工程熱力學論文范文

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第1篇

工程熱力學課程的特點是理論性強、概念抽象，教學難度大。在缺少專業工程背景的情況下，學生在學習過程中普遍感覺較為困難，甚至茫然不知所云。如何使學生能夠較好地掌握教學內容及熱力學基本內容，是工程熱力學課程教學的根本所在。在多年的教學過程中，我們發現在課堂教學中，除了需要借助優美的PPT多媒體課件來展示熱力學過程，更需要激發學生學習熱力學的興趣，在引入一些工程實例的基礎上，激勵學生去思考，及時地與學生就教學內容進行討論，促進學生對知識點的掌握和領悟。與常規教學方法相比，課堂教學不再是文字、公式的羅列，PPT動畫的簡單演示，而是把教學的核心放在啟迪學生對熱力學概念、原理的思考及把握上，使學生在學習課程內容的同時，熟悉熱力學的系統內容、章節間的邏輯關系、基本原理等，形成對熱力學的一種系統的總體的認識和把握，而不是零散地去背誦記憶一些片段。通過這種激勵啟發式的教學，使學生做到理論和實際工程案例的結合，從而使熱力學知識很好地固化在學生的大腦中，并且達到靈活應用的目的。激勵啟發式教學，需要教師在課堂教學前充分準備，精心設計課堂教學內容的每個環節，圍繞章節內容中的重點知識內容，設計問題及啟發實例，并完成課堂互動討論的教學組織，在此過程中需要教師飽含激情和較好的耐心，使學生在嚴肅活潑的氛圍中掌握熱力學的相關知識。

二、改進課堂教學PPT，增加工程實例

工程熱力學作為一門專業基礎課，與工程實際密切相關。在教學過程中，需要有很多的工程問題作為背景。以教科書為單一內容的PPT演示，并不能滿足課堂學生學習的需要。為了提高學生學習熱力學的興趣及深入掌握熱力學知識，迫切需要在傳統課件中加入工程實例，利用多媒體技術全面展示熱力學的工程應用，使學生在工程案例的演示中發現并體會工程熱力學的重要性及美感。通過工程案例的學習，使課堂教學內容圖文并茂，聲像結合，使學生在多方位、立體化地形成認知并達到對熱力學知識的理解、分析、記憶、掌握和應用。對于熱力學工程案例，我們選取了真空做功、制冷循環，內燃機等工程機械作為實例，進行詳細分析和講授。工程案例的引入，將實際生活中與熱力學相關的問題引入到教學中，用所學知識來解釋工程問題，在講解中讓學生明白熱力學知識可以解決本專業涉及的實際專業問題，從而實現“從理論中來，到實踐中去”，實現對創新型人才的培養。

三、將工程熱力學的學習融入大學生創新項目中

在創新型人才培養中，需要提升學生運用基礎理論進行學術研究的能力和具有工程應用背景的有關開發、設計的能力。大學生創新項目的實施，有利于促進高校培養具有創新意識和能力的新型人才，促進高校探索并建立以科研活動為中心的教學模式，倡導以學生為主體的本科人才培養和研究性學習教學改革，充分調動學生主動學習的積極性、創新思維和創新意識，同時在項目實施中使學生逐漸掌握思考問題、解決問題的能力。結合大學生創新項目，結合建筑環境與能源應用工程的專業特點，在指導學生大創項目時，將熱力學第一定律、熱力學第二定律和卡諾定律應用其中，使學生明白能源利用的守恒性，以及如何提高熱力循環的效率，減少不可逆損失，這些都成為學生應用所學知識來解決實際問題的一種鍛煉。學生在科研項目中，深化了對熱力學知識的認識，同時提高了自己思考問題、解決問題的能力。同時，鼓勵學生積極參加各類挑戰杯、建筑節能比賽、機械創新設計大賽等，通過這些競賽活動進一步提升自己的創新能力。

四、改進課后作業完成形式，增加分析報告

工程熱力學課程是一門實踐性很強的課程，其中很多理論已用于工業過程。因此，在課后作業中，需要對傳統布置練習題來檢驗教學成果的方式進行改進，增加一些實際工業循環的實例，讓學生通過分析其所應用的原理，提交分析報告，并指出該工業過程效率提高的方式和途徑，以這樣的方式來激發學生學習的興趣，提高學生理論聯系實際的能力。同時，精選一些課后習題，通過詳解的方式，激發學生的創新意識和解決問題的能力，進一步促進創新型人才的培養。創新是實現社會持續不斷向前發展的原動力，也是培養和造就一大批素質過硬、勇于創新的新世紀人才，保證國家高速發展的有力保障。創新能力的培養來自于理論和課堂，更在于理論和課堂之外的親身體會和具體的實踐操作。

本文從工程熱力學教學與工程實例結合，與科研活動結合，改進課堂教學組織模式和課后作業完成形式等方面，探討了以培養創新型人才為目標下的工程熱力學教學改革與實踐，希望能夠進一步提高工程熱力學的教學質量和效果。

作者:高蓬輝 張東海 王義江 黃 煒 單位:中國礦業大學力學與建筑工程學院建筑環境與能源應用工程系

參考文獻：

[1]岳丹婷,呂欣榮,李青.深化熱工教學改革加強學生創新能力培養[J].2002,(4):86-88.

[2]譚羽非.突出專業特點改革工程熱力學課程教學的研究與實踐[J].高等建筑教育,2004,(13):39-43.

第2篇

課程要求學生應掌握金屬熱處理基本的理論知識，了解金屬熱處理工藝設計的基本依據，熟悉生產中常用的材料及其熱處理工藝、組織、性能與應用及環境之間的關系，根據零件技術要求，能正確地選擇材料和制訂工藝，并初步具備熱處理操作的基本能力。對培養學生綜合分析問題的能力和工程應用能力很重要，在整個專業人才培養方案中，對培養應用型創新人才的目標具有重要作用。

2課程設計的理念與思路

高職學生在學習基本專業知識的基礎上，如何把知識轉化為技能，技能轉變為職業素質是我們需要破解的難題。金屬熱處理生產工藝是金屬材料及熱處理技術專業必修的核心主干課程，是培養金屬材料熱處理專業實用型人才的重要組成部分。在金屬熱處理生產工藝精品課程建設中，堅持以金屬熱處理生產典型工作任務為載體，培養學生掌握金屬熱處理生產的基本知識和基本技能，初步形成分析問題和解決問題的能力，熟練掌握金屬熱處理生產的工藝設備和機械設備的相關知識，使學生畢業后能在金屬熱處理生產企業進行生產和解決實際操作技術問題，成為高級技術技能型的專門人才。通過對本課程的學習，學生應具備以下主要技能:①掌握常規金屬材料熱處理的基本知識，能編制鋼鐵件的典型熱處理工藝;②能對熱處理設備、常用的工裝及輔助設備、熱處理爐的溫度進行測量與控制;③會典型零件熱處理的基本操作;④能進行表面改性熱處理的工藝制訂;⑤能進行化學熱處理的工藝制訂;⑥掌握復雜工件的畸變規律與矯正方法，掌握分析判斷工件變形的原因及預防工件畸變的方法;⑦能借助金相檢驗報告判斷材料及熱處理質量的方法，能分析工件淬火產生常見缺陷的原因并提出預防和補救的方法;⑧能對金屬材料進行常規檢驗及對常見的熱處理缺陷進行分析。

3教學內容的改革

3.1根據熱處理典型的工作任務，組織教學內容，改革教學方法

在教學內容的選擇上，以《金屬熱處理工國家職業標準》為依據，確定熱處理工的崗位職責、工作任務和技能要求，在教學的實施過程中把典型的工作任務轉換為學習情境，制定課程標準，圍繞熱處理設備操作、熱處理工藝的編制、典型零件熱處理的操作技能等典型工作任務，遵循由淺入深、由簡單到復雜的原則，設置了8個學習情景:①熱處理工藝準備;②熱處理設備與操作;③退火與正火;④淬火與回火;⑤表面改性熱處理;⑥化學熱處理;⑦復雜工件的畸變規律與矯正方法;⑧質量檢驗與缺陷分析。通過對8個教學子領域的學習讓學習者能在金屬熱處理生產企業進行生產，并具備編制熱處理工藝的能力和熱處理操作技能。同時編制實訓指導書，完成實訓室實訓項目的開發，在教學過程中聘請企業技術人員擔任實踐指導教師，使課程體現工學結合的特點。在本課程8個學習情景中，以典型的工作任務為載體，以項目為導向，按“理實一體化”展開教學。在課程教學中根據不同要求的教學內容的不同特點，采用講授教學法、項目教學法、任務驅動教學法、分組討論法、以實踐技能為導向的課題式教學法等教學方法，引導學生積極思考、樂于實踐，提高教學效果。表1列出了8個教學情景所須學習的內容、項目和使用的教學方法。

3.2教學內容的針對性與適用性

課程教學內容選取針對熱處理崗位群的職業標準，以就業為導向，以金屬材料熱處理人才培養目標為標準，以滿足就業崗位對所學人才能力的要求為宗旨，進行面向崗位的教學內容設計。充分體現教學內容來源于企業、服務于企業的教學宗旨，密切聯系生產實踐，做到學以致用。通過對熱處理生產各崗位知識、能力、素質要求進行分析，以學習內容和工作過程為導向的原則，課程設計創設“三結合”的學習情景:學習內容與工作內容相結合，學習過程與工作過程相結合，學習情景與工作情景相結合。按照熱處理生產崗位的需求，以熱處理工的職業標準為依據，設計了8個學習情景。課程內容在設計過程中參考熱處理崗位群多工種的職業標準，歸納出典型的工作任務作為教學情景，每個情景由若干項目任務組成，形成8個教學情景。各情景教學內容以熱處理工國家職業標準中初級工—高級工的知識和技能要求為依據選取教學內容，設計實訓項目，進行單元考核。由于教學內容考慮了工種職業資格的需要，不僅適合教學，還可作為企業員工培訓教材使用。

3.3教學方法的多樣性

傳統的教學模式具有其自身的優勢，如傳授的知識系統、嚴密，較好地發揮了教師的主導性，但弊病也十分明顯:其一，教材抽象，體系嚴密，學生難以學習;其二，學生的主體地位難以體現;其三，重理論輕實踐，學生動手的能力比較差，與素質教育的要求不相適應;其四，以教師為中心，只強調教師的“教”而忽視學生的“學”。在這樣的教學模式中，學生參與教學活動的機會少，動手更少，大部分時間處于被動接受狀態，學生的學習主動性很難發揮，更不利于創新、創造型人才的培養，不利于學生的發展［3］。為此，在課程教學中針對不同要求的教學內容既采用了傳統的講授教學法，又采用了任務驅動教學法、項目教學法、分組討論法、以實踐技能為導向的課題式教學法等教學方法，引導學生積極思考、樂于實踐，提高教學效果。

4課程的特色與創新

4.1采用任務驅動式教學法，實現“理實一體化”教學模式

金屬熱處理生產工藝課程實踐性強，為了加強實踐性教學的效果，教學中注重理論與實踐相結合，在教學中以典型工作任務為載體，以任務為導向，突出“練”，邊講基礎知識，邊應用到典型的工作任務中。實現“理實一體化”教學模式，提高學生學習的積極性和能動性，當下發了項目任務書后，學生必須積極學習基礎知識，才能完成相關的項目任務。本課程以提高學生分析、發現、解決工程實際問題的能力為重點，強調學生個性發展。深化教育改革的關鍵，是改變以往單一的課堂講授的教學形式，改變傳統的系統式學科教學體系，提倡進行“教、學、做”一體化改革，使學生在專業理論知識方面以“夠用”為主，更多突出技能的培養。采用任務驅動式教學法，就是要兼顧理論知識與技能的合理配置。任務的設計很重要，它是為實現一定的教學目標，依據課程內容主題，為學生策劃學習資源和學習活動的過程。教學任務設計的最終目的是使學生掌握實際工作崗位對本課程所要求的知識和技能［4］。通過項目任務和專題設計等自主學習方式，體現學中做、做中學，活學活用，注重了學生的實踐能力、創新能力及團隊協作能力等綜合素質培養。金屬材料熱處理技術校內實訓基地的建設及實訓項目的開發應用，解決了困擾熱處理技術專業進行生產性實訓所面臨的困難和矛盾，實現了課堂與實習地點一體化的行動導向教學。通過系統實訓，不斷訓練，極大地提高了學生崗位操作能力，同時也促進了學生的學習方式由個人競爭學習模式向團隊協作學習模式的重要轉變，提高了學生對企業生產組織方式的適應能力，實現與企業的“零距離”接觸。以“淬火與回火”學習情景為例，任務驅動教學模式如表2、3所示。

4.2遵循了由淺入深、由簡單到復雜的原則

遵循了職業成長的規律。以學習情景4的淬火與回火為例，設計了2個項目任務，項目8與項目10雖然都是淬火與回火工藝，但前者是試樣的淬火與回火，后者是零件的淬火與回火，項目任務書如表4所示。2個項目任務中，1個是實驗室試樣，1個是軸，在編制淬火工藝時，淬火方法、加熱溫度、冷卻介質、加熱設備的選擇都有差異。20鋼、45鋼、T10鋼制試樣按AC3或AC1±(30～50)℃的原則選擇加熱溫度，按t=αkD選擇保溫時間，在箱式爐中進行加熱后，以水作為介質進行冷卻即可獲得馬氏體組織，硬度達到55～63HRC。對于軸，從技術要求上看，心部和表面硬度不同，在選擇淬火方法和加熱設備時需要充分考慮。結合材料65Mn淬透性曲線，可采用水－油雙液淬火的方法進行處理。操作時掌握好在第一種淬火劑中的停留時間，同時注意上下移動工件。2個項目遵循了由淺入深、由簡單到復雜的原則，通過反復訓練，使學生工藝編制和操作技能由生疏到熟練，遵循了職業成長的規律。

4.3構建了TEST評價系統

評價的實質在于肯定學生的學習過程，重視學生學習中的知識積累和實踐能力的發展，培養科學的思維方法，這是評價學生的理論依據，也是學生學習過程的目標導向［5］。傳統課程的考試都是在課程結束后進行一次閉卷考試，這對該課程的學習來說是有局限性的，它難以測試學生綜合性分析問題的能力，故此在精品課程建設中構建了TEST評價系統。新評價系統構建思路重視考核評價學生學習的過程及過程的動態化、評價內容的多元化。TEST評價系統是指課程總成績由教師評價(T)、企業工程師評價(E)、學生評價(S)、總評價(T)組成。教師評價主要對學生的學習行為過程(包括學習態度、學習意識、精神、態度、價值觀、行為習慣等)進行相應的評價。企業工程師評價主要根據項目任務從加熱溫度、加熱設備、保溫時間、冷卻介質的選擇進行考核評價，學生評價是對各組查閱資料、PPT的效果、匯報表現、實訓準備和完成情況進行互評，使評價觸及到學生的內心深處，使評價產生教育意義。總評價(T)由項目考核(40%)、期末考核(30%)、過程考核(30%)組成。其中項目考核由教師評價(T)(15%)、工程師評價(E)(15%)、學生評價(S)(10%)3部分組成。為方便不同角色對課程進行評價，開發了昆明冶金高等專科學校金屬材料與熱處理技術專業教學資源庫，在這個網絡平臺上，教師、企業工程師、學生以不同角色進行登錄，即可完成T、E、S的評價，理論考試課由網絡系統根據考試大綱生成不同的試題，可進行在線測試，最終由系統按不同角色的權重自動生成總成績(T)。在金屬材料與熱處理教學資源庫社會評價系統中，用人企業登錄后可對畢業生進行評價，教師根據企業的評價對教學進行改進，校企合作不斷提高教學質量，共同培養出大批社會需求的高級技術技能型人才。

5教學效果

昆明冶金高等專科學校金屬熱處理工生產工藝課程于2012年獲批云南省精品課程建設立項，如圖1所示。金屬熱處理生產工藝的教學改革從2010級金屬材料與熱處理專業開始實施，為了對比教改前后的教學效果，分別對采用傳統教學法、多媒體教學法、項目教學+任務驅動教學法的學生成績進行統計分析，結果見表4。由表4可知，在試卷難度基本不變的情況下，采用項目教學+任務驅動教學法后，學生成績優良率和平均分均明顯高于傳統教學，不及格率明顯下降。通過4年的教學實踐，學生反映項目教學+任務驅動教學法能調動學習的積極性:每次課都有不同任務，帶著任務查閱資料，互相討論，完成項目任務，把任務完成的結果上傳到教學網絡系統進行評價，得到項目考核的成績。最終成績中，項目考核占40%，期末考試占30%，過程(作業和考勤)考核占30%。在項目+任務教學過程中，教師的主導地位沒有動搖，以項目和任務作為載體，運用網絡平臺提供的學習資源，引導學生自主學生，不斷培養學生分析問題和解決問題的能力，提高學生專業綜合素質和創新能力，構建學生知識、能力、素質協調發展的合理結構，并得到用人企業的好評。

6結語

第3篇

關鍵詞：創新能力；工程熱力學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0133-02

創新能力由多種能力構成，主要包括學習能力、分析能力、綜合能力、想象能力、創造能力、解決問題的能力與實踐能力等多種能力。創新能力的培養是一項系統工程，貫穿人才培養的全過程，滲透教學過程的各個方面。在當前的教學活動中，一般將課程設計、實驗和畢業設計（論文）等環節，作為創新能力培養的主要途徑。但對于工程熱力學之類的基礎課，如何在專業課程的教學中實現對學生創新能力的培養成為專業課教師深入思考的問題。筆者結合自己多年來的教學實踐，對工程熱力學教學活動中學生創新能力的培養進行了如下一些探討。

一、采用激勵啟發方式組織課堂教學

工程熱力學課程的特點是理論性強、概念抽象，教學難度大。在缺少專業工程背景的情況下，學生在學習過程中普遍感覺較為困難，甚至茫然不知所云。如何使學生能夠較好地掌握教學內容及熱力學基本內容，是工程熱力學課程教學的根本所在。在多年的教學過程中，我們發現在課堂教學中，除了需要借助優美的PPT多媒體課件來展示熱力學過程，更需要激發學生學習熱力學的興趣，在引入一些工程實例的基礎上，激勵學生去思考，及時地與學生就教學內容進行討論，促進學生對知識點的掌握和領悟。

與常規教學方法相比，課堂教學不再是文字、公式的羅列，PPT動畫的簡單演示，而是把教學的核心放在啟迪學生對熱力學概念、原理的思考及把握上，使學生在學習課程內容的同時，熟悉熱力學的系統內容、章節間的邏輯關系、基本原理等，形成對熱力學的一種系統的總體的認識和把握，而不是零散地去背誦記憶一些片段。通過這種激勵啟發式的教學，使學生做到理論和實際工程案例的結合，從而使熱力學知識很好地固化在學生的大腦中，并且達到靈活應用的目的。

激勵啟發式教學，需要教師在課堂教學前充分準備，精心設計課堂教學內容的每個環節，圍繞章節內容中的重點知識內容，設計問題及啟發實例，并完成課堂互動討論的教學組織，在此過程中需要教師飽含激情和較好的耐心，使學生在嚴肅活潑的氛圍中掌握熱力學的相關知識。

二、改進課堂教學PPT，增加工程實例

工程熱力學作為一門專業基礎課，與工程實際密切相關。在教學過程中，需要有很多的工程問題作為背景。以教科書為單一內容的PPT演示，并不能滿足課堂學生學習的需要。為了提高學生學習熱力學的興趣及深入掌握熱力學知識，迫切需要在傳統課件中加入工程實例，利用多媒體技術全面展示熱力學的工程應用，使學生在工程案例的演示中發現并體會工程熱力學的重要性及美感。通過工程案例的學習，使課堂教學內容圖文并茂，聲像結合，使學生在多方位、立體化地形成認知并達到對熱力學知識的理解、分析、記憶、掌握和應用。對于熱力學工程案例，我們選取了真空做功、制冷循環，內燃機等工程機械作為實例，進行詳細分析和講授。

工程案例的引入，將實際生活中與熱力學相關的問題引入到教學中，用所學知識來解釋工程問題，在講解中讓學生明白熱力學知識可以解決本專業涉及的實際專業問題，從而實現“從理論中來，到實踐中去”，實現對創新型人才的培養。

三、將工程熱力學的學習融入大學生創新項目中

在創新型人才培養中，需要提升學生運用基礎理論進行學術研究的能力和具有工程應用背景的有關開發、設計的能力。大學生創新項目的實施，有利于促進高校培養具有創新意識和能力的新型人才，促進高校探索并建立以科研活動為中心的教學模式，倡導以學生為主體的本科人才培養和研究性學習教學改革，充分調動學生主動學習的積極性、創新思維和創新意識，同時在項目實施中使學生逐漸掌握思考問題、解決問題的能力。

結合大學生創新項目，結合建筑環境與能源應用工程的專業特點，在指導學生大創項目時，將熱力學第一定律、熱力學第二定律和卡諾定律應用其中，使學生明白能源利用的守恒性，以及如何提高熱力循環的效率，減少不可逆損失，這些都成為學生應用所學知識來解決實際問題的一種鍛煉。學生在科研項目中，深化了對熱力學知識的認識，同時提高了自己思考問題、解決問題的能力。同時，鼓勵學生積極參加各類挑戰杯、建筑節能比賽、機械創新設計大賽等，通過這些競賽活動進一步提升自己的新能力。

四、改進課后作業完成形式，增加分析報告

工程熱力學課程是一門實踐性很強的課程，其中很多理論已用于工業過程。因此，在課后作業中，需要對傳統布置練習題來檢驗教學成果的方式進行改進，增加一些實際工業循環的實例，讓學生通過分析其所應用的原理，提交分析報告，并指出該工業過程效率提高的方式和途徑，以這樣的方式來激發學生學習的興趣，提高學生理論聯系實際的能力。同時，精選一些課后習題，通過詳解的方式，激發學生的創新意識和解決問題的能力，進一步促進創新型人才的培養。

創新是實現社會持續不斷向前發展的原動力，也是培養和造就一大批素質過硬、勇于創新的新世紀人才，保證國家高速發展的有力保障。創新能力的培養來自于理論和課堂，更在于理論和課堂之外的親身體會和具體的實踐操作。本文從工程熱力學教學與工程實例結合，與科研活動結合，改進課堂教學組織模式和課后作業完成形式等方面，探討了以培養創新型人才為目標下的工程熱力學教學改革與實踐，希望能夠進一步提高工程熱力學的教學質量和效果。

參考文獻：

[1]岳丹婷，呂欣榮，李青.深化熱工教學改革加強學生創新能力培養[J].2002，（4）：86-88.

[2]譚羽非.突出專業特點改革工程熱力學課程教學的研究與實踐[J].高等建筑教育，2004，（13）：39-43.