前言：中文期刊网精心挑选了工程热力学原理范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
工程热力学原理范文1
关键词 热处理；多媒体教学；启发式教学方法
中图分类号：G642.4 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）03-0112-02
Discussion on Teaching Strategy of Course of Principle and Process of Heat-treatment//Duan Yuanpei， Zhang Haitao， Li Chuanrui， Liu Minglang
Abstract Principle and Process of Heat-treatment is an important professional basic course for the specialty of material forming and control engineering. In order to improve the thirst for knowledge and learning effect of students， the “fun” was using as the main line and the teaching contents were innovated. Multimedia teaching， heuristic， discussion teaching method and strengthening practice teaching mode were also used in the teaching process.
Key words heat-treatment； multimedia teaching； heuristic teaching method
热处理原理及工艺课程是安徽工程大学材料成型及控制工程专业一门重要的专业基础课，教学内容分为热处理原理和热处理工艺两部分。其中，热处理原理介绍奥氏体转变、马氏体转变等钢在加热及冷却过程中发生的组织及性能转变规律；热处理工艺介绍退火、正火等热处理方法。通过对这门课的学习，可以让学生在掌握热处理原理的基础上合理地制订热处理工艺路线。
从教学内容上看，热处理原理部分理论性强，内容抽象，热处理工艺部分又与实际生产联系紧密，如果不注意教学策略，学生在难于理解运用的同时就会觉得枯燥无味，很难产生学习兴趣，教学效果也较差。然而，该课程的教学目标要求学生既要具备坚实的基础理论知识，还要具备一定的分析解决实际问题的能力。那么，怎样实现这一目标呢？针对教学内容的特点，笔者尝试采用以下策略进行教学实践，收到良好的教学效果。
1 以“趣”为主线
孔子说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”可见，“兴趣”才是最好的老师。因此，在热处理原理及工艺课程的教学过程中，可深入挖掘教材内容，通过举例子讲故事、从现象出发引导学生思考等方法，有目的地设计“兴奋点”以激发学生兴趣，培养学生的学习思考能力，以适当的案例启发学生的思维，探究现象的本质，找出规律。
如在教学热处理这章内容时，先设计些观察思考题，例如：“两段直径为1 mm的钢丝，同时放在酒精灯上加热到赤红色，而后一段放在水中冷却，另一段在空气中自然冷却。当钢丝完全冷却后进行折弯，发现在水中冷却的钢丝很容易折断，而放在空气中冷却的钢丝不易断裂，甚至可以卷成圆圈。加热温度相同，由于冷却方式的不同导致同种材料性能的差异，为什么？”“敲击学生金工实习作品小锤子的锤头，一锤头工作面出现凹凸不平，而另一个经热处理的锤头工作面仍然非常平整。两铁榔头为同种材料所制，为何热处理后工作面敲击后仍平整如初？是什么原因导致锤头性能的差异呢？”通过这些思考题的提出，好奇的学生就会把兴趣转移到热处理课程枯燥、抽象的内容上。
2 教学内容改革
热处理原理及工艺课程的教学内容包含热处理原理和热处理工艺两部分：第一部分“热处理原理”概念多，理论性强，内容抽象，且与材料科学基础等基础课程内容联系密切；第二部分“热处理工艺”部分与实际生产联系紧密。第一部分内容是第二部分的理论基础，而第二部分内容是第一部分的应用。因此在教学过程中，教师应抓住主线，突出重点，注重理论联系实际，并且强化实验教学环节。
随着科学技术的迅速发展，热处理领域新工艺、新理论不断出现。因此，处理好传统内容与现代内容的关系，适当压缩、简化经典内容，充实当前热处理领域的最新研究成果。如增加激光热处理、真空热处理等现代化的热处理方法等内容，使学生及时了解热处理原理及工艺的最新研究和发展动态。
3 采用多媒体教学
与“一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴”的传统教学方式相比，多媒体教学的优势在于其是图、文、声、像、动画、视频的有机结合体。在热处理原理及工艺课程上的教学工作中，采用多媒体教学手段，可将抽象的概念转化为图文并茂的画面，将复杂的工艺过程转化为直观的视频，使学生能够充分利用视觉和听觉来获取新知识，教学内容直观易懂，课堂气氛生动活泼，易于被学生理解。并且采用多媒体教学方式，节省了大量的粉笔板书时间，使教师能够有更多精力对学生课堂进行管理和引导，提高了教学效率。
例如，对于与实践联系紧密的“钢的热处理工艺：淬火、正火、退火、回火等”内容，学生很难想象热处理的工艺过程。采用多媒体教学方法，将热处理工艺制作成为动画或录像放给学生观看，使他们有身临其境的感觉，对热处理工艺过程有了直观的了解，给课堂增添了更多趣味，极大地调动了学生的兴趣，增强了学习效果。目前已连续几届采用自制的多媒体课件进行教学，受到学生的广泛欢迎，增强了教学效果。
4 采用启发式、讨论式教学方法
热处理原理及工艺课程知识系统性较强，且原理和工艺部分联系紧密。因此，在教学过程中应注意有关概念之间的内部联系，注重其本质特点的讲解，从而进行它们异同的比较。并且，针对特定内容进行启发诱导，激发学生的求知欲望，使学生不但活跃了思维，而且接受了新知识，巩固了旧知识。但要想做好启发教学，教师必须下功夫深入研究教材，通过多种途径来调动学生学习的积极主动性，启发学生进行独立思考。
在每节课的教学过程中，教师不与学生进行互动，不仅使课堂气氛沉重，学生失去学习兴趣，而且教师也不了解学生对知识点的理解掌握程度。在教学过程中，可以采用课堂提问、组织讨论等方式，与学生进行互动和交流。采用讨论式教学方式不仅活跃课堂气氛，调动学生学习的积极性，而且能培养学生独立思考和积极思考的能力，实现教学质量的良好反馈。但要想组织好课堂讨论，教师首先要针对具体内容设计讨论主题，并且在讨论过程中应注重引导学生联系所学理论知识。
例如，对于零件的淬火热处理工艺而言，淬火工艺的合理选择有利于零件减少变形和开裂的倾向。因此，在“钢的淬火热处理工艺”这部分内容的讲解过程中，可以进行分组讨论，并且在讨论过程中教师加以引导。这样，大多数学生对淬火热处理工艺有了更深的理解，针对具体零件可以正确选择热处理工艺路线。
5 强化实践教学
热处理原理及工艺课程的教学目标之一即让学生灵活运用热处理工艺来解决实际问题，那么怎样提高学生理论与实际联系的能力呢？实验教学是解决这一问题很好的途径，通过实验教学环节，既可以培养学生理论联系实际的思维方式，提高学生的实践能力，反过来又可以促进理论教学效果的增强。
因此，为了培养学生理论联系实际独立解决问题的能力，在学时紧的情况下，仍安排实验8学时，实验学时占总课时的17%。并且，为了提高学生的积极主动性，将部分实验由演示性实验改为设计性实验，由学生自己动手完成实验的全过程。例如，钢的淬透性测定实验，原来为演示性实验，即材料的热处理过程由实验教师完成，仅由学生进行硬度测试并绘制硬度随深度变化曲线，确定硬化层深度，比较不同材料的淬透性。现在该实验为综合设计性实验，学生根据给定材料的化学成分，根据学习的理论知识，首先合理制定淬火工艺路线，然后在实验室独立完成热处理工艺操作，这一环节结束后再进行硬度测试、不同材料淬透性比较等过程。新方式能更好地调动学生学习的主动性，强化了学生对理论知识的理解。
另外，还可通过认识实习、生产实习等实践教学环节来弥补学校教学条件的不足，让学生走进企业，亲身感受实际生产环境，体验实际生产过程。并且在学生参观过程中，经验丰富的车间技术人员针对生产内容进行细致解说，引导学生把所学理论知识与实际生产过程进行结合，使学习的知识不断深化，从而大大提高该课程的教学质量。
6 结论
在热处理原理及工艺的教学中，应针对课程内容特点，通过以“趣”为主线，对教学内容进行改革，采用多媒体教学，启发式、讨论式教学方法及强化实践教学等方式，以激发学生学习的积极性和主动性，使学生更好地理解知识、掌握知识、灵活运用知识。
参考文献
[1]陆兴.热处理工程基础[M].北京：机械工业出版社，2008.
[2]李传瑞，丁丽，王银凤.热处理原理及工艺课程教学的改革与实践[J].时代教育：教育教学版，2009（10）：27.
工程热力学原理范文2
关键词：《材料热力学》；教学效果；教学内容；教学方法
中图分类号：G642.0 文献标志码：A ？摇文章编号：1674-9324（2013）41-0107-02
《材料热力学》是材料科学与工程专业的专业基础课，是一门理论性和应用性较强的课程。通过《材料热力学》课程的学习，学生能够掌握《材料热力学》的基本概念和理论，并利用《材料热力学》进行相变、表面和界面等的分析和研究。然而《材料热力学》具有概念多而易混淆、公式多而难记忆以及内容抽象难懂等特点，学生系统掌握该课程的内容比较困难，本文尝试对教学内容和教学方法等方面进行探索，以提高《材料热力学》课程的教学效果。
一、教学内容与实践相结合
1.突出应用目的。本科《材料热力学》教学重点在于热力学基本原理及其在相平衡、表面和界面等领域的应用。由于学生在学习材料热力学之前，已经学习过物理化学等课程，因此讲授《材料热力学》时，应将重点放在运用热力学基本原理解决材料科学中的问题这一方面。在热力学基本原理这部分内容的讲授中，为了理论体系的完整性，我一般会对重要的定理和公式进行简单地推导，使同学掌握基本原理的来龙去脉，而对于其他的定理和公式，我一般简单分析一下它们的内涵和适用范围，不做详细的推导。我把热力学原理在材料科学中的应用作为我的讲课重点。我使用江伯鸿编写的《材料热力学》这本教材中有很多例题，但是我重点挑选与相变有关的典型例题来讲解，比如：选择熔化和凝固过程的热量计算以说明热力学第一定律在计算相变热效应的应用，选择熔化和凝固过程的熵变或自由能变化计算以说明热力学第二定律在判断相变方向的应用等，以突出《材料热力学》课程以热力学基本原理解决材料科学问题的讲课重点。
2.增加科研和生产方面的内容。笔者经过几年的材料热力学的教学实践，总结出：在教学过程中教师必须将科研和工程案例与教学内容相结合，这样不仅让学生在科研和工程案例中理解材料热力学的基本概念和原理，同时了解理论对实践的重要指导作用，激发学生的学习兴趣。我们学院的一些学生承担本校激光研究所钛基激光熔覆层方面的大学生创新项目，我在讲解自由能判据这部分内容时会引入这方面的实例，比如：为什么添加B4C的镍粉在高能激光照射下会在钛基体中形成TiB和TiC增强相。我的一个科研项目是有关碳纤维/铜基滑动轴承材料粉末冶金制备工艺的，我将这部分科研内容引入到表面和界面这一章中，向同学们讲授为什么粉末冶金法制备碳纤维/铜基复合涂层时要使用表面预镀铜的碳纤维为原料。我还经常将企业的生产内容融入到《材料热力学》的教学中，比如我将人造金刚石的生产过程引入到封闭体系的热力学基本方程这一章的教学中，以说明公式（？坠G/？坠T）P=-S和（？坠G/？坠P）T=V的应用；我还将氧化锆生产过程中氯化铵废水的处理和循环使用这部分内容引入到渗透压的教学内容中，说明如何根据氯化铵废水中离子的浓度计算出渗透压，进而为反渗透设备中泵的选型提供依据。
3.增加实验教学的内容。实验教学是高等学校教学中的重要内容，具有直观性、实践性和客观性的特点。以实验作为主要手段进行的教学活动，可以揭示自然科学现象、验证科学规律、探索未知、发展科学，更为重要的是在实验中能够培养学生务实求真的科学态度。我使用江伯鸿编写的《材料热力学》这本教材中没有实验教学方面的内容，为了弥补这一缺陷，我增加了“差示扫描量热法测量材料的比热容”和“计算机在相图计算中的应用”等实验内容。《材料热力学》的实验教学应达到以下目标：①帮助学生掌握《材料热力学》的基本原理；②让学生初步了解科学研究的方法；③培养学生自主解决问题的能力。因此在实验教学过程中，①强调实验课前的预习，要求学生根据实验指导书写出预习报告；②实验过程中的检查学生操作情况，要求学生独立操作，如实记录实验数据；③教师课后批阅实验报告，鼓励学生在实验过程中发现问题、提出问题和解决问题。
二、改进教学方法
1.讨论式教学。我会结合刚讲授过《材料热力学》知识，设计一些与科研和工程密切相关的问题，让学生以小组的形式相互讨论共同完成。在下次上课时，我会让某个或某几个小组推举同学上台讲解，其他同学提问，最后老师点评和总结，以培养学生自主解决问题能力。
2.多媒体教学。笔者在讲授《材料热力学》时，通常采用板书的形式，因为我觉得板书能将公式的推导和例题的计算一步一步清晰地展现出来，让同学们能清楚地了解老师的解题思路。采用多媒体教学能提供形象、生动、直观的画面和视频，增加信息量，节约教师板书和画图的时间，提高讲课效率，我曾经尝试过使用多媒体来展示解题过程，但效果并不理想。近年来，我倾向于以板书为主，多媒体为辅的教学方法。我一般将课堂要讲述的主干内容用板书简单、扼要、清晰地列在黑板上，使同学跟上老师的讲课思路，对于一些抽象难懂的概念，我经常找一些图片和视频，使讲授的知识更直观、形象和生动。
三、改进考试方法
考试是知识水平的鉴定方法，大学阶段的考试成绩与学生评优、毕业甚至就业直接相关，学生的学习过程大多围绕考试这根指挥棒转，因此如何用好考试这根指挥棒，对提高教学效果至关重要。我倾向《材料热力学》采用开卷考试的考核方式，在试题的设计上，避免出一些填空和名词解释等一些死记硬背的题目，而出一些判断题和选择题等灵活运用热力学基本原理解决问题的题目，问答题和计算题都是与材料科学具体问题相关联的，必须掌握热力学基本原理及其实际应用才能正确解答。我希望通过这种考核方式，改变学生在应试教育下形成的学习方式，明确学习目的，提高自身运用知识解决实际问题的能力，养成独立思考的习惯。
参考文献：
[1]陈慧，梁宝臣，吴锦国.物理化学教学中学生自学和创新能力的培养[J].天津理工学院学报，2000，16（6）：90-91.
[2]刘鸿，肖立川.工程热力学课程教学方法探讨[J].江苏工业学院学报，2007，8（3）：103-105.
[3]胡珍珠，朱志昂.物理化学教学方法改革初探[J].湖北师范学院学报，2000，20（2）：87-88.
[4]郭平生，唐贤健.热力学教学内容革新的思考[J].广西物理，2008，29（4）：51-54.
[5]吴如春.提高化工热力学教学质量的新尝试[J].广西民族大学学报，2008，14（3）：95-96.
[6]张开仕.应用化学专业物理化学教学改革与实践[J].教学研究，2005，28（6）：541-544.
[7]何宏舟，邹峥，丁小映.提高“工程热力学”课程教学质量的方法研究[J].集美大学学报，2002，（3）：88-92.
工程热力学原理范文3
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.
工程热力学原理范文4
关键词：热能动力；热能转换与利用；教学内容
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）03-0139-02
在能源的利用中，绝大部分是通过热能这一形态加以利用的，或由热能转换成其他形式的能量后再加以利用。在未被充分利用的余能中，绝大部分也是以余热的形式存在的。对各种余热的回收与利用，也离不开热能转换与利用的知识[1]。自热力学理论确立后，人们虽然从理论上认识到，热力学过程中能量的交换及其利用，应根据热力学第一定律和第二定律对能量的数量和品质两方面进行分析研究。但是，在实际热能工程技术的设计、管理和改进上，主要还是依据热力学第一定律，即能量守恒与转换定律。也就是说，只是单一地从能量的数量角度出发，以焓为基础的热平衡计算分析方法。然而，由于此法未考虑热力学第二定律所表明的能量品质，因为人们生活在地球表面的一定客观环境中，供给人们所需的能量有可以利用的部分（称有用能或“火用”）和受环境限制无法利用的部分（称无用能或“火无”），即相同数量的不同形式的能量所含的“火用”和“火无”的数量是不一定相同的，或者说能量还具有另一方面的问题――品质。因此，在认识所谓能量损失上就产生一定程度的混淆，由此在确定能量损失的分布及采取提高能量利用效率的技术措施时，就难免在热力学上得出错误的结论，达不到预期的效果。为此，近几十年来，国内外有关专家学者在热力学的理论领域内和工程技术的管理上大力提倡把热力学第一定律和第二定律综合起来考虑，并以第二定律为主，即从热力过程不可逆性引起可用能损失变成无用能的角度出发，以用火用为基准的火用分析方法来评价能量利用的科学性和合理性。由于此“火用分析法”中的“火用效率”更能准确地反映各热力设备或整个装置系统技术上或热力学的完善程度，可以从中明确提高能源利用效率的正确目标，并采取相应的措施。所以最近几十年来，前苏联、德、日、法、美等国家已将“火用分析法”广泛应用于能源利用及动力、低温、制冷、热泵、化工、冶金等方面。最近二三十年来，我国也在火用分析的基础理论及其实际应用方面做了大量的研究，并已引起了科技界和高等工科院校的广泛重视。许多院校的热动专业都增设了“火用分析”的相关课程[2]。
一、“热能转换与利用”课程定位
首先，从学科角度讲，认识到“热能转换与利用”课程的衔接和过渡作用。本课程向上承接“工程热力学”等前期专业基础课程，是对上述基础课程内容的扩展和深化；向下则与后续的“热力发电厂”、“燃气―蒸汽联合循环发电”、“制冷与低温技术”、“能源与节能技术”等专业课程紧密相连，为学生理解掌握相关专业知识奠定基础[3]。热能动力工程专业的学生通过本课程的学习，可掌握热能转换的基本原理，并具备一定的分析研究和解决热能利用中的具体问题的能力，为今后在实际工作中，管好、用好能源，降低企业的能源消耗，提高能源利用率打下基础。热能转换与利用内容丰富、发展迅速、学科交叉性强，涉及热力学、流体力学、传热学等诸多专业课程，是热能动力工程专业的一门重要的技术基础课程。因此开设“热能转换与利用”课程非常必要，对于学生回顾深化所学过的“热力学”等专业基础课程，深入学习掌握后续专业课程，培养锻炼学生利用所学理论知识分析、解决实际问题的能力，都有着非常重要的作用[4]。
二、热能动力工程专业“热能转换与利用”课程设计
本课程要介绍有关热能转换与利用的基本原理、分析方法，以及实际转换设备与系统地特点和设计计算方法。给学生在“工程热力学”的基础上提供“火用分析法”的基本理论、基本知识和基本方法，培养学生分析、解决实际问题的能力，为将来合理地利用能源及从事节能工作打下必要的基础。“热能转换与利用”课程是热能动力工程专业的专业必修课，共48学时。先后介绍了能源概论、能量转换基础、热力系统分析、工业企业中的热能利用、热回收用换热设备。
第1章能量概论，在介绍有关能源的一些基本概念的基础上，认识热能的重要性，了解热能利用现状。热能是人类使用最为广泛的一种能量形式，在一次能源中，热能资源也占了绝大部分。在能源的利用中，绝大部分是通过热能这一形态加以利用的，或由热能转换成其他形式的能量后再加以利用。在未被充分利用的余能中，绝大部分也是以余热的形式存在的。
第2章能量转换的基础理论，重点介绍能量的质量分析―火用分析的方法。为了有效地利用热能，正确地指导节能工作的开展，找到能量损失所在，需要结合热力学第一定律和第二定律，从量和质两个方面全面地进行分析。本章就是要运用工程热力学理论，介绍分析能量转换过程的方法，着重介绍火用分析的方法，详细叙述了不同条件下的火用、火用损失的计算方法及其影响因素，并介绍实际热工设备的火用平衡、火用效率的分析方法。
第3章热力系统分析，是用火用分析方法具体分析热力循环和热力系统，弄清影响热力系统效率的因素和提高效率的途径。重点分析动力循环、热电联产系统和热泵系统，分析各个转换过程及系统的火用损失大小，找到减少火用损失的主攻方向，提出改进整个热力系统，提高火用效率的主要途径。
第4章工业企业中的热能利用，介绍企业中的余热资源及其利用方法，分析企业的能源平衡、能耗指标以及余热资源情况。介绍各种不同的余热资源的回收方法、回收系统对节能效果的影响。提高企业的能源利用效率，挖掘节能潜力，对企业能源系统进行分析，通过能量平衡确定其有效利用部分和各项损失的大小，寻求减少损失及有效回收利用余能的途径。
第5章热回收用换热设备，介绍余热回收用的各种换热器的工作原理、结构特点、设计计算方法、使用场合等内容，为今后进行余热回收时，能正确选择和设计计算换热器，并为研究开发高效新型换热器打下一定的基础。同时介绍热管换热器、流化床换热器等新型换热器和换热器的发展趋势及优化设计。
课程内容分为理论与实践两部分，第一章、第二章运用热力学基本理论阐述“火用”及“火用分析法”的基本概念、火用和火用损失的计算及火用分析的基本方法，即为火用和火用分析的基础理论部分。第三～五章以工程实例说明火用分析法的具体应用，分别对蒸汽动力装置、气体动力装置及制冷、热泵装置进行具体火用分析。并结合工业企业中的热能利用介绍了余热回收方法与换热设备。对于本校的“热能与动力工程专业”来说，本专业学生主要学习动力工程及工程热物理的基础理论，学习各种能量转换及有效利用的理论和技术，训练进行动力机械与热工设备设计、运行、实验研究的基本能力。专业培养方案设置了电厂热能与动力工程、工业炉窑工程、制冷及低温工程、供热工程等方向的专业课程。从专业培养方案的设置可以看出“热能转换与利用”是热动专业的基础课程，热能转换与利用的热力学基础理论是热动专业的理论基础，热能转换与利用的热力系统分析则是热动专业的核心内容，包括蒸汽动力循环的系统分析、燃气―蒸汽联合循环系统分析、热电联产系统分析、中低温余热动力回收的热力系统分析、热泵系统分析等，是热动专业的主要专业课程及核心课程。热能转换与利用课程的学习为后续的专业课程奠定了坚实的基础，也为热动专业的学习奠定了深厚的基础。因此，我们提出将热力系统分析作为教学的主要侧重内容，热能动力工程专业的学生通过本课程的学习，可掌握热能转换的基本原理，并具备一定的分析研究和解决热能利用中的具体问题的能力，为今后在实际工作中，管好、用好能源，降低企业的能源消耗，提高能源利用率打下基础。
三、结论
“热能转换与利用”课程在热能与动力工程专业学生的学习过程中，起着承上启下的衔接作用，课程内容非常重要。由于热能转换与利用发展迅速，内容丰富，本文以我校开设“热能转换与利用”课程的实践为例，从“热能转换与利用”课程的定位、“热能转换与利用”课程教学内容的编排两个方面进行了详细的介绍。提出将热力系统分析作为教学的主要侧重内容，以培养学生分析、解决实际问题的能力，为将来合理地利用能源及从事节能工作打下必要的基础。我校“热能转换与利用”课程的内容和教学体系设计总体上思路清晰、内容充实、层次分明，很好地完成了“热能转换与利用”课程的既定目标和要求。
参考文献：
[1]汤学忠，热能转换与利用[M].北京：冶金工业出版社，2002.
[2]吴存真，张诗针，孙志坚.热力过程火用分析基础[M].杭州：浙江大学出版社，2000.
工程热力学原理范文5
关键词：工程热力学；安全工程；教学方法
作者简介：谭小群（1984-），女，湖南郴州人，北京理工大学珠海学院化工与材料学院，助教；刘英炎（1969-），男，广东茂名人，北京理工大学珠海学院化工与材料学院，高级工程师。（广东 珠海 519085）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0141-02
工程热力学是安全工程专业比较重要的基础课，主要研究物质的热力性质，热能与其他能量的相互转换规律及其工程应用。通过该课程能为学生今后的专业课学习打下良好基础。安全专业是一个注重工程应用的专业，因此本文选择了王修彦主编的《工程热力学》为教材。[1]鉴于该课程概念多且抽象、公式多且应用条件复杂，如何改善教学方法，提高教学效果是教师需要思考的重要问题。本文认为在绪论教学时有必要为学生建立一个学习框架，而教学过程中需要通过加强实践，有针对性地开设课内实验，故设悬念引导学生思考，同时以巩固知识点为目的注重工程应用，加强实践学习，充分利用多媒体优势进行教学，实践证明这些措施对提高教学质量起到了一定的积极作用。本文针对以上几点提出教学方法改革的几个方面。
一、注重构建学习框架
以所选用的教材为例，工程热力学主要介绍内容是热力学第一定律、热力学第二定律以及围绕这两个定律所展开的各类工程应用。[2]教学之初，为避免学生产生这样的观念：公式多、内容复杂、知识点错乱，非常有必要为《绪论》这章多设置一些学时数，以便在初步讲授这门课程之时，将课程学习框架充分地展示给学生，使学生把握课程特点，为今后学习打下良好的基础。学习框架包括了课程的主要知识点以及各知识点之间的联系，见图1。
通过图1，学生可以在接触课程时就明白自己即将围绕什么主题去学习，学习的主要内容包括能量转换的主要定律及其相关工程应用，学习的目的以及学习这门课程的实践意义是提高能量转换效率，节约资源，持续发展。这种知识树一旦在学生心理产生印象，对提高教学效率起到积极作用。可以说绪论教学所多花的学时不仅不会影响剩余章节的教学进程，反而发挥了磨刀不误砍柴工的效果。
二、故设悬念，引导学生思考
工程热力学是一门从宏观角度去研究能量转换规律的学科，它的主要定律，包括第一定律和第二定律都是基于经验总结。这就是说，这种经验总结为该课程的教学结合实际提供了便利条件。教学时应该充分利用这个特点，在课堂教学过程中，结合实际设置疑问，引导学生积极主动思考，既能活跃课堂氛围，又能使学生在思考中进行后期的学习。例如在热力学第一定律讲述时，可以在课堂上再现第一类永动机的设计，并让学生参与指出设计的不足或提出自己的设计，当学生兴趣盎然时引出第一定律。第一定律引出后，引导学生举出自己在日常生活中所接触的能量转换事例，活跃课堂气氛后，提出问题：封神榜中哪吒的风火轮是否能实现？如果能实现飞机、汽车还是否有存在的必要，如果不能实现，又是什么原因呢？经过探讨后将疑问留给学生，并提示随着热力学第二定律的深入学习他们可以得到想要的答案。又如在蒸汽动力循环讲授时，可以给出火力发电厂发电效率计算的例题，学生在亲自计算后，深刻体会到目前我国火力发电厂的实际效率不高的现状，并开始关注如何提高效率的问题，这时可以将该问题留给学生，并提示随着蒸汽动力循环的深入学习，他们将得到想要的答案。本人在教学实践中发现这种故设悬念的做法，在激发学生的求知欲，提高教学效果和活跃课堂气氛方面均有显著作用。
当然这种故设悬念，引导学生思考的教学方法的具体实施，则需要从系统的角度，依照教学进程依次设置。本人认为以下过程可作为设置悬念的主线，即从能量能否转换到能量转换是否有规律可循，从能量是否守恒到能量守恒过程是否一定能进行，从理论可以进行的过程实践上为什么不被采取到理论上完美的过程能否实践上努力实现。围绕这条主线去设置疑问能发挥学生学习的主观能动性。当然设置悬念的时候一定要注意从现实生活出发，这样才能真正激发学生的兴趣，引导学生自我思考。
三、重视教学中的育人
尽管工程热力学是广大学生以及教师公认的较为枯燥的基础课程，然而工程热力学却蕴含了大量的为人处世道理，如果能将属于自然科学的工程热力学与人文教学结合教学，不仅起到提高教学效果的功能还能达到很好的育人功能。例如，围绕热力学第一定律可向学生讲述付出与收获之间的道理，围绕热力学第二定律中能量自发转换的方向性问题，可以向学生传达这样的思想：提高个人素质是一个从低品质向高品质转换的过程，因此不是一个自发的过程，需要付出代价才能实现。换而言之，在校大学生要懂得要提高个人素质，将来赢得用人单位的认可，现在必须通过努力才能实现。
同时工程热力学所涉及的领域为能源，众所周知，能源是当今世界各国争夺的主要资源之一，资源问题最能激发学生的时代责任感。然而学生在中学时代，知道得更多的是国家地大物博，各种资源尤其是煤炭资源丰富，尽管也知道人均占有率不高，但是并未深刻意识到能源的合理使用对当前能源抢夺局面的改善作用。因此在绪论中除了重点给出学习学框架外，还应该介绍各国的能源利用政策以及能源利用效率，让学生认识到我国能源利用过程与发达国家之间的差距，唤醒学生的爱国心和责任感，提高学生学习动机。
总之，加入人文育人思想后，工程热力学的教学会变得更加活泼，学生的学习参与热情也逐步提高，因此重视教学中的育人功能是不可忽视的教学方式。
四、注重工程应用，加强实践
传统教学过程中，学生往往通过做题目巩固所学知识，并且效果不能皆尽人意。尤其对应用性很强的课程，做题目只是辅助手段而不是最佳的方式。要将工程热力学这门课程的抽象性剥除，非常有必要在课余时间带领学生参观学科所应用的领域，例如火力发电厂 。一般在取得学院认可的条件下，可以与当地火力发电厂建立联系，在绪论讲授完，或蒸汽发电讲授前，可分批次带领学生进入电厂学习参观，在参观过程中使学生了解发电厂的流程，了解汽轮机、锅炉、给煤机等设备以及发电原理；参观过程中，结合安全工程专业特点，可多提醒学生电厂发电过程中可能存在的危险有害因素；也可以向学院申请邀请电厂安环部负责人以讲座的形式给安全工程专业学生系统讲述电厂蒸汽机发电时存在的危险有害因素；制冷和制热学习过程中，带领学生了解空调、冰箱的工作原理。这些都有助于学生认识课程的重要性并牢固掌握知识点。为提高学生的实践参与度，可以要求学生提交实践学习报告，并作为该课程考核内容之一，达到解放学生为考试而被动学习的局面。
此外工程热力学知识点比较抽象，有必要开设部分课内实验，让学生掌握压力、温度、热量等基本量的测量方法，并运用课堂讲授的相关基本知识观察实验现象、分析处理实验数据，巩固并加深有关理论知识，促进理论联系实际，以利于培养学生分析问题和解决问题的能力。
五、充分利用多媒体技术
多媒体具有直观、信息量大的特点，非常适合于复杂和抽象课程的教学。运用多媒体创设教学情境，有助于激发学生学习兴趣，以其独特的形、声、景扣动学生的心弦，化无声为有声，化静为动，使学生进入一种喜闻乐见的、生动活泼的学习氛围，从而使学生产生极大的学习兴趣。[3]
工程热力学中所研究的能量转换必须基于热力状态的变化，即在状态变化的过程中实现能量转换。而从一个状态到另外一个状态必然经过一定的过程，因此示功图p-v图、示热图T-s图是工程热力学非常重要的工具，甚至可以说是工程热力学独特的语言。实际气体包括水蒸气、湿空气，工程应用包括动力循环以及制冷制热循环的研究中都用到了这种图形化的语言。这种图形化的语言是动态过程的描述，因此可以借助多媒体的动态、形象特点将静态的图动态地展示给学生。通过这种动态教学，可以将抽象的理论学习化为直观易懂的学习。
六、总结
工程热力学作为安全工程专业基础课的重要特性已为大家所共识，如何探索适合安全工程专业的教学方式成为提高安全工程毕业生素质的重要途径。本文从构建教学框架、故设悬念引发思考、重视教学中的育人、注重工程应用和充分利用多媒体技术五个方面都进行了教学方法改革的初步探索，实际应用中效果较为明显。但课程学时数的有限使教学改革需要分配好学时数，甚至占用学生部分课余时间。各院校可以根据培养目标以及生源状况进行选择性改革。虽然本文归纳了一些改革要点，但时间关系，系统性及充分性尚需要在今后的教学实践中进一步归纳完善。
参考文献：
[1]王修彦.工程热力学[M].北京：机械工业出版社，2007.
工程热力学原理范文6
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。
参考文献：
[1]龙文希.研讨式教学法的实践与体会[J].广西教育学院学，2002，
（5）：116-117.
[2]王默晗.“工程热力学”教学方式探讨[J].中国电力教育，2010，
（3）：90-91.
