工程热力学概念篇1
关键词：热工系列课程；启发式教学；联想式教学
中图分类号：G642.41文献标志码：a文章编号：1674-9324（2014）52-0160-02
一、引言
热工系列课程包括工程热力学与传热学。工程热力学是热力学最先发展的一个分支，它主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用；传热学是研究热量传递规律的一门学科，传热学的作用是利用可以预测能量传递速率的一些定律去补充热力学分析[1，2]。热工系列课程内涵丰富、概念抽象、公式数量多、联系工程实际范围广，是本校油气储运、石油工程、机械工程等工科专业一门非常重要的专业基础课。因此，针对本课程教学过程，必须定位在要保持学科基本理论的严密性和系统性基础上，考虑高新技术的应用和新型人才培养模式的要求，突出专业特点，使学生熟练掌握专业基础知识，提高他们的理论分析和解决工程问题的应用能力，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。
然而，在多年从事该课程的教学工作过程中，学生普遍反映该课程是一门非常难于学习掌握的课程。究其原因，一方面是由课程本身特点决定的，工程热力学与传热学具有理论较难，基本概念和基本方程较多，对学生用高等数学知识处理和解决实际问题能力的要求较高等特点，学生认为该课程的学习过程非常困难；另一方面和教师“填鸭式”的教学方法有关，教师往往只是把知识一味灌输给学生，使学生觉得原本就枯燥的物理概念和数学方程更加索然无味，提不起学习兴趣。结合自己的教学经验，笔者认为，要提高热工系列课程的教学质量，关键在于激发学生的学习兴趣，而最有力的途径就是采用启发联想式的教学方法。
二、关于启发联想式教学的思考
启发式教学是中国的传统教育方式，在中华民族的发展过程中发挥着巨大的作用。孔子说：“不愤不启，不悱不发，举一隅，不以三隅反，则不复也”[3]。这是孔子论述启发式教学的重要名言，对后世影响非常深远。学生如果不经过思考并有所体会，想说却说不出来时，就不去开导他；如果不是经过冥思苦想而又想不通时，就不去启发他。“不愤不启，不悱不发”经常用来说明对学生要严格要求，先让学生积极思考，再进行适时启发。所谓“教”是为了“不教”，就是要学生提高创新能力，掌握适合自己的学习方法。只有这样，他们才离得开教师，甚至可以超越教师，最终成为适应经济高速发展现状的人才。这种教育方式对目前的高等教育有着巨大的指导意义。
联想教学法是启发式教学方法的一种有效手段。所谓联想教学法，就是把首次接触的知识，通过连接点，将新颖的、有价值的东西与我们过去的见识、思考、观念，尽可能多地予以联系，被充分吸收后成为自己的思考、认识、判断与熟知的知识[4]。我们在教授一门新课程时，总是从基本的概念说起。要让学生学习、理解这些基本的概念，往往要通过举例来说明。举例，就是一种联想，就是将已知事物和新事物的本质特征，通过某些相同或相似之处的比较、参照，将彼此联系在一起。由此，学生就可以通过对已知事物的认识，去学习、理解未知的新事物。
三、启发联想式教学方法的实施
启发联想式教学并不是一种具体的教学方法，针对热工系列课程而言，参考和学习国内外的教学经验并总结自己的教学体会，笔者认为可以通过下面几个方面的解决措施来实施启发互动式教学方法。
1.要突出新旧知识间的联系与区别。学生在大学物理中的热学部分已经学习过本课程中的部分内容。当这些知识重新出现时，应先和学生一起复习，激发学生的回忆，然后再引出热工理论的定义，紧紧抓住新旧知识之间的联系与区别，引导学生在复习旧知识的基础上引出新知识，同时注意不是简单地重复旧知识，而是从工程应用的角度来论述并加以深化和推广。
在教学活动中，新知识的学习常常受到与其相类似的旧知识的干扰。例如，有些学生总是将工程热力学中压力的概念和单位与中学物理中压力的概念混淆起来。为克服这种干扰，需帮助学生找出二者之间的区别并划清两种类似知识的界限。例如说明工程热力学中的压力是一种应力的概念，是单位面积上的力，是气体分子撞击容器壁产生的效果，其国际单位是帕斯卡，而物理学中的压力是力的概念，其国际单位是牛顿。使学生对立地建立新知识中的概念，对新旧学习内容进行概括，找出其共同的本质。
2.通过有趣的比拟，启发学生对生僻易混概念的理解。热工系列课程的特点是概念多、逻辑性强。列宁说：自然科学的成果是概念。显然，没有力、速度、加速度等概念也就没有力学这个科学[5]。但是，热工课程中的各个概念是怎么引入的，不能只从定义出发给学生讲解。这样的教学效果往往是极差的，学生往往会对概念似是而非，无法正确把握各个概念，在该课程完成之后不久就轻而易举地忘掉了几乎所有的内容。为了避免这种教学现象的出现，对于概念的引入和讲解应符合人类的认知规律，即从具体到抽象的过程，也就是从感性认识到理性认识的过程。我们将热工现象和概念与生活中一些广为熟知的现象进行比拟，以此引入概念，学生往往能受到启发，从而从根本上掌握这些概念，并且做到学以致用。
例如在刚进入传热学的学习时，讲到热量传递规律，可将热量传递比拟为电流流动，学生们对于直流电路的欧姆定律i=■是非常熟悉的。将温差比拟为电压，将热阻比拟为电阻，由此学生们可以自然地将热流量与电流联想到一起，在这种教学方法下，学生们自然就可以很容易地记忆传热学非常重要的两组公式Q=■、Q=■。再如，在讲到对流换热系数的影响因素――流态时，针对层流和紊流，可以将流体的运动状态与学生排队郊游进行比拟。同学们行进的队伍非常整齐，每个队列的同学接踵摩肩，不同队列的同学互不影响即是“层流”的状态；而各个队列的同学打闹嬉戏，相互影响，使得行进的队列非常混乱，杂乱无章即是“紊流”的状态。这样的讲授既生动又形象，学生们容易接受，更能较好地把握这些难以理解、容易混淆的概念。
3.针对不同专业，通过热工课程在本专业的应用，激发学生的创新思维，培养有实践能力的高级专门人才。在讲授热工理论的过程中，对于涉及热工应用的部分，可以采用开放式的教学理念。在遵守课堂纪律的前提下，学生可以在课堂上随时提问题，大胆发表关于热工理论在本专业应用的见解。在教学内容的设计上，教师要注意设计符合学生实际的教学内容，符合学生的心理，以教师为主导，引领、启发和传递信息；以学生为主体，感受、感知和反馈信息；以问题为基础，设问、思考和分析探究；以能力、方法为主线，有计划培养学生的自学能力、分析能力、思维能力、观察和实践能力、应用知识解决实际问题的能力，激发学生的创新创造能力。
例如，在讲授“传热过程”一节，对于石油工程专业的学生，可以介绍热力采油的例子，让学生用热工理论描述注蒸汽采油的过程，描述每个传热环节，进而结合传热学的基本公式，提出提高热力采油效率的基本措施；在讲授“压缩机”及“换热器”一节，对于油气储运专业的学生，可以介绍天然气及石油管道输送工艺，结合管道工艺流程图，介绍泵站、加热站的作用，并对其进行讨论，由此可衍生出“蒸汽伴热”和“油气混输”等输油工艺，从而加深了对热工理论内容的理解。
4.要充分利用多媒体进行课堂教学和辅助教学。利用多媒体计算机具有的丰富的图、文、声等处理功能，使学生能在轻松的环境中达到对知识的理解、分析、记忆，掌握和运用知识，提高了教学效率，也为教学质量的稳定提供了保障。热工系列课程作为专业基础课程，与工程实践密切相连，需要很多工程问题作为背景，而课本中单调的文字叙述和简单的图形说明，往往不能准确形象地描述这些工程问题。在这种情况下，如果我们能借助多媒体手段，让学生能通过多媒体文件，让他们形象地认识知识，教学效果要好很多。例如在讲授压气机的工作过程时，用动画来表达，较之单纯用文字描述更加形象，学生也更容易接受。然而，多媒体教学容量大，画面丰富，多方位剌激学生的各种感官，容易造成学生注意力不集中，因此要根据课堂的实际和学生的接受能力，安排适当的讲解、提问、启发和点评，并留有学生思考问题的时间。对于热工系列课程的教学内容中方程和公式的讲解，其推导过程用板书的形式来讲授更加符合人们的逻辑思维习惯，更易于被学生接受，在写板书的过程中，学生会跟着教师的板书一同思考、琢磨和消化，更加有利于学生对所学理论的理解和掌握。所以教师应采用板书和多媒体相结合的教学手段，要“善用而不是滥用”多媒体教学。
总之，在热工系列课程的教学过程中实施启发联想式教学方法克服了传统教学方式的不足，调动了学生的积极性和主动参与性，通过该教学方法的实施，取得了良好的教学效果，它是大学教学改革的必然要求。
参考文献：
[1]朱明善，等.工程热力学[m].北京：清华大学出版社，1995.
[2]杨世铭，陶文铨等.传热学第四版[m].北京：高等教育出版社，2006.
[3]陈晓强，徐秀兵.《论语》“不愤不启，不悱不发”解――兼谈启发式教学思想[J].甘肃联合大学学报（社会科学版），2006，（4）：77-79.
工程热力学概念篇2
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.
工程热力学概念篇3
要使学生形成内能正确的概念，首先应从具体的事例出发，即通过联系学生在生活中观察到有关内能的物理现象，使学生明确建立概念的事实依据，因此我创设物理情景，用水蒸气冲开橡皮塞的实验引入课题，以建立起对内能的表象，这是形成内能概念的基础．由于内能是从微观的角度来讨论的，所以只能从大量的宏观现象出发，进行抽象概括，最后形成内能的概念。因此，提供必要的、足够的感性材料，可以降低学生对内能概念理解的难度，所以我还是做了扩散实验、拿弹簧引入分子势能、质量大小不同的两杯水、质量大小不同的两块木板说明分子数目，拿两个球模拟分子之间的距离、汤勺放在热水里等几个小实验，为学生提供力所能及的帮助。但概念的形成，并不是感性材料的堆积，不能只提供形成概念的事实依据而不同时引导学生进行科学的思维活动，要引导学生进行抽象概括，抓住内能概念的本质特征。因此，我抓住新旧知识的内在联系，用类比的方法得到内能的定义，又运用比较的方法把内能和机械能区分开来，找到两者的根本差别，形成比较清晰的概念。
二、理解物理概念的内涵
只有理解了内能与很多因素有关，才能知道为什么“温度高的物体内能一定大”是错的，只有知道了热量是过程量，才能明白为什么“高温物体含有的热量多”是错的，只有知道明白热传递的实质，才能明白为什么“高温物体吧热量传给低温物体”是错的，因此精心设计了内能的大小与哪些因素有关教学内容，通过课件呈现大量的事实、数据和模拟动画等，为学生理解内能的内涵提供切实有效的帮助，体现教师的主导作用。最后的一道反馈题也具有较好的典型性、针对性。
三、了解物理概念的外延
学生如果没有理解内能的概念，单纯地从文字去理解很难回答这个问题，从教学效果来看，有相当一部分学生在内能概念的学习上显得很生涩，对概念无从谈起。如果老师引导学生从物理概念本身来分析，内能是指物体内部所有分子做无则运动的动能和分子势能的总和。这个概念的外延即泛指物体内的一切能量，那么它的外延明显就宽于热能。热能本质上指物体内部所有无规则运动的动能，热能属于内能范畴，但内能不光包括热能。从概念间的关系看，内能和热能亦是一种从属关系。引导学生认识了概念的外延，就加深了对概念本身的理解，更容易辨析其他相关的易混淆的概念了，问题自然迎刃而解。
四、了解概念与有关概念的联系与区别
概念与概念之间既有联系，又要通过比较，了解概念之间的区别，避免概念之间的混淆不清，这对于学生正确地理解概念，也是十分必要的．本节课内能与机械能，温度、热量、内能几个概念之间既有联系又有本质区别的概念，学生只有认清了它们之间的联系与区别，才能准确地理解以上的概念．教学中能引导学生进行思维加工，抽象概括出概念的本质属性，其中对比是一种有效的方法。例如上文所述，内能的概念可以概括成分子动能和分子势能两部分的能量，而机械能可以概括成宏观上的物体动能和势能的总和，本质上内能是微观层面，机械能是宏观层面；内能本质上是状态量，而热量是热传递过程中的过程量，所以不能说“具有多少热量”；温度是表示物体冷热程度的状态量，温度不能“传递”和“转移”，但两个不同状态间是可以比较温度高低，反映温度差的，存在了温度差，就会发生热传递，在这个传递过程中，吸收或放出热量。
五、学会运用概念
工程热力学概念篇4
关键词：物理概念教学
21世纪的社会发展方向必将是大量需求全面发展的、高素质的、具有创新精神和创造能力的人才。学校教育为适应社会发展的趋势,不仅在教育基础设施上要更新,更为重要的是教育观念的更新。而作为与前沿科学联系十分紧密的物理学科,对其概念教学进行探讨具有重要意义。物理概念是反映物理现象和过程的本质属性的思维方式,是抽象的物理事实。它不仅是物理知识的一个重要组成部分,而且也是构成物理规律和物理公式的理论基础。所以,在中学物理的教学中,物理概念教学更显得尤为重要。
在中学物理的概念大约有四百个,大致可以分为以下四类:
(1)反映物质属性的。如:运动、惯性、质量、能量、电、磁、波粒二象性等,这类概念的特点是:其含义深刻,富有哲理性,很难从其表面定义上获得深入理解。只有随着知识的积累和发展才能由表及里,由浅入深地加深对概念的理解。
(2)反映物质及其性质的。如:速度、加速度、密度、功率、比热、电场强度、电势、电动势、电阻、电容等。它们的共同特点是:用两个或几个物理量的比值来表示它们的定义。
(3)反映物质间相互作用关系的。如:力、力矩、压强、冲量、功、热量。这些概念的特点是:与物质之间相互作用密切关联,对于单个物质是毫无意义的。
(4)描述一些物理现象的名称。如:匀速直线运动、圆周运动、形变、熔解、反射、折射、干涉、静电感应、电磁感应、核反应、质量亏损等。这类概念的特点是:就其概念本身而言,并不难理解,难理解的是这些物理现象产生的原因和条件。
在整个物理教学中,物理概念是物理学知识的核心,是培养学生思维能力的重要手段,可帮助学生形成科学的研究方法。对于正确的引入物理概念,我们可以从联系学生生活实际和通过演示实验两种方式引入;进行思维加工,从具体发展到抽象,从模糊发展到精确,从较多的概念形成发展到更多的概念同化,形成概念;通过运用,进一步巩固概念,为了物理概念能达到预期目的,必须注意引导学生应用物理概念,解决实际问题。在概念教学中,要结合学生认知能力,分阶段、循序渐进地深化质量概念。
通过物理概念教学工作,我们会发现学生学习物理概念中常见的问题:
(一)概念之间的混淆
学生在学习概念的过程中,对于一些本质不同但表面相似的概念很容易混淆。例如:对于温度、热量、内能这三个概念,有些学生误认为:热的物体比冷的物体热量多;相同温度的水,质量越大,热量就越多。
(二)抽象思维能力不足,有些概念难以理解
在物理学中,某些概念的建立过程,涉及到比较抽象而复杂的思维过程。学生要理解它们,需要有较高的抽象思维能力。如:对一般的变速运动,从极限的概念出发,加速度,学生在学习加速度概念时最容易出现以下一些糊涂认识:第一,速度本身是变化的,而加速度又是速度的变化率,几个变量交织在一起,容易产生理解上的混乱;第二,认为加速度是增加的速度,是速度的一种;第三,认为速度越大,加速度越大,反之亦然,当速度为零时加速度也必定为零。
(三)不会正确运用概念来分析问题、解决问题
学生运用物理概念的过程,不仅是巩固、深化和活化物理概念的过程,亦是训练学生掌握运用概念的方法的重要途径,它有助于培养学生分析和解决物理问题的能力。学生不会正确运用概念来分析、解决问题,究其原因还是能力不够,方法不熟练,对概念的内涵、外延掌握得不全面。解决办法只能是有针对性地训练,同时要归纳、总结、举一反三。不能孤立地学,应结合具体物理情境和具体规律来认识。久而久之,便能运用自如。一般说来,物理概念是在观察和实验的基础上,对物质所表现的主要特征或本质属性经过分析、综合、抽象、概括等过程得到的一种思维形式;物理概念不仅具有明确的内涵和外延,而且具有客观性、抽象性、精细性、可测性、局限性等特点。物理术语是伴随物理概念而产生的,是为解释现象、讨论问题、探索规律而在一定环境下使用的专业语言[9]。将物理概念、术语借用到其他场所,若恰如其分也未尝不可,往往能产生锦上添花的效果。举例如下:
力,是物体间的相互作用,其效果是使物体的形状或运动状态发生改变,改变的程度决定于力的大小、方向和作用点。谈到力,必定同时存在施力物体和受力物体。口语“力”往往指力量、功夫,如“大力整治、大力开展活动”,既无相互作用的含义,也不同时存在施力物体与受力物体,而且不能测量,更不具有矢量性。
作为物理老师,应该怎样做才能更好的进行物理概念教学呢!首先,教师应当创造条件,使学生在了解大量的物理现象,观察物理实验的基础上,对有待研究的事物有一个较深的印象。在过程中教师要着重引导学生善于观察,达到了解现象,获取资料,发掘问题和勤于思考的目的。其次,引导学生进行比较、分析、综合、概括、排除次要因素,抓住主要因素,找出所观察到的一系列现象的共性、本质属性,形成概念,用准确的、简洁的物理语言或数学语言给出准确的表述或定义,并指出所定义的概念的适用条件和范围。最后,通过与有关,相近概念的对比,以及进行适当的练习应用,来巩固、深化概念的目的。至于在教学过程中,采取怎样的教学方法、选取哪些具体事例、选择哪些现代化的教学手段,则应根据具体情况自行确定。总之,要教好物理,就要在理解物理概念上下功夫,帮助学生理解每个物理概念的内涵和外延,从而达到提高学生思维能力的目的。同时,老师怎样衡量学生掌握物理概念的情况呢!(1)看学生是否明确概念是从哪些客观事物中抽象出来的。(2)看学生是否明确概念反映了事物的什么本质属性和联系,物理意义是什么,适用的范围如何。(3)看学生是否能用概念说明、解释一些有关的物理现象,以致解决一些有关的简单的物理问题。
工程热力学概念篇5
关键词：初中物理概念教学误区策略
物理概念是进入物理学的敲门砖，掌握物理概念是学好物理的基础。特别对于刚接触物理的初中生来说，更应重视物理概念教学。因为概念是人们对经验事实进行分析、归纳而得到的抽象认识，反映事物某一本质特征，是认识的高级阶段。而初中生年龄小，逻辑、抽象思维能力不强，这就增加了物理概念教学难度。
一、教师教学中的误区
1.“照本宣科”式
有的老师在上课开始时，将这节课要学的几个物理概念名称写在黑板上，然后让学生自己预习，预习完后指明几个学生回答或集体读出这些概念的内容。不注重讲解分析概念的形成过程，使概念的学习只流于表面，这样使学生只能记住概念的内容，而不能理解概念本质，更别说运用概念了。
2.轻概念，重做题
有的老师不喜欢在概念上花太多时间，喜欢让学生做大量练习，熟能生巧，认为多做题就能理解概念。其实这样消耗了学生的大量精力，得到的效果却不理想。
3.课堂语言随意，不严谨
物理学是一门严谨的定量学科。初中物理虽然要求不高，但老师在课堂上的语言千万不能随意，会给学生造成不好的思维影响，阻碍正确概念的形成。如物体受到了一对平衡力的作用，有的老师说这两个力相互抵消了，其实这两个力并没有抵消，而是两个力的作用效果相互抵消了，或者说两个力相互平衡了；还有利用惯性解释现象时说由于“惯性作用”，其实惯性后面不能加作用二字，加了就让学生认为惯性也是力了，其实惯性不是力，它是一种性质。
二、初中生学习物理概念的困难
1.生活概念代替物理概念
初中生在生活中已经积累了不少经验，也形成了很多生活概念，但这些概念很多和物理上的概念是不一样的，甚至是错误的。如重量和质量，在生活中，我们问：这袋米有多重或重量是多少？问的就是质量，生活中重量和质量是同一个概念。但物理上这两个却是完全不同的概念。重指重力，是由于地球的吸引而产生的力，会随着物置、高度的变化而变化。而质量是物体所含物质的多少，是物质一个基本属性，是不随位置、形状、状态的变化而变化的。还有学习“做功”时，受生活中概念“做工”的影响，等等。
2.概念混淆
物理概念混淆在初中生中是很普遍的现象，具体表现为对于相关概念只注意到它们的相容部分，而忽略它们的相异部分，造成概念之间的混淆。如将压力与压强、效率和功率混为一谈。再如对温度、热量、热值、内能、比热容这几个热力学概念的混淆等。
3.死记硬背概念，不注重理解
教学过程中，经常听到学生有这样的反映，上课讲的内容都能听懂，但一到解题就无从下手，或一到解题就出错，且不知道错误的原因。这是物理教学中普遍存在的问题，究其原因，是学生在学习中对物理学中最基本概念本质缺乏深刻理解，停留在一知半解的状态，似懂非懂，或者说对物理概念知其然而不知其所以然，只知道死记硬背概念，从而无法理清概念之间的联系。
三、初中物理概念的教学策略
学生进入八年级，接触到崭新的学科――物理，他们感到陌生又充满好奇。有的同学可能听过高年级的同学说物理很难，也有的可能说物理很有趣。不管怎么样，一定要充分利用好学生这份新奇感，充分激发他们的兴趣，引导他们进入物理世界，学会用物理思维、物理方法思考问题、解决问题。
1.从生活实践中引入概念
学生在日常生活中观察和接触过许多物理现象和应用物理知识的事例。教师要善于恰当利用学生已有的生活经验，要能创设良好的物理环境。这种引入方法易使学生感到亲切，容易接受。同时，从生活经验引入概念，有助于培养学生注意观察、勤于思考、善于分析问题的能力。
2.从实验中引出概念
有些概念涉及的物理现象和物理过程并不是学生在日常生活中常见的，因此，在学生头脑中尚没有形成概述，这类概念的引入可以借助实验。为了激发学生学习物理概念的强烈欲望，教师必须充分发挥课堂实验的作用。对初中学生，尤其要讲究实验形象、鲜明、生动。如学习声音的产生时，可以在发声的扬声器的纸盆上放上纸屑，直观地看到发声体的振动。
3.用“类比法”引出概念
初中物理的许多概念可以通过类比方法引出，便于学生理解。如把电流比做水流、把电压比做水压，从而可使学生把看不见、摸不着的电类比成实实在在的水，从而理解电流和电压的实质。再如学习比热容的时候，把比热容类比成容器容纳水的本领，不同的物质就像不同的容器，容器装的是水，而物质装的是热量，不同的容器装水的本领不同，不同的物质装热量（吸放热）的本领也不同，容器中装入或倒出水后水位会变化，就像物质吸放热后温度会变化一样，从而将很抽象的比热容概念变成很直观的事物展现出来。
4.用“望文生义”法帮助理解概念
工程热力学概念篇6
热学课程论文教学形式与作用一、引言
《热学》是物理学中研究物质热运动及其有关性质和规律的一门分支学科，是物理学专业本、专科学生必修的专业基础课。《热学》课程在实验基础上，通过物理学的基本概念、基本原理、基本知识、基本思想和方法的引导，培养学生进一步学好物理学的兴趣，提高学生的自学能力、分析和解决问题的能力。其主要内容包括：分子动理学理论的平衡态理论、输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论、热力学第一定律、热力学第二定律与熵、液态与固态、相变等方面的基本概念、基本理论和基本运算技能。通过本课程的学习，既要帮助学生迅速掌握大学的学习特点和规律，建立正确的学习方法，努力养成刻苦踏实、勤于思考的良好学风，又要为后继课程的学习作好业务、思想和心理上的准备，还要为学生毕业后从事有关科学研究、应用开发、教学工作等打下良好的基础。在目前《热学》课程的教学中，课程论文扮演着越来越重要的角色，探讨课程论文教学的相关研究课题也逐渐开始得到重视。课程论文要求学生在掌握物理学基本概念和基本规律的基础上，通过调查研究，适当了解这些基本概念与规律以及它们在生产技术、特别是高技术领域中的应用，注意培养学生理论联系实际的能力，培养学生对实际问题特别是当代物理学前沿以及当前高技术领域中物理问题的兴趣，引导和激励他们解决实际问题的愿望和责任感。教学方法的改进是课程教学改革的重要方面，在课程论文的实施过程中重视学生能力素质的培养，把课程建设的目标定位于造就新世纪人才，使学生终生受益。
二、课程论文的基础
课程论文实际上是对学生提出了更高的要求，因此，《热学》课程的教学应当把重点放在打好基础上。如果学生掌握的基础知识雄厚，基本功扎实，再加上广泛涉猎与深入钻研，专业课就能学得好，理解得深，在将来从事高新科技领域的创新工作时就上手快，回旋的余地也比较大。况且，“热学”课程在传授系统物理学知识的同时，还要培养学生掌握物理学中的思维方法与工作语言。这样，尽管有些基础物理知识从表面上看似乎并没被直接应用，但这却会影响到学生的工作方法、思维方式以至世界观，当他们以后从事科研与教学工作时会在潜意识深处起重要作用。总而言之，《热学》课程的基础还是基本概念、基本原理、方法，离开这些基础去谈课程论文就是无源之水、无本之木。
三、课程论文的形式
课程论文的形式灵活，不仅包括论文、调查报告，还包含有实验研究、实物制作等多种形式。在教学过程中，教师可以通过告知、提问等多种提示方式引导同学自行深入研究，常见的课程论文形式主要有以下几种。一是解题方法的探究，通过对一个例题或习题的多种方法求解，使得学生对相关概念、原理、方法掌握得更透彻；二是实验探究，例如，当讲解到气体玻一马定律与盖・吕定律知识点时，可以让学生自行设计相关实验来验证上述定律；三是调研报告，例如在讲解卡诺循环这一知识点时，可让学生调研、总结目前市场上热机的工作原理与工作流程等；四是理论模拟与分析，例如讲到相变这一知识点时，可以通过理论分析各种相的稳定性。五是合理的估算，例如气体动理学理论里输运现象中的气体黏度公式，查普曼和恩斯库格曾用不同的高深理论得到相同结果，它是个级数，由前几项可得系数约为0.499，而如果充分考虑速度住留的简便方法，很容易就得到此系数等于1/2，又如通过对小无极分子估算分子间力的有效作用距离与平衡距离的半经验公式，再如可以用标准大气模型中数以千计的数据，考虑地面凹凸不平的影响，可求出精度较高的大气粒子总数，然后与用均质大气模型、等温大气模型或者地面大气压强所得到的结果进行对比，从而总结出估算行星大气粒子总数的简便方法；目前“热学”课程中有一些概念和提法在学术界实际并未完全统一，有的甚至还是有争议的，例如：任意逆循环的制冷系数的定义，等热容过程与多方过程的差异，卡诺循环的概念以及回热式循环与非回热式循环，等等。遇到这些内容时，就在课程讲授中把各家的观点都原原本本地告诉学生，同时也介绍自己的看法，然后让学生独立进行研究，自由思考，自己做出合理的判断。
四、总结
《热学》课程论文的目的是使得学生通过热力学宏观定理与微观模型的学习，建立把宏观现象与微观模型进行联系的物理思想方法，掌握对事物的实验――理论――实践的认知规律，在此基础上，采用问题探讨与课程讲授、主题讨论与实践相结合的教学方式，以教学论文为载体，实现《热学》课程的互动研究型教学，重视学生能力素质培养，通过精心设计方案，全面加强各个环节，合理运用各种方法手段，形成视野开阔、理论联系实际的特色风格。用搞科研的态度对待教学，积极开展教学论文的教学，从教学有关领域挖掘课题开展科研，再把科研成果引入教学丰富教学内容，使教学与科研两者有机地相结合。教师在课程教学中引入了这些从教学有关领域挖掘课题开展科研所取得的成果，身教言传，课程里就会充满了研究与探索的特色和风格，使学生在学习课程的过程中逐渐受到熏陶，养成勤于思考研究、勇于提出自己独立见解的良好习惯，并为学生发展其科学研究能力和科学创新能力创造了良好的学术环境，使得学生发现问题、分析问题、解决问题的能力都能够得到进一步的提升。
参考文献：
[1]国家教育委员会.高等学校理科本科专业基本培养规格和教学基本要求（i）.高等教育出版社，1992.59-60.
[2]张辉，陈振乾.“高等传热学“教学的改革实践[C].第四届全国高等院校制冷空调学科发展与教学研讨会论文集.2006.172-175.
[3]高崇伊.改革“热学“课程教学加强对学生能力与素质的培养[J].高等理科教育，2003，（3）：34-38.
工程热力学概念篇7
【关键词】概念图工具;大陆地理教材;台湾地理教材;正文比较;行星风系
【中图分类号】G423.3【文献标识码】B【文章编号】2095-3089(2012)09-0021-02
1问题的提出
地理概念是重要的地理知识,它的表述关系到学生对地理事物本质的理解,因此有必要研究地理概念的表述。2012年7月31日第八届两岸经贸文化论坛“共同建议”,提出积极促进商签教育交流与合作相关协议,涉及到两岸教师、学生交流及两岸的课程、历史地理教材等,都将会有相关的协议,这将对两岸交流合作带来深远的影响。[1]本文响应此次会议精神,选取我国大陆和台湾教材行星风系正文进行比较,可增进两岸地理教材间的交流。
2地理教材概念表述合理性依据
2.1有关锋天气系统大陆地理课程标准和台湾地理教学大纲的要求
大陆课程标准台湾地理教学大纲有关行星风系绘制全球气压带、风带示意图,说出气压带、风带的分布、移动规律及其对气候的影响能认识行星风系与地方风系之差异2.2地理教材概念表述合理性基本原则和基本策略。地理教材概念表述合理性基本原则:科学性原则、基础性原则、时代性与应用性原则、艺术性和生活性原则、多样性原则。地理教材概念表述合理性基本策略:使学生获得必要的感性知识,是掌握地理概念的基础;使学生明确地理概念的定义,形成地理概念的结构,是掌握地理概念的根本;使学生运用科学概念解决实际问题,是掌握地理概念的重要保障。[2]
3概念图的绘制方法和分析
3.1概念图的绘制方法。用概念图软件分析教材,是一个新颖的角度,也有难度。本文选择人民教育出版社2008年4月出版的第3版(简称人教版)和台湾翰林出版事业股份有限公司2008年8月的第三版(简称翰林版)以行星风系内容为主。地理教材的课文句子需转成概念图中的命题。两个节点加上中间的连接词构成1个命题,一个命题包括2个节点数。一句课文可以转成1个甚至多个命题。例如教材中一句话“两极地区因日照不足、气候酷寒、冷空气不断下沉,形成极地高气压”,就可以转换成命题:
把“两极地区”放入第一个节点(概念框),把“极地高气压”放入第二个节点(概念框),把“因日照不足、气候酷寒、冷空气不断下沉,形成”放在连接线上,作为连接语句连接两个概念。
图1根据大陆人教版教材课文绘制的“气压带风带”概念图
图2根据台湾翰林版教材课文绘制的“行星风系”概念图3.2对两个版本的概念图进行3个方面的定量分析:
3.2.1节点频率:马费成,郝金星综合novak等人的研究成果,提出节点个数是测量结构化知识的广度指标,扬克非称之为节点频率,他认为节点频率是表明学习内容广度(覆盖面)的一个指标[3]。不同版本教材主要概念连接频率表
赤道低气压副热带
高气压副极地
低气压极地
高气压东北信
风带盛行
西风带极地
东风带地转偏向力
(科氏力)其他总计大陆人教版345222241337台湾翰林版553242231139从节点频率来看,台湾翰林版版教材在行星风系和人教版教材的内容广度相当,在知识点分布上,相同的是“赤道低气压”“副热带高气压”“副极地低气压”“地转偏向力(科氏力)”都是较高频节点。不同的是台湾翰林版“东北信风带”连接频率很高,而人教版很低;台湾翰林版出现人教版没有出现的节点“行星风系”“太阳入射角”“赤道无风带”“间热带辐合区”“i.t.C.Z”“副热带无风带”“马尾度无风带”“贸易风”“锋面雨”等;人教版出现翰林版没有出现的节点“低纬度环流圈”“中纬度与高纬度环流圈”等。另外在人教版称“气压带风带”“地转偏向力”的概念在台湾翰林版称“行星风系”“科氏力”。
3.2.2命题频率:两个节点及两个节点间的连接词组成一个命题,命题频率也可以反映学习内容的广度。从图一看出人教版的命题频率是25个,图2台湾翰林版的命题频率是23个。从命题频率来看,两版本学习广度相当。
3.3对两版本的概念图进行定性分析::某节点与其它节点的联系。概念图图形化的呈现方式可以清楚地看出某节点与哪些节点相连接,与哪些节点较近或较远,它们之间又是通过哪些节点相连接的等等[3]。首先人教版称“气压带风带”“地转偏向力”的概念在台湾翰林版称“行星风系”“科氏力”,人教版称“气压带风带”直接阐述了其中内容,而台湾翰林版称“行星风系”,考虑到与“地方风系”相对应,从知识系统性上台湾翰林版好些;大陆人教版称“地转偏向力”,是我国气象学上形象的说法,台湾称“科氏力”是从科学家科里奥利发现的角度,连接频率上大陆人教版比台湾多一次,主要是副热带高气压形成原因的解释上两岸不同,人教版从动力的角度认为从赤道高空向两地的气流中右偏成西风堆积下沉形成,而翰林版从热力的角度认为从赤道高空向两地的气流热量散失冷却密度增加下沉形成;“东北信风带”翰林版连接频率高于人教版,主要是翰林版多别称“贸易风”,同样“副热带高气压带”多别称“马尾度无风带”,“赤道低气压”别称“赤道无风带”“间热带辐合区”;气压带风带季节移动的节点上,大陆人教版的例子是“北半球,与二分日相比,气压带和风带的位置大概夏季偏北,冬季偏南”,台湾翰林版的例子是地中海气候受行星风系移动影响而形成,相对人教版的例子概括性更强。另外大陆人教版总结了七个气压带和风带,台湾翰林版没有总结。
4总结及对教材编写的建议
4.1从概念图节点频率和命题频率来看台湾翰林版教材和大陆人教版教材的广度相当,从长节点的个数和概念图的结构来看两岸这两版本的教材阅读难度相当。
4.2从教材编写学科维度上此部分内容采用台湾翰林版“行星风系”较好,知识系统性强,若从高中学生学习心理及降低学科难度的角度上,采用人教版“气压带风带”较适宜。
4.3两版本此内容较大的不同在于教材编写主线,大陆人教版用逻辑主线贯穿气压带和风带的学习,总结出七个气压带和风带及低、中、高纬环流圈;台湾翰林版则用并列形式阐述气压带和风带的内容。笔者认为气压带和风带知识间都是有关联的,逻辑性也较强,采用人教版教材的编写形式较适宜。
4.4在知识阐述的形象上,台湾翰林版做得较好,如有别称“贸易风”“马尾度无风带”“间热带辐合区”等,大陆人教版在这一方面可以借鉴下台湾翰林版。
参考文献
[1]/china/201207/31/54503_108826843.htm
工程热力学概念篇8
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.
工程热力学概念篇9
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.
工程热力学概念篇10
一、关注教与学的本质属性
学习是在学习者的头脑中建立或者修改一个知识体系。即新知识和“旧”知识必须发生实质联系才能被学习者所接受，才能长时期地驻留于学习者的头脑之中。教学是帮助学习者，并在学习者的头脑中建立或者修改一个知识体系。
由于学习者自身的原有情况不同，因此其接受知识并使知识驻留在头脑中的方式也不同，即对学生来讲，“新”知识的新鲜程度是不一样的。学生原有的知识背景越多，知识体系质量越好，其融合新概念的难度就越小，教师的概念教学的起点就可以高一点；反之，若原有的知识背景越少，质量越差，则他融合新概念的难度就越大，教师的概念教学的起点就必须要低。因此了解学生原有的知识结构成了教师教学的必须。
二、用创造性的概念教学来体现不同概念教学的特殊性
帮助学生获取、加工和处理概念并使之同化到学生固有的认知结构中，是一项艰巨的、富有创造性的教育工程。笔者经过多年的教学工作实践认为：概念教学成功的关键是用通俗感人的直观材料、简明扼要的分析推理、生动形象的语言，并辅以良好的学习环境来为学生的概念学习铺好台阶。这些台阶主要由以下几部分组成：
台阶一：丰富学生的感性认识
学生对物理概念的认识，来源于各种感性知识：一种形式是通过观察实验对正在发生的物理现象的感知；另一种形式是通过听讲、阅读教材获得的感知；教师用常见的生活事例引发学生的感性认识，用画示意图、过程的流程图，都是为了使学生对研究对象获得比较完整的感知。例如学生在学习动量这个概念时很有可能提出这样一个问题：动量仅仅是在速度的基础上乘以物体的质量，而物体的质量是不变的，动量实质上不就是速度吗？这时教师可以举出这样一个例子来简单说明提出动量概念的必要性：假如一只蚊子和一列火车均以5m/s的速度撞在你的身上，你的感觉如何？学生会在“都没感觉”的回答声和笑声中领悟提出动量这个概念必要性。
台阶二：建立科学的物理表象
表象是人们过去对事物的反映在头脑中所留下的痕迹，当这些痕迹在人的活动中恢复或再现的时候，就成为表象。大量的实验研究证明，许多学生在日常生活中形成的物理表象很多是错误的，对物理实验后在大脑中储存的物理图景有许多是片面、孤立、以个人为中心建立的，并形成了一些与物理知识相悖或不尽一致的观念和规则，这就是前概念。
前概念具有广泛性、肤浅性、顽固性、隐蔽性。对力与运动的关系有许多前概念，例如：要使物体不断运动必须始终有拉力；拉力越大物体运动得越快；匀速运动时物体受到的动力大于阻力；加速运动的物体受到的力应不断增加；物体受到的力逐渐减小时，速度也在减小。
台阶三：帮助学生掌握一些物理中定义物理量的方法
高中物理的概念很多，而且大多很抽象。比如电场强度e，由于电场本身就是一种很难被人类感知的物质，要去定义这样一种物质的属性，对那些对电场缺乏感性认识的学生来说确实困难。若教师以前就教授学生用“比值法”定义物理量的方法，学生此时接受这种抽象的概念也许会轻松一点。例如在讲授物质的密度ρ=m/V时，就讲授此为“比值法”定义，且说明某一种物质的密度与物体的质量和他的体积、形状无关，物质的密度是物质的本质属性。以此类推e=F/Q中，电场强度e与检验电荷Q的大小、正负无关，它反映的就是电场本身的属性。当然同样也可以定义：U=w/Q；C=Q/U；B=F/iL等一系列抽象的概念。
台阶四：诠释概念，关键是用学生的操作语言讲透概念
教师在讲解概念时，有必要把前人在对概念下定义时用高度概括和抽象的语言分解开来，然后再还原回去；变化不同的角度、使用不同的词汇来解释概念。教师可以做以下几个方面工作：
1.明确概念的内涵。即明确概念所反映的物理现象或过程所特有的本质属性。例如，在说明物距和像距应特别强调：物距是物点在主轴上的投影到光心的距离，而不是物点到光心的距离。
2.明确概念的外延。即明确概念的运用条件和适用范围。例如讲解三个场强公式e=F/Q、e=kQ/r2、e=U/d，应让学生明确公式的适用范围。e=F/Q是电场强度的定义式，可以用在任何场合；e=kQ/r2由于是根据库仑定律F=kQ1Q2/r2推导出来的，因此该公式只能用在点电荷产生的电场中；而e=U/d，在高中阶段只能应用在匀强电场中。
3.了解相关概念的区别和联系。例如做功与传热都是改变物体内能的两种方式，在使物体内能变化上功与热量是等效的；但是做功是一种形式的能转化为另一种形式的能，而热传递是内能从一个物体转移到另一个物体，但形式没有变化。
台阶五：概念学习要不断、主动地重复
教学过程就是帮助学生获取和加工处理信息并使之同化于学生固有的认知结构的过程。新摄入到学习者头脑中的信息必然与学习者头脑中已然存在的信息交汇在一起，从而引起对其信息体系（即其认知结构）更新的过程。老师可以采取下面两种方法：
1.精心设计练习。在设计练习时分清练习题目的目的和层次，练习要有很强的概念性和针对性，要有难度上的梯次变化，对那些内涵深、外延广的概念的练习要能从不同侧面来反映这个概念。
2.努力培养和发展学生的批判性思维能力。所谓批判性思维能力指的是一个人对各种信息进行独立的分析、判断、评价、演绎和归纳的能力，其最重要的特征是对各种信息的逆向、甚至多向的思维倾向。概念的教学需要学生自身对新获取的信息进行独立的分析、判断、评价、演绎和归纳，否则他们头脑中的新旧信息不可能进行有效同化并将同化的结果合理地固化于其认知结构之中。