热力循环过程、计算与应用热力循环，培养学生独立解决实际热力工程问题的能力。

例如在动力装置循环一章中，通过对蒸汽动力装置循环的过程及效率的学习，研究提高循环效率的方法。那如何让学生更有效地掌握这些方法呢？科研案例教学法应是一个较好的尝试。授课老师通过讲解课题组承担的电厂锅炉改造及其烟气余热回收利用的科研项目，将其问题提出，结合本章基础知识分析解决问题的方法，将完整过程呈现给学生，增强学生对本章知识点的兴趣，同时引导学生自己提出解决方法，教师加以点评，使之在思考中加深对基本概念和理论知识的理解，从而提高其分析问题和解决问题的能力，进而加强科研能力的培养，充分将教学和科研有机地结合起来。

2.科研案例教学法在工科生“工程热力学”课程理论教学中的应用

由于“工程热力学”课程基本概念及基本定律较多，对于学生来说，如此广泛的知识体系难以在短时间内掌握，学生对于“工程热力学”课程的理论知识感觉枯燥，导致教学效果不理想。所以设想在工科生“工程热力学”的教学过程中如果通过典型且含有问题的科研案例，使得抽象的理论变得生动具体，又与实践相结合，既提高了学生的积极性，又使得知识点容易被理解。在讲解热力学第二定律时，介绍了状态参数――熵。同学们对这个参数觉得很难理解，为此引入了课题组承担的住宅中节能技术应用的问题研究。介绍利用熵权理论来确定住宅节能技术评价中各个影响指标的权重，并在此基础上对方案进行优化，从而更直观准确地判断和选择住宅节能方案。因而科研案例不仅有助于实践教学，又有助于理论教学的实施。

3.科研案例教学法在工科生“工程热力学”课程其他方面的应用

此外，工科生“工程热力学”教育中还存在实验难以开展等问题。而科研案例教学法的开展将在很大程度上解决这些问题。科研案例教学中引入实际问题，存在实验过程和实验方案设计。该教学法突出了工科生“工程热力学”的专业特点，突破了教材的局限，使学生紧紧围绕教学重点，通过选择针对性强且典型的科研案例，突出工科生“工程热力学”的专业特点，还可解决因经费及设备不足等造成的工科生“工程热力学”实验难以开展等问题。

四、科研案例教学法在工科生“工程热力学”课程的实施

1.开课前问卷调查

设计课前问卷，问卷涉及项目可行性、案例选择的依据、案例选择侧重的专业方向、案例呈现的方式以及教学效果评价方法等等。

2.收集科研案例

教师收集教研室历年来承接或参与的科研项目，以及文献资料中可用于工科生“工程热力学”课程教学的科研案例（收集的科研案例其内容是公开的，或经课题负责人同意，可用于教学）。

3.科研案例的选择和组织

根据教学内容和学生的兴趣特点，对案例进行精心的概括、组织。案例的设计一是要紧扣教学大纲的知识点，将知识点融入到案例的呈现过程中；二是要具有代表性、针对性、可讨论性。授课章节需选择代表本章重点的科研案例，并针对专业特点做重点选择；三是要具有综合性，是指案例的设计可以在实例基础上进行加工或整合，较全面地向学生展现知识点。同时，案例的选择还需考虑学生的兴趣点，让学生在兴趣盎然的学习过程中，不仅掌握知识，还锻炼科研思维能力。

4.案例呈现和讨论

教师可以通过将文字描述、多媒体手段、图表等多种手段呈现案例，或者将几种手段相结合，引入教学案例。教师呈现案例后，要根据教学目标来一步步地、循序渐进地启发、引导学生积极思考，展开师生之间的对话，充分的沟通能够丰富学生的见识，开拓学生的视野。学生可以分小组合作对案例中的各种问题进行分析和讨论，碰撞思维的火花，发现和探索解决案例问题的方法，体验理论如何应用于实践，实践中如何提炼出理论。

5.案例总结

案例总结是科研案例教学中的最后一个环节，也是最重要的一个环节。在这个环节，教师要将讨论中碰撞出的各种观点和看法进行系统的总结，将案例背后蕴含的理论知识进行归纳。在对工科生“工程热力学”课程科研案例的总结中，不仅巩固了案例讨论的成果，也扩充了学生的实践知识和理论知识体系，加深了学生对于理论知识的理解，促进学生理论联系实际能力的发展。此外，教师还要对本次案例教学进行反思――对案例的有效性反思，对教学的过程反思，对教学的效果反思，不断完善对于科研案例教学法的掌握和运用。

6.教学效果评价

主要采用考试和问卷调查的形式进行教学效果评价。通过与以往教学方式后的考试成绩进行比较，同时，采用课前、课后问卷调查的形式共同分析学生学习效果和教师的教学效果。

工科生“工程热力学”课程一般由各工科院校能源与动力工程专业承担，因能源与动力工程专业每年承接或参与多项科研项目，其中大多是国家级和省级科研项目，具有较高的科研水平和参考价值。科研案例教学在工科生“工程热力学”教学中的应用，一定程度上完善了当前工科生“工程热力学”教学中存在的不足，将科研工作的积累服务于教学，使学生在学好这门课的同时，为其进一步掌握专业技能和提高实践能力打下坚实基础。同时还可提升教师的教学水平、科研能力和综合素质，做到真正意义上的教研相长。

教学有一定的规律，但没有固定的模式。合理采用多种教学手段，激发学生的学习热情，培养学生理论联系实际的作风和创新意识，将是工科生“工程热力学”教学改革的长远目标。

参考文献：

[1]代乾，王泽生，杨俊兰.能源与动力工程专业热工系列课程改革实践[J].中国电力教育，2013，（5）：74-75.

[2]于兵川，吴红特.实验教学与科研有机结合培养学生创新意识和能力[J].实验室研究与探索，2010，29（2）：76-78.

[3]高蓬辉，张东海，冯伟，等.将基础数学物理知识融入“工程热力学”教学中的探索[J].中国电力教育，2013，（22）：87-88.

[4]蒋亚龙.工程热力学课程教学研究初探[J].教育教学论坛，2014，

（4）：97-98.

[5]谭小群，刘英炎.安全工程专业“工程热力学”教学方法探究[J].中国电力教育，2014，（2）：141-142.

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关键词：工程热力学;双语教学;课程体系

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）33-0069-02

随着我国本科教学水平的不断提高和国际化交流与合作的广泛开展，就业市场对本科毕业生的知识结构和外语应用能力有了新的要求，专业外语应用能力成为21世纪国际化专业人才的必备专业素养，直接影响本科毕业生的就业趋向和未来发展。[1-4]我国教育部对本科生的双语课程教学十分重视，2001年教育部在《关于加强高等学校本科教学工作，提高教学质量的若干意见》中提出，要采用英语等外语进行公共课和专业课教学，要求各高校在三年内开设5%～10%的本科双语课程。[5]2005年，教育部在《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中又指出：要提高双语教学课程的质量，继续增加双语教学课程的数量。2007年，教育部在《关于进一步深化本科教学改革，全面提高教学质量的若干意见》中指出，要鼓励开展双语教学工作。教育部2004年8月开始试行的《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》中，双语教学被列为主要评估点之一。双语教学的水平已经成为衡量高等学校办学水平的一项重要指标。我国高校在本科生课程双语教学的实践过程中，近年来取得了实质性的进展，也突显了课程体系构建不合理、重点内容设置不当、教材建设相对滞后、双语教学师资不足、双语学习氛围较差、课程考核评价方法有待改革等问题。为了使“工程热力学”在校级精品课程的基础上进行双语教学，需要对“工程热力学”双语教学的课程体系进行合理构建和重点内容进行设置，以期把该课程建设成为高质量的双语教学课程，为提高本科毕业生的整体质量和英语应用能力奠定良好的基础，以适应国家化人才市场的需要。

一、“工程热力学”双语教学的课程体系构建与实施

“工程热力学”作为能源、环境、机械、化工等大类工科专业的专业基础课，兼有理论性、实践性和工程性，它起到承上启下、从基础课程到专业课程的桥梁作用，是本科生专业课程体系中不可或缺的骨干专业基础课，在上述专业本科生的培养过程中具有重要的核心地位。“工程热力学”课程内容具有概念多、基本理论抽象、富含哲学思维和理念、工程应用领域广泛等特点，要实现该课程的高质量双语教学就要对该课程体系进行合理构建，为保证教学效果奠定良好的基础。该课程经过多年的建设、教学改革和教学经验的积累，已成为校级精品课程，在教师团队建设、师资英语水平、多媒体课件及相关网络资源、课堂教学方法及课程评价方法等方面均具有良好的条件，为“工程热力学”双语教学课程体系的合理构建做了较为充分的准备。“工程热力学”课程教学团队认真研究了国内高校开设双语课程的案例，确定了“工程热力学”双语教学课程体系主要由教学模式、教学团队、教学内容（如课程大纲、授课计划）、多媒体课件、课堂教学实施、多层次启发式教学方法、网络资源、课程成绩评价方法等内容组成，认为教学模式、教学团队和教学团队是保证“工程热力学”双语教学质量的关键因素。

双语教学模式对课程体系的构建起到关键性影响，首先要确定双语教学模式。近年来我国高校开展的双语教学模式主要可概括为全外语型、混合型和部分外语型三种。

（1）全外语型。采用外文教材，直接用外文授课。这种模式要求师生均应具有较高的外语水平。

（2）混合型。采用外文教材，混合外文与汉语授课。与全外语型相比，学生较易掌握课程内容，适合学生接触双语教学的初级阶段，也适合多数任课教师的外语水平。

（3）部分外语型。采用外文教材，用汉语讲授。这种模式适合外语知识和接受能力较弱的生源。结合“工程热力学”课程多年的教学实践，结合现有的师资英语水平和学生的实际英语水平，建议对“工程热力学”采用混合型双语教学模式。

教学团队是实施“工程热力学”课程体系的人力资源保证，教学团队的建设是关键。经过多年的建设，“工程热力学”课程已形成了年龄结构、学历层次、学缘结构等较为合理的教学团队。老教师具有丰富的教学经验，青年教师具有较高的英语应用水平，为“工程热力学”双语教学的实施提供了良好的师资力量。

教学内容是一门课程知识面宽窄、程度深浅、系统性完善度的体现，也是体现课程整体质量的重要组成部分。“工程热力学”在建成校级精品课程的过程中，在教学大纲、教学计划、课程的重点和难点、多媒体课件制作和网络资源建设等方面积累了丰富的素材与资源，为“工程热力学”双语教学的教学内容规划与设置奠定了扎实的基础。

在上述条件下，“工程热力学”课程教学团队经过认真调查研究，并结合现有的师资条件、课程教学资源、学生的实际英语水平构建了“工程热力学”双语教学的“三段一改”课程教学方法，“三段”即课前阶段、课堂教学阶段、课后检验阶段;“一改”即改革课程考核和评价方法。现就“三段一改”课程教学方法的实施构想简要介绍如下：

（1）课前阶段。课前阶段所做的工作重点是确定双语教学模式、选定中文教材和外文教材、编制中英文教学大纲和授课计划、确定课程的主要知识点和重点与难点内容、制作多媒体课件、建立习题与思考题库，并将教学大纲、授课计划、多媒体课件和习题与思考题库在学校的毕博网络平台开放，供学生结合各自的时间、兴趣和特点进行课前预习与课后复习。教师在课堂讲授前预习要求，以保证学生的预习效果。

（2）课堂教学阶段。课堂教学阶段是将课程内容传授给学生。授课语言采用中文和英文，英文讲授不低于50%。教学方法采用启发式、讨论式、课堂提问等方式激发学生的学习兴趣。多媒体课件分别有中文和英文版本，课程的重点内容有中英文对照。课堂教学针对不同英语水平的学生分为三个不同层次，即最高层次、平均层次和低层次。最高层次要求学生以英文教材和英文多媒体课件为主，作业用英文完成;平均层次要求学生以中文教材和英文多媒体课件为主，英文教材为辅，对课程的主要内容能用英文和中文同时掌握，作业以中文为主;低层次要求学生以中文教材和中文多媒体为主，英文教材和英文多媒体为辅，对课程的重点内容能用英文理解和掌握，作业可全部用中文完成。课堂教学的目标是以平均层次为主要教学对象，逐步积累经验后过渡到以高层次为主。

（3）课后检验阶段。课后检验阶段主要包括课程作业批改、网上答疑和讨论、课程实验等环节，不仅可以检验课堂教学效果，巩固课堂讲授的知识，还可以检验学生对知识点的掌握情况，积极征求学生对本课程教学的意见，及时发现教学过程中出现的问题，改进教学方法，提高教学质量。

（4）改革课程考核和评价方法。双语教学的课程考核和评价方法应考虑到双语教学的特点，把英语的应用能力作为课程成绩的重要组成部分，把学生的英语作业、课堂英语提问和交流纳入课程平时成绩，并加大平时成绩的权重，以引起学生对英语应用能力的重视，激发用英语思考和学习的主动性，保证双语教学质量。

因此，合理构建双语教学的课程体系，由任课教师在课堂教学中分层次加以有效实施，并提高学生的自主性和积极性，可确保双语教学取得较好的教学效果。

二、“工程热力学”双语教学重点内容的设置与教学要求

“工程热力学”双语教学重点内容的合理设置是保证“工程热力学”双语教学质量的重要组成部分，重点内容的设置应该基本与中文教学的内容相同，同时应吸纳经典英文教材中的新概念和工程应用，与国际先进水平接轨，满足人才市场的国际化要求。“工程热力学”的内容可分为基本概念和理论、工程应用、常用图表三大部分。结合该课程教学团队多年教学经验的积累，建议将如下内容作为“工程热力学”双语教学的重点内容：

在基本概念和理论方面，主要包括：热力系如闭口系、开口系、绝热系、孤立系;状态参数如压力、温度、比容、内能、焓、熵、火用;热力过程如可逆过程、准静态过程、不可逆过程;热力循环如正循环、逆循环;不可逆因素如温差传热、摩擦耗功、自由膨胀;热力学基本定律如热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律;不同形式的实际气体方程;热效率、制冷系数、火用的概念、常见形式能量的火用、火用效率、火用损失、生成焓、理论燃烧温度、平衡常数、相对湿度、含湿量、干球温度、湿球温度、露点温度、马赫数;卡诺定理、孤立系统熵增原理、克劳修斯不等式;卡诺循环热效率，一般热效率表达式等。[6， 7]

在工程应用方面，主要包括：实际应用案例，气体动力循环如狄塞尔循环、奥托循环;制冷循环如空气压缩制冷循环、蒸汽压缩制冷循环、喷射式制冷循环、吸收式制冷循环;蒸汽动力循环如郎肯循环、再热循环、回热循环;燃气-蒸汽联合循环;燃料电池;燃料电池-燃气-蒸汽联合循环等;湿空气的加热、冷却与干燥等。

在常用图表方面，主要包括：水蒸气表、水蒸气焓-熵图、常用制冷工质的热物性图表、湿空气的焓-含湿量图等。

上述内容是不同层次学生必须掌握的“工程热力学”课程内容基本知识点，对不同层次的学生，主要体现在英语应用能力的要求不同。最高层次同学能够熟练阅读英文原版教材和相关的英文资料，能在课堂上用英语与老师和同学进行流利口头交流，在课后能用英语完成作业，熟练地应用英文多媒体课件进行课后复习;平均层次同学能读懂上述内容相关的英文原版教材内容的相关内容，能用英语在课堂上与老师和同学进行交流，能用英语写作部分作业题，能用英文多媒体课件进行课后复习;对低层次同学，能基本看懂英文原版教材中上述相关课程内容，基本能用英语在课堂上与老师和同学进行沟通，掌握上述课程内容的英文词汇和表达方法，能看懂英文多媒体课件中的上述课程内容。在双语教学中要强调学科的专业性，绝不能把双语教学变成专业外语教学。

三、结论

合理构建“工程热力学”双语教学课程体系和设置课程内容知识点，采用“三段一改”的教学方法，改革课程考核与评价方法，对不同层次的学生提出不同的英语应用能力要求，把学科内容作为课程教学的重点，并在实际教学过程中不断总结经验，改革教学方法，有望使“工程热力学”双语教学的教学质量不断得到提高，把“工程热力学”建成高水平的双语教学示范课程。

参考文献：

[1]龙国智.我国高校双语教学的现状评析[J].改革与开放，2011，

（4）：173-174.

[2]马剑敏，施军琼，胡倩如.生物化学双语教学在我校的实践与思考[J].科技信息，2008，（26）：590-591.

[3]栾晓明，姜，马惠珠.工科专业课程双语教学模式初探与实践[J].高教探索，2007，（6）：169-172，190.

[4]曲燕.推进专业课双语教学的建设和设想[J].化工高等教育，

2010，（1）：84-86.

[5]胡炜，蒋.高校双语教学实践初探[J].改革与开放，2010，（18）：

172-173.

篇4

关键词 热工学；熵；焓-熵图；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）23-0076-02

1 引言

食品冷链物流（Food Cold Chain Logistics）是上海海洋大学食品科学与工程专业食品物流工程方向的专业特色。它是以制冷设施与技术作为手段，以食品冷冻冷藏工艺学作为基础的一项低温物流系统工程，过程要求易腐食品在生产、运输、贮藏、销售直至消费前的一系列环节中始终维持在食品规定的低温环境下，以减少食品损耗，保证食品质量。它是随着制冷技术的发展而建立起来的，热工学中有关热能和机械能之间相互转换的基本理论和热量传递规律，正是低温冷链物流实践应用的理论基础，而活学活用热工学的基本理论知识，对学好本专业起着至关重要的作用。

热工学是一门研究热能利用的基本原理和规律，以提高热能利用率为主要目的的课程，包括工程热力学、传热学和热工基础的应用等部分内容。其中，工程热力学和传热学构成热工学的理论基础，热能转换的基本概念、热力学两大基本定律、理想气体和蒸汽的热力性质与热力过程以及湿空气等内容属于工程热力学部分，而热传导、热对流和热辐射等3种热量传递方式的基本理论（包括导热的基本定律及稳态和非稳态导热、对流传热和辐射传热等）是传热学部分主要讲述的内容。目的是使学生掌握热能转换和利用的基本原理和规律，能够对有关热科学问题进行基本计算训练和获得解决相关工程问题的基本能力[1]。但是，学生在学习过程中反映感到困难最多的就是状态参数概念抽象、图表复杂、知识枯燥等。为此，笔者在教学实践中有以下几点体会和认识。

2 多角度分层次学习抽象概念――以熵为例

工程热力学中常用的状态参数有6个：压力、比体积、温度、熵、热力学能和焓。其中，熵的概念学生最难理解。熵是热力学第二定律导出的重要概念，在热学中得到广泛应用，近年来在经济学、生态学等其他学科中也逐渐得到重视和广泛应用[2]。

介绍“熵”这个字的历史由来 我国最初是没有“熵”这个字的，它是由Entropy这个单词根据意译而来的。1923年，德国物理学家普朗克来我国讲学时，我国物理学家胡刚复做翻译，根据Entropy的定义是热量除以温度所得到的商值，而且这个概念与火有关，于是就在商上另加火字旁，创造了一个新字――“熵”。

介绍熵这个概念的历史由来 熵的概念由德国物理学家鲁道夫・克劳修斯在1850年首次提出，用熵来表示能量分布在空间中的均匀程度，越集中的能量空间分布，系统的熵值就越小；而越均匀的能量分布，系统的熵值就越大，当能量完全均匀分布的系统，熵就达到最大值。

介绍熵的定义 熵是描述所有不可逆过程共同特性的热力学状态参数，它是不能再被转化做功的能量的量度。可逆过程中，δQ/T的积分值和热力过程的路径无关，因此可以断定可逆过程的δQ/T一定是某一状态参数的恰当微分，所以取名为熵（S），它的定义式为dS=δQ/T。

介绍熵的特点

1）熵是状态参数，同状态函数焓和热力学能一样，一般只计算状态参数的变化；

2）计算不可逆过程的熵变时，其值仅取决于给定的状态，与达到状态的过程无关；

3）δQ=TdS的量纲是能量，T是强度量参数，Q、S是广延量参数，计算时必须考虑体系的质量。

介绍熵的物理意义 可分为宏观和微观两个方面：从微观上讲，熵反映的是系统的无序度或混乱度；从宏观上

讲，一个热力系熵的变化，可以表示为熵流和熵产之和，对应选定的环境状态，系统熵的变化是系统无效能变化的量度。

重点介绍熵的本质 熵是一个反映自发过程不可逆性的状态参数，自然发展的情况下，系统各部分能量差总是倾向于均衡。在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵值增大，不能减少，极限的情况（可逆过程）保持不变，即孤立系的熵增原理[2]。摩擦生峋褪鞘挂徊糠只械能不可逆地转变为热，使熵增加；让一个热物体同一个冷物体相接触，热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为止。热量由高温物体传至低温物体，整个系统由高温物体和低温物体组成，高温物体的熵减少，低温物体的熵增加，熵总变化是它们的代数和，是增加的；每一次能量从一个较高水平（比如河水下落时，最初处于较高位置）转化到一个较低水平（比如河水落到坝底，处于较低位置），都意味着下一次能再做功的能力减少了。

介绍熵在其他学科上的应用 熵是热力学第二定律导出的重要概念，它不但在热学中得到广泛应用，而且在生命科学、哲学、经济学、系统科学、生态学、历史学、文学、艺术、语言学、宗教学等社会各个领域的应用也得到很多学者的日益重视。例如：探索将生态系统熵量化为能量输出或输入与经济收入或支出之比；以货币流为参数来计算城镇生态系统的熵变；以熵与焓的关系探讨地球的熵增；生物与环境综合为一个生态系统，生命体时刻与外界进行能量、物质、信息的交换，是一个开放的系统，任何真实的系统都不能脱离环境而存在，可以用“生命熵”来独立定义，用熵来分析一个生命体生长、发育、衰老、死亡的全过程。自然界所有的生物利用和环境的能量交换趋于多样、有序、熵减小，最终被环境选择，得以进化。

3 结合应用实例学习图表知识――以焓熵图为例

水蒸气的热力性质图表是热力过程计算中的重要依据。但是对这一部分内容，学生普遍反映图表太复杂，图中等参数线太多，表中数据参数太多，水和水蒸气状态又十分复杂，应用起来很不方便。

介绍水和水蒸气图表实际应用中的优缺点 水和水蒸气的热力性质表优点是数值的准确度高，缺点是数据不连续，需要用内插法计算近似值，使得查表工作十分烦琐。水和水蒸气的热力性质图的优点是查取方便，热力过程分析更直观、清晰和方便；缺点是数值误差较大，在工程应用容许范围内。优先选用的是水和水蒸气的热力性质图，其中，温―熵图（T-s图）和压―容图（p-v图）主要是对蒸汽热力过程进行定性分析使用，而焓―熵图（h-s图）主要用作对蒸汽热力过程的功量和热量进行定量计算，应用更加广泛。

介绍焓―熵图的基本特点 温熵图中以焓为纵坐标、以熵为横坐标，上下界线分别为饱和水和饱和蒸汽线，交点为临界点，饱和水的左侧区域为过冷水区，饱和蒸汽的右侧区域为过热蒸汽区，饱和水和饱和蒸汽线下方为湿蒸汽区域。此外，图中还包括等干度线簇、等压线簇、等容线簇和等温线簇等。在湿蒸汽区，等压线与等温线重合，是一组斜率不同的直线；在过热蒸汽区，等压线与等温线不同，等压线为向上倾斜的曲线，而等温线是弯曲然后趋于平坦；等容线比等压线在向上延伸方向上更抖些，为方便区别，实用的h-s图中，定容线常用红线或虚线标出。然后，让每位学生画出焓―熵图的草图，并标出上下界线、临界点、三种状态及等干度线簇、等容线簇、等压线簇和等温线簇等，使学生掌握焓熵图的基本要点。

结合应用实例练习查图方法和步骤 学生掌握焓熵图的基本曲线及分布规律后，结合实例用焓熵图查水蒸气的参数，并进一步在图中分析水蒸气的基本热力过程。例如：给出水的温度和焓值，查图求熵值；给出压力和温度，求焓值和熵值等。这就使学生能熟练通过查焓―熵图中定温线和定焓线或者定压线和定温线，直接确定水的状态和各参数的值。

同时，为了加深对比，之后又用同样的条件，查饱和水和饱和水蒸气热力性质表和未饱和水与过热蒸汽热力性质表进行求解，使学生通过查图和表，明显感觉到水和水蒸气的热力性质表的缺c：数据不连续，需要用内插法计算近似值，使得查表工作十分烦琐。而水和水蒸气的热力性质图就克服了此缺点，查取方便，热力过程分析更直观、清晰和方便，但缺点是需要个体肉眼观察，所以数值误差较大。水和水蒸气的热力性质表的优点是数值的准确度较高。

通过应用实例，使学生深刻认识到水和水蒸气的热力性质图表的优缺点和使用场合，在工程应用容许范围内，优先选用的是水和水蒸气的热力性质图，让学生在具体的案例中熟悉并牢固掌握本课程的理论知识要点，培养学生活学活用热工学的基本理论的能力。

4 结束语

教学没有固定的模式，一个教师不仅要有渊博的知识、丰富的实践经验，还要积极思考，探讨能让学生容易接受的教学方法。教师除了从事教学以外，一定要参加科研，把握相关的学科知识前沿以丰富自己的学识，提高自己的业务水平，这是搞好教学工作的重要前提。教学中注意采用多种合理教学手段和方法，在课堂上做到深入浅出，激发学生的学习兴趣和热情，使学生加深对课程的内容理解。同时应广泛借鉴国内外先进的教学经验，勇于尝试改革、积累经验，培养学生工程实践和创新意识，这是教学工作者值得不断探索的努力方向。

参考文献

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关键词：化工热力学 化学工程与工艺 学习兴趣

化工热力学是一门理论性和逻辑性很强的课程，在学习过程中概念多而抽象，并且非常容易混淆，公式繁多并且推导复杂。这些特点使得学生缺乏必要的学习兴趣，造成化工热力学课程的教学效果普遍欠佳。学生形容其是“一大堆的基本概念，没完没了的公式，无穷无尽的计算，是一门“含含（焓）糊糊伤（熵）脑筋”的课程。因此，如何提高学生学习化工热力学的兴趣，使学生能够掌握基本的热力学原理，能够从热力学的观点出发解决日常生活和化工过程中的实际问题，培养他们理论联系实际的能力，是本课程必须首先解决的问题。为此我们进行了一些有益的尝试。从教材选择、调整教学内容、改进教学方法、运用生活实例等方面进行了探索，旨在提高学生学习兴趣，从而加深学生对化工热力学基本原理的掌握与应用能力，收到了较好的效果。

一、选用合适各高校学生特点的教材

目前，化工热力学教材版本较多，有浙江大学朱自强等编著的，有清华大学高光华等编著的，有天津大学马沛生编著的等。每套教材都涵盖了化工热力学的基本教学内容，但又有各自的特点。在教材的选用方面，必须结合高校化学工程与工艺学生的整体素质水平，综合考虑，不宜盲目照搬。如冯新等主编的化工热力学教材，在编写时，始终坚持“从生活中来，到生产中去”的主旨。教材编写内容始终围绕“为什么要学――学什么――如何学――如何用”展开。在近三年采用冯新等编著的新版教材后，武汉工程大学化学工程与工艺专业学生对化工热力学的学习热情明显提高，在教学反馈中，多数学生认为该教材紧密结合生活与化工生产实际，如“液化气成分的选择”、“以压缩天然气为燃料的出租车的里程问题”以及“低温热管降服青藏铁路冻土‘多动症’”、“化工热力学与遏制全球变暖的关系”等科学前沿成果。使他们对日常生活中热力学问题有了进一步的了解，培养了在日常生活中对一些科学问题的分析与思考能力。

二、重视绪论教学，激发学生的学习热情

在一些课程教学中，绪论部分往往是易被教师忽略的章节。但我们在教学实践中发现，一个好的绪论就是一盏指路的明灯，学生对一门课程的兴趣程度，与绪论讲述的好坏，有非常直接的关系。绪论教学不仅可以让学生详细了解化工力学课程的历史发展、学科脉络和学科意义，更重要的是它能适时地激发起学生的学习兴趣，让学生从总体上初步把握课程的内容和特点，为整个课程开个好头。我们在教学中，一般会用4节的时间，先入为主，首选向学生提出一些日常生活中常见的热力学问题与现象，如为什么会有高原反应，为什么铁会生锈，而生成的铁锈不会自动变成铁，为什么化工厂要用这么多的换热器，核电站究竟怎么发电，与普通火电站有什么异同点？通过一系列的提问，使学生产生联想，进而引导学生用热力学的严密思维去思考生活中遇到的一切问题。同时结合我校学生刚经过化工厂生产实习的特点，引导学生思考在化工生厂过程中用到哪些经典的热力学知识，工厂是如何节能降耗的，将重点转移到更接近实际的系统上。通过4个学时的绪论教学，课后总有很多学生围着老师表达想法和看法，表现出对化工热力学学习的极大热情。

三、多应用联系生活和生产实际的实例教学，生动教学内容

枯燥的理论知识永远也吸引不了学生的学习热情，让热力学的知识从生活实践中来，反过来再指导我们的生产实践，才能提高学生对该课程的兴趣。生动的实例是提高学生学习热情的良药。考虑到学生对生产没有感性认识，课程教学应尽可能用从生活中来到生产中去的实例，并精心设计。如在流体的p-V-T关系一章的教学中，以p-V-T行为与液化气成分选择的关系为例，先问学生液化气的选择问题。通过引导学生对一系列烷烃p-V-T图的利用，来解释为什么天然气有这么多的优点，但没有作为瓶装液化气的原因，而瓶装液化气只能选择丙烷和正丁烷。另一个例子是汽车用压缩天然气的问题。作者鼓励学生对武汉市正在运行的出租车司机进行用气经济情况调查，由于多数司机凭经验知道加同样的气，冬天用气比夏天经济，但不知道其究竟是什么原因，通过学生自己向司机的调查与说明，极大地提高了学生的自豪感，深深觉得自己的所学在生活中有用武之地，从而提高了学习的热情。

四、将现代化教学手段与传统板书有机结合，丰富课堂气氛

多媒体教学具有信息量丰富、图表显示方便、链接转移自由等优点。但对于化工热力学课程，从历年教学经验和学生反馈的意见看，完全采用多媒体进行教学，并不是最佳选择。化工热力学教学中大量的公式及推导，大量的热力学图表的集中展示，会使学生大脑高度紧张，而长时间地观看屏幕，也易使学生产生视觉疲劳，跟不上老师的思路，造成学习兴趣下降，反而有损教学的实际效果。

近几年来的实践表明，采用多媒体教学和传统板书教学有机结合的方式，更符合化工热力学课程的特点，有利于学生的互动，更有利于提高教学质量。通过板书，将相关公式与理论推演一步步详细列在黑板上，与多媒体相比更利于学生集中精力，跟随教师的思路进行思考和记录。此外，利用校园网，开设BBS论坛，对课堂教学平台进行延伸，方便学生不受时间和空间限制地进行讨论和提问，也极大地提升了学生的学习热情。

尽管化工热力学的许多内容是枯燥和抽象的，但在长期的教学实践和反思中，我们通过对教材的选择、教材内容的优化、教学方式改革，提高了学生对于化工热力学学习的兴趣和积极性，培养了应用化工热力学的理论和观点解决化工过程实际问题的初步能力。以后，我们会进一步探索课程改革的方法，为培养宽口径、厚基础、复合型的化工高级人才而努力。

参考文献：

[1]冯新，陆小华.以学生为本的化工热力学课程教学改革[J].化工高等教育，2006，（4）.

[2]朱自强，徐汛.化工热力学[M].北京：化学工业出版社，1991.

[3]高光华，童景山.化工热力学[M].北京：清华大学出版社，2007.

[4]马沛生.化工热力学[M].北京：化学工业出版社，2005.

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《冶金物理化学》课程紧密联系化工基础课程的内容，对《无机化学》课程的内容进行了更深一步的理解与扩展，因此，学习内容多且抽象、知识点多、公式多且适用条件苛刻，理解起来相对困难，学生学习相对吃力。针对《冶金物理化学》专业知识特点，讲解时对于难点、抽象点教师可适当减慢讲解速度，同时结合传统板书教学，使学生有足够时间对知识点进行消化理解，然而在少学时的情况下，教师对课本内容的教学不可能面面俱到，对某些难以理解的知识点也没有太多时间进行细化，因此，在这种情况下，就要求任课教师转变传统的教学理念，强调基础、突出重点，对《冶金物理化学》的教学内容讲解的深度进行能做到深入浅出，而不是简单的进行内容裁减，以便在较少的学时里仍能把《冶金物理化学》中的精华讲透，使得学生能够很好地掌握本门课程的内容。对此，在本课程中，我们只要把《冶金物理化学》的内容优化为三大部分［4］，第一部分是冶金热力学基本原理，主要涉及热力学第一、第二、第三定律的基本内容以及多组分体系，化学平衡及相平衡基本理论，安排40个学时;第二部分内容是电化学，主要包括电解质溶液、可逆电池、极化三部分，如强电解质活度及活度系数，可逆电池电动势，电极电势等，安排25个学时;对于这两部分的内容比较重要，且较抽象，比较难懂，学生较难接受，所以安排的课时相对比较多;第三部分是冶金动力学原理，主要分为动力学反应速率方程、反应级数及复合反应等内容，对不同动力学反应级数进行介绍，其中涉及各种反应因素对反应速率的影响，如浓度、温度等，安排15个学时;对《冶金物理化学》课程的整体内容进行优化，并不只是简单的增减，而是要将传统内容与现代内容有机地结合起来，合理地删减，精选冶金化学基础的内容，概要讲解统计热力学，重点讲解热力学基本原理及动力学基本方程。

2探索有效的教学方法

2．1注重知识点的内在联系，强化类比及比较法教学

冶金物理化学课程的理论性较强而且内容繁杂，少学时冶金物理化学教学过程中应该探索该课程的内在联系和本质规律，采用更加有效的课程教学方法，热力学中的反应焓变H与温度T的关系基尔霍夫定律，多组分系统中摩尔分数XA与温度T的关系，化学平衡中的标准平衡常数K与温度T的范特霍夫等压方程，蒸汽压p与温度T的克劳修斯－克拉伯龙方程，以及动力学中反应速率常数k与温度T的阿雷尼乌斯公式，这几个公式在整个物理化学章节是非常重要的公式，在各个章节中也起着化龙点晴的作用，不过，这几个公式的微分式极为相似，通过类比、总结、归纳，发现几个公式在数学上的特征，对公式的记忆和使用都有很大的帮助。

2．2加强新知识点的回溯和实例引伸

冶金物理化学授课中有很多数、理、化基本概念和基础知识对于正确分析和牢固掌握一些基本理论概念、原理非常重要。学生在少学时学习中若不注意基本知识的回溯及引伸将会对所讲知识容易产生脱节，在学习过程中对学习情绪、学习激情产生打击，教学效果则难以保证。因此对于无机化学中的理想气体状态方程、溶液的组成表示、热力学中的焓、饱和蒸汽压等概念;物理学中热量计算和欧姆定律等理论成就;数学中的微分、积分、各种平均值等概念和规律进行简单的回顾，并引伸到热力学的具体问题的分析和解决过程中来，打消学生对新知识心理上抵触，减少学生心理上的负担，起到承前启后的教学效果。对各章新知识点介绍时通过生活中的实例进行启发式引导，最终将学生的思维引伸到讲授新知识点上，提起学生对新知识的学习兴趣，如表面现象中的吸附，通过提问式向学生发问生活中常用的如活性炭、天然黏土等作用，进而引出吸附剂等概念;如讲解稀溶液的依数性时，提及2008年凝冻，交通瘫痪，为此在路面上大量撒盐，归根结底就是溶液的依数性中凝固点下降原理，即盐溶于水后使得水的凝固点降低，这样就可以加速冰的融化［5］。激发学生的学习积极性，提高学生的学习兴趣，也使枯燥的理论教学变得生动有趣。实践证明，在冶金物理化学教学过程中，重视理论和实际结合，根据所授内容，适时引出一些日常事例，常会使学生茅塞顿开，从而引发学生学习冶金物理化学的浓厚兴趣。采取实例教学法，让学生积极主动跟随教师设计推出的问题，启发、引导学生思考、讨论，使学生在良好的互动氛围中深刻理解、领会所涉及的理论知识，并逐渐养成其理论联系实际的思维方式，能够有效提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，增进课堂教学互动，提高教学效果;同时也提高了学生的学习热情，增加了课堂的趣味性，使教学效果事半功倍。

3结束语

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关键词：应用物理；课程体系；教学内容；优化整合

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）50-0040-02

一、前言

物理学的基本原理渗透在自然科学的各个领域，被称为自然哲学，已成为相关应用技术领域的基础和源泉。应用物理专业是一个以物理学为基础，以“应用物理”为核心和特点，强调将物理学知识与实际应用相结合的专业，以培养既有一定物理理论知识，又有一定实验技能与工程技术的理工复合型人才为目标的专业[1]。可是目前许多高校的应用物理专业的培养目标无法实现，其培养质量令人堪忧，其中最迫切最重要的是应该对应用物理专业课程体系进行大力合理改革，对其传统教学内容进行优化重整。

二、应用物理专业课程体系改革和教学内容的优化重整的必要性和紧迫性

2007年2月17日教育部下发了《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》。其中强调要深化教学内容改革，建立与经济社会发展相适应的课程体系，要根据经济社会发展和科技进步的需要，及时更新教学内容，将新知识、新理论和新技术充实到教学内容中，为学生提供符合时代需要的课程体系和教学内容。要采取各种措施，通过推进学分制、降低必修课比例、加选修课比例、减少课堂讲授时数等，增加学生自主学习的时间和空间，拓宽学生的知识面，提高学生的学习兴趣，完善学生的知识结构，促进学生个性发展。

目前的应用物理课程体系仍然主要由普通物理课程（包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理学）、理论物理课程（包括理论力学、热力学与统计物理学、电动力学、量子力学）以及固体物理学构成。应用物理专业的学生经过高中物理、普通物理和理论物理的学习，发现许多课程内容重复出现，以至于相当一部分人认为没有多大差别，只是所用数学工具不同罢了，“高中用，普物用d，理物用”，这充分反映了应用物理专业主干课程体系和教学内容存在的严重问题[2]。即当今的应用物理专业课程体系和教学内容仍没有跳出传统物理学专业和物理教育专业的框架，课程体系僵化，过分强调“系统化”、“逻辑化”，传统的基础和理论物理课程内容重复而陈旧、占用课时过多。没有体现物理世界的发展性，现代性、统一性以及各学科之间的内在联系、相互交叉、相互渗透。普遍存在“重经典、轻现代、重理论、轻应用”的弊端，反映现代科学和高新技术发展成果的课程和教学内容太少，应用物理专业的“应用”特色体现不明显，学生的科学素养、理论和实际相结合的能力较差，无法实现应用物理专业培养目标[3，4]。

“知识爆炸”时代，科学技术的发展日新月异，其在经济发展进程中的作用越来越大，同时也产生了许多新兴学科。教学内容和课程体系是人才培养目标、培养模式的载体，是教育思想和教育观念的直接体现，是提高人才培养效率和质量的决定性因素[5]。因此培养应用物理专业人才的教学内容和课程体系理应满足新时期科技、经济飞速发展对人才培养的需求，所以改革现有课程体系，优化整合教学内容，提高教学效益已势在必行，刻不容缓。

三、课程体系改革和教学内容优化整合原则

课程体系的设置和教学内容的选取要符合教学规律，符合学生的认知规律，由现象到本质，由简单到复杂，同时注意到自然界是普遍联系的，不人为割裂自然科学的内在联系，理论和原理是经典的，但应用要是现代的，按照“少而精”的原则，对传统教学内容实行量的精选、压缩与质的提高。对现有的普通物理（包括力学、热学、电磁学、原子物理学）和理论物理（包括理论力学、热力学与统计物理学、电动力学、量子力学）进行优化整合，绝不搞简单缩减，重新设置课程体系，并对课程开设顺序和时间做出科学合理的安排，同时注入现代化的教学内容，将近代物理和科技发展的最新成果纳入新的课程体系和教学内容，及时反映科学技术研究的新成果，使学生及时了解学科发展前沿的新成就、新观点、新动向。缩减传统课程门数及学时数，以便增开其它应用物理课程及学时数。

四、课程体系改革思路和优化整合的教学内容

1.力学和理论力学优化整合成力学理论。如今许多应用物理专业第一学期就开设普通物理课程力学，到第五或第六学期再开设理论力学，而理论力学前面相当大一部分是和力学内容重复的，如质点运动学、质点动力学、质点组运动学、质点组力学、刚体力学等内容重复量大，这不仅降低了学生学习新知识的兴趣，且浪费了很大一部分教学课时。同时力学课程要求采用微积分、矢量分析、微分方程等高等数学知识研究处理“变”的物理问题，这和学生刚开始接触高等数学知识相矛盾，教师在授课时不得不降低要求讲解，造成学生后续学习理论性强的理论力学的难度增大，教学效果降低。因此打破原有力学和理论力学界限，将它们优化重组成力学理论课程，删除牛顿力学重复部分，去除相对论部分，将这部分移到电磁理论中讲解，力学理论安排到大学第二学期开设，这时学生们的高等数学工具应用较为熟练，已具备了处理“变”问题的科学思维方法和能力，有利于教学质量的提高。精简、优化整合后的力学理论包括：质点力学、刚体力学、非惯性系力学、振动与波、连续体力学、虚功原理、拉格朗日方程、哈密顿正则方程、哈密顿原理、泊松括号与泊松定理、正则变换、哈密顿-雅可比理论、非线性力学简介。力学理论课程既包括牛顿力学，又包括分析力学，将研究力学问题的方法有机辩证地联系起来，物理概念清晰准确，理论体系简洁明了，兼顾了经典与现代、基础与前沿内容，为后续理论课程的学习构筑了桥梁和基础。

2.热学和热力学与统计物理学优化整合成热物理学。据统计，热力学与统计物理学中的热力学部分和统计物理学部分分别占总内容的46%和54%。热学课程中的热力学定律部分和热力学与统计物理学中热力学部分内容（温度与平衡态、物态方程、热力学第一定律、功、热容量与焓、理想气体、热力学第二定律、熵、卡诺定理等）重复率高达1/3[6]。在分子动理论和经典统计部分也有重复，如麦克斯韦速率分布律和速度分布律、玻耳兹曼分布律、能量按自由度均分定理、气体内的输运过程，所以将热力学部分与热学中的重复部分删除，将这两门课程进行优化整合，可以缩减约1/3的课时。优化整合的主要思想是贯穿从宏观到微观，从单个质点到大数量粒子构成的系统这一线索。在热学部分介绍经典热学、热学最新动态、热学在新科技中的应用，统计物理学部分以系综理论为主线，融宏观与微观理论于一体，立足于微观量子理论，从等几率原理出发，循序渐进地阐明统计物理学理论，运用统计物理学理论导出热力学基本定律，将统计物理学概念与宏观热现象相联系和对应，实现热现象的宏观理论与微观理论的有机融合。优化整合后的热物理学内容包括：热力学第零定律与温度、状态方程、气体分子运动论的基本概念、气体分子热运动速率和能量的统计分布率、气体输运过程、功、热量、热力学第一定律与内能、热力学第二定律与熵、固体和液体、相变、统计物理学基本原理、孤立系统、封闭系统、热力学函数及其应用、气体性质、开放系统、量子统计理论、涨落理论、非平衡态统计物理。

3.电磁学和电动力学优化整合为电磁理论。电磁学和电动力学都是研究电磁场基本性质、运动规律及其与带电物质之间的相互作用。电磁学侧重于电磁现象的实验研究，从对电磁现象的研究中归纳出电磁学的基本规律，而电动力学侧重于理论研究，以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础，研究静态、时变态条件下电磁场的空间分布和运动变化规律，以及带电粒子与电磁场的相互作用等问题。考虑到电磁学与电动力学在内容上是相互统一，相互渗透的，可以将它们优化整合成电磁理论课程，将电磁学与电动力学的内容适当贯通，既分层次，又平滑过渡，避免不必要的重复。具体如下：由库仑定律引出电场、电场强度的定义，电通量、高斯定理及场强的计算，由电场力作功的特点引出环路定理、电势、电势的计算；由毕奥-萨伐尔定律引出稳恒磁场的计算、环流和旋度、散度；由电场强度与电势的关系引出真空中的泊松方程与拉普拉斯方程；介绍介质的电磁性质、场与介质的相互作用、静电场边值关系与唯一性定理，运用泊松方程与拉普拉斯方程计算真空与介质中的场强与电荷分布，介绍静电场分离变量法、镜像法；由稳恒电流导出静磁场，由电场中的标势引出矢势、磁标势；对电磁感应、麦克斯韦方程组、电磁波辐射与传播、狭义相对论均单独设章节介绍。对超导、等离子体、巨磁电阻等做简要介绍，丰富理论与实际应用的联系，电路和交流电内容放电工学课程中讲解。

4.原子物理学和量子力学优化整合为近代物理学。原子物理学侧重于原子光谱实验现象的解释、物理思想和物理模型的建立，量子力学是在对原子光谱研究的基础上发展建立起来的理论体系，侧重于微观本质，理论性强。原子物理学的实验研究促进量子力学的不断发展，它们联系紧密，相互促进，其研究对象存在重复，导致目前许多原子物理学教材中的量子力学导论部分内容和量子力学教材存在大量重复，如玻尔氢原子理论、波粒二象性、不确定性原理、波函数及其统计解释、薛定谔方程、平均值计算、氢原子薛定谔方程解、康普顿散射效应、碱金属原子光谱精细结构、塞曼效应等。因此必须对这两门课程进行优化整合，形成新的知识结构体系，其思路是：通过对原子现象的发掘，引出其量子力学的理论本质，同时通过量子力学理论的建立和运用，来研究原子等微观体系的特性。优化整合后的基本内容为：经典物理遇到的困难、玻尔氢原子理论、状态与薛定谔方程、力学量与算符、中心力场、电磁场中粒子的运动、矩阵力学、微扰理论、电子自旋、多电子原子、外场中的原子、多体问题、分子结构和能谱、散射。这样优化整合后课程所需学时会比优化整合前大大减少。

五、整合后专业课程的开设时间安排

根据学生的认知特点和规律、应用物理专业课程之间的关联，优化整合后的课程开设顺序可以这样安排：大学一年级注重增加高等数学教学课时，将高等数学进度尽量前推，大学第二学期开设力学理论、第三学期开设光学和电磁理论，同时开设数学物理方法为后续课程做好准备，第四学期开设近代物理学，第五（或四）学期开设热物理。这样的调整安排能留出更多时间来开设其他应用物理专业课程，有利于学生的就业或继续深造。

六、教学改革的预期效果

1.重构应用物理主干课程体系，避免了基础课程和理论课程教学内容的重复，优化教学内容，缩减课程科目，节省大量课时，将会大大提高教学效率。为应用物理课程的开设、选修课的开设及学生的个性化发展提供了时间条件，突出了应用物理、技术课程的地位和专业特色。

2.为应用物理培养目标的实现，培养合格的应用物理人才提供了可靠保障，课程体系的改革和教学内容的优化重整适应和满足社会发展和科技前沿的需求。教学内容富有现代性，开放性，渗透新的教学内容和思想，使应用物理专业学生在理论与实践技术方面具有复合型的知识结构，为他们今后的创新发展提供坚实基础。

参考文献：

[1]王蜀霞，王新强.应用物理专业课程体系改革实践[J].重庆大学学报（社会科学版），2001，7（05）.

[2]陈波.应用物理学专业《热学》与《热力学与统计物理》课程整合之初探[J].中山大学学报论丛，2004，24（01）.

[3]富笑男，刘琨.应用物理学专业人才培养模式的探索与实践[J].郑州航空工业管理学院学报（社会科学版），2009，28（04）.

[4]石东平，龙晓霞，程正富，代武春，杨守良.物理学专业应用型人才培养课程体系改革探索与研究[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2009，28（06）.

[5]陈波.应用物理专业物理类基础课的课程体系改革之探讨[J].中山大学学报论丛，2004，24（03）.

篇8

一、《热工技术与应用》课程的特点

城市热能应用技术专业是我院的主干专业，《热工技术与应用》课程是本专业的一门主要专业基础课，在东北地区主要研究制热方向。一方面，它为学生今后学习专业课，如《锅炉原理》、《热工仪表与自动控制》等提供必要的基础理论知识和热工分析与热工计算能力，另一方面，通过实验、测试技能等综合训练，提高学生运用理论分析和解决工程实际问题的能力。但是该课理论性强、概念抽象、公式繁多，是学生公认的较难的课程。尤其对于城市热能应用技术专业（高职层次）教学来讲，由于学生高等数学基础薄弱，很多学不好本课程的学生，主要问题是出现在数学基础上。加上学时（56学时）有限，让初次接触该课的学生难以入门，从而产生畏惧心理。如何使《热工技术与应用》课程化难为易、化繁为简、化抽象为具体，以提高教学效果，在这里做初步研究。

二、课程改革的内容

1.教学内容的改革。本课程主要是研究热功转换及热传递规律的基本原理、概念，以及在热能工程问题上的应用。针对本课程概念多、公式多和线图多、理论性和应用性较强这些特点，在组织教学内容时努力做到：①重视基本概念和理论，精简公式推导，让学生理解基本概念和定理的实质，不必过分强调公式如何推导。②强化实际工程应用，将大量实际热力工程知识引入教学，列举大量工程实例，使学生能用热工知识分析和专业相关的实际问题，突出热工知识在城市热能应用技术专业中的应用，有助于培养学生对知识的理解和分析问题、解决问题的能力。③运用图表分析，紧密联系实际。图表分析是热工课中很重要的一部分内容，无论是工程热力学中的过程、循环、热量与功量分析，还是传热学中的换热分析计算，都以图表分析为基本工具。

2.教学方法和教学手段的改革。教学方法和教学手段的改革目的就是要提高课程教学内容的形象性、生动性和通俗易懂性，提高教与学的效率，提高教学质量。根据本课程的性质和内容，选择切实可行的教学方法，如头脑风暴法、分组讨论法、案例分析法和现场教学法等。充分利用现代化教学手段，制作了实用的多媒体课件；借助计算机多媒体演示，使抽象的概念具体化，复杂的问题简单化，繁琐的内容精炼化，实际问题形象化。①头脑风暴法。在教学过程中，针对基本概念和基本理论内容的讲解，应多引用学生身边的例子、工程应用的实例。教师引出问题，有意识地启发学生思考，让他们积极踊跃回答问题，提出自己的见解和方案。最后老师总结，选取最佳方案。这样既加深了学生对概念的理解，又充分调动了学习的积极性、主动性和创造性，并且提升了学生的工程意识和分析问题、解决问题的能力。比如在讲解圆筒壁导热章节时，向学生提出问题：为什么保温饭盒具有保温性能，并设计几种提高保温性能的方案。引导学生积极思考，最后再引申到工程实际-供热管道保温问题上来。②案例分析法。在《热工技术与应用》的教学过程中，应始终把握理论教学联系实际案例的教学思想，突出热工理论和专业相结合的重要性，让学生体会到本课程是与专业密切相关的，进一步增强学生的学习兴趣。比如讲解热力过程与循环时，联系到热力设备是如何制热的。讲解水蒸气饱和压力与饱和温度对应关系时，联系到锅炉热力设备额定工作压力与温度的调解关系。在讲到传热学稳态导热部分时，提出冬天怎样穿衣服会更温暖等问题。学生往往会反应热烈，感到热工学就在自己身边，热工理论并不是高深莫测的，从而消除了畏惧心理，提高了学习兴趣。然后再从身边的问题引申到工程实例，比如锅炉等动力设备的工作原理、热工计量测试仪器仪表的设计开发等，由浅入深，使学生由被动学习变为主动学习，充分提高的了学习效果。③现场教学法。利用实验实训室、实训基地、校企合作单位等途径，组织学生现场教学，帮助学生更好地理解、巩固所学的理论知识，也可以学到更多课堂上学不到的知识，同时加强了学生实践技能的培养。在实际授课过程中，由于我们学院地处哈尔滨，冬天特别寒冷。学院有自己的供暖锅炉房，夏天正值锅炉维修期间，我们可以带领学生到锅炉房现场讲解锅炉炉墙的组成结构。冬天是锅炉运行的季节，我们可以带领学生到现场体会锅炉炉墙的保温效果，并可以参与锅炉的热工测试全过程。不但提高了教学效果，还培养了学生的职业能力。

3.考试改革。在以往的教学过程中，对学生学习效果的评价，无论考试课还是考查课，主要是通过课程考试来实现，存在评价目标单一、评价内容片面、评价方法简单化的缺陷。所以，应该在评价标准方面做改进，督促学生学习。为了体现学生是否对所学知识真正掌握和使用，克服学生为了考试而学习的弊端，使学生走出死记硬背的学习习惯，应探讨灵活多变的考核形式，发挥学生的学习潜能。通过多种考核方式，来评定学生的成绩，有助于督促学生对基础知识的掌握与巩固，以及分析问题解决问题的能力和实际动手操作的能力。

我院是骨干高职院校，城市热能应用技术专业的人才培养模式不同于其他院校，我院的特色和优势是更加强调对学生实践应用能力的培养，注重对学生应用开发、研究、科学咨询和技术转换能力的训练。因此《热工技术与应用》课程作为城市热能应用技术专业的主要专业基础课程，通过课程改革，更加注重行业化的专业方向、应用化的课程教学方法的实施，达到工程热力学和传热学在课程设置上条理清晰，内容关联性强；充分发挥教师备课的创造性，有效避免照本宣科；更能适应行业就业特点和社会经济的发展需求，更能激发学生学习的兴趣，有利于培养学生独立思考问题的能力。

参考文献：

[1]黄敏.热工与流体力学基础[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]徐红梅 .高职热工基础课程的教学改革与实践[M].中国西部科技，2006，（16）.

[3]李广华.关于热工基础系列课程改革的建议[J].装备制造技术，2010，（6）：197.

[4]黄凯旋.刘建华.热工课程教与学改革探索[J].集美大学学报，2001，（9：73.

[5]宋雪静.浅谈高职高专热工基础教学的思考[J].科技信息.2010，（17）：784.

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本书介绍了可燃物的爆轰现象，特别是气体的爆轰现象。首先介绍了爆震波的经典理论、爆震波内的流场确定、包括爆燃以及从爆燃过渡到爆轰过程的气体动力学理论和爆轰产物的动力学、层流结构；随后的章节详细描述了爆震波不稳定结构，文章提出了一维、二维、三维的计算模拟和各种实验结果，讨论了限制和边界条件对爆轰的影响，介绍了作者提出的有耦合的能量释放导致击波强化的起爆机制，称之为SWACER机制(Shock Wave Amplification by Coherent Energy Release)，最后的章节介绍了能够形成爆震波的各种形式和重大问题的回顾和未来爆轰研究的方向。

本书共分8章，1，引言，反映整本书的内容，包括爆燃和爆轰现象、它们的发现、查普曼－儒盖理论、爆轰结构、爆轰产物的动力学、边界条件的影响、爆燃到爆轰的转化、直接起爆和该现象中的突出问题；2，爆燃爆轰的气体动力学理论，包括基本方程、瑞利线和雨贡纽线、查普曼－儒盖解、雨贡纽曲线的熵变、下游流动条件、查普曼－儒盖准则、兰金雨贡纽关系；3，爆轰产物的动力学，包括基本方程、圆柱和球形曲面散心爆轰波、非均匀介质中的散心爆轰波；4，爆轰的层流结构，介绍了理想气体的ZND结构、“病理学”的爆轰和非理想爆轰；5，不稳定爆轰的数值描述，包括线性稳定分析、线性分析的普通模式、非稳定爆轰的渐近模式、高活化能和牛顿极限、多维不稳定的渐近分析和单元间距预测、大的过度驱动和弱热释放的渐近极限、不稳定爆轰的直接数值模拟、一维不稳定性、化学对稳定性的作用、二维蜂窝式不稳定性；6，不稳定爆轰的实验结果：螺旋爆震现象和声学理论、螺旋爆震波阵面、多头爆轰、其它几何形状的蜂窝状结构、单元尺寸和化学；7，边界条件的影响，包括速度亏损、粗糙壁面管内的爆轰、吸音壁、爆轰极限；8，爆燃到爆轰的转变，介绍了爆燃波的气体动力学、跃迁现象的特色、火焰加速机理、爆轰的启动、过渡准则；最后直接起爆部分，介绍了实验和数值模拟、临界管径、直接起爆的其余方式、起爆理论和SWACER机理。

Dr.John H.S.Lee是McGill大学机械工程专业的教授，研究领域是燃烧、爆轰、冲击波物理和爆轰动力学。在这些领域从事基础研究和应用研究已经超过40年。从上世纪60年代以来作者在许多政府和工业顾问委员会中从事爆轰危险和安全的咨询工作，并且获得燃烧协会银牌(1980)、波兰科学院授予的Dionizy Smo-lenski奖章(1988)、Nuna Manson金质奖章(1991)以及两次获得McGill大学优秀教学奖(1989和1995)，当选为中国科学院力学所的荣誉教授(2003)、香港理工大学校友奖获得者(2003)、加拿大皇家学会的成员。

本书内容大多是定性的，着重从物理’的基本概念和现象阐释复杂的爆轰现象，理论与实践结合紧密，对于有热力学和流体力学背景的工程师和研究生是理想的参考书。

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一、材料物理专业的特色

材料物理专业是“研究各种材料特别是各种先进结构材料、新型功能材料物理基础、微观结构以及与性能之间关系的基本规律，为各种高新技术材料发展提供科学依据的应用基础学科，是理工融合的学科”[1，2]。材料物理是物理学与材料科学的一个交叉学科，主要通过各种物理技术和效应，实现材料的合成、制备、加工与应用。主要研究范围包括材料的合成、结构、性质与应用；新型材料的设计以及材料的计算机模拟等[3]。材料物理将理科的知识传授与工科的工程能力培养相结合，使传统材料工艺学与以现代物理学为基础的材料科学相融合，具有“亦工亦理，理工相融”的特点。

二、材料物理化学在材料物理专业中的作用和地位

材料物理化学是贵州大学材料物理专业本科生的学位必修课程，这门课程是从物理化学的角度研究材料科学与工程的基础理论问题，从基础的具有共性的原理及方法来论述各种材料的组成与结构、制备与合成、性能与应用的相互关系。该门课程的教学目的在于提高学生的专业知识水平，培养学生科学的思维方式和独立的创新能力，以及综合运用基础理论来解决实际问题的能力。材料物理化学是材料物理专业非常重要的专业基础课，它以高等数学、大学化学、大学物理等理论基础课程为基础。高等数学是学习物理化学的重要手段和工具，物理化学只有通过数学语言的表达才能成其为真正的科学。认识到大学物理和物理化学中热力学内容的衔接，了解大学物理中原子结构知识的介绍，协调好与大学化学中原子结构部分内容的关系，突出重点，避免重复，讲清难点，是材料物理化学教学中值得注意和认真对待的问题[4]。材料物理化学同时也是材料物理专业的后续专业课程（材料腐蚀与防护等）的基础课程。材料腐蚀与防护课程中的金属与合金的高温氧化的热力学部分，就要运用材料物理化学中诸多热力学基本知识，如G-T平衡图和克拉佩龙方程等。材料物理化学如同一座桥梁，将材料物理专业的前期基础课与后续专业课联接起来，以完善专业知识的系统与连贯性。同时，材料物理化学作为一门重要的专业基础课，是许多高等院校研究生入学考试的必考科目。材料物理化学与材料科学与工程各专业相关的生产生活联系紧密。新材料的设计、合成以及产物性能的提高与可控自由基聚合反应中所用的新型催化剂和引发剂息息相关。在材料表面改性过程中，界面效应是起理论指导作用的。电化学在材料领域应用广泛，例如：熔盐电解法制取金属铝、多种稀土金属及其合金，金属在使用过程中的腐蚀及防护等，新型的化学传感器、燃料电池、锂离子电池的研究和生成都要用到电化学理论。而对于发展迅速的前沿材料纳米材料，如何制备具有规定尺寸和组成的纳米颗粒、测量其性质、了解它们的特殊性质与颗粒尺寸的关系等很大程度上依赖于科学测量手段和化学化工技术，这也离不开材料物理化学基本原理的指导。

三、材料物理化学的教学难点

根据在以往的教学过程中的观察与经验，材料物理化学是一门老师难教、学生难学的课程。这首先是因为材料物理化学课程与数学物理联系密切、抽象概念多、数理推导多、公式繁杂等特点。许多学生见到大段连篇的公式推导就会产生畏难心理，丧失学好该课程的信心，然后就逐渐厌学甚至放弃学习。再加上该门课程对于材料物理专业的学生来说，课时相对较少，要在有限的学时中掌握较多的内容，使得以往的教学出现点到为止，认识学习不够深入的现象[5]。该门课程的授课对象是大学二年级上学期的学生，处于这个时期的学生学习兴趣和学习热情处于整个大学的全盛时期，求知欲强，精力充沛。面对这样的学生，如何有效地利用他们的求知欲，激发起学习该课程的兴趣，并针对他们的缺点，制定行之有效的方法及对策，使其通过该门课程的学习，培养起运用物理化学的方法进行科学研究和解决实际问题的能力，是值得我们教学工作者值得思考并认真对待的问题。

四、材料物理化学的教学改革

针对上述问题，为提高材料物理化学的教学质量，激发学生的学习兴趣，培养学生能力，我们对材料物理化学课程教学进行了多方面的改革。

1.教学内容上的改革。（1）教学内容与材料物理专业特色相结合。针对材料物理专业“亦工亦理，理工相融”的特点，材料物理化学的教学思想与内容安排也要做到理工相融。既要把重点放在物理化学的基础理论、基础知识、基础技能的教育上，比如要对基本概念有比较深的理解，对重要公式能够熟练掌握，对课程作业有严格的要求等，以加强学生对理论知识的认识和理解[6]。同时，教师也要认识到工程教育是材料物理专业学生培养中不可缺少的重要组成部分，要彻底改变传统物理化学教学模式下工程教育处于从属地位的状况。我们既要强调物理化学学科的理论性和科学性，又要从工程需求的实际出发进行考虑，不能重科学轻技术、重理论轻实践，不能从理论到理论，而应注重相关结论的物理意义、适用范围，注重科学理论与工程问题的结合。（2）教学内容与科研实践相结合。材料物理化学课程应积极倡导科研与教学资源共享，以科研促进教学，适时地将最前沿的科研成果渗透到教材、教学和实验中。将科研课题和教学相结合，实现科研对教学的带动作用。如能实现教学和科研的互动，这将为本科生完成毕业论文，继续读研深造奠定坚实的基础，并能大大提高学生分析问题解决问题的能力、实验操作能力以及计算机软件的使用能力。同时将教学与教师的科研实践相结合，还有利于调动学生学习和进行实验操作的积极性及兴趣，启发学生的思维，激发其探索精神。例如，可将材料物理系教师的科研课题“稀土氧化物纳米颗粒的制备”与相关化学热力学和界面现象的知识相结合来进行教学，将教师课题“激光熔覆制备生物陶瓷材料”与相关的热力学知识相结合，如反应吉布斯自由能的计算及其作为反应判据的应用，等等。还可以鼓励感兴趣的学生参与到教师的科研实验中来，学以致用，加强知识点理解的同时，拓宽视野，锻炼科研及动手能力。