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：
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关键词：热工；改革；实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）26-0033-02
教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见教高（2006）16号文件中指出，“高等职业院校要积极与行业企业合作开发课程，根据技术领域和职业岗位（群）的任职要求，参照相关的职业资格标准，改革课程体系和教学内容，建立突出职业能力培养的课程标准，规范课程教学的基本要求，提高课程教学质量。改革教学方法和手段，融“教、学、做”为一体，强化学生能力的培养。”可以说高职教育实行课程改革是提高教学效果的必由之路。为此我院对所有课程都进行了课改。
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。
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关键词：传热强化与控制 课程建设 教学方法 考核手段
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）01（a）-0098-02
热环境控制课程是热能与动力工程专业一门专业课，也可作为航天、机械、电子、化工类相关专业的选修课。课程的教学目的是使本科学生在学习了大学传热学中的传热基本原理基础上，进一步了解、掌握对相关工程技术中传热过程进行强化与控制的原理思路与技术方案，扩大知识面，培养根据基本原理进行技术研发、创新的能力。课程教学以课堂讲授为主，辅之以适当的课堂讨论。通过资料搜集、分析整理、评判，培养学生主动获取知识能力；通过学生自主拟定设计题目、进行论证与初步设计训练，达到教学目的。
热环境控制课程的特点是属于新开设课程、无合适教材、涉及面广、无习题；接近研究生选修课、要求学习主动性；需查找文献、大量阅读，发挥主动性进行课程设计、撰写论文；与一般专业课的课程设计训练不同，主要考察主动性、创新性。本课程的教学正是围绕培养能从事热动系统设计、制造、运行管理和经营销售等方面工作的高级复合型技术人才展开的，结合我校本科教学要点“以学生为本、以教学为教师第一要务，重点推进教学方法和考试方法改革”，依照培养高质量复合型人才的人才培养目标，以教学与科研一体化为教学思想，为深化教学改革进行了积极的探索，并从中获得了一些有益的启示。
1 教学与科研一体化的教学思想
热环境控制的教学与科研是相对独立又是一个具有内在联系的、不可分割的统一体的两项活动，在适宜的条件下，两者可以得到强化，并相辅相成、互为促进。高校教学与科研一体化的基本思想基于建设具有地方工科特色的现代教育教学，以科研项目为依托，坚持侧重工程和应用的研究型教学和科研思想，致力于教学与科研一体化的探索和实践，使教学促进科研，科研服务教学。教学与科研一体化的教学思想在热环境控制课程教学中体现为：通过理论的教学、科研活动和课程设计等，使学生适度地参与相关的科研项目中来，既可以巩固学生的理论基础，又可以加强本科生教育与实际课题的联系。热环境控制课程的教学目标、教学进程和教学方法都是按照这种教学思想进行。
教学组主持完成和正在进行的课题有973课题、863课题、国家自然科学基金项目等纵向课题，也有和航天院所、公司企业之间的横向课题。这些课题涉及了强化换热、计算传热及多相流动和相变换热等各研究方向。通过科研活动不仅提高了教师的科研能力和学术水平，开拓了教师的知识面，同时为教学提供了第一手科学前沿资料，丰富了教学内容，提高了教学水平。课堂教学时，授课教师注重联系实际及本人的科研成果和他人的科研成果，使授课变得更加生动活泼，从而提高了教学质量。如，围绕863课题中近地空间飞行器热控和热防护研究，从课堂教学、理论教学、实践教学等多方面设计了教学内容和教学方法。在课堂教学中，把项目的内容（包括近地空间飞行器的工作原理、热环境和特有热控系统设计思路和方法）融入到导热强化与控制原理、对流传热强化与控制原理、辐射换热强化与控制原理、耦合换热与传热过程的强化与控制、新技术领域中的传热强化与控制问题等章节中，同时利用部分课堂时间开设了几个由浅入深的专题学术讲座。为了增加学生的感性认识，利用学生业余时间，带领学生参观相关的科研实验平台，通过一系列教学，学生不但理解了热环境控制课程的基础理论知识，真正把传热学理论知识拓展到实际应用中来。同时也了解了科研的基本程序、基本方法，锻炼了学生的动手能力和思维能力，为将来参加社会工作或科研工作奠定了坚实的基础。
2 现代与传统相结合的多样化教学方法
多媒体技术教学，已在众多课程中得到了大量的运用。但在实际应用过程中，多媒体技术辅助教学也存在一些弱点和缺陷。例如，多媒体教学容易分散学生的注意力等，因此，本课程灵活运用现代教学手段和传统教学手段，像录像、小黑板、多媒体、课程互动讨论、学生上台讲等多种教学手段，有效地提高学生上课的注意力，调动学生课上主动性和课后思考的学习积极性，并且培养了学生的独立思考能力。教学的主要内容、授课教案等都可以在网站上浏览，学生可以通过网络了解该课程的主要内容。网上教学与答疑可以通过传热学精品课程网站（资源共享课）进行。为了增强教师与学生的联系，解决学生对于该课程存在的一些疑问，并及时了解学生对于本课程的反响，我们还开设了微信群和QQ群进行教学讨论和答疑交流；另外网站设置了资源共享区，为授课教师与学生之间建立了资源共享的渠道。
讲解课程时，积极引导学生从实际问题出发，学习理解基本概念、基本理论和基本计算方法。为使学生更好地理解和掌握课程基本知识，讲解的例题都与实际生活和科研项目相联系。比如讲解绪论的时候，笔者在讲课时问学生，人们在冬天一只手握铁棒另一只手握木棒时，为什么感觉握铁棒的手比握木棒的手更冰冷？为什么蔬菜大棚里的温度比大棚外的温度高？神舟飞船是如何克服大气烧蚀返回地面的？于是学生就有了反应，开始思考。这样一来，自然而然，老师就把学生引入下面要介绍的导热强化、对流换热强化和辐射换热强化等基本原理和控制手段。通过这些问题的提出，学生可以知道学习这门课以后，能够运用所学的相关知识解决哪些实际问题，学生带着问题学习，就不会盲目，大大激发了他们学习这门课程的兴趣，引导学生从传热学的角度去发现、分析和解决实际工程问题，真正学会如何利用传热学知识去控制热环境。
3 N+1的考核手段
考试方式改革如何客观、公正、有效地考核学生，如何摒弃一张考卷定乾坤的现象，一直是广大教师探讨的问题。对于绝大多数大学课程来说，尤其是一些工科课程，我们所要考查的决不是学生记忆公式的能力，而是学生综合运用知识分析和解决问题的能力。因此，怎样通过考试来考查学生综合运用传热学知识分析和解决问题的能力就很值得我们思考。为此，我们设计了N+1全方位多层次的考核办法，办法的内容如下：
（1）课堂提问，考核学生学习情况、表达能力与课堂出勤情况，以提高学生听课的积极性和思考问题的独立性。
（2）平时小测验，考核学生知识积累能力与平时的学习态度。
（3）课程设计，考核学生综合运用知识分析和解决问题的能力。
要求：构思、提出一种热环境控制技术方案，并进行基本的论证。没有应用领域限制，充分发挥。最后经过老师评定较好的方案将有机会上台展示并讲述5～10分钟。
（4）课后资料查阅，鼓励学生积极思考，通过文献了解专业领域的最新进展，激发学生的学习兴趣。
要求：自拟题目，要求图文并茂，按正规学术论文形式撰写，必须有自己的观点或认识。可选择下列之一：①针对某一工程领域的热环境控制技术，进行文献资料综述、评价、分析，每人至少查找20篇国内外较新的论文（近10年）、技术报告及应用介绍。②针对某一传热方式的热环境控制技术在不同领域的应用发展，进行文献资料综述、评价、分析，每人至少查找20篇国内外较新的论文（近10年）、技术报告及应用介绍。
（5）期末考试采取闭卷形式，进行基本概念、原理考试，加深学生对传热学和传热强化与控制的理解。
4 结论
热环境控制是一种改善传热性能的先进科学技术。通过对热环境控制的学习，使学生了解如何改善提高热传递的速率，以达到利用最经济的设备来传递规定的热量，或是用最经济的冷却来保护高温部件安全，或是用最高的热效率来实现能源合理利用。不仅为专业知识拓展提供有效的手段，也是培养和提高学生分析问题和解决工程实际问题能力的重要环节。
我们对“热环境控制”课程教学方法的进行了探讨，主要目的就是提高教学效果，充分调动学生学习本课程的主动性和积极性，使他们在有限的学习时间中掌握热量传递的高效途径和控制方法，为后继的专业课学习提供必要的基础理论知识，同时培养和提高学生分析解决工程问题的能力。
参考文献
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关键词：研讨式教学；工程热力学；启发性原则
作者简介：耿凡（1982-），女，江苏徐州人，中国矿业大学电力工程学院，讲师；王迎超（1982-），男，山东滨州人，中国矿业大学力学与建筑工程学院，讲师。（江苏 徐州 221116）
基金项目：本文系2012年中国矿业大学青年教师教学改革资助计划项目（项目编号：2001263）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）05-0076-02
工程热力学相关的热工技术和节能环保问题日益凸显，因此，“工程热力学”教学改革需要深入。那么，如何调动学生的学习兴趣，使其更清晰地理解并掌握抽象概念，把工程实际问题更形象地展示给学生并让学生应用所学知识去分析、解决实际问题，这对高校传统的教学方法和手段提出了挑战。因此，开展研讨式授课的教学模式改革被提上日程。[1，2]
一、研讨式教学改革的指导思想、原则及作用
1.指导思想
根据“工程热力学”课程的内容及特点，研讨式教学的指导思想是：以解决问题为中心，通过教师创设问题情境，学生按照课程要求在教师的教学指引下，对具体的热工理论及实际问题进行思考和研究，借助丰富的网络资源、必要的实验及模拟手段，探究其知识的发生过程、提出解决问题的方法。
2.实施原则
研讨式教学体现的主要教学原则是学生主体性原则、启发性原则、循序渐进原则及和谐性原则。
（1）学生主体性原则。学生在研讨式教学模式中成为学习行为的主人，始终处于稳定的自主地位，在教师的帮助下积极思考，多动手、多分析、多总结，积极发掘自己的创造潜力，有意识地占据课程学习的主体地位。
（2）启发性原则。教师在研讨式教学模式下以启发为主，设置贴近学生生活、富有吸引力的情境，提出有思考价值的问题，这要求教师有全面、深刻、独到的见解，了解学生原有知识基础和能力水平，并且有熟练利用现代化手段教学的能力。[3]如“门窗紧闭房间可否用电冰箱降温”，据笔者亲身授课经历，这一问题很能吸引学生的注意力，而且贴近生活。学生能够积极思考并能在教师的引导下用热力学第一定律进行分析得出结论。
（3）循序渐进原则。教师设计的问题要由易到难、由简到繁循序渐进地进行，便于让学生顺利进入状态，从而逐渐调动其积极性并提高其研讨的兴趣；另外，由于学生个体的差异，对设置问题的接受能力也有所不同，因此，教师也要针对学生个体的具体情况，对一个问题设置多个角度、多个层次、多个梯度便于学生理解，让学生由少到多、由个体到班级逐步理解问题。
（4）和谐性原则。研讨式教学过程中，教师通过设计的问题给学生指出方向，并适时启发学生思考，而学生在所设置的问题情境中要靠自己来解决问题，这种导与演的情境创设了师生之间、学生之间相互影响、共同进步的环境，呈现出平等和谐的教学氛围。
3.作用
研讨式教学包括对问题的认识、分析和解决各方面，主要或完全由学生自己来做，能够调动学生积极性，开阔其视野，有助于学生综合能力的提高。具体作用可分为以下几点：研讨式教学体现了以学为本的科学发展观，充分激发了学生的主体性；能够解决“工程热力学”理论与实践脱节的难题，能有效提高学生的实践能力；能够依托“工程热力学”课程设计，鼓励学生独立思考，着重培养其科研能力和创新精神。
二、研讨式教学改革可行性分析
从课程本身的性质和特点来看，研讨式教学方法和手段的改革是可行的。通过教学过程发现：学生能够通过课程教学了解和掌握了“工程热力学”的相关知识，但由于课堂及实验条件的限制，学生对于抽象概念认识模糊、对主要热工问题的认识不深，思路不清晰，解决问题能力十分有限，不少学生对此课程失去了学习兴趣。尽管引起该问题的原因很多，但教学方法和手段的局限是其重要原因。因此，教学方法和手段的改革十分重要。
“工程热力学”的研讨式教学打破讲授为主的模式，预期在教学过程中结合实际问题、以互动为主的方式使学生通过认识过程去掌握知识结构，从而掌握“工程热力学”的基本概念、理论和计算，并让其具有对各种“工程热力学”问题进行初步定性定量评价的能力和分析解决热工技术问题的能力。另外，在“工程热力学”研讨式教学初见成效后，可将其逐步推广到“工程流体力学”、“传热学”等课程中去。
三、研讨式教学改革具体内容
开展“工程热力学”研讨式教学的具体做法很多，本文拟采从以下几个方面进行分析：
1.常规教学为基础
教师应对当前典型热力学教材进行详细阅读，科学编辑，根据学科发展对课程内容进行部分更新和调整，优化课程内容。在已有的较扎实的“工程热力学”课程教案的基础上，制作与授课专业相符的具有较高专业水平的多媒体教学课件，采用图、文以及动画等形式为课程教学提供多样化、多视角、立体化的教学信息空间。[4]
2.实例研讨作穿插
教师在课堂讲述中适时引入工程和生活中常见的实例，如在讲“湿空气”时，让学生思考简单问题：“为何什么阴雨天晒衣服不易干，而晴天则容易干？”由此展开研讨式教学，通过教师对实例启发性的分析，把枯燥的理论变成具体的实际问题，开展课堂讨论，激发学生学习的兴趣。与此同时，教师启发学生独立思考，让学生以解决问题为目的，完成查资料、讨论、分析、提出整改措施、总结经验教训的一体化学习过程。
3.热点问题当点缀
教师结合当前的热工领域的热点问题，如提高热机效率、节能降耗、低碳环保以及日本核电事故等问题，开展课堂讨论调动学生积极性，在条件允许的情况下给学生课后试验的机会，让他们在动手过程中更深入地理解问题，或者借助模拟实验手段，鼓励学生多途径分析解决问题。最后总结、分析并撰写小论文。
4.课程本身问题
另外，在学生逐渐学会分析、解决、总结问题的同时，教师也要引导学生学会分析总结本门课程的学习，把课程本身作为一个问题去对待，学生要逐渐学会自己分析总结重点、难点和规律等，从宏观、微观两个角度认识课程。学生在学习过程中发现的疑点问题，在及时反映给教师的同时，要能够独立思考，并通过查资料、分析总结进而消除疑点问题。
通过研讨式教学，学生养成良好的思考习惯，从被动学习变为主动的学习，从而多角度地体会学习的过程。
四、实施方案
1.实时改进教学内容
教师要搜集“工程热力学”方面的教材、课件及教学改革论文，学习前人的教改思路和方法，深入分析兄弟院校的“工程热力学”课程建设经验及精品课程，取长补短。在大体保持传统内容及学时基础上，对教学体系和内容作进一步调整，适当增加与专业相关的内容，简化或删去部分比较陈旧的内容。
2.构建实例和热点问题资料集
教师搜集国内外“工程热力学”相关实例和典型热工问题，如针对性地引入日常生活常见的散热器管片、电冰箱和空调等生活中常见的电器循环、节能减排、低碳环保等热点问题，并运用“工程热力学”原理对具体热工过程、设备及工程热点问题进行深入剖析，形成与课程相配套的实例资料集。结合构建的实例集，增设课程实例研讨环节，激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习和独立思考的能力。
3.重视交流
教师应根据“工程热力学”大纲，明确课程定位，在教学过程重视与学生交流，及时了解学生兴趣、理解与接受能力。根据教学过程中发现的难点及疑点问题，鼓励学生根据所学有针对地加强相应习题的训练以加深对这些问题的认识。
4.习题训练
教师针对每一章的重点难点，构建相应题型，通过课题提问形式进行课堂讲授，并针对性地布置习题让学生进行课后复习和课前预习，使其独立解决问题，让其在作业同时实现对重点难点的及时掌握和有效巩固。同时，在课后多布置一些和实际生活相关的或者没有唯一答案的题目，例如“试分别举例说明热力学第一定律和第二定律对生产活动或日常生活的指导作用”等，通过对这些题目的思考与分析，学生的综合思维能力得到了锻炼，也活跃了学习的气氛。[4]
五、总结
研讨式教学在“工程热力学”课程的应用，可以调动课堂授课的生动性，激发学生的学习兴趣，学生可以集思考、行动、分析、总结于一体，有利于学生认知能力的开发和对教学内容的理解，具体的实施细节还有待于在教学实践中进一步摸索和完善。研讨式教学不仅对“工程热力学”教学改革有积极作用，对其他课程的改革也有借鉴意义。
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[关键词]卓越计划；创新；工程热力学；教学改革
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）08-0153-02
沈阳理工大学于2011年9月正式入选教育部第二批“卓越计划”实施高校，能源与动力工程专业正式列入沈阳理工大学“卓越计划”和创新创业计划专业。工程热力学课程作为能源与动力工程专业的一门重要专业基础课，是能源与动力工程专业的必修主干课。本课程不仅为学生学习有关内燃机方面的专业课程提供必要的基础理论知识，也为从事相关专业技术工作和科学研究工作提供重要的理论基础。通过本课程学习，使学生掌握热力学的基本规律，并能正确运用这些规律进行热工过程和热力循环分析。同时培养学生科学抽象、逻辑思维能力。工程热力学是能源与动力工程专业学生首先接触的专业课程，课程概念复杂抽象，公式适用的范围不一，内容繁多且联系工程实际广泛，这些都给学生学习该门课程来带困难。目前对于工程热力学课程的教学反应来看，教师不好教，学生不容易理解，对学生工程实践能力和创新能力的培养不够。随着国家和学校对“卓越计划”的实施，从专业培养目标和定位上也对课程教学提出了新的要求，所以对工程热力学课程进行教学改革十分必要，因此，考虑到以上因素，对工程热力学课程从以下几方面进行了改革。
一、教学内容改革
（一）实践创新型教学目标的确立
工程热力学课堂的教学重点在“工程”，在以往的教学目标设计中都是重理论轻实践，大量的学时都用在了公式的推导和计算中，对于学生的工程实践能力和创新能力培养不够。在“卓越计划”和创新创业训练计划指导下，将每一章的教学目标分解为基本目标和重点目标，基本目标是在课堂上通过讲解使所有学生都能理解接受的基本知识、基本理论和基本应用，重点目标是通过课下组织的工程实践活动和创新创业小组将课堂所学的知识应用到工程实践和创新中去，以培养学生的工程实践能力和创新能力。
（二）强化专业方向优化课程内容
2012年教育部新版高校本科专业目录中调整热能与动力工程为能源与动力工程。能源与动力工程致力于传统能源的利用及新能源的开发利用，专业方向包括热能动力及控制工程方向、热力发动机及汽车工程方向、制冷低温工程与流体机械方向和水利水电动力工程方向等。沈阳理工大学能源与动力工程专业为车用内燃机方向，在有限学时下，保证学科基本理论体系系统性和完整性的前提下，优化课程内容，强化专业所需内容。例如，对于基本理论方面重点讲解理想气体的性质和热力过程；对于基本理论的应用，详细讲解活塞式内燃机的循环，对于燃气轮机装置循环、蒸汽动力循环和制冷循环做了解性介绍。
（三）注重理论联系实际
在教学过程中，注重将实际生活中与热力学相关的问题引入课程中，通过课程所学的知识来解释发生在身边的事和物。在讲解的过程中让学生明白，通过工程热力学课程所学的知识可以解决本专业所涉及的实际专业问题，提高学生对于课程重要性的认识。
二、教学方法改革
（一）启发式+对比式教学
启发式教学是指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律，从学生的实际出发，采用多种方式，以启发学生的思维为核心，调动学生学习的主动性和积极性，促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想。启发式教学的关键在于设置问题情境。如在讲解热力学第一定律基本能量方程式时，分别以门窗关闭房间内的空调和冰箱为例启发学生利用基本能量方程式来解决判断实际问题；以人吃饭、工作和变胖（瘦）与基本能量方程式做对比分析，加深学生对于该方程的理解。
（二）注意工程实践和创新意识的建立和培养
为了培养学生的创新能力，构建理论教学和实践环节相结合的创新创业教育培养体系，在课程教学中引导学生用工程热力学知识解释生活中的现象，引导学生进行独立思考，加强理论联系实际，培养学生独立思考和解决问题的能力，注重增强学生的工程实践与创新意识的建立和培养。
（三）积极开展课外创新训练
鼓励学生开展创新训练小组，通过学生根据所学到的工程热力学的知识，自己完成创新设计作品，或者根据老师给定的方向，申请校级及以上级别的大学生创新创业训练计划项目，培养学生的创新能力。在实践环节上，结合挑战杯、汽车创新设计大赛、机械创新设计大赛、大学生创业创新训练等，锻炼学生分析问题、解决问题的能力，鼓励学生采用发散性思维来思考问题，全面提升学生的工程素质和实践能力，培养学生创新创业能力。
三、教学手段改革
（一）多媒体教学
在传统板书教学的基础上，将多媒体技术引入教学中，多媒体技术实现了文字、图片和动画等信息的融合，使教学内容更加生动的展示给学生，增加学生的学习兴趣。
（二）虚拟仿真演示平台
在多媒体教学的基础上制作了工程热力学虚拟仿真演示平台来辅助教学。例如：在讲解热能和机械能相互转换过程时，先用虚拟仿真演示平台以动画的方式演示内燃机、燃气轮机、蒸汽动力装置、压气机和压缩制冷装置的工作原理，然后再分析其热能转化为机械能的过程，提高学生的注意力，激发学生的兴趣。在虚拟仿真演示平台上还集成了常用的工质的热力学参数和热力性质表、湿空气的焓湿图、水蒸气的焓熵图等，并能够实现常用工质的热力学参数的快速查询。
（三）网络教学
课堂教学迫使学生在有限的时间内接受大量的教学信息，使部分学生不能够充分消化所学内容。网络教学提供多种方式进行师生互动，提高学生学习积极性；网络平台上可以下载教学课件、参考书、习题库等资料，学生可以利用课余时间学习，在线测试等相关功能可让教师及时了解学生学习掌握程度，提高学生成绩。
搭建课程的网络教学实施平台，将课程每一章的教学目标、知识内容、学习指南、案例、练习、拓展学习和在线测试等诸多教学要求固化在网络教学实施平台中，为老师提供教学助手和工具，给学生提供探究平台，变封闭式课堂为开放式课堂，引入外部教学能量和教学资源。
（四）建立并及时更新课程的资料库
工程热力学课程是一门实践性比较强的课程，其中的很多理论目前都已经用于实际产品，因此在一些课程内容中可引入一些实际应用例子进行介绍，以加深学生对知识的理解。同时，课后也布置学生收集工程力学应用的新技术，并分析其所应用的理论，提交报告，将其作为成绩考核的一部分，从而激发学生的学习兴趣并提高学生自主学习能力和理论联系实际的能力。
四、课程改革实践效果
经过几年的探索与实践，工程热力学课程的改革已初见成效，通过对改革前后几届学生的对比分析，发现有以下方面的效果：
（一）学习成绩提高了
改革后学生对于基本概念和基本理论的理解较好，特别是对于实际应用计算题解答比改革前有大幅度改善。
（二）创新能力增强了
学生参加挑战杯、汽车创新设计大赛、机械创新设计大赛获奖和获批大学生创业创新训练等项目的数量与等级都有所增加，并有多人和获得专利。
五、结束语
工程热力学是能源与动力工程专业的一门经典课程，为培养学生工程实践能力和创新能力提供重要的基础知识。结合“卓越计划”和创新创业训练计划，通过工程热力学课程教学改革，提高了学生的工程实践能力和创新能力，不仅使能源与动力工程专业的学生受益，在新版教学计划中新开设热工基础课程的车辆工程和装甲车辆工程专业的学生也可以从中受益。
[ 参 考 文 献 ]
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论文关键词：课程改革；教学体系；教学方法
“热工控制系统”是电厂热能动力工程专业培养工程科技人员的一门重要课程。为了满足电力教育的要求，适应电力工业的发展和科技进步，针对“热工控制系统”课程教学中存在的问题，对该课程进行了系统的建设和改革，力求取得更好的教学效果。
一、“热工控制系统”课程教学中存在的主要问题
国内“热工控制系统”的教学改革已进行了多年，但仍有许多问题未能从根本上解决，主要表现在：
一是“热工控制系统”课程的教学体系比较陈旧，现有的教学内容与科技进步脱节，实际工程应用当中所需的热工知识体系不完整。比如：“热工控制系统”课程现有的控制理论往往只介绍经典控制，而现在电厂热工控制系统当中所采用的模糊控制、自适应控制等新兴的控制技术都没有在课程中作相应的介绍，造成学生进入工作单位后对实际的控制系统不能很好的理解和掌握。
二是教学过程没有层次，未能充分体现和有效实施因材施教；课堂讲授过细，照本宣科，平铺直叙，没有给学生留出独立思考和分析问题的空间；在教学过程中，除了课本内容，没有对学生进行相应的科学研究的训练，学生科学思维方式和研究问题的能力没有得到充分的锻炼，未能最大限度地开发学生的智能。
三是“热工控制系统”的教学手段单一、实验设备比较落后，功能不齐全，多媒体教学的作用未能得到充分发挥，学生对学习“热工控制系统”的兴趣淡漠等等。这些问题严重地阻碍了“热工控制系统”教学质量的提高，使其在较低的层面上运作和徘徊，教学水平和效益自然比较低。
二、“热工控制系统”课程教学改革的探索与实践
1.教育思想观念的改革
“热工控制系统”课程的教学改革首先应当从更新教育思想观念入手。尊重和弘扬学生的主体意识，充分调动学生的积极性，培养具有科学素养和创新能力的人才应当是“热工控制系统”课程所倡导的新兴教育观念。因此，“热工控制系统”课程的教学体系、教学方法应当力求充分发挥学生的主观能动性和积极性，使他们学会学习、主动学习。从以“教为主导”向“学为主导”转变。在教学过程中应当进行分层次教学，对不同程度的学生分别对待：着重鼓励、帮助、督促基础较差的学生，加强启发引导，不断提高他们的学习兴趣和能力；对一些对“热工控制系统”课程兴趣比较浓厚、基础理论知识又比较扎实的学生，鼓励支持他们积极参与教师的科研项目，从中得到锻炼，使他们逐渐掌握从事科研工作的思路、方法，培养他们科学分析实际问题的能力，也给他们充分发挥自身能力的机会。
2.教学体系和内容的改革
改革“热工控制系统”的教学体系和内容，注重理论方法、技术手段与工程实践相结合，使之内容较为新颖、齐全，体系较为完善。将教学体系分为基础理论和控制技术两部分。在基础理论中，除了介绍经典控制理论之外，将自适应控制、推理控制、预测控制、模糊控制等近年来新兴的控制理论和技术知识引入教学内容中，加强经典控制理论和新兴控制思想的相互渗透，使学生不仅认识到经典控制理论的历史贡献，而且能体会到新兴控制思想在今天科技进步中的地位和作用。对于控制技术这部分内容，在介绍单元机组负荷、燃烧、给水、汽温等控制系统的过程中，针对现代大型机组非线性、时变性、耦合性和不确定性等特征，常规控制方案往往难以取得满意控制品质的问题，将新兴控制策略、控制方法在工业生产系统中成功应用的经典范例加入教学内容中，使学生在“热工控制系统”课程学习的过程中更贴近实际问题，从而开阔学生的视野。
3.教学方法的改革
“热工控制系统”课程的教学方法改变以前教师唱“独角戏”的枯燥教授方式。采用学生讨论、教师启发等新颖的教学方法。教师的主要精力集中在对基本概念、基本思想、基本计算方法的讲授上。在学生掌握了这些基本理论之后，其他内容引导学生来完成。在组织教学时，对内容的难易程度、教学要求的目标高低和教师的指导程度进行必要的区分，比如：教学内容按照“了解内容”、“理解内容”和“掌握内容”对学生提出目标要求；对于了解的内容，教师在提出明确的教学要求后让学生自学，学生通过看课本、上网或到图书馆查找资料在课前提前消化、巩固和掌握，上课时由学生介绍所了解的内容，教师进行补充、总结。这样既锻炼了学生的自学能力，又强化了学生自己获取知识的意识。而对于“理解内容”和“掌握内容”、难度比较小的部分，教师只介绍相关基本理论，具体应用采用学生讨论等方式由学生独立完成；难度比较大的部分，教师在介绍基本理论之后，采用启发、引导的方式带领学生进行应用方面的练习，并布置相关的作业由学生独立完成。这种教学方式能够引导学生在学习中有一种“爬楼梯”的感受，激励学生向高一层看。同时加大了教学内容的跨度和信息量，提高了教学效率。
4.教学手段的改革
“热工控制系统”课程的教学难度较大，而且计算公式、图形较多，采用传统的教学模式和手段，教学效率低下，不能达到最佳的教学效果。为此，制做了多媒体课件，通过图形、图像、声音、文字、动画等多种媒体对“热工控制系统”课程的内容进行有机的整合和生动的表达。比如：在介绍负荷控制方式这部分内容时，学生在多媒体课件上除了能够看到负荷控制系统图之外，我们还将整个控制过程采用动画的方式，配合声音、文字全方位展示给学生，不仅提高了学生的学习兴趣，更重要的是学生对于整个控制过程有了直观、全面、完整的了解。实践证明，采用多媒体课件，由于教学中注入了生动翔实的内容和丰富的信息量，突出了课件的超文本思想和链接能力、交互能力，充分适应了“热工控制系统”课程前后概念与内容相互交错的复杂需要。既培养了学生的学习兴趣，又加快了学习进程。此外，采用这种现代教学方法与传统教学手段相结合的教学方式，也提高了教学效果和课程建设水平，[2]达到了很好的教学效果。
5.实验教学改革
“热工控制系统”不仅要求学生掌握扎实的基本理论知识，还必须具有实际动手的能力。为此，我们开设了实验。通过实验，学生可以更直观形象地掌握理论知识，是理论教学很好的补充。此外，实验教学能够很好地培养学生的思维方式和动手能力。因此，它在整个教学环节中具有重要地位，实验教学改革成为教学改革中的重要一环。“热工控制系统”课程的实验改革在原有传统实验的基础上，增设了一定数量的研究性、综合性实验。这样，不仅训练了学生的基本实验技能，还引导学生学习科学研究的基本方法，努力创造条件培养学生独立进行实验的能力。为了增加实验教学的灵活性，有利于因材施教，在保证共同的基本要求的前提下还将逐步开设一些选修性实验、开放性实验。
6.设计环节的改革
“热工控制系统”是一门应用性和实践性极强的课程。为此，我们精心安排了不同的设计题目，给学生以充分的自由空间。学生在进行设计时，在掌握课内教学内容的基础上，必须通过查阅相关资料，对具体应用系统有全面的了解，在此基础上，通过教师讲解以及相关资料，掌握一项设计的全部过程，之后分组完成相应的设计题目。这种训练方式系统地培养了学生的技术应用能力。我们在批阅设计图和设计说明书时，不要求面面俱到、详尽严密，重在考查学生解决问题、分析问题的能力、思路与方法，重在过程而不在结果。在设计实践过程中，安排适当的辅导和答疑，最后由教师讲评不同的解决方案及出现的错误和不足之处。通过设计环节，学生对于“热工控制系统”的基本理论掌握得更为扎实，而且对于一个完整的控制系统的结构、工作过程，特别是调节器的参数整定等问题有了更清晰、更具体的认识。实践证明，设计环节所取得的教学效果是其他教学环节所无法代替的。
7.科研训练环节的增设
为了培养学生的科学素养，我们增设了科研训练环节。学生首先选择自己感兴趣的题目，之后通过查阅资料确定研究思路和方法，最后写出科研训练报告。虽然我们的科研训练环节只有一周的时间，但是，使学生对于从事科研工作的全过程有了比较直观的认识。此外，在此过程中，学生必须积极思考，充分调动自身的积极性才能较好完成。通过这一环节，学生变被动为主动，学习的兴趣和能动性有了很大提高。
8.教师实践能力的提高
要培养学生科学的思维方式和创新能力，深化学生所学的知识，教师必须在具备较高理论水平的基础上具有很强的科研和技术开发的能力。为此，从事“热工控制系统”课程教学的教师除了完成授课任务之外，还积极参与“热工控制系统”实验室建设以及科研工作，通过这些工作，教师得到了很好的锻炼，科研和实践水平有了很大提高。此外，我们还计划组织教师去其他院校及科研院所参观学习，以拓宽教师的眼界，丰富教师的实践经验。
关键词：热能系统分析；最优化；课程建设；教学改革
作者简介：张艾萍（1968-），男，内蒙古兴和人，东北电力大学能源与动力工程学院，教授；张炳文（1953-），男，天津人，东北电力大学能源与动力工程学院，教授。（吉林 吉林 132012）
基金项目：本文系东北电力大学教学改革研究项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0083-02
教育部2003年发出了《关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知》，力图通过精品课程建设，推进高校课程建设，提高整体教学水平。[1]具有较高综合素质基础的应用型、复合型人才的培养，体现了东北电力大学（以下简称“我校”）办学的基本特色，这是我校课程建设工作的出发点。我校根据社会人才需求，依托学校原有优势着力在相关学科的交叉结合部开拓新专业方向，培养社会急需的复合型人才。[2]
当前我国火电厂每年烟尘排放量约360万吨，占全国工业烟尘排放量的35%，火力发电厂又是二氧化硫等有害气体的主要排放源，排放的有害气体进入大气，形成酸雨等有害物质，造成大气污染，使大气环境日益恶化。热能与动力工程专业作为火电厂生产的主要专业，深知自己的使命“在满足供电供热的前提下，尽量减少煤炭消耗、降低环境污染”，选择了自己的发展方向“应用基础研究不断深化，描述愈来愈定量化、精确化，节能减排成为电力规划建设和电站运行的努力目标”。基于此并为满足“一实两创”人才培养的需要，我校从2002年开始，为热能与动力工程专业本科生开设了“热能系统分析与优化”课程。该课程的设置主要为了使学生掌握火力发电厂节能减排的理论基础，同时也为具有综合素质的复合型技术人才的培养提供理论支撑。本文针对“热能系统分析与优化”课程的建设和教学改革进行了初步探索。
一、“热能系统分析与优化”课程建设和教学方法改革的必要性
“热能系统分析与优化”课程综合了热能与动力工程专业多门专业课程（工程流体力学、工程热力学、传热学、汽轮机原理、锅炉原理、泵与风机、热力发电厂）的知识点，以及现代运筹学理论和微机编程技巧，以火力发电厂节能减排、减少消耗的若干决策问题为训练科目，培养本科生解决本专业决策问题的实际动手能力。
“热能系统分析与优化”课程的内容和人才培养目标符合国家节能减排、减少消耗的总方针，符合热力发电厂“以安全发电供热为条件，以降低消耗减少污染为目标”的设计、运行基本原则。所以，将“热能系统分析与优化”课程建设成为精品课程，对该课程的教学方法和手段进行改革，使其更适合学生对知识的掌握，有利于学生深入认识本专业各门课程相互关联的实质内涵，有利于学生早日完成从理论学习到实际应用的跨越，有利于学生上岗后早日成为节能减排工程师，是培养“一实两创”人才的需要，是国家节能减排事业的需要。
人才培养目标主要是通过课程教学实现的。课程建设水平的高低及课程体系的合理性、科学性是实现人才培养目标的基本保证。[3]为了更好地实现人才培养目标，达到课程设置的目的，对“热能系统分析与优化”课程进行精品化建设和进行必要的教学方法、手段改革是非常必要的。
二、“热能系统分析与优化”课程建设
课程是由一个或几个学科的若干内容按一定的体系与结构组成的教学基本单位。课程建设包括形成和决定课程质量的各种条件和内涵建没：教学文件建设、教材建设、实验室建设及师资队伍建设等。精品课程是具有一流师资队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。[4，5]
1.切实加强教师队伍建设
教师在课程建设中起着关键的作用，学生获取知识的主要来源是教师。从长远来看，教学团队在未来的课程建设中将扮演极其重要的角色，随着远程网络技术、多媒体技术的发展以及教学联合体、学分互认的发展，学生选课时可选择各学校精品课程，通过网络学习最适合他的课程，因此各学校教学团队的激烈竞争将不可避免。
有了明确的教学目标和良好的教学条件，能否实现教学目标，教师起着决定性的作用，这是课程建设的关键。因此要建设一支结构合理、水平高、素质好，团结合作，并有学术带头人的师资队伍。这支队伍应该是由治学严谨、知识渊博、德高望重的老教师把关，由经验丰富、思想成熟、学有专长、教有成效的中年教师作中流砥柱，由年轻力壮具有教学科研良好素质的青年教师冲锋陷阵的合理匹配的有机整体。其职称和年龄结构，主讲教师的高、中职比和任课率，教学和科研工作量比，科研成果率等均能达到结构合理，既能满足教学的要求，又具有相当的科研能力和水平。
2.重视教学内容和课程体系改革
融合多门课程知识，提高综合应用能力，关联节能减排。在热力发电领域，无论是设备制造、工程设计还是电站运行，到处存在着“以安全发电供热为条件，以降低能耗为目标”的决策问题，直接关联着国家的节能减排目标。在多年的教学过程中，本课程组一直为将“热能系统分析与优化”课程建设成为培养节能减排工程师的培养平台而努力。结合火电厂在节能减排中的基本任务，精心编排了教学内容，融合了包括汽轮机原理、锅炉原理、泵与风机、集控运行、工程流体力学、工程热力学、传热学、高等数学、运筹学在内的多门课程的知识点，引导学生对热能系统或设备进行深入分析，指导学生针对火电工程实际决策问题建立数学优化模型，并编制微机程序求解，提高学生解决实际决策问题的能力。
3.重视教材建设
国内已经有一些关于火电厂热能系统综合分析与节能减排技术方面的教材，但是，都存在着某方面的不足：主要介绍其他行业的热能系统，火电厂的内容很少；主要针对小机组介绍，不能满足当前超临界600MW及1000MW机组的需要；原则多，应用少，只能作为一般的概念了解，不便于使用操作；由于峰谷差别日益加大，600MW机组也参加调峰调频，给定功率是多数机组的运行方式，例如有些教材中假设“余下的排挤抽汽（1-α1-2）将直达凝汽器”，在给定功率的运行方式下，必然引起发电功率的变化，调节汽门将关小，以改变蒸汽量，维持给定的功率。
本课程组编写的教材将克服上述同类教材的不足和缺点，达到教材建设目标。本教材的特色是“融合多门课程知识，提高学生综合应用能力”，创新点是“学生作业内容关联节能减排”。
本教材建成后，将成为：融合了汽轮机原理、锅炉原理、泵与风机、集控运行、热力发电厂、工程流体力学、工程热力学、传热学、高等数学、运筹学、微机编程等多门知识点的综合性教材用书；火电厂热能系统分析工具书和节能减排工作手册，其内容包括火电厂和热电厂的各种装机方案。
本教材将在人才培养中起到如下作用：各门课程知识点得到多次强化和应用训练；提高学生对复杂系统的综合分析能力和建立数学优化模型的能力；提高学生使用电脑编程求解的水平；提高学生参加热力发电节能减排工作的技能和意识。
4.理论教学与实践教学并重
采用的练习题都是每个火电工程实际存在的优化决策问题，以下举两个编程练习的例子：
编程练习一：以优化运行减少消耗为题材，与学生林志峰共同发表了论文《给定出力660MW机组最佳真空确定方法》（《汽轮机技术》2008年第5期）。该论文介绍了功率控制方式下单元机组最佳循环水量的寻找方法。传统的最佳循环水量寻找方法，也是目前教材中介绍的方法，是在汽轮机入口参数和调节门开度不变的前提下，寻找使供电功率达到最大的循环水量。这种方法不适合于功率控制方式下的单元机组。为此，本练习建立了全面的单元机组资源消耗数学模型，其C程序可以在1～2秒钟内求解得出给定发电功率下使资源消耗最低的最佳循环水量，能够为机组的在线优化运行提出合理建议。这里，资源消耗包括燃料费、水费和排污费。编程练习一的资源消耗数学模型符合汽轮机原理的有关定性结论，其微机程序给出的优化结果符合运行常识，学生得到了达到或接近实用水平的训练。
编程练：考虑更多因素的单元机组冷端优化设计参数。《火力发电厂水工设计技术规定》指出，新建火力发电机组，要根据当地气象条件变化规律和循环水管道系统布置方案，对于冷端设计参数（凝汽器换热面积、循环水量、冷却塔淋水面积、凝汽器管材规格、凝汽器管长度、循环水管道规格、循环水泵扬程、循环水温度）在一定的变化范围内进行多方案的优化计算。但是，目前火力发电设计单位没有包含上述多变化因素的优化计算方法和微机程序，手工进行优化计算又难以达到要求。为此，本练习建立了全面的单元机组冷端优化设计数学模型，考虑到有离散变量，采用枚举法求解，编制调试了Auto Lisp实用程序，计算结果符合正常规律，优化计算时间为1.5～2小时，为火力发电设计单位提出一个合理可行的优化设计工具。
三、“热能系统分析与优化”课程教学改革
教学方法和教学手段是实现教学目标，落实人才培养模式，提高教学质量的直接、具体实施环节，也是“热能系统分析与优化”课程教学改革的重头戏。
第一，开展研究性学习，提高工科学生素质。课程组在指导学生完成编程作业的教学过程中，鼓励学生探究解决实际问题的思维过程，鼓励学生进行研究性学习，提高学生独立深入思考的能力和习惯。
第二，建设课程教学网站。在“热能系统分析与优化”课程现有QQ群的窗口内扩建成课程教学网站，内容包括教学大纲、授课计划、教案、推荐教材、参考教材、参考文献、动态习题集、QQ在线答疑。教学网站内容与课程组教师授课内容一致，课程组教师也使用相同的授课计划和教案，于是，教学网站的投入使用，不但方便了学生，也扩大了课程组的教学容量。
第三，将培养学生思维能力和应用能力放在教学目标的第一位。对主要方法，要讲清思维本质、应用原则与其他方法的联系，要强调方法的科学性和灵活性等。教学中要特别注意引导学生抓住对所学知识的阅读、理解、分析和总结环节，勤于动脑和动手，提高计算的准确性，推理的逻辑性和表达的数学性。
第四，开发应用CAI课件，迈出教学手段现代化的步伐。
第五，通过教学改革，使学生受益。根据个体学生的不同类型，学生受益可以从以下两个方面分析：其一，综合性实用性的规划教材、随时可用的教学网站、老师实时在线的亲切感觉，为积极向上、勤奋好学的学生创建了良好的、温馨的自主学习环境；其二，对于死记硬背、不习惯于研究学习的学生，动态习题集是通过考试的捷径。
四、结论
通过对“热能系统分析与优化”课程设置的目的、师资队伍的建设、教学内容和教材的改革和建设以及教学方法和手段的改革等进行分析，得到如下结论：
“热能系统分析与优化”课程的设置主要为了使学生掌握火力发电厂节能减排的理论基础，同时也为具有综合素质的复合型技术人才的培养提供理论支撑，对该课程建设和教学改革是非常必要的。
“热能系统分析与优化”课程建设的内容包括师资队伍建设、教材建设、理论教学与实践训练并重，注重理论联系实际，培养学生的实践能力。
在教学方法改革方面采取了研究性教学、网络辅助教学等方法，并引进了多媒体、QQ群答疑等现代化教学手段，取得了良好的效果。
“热能系统分析与优化”课程的建设和改革为热能与动力工程专业的发展和其他类似课程的建设提供了思路。
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关键词：工程热力学;课程教学;改革与探索
文章编号：1674-3520（2014）-11-00-01
序言
工程热力学是能源专业开设的一门重要基础课程[1]，一般课程开设在大二下学期，先修课程为《高等数学》、《大学物理》课程等。通过该门课程的学习，让学生掌握工程热力学中的基本概念如边界、热力系等，有关能量转换（主要是热能与其它形式能量之间转换）、热能的合理利用的基本规律，并能正确运用这些规律解决热工过程和热力循环等工程实际问题，同时培养学生的科学抽象、逻辑思维能力。为后续专业课程的学习奠定一定的理论基础。由于该课程理论性较强，教学手段单一，使学生觉得学习枯燥、乏味，给教师授课带来一定的困难，结合近几年来该课程的教学和学生的学习情况，就工程热力学课程教学的内容和方法提出一些见解，如采用多元化教学，在课程考核方面进行教学改革探讨，对提高教学质量具有一定意义[2-3]。
一、开放式课堂教学
由于工程热力学这门课程的特点是涉计原理较多，在气体的热力学性质和热力过程中涉及计算公式推导及热力过程中多变过程P-V，T-S的绘制较为繁琐，因此，使学生学习具有一定的难度。同时教学方式的单一，使得学生学习中感到枯燥、学习效果差。以教师讲解式教学和学生接受性学习为主的满堂灌式的教学方法，教师在讲解过程很被动，无论教师如何准备内容，课程质量根本达不到预期效果。为了提高课堂教学效果，采用开放式课堂教学，在授课过程中加入动画演绎多变过程的绘制、气体、蒸汽动力循环的过程等，让抽象的理论具体生动化，调动学生的学习热情。同时还可在教学过程中安排学习讨论课，让学生参与教学，如讲空压机的压缩过程：等温、等熵、多变过程中，那一种方式耗功最少？学生通过思考、讨论、回答，会对该知识点的理解会更加深刻。同时可采用“问题式”和“研究式”的教学方法，教师可以将学生分成若干小组，自由分组，每组最多三人，分工合作，每组任选一题，各参数依实际情况而定，也可根据兴趣做其它题目，但要求与热力学有关教师提前给小组布置一些需要研究的课程内容题目，鼓励大量查阅文献，但要求有自己思路和观点，不鼓励纯粹文献摘抄和综述，例如一公司每年需外购80000MW-h电力，另有一台烧天然气的锅炉每年向工艺过程提供蒸汽，供汽负荷等于电负荷的三倍。现有人建议采用烧天然气的燃气轮机热电循环，燃气透平提供所需的电力，而且有一台换热器安装在燃气透平出口，回收其排气的余热来满足工艺过程的用汽需要。请估算这种方案比原方案能节约多少能量？讨论经济可行性？分析中，电价可根据现有平均价格处理，其他各参数可自我设计，请给出详细的新旧方案的对比，并给出投资回收的年限，以打动决策者采用这个方案。让学生通过课本、参考书目、网络课件、图书馆资料查阅后以ppt的形式汇报。把这一项的得分作为课程考核的重要内容，这样既调动了学生的积极性，又锻炼了学生查找科研资料的能力、应用所学知识分析实际问题的能力、ppt的制作及口才表达能力。
二、教学手段多样化
传统的教学方式很难达到本科教学的基本要求，尤其对于这样一门理论性较强、计算公式推导繁琐的课程而言。目前经过学校对基础教学设施的改造，教师上课基本都可采用多媒体教室授课。使抽象枯燥的知识变得具体、趣味化，一些理论可以用计算机模拟动画的形式展现给学生。如在气体动力循环部分，可插入气体为工质的活塞循环动画图，使教学过程更加生动、形象、内容丰富。
图1 活塞循环装置
对于部分内容，可采用课件与板书相结合的形式讲授，如理想气体状态方程和摩尔气体常数时多媒体讲授速度过快，不利于学生理解和掌握，效果不好。由于知识的更新速度很快，对于课程的前沿需要教师不断地积累不断的学习，如参加热物性研究进展会议等。同时结合自身的课题，在讲解原理时深入浅出，将知识点讲透。
三、考核方式
合理的考试形式和科学考试内容，是达到因材施考，发展学生个性的有效途径。以往的考试形式主要以闭卷考试方式进行，平时成绩与期末成绩的比例为30%/70%。调整后的考核方式平时考核，进行分章节测验，提高学生平时上课和学习的积极性，考试题中除基本概念和理论等使用客观试题外，适当增加主观题比重，即简答、综合性论述题，以锻炼学生的思维能力和创新能力，建立一种主客观题并存的分值比例适合的题型。鼓励学生提出不同于书本上的独到的见解，以提高学生的工程应用能力。
四、结语
《工程热力学》起着承上启下的作用，既是物理化学等基础课的拓展，又为专业课的学习奠定了基础，提高教学质量非常重要。要不断地断探索有效的教学方法，丰富教学手段，不断改革、勇于实践、勤于思考问题，在教学中始终坚持以学生为本的原则，激发学生的学习兴趣，使学生学好学透课程重点难点，同时还要不断充实和完善自我，提高业务水平。
参考文献：
[1]国家教委高等教育司.当代科学技术发展与教学改革.[M].北京：高等教育出版社，1995
