工程热力学研究范文

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关键词：工程热力学；教学研究；教学措施

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）04-0097-02

一、前言

《工程热力学》是能源动力、化学工程、航空航天等众多工程类专业的一门重要专业基础课，是培养在涉及能源特别是与热能相关的各领域中具有创新能力人才的基础。该门课程学习的好坏将直接影响到后续专业课的学习效果，从而最终影响学生的专业综合水平。与其他课程相比较，《工程热力学》课程具有公式较多、逻辑性和理论性较强、概念多而抽象、应用条件较复杂等特点，因而很多学生反映这是一门较难学的课程。甚至有些学生在刚接触这门课时便感觉学习困难，产生了抵触情绪。

二、《工程热力学》课程的研究内容及目前教学现状

《工程热力学》主要研究与热能工程相关的热能和机械能相互转换的规律，它着重应用热力学两个基本定律分析热能过程中有关的各种热力过程及热力循环，从理论上研究提高热能和机械能转换有效程度的途径。其内容包括热力学的基本概念、热力学第一定律、理想气体的热力学能等基本参数的计算、理想气体的热力过程、热力学第二定律、气体的流动、压气机的压气过程、气体动力循环、制冷循环等，其主要特点是理论分析、实验研究和工程实际应用紧密结合，分析推理的结果具有高度的可靠性，条理清楚，逻辑性强[1]。《工程热力学》课程具有的特点使得学生反映难学，教师反映难教，最终导致教学效果不佳，学生对知识点掌握不够，考试不及格率较高。传统的教学以理论传授为主，但对于一些以应用型培养为定位的新建本科院校来说，更重要的是要培养工程背景下学生利用所学理论知识去分析、解决实际工程问题的能力，因此深入开展《工程热力学》的教学研究显得十分必要。

三、《工程热力学》课程的教学措施

1.上好绪论课。很多学生误认为绪论课中没有涉及到具体的、重要的知识点，而且也不属于课程的主要考试内容，因此觉得它不重要，上课也不认真听讲和记笔记。事实上，绪论课作为《工程热力学》课程的第一课，在教学中具有特殊的教学地位和重要意义[2]。绪论课中教师可以讲授热能动力工程的重要地位，介绍一些典型的能量转换装置工作过程（例如蒸气动力装置、内燃机、燃气轮机装置以及蒸气压缩制冷装置等）、《工程热力学》的研究对象及研究方法（宏观法和微观法）等内容。通过绪论课，教师不仅可以让学生初步建立起《工程热力学》的基本概念，使学生掌握本课程的思维方式和基本理论体系，而且能使学生明白本专业为什么要开设《工程热力学》、《工程热力学》的主要学习内容、学习方法以及学好这门课的注意事项，从而激发学生学习《工程热力学》课程的兴趣和爱好，坚定学习该门课程的决心。

2.充分调动学生的主动性和积极性。由于《工程热力学》课程公式多、概念多，计算复杂，学生学习起来有一定难度，有些学生在刚开始接触这门课时就有抵触情绪，这就需要充分调动学生的主动性和积极性。首先，必须要求教师课前充分备好课，合理组织教学过程，恰当运用有效的教学方法；做到教学内容精炼充实，重难点突出，逻辑严密，使学生易于接受讲解的知识点。学生只有在听懂课的前提下才会对课程产生兴趣，从而调动他们的主动性和积极性，激发他们的潜能。其次，在上课过程中可以适当引入一些生活中常见的实例，通过对这些实例进行分析，把枯燥乏味的理论知识运用到具体的实际问题中，并采用启发式教学培养学生独立思考问题的能力，提高他们学习的主动性。第三，教师应结合当前工程热力学领域的相关热点问题[3]，如提高热机效率、节能降耗、低碳环保以及核电事故等，开展课堂讨论和专题研讨，通过这些热点问题培养他们对《工程热力学》的兴趣。

3.在知识难点上完善教学方法。以热力学第一定律为例[4]，在学习该定律时，不少同学对热力学第一定律的两套符号的掌握有困难，经常混淆教材提供的两个公式。这种情况下，教师就应在课本的基础上，进一步完善教学方法。例如授课时可以在教材提供的知识点的基础上进一步延伸，将热力学第一定律在形式上概括总结成：体系内能的增加等于体系增加的能量（Q）减去体系消耗的能量（W）。当假设体系从环境吸入热量时，公式中的Q自然就为正；而当环境从体系吸入热量时，Q自然就为负；同理，体系对环境做功，W为正，环境对体系做功，W为负。关于Q和W数值的正负号选取时只要注意下列原则即可：实际发生的情况和定义一致则取正，和定义相反则取负。例如当W定义为环境对体系做功时，若环境确实是对体系做功，则W的数值取正，否则W取负值；Q在数值上的正负号取法同W。这样一来就避免了学生对公式中Q和W的正负号以及Q和W数值的正负号不能很好把握的问题，可以帮助学生更好地掌握并运用热力学第一定律。

4.正确对待公式的记忆与推导。《工程热力学》课程的公式比较多，学生反映记不住，而且有的公式在形式上相类似，很容易记混淆。其实要让学生记住所有的公式一是不现实，二是也没必要，这就需要在教学过程中理清哪些公式需要记忆，哪些可以根据记忆的公式现场推导。例如闭口系统能量方程的四个式子可以要求记忆，一是比较简单，二是这四个式子非常重要，讲解后面的知识点时需要用到。但理想气体的各种过程（包括定容、定压、定温）中比熵的变化就不需要记忆，完全可以根据比熵的原始定义再结合闭口系统能量方程直接推导而得到，如果同学对基本概念和基本公式的掌握足够熟练，对这些推导会形成条件反射，不需要借助草稿纸直接在脑海中就可完成整个推导过程。这样无形之中就减少了很多公式的记忆，但需要用到的时候又能立刻得到。

5.采用现代化教学手段。随着现代信息技术的发展，多媒体教学越来越广泛地应用于教学领域。利用多媒体教学中图像、动画、声音等元素的优势，既进一步丰富了教学内容，又使教学过程更加形象生动，加深学生对知识点的理解，便于学生接受。例如在讲解活塞式压气机的压气过程时，如果利用板书在黑板上讲解压气过程，学生会感觉比较抽象，但如果利用flash制作的动画来演示时，学生对压气机的压气过程就会一目了然，感觉更直观，更加便于理解和接受。另外在讲解压缩过程、平衡态等一些相对抽象的过程和概念时，如果借助于多媒体技术也会起到事半功倍的效果。

6.注重学生工程意识的培养。全日制大学生一般对工程常识较缺乏[5]，针对这一特点，教师授课时可以以课程为载体，适时向学生介绍所学理论知识在实际热工设备中的应用。例如授课时可以多举一些例如锅炉、热水器、散热器、涡轮机、压气机、喷管等典型热工设备的例子，分析这些设备在实际工作工程中消耗的轴功、系统和外界交换的热量、能量转换关系等。通过分析这些实际工程设备的工作工程，能够使学生掌握不同设备的能量转换关系和特点，并了解在哪些情况下，可以将工程实际问题进行简化，从而建立他们的工程意识。

《工程热力学》作为众多工程类专业的一门重要专业基础课，学生接触较早，对他们后续学好其他专业课会产生一定的影响。如何上好这门课，是每一位《工程热力学》教师应仔细思考的问题。只有在教学实践中不断丰富和调整教学内容，不断改革和探索教学方法和教学手段，才能达到较好的教学效果。

参考文献：

[1]印洪浩.基于建构主义理论的工程热力学教学研究与实践[J].航海教育研究，2007，（2）：53-55.

[2]王志军，高保彬，宋文婷.工程热力学绪论课的重要作用及其课堂教学设计[J].教育教学论坛，2012，（9）：237-238.

[3]耿凡，王迎超.工程热力学课程的研讨式教学改革[J].中国电力教育，2013，（5）：76-77.

[4]蒋亚龙.热力学第一定律的教学探讨[J].时代教育，2011，（7）：6-7.

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【关键词】能源新形势 动力工程及工程热物理 研究生 课程教学

【基金项目】长沙理工大学2016年度校级研究生教研教改项目：新形势下动力工程及工程热物理研究生课程优化设置研究（JG2016YB05）。

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0158-02

1.引言

能源是人类活动的物质基础，社会的发展离不开优质能源。对于目前的中国而言，实现经济增长与保护环境的平衡将是未来面临的一个严峻挑战。为此， 2014年国务院了《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》，明确强调要深化能源体制改革，加快重点领域和关键环节改革步伐。2016年，国家发改委等联合《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》，提出了未来十年中国能源互联网发展的路线图。改革与发展已经成为了能源行业的显著特征。随着产业结构调整与培育新兴战略产业步伐加速，节能减排与新型能源产业的战略地位将愈加突出，能源行业的机制体制改革以及能源互联网的兴起，对能源技术人才提出了更新和更高的要求。中国能源产业近几年发展迅速，社会各界都积极投入到先进能源技术的开发与产业的建设当中，但在这繁荣的表象背后，由于技术、管理、投资等原因，还存在诸多问题。这些问题究其本质仍然是人才的问题，要解决这个问题，就必须从教育入手，大力培养人才[1]。然而，目前我国新型能源技术人才普遍匮乏，高校的科技资源优势还未完全在能源领域释放出来，在人才培养方面急需跟上国家战略发展新常态。

研究生教育是一项系统工程，它包括了课程学习、实践研究和学位论文等诸多环节。其中，课程学习是整个研究生培养中的基础环节，其质量直接决定着研究生教育的质量和水平。因此，良好的课程教学是达到学习目标、提高研究生培养质量的前提。为此，2013年教育部等部门联合发出《关于深化研究生教育改革的意见》，明确要求加强课程建设，重视发挥课程教学在研究生培养中的作用。

动力工程及工程热物理一级学科以能源的开发、生产、转换和利用作为主要的学科应用背景，在整个能源领域起着支撑和促进作用。经过多年的探索和努力，国内研究生教育在动力工程及工程热物理领域取得了较好的成绩。但总体上看，我国研究生教育还未能完全适应经济社会快速发展的多样化需求。随着研究生教育的深入发展，现行的研究生课程体系出现了许多亟待解决的问题。因而，如何根据国家的战略需求及行业的人才需求， 改革和完善现行的研究生课程教学状况， 是一项十分紧迫的任务。

2.现状及存在的问题

2.1对研究生课程教学认识上存在偏差

就目前我国大部分高校研究生教育重点而言，以各省、直辖市相应的优秀研究生学位论文评选为契机（2013年之前还有全国百篇优秀博士论文），各高校每年也进行相应的优秀研究生学位论文评选，此外学校还制定了各种优秀研究生论文奖励办法等相关的质量激励措施，出台了研究生创新计划，研究生国家奖学金的评选也直接与学生的论文及参与的项目直接挂钩，研究生培养过程中“学术论文为重”的培养取向日益明显，这在一定程度上确实能保障研究生的培养质量，无疑具有积极意义[2]。但作为研究生培养过程中的另一个基本环节――课程教学，获得的相对关注较少，这直接导致了高校研究生课程教学工作相对滞后，其课程教学质量还有待进一步提升。

2.2研究生课程结构有待进一步优化

我国特色的研究生教育课程体系一般由学位课程和非学位课程组成。但是动力工程及工程热物理是一门综合性学科，涉及到工程热力学、燃烧学、传热传质、多相流等多方面知识，此外随着科学技术的飞速发展，人们在不同的学科基础上不断开拓新的研究热点，学科交叉的趋势越来越明显。然而课程内容是实现课程教学目标的有效载体，因此在科学知识更新速度的加快和人才培养课程结构的滞后性之间，矛盾日趋明显，课程结构的基础性、先进性和综合性承载着调和这一矛盾的重担[3]。尽管课程优化设置已经成为我国研究生教育改革的一项重要内容，但与国外一流研究生教育机构相比，差距仍很大。因此，如何建立科学的研究生课程体系，满足不断发展的行业和国家需求，是一项重要而紧迫的任务。

2.3 跨学科课程和有关科学研究方法的课程缺乏

在现有的课程教学体系中，一个比较薄弱的环节是只开设了传统的研究生理论课程，而忽视了一些重要的跨学科课程和有关科学研究方法的课程。目前我国研究生课程教学管理实行的是学分制，从课程内容上看，包括政治课、英语课、专业基础课以及本研究方向的专业课程。动力工程及工程热物理下辖若干个二级学科，其学科交叉性强，理论与技术发展迅速，许多问题仅靠某一学科的专业知识是难以解决的，需要多学科知识去协同应对，如若缺乏跨学科课程及科研能力培养方面的课程，那么对于学生在该领域的创新发展极为不利。

3.对策及建议

3.1 提高对研究生课程教学的认识

首先要真正重视课程设置在研究生培养中的作用，改变长期以来重学术论文、轻课程学习的现状。针对此问题，以长沙理工大学为例，2015年学校研究生院出台了《长沙理工大学研究生课程建设实施方案》，把研究生教学工作的重要性提到了一个新的高度，规范了课程设置审查，加强了教学质量评价，研究生院还成立了由教学经验丰富的老教师组成的课程教学督导小组，实时检查研究生课堂教学并反馈意见，教学效果将直接影响教师的个人考评。这些措施都极大地强化了研究生课程教学在培养过程中的作用。

3.2 对课程内容进行国际化和工程化

总体上，我国的能源科学与工程与发达国家相比还是有一定的差距，多年前美国、澳大利亚等国就投入巨额资金大力发展能源学科，大力培养能源人力资源。因此，可以通过与国外高校间研究生联合培养项目，设置国际化课程，增强课程内容的国际前沿性，也可以通过发达的网络技术充分利用国外丰富的网络课程资源，加强国际化课程设置。动力工程及工程热物理学科面向能源科学，具有极强的工程应用性，已经渗透到工业社会的各行业中，因此研究生课程也必须具有较强的工程适用性，可适当引入实践课程，在师资队伍中引入企业导师或者与企业联合培养学生。此外，针对该学科快速发展的特点，可以增加专业选修课的比例，拓宽学生的知识面，增强专业科学素质。

3.3 增设跨学科选修课及科学研究方法的课程

根据研究生研究方向与培养目标，适当增设跨学科选修课更有利于学生科学能力的培养。如对于太阳能研究方向的学生，可以跨学科选修物理学、材料类的课程；对于风力发电技术方向的学生，可以选修部分机械结构强度、结构完整性等方面的课程。研究生只有具备跨学科的知识，才能更好地从另一个角度了解本专业，才能够充分借鉴相近领域的理论和方法，在专业领域内做出新的成绩。学习一定的科学研究方法，对刚开始从事研究工作的研究生十分必要，提高研究效率，也能使得学生在不断发展的科学中始终具有学习与研究的能力，始终保持较强的创新能力。

4.结语

各高校必须根据自身发展特色和国家战略需要，紧跟能源行业发展新形势， 对动力工程及工程热物理研究生课程教学进行新的思考与研究， 深化课程教学理论、完善培养单位课程体系改进、优化机制；增强研究生课程内容的国际前沿性和工程实践性，通过高质量课程学习强化研究生的科学方法训练和学术素养培养，构建符合专业学位特点的课程教学体系。这些对进一步提高学科建设水平具有重要意义。

参考文献：

[1]张珏.新能源产业发展所需专业人才培养探讨[J]. 中国人才， 2010，（8）： 29-30

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关键词：创新能力；工程热力学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）16-0133-02

创新能力由多种能力构成，主要包括学习能力、分析能力、综合能力、想象能力、创造能力、解决问题的能力与实践能力等多种能力。创新能力的培养是一项系统工程，贯穿人才培养的全过程，渗透教学过程的各个方面。在当前的教学活动中，一般将课程设计、实验和毕业设计（论文）等环节，作为创新能力培养的主要途径。但对于工程热力学之类的基础课，如何在专业课程的教学中实现对学生创新能力的培养成为专业课教师深入思考的问题。笔者结合自己多年来的教学实践，对工程热力学教学活动中学生创新能力的培养进行了如下一些探讨。

一、采用激励启发方式组织课堂教学

工程热力学课程的特点是理论性强、概念抽象，教学难度大。在缺少专业工程背景的情况下，学生在学习过程中普遍感觉较为困难，甚至茫然不知所云。如何使学生能够较好地掌握教学内容及热力学基本内容，是工程热力学课程教学的根本所在。在多年的教学过程中，我们发现在课堂教学中，除了需要借助优美的PPT多媒体课件来展示热力学过程，更需要激发学生学习热力学的兴趣，在引入一些工程实例的基础上，激励学生去思考，及时地与学生就教学内容进行讨论，促进学生对知识点的掌握和领悟。

与常规教学方法相比，课堂教学不再是文字、公式的罗列，PPT动画的简单演示，而是把教学的核心放在启迪学生对热力学概念、原理的思考及把握上，使学生在学习课程内容的同时，熟悉热力学的系统内容、章节间的逻辑关系、基本原理等，形成对热力学的一种系统的总体的认识和把握，而不是零散地去背诵记忆一些片段。通过这种激励启发式的教学，使学生做到理论和实际工程案例的结合，从而使热力学知识很好地固化在学生的大脑中，并且达到灵活应用的目的。

激励启发式教学，需要教师在课堂教学前充分准备，精心设计课堂教学内容的每个环节，围绕章节内容中的重点知识内容，设计问题及启发实例，并完成课堂互动讨论的教学组织，在此过程中需要教师饱含激情和较好的耐心，使学生在严肃活泼的氛围中掌握热力学的相关知识。

二、改进课堂教学PPT，增加工程实例

工程热力学作为一门专业基础课，与工程实际密切相关。在教学过程中，需要有很多的工程问题作为背景。以教科书为单一内容的PPT演示，并不能满足课堂学生学习的需要。为了提高学生学习热力学的兴趣及深入掌握热力学知识，迫切需要在传统课件中加入工程实例，利用多媒体技术全面展示热力学的工程应用，使学生在工程案例的演示中发现并体会工程热力学的重要性及美感。通过工程案例的学习，使课堂教学内容图文并茂，声像结合，使学生在多方位、立体化地形成认知并达到对热力学知识的理解、分析、记忆、掌握和应用。对于热力学工程案例，我们选取了真空做功、制冷循环，内燃机等工程机械作为实例，进行详细分析和讲授。

工程案例的引入，将实际生活中与热力学相关的问题引入到教学中，用所学知识来解释工程问题，在讲解中让学生明白热力学知识可以解决本专业涉及的实际专业问题，从而实现“从理论中来，到实践中去”，实现对创新型人才的培养。

三、将工程热力学的学习融入大学生创新项目中

在创新型人才培养中，需要提升学生运用基础理论进行学术研究的能力和具有工程应用背景的有关开发、设计的能力。大学生创新项目的实施，有利于促进高校培养具有创新意识和能力的新型人才，促进高校探索并建立以科研活动为中心的教学模式，倡导以学生为主体的本科人才培养和研究性学习教学改革，充分调动学生主动学习的积极性、创新思维和创新意识，同时在项目实施中使学生逐渐掌握思考问题、解决问题的能力。

结合大学生创新项目，结合建筑环境与能源应用工程的专业特点，在指导学生大创项目时，将热力学第一定律、热力学第二定律和卡诺定律应用其中，使学生明白能源利用的守恒性，以及如何提高热力循环的效率，减少不可逆损失，这些都成为学生应用所学知识来解决实际问题的一种锻炼。学生在科研项目中，深化了对热力学知识的认识，同时提高了自己思考问题、解决问题的能力。同时，鼓励学生积极参加各类挑战杯、建筑节能比赛、机械创新设计大赛等，通过这些竞赛活动进一步提升自己的新能力。

四、改进课后作业完成形式，增加分析报告

工程热力学课程是一门实践性很强的课程，其中很多理论已用于工业过程。因此，在课后作业中，需要对传统布置练习题来检验教学成果的方式进行改进，增加一些实际工业循环的实例，让学生通过分析其所应用的原理，提交分析报告，并指出该工业过程效率提高的方式和途径，以这样的方式来激发学生学习的兴趣，提高学生理论联系实际的能力。同时，精选一些课后习题，通过详解的方式，激发学生的创新意识和解决问题的能力，进一步促进创新型人才的培养。

创新是实现社会持续不断向前发展的原动力，也是培养和造就一大批素质过硬、勇于创新的新世纪人才，保证国家高速发展的有力保障。创新能力的培养来自于理论和课堂，更在于理论和课堂之外的亲身体会和具体的实践操作。本文从工程热力学教学与工程实例结合，与科研活动结合，改进课堂教学组织模式和课后作业完成形式等方面，探讨了以培养创新型人才为目标下的工程热力学教学改革与实践，希望能够进一步提高工程热力学的教学质量和效果。

参考文献：

[1]岳丹婷，吕欣荣，李青.深化热工教学改革加强学生创新能力培养[J].2002，（4）：86-88.

[2]谭羽非.突出专业特点改革工程热力学课程教学的研究与实践[J].高等建筑教育，2004，（13）：39-43.

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关键词：工程热力学与传热学；安全工程专业；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0041-03

“工程热力学与传热学”是一门与工程实际联系紧密、应用性很强的热科学基础课，它源于矿业、石油、冶金、化工、机械、环境、航空航天等工程领域中的实际工程问题，也发展、应用于解决实际工程问题，在理工科本科生教育中占有重要地位，为理工科专业技术课的学习提供重要的理论基础。近年来，随着人类社会的进步和科学技术水平的提高，实际工程领域所面临的热科学问题更加复杂，这使得“工程热力学与传热学”课程传统的教学模式及授课内容已面临社会发展和学科发展的严峻挑战，存在较多问题和不足。[1]作为中国矿业大学（北京）（以下简称“我校”）“工程热力学与传热学”课程的主讲团队，笔者结合近年来科研工作中关于热力学与传热学的问题和多年对该课程的教学经验，对该课程在安全工程专业本科教育中的课程改革和教学实践进行了一些探索，并得到了一些粗浅的体会和认识。

一、安全工程专业“工程热力学与传热学”课程教学改革的必要性

1.该课程对安全工程专业本科教育的重要性

安全工程专业是一个涉及理、工、文、法、管等学科的综合交叉工科专业，目前国内开办安全工程专业的高等院校的类型很多，有矿业、石油、化工、军工、土木、交通、环境、经济等。“工程热力学与传热学”是安全工程专业必修的一门专业基础课程，在安全工程专业的培养计划中有非常重要的地位。根据安全科学基本理论，事故是能量失去控制而意外释放所造成的，而“工程热力学与传热学”正是研究能量转化与传递过程的基本规律，由此可见该课程对安全工程专业本科生培养的重要性，其教学水平直接影响安全工程专业本科生的培养质量。

2.目前该课程教学中存在的问题和难点

（1）教学学时少，但教学内容多，造成教与学矛盾。随着21世纪国家人才培养战略逐渐向拓宽专业口径、培养复合型人才方向发展，安全工程专业本科教育的培养计划和培养目标也不断调整，更加重视大安全“通才”教育。为满足安全工程专业培养计划改革和课程体系设置需要，我国多数高校对“工程热力学与传热学”课程学时都进行了缩减。比如我校，由起初64学时调整为48学时，虽然学时减少，但主体教学内容并未删减，这导致教学进度不得不加快。然而热力学和传热学理论性、专业性强，因为教学进程加快，使得学生不能深入透彻理解重要知识点，造成教学效果较差，引起教与学的矛盾。

（2）课程概念多、公式多、理论性强，降低了学生学习兴趣。“工程热力学与传热学”课程概念多、公式多、图表多，尽管有些概念和公式在“大学物理”和“物理化学”课程中学习接触过，但运用这些抽象概念和基本公式解释、推导热物理规律时，多数学生都会感觉到比较吃力，因为这要求学生具有扎实的数理基础和较强的抽象思维能力。另外，该课程中一些概念比较抽象且比较相近，容易发生混淆，比如可逆过程与准静态过程的联系与区别，技术功、轴功、容积功区别，导热系数、传热系数、导温系数的联系与区别等。同时，“工程热力学与传热学”中繁多的公式的关联性极强，推导过程复杂。上述理论性和专业性很强的概念、公式及其之间的复杂关系，大大地降低了学生学习的兴趣和动力。

（3）教学内容及参考教材安全专业应用案例较少，学生专业实践应用能力培养不足。随着科学技术的快速发展，热力学与传热学领域一些新的概念和理论不断涌现，目前多数新出版的“工程热力学与传热学”教材内容丰富，知识面力求新颖和广博，只配有少量简单应用案例。这对目前压缩学时的安全工程专业本科教学来说不合适，不利于学生在有限学时内深入学习和掌握重要热力学和传热学理论，而且不能使学生深入了解热力学和传热学理论在安全专业的应用，从而造成专业实践应用能力培养不足。因此，针对安全工程专业“工程热力学与传热学”课程教学，应有所侧重，补充该专业应用案例，强化学生学习兴趣和动力。

3.该课程教学内容和教学方法优化的必要性

随着经济的快速发展和社会的不断进步，人们对安全的要求越来越高，近几年来安全学科发展迅猛，“安全科学与工程”已成为工学门类下第37个一级学科，安全学科涉及面越来越广，已深入到矿业、石油、冶金、化工、环境、土木、交通等多个工程领域。“工程热力学与传热学”作为安全工程专业重要专业基础课，面临社会科技发展和安全科学发展的新形势，特别是教学学时压缩情况下，其传统的教学模式、授课内容、教学效果已充满挑战，存在较多问题和不足，其教学情况，在一定程度上影响安全专业人才在实际工程中解决相应问题的能力。因此，在有限学时内，对该课程教学内容和教学方法进行改进和优化是非常必要的。通过教学改革，提高该课程教学水平，才能使其充分发挥对安全专业技术课学习应起到的桥梁和铺垫作用，从而在一定程度上提高安全工程专业本科生的培养质量。[2]

二、安全工程专业“工程热力学与传热学”课程教学改革思路及实施

1.该课程教学内容调整和优化

（1）根据安全专业方向和学时分配，强化和弱化部分教学内容。为满足安全工程专业培养计划改革和课程体系设置需要，我校对“工程热力学与传热学”课程学时由起初64学时缩减为48学时。为在有限学时内完成教学计划和提高教学质量，笔者选用的参考教材为张学学教授主编的《热工基础》，该书基本内容由工程热力学和传热学两部分组成。[3]该书侧重于热力学和传热学基础，有助于学生对基本理论知识和方法的理解和掌握，但对于安全工程专业基础教育来说，其部分章节教学内容不重要，比如工程热力学篇的第六章内燃机和燃气轮机动力循环装置和第七章制冷装置循环等内容，因此在教学过程中对上述内容可以弱化。该书第五章中作为了解内容的湿空气性质及其热力学过程，是通风安全理论的基础，对安全工程专业来说就特别重要，因此在教学中对该部分内容应强化。总的来说，对该课程的教学应因材施教，根据安全工程专业方向和教学计划分配，灵活调整和优化教学内容和重点，使得学生能深入透彻理解重要知识点，避免引起教与学的矛盾。

（2）扩充传热学数值计算知识及应用算例，增强学生对基本公式及理论知识应用方面的理解，激发学生学习兴趣和动力。“工程热力学与传热学”课程概念多、公式多、图表多，通过实验教学可以加深学生对热力学与传热学理论知识的理解和掌握，但受于学时和实验条件限制，目前该课程实验教学课时还比较少。近年来随着计算机技术和数值计算方法的快速发展，数值计算（或称数值实验）为热力学和传热学研究开辟了一个新途径。目前“工程热力学与传热学”课程教学中，只在导热部分对数值计算基础进行了简要介绍，为了使学生能较系统地了解和掌握数值计算在传热学的应用，也需要对流换热部分的数值解算进行补充。考虑到本科生对数值计算涉及的数学推导和偏微分方程求解等知识的理解和掌握比较吃力，在课程教学中对MATLAB软件在传热学数值计算中应用进行介绍，并引入相关传热问题解算案例进行讲解。MATLAB是一套综合性的高性能数值计算和可视化软件，借助MATLAB软件不仅能使学生较快掌握传热学数值计算的应用，同时借助其强大的计算和绘图功能，也可以使学生对热力学和传热学中的许多公式和热物理规律推导进行图像化展示，这有助于学生对热力学和传热学基本理论知识的理解和掌握。[4]

（3）建立安全专业应用案例库，细化到具体章节教学内容中。“工程热力学与传热学”与工程实际联系紧密，应用性很强，它源于工程实际，并应用于解决实际工程问题。因此，若要提高“工程热力学与传热学”课程教学质量，在课程教学过程中应将实际工程案例作为教学素材，引导学生对特定的教学案例问题进行分析，并借助热力学和传热基本理论提出解决方案。针对安全工程专业说，工作中会遇到各种各样的危险情景，引入专业案例教学非常重要，比如应该补充讲授热力学能量传递、烟气对流和辐射复合传热方面的案例、热力学与传热学在事故演变分析中的应用案例。通过案例教学不仅可以使学生对热力学和传热学知识有深刻的理解和掌握，也有利于拓展学生的思维模式，激发学生的创新意识，更重要的是培养学生的专业应用和实践能力，对工作中危险情景问题应该怎样借助热力学和传热学理论来分析和解决会有较好的把握。因此，笔者近几年来特别重视对安全专业应用案例库的建设，对各个案例根据教学内容进行分类，基本贯穿于各个章节的教学中。

2.该课程教学方法改进和优化

近几年来随着国家对人才培养战略的调整以及工科类专业培养目标的改革，为了保证和进一步提升“工程热力学和传热学”课程教学质量，笔者对该课程教学方法进行了一些探索和改进。

（1）以科研与工作实践促进教学。大学教学不同于中学教学，大学是培养人才和创造知识的重要平台，在大学教学过程中要讲授传播高深前沿的专业技术知识。只有通过科研历练和工作实践，大学教师才可以逐步提高专业素养和综合素质，才能紧跟进而较好地把握本专业科技前沿。“工程热力学和传热学”课程作为工科类重要专业基础课，该课程任课教师更应立足于科技前沿，通过科研工作不断提高自身业务素质，并将科研成果转变为专业理论知识渗透到教学过程中，这样才能克服教材内容滞后于最新专业科技知识的不足，保证教学质量，同时通过“工程热力学和传热学”课程教学也能拓宽学生的科研视野和提升学生专业知识水平。为此，笔者在教学过程中穿插介绍了课题组在采空区自然发火、矿井降温等领域与热力学和传热学有关的研究成果。

（2）设立课程助教和网络讨论课堂，增强课程教学答疑和交流。为了及时解答学生学习过程中遇到的问题，在“工程热力学和传热学”课程教学过程中笔者安排了助教，助教一般由青年教师或高年级研究生担任，主要负责课程作业批改和答疑，并不定时开展相关专题讨论班，加强学生对重要章节的学习和理解。另外，在课外，笔者还充分利用网络资源，建立了网络讨论课堂（QQ群）。针对课程学习疑难问题、课程建设及改进建议等问题学生都可以在课程讨论群中提出，助教或任课教师基本每天都会登陆讨论群回答学生提出的问题。通过设立助教和建立网络讨论渠道，较大程度上增进了课堂教学以外老师和学生的交流，提升了该课程的学习质量。

（3）借助现代多媒体教育技术丰富教学手段。近年来，随着计算机科技和互联网技术的快速发展，多媒体技术成为教育教学过程中一个非常重要和便利的工具。“工程热力学和传热学”课程涉及的公式和图表非常多，采用多媒体技术可以显著节省教师对一些公式和图表的板书时间，不仅能提高教学效率，并且采用图文并茂的PPT可以形象具体地展示教学内容，利于学生理解。然而，对于比较重要的教学内容，比如导热微分方程、对流换热方程等数学描述的推导，笔者仍采用传统板书方式，详细分析和讲解重要定律和公式的提出和推导过程。另外，要充分利用多媒体技术的多种媒介形式，包括多种形态的文字、图片、动画、录像等。[5]目前笔者已经制作和收集了一些图片和视屏（热电偶等测温器件、肋片、换热器传热过程Flash、煤自燃实验录像等），在课堂教学实践中取得了较好的效果，大大激发了学生的学习兴趣和热情，也加深了学生对传热学在科技生产领域中应用的认识。

（4）改革和优化考核方式。“工程热力学和传热学”课程涉及的公式和准则特别多，有些公式较难记忆和推导，因此任课教师在闭卷考试命题时不得不压缩范围，这导致一些同学在考试复习时会忽略一些教学内容。为了使学生能对热力学和传热学基本理论知识有一个整体的把握和思考，特别是对该课程基本理论的应用有较深刻的认识和理解，笔者采用多元化考核方式。多元化成绩评定包括三部分：第一，课后习题作业、出勤、课堂表现、课下网络讨论表现情况；第二，专题大作业完成情况，专题大作业主要是基于热力学和传热学基本理论开展相关产品设计或数值模拟等；第三，闭卷考试成绩。采取这种多元化考核方式，不仅能促进学生对热力学和传热学理论知识的深入学习和掌握，也能提高学生的学习能动性，提升实践应用能力，有助于培养高素质人才。

3.学生实践应用能力培养引导

为了进一步提高学生的实践应用能力和培养学生的创新意识，笔者在“工程热力学和传热学”课程教学过程中通过多种形式对学生进行引导或提供多种实践渠道进行学习。

（1）设置热力学和传热学专题大作业。在教学过程中，笔者精心选取了多个与热力学和传热学密切相关的专业问题，让学生分组协作，首先对这些问题进行调研，然后开展实验设计和数值模拟分析，并写出相应的总结报告。最后，利用讨论课时间，组织各组以PPT形式进行汇报，通过提问和讨论意见进一步完善作业成果。专题大作业的成果作为期末考试总成绩评定的一部分。在课堂教学过程中增加学生参与的比重，使学生成为课程学习的主体，能为培养学生的实践创新能力创造有利条件。[6]

（2）利用大学生创新计划项目。目前，我校积极响应国家、北京市有关开展大学生创新训练的政策和工作安排，每年都组织设立大学生创新训练计划项目近300项，这为我校大学生参与科研工作、开展创新活动提供了重要的平台和良好的条件。我校“工程热力学和传热学”课程刚好在大学生创新训练项目立项这学期开课，在教学过程中，笔者鼓励学生应用热力学和传热学基本理论进行选题，并在开展研究工作过程中给予方法和技术指导。

（3）利用校外实践基地现场实习交流。为了提高学生的实际工作能力和教学质量，培养高素质复合型人才，以尽快适应社会发展的人才需求，和加强本科实践环节的教学，我校资源与安全工程学院积极开展校企合作实践教学，目前已建立了39个校外实习和实践教学基地。在“工程热力学和传热学”课程教学过程中，笔者穿插介绍了安全工程专业相关应用案例，同时，也经常给学生灌输实践学习的思想，鼓励学生好好利用实践基地这个很好的学习平台，到实践基地去实习或社会实践时现场观察、学习热力学和传热学的应用实例。通过现场学习能较大程度上拓展学生实践应用思维和激发学生创新意识。

三、结语

“工程热力学与传热学”课程在理工科本科生教育中占有重要地位，它源于工程实际问题，也发展、应用于解决实际工程问题。为能使热力学和传热学知识适应社会发展需要和满足现代社会对信息型、复合型人才的需求，“工程热力学与传热学”教学内容和教学方法需不断改进和优化。

本文以安全工程专业“工程热力学与传热学”教学为例，针对该课程教学内容、教学特点和目前教学中存在的典型问题和不足，提出了该课程教学改革和优化的思路和具体改进实施方案。该课程教学改革在安全工程专业教学中实践结果表明，新的人才培养目标和培养模式下“工程热力学与传热学”课程教学质量有较大改观，学生理论知识学习情况、分析解决问题能力、实践应用能力都得到较大提升。笔者对该课程在安全工程专业本科教育中的课程改革和教学实践，希望能为国内其他高校理工科“工程热力学与传热学”课程教学改革提供思路借鉴。

参考文献：

[1]于靖博，董丽娜，赵兰英.《工程热力学与传热学》课程教学改革与实践[J].广州化工，2013，41（11）：259-260.

[2]林日亿，梁金国，黄善波，等.安全工程专业“工程热力学与传热学”课程教学改革[J].中国电力教育，2010，（167）：93-95.

[3]张学学，李桂馥，史琳.热工基础[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006.

[4]丁鹏.MATLAB在高校“传热学”教学中的应用与实践[J].中国电力教育，2011，（196）：149-150.

篇5

关键词：工程热力学 课程建设 教学质量

中图分类号：G642 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.093

《工程热力学》是研究与热能工程有关的热能和其他形式能量（特别是机械能）相互转换规律以及提高能量转换效率的一门学科[1]，作为我校飞行器系统与工程专业的主干课程之一，为学好专业核心课程《导弹发动机原理》打下必备的理论基础。该专业最终目标是培养适应科技发展和军队建设需要、能胜任初级专业技术职务岗位工作的导弹发动机工程类干部，因此，与军内外同类课程相比，《工程热力学》具有明显的工程使用特色。

课程建设作为高校可持续发展的生命线，是最基本的教学建设，也是提高教学质量、抓好专业与学科建设的关键。工程热力学课程组以深化教育改革、切实提高教学质量[2，3]、突出专业应用特色、激发学生学习兴趣、培养高素质人才为目的，有计划、有步骤地从师资队伍、教学条件、教学内容及教学实施等方面进行了建设，效果明显。

1 加强师资队伍建设，提高教师业务水平

建立一支高水平和稳定的师资队伍是各项教学工作开展的基本保证。为满足教学要求，形成了一支年龄、职称、学历和学缘结构相对合理，人员相对稳定的高水平课程教学梯队[4]。从课程建设开始，教研室通过调研摸底，根据每个人的专业方向，选择表达能力和逻辑思维能力强的教师作为一线授课教师，组成包括1名正高、2名副高和2名讲师（4名博士、1名硕士）的教学梯队，年龄从28岁到45岁，毕业院校包括国防科技大学、第二炮兵工程学院和西北工业大学。

实行主讲教师负责制。为提高教学质量，主讲教师必须严过教案关、试讲关和课堂质量督导检查关，针对主讲教师的自身特点，根据专家教授的建议，听课检查落实教师业务素质和授课水平的提高情况。

加强交流学习，提高业务水平。选送部分教师到部队锻炼，了解部队实际需求，在授课过程中能够进行针对性教学；派送任课教师到具有相应精品课程的地方高校进行教学观摩和进修学习，以提高授课质量。

2 改善教学条件，保障教学顺利开展

2.1 精心选用教材

为了切合火箭发动机的专业特点和部队建设的实际需要，经过任课教师的精心挑选，选取了内容和难度适中、华自强编写的第四版《工程热力学》作为授课教材，该教材融合了化学热力学的基础内容，使教学内容体系更加完善合理。辅导教材则选择美国M.C.波特尔编著的《Engineering Thermodynamics》，学生反响良好，认为该书英文通俗易懂，既提供了一个阅读外文文献的实践锻炼平台，又能从中学习了解国外学者表述热工知识的思维方式。

2.2 制作多媒体课件

利用现代教学手段，提高教学效果。以二维FLASH动画技术制作了内容生动的《工程热力学》典型动力装置和典型热力过程的动画演示软件，包括35种不同理论模型的动画。利用多媒体教室播放不同理论模型的动画、结合教师理论讲解，学生可以较好理解实际工程中热能和机械能相互转换的抽象过程，增强学生的感性认识。

2.3 开发网络教学平台

充分利用校园网络优势实现教学资料的上网，开发网上答疑系统进行在线讨论，让网络教学作为辅助教学手段提高教学质量。制作渐缩喷管和状态参数测定的虚拟实验，学生可以在开放的网络平台上进行交互的虚拟实验。按照教学大纲开发课程练习题库，为学生提供一种通过习题强化加深对所学知识理解的手段。题库包括5种题型共1000余道试题，系统随机组题，学生可以进行在线测试。

2.4 搭建《工程热力学》实验平台

结合现有实验条件，编著适合我校实际的《工程热力学实验指导书》，通过与西安重点院校的交流协商，搭建了在西安交通大学开展《工程热力学》实验的教学平台，开展了喷管内气体流动的热力过程与性能参数测定实验，使学生深刻理解了喷管设计和环境压力对喷管流动影响中涉及的理论知识。

3 优化教学内容，体现专业特色

考虑到专业特色，将传统的热力学理论列为重点内容讲述的同时，把火箭发动机工作过程中涉及的化学热力学理论列为重点内容讲述。在内容安排上，结合二炮院校的专业特点和部队实际需求，增加火箭发动机的动力循环知识点和导弹测试时用到的湿空气相关内容。并且把湿空气的性质安排在理想气体混合物的性质之后，这样可以把湿空气当做理想气体混合物的一个特例加以介绍，使学生能够从抽象到具体、从一般到特殊，既能理解理想气体混合物和湿空气理论知识，又能在发动机相关操作中学以致用。

4 激发学生学习兴趣，强化创新能力

在本课程学习中，主要从两方面激发学生兴趣、促进创新能力发展。

一是善于设疑提问，促其思考。在绪论介绍中强调“热”与人类文明进步的联系，热能的利用渗透在社会的方方面面。怎样描述热能与其他形式能量的转换？怎样做到节能减排、提高能量转化效率？工程热力学基本理论、定律是如何体现在我们日常生活当中？通过上述启发式提问，极大地启迪学生的思维，激发他们学习工程热力学的兴趣。

二是注重学以致用，在创新中深化知识的理解和运用。在课程学习中，引导学生运用《工程热力学》基本理论去指导专业应用。拟定课题“温度、湿度对固体火箭发动机气密性检查的影响分析”，要求从理论上分析环境温度和气体湿度变化可能对阵地测试项目造成的影响。该课题紧密结合部队实际，学生兴趣大，研究热情高，成为历届学生本科毕业设计的选题热门。在研究过程中，大大加深学生对《工程热力学》知识的理解，在此基础上指导教师与学生共同撰写并发表了相关学术论文。既强化了学生的创新能力，又促进了教师科研学术水平的提高。

5 重视教学全过程，提高教学质量

课程组监管教学全过程，旨在全方位提高工程热力学教学质量。①教学准备：在教研室的指导和帮评下，主讲教师认真备课、撰写教案，进行课前实讲。②课堂教学：教学采用理论授课、讨论、观看工程及实验录像、动手实验等多种教学形式，灵活采用研讨式、启发式等多种教学方法，按基本概念、理论分析、工程应用的顺序进行。教研室组织听课帮评加强对教学过程的监控管理和全程评价。③课后总结：在课堂授课后及时将本次授课的经验得失进行总结。④课程考核：采取平时学习表现与期终考试相结合的考核方法。⑤问卷调查：对学生进行不记名问卷调查，对调查结果进行总结分析，对照反思，有针对性地改进，力求本课程的教学水平达到新高。

6 结束语

《工程热力学》经过近五年的建设，课堂教学质量和教师教学水平得到明显提高，在学校有很高的教学评价。工程热力学先后在学校第五批重点课程建设和第二炮兵首批优质课程建设中评为优秀。

针对我校没有工程热力学实验室的现状，在学校领导和课程组的共同努力下，“2110”三期建设规划在今年正式启动热工基础实验室的新建工作，热工基础实验室建成及投入使用必将为学生提供《工程热力学》实验平台，缩短抽象概念和具体工程应用之间的距离；为学生提供实践和自主创新的场所，使工程热力学的教学质量再上一个新的台阶。

参考文献：

[1]华自强，张忠进，高青等编.工程热力学（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]周丽萍，蔡康旭.关于《工程热力学》课程教学改革之浅见[J].时代教育（教育教学版），2009，（1）：191.

[3]李文杰，余晓平，彭宣伟.工程热力学课程教学现状与改革思考――以重庆科技学院工程热力学课程为例[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2012，（13）：350.

[4]艾春安.《工程热力学与传热学》第二炮兵优质课程建设评审材料（内部资料）[Z].2011.

作者简介：李红霞（1979-），女，博士，讲师，主要从事工程热力学教学工作，研究方向为含能材料合成、性能分析和模拟计算，第二炮兵工程大学601室，陕西西安 710025

艾春安，第二炮兵工程大学601室，陕西西安 710025

篇6

关键词：Aspen；化工热力学教学；均相性质推算；PR状态方程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0179-03

一、引言

学习化工热力学课程的目的是为了解决实际问题，物性数据的计算是本课程的重要内容，因为过程工程的研究、设计、操作与优化中都离不开物性数据。从容易测量的性质推算如U、H、S等难测量的性质；从温和条件的物性数据推算航天发射、深潜高压等苛刻条件下所需的物性数据；等等。这些都有重要的理论与实际意义。

由经典热力学原理能方便地建立起不同性质之间的联系（即普遍化关系式），为实现不同性质之间的推算提供依据。但要推算出具体系统的性质数据，还必须引入反映系统特征的模型，如状态方程等。

化工热力学的研究对象更接近实际过程，实际过程所涉及的系统如此复杂，温度、压力范围如此宽广，化学工程师们不能再依靠简单的理想气体或理想溶液模型来计算物性了，而是需要适用范围更广、准确性更好、复杂性更高的模型，如PR等状态方程，借助商业化的化工流程模拟软件Aspen来促进化工热力学教学是一个很好的选择，对促进学生掌握概念、强化基础、提高应用能力具有重要作用，同时对后续的化工设计、化工计算等课程的教学十分有益。化工热力学教学中引入Aspen具有如下优点：（1）Aspen软件中物性计算原理与本课程热力学性质的计算原理是一致的，用该软件辅助热力学教学能提高教学效率，简化计算过程，激发学生的学习兴趣。另一方面，也能使学生掌握Aspen软件物性计算原理的内核，了解更多的基础数据来源，提高应用能力，不至于再像从前那样，只知计算结果，不知计算原理，不明所用的模型，不能分析结果，真正掌握物性推算的“核心技术”。（2）国内许多高校的后续课程，如化工设计、化工计算等教学中也开始采用Aspen辅助教学，化工热力学作为这些课程的基础，采用Aspen进行热力学性质计算，无疑会使后续课程的基础更加扎实。

篇7

关键词：系统节能原理；课程改革；教学实践；石化特色

作者简介：马利敏（1978-），女，辽宁西丰人，中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，讲师；姬忠礼（1963-），男，山东汶上人，中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，教授。（北京 102249）

基金项目：本文系“2010年中国石油大学（北京）校级重点教学改革项目”及“2012年中国石油大学（北京）青年教师专项培养基金”（项目编号：KYJJ20120415）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）35-0106-02

一、系统节能原理课程改革的背景

在强调节能、注重环保的今天，使从事与能源开发、利用与转化紧密相关工作的学生掌握系统节能原理的精髓并能够学以致用有着非常重要的社会意义。系统节能原理是中国石油大学（以下简称“我校”）能源与动力工程专业一门重要专业课，32学时。其基础理论部分，以工程热力学基本定律为基础。工程热力学重点讲授热力学第一定律和热力学第二定律的熵分析法，引入分析法。在本课程中，上述内容仍是重点，需重复介绍。基础理论是晦涩与枯燥的，如只是重复介绍，不易激发学生学习兴趣，难以获得满意的教学效果。因此，研究如何组织教学工作，使本课程与工程热力学做好衔接，激发学生学习兴趣，帮助其加深对基础理论的理解，提高解决实际问题的能力，是十分必要的。同时，本课程还缺乏适合的教材，需要编写课程讲义。目前，缺乏能够同时将经典及新兴能量分析法进行全面介绍的教材，而在能量分析法的应用部分，也需要结合我校行业特点、毕业生就业去向，针对石油石化领域工程应用背景设置教学案例。我校于2010年批准了该课程的教学改革计划，经过近几年的努力，该教改计划已经初步完成。

二、课程教学内容体系建设

教学内容改革是教学改革最核心、最基本的问题。教学内容主要由热力学第一定律、热力学第二定律熵分析法和分析、新的能量系统分析评价方法介绍组成。其中，根据教学目的与任务有效组织教学内容，要与基础课程工程热力学第一定律、第二定律知识点的学习有机结合，既避免教学内容的简单重复，又要使学生通过本课程的学习对第一定律、第二定律有更为深刻的认知，并使学生能够利用两个热力学基本定律熟练进行能量系统分析与评价、以及高效学习和应用新的分析、评价与优化方法。

1.热力学第一定律

热力学第一定律是工程热力学教学内容的重点，主要讲授闭口系统与稳流开口系的热力学第一定律能量方程式的表达式及应用。在本课程中，进一步强调热力学第一定律的一般表达式即：“进入系统的能量-离开系统的能量=系统总储存能的变化”的正确灵活应用，重点介绍如何分析、列出非稳态充、放气热力过程的能量方程式，帮助学生进一步增强利用第一定律进行能量分析的能力。同时，通过对节流、自由膨胀、混合、换热、可逆定温放热压缩等热力过程分析来帮助同学们对第一定律的局限性有更为深入的理解。

2.热力学第二定律熵分析法

热力学第二定律是工程热力学教学内容的重点与难点，主要讲授热力学第二定律的数学表达式，具体包括：卡诺循环+卡诺定理、克劳修斯积分不等式、闭口系及开口系统熵方程、孤立系统熵增原理。在本课程中，考虑到判断一个热力循环是否可行、可逆的数学判据容易理解而且是热力过程的特例，故重点讲述闭口系及开口系熵方程、孤立系统熵增原理。

在该部分从以下四个方面进行介绍：对于状态参数熵的辨析：辨析熵是状态参数与过程无关，强调判断一个热力过程能否进行、可逆的参量不是过程熵变而是过程熵产，引出后面由熵方程及孤立系统熵增原理计算过程熵产的知识点；重点讲授熵方程的一般表达式，即：“进入系统的熵-离开系统的熵+过程熵产=系统熵变化”，通过典型例题帮助同学能够利用熵方程列出闭口及开口系熵方程，并求取过程熵产；重点解析孤立系统熵增原理的实质及解题特点，并通过典型例题帮助学生认识到孤立系统熵增原理与熵方程的一致性：孤立系统熵增即熵方程中的熵产；作功能力损失方面除了介绍计算公式、通过计算热力过程熵产及作功能力损失，还着重结合对节流、自由膨胀、混合、换热、可逆定温放热压缩等具体热力过程分析让学生体会第一定律与第二定律之间的联系及第二定律的独有贡献。

3.热力学第二定律分析法

由于学时有限并且概念抽象难以理解，分析法在工程热力学中属于选讲内容，即便讲授，也多是简要介绍。本课程中，分析法是授课重点，从以下四个方面进行讲授：第一，概念及计算公式，包括机械、热量（冷量）、内能、焓和化学。第二，重点讲授方程的一般表达式“进入系统的-离开系统的-过程损=系统变化”，通过典型例题帮助同学能够利用方程列出闭口及开口系方程，并求取过程损。同时，在分析典型例题时，引导学生同时用熵分析法来计算过程的作功能力损失，让学生自觉地认识到分析法中所得到的损失即熵分析法中计算的作功能力损失、体会两种分析法的一致性及分析法的优势。第三，效率、损系数的概念及公式，以及在典型热力设备、过程及热力循环中的计算。第四，针对本学科领域典型的火力发电装置、燃气轮机发电装置和低温制冷装置、LNG液化装置、天然气净化装置、油田联合站等，设置工程背景很强的案例，教师与同学们一起分析循环装置及各组成设备的效率、损失及损系数等，让同学们认识到分析法在进行系统能量分析时的重要性及提高利用该方法解决实际工程问题的能力。

4.新发展起来的能量系统分析与优化方法

介绍能级分析法、经济学、夹点技术、全生命周期分析法、能值理论等新发展起来的能量系统分析与优化方法的基本理论及应用，鼓励学生查阅相关文献获取更多知识。这部分内容与留给学生的学习报告紧密相关，将在下文介绍。

目前还没有适合于本专业本科教学的系统节能方面的教材，本课程教学内容主要参考自沈维道等[1]主编《工程热力学》、朱明善等[2]编著《工程热力学》、傅秦生[3]编著《能量系统的热力学分析方法》和冯霄[4]编著《化工节能原理与技术》、何雅玲[5]主编《工程热力学精要分析典型题解》等教材及专著，结合教学团队多年来收集整理的工程案例编写成讲义供教师及学生使用。

三、教学方式改革

教学中的主体是学生，调动学生学习主动性，提高其学习兴趣和学习效果是教学方式改革的目的。学生们对于国际上最新的、与未来工作紧密相关及实用性强的知识以及确实能提高自身素质与能力的教学环节更感兴趣。

1.采用多媒体与板书有机结合的教学模式

充分利用多媒体教学信息量大，图像、视频生动形象的特点，同时结合传统板书讲解复杂推导更容易被学生掌握的优点以提升教学效果。这种授课方式既可以增大授课信息量、有效吸引学生注意力，同时又能使学生通过与老师一起板书推导对所学重点、难点有更为深刻的认知。

2.提高课堂教学吸引力

通过针对每一个重要概念及知识点设计的系列典型例题、思考题吸引学生注意力，激发学生学习兴趣，引导其积极参与到教学中来。而且教学团队经过多年的教学和科研积累，收集并提炼出与石化工程紧密关联的工程案例，通过案例的讨论和分析，增强学生学习理论知识的兴趣，提升课堂教学的互动效果，增强学生运用理论知识分析并解决工程实际问题的能力。

3.布置作业形式灵活多样

对于重要的基本概念，以读书笔记的作业形式激发学生学习兴趣。本课程涉及众多抽象概念和公式，追溯热量、温度、熵、热力学第二定律、等重要基本概念的由来、发展历程，可使学生在搜集资料的过程中对这些概念有一个直接的感性认知，同时也有助于学生认识到这些知识在本学科发展中的重要作用。

要求学生组成2～3人的学习小组，除常规课下作业外，课上作业以小组为单位完成。课上作业为教师针对每次课的重点和难点内容设计的多为填空、选择和问答形式的练习题，课前打印好分发给每个学习小组。在讲课过程中，留出适合时间让学生及时完成。教学实践表明课上作业非常利于学生把握住和消化吸收重难点知识，且能提高学生学习的注意力，达到良好的教学效果。

四、课程考核方式的教学改革

本课程考试采用闭卷+学习报告的形式。在闭卷考试中，只有一种类型题，即计算题。本课程一个重要教学目的就是使学生能够熟练、正确应用第一、第二定律尤其是分析法分析实际装置的用能情况，所以考查学生的学习效果应用型计算题是较为合适的。

学习报告要求每个学习小组（2～3人组成）围绕与本学科紧密相关的实际装置进行国内外能量分析与优化方面的调研，提交1份不少于4000字、有5篇以上参考文献的学习报告，并根据报告内容制作ppt，每小组选派1名学生进行报告，汇报10分钟，讨论5分钟。报告题目凭学生兴趣自选。学习报告这种考核形式不仅促使学生自主学习，开阔视野，加深认知，而且可以锻炼和提高学生多方面的能力。学生们自选的题目有：超临界及超超临界蒸汽动力装置；燃气轮机装置；燃气蒸汽联合循环装置；冷热电三联供装置；地源热泵装置；低温磁制冷装置；煤制油装置；燃料电池；低温地热发电装置；天然气压气站燃气轮机余热利用；天然气净化装置；油田联合站；LNG接收站冷能利用等等。

近4年的教学实践也表明学生们非常接受和欢迎这种考核形式，并且每一年都会有让教师感到惊喜的学习报告，这也说明要想学生切实提高学习能力、扎实掌握专业知识确实也需要教师有意识地去创造机会及科学引导。

五、教学效果

经过近4年的教学实践，团队通过对历年学生评教、学生考试成绩分析以及学生在本科毕业设计及成为本校研究生后所选与系统节能原理相关方向课题的表现等进行了调研，证明该课程改革是卓有成效的。学生对工程热力学及系统节能知识的接受能力增强，学习兴趣明显提高。灵活适宜的授课方式、作业形式以及考试方式受到学生的普遍欢迎。总之，通过课程建设与教学实践，使学生在学习过程中发挥了主体作用，激发了学生学习兴趣，提高了学生的综合能力，教学效果良好，达到了既定教学目标。

参考文献：

[1] 沈维道，童钧耕. 工程热力学[M]. 第四版.北京：高等教育出版社，2007.

[2] 朱明善，刘颖，林兆庄，等.工程热力学[M]. 第二版.北京：清华大学出版社，2011.

[3] 傅秦生. 能量系统的热力学分析方法[M]. 西安：西安交通大学出版社，2005.

篇8

从热力学的观点就有序无序而论,可以把物质体系分为两类:一类不需要和外界环境进行物质和能量的交换,即在孤立的条件下和在平衡的条件下得以维持其结构。另一类体系只有通过和外界环境进行物质和能量的交换,在非平衡条件下才得以维持并呈现出宏观范围的时空有序。经典热力学只能对第一类体系做出解释和预言,因此必须从封闭体系推广到敞开体系。热力学的这种推广,形成了一门新的学科――不可逆过程热力学。对非平衡态和不可逆过程作定量的描述,就是不可逆过程热力学(或非平衡态热力学)的内容和任务。不可逆过程热力学虽然在理论系统上还不够完善和成熟,但有广阔的前景,已经在一些领域中得到了应用,如扩散、热传导、热电效应、化学反应和电极过程等,特别是生物体系的应用更为广阔。

本书是一本优秀的、能够代表日新月异的不可逆过程热力学发展水平的专著,收集了本领域各版本相关时段的上百篇的有代表性的学科成果。与其书名中的“广延”一词对应,本书在内容上更加强调对“非平衡态”的开拓性的描述,即相比与经典热力学更加丰富的自变量,例如热通量,熵通量等。从1988年第一版问世以来,广受好评,已成为学科公认的经典教材之一。本书为第四版,新增了从上一版(2001年)至今的新材料、新应用及新的理论发展的相关内容,并对以前的一些内容,如公式的物理意义、边界条件的表述等做了重排使之更为规范易懂。

本书的内容共分三大部分。第一部分一般性理论,包括第1-3章:1.经典的、理性的、汉密尔顿体系的非平衡态热力学;2.广延不可逆热力学:演化方程;3.广延不可逆热力学:态的非平衡方程。第二部分微观基础理论,包括第4-8章:4.气体动力学理论;5.波动理论;6.信息理论;7.线性响应理论;8.计算机模拟。第三部分精选应用,包括第9-18章:9.刚性导体中的双曲型热传导;10.微,纳系统中的热传导;11.流体中的波:声波、超声波和激波;12.广义流体力学;13.非典型扩散、热扩散和悬浮液;14.电气系统和微型器件模型的建立;15.从热弹性固体到流变材料;16.剪切流动下的聚合物溶液热力学;17.具有相对论性质的表述;18.粘性宇宙模型和宇宙论的观点。

作者David Jou是公立巴塞罗那自治大学物理系教授,也是加泰罗尼亚研究所科学与技术部门的成员之一。

本书内容丰富,适合物理、化学、工程学、生物学及材料学等学科师生及研究人员参考。

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关键词：素质教育；课堂教学；思考；实践

一、关于素质教育的思考

1．素质教育是培养高素质创新人才、科教兴国和教育为人民服务的必由之路

(1)我国要全面建设小康社会，实现中华民族的伟大复兴，为人类和世界做出较大的贡献，必须走人才强国之路，必须把培养高素质创新人才摆在突出的优先的战略地位。

(2)高素质创新人才只有通过长期地科学地教育和培养才能造就，而大学正是培育这样人才的摇篮和基地。大学的本质是培养和造就知识宽厚、能力突出、品德高尚、素质全面的健全和谐的人而不是一般意义的专家。尤其是国家重点建设的“名牌”大学，要承担起为国家和社会培养一大批拔尖创新人才的历史重任，更应当将素质教育摆在首要的地位。

(3)党的十六大报告指出教育既要为“社会主义现代化服务”又要“为人民服务”。以人为本的科学发展观强调发展既要“实现经济和社会的全面进步”又要“实现人的全面发展”。面对知识剧增的信息时代，面对着学生走向社会后职业和岗位的多次选择，学生阶段充其量所吸取的只是知识海洋中的几滴水。那么，我们培养出来的学生只有靠在校期间打下的良好知识基础、锻炼出来的自学能力与创新能力和培养出来的全面素质，才能胜任选择，永立不败之地。要知道各行各业的竞争，争到最后，争的不是学历，也不完全是知识，而是能力和素质。学校最终给予学生的应该是能力和素质。

2．课堂教学是素质教育的主渠道，教师是素质教育的主力军

学校实施素质教育，必须依靠教师、政工人员和后勤人员三支队伍，必须在课堂教学、课外活动和社会实践三维空间中合力推进才能奏效。其中，课堂教学是素质教育的主渠道，而课堂教学的主导者――各科任课教师则是关系到素质教育优劣成败的主力军。由于教师的特殊身份、渊博的学识和学术成就，决定了教师对学生有一种其他人员无法比拟的信任感和影响力。教师为人师表、言传身教、教书育人的教学活动，往往起到事半功倍的效果。只有我们每位任课教师都深刻认识自身的责任、自觉地充分发挥自身优势和作用，素质教育才能在课堂教学中真正落实。

3．落实素质教育，课堂教学必须改革

(1)必须更新教育教学观念，树立新的教师观、学生观和教育观。摒弃只要科研水平高就是好教师，教学好是没水平的观念；树立教学科研相互促进，共同进取才是好教师的观念；摒弃教师只管教书而育人是政工人员的事的观念，树立教书育人是教师天职的观念；摒弃教书只是传授知识的观念，树立以知识传授为载体，知识、能力、素质并重的观念；摒弃只有学习好，才是好学生的观念，树立德、智、体全面发展才是好学生的观念。一名合格的教师要敬业爱生、耐住寂寞、勇于探索、坚持不懈，在素质教育的课堂上发挥聪明才智，在教书育人的舞台上建功立业。

(2)必须优化课程设置。要扩展视野，面向世界、面向未来，围绕培养高素质创新人才这个中心，不断完善培养方案，构建科学合理的课程体系，减少陈旧过时的课程，增加课程的基础性、综合性、人文性和时代性。

(3)必须更新教学内容。要在筛选保留传统经典基础性的知识的同时紧紧跟上科技发展的步伐，增加新知识。把反映科技进步的新成果、新理论、新方法及时引入到教学中来，让学生学到鲜活实用的新知识，掌握新本领，适应新需要。

(4)必须大力推进课堂教学方法的改革。改变充斥课堂教学中“填鸭式”、“满堂灌”、教师一人唱“独角戏”的现象。大力提倡“启发式”、“探究式”、“师生互动式”等教学方法。教师要改变只重现知识本身的讲授，忽视知识产生过程，忽视学生思维能力、创新能力培养，忽视学生良好品德熏陶的陈旧教学模式。着力激发学生学习兴趣和求知欲望，着力激发学生乐学爱学，刻苦自学的内在驱动力，着力培养学生的独立思考能力、批判性思维和良好品德。

(5)必须科学地运用先进教学技术手段。充分发挥优秀课程软件和多媒体技术形象直观和信息量大等优势，提高课堂教学的生动性、趣味性、现场感和效率。需要强调指出的是，多媒体等现代教学技术手段只是一种辅教学工具，要特别注意电子教案和课程软件的制作质量、适用对象和使用方式，防止泛用。

二、在“工程热力学”课堂教学中实施素质教育的实践

1．画好一张蓝图――精心设计课堂教学

“凡事预则立，不预则废”，要把素质教育真正融入课堂教学，我对“工程热力学”课堂教学进行了精心设计，做到了课程全局在胸，每堂课具体步骤有序实施。这种设计包括“课堂教学设计框图”和“工程热力学课堂教学设计教案”两部分。前者是课堂教学的总体思路和程序设计，后者是每一次课的具体实施方案。“课堂教学设计框图”包括：前次课内容回顾与作业讲评，本次课内容提出，本次课内容提要，核心知识点、重点、难点讲授，知识点、能力点训练(例题、提问、讨论)，课堂总结，布置作业，本章知识结构框图，下次课内容提示，填写教学评估卡以及大、小循环反馈等内容。

课堂教学设计遵循如下三个原则：

(1)紧紧围绕“工程热力学”课程的基本概念和基本定律这个中心，通过教师讲授与师生交流互动，让学生掌握本课程最基本、最重要、最有用的鲜活知识，首先给学生打下能力与素质的知识基础。课堂教学设计必须牢牢抓住知识传授这一主线，带动全局，使全面提高学生的素质的理想目标具备坚实的基础。我们强调素质教育同样必须重视知识传授，“不能在倒洗澡水的时候把孩子一起倒掉”。我们反对的是知识中心主义，反对把让学生“知道”作为教育的最高目标，不仅向学生传授知识，而是教会获得知识的方法，教会学生运用知识进行判断性、创造性的思考，促进其全面充分自由的发展。

(2)深入挖掘工程热力学科学理论的知识价值、能力训练价值和素质培养价值，力争做到知识、能力、素质三者并重与有机结合，相互渗透，共同施教，力争使学生获得真知、提高能力、升华人格。

(3)总体上要求整个课程达到传授知识、培养能力和提高素质三维教学目标。具体到每一次课还要实事求是，并不苛求面面俱到，知识与能力或知识与品德可能只侧重在二维目标，而不是都要达到三维目标。

2．施力于两个着力点――爱国、创新

一个人才应具有的素质一般包括；思想品德素质、科学文化素质、专业素质、身体素质和心理素质五个方面，其核心是爱国主义和创新精神两个方面。这也是课

堂素质教育应着力培养的两种最基本、最重要的素质。本人讲授的“工程热力学”是自然科学知识基础课，既不能讲成脱离知识传授的一般的创新理论课，更不能讲成说教式的思想品德教育课。要特别讲究方法，要特别注重效果。为此确定的原则是：潜移默化，润物无声，重在渗透，重在熏陶，适时适度，努力做到“好雨知时节，当春乃发生，随风潜入夜，润物细无声”。

(1)培养学生爱国主义精神的具体做法是：

在绪论课中，通过热能利用在整个能源利用中地位的阐述使学生认识研究热能利用和学习工程热力学的重要性，向学生进行爱课程、爱专业的教育；通过对我国能源利用现状的分析增强学生对我国能源的忧患意识和责任意识，激发学生为解决我国能源问题而努力学习的爱国热情。

在讲授热力循环等章节时，通过国内外热能动力设备循环热效率的对比，让学生了解我国用能效率低下、环境污染严重的现实，激励学生为改变落后现状，赶超世界先进水平，为国争光的雄心壮志。激发学生们为中华民族崛起而发愤读书的爱国情怀。

(2)培养学生创新精神的具体做法是：

紧密结合教学内容，注重对学生进行发散思维、逆向思维、批判性思维的培养。例如在讲如何提高循环热效率时，首先从数学上分析，提高热效率集中体现在状态坐标图上循环封闭线内的面积越大越好，则必须从这个面积出发向上下左右四周扩展开来才能达到。从基本蒸汽动力循环――朗肯循环开始向上可从提高初温、初压入手；向下可从降低背压，减少循环热损失起步；向左可引出抽汽回热循环；向右可引出再热循环。通过这样的讲解，学生不仅掌握了蒸汽动力循环的全貌及内在联系，而且也受到发散性思维的训练和培养。又如在讲范德瓦尔状态方程时，着重分析范德瓦尔如何从逆向思维出发，从原来的理想气体模型不考虑分子自身体积、不考虑分子间作用力到反其道而行之，考虑分子自身体积、考虑分子间作用力，从而建立起范德瓦尔实际气体状态方程，开创了实际气体状态方程研究的先河，使范德瓦尔摘取了诺贝尔奖的桂冠。这样的讲解，使学生受到了逆向性思维的启发和勇攀科学高峰的教育。

紧密结合热力学基本概念，基本定律，适当介绍热力学发展史和科学家的生平轶事，借此让学生们了解科学理论的创新方法以及渗透于其中的科学家的科学精神。并进而引伸我们从中应获得的创新方法的启示、科学精神的熏陶以及人生感悟。

紧密结合热力学中尚未解决的理论问题和实际问题，引导学生们来思考、研究和创新。我常常向同学们讲任何真理都是相对真理，同样，我讲授的热力学理论知识，也只不过是真理长河中的一段溪流，而不是热力学的终极真理。这好比一个完整长句子中间停顿的逗号而不是句子最后的句号。热力学理论尽管是一门比较古老、比较完善的学科，但是它也在不断发展进化之中。从纵向来说，从可逆过程热力学到不可逆过程热力学，从线性不可逆过程热力学到非线性不可逆过程热力学乃至到耗散结构理论；从横向来说，从理论热力学到工程热力学、化学热力学、生命热力学等等。基于这种认识，我讲课的时候，总是实事求是地讲到某种“逗号”的程度，而不总是讲到“句号”完结，力争讲到“问号”的程度，讲出问题来。我体会，一个会讲课的老师讲的课，不只是要让学生学得有趣、有用、还要有疑有思，这个思就是要培养学生思维能力，特别是批判性思维能力。

我经常给同学们列举热力学中尚未解决的难题：如微观可逆性与宏观不可逆性的矛盾问题、平衡状态的局限性问题、普适精确状态方程的研究问题，热动装置中能量利用率最有效提高的途径问题、传统能量利用方式与环境相容问题以及参数直接测量仪器研制问题，等等。我列出上述问题的目的在于让同学们认识到热力学本身的不完整，有很多难题等待我们去解决，让同学们破除对真理的神秘感，给学生留下足够的独立思考空间，诱导和触发学生的创造冲动，让学生们大胆去质疑、探究、想象、发明和创造，去攀登科学高峰。

3．抓住三个环节

(1)了解学生，因材施教。老师只有真正了解学生，才能因材施教，收到好的效果，我采用三个具体作法：

①通过《学生情况调查表》了解每一个学生的全面状况。解掌握学生的家庭背景，学习经历，接受能力，学习现状，专业思想，特长爱好与不足，人生志向与理想，便于老师有的放矢的组织教学活动，真正做到因材施教，帮助每个学生更好地成长成才。对于学习基础差、生活困难的学生，给予更多的关心和帮助。

②通过每次课后让学生填写《工程热力学课堂教学评估卡》，了解教与学的情况。为节省学生填卡时间，评估卡只调查三个方面情况：a．在今天课堂上，你学到的最重要的东西是什么(包括知识、能力、素质)?b．你心里仍旧存在的最大问题是什么?c．我今天的讲授中最模糊的是什么?通过评估卡我既可及时改进自己的教学工作，又能及时了解学生思想动态。三年来我收上来的教学评估卡有三千多张，对改进我的教学帮助很大。

③与每个学生谈心，努力走进学生心里，做学生的益友良师。我不仅努力做到育人寓教书之中，我还努力做到师爱于课堂内外。我坚持与每个学生促膝谈心，真诚地与学生交流，谈学习、谈理想、谈生活……并且在谈心中不失时机地对学生加以引导和点拨。

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关键词：热物理 热学 热统 整合

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（b）-0196-01

我校应用物理学专业被评为自治区品牌专业，“热物理课程”是专业课教学中的一个大的教学系列，包括基础物理的“热学”和理论物理的“热力学与统计物理学”（简称“热统”），属于本专业的专业主干课，这两门课程均是研究与热现象有关的性质和规律，分别从宏观和微观角度分析热现象的理论和相关物性性能，两课程内容承前启后，互有联系，但也有很多的重叠。在高等教育教学改革不断推进的今天，在我校实行学分制、要求减少学生上课学时的背景下，怎样整合两门课程，优化内容设置，达到高效的教学目标，是我们应该考虑的一个问题。

1.整合的意义

我校应用物理专业分别在大一下学期和大三上学期开设“热学”和“热统”课程，所用教材是当前国内高校采用较多的李椿等主编的《热学》和汪志诚主编的《热力学与统计物理》，开课学时较多，采用板书和多媒体结合教学的方式，考试为闭卷考试，但“热统”考试题目中有近一半的考题还会涉及到“热学”的内容。

所用教材中《热学》包括宏观理论、微观理论和物性学三大部分，结构上是统计物理学初步，之后是热力学基础，最后是物态与相变；《热力学与统计物理》内容涵盖热力学与统计物理两个部分，其中热力学部分的内容主要是热力学的基本定律、热力学函数、相平衡与化学平衡等；统计物理学部分的内容主要是玻耳兹曼系统、玻色系统和费米系统，及微正则分布、巨正则分布和正则分布等。其中，“热统”课程中热力学部分和统计物理部分内容各占总内容的45%和55%。而“热学”和“热统”课程中涉及到的热力学部分的内容重复率达1/3，如温度、平衡态、物态方程、热力学第一定律、热容量、焓、热力学第二定律、熵、卡诺定理等内容涉及到重复；统计物理部分的内容重复率达1/4，如能均分定理、麦克斯韦分布、等概率原理、玻耳兹曼统计等内容有重复。其中涉及到的麦克斯韦分布、气体分子动理论、输运现象、热力学定律、熵、玻耳兹曼分布等内容重复尤为明显。可见，这两门课程之间存在着内容重复的问题，导致讲授时浪费许多时间去讲解相同的内容，不利于学生更好的连贯、系统地学习。“热学”作为“热统”的初级基础，学生在学习了“热学”后，对“热学”中的两种研究方法所形成的两部分理论体系还不是很清晰，把二者整合起来有利于帮助学生建立一个清晰的热物理理论轮廓。另外，“热学”是在一年级开设，“热统”要等到三年级，这样对教学也会造成不便，整合后可以使教学自然连贯，让学生全面、系统地学习“热学”与“热统”的基本思想、研究方法以及当今学科前沿相关技术。而且，通过对两门课程重复内容的整合，可以节约出近1/4课时，这应该是新时期下课程教学改革的重要手段之一。

2.整合的目标

“热学”与“热统”课程整合是为了形成一个新的有机体，首先，要保证整合后原有知识体系的系统性和完整性不被破坏，即以热物理学的基本概念、定律、研究方法为主线，突出学科重点及特色；其次，还需整合教学的基本规律及学生的认知规律，合理地处理好每一个知识点的先后顺序，使学生的认知能力具有阶段性、渐进性和层次性的特点，以便更好地学习这一系列课程；最后，把与课程体系有关的科研新进展、新成果、新方法及新理论充实到整合后的内容体系当中，便于学生了解热物理学在近代科学技术研究中的重要作用、开阔视野、增强学生学习的兴趣。

因此，整合的目标就是在保证知识体系完整的同时，对内容的选取贯彻少而精的原则、避免内容的简单重复，同时还加大了课程的信息量、减少了课程的学时数。另外，减少重复性还可以避免学生产生厌学情绪，增加学生学习的积极性，提高其学习效率。

3.整合的方法

为了使学生有一个循序渐进的学习接受过程，“热学”与“热统”课程还是采取独立分开教学，可以在连续的两个学期内完成教学。在教学过程中，采用两本教材，对相同、重复的内容进行合二为一的整合教学。“热学”课程中主要讲授热力学基础和统计物理学基础，使学生有一个初步的认识，这部分内容也比较简单，容易掌握。主要涉及的内容包括热力学基础部分的以热力学定律为主线全面介绍温度、内能、熵、焓等态函数及其简单应用，其中还要突出熵在热力学中的作用，涉及到其微观实质时，还应向学生引入信息熵、社会熵和生物熵等知识；而在统计物理基础部分，主要突出统计思想、统计方法及“涨落”的必然性，内容主要包括理想气体的压强、温度的统计解释及意义、能均分定理及理想气体的内能、麦克斯韦玻耳兹曼统计分布、气体分子的碰撞输运过程等。“热统”课程中主要讲授相变理论、近独立粒子的描述、玻耳兹曼统计、玻色统计和费米统计、系综理论、涨落理论、非平衡态统计理论等。事实上，热物理中的宏观理论和微观理论相符相称、不可分割，在运用统计物理研究宏观过程的规律时，势必也会应用热力学函数、公式和相应的方法，使学生得到相应的训练。

在教学过程中，适当加入一些与热物理相关的科学前沿内容和交叉学科领域的知识，采取专题讲座的形式进行讲解，这样可以使学生了解到所学的基础知识和当今科学前沿的联系，扩大知识面，增强学生的学习兴趣，使教材内容更加丰富充实；还可以把现代工程技术中的问题引入到一些例题分析中，体现热物理在实际中的广泛应用和社会价值。