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緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇工程熱力學基本概念，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
[關鍵詞] 化工熱力學 概念 化學工程 教學
化工熱力學課程是在本科三年級開設的,在此之前學生接觸的課程都屬于基礎課,與中學課程的學習方法相差不大,而化工熱力學等專業基礎課講授的是化工生產中的一般規律。由于工程問題復雜多變,采用的是實驗研究方法和數學模型法,與基礎課中嚴密的數學分析或邏輯推理有所不同。這是工程學科和基礎學科的重要區別,也是學生不能很好的掌握化工熱力學課程學習方法的關鍵。因此要想提高化工熱力學的學習效果,使學生樹立工程觀點,并培養其獨立解決實際問題的能力,我們認為在化工熱力學的教學過程中應緊緊把握以下幾點。
一、精心組織教學內容,注意與相關課程的聯系
化工熱力學的主要內容是平衡狀態下熱力學性質的計算,相平衡與化學平衡的計算,化工過程的能量分析和能量有效利用等方面。只有將熱力學原理與反映體系特征的模型相結合,才能應用解決實際問題。原理、模型及應用是化工熱力學內容的基本組成部分,教學內容的組織要緊密圍繞原理、模型及應用三個部分來展開。原理是基礎,模型是工具,應用是目的。尤其是目前節能工作的深入開展,更要求學生掌握能量利用過程的原理,并對實際過程中的能量利用情況作出合理的評價。
化工熱力學與化學工程與工藝專業的許多其它課程密切相關,它在課程鏈中起著承上啟下的作用,又擔負著由基礎課到專業課過渡的特殊使命。物理化學是本課程的基礎,而本課程又是分離過程、化學反應工程及化工設計等課程的基礎。在課堂教學內容組織上要注意前后內容的相互聯系,化工熱力學公式較多,其推導過程需要高等數學的基本知識,進行結果計算需要用到數值分析的知識,因此對課程中用到的數學知識進行必要的準備有助于新內容的學習。而計算機是方便的計算工具,可以解決熱力學復雜的計算問題,可使計算結果更加準確。物理化學中的熱力學內容是以建立基本概念為主要目的,而化工熱力學是在完善概念的基礎上以應用為主要目的,所以化工熱力學的教學內容主要體現以應用為目的的特點,因此在教學過程中要特別注意避免與物理化學課程在內容上的重復。同時注意從物理化學到化工熱力學課程的幾個轉變,即:從理想體系、二元體系向非理想體系、多元體系的轉變,從隔離體系、封閉體系向敞開穩流體系的轉變,而熱力學性質的計算從以公式為主轉向以熱力學圖表為主。讓學生明確這些轉變,可幫助學生掌握經典熱力學解決問題的方法,并培養學生應用熱力學原理和方法解決實際問題的能力。
二、把握課程內容體系與問題分析方法
化工熱力學系統介紹了將熱力學原理應用于化學工程技術領域的研究方法,它以熱力學第一、第二定律為基礎,研究化工過程中各種能量的相互轉化及其有效利用,深刻闡述了各種物理和化學變化過程達到平衡的理論極限、條件、狀態及組成變化,是化工過程研究、開發和設計的理論基礎。課程教學內容包括流體的p-V-T關系及熱力學性質、化工過程的能量分析、蒸汽動力循環與制冷循環、流體的相平衡以及化學反應平衡等方面。其中流體的p-V-T關系及熱力學性質是其它內容的基礎,流體的相平衡及化學反應平衡內容是熱力學和傳質、分離、反應工程之間聯系的紐帶。要讓學生正確理解化工熱力學所研究和闡述的內容之間不是孤立的,而是相互聯系的,理清化工熱力學的內容體系與結構層次(見圖1),這樣才能更好地理解和掌握課程內容及其實際應用。
圖1 熱力學各內容之間的相互聯系
每個學科都有自己的知識體系和獨特的解決問題的方法,熱力學課程與學生之前接觸的課程特點不同,為了使學生能夠盡快地掌握熱力學,首先要學生清楚熱力學研究問題的方法,即理想化的方法、狀態函數法和元過程方法,然后指出解決熱力學問題的思路,即對于一個熱力學問題如何得到需要的結果,具體的步驟見圖2,這樣就可使學生盡快的適應熱力學處理問題的特點,掌握熱力學解決實際問題的方法。
三、重視熱力學概念教學和思路的引導
化工熱力學的最終目的是應用,但是只有理解了熱力學的基本概念,以及這些概念的來源、背景和意義,才能夠確實掌握熱力學課程的基本內容,也才能夠更好的應用于實際中。熱力學中重要的基本概念很多,如體系、狀態函數、廣度性質、強度性質、隔離體系、封閉體系、敞開體系、可逆循環、熱力學能、焓、熵、Gibbs自由能、偏摩爾性質、化學位、逸度、活度、理想氣體、理想溶液、理想功、損失功、火用等等,只有深刻理解其內涵,才能掌握熱力學的精華。比如對平衡的兩相,其平衡的條件是各組分在兩相的化學位相等,或者說各組分在兩相的偏摩爾Gibbs自由能相等,對純物質而言,偏摩爾Gibbs自由能就是摩爾Gibbs自由能,也就是該物質的化學位,而對混合物而言,某組分的偏摩爾Gibbs自由能就是該組分在混合物中的化學位,如果學生對這些概念認識不清楚,常常會導致對相平衡、化學平衡等概念產生錯誤的理解。
引導學生思路對于教學效果有重要影響。如溶液的熱力學性質一章,為找出各種物質在溶液中所“具有”的性質之間的關系,引入“偏摩爾性質”的概念。而偏摩爾性質中常用的是偏摩爾Gibbs自由能、偏摩爾焓以及偏摩爾體積。在這一章中主要講解偏摩爾Gibbs自由能的計算問題,主要為以后相平衡和化學平衡的計算打基礎,為了計算偏摩爾Gibbs自由能引入逸度和逸度系數的概念,對純氣體、氣體混合物中的組分以及混合物、純液體分別講解逸度的計算方法。但對于液體混合物而言為了計算其偏摩爾Gibbs自由能又引入活度和活度系數,而為了得到活度系數與組成之間的關系,又引入了超額性質的概念,只要知道超額性質與組成的關系即可推導出活度系數模型。這樣整個章節的內容就很清晰,使得學生對各概念的來龍去脈能夠很好的了解,可以避免學生陷入公式細枝末節的包圍中,使得教學效果明顯提高,同時對學生搭建熱力學知識框架十分有益。
總之,為了提高化工熱力學的教學效果,使學生能夠確實掌握工程處理問題的方法,了解化工熱力學與其它學科各自的特點,以便找到適合的學習方法。這就要求教師在教學過程中不斷的引導學生,使其能夠盡快地適應工程學科的學習。
參考文獻:
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關鍵詞： 工程熱力學 教學方法 模塊化教學 案例教學
1.引言
工程熱力學是一門重要的技術基礎課，是數學、物理和專業課的橋梁。它不僅為學生以后學習有關專業課打好基礎，而且是今后能源，特別是熱能在各領域被深入研究、開發、創新的基礎[1]。課程理論性強、內容抽象、公式繁多、實際應用復雜，并且與高等數學、物理等學科聯系緊密，而學時被大量縮減，使得其成為學生公認的“難啃的硬骨頭”。由Y.A.Cengel編著的熱力學教材明確指出“用簡單而準確的方式與明天的工程師開展直接的對話，鼓勵他們的創新思維及培養他們對所學習內容的深刻理解[2]”。為了達到這樣的目標，結合課程的性質、目標，廣大教師一直在努力探索與研究。本文是筆者多年教學中的一些體會總結，供專家、學者批評、指正。
2.模塊化教學
工程熱力學課程教學中遵循“以應用為目的，以必需夠用為度”的原則，注重基礎知識、基本定律、基本技能的學習，提煉實用性教學模塊，模塊與模塊之間既相互區別，又有機聯系在一起。學生對于整個課程的脈絡、主線非常清楚，并且清楚自己在每一階段的學習任務與目標。
2.1基礎理論模塊
2.1.1基本概念：開口系、閉口系、絕熱系、孤立系；平衡態與準平衡態；準靜態過程、可逆過程與不可逆過程；可逆過程的功量、熱量；卡諾循環、概括性卡諾循環；體積功、技術功、推動功、流動功、有用功、軸功、耗功；熱力學能、焓、熵、熵流、熵產；比定壓熱容、比定容熱容；增壓比、壓縮比、預脹比等等。在教學中，教師應深入淺出，用淺顯而又確切的語言、生活實例，幫助學生理解這些基本概念的定義，包括外延、內涵，及其物理意義。
2.1.2基本定律：熱力學第一定律和熱力學第二定律。
基本定律是工程熱力學課程的理論基礎、精髓，貫穿課程始終。教學中須使學生深刻理解熱力學第一定律的實質，“量”守恒；熱力學第二定律實質，能量不但有“量”的多少，而且有“質”的高低。用能的原則應該是不同品質的能量匹配使用，避免高品質能無謂地轉化為低品質能。自古以來，永動機一直有人推崇，要使學生意識到任何試圖制造熱效率y≥100%的機器都是徒勞的，都是違反熱力學第一定律和熱力學第二定律的。
2.1.3轉換內外條件：工質的熱力性質與熱力過程。
研究熱力過程的目的在于揭示過程中工質狀態參數的變化規律，以及能量轉化情況，進而找出影響轉化的主要原因，找到節能途徑。
2.2工程應用模塊
重點介紹壓氣機、動力循環，而制冷循環則作簡要介紹。對這一部分內容的學習，應著重采用討論等方法，引導學生運用所學基礎知識進行分析＼計算，從而加深對課程內容系統地理解、掌握，提高其熱力分析、熱力計算的能力。
3.理論聯系實際，案例教學
熱力學是學生公認的“難啃的硬骨頭”，期末考試及格率不甚理想。但是確切地說，工程熱力學卻是基于我們日常生活、實驗觀測基礎之上的一門學科，并不是很難的課題。講課中，理論聯系實際，利用案例教學，既使學生感到工程熱力學并非遙不可及，取得良好的教學效果，又能培養學生理論聯系實際的習慣。講授可逆過程概念時，以物理學中的單擺在真空中、空氣中為例或以在氣缸的活塞上移走砝碼、沙子為例，闡述可逆過程的特點、實質；區分準靜態過程與可逆過程、不可逆過程；進一步說明沒有耗散效應的準靜態過程才是可逆過程；不可逆過程并不意味著不能向相反方向進行。講授熱力學第二定律時，以航海為例，若輪船沒有燃料時，試圖從大海吸熱，使之轉化為功，實質就是從單一熱源吸熱使之完全轉化為功，即第二類永動機，這也是不可能實現的。
4.巧妙合理地運用p-v圖、T-s圖
p-v圖、T-s圖是進行熱力分析、熱力計算的重要工具，應貫穿工程熱力學課程始終。合理運用p-v圖、T-s圖教學，能準確或定性地描述基本概念、理論及工程現象；巧妙地分析、比較熱力過程、熱力循環；提高學生運用工程圖形語言巧妙、形象、直觀地分析問題、解決問題的能力。以單級活塞式壓氣機為例，應用p-v圖、T-s圖，做耗功分析及熱力性能分析，進而找到省功及節能途徑，既避免了數學上復雜的運算，又提高了學生靈活運用圖形分析工程現象的能力。
5.基本理論及定律的內涵滲透
“在課程的講授中，教師非常注重從基本理論及定律的內涵滲透，原理、定律的本質內涵出發，解決各類實際問題[3]”。這是美國同行極其重視的教學方法，實踐證明是行之有效的。以理想氣體熱力過程膨脹功的求解為例，具體公式有十多個，學生學起來，既難記又容易混淆。若從膨脹功定義式、熱力學第一定律、理想氣體狀態方程這些基本定律、基本公式出發，結合過程特點，就可解決所有問題，并且避免學生遇到問題僅會生搬硬套，遇到復雜問題就無從下手的弊端。
6.結語
工程熱力學課程博大精深，每上一次課就有一次新的體會與收獲，教師應與時俱進，做到“常教常新、常教常精”。這樣使明天的工程師對物理問題及其規律有一個清楚的認識與掌握，從而解決更為復雜的問題。
參考文獻：
[1]童鈞耕.工程熱力學課程教學改革的幾點看法[J].中國電力教育，2002（4）.
關鍵詞：大學教學 熱力學 基本概念 教學方法
熱力學是一門具有專業技術的基礎課程，但是它又包含了專業課程的特色，是進行后期深入研究學習的理論和基礎，它還有很強的技術性和實用性。熱力學相關的熱力技術和節能環保問題日益凸顯，所以需要在教學中深入教學創新，激發學生自主學習的熱情。本文就如何在教學中引導學生掌握課本知識和應用作出了分析。
一、熱力學的含義與其構架
熱力學是研究熱現象中物質系統在平衡時的性質與其建立能量的關系，以及物質狀態發生變化時與外界相互作用（包括能量傳遞和轉換）的一門學科。因為能量轉變的普遍性，所以熱力研究的成果被運用于各個領域之中。
從宏觀角度來看，熱力學在其的發展過程中，針對其內容可以分為兩個不同的結構體系，首先可以從它的基礎理論來進行講學，其次可以結合所學從實際出發進行應用教學；如果從熱力學的教學體系來劃分，卻可以將其教學劃分為三大點，首先是它的概念，然后是它的運動規律，最后是對它的性質和實際操作進行劃分。
在教學中教師要保證學生對其意義有一定的認知，引導學生掌握熱力學的基本概念，幫助他們重建熱力學的知識構架，要做到這一點就必須要從以下幾個方面入手，進行知識的梳理。
（一）對熱力學的概念進行分析，包括它的公式和運動規律（熱力學第零定律、熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力學第三定律等）
（二）對熱力學的中的基本熱力（包括理想氣體；實際氣體；水蒸氣；濕空氣；制冷工質）性質進行研究分析。
（三）從熱力學研究的實際操作過程中分析計算工質在設備中的數據變化，分析影響能量轉換效率的因素，尋求轉換效果更高的有效途徑。
二、熱力學教學方法
（一）結合實際教學
在教學中對日常生活中的一些熱力學現象，用專業化的熱力學知識進行分析，對其作出科學合理的解釋。通過這樣的教學讓學生充分體會到課堂知識與平常的生活息息相關，促使他們對老師的教學產生濃厚的興趣和學習熱情，以此來達到提高教學效率的目的。如在教學中向學生提出與生活相關的問題：空調與冰箱的工作原理是否相同？等，在課堂上應該做到適時的穿插一些與生活有關的問題，培養學生自主思考的能力。還能在教學中介紹一些熱力學在生活中應用的著名例子，如低溫實驗室的創始人卡末林?昂內斯利用范德華方程式創造出了液態氣體，對人類科學的進步作出了巨大的推動，讓學生在切身體會中感受化工熱力學對實際生活中的指導作用。
（二）加強對基礎理論的教學
熱力學是一門非常嚴謹的課程，又可以說它是完美的學科，因為其理論和公式都是經過認真演算的，因此在教學中要著重對公式和理論進行論述，幫助學生掌握和理解熱力學。
教師上課過程中對基本的概念、含義、公式中的相關數據要做出一定的分析和解釋，讓學生從根本上明白公式所要表達的意義，同時在引用理論和實際例子時，保證它的準確性和代表性，讓學生對熱力學的概念有一個清楚的認識。
公式的演算和推導也不需要將所有的數據都拿出來分析講解，為了減少推導量，只需對影響推導結果的關鍵部分著重講解就行，其他的推導過程可以簡單略過，這樣既保證了課堂進度還提高了課堂教學的效率。
學生必須具備合理運用熱力學公式的能力，由上文可以看出，公式的運用對熱力學的理解是密切聯系的，因此教師在教學過程中一定要幫助學生深入理解公式內涵，引導他們在實踐中應用。
（三）多樣化教學
在教育中教師不僅僅是需要傳授知識還需要引導他們自主去學習，“授人以魚，不如授人以漁”就說明了這個道理，傳統的教學多以“填鴨式”教育進行，僅僅依靠老師通過課本單方面的講學已經無法滿足現代教育的需求，學生在學習過程中需要有熱情才有不斷學習的內驅力，所以在教學中我們要充分的利用多媒體信息技術，做到在課堂外沒有老師進行指導的情況下也能進行自主學習，根據自身的接受度選擇熱力學相關的資料進行學習，對課堂上老師講授的知識進行一個擴充和完善，教師也能通過網絡在線解答學生的問題，拉近師生之間的距離，在不是不覺中營造出了一種良好的教學氛圍。
（四）結合實際教學
熱力學雖然是一門具有很強理論性的專業性學科，但是在生活中，熱力學其實離我們很近，因此教師在教授一些基本概念的時候，可以思考一下是否能舉出與生活相結合的例子以此來幫助學生更好更快的理解和記憶，可以在介紹熱力第二定律的時候，為了讓學生明白熱力傳導的過程，舉出生活中常見的例子，如高壓鍋，煮各種難以煮熟的食物的時候，通過加壓的方法，讓鍋內溫度超過100℃，加速高壓鍋的工作效率，還有熱力過程具有方向性這一特點也能舉出相關例子，如啟動的汽車在沒有外力的作用下，能將車胎轉動的動能轉換成熱能停止下來，但反過來，汽車車輪不可能吸收空氣中的熱能將其轉換成動能再旋轉起來，通過這樣的教學方式，在教授基本理論知識的同時又激發了學生的學習熱情，促進學生的學習，通過實例幫助學生加深對熱力學基本概念的掌握和應用。
（五）研討式教學
確立學生為主體原則進行教學，充分了解學生原有的熱力學知識基礎水平，貼近生活的教學，在進行基本概念的講說時，遵循由易到難、由簡到繁的教學順序，能夠讓學生更好的進入學習狀態，充分調動他們的積極性，提高他們的學習興趣，針對學生個體的差異，進行不同層次的教學。
熱力學具有抽象性的特點，導致學生對其主要問題認識不夠深刻，對它失去了學習的興趣。
三、創新教學的具體內容
1、結合熱點問題
在教學中教師應該結合當前熱工領域的一些備受矚目的問題進行講學，如當前的熱點，環境資源問題、降低能源消耗和日本核電站事故等問題，就此問題在課堂上開展討論，充分調動學生的積極性。同時還能在課上給學生實驗的機會，通過動手實驗更深入的理解問題，分析問題，激勵學生進行自我總結。
2、課堂活動與常規教學相結合
信息技術的飛速發展，教師也應該在現有知識的基礎上不斷完善自我，主動吸收新知識，上網搜集相關信息，在課堂上對書本上的知識進行擴充，對課本材料進行詳細的閱讀，對其內容進行合理科學的規劃，根據最近信息整合調整，將老舊之后的成本知識優化，通過多媒體教學課件為學生提供一個多樣化、多視角的教學信息。
同時對課本中的重點難點要構建相應的練習題型，讓學生在寫作業的時候自主回顧重難點，多布置一些與和生活有關的問題，引導學生自主學習，上課前通過課前提問對舊的知識進行回顧，再導入相關新知識。
3、培養學生解決問題的能力
當代教育要求學生不光要學會學習還要有自主分析、解決、總結問題，在教導熱力學課程的時候，讓學生把這門課程當成需要解決的問題去對待，形成良好的學習習慣。
四、結束語
綜上所述，熱力學在教學中作為一個理論性較強的科目，但是由于它又與實際緊密結合，所以老師在講授知識的時候可以舉出實例，讓學生更為直觀的理解教師所講授的知識，這就要求教師在教學中不斷改進教學方法，培養學生的學習興趣，運用創新的教學方法，不僅有利于學生形成自主行動、思考、分析問題的能力，還有利于在教學中培養學生的認知能力，所以要在課堂教學中將基礎理論結合實際進行教學，讓熱力學的教學變得更為輕松有效，這樣的教學方法不僅僅對熱力學教學具有重大的意義，還能幫助學生學習其他課程。
參考文獻：
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關鍵詞：緒論；探討；教學方法
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）27-0116-02
緒論課是指每門課程正式教學前的前言課或者簡介課，是不可缺少的教學環節，主要內容包括：課程的教學目的、內容、要求、重點、學習方法和教學總體安排等。作為課程教學的第一節課，緒論課的教學好壞直接影響學生對整個課程學習的熱情和動力?！肮こ虩崃W”是眾多工程類專業的主要專業基礎課，對學生研究能力和解決實際問題能力的培養十分重要，因此，其緒論課程的教學尤為重要。教師應力求在與學生的第一次交流中就使其明確學習“工程熱力學”的原因、目的、內容和方法等幾個重要問題，以激發學生進一步學習“工程熱力學”及相關課程的興趣。
一、緒論部分教學內容
“工程熱力學”課程的緒論總共包括四個部分，即：熱能的利用、熱力學的發展簡史、課程的研究對象和主要內容以及熱力學的研究方法。
1.熱能的利用。自然界中存在的能源主要有：風能、水能、太陽能、地熱能、燃料化學能、原子能等。在這些能源中，除風能和水能是以機械能的形式直接被利用外，其他各種能源只能直接或間接地（通過燃燒、核反應）提供熱能。據統計，有85%～90%的能源是轉換成熱能后再加以利用的。熱能利用的水平在一定程度上能夠反映社會生產力的發展水平。熱能的利用這部分一方面講述了能源的定義、主要存在形式以及在人類生活各個方面的重要作用，另一方面講述了能源中最常用的能源――熱能的利用方式：通過各種類型的發動機及發電機，使燃料熱能轉變為機械能或者電能和熱能的直接利用。
2.熱力學的發展歷史。人們對熱的本質及熱現象的認識，經歷了一個漫長曲折的探索過程。在古代，人們就知道熱與冷的差別，能夠利用摩擦生熱、燃燒、傳熱、爆炸等熱現象來達到一定的目的。但在很長時間內，人們只看到了熱的現象，認為熱是一種沒有形體的“熱素”，物體得之則熱，失之則冷。直到1850年，邁耶（Mayer）和焦耳（Joule）等人經過艱苦實踐，才確立了熱能之間的當量關系，也就是確認了熱力學第一定律。1850―1851年間，克勞修斯（Clausius）和湯姆遜（Thomson）先后提出了關于熱能和機械能在轉換上存在著方向性問題，即熱力學第二定律的基本觀點。熱力學第一定律、第二定律是從無數實踐經驗中總結出來的、公理性的定律，這兩個定律的確立奠定了熱力學的基礎。熱力學形成初期，主要是研究熱機中熱能和機械能的轉換。后來，隨著熱力學本身的不斷發展，除了指導熱機的發展外，又被廣泛應用到其他自然科學和生產部門中。熱力學不但與熱機、制冷、熱泵、空氣分離、空氣調節等傳統工程有關，還發展到宇宙航行、新能源探索等新技術領域中，并相應地發展了新的理論，形成了若干分支。工程熱力學就是熱力學的一個重要分支。
3.“工程熱力學”課程的研究對象和主要內容。工程熱力學是研究熱能與機械能相互轉換的一門學科。它的主要內容包括三部分：（1）介紹構成工程熱力學理論基礎的兩個基本定律――熱力學第一定律和熱力學第二定律。（2）介紹常用工質的熱力性質。（3）根據熱力學的基本定律，結合工質的熱力性質，分析計算實現熱能和機械能相互轉換的各種熱力過程和熱力循環，闡明提高轉換效率的正確途徑。
4.熱力學的研究方法。熱力學的研究有兩種途徑：一是現象或經典熱力學；二是統計熱力學。經典熱力學完全由宏觀現象出發，以實踐為基礎來描述客觀規律，把由大量分子組成的物質看成是連續均勻的整體，采用一些宏觀物理量來描述物質所處的狀況，并且根據兩個基本定律，導出這些物理量之間的普遍關系，因此具有高度的普遍性和可靠性。經典熱力學的結構比較簡單，只要利用幾個基本概念就能進行熱力學定律的推演，而這些基本概念較為直觀，易于理解，涉及的變量也少。統計熱力學是研究熱現象的微觀理論，它從物質內部的微觀結構出發，應用力學規律說明分子的運動，并用統計的方法說明大量分子紊亂運動的統計平均性質，因而它能夠從物質內部的微觀運動機理，更好地說明宏觀熱現象的物理實質。但它的分析過程較為復雜，不像宏觀理論那樣直觀、簡單，故主要用于理論研究工作。本科階段的“工程熱力學”課程主要采用宏觀方法進行討論。
二、緒論部分的教學應該解決的問題
1.明確學習目的，解決為什么要學的問題?！肮こ虩崃W”的特點是理論性強，概念多且抽象；公式推導多，應用條件復雜，學生感覺課程的內容繁多，難以抓住重點，容易陷入復雜的公式推導中，造成學習困難，從而產生厭學情緒。并且，現實情況中，有一部分學生只是為了考試而學習。對于必修課重視程度高，愿意花費精力學習，而對于選修課，則多以應付的態度草草了事。因此，緒論部分的教學就更加重要。緒論是“工程熱力學”課程的第一節課，對于一門新的課程，學生一般都存在著一種好奇，如果能在第一節課將學生的這種好奇轉變為興趣，進而激發學生學習本門課程的動力，則意味著本門課程的教學已經成功了一半，在接下來的教學過程中也將會取到事半功倍的效果。
2.明確學習內容以及各內容之間的聯系，解決學什么的問題。在現在的大學生中，普遍存在著這樣一種疑惑――學習一門知識不知道到底該學習什么，又有什么用處，有些大學生甚至認為書本上學習的知識在工作以后完全用不到，久而久之便影響了學生學習理論知識的積極性。同時，部分學生在學習一個新的知識點的時候，往往只是孤立的學習，缺乏對知識點橫向、縱向的延伸，沒有形成一個完整的知識體系，這樣又造成了學生記憶困難，導致學生失去了學習本門課程的興趣。學習一門課程要在頭腦中建立該課程的知識體系，梳理清楚各部分內容之間的相互關系。如果在緒論課上能幫助學生解決這個問題，那么學生在學習各個章節內容時目的性就會更加明確，更清楚為什么學習這部分內容，也就能較好的避免陷入公式推導和記憶中，避免只抓住個別的知識點而偏離了課程的主線。緒論課的內容豐富而分配的課時卻不多，一般只有1～2個課時，學生也往往認為不屬于課程主要考試內容不予重視。因此，教師要在設計教學內容上多下工夫，通過各種方法讓學生學會自主查找相關知識。例如，熱力學的任務是要讓學生明白熱能與機械能之間相互傳遞、轉換的關系和規律，而在我們日常生活中的方方面面都存在著熱能的利用，教師可以讓學生自己舉例說明我們生活中熱能的利用。再例如，緒論的第二部分講述的是熱力學的發展歷史，教師可以采用多媒體，用視頻的形式向學生介紹歷史，將枯燥的文字轉換為生動的圖片，一方面可以集中學生的注意力，提高學習興趣；另一方面，也可以讓學生的腦海中形成動態的圖像記憶，將歷史知識記得更加牢固。
三、緒論部分的教學方法
1.運用案例，理論結合實際。教師在課堂上多舉一些日常生活及工業上運用工程熱力學的例子，引導學生將枯燥的理論與實際的運用結合，學以致用，讓學生明白學到的知識可以解釋和解決許多實際中的問題，以增加課程對學生的吸引力。比如在講授第一部分熱能的利用時，就可以舉例具體說明，或者讓學生自己舉例說明，引發學生之間的討論。
2.“多管齊下”，圖文并茂。通過圖文并茂的多媒體技術，讓學生通過多個感官同時接收信息，增強課堂的生動性和直觀性，加深學生對所學知識的理解。比如緒論的第二部分熱力學的發展簡史，由于學生學習歷史的熱情普遍不高，認為歷史只有枯燥的文字和難以記憶的年代，這部分的教學就可以通過多媒體將歷史知識用視頻的形式播放出來，既能讓學生觀看，增加趣味性，又將學生置身于那個年代，增強記憶性。此外，一些大型熱工設備可以通過多媒體以圖形展現，其熱力過程以Flas展現。如此一來，汽輪機，內燃機、燃氣輪機等設備的工作原理就能生動的表達出來，學生對這些機械的工作原理也就有了更加直觀的認識。通過老師講解、多媒體播放等教學手段多管齊下，學生能留下更加深刻的印象。
3.設置問題，激發討論。讀萬卷書不如行萬里路，學生在學習的過程中，通常會遇到老師講的時候都會，自己想的時候就一片空白的狀況。一味的聽老師講課，學生不學會自己思考，也只能是左耳進，右耳出。進行課堂講授時，教師可以提出一個個與所講內容相關的問題，這樣不僅可以引起學生的注意，使其集中精力聽課，而且可以激發學生主動思考、積極討論，達到由此及彼、舉一反三的目的，從而提高學生學習工程熱力學的興趣。
4.掌握特點，突出重點。緒論課的教學內容具有抽象性、簡單性、枯燥性和濃縮性的特點?；谶@些特點，教師在教學的過程中要注意積累經驗，逐漸形成自己的一種教學體系，教學時懂得如何更好的突出內容重點和學習特點，避免學生出現不知道學習內容、分不清學習重點，全部內容一概而論的現象，引導學生明確什么該掌握、什么該了解，有目的、有方法的去學。
總之，要做好緒論課的教學工作，教師需要在清楚緒論課程教學基本內容的基礎上，充分認識到它的重要性，注重教學的靈活性，不斷地反復總結經驗，進行教學實踐，完善緒論教學。
參考文獻：
化學熱力學是物理化學和熱力學的一個分支交叉學科，它把熱力學的基本原理用于研究化學變化以及與之相伴隨的物理現象。化學熱力學主要研究宏觀系統在各種條件下的平衡行為，如能量平衡、化學平衡、相平衡、吸附平衡等，以及各種條件變化對平衡的影響?；瘜W熱力學對生產實際和科學實驗起著重大的指導作用。
化學熱力學的研究方法和手段已從傳統的化學、化工領域滲透擴展到生物、材料、工程等眾多新興領域。
本書是化學熱力學叢書的第三冊。
這套化學熱力學叢書是建立在普通熱力學和化學熱力學基本概念、知識基礎之上的深化、擴展和補充。具有理工科背景的讀者已接觸過熱力學的基本原理和函數，可以處理無電場作用和無表面效應的、理想介質中簡單的相平衡和化學平衡問題。
內容難度介于導論型課程和專題研究之間，為化學和材料科學相關學科的深入研究打下堅實基礎。同時討論微觀（統計熱力學）和宏觀兩個尺度下的模擬，以及兩者之間的密切聯系。將這些模型應用于氣、液、固相，既包括純物質的簡單情形，也拓展到多組分復雜體系。
在純固相的模擬中，采用愛因斯坦和德拜的諧振子模型分別計算了四類固體：原子、分子、離子固體和金屬的正則配分函數，由此可求得恒容比熱容和膨脹系數。
在固相溶液的模擬和表征中，引入了簡單溶液模型，討論了合金中有序/無序轉化的熱力學，還介紹了固相溶液中組分活度系數的實驗測定方法。
關于固體的非計量學、純固體中的點缺陷，從擬化學現象的觀點闡述了缺陷間的平衡。
關于固相溶液的點缺陷，討論了絕緣和半導體離子材料中參雜的作用，以及點缺陷產生的平衡常數的計算方法。
全書內容共分為4章和2個附錄：1. 純結晶固相；2. 固相溶液；3. 固相中的非計量學； 4. 固相溶液和結構單元。附錄1. 拉格朗日乘子法；附錄2. 薛定諤方程的求解。
本書可作為化學、物理、過程工程，材料等專業本科生和碩士、博士研究生的教材，同時也是從事熱力學相關基礎和應用研究的專業技術人員的重要參考書。
陳宏剛，教授
（華北電力大學）
Chen Honggang， Professor
（North China Electric Power University）Michel Soustelle
Modeling of Liquid Phases
2015
http：///book/
教學內容改革是教學改革最核心、最基本的問題。教學內容主要由熱力學第一定律、熱力學第二定律熵分析法和分析、新的能量系統分析評價方法介紹組成。其中，根據教學目的與任務有效組織教學內容，要與基礎課程工程熱力學第一定律、第二定律知識點的學習有機結合，既避免教學內容的簡單重復，又要使學生通過本課程的學習對第一定律、第二定律有更為深刻的認知，并使學生能夠利用兩個熱力學基本定律熟練進行能量系統分析與評價、以及高效學習和應用新的分析、評價與優化方法。
1.熱力學第一定律
熱力學第一定律是工程熱力學教學內容的重點，主要講授閉口系統與穩流開口系的熱力學第一定律能量方程式的表達式及應用。在本課程中，進一步強調熱力學第一定律的一般表達式即：“進入系統的能量-離開系統的能量=系統總儲存能的變化”的正確靈活應用，重點介紹如何分析、列出非穩態充、放氣熱力過程的能量方程式，幫助學生進一步增強利用第一定律進行能量分析的能力。同時，通過對節流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等熱力過程分析來幫助同學們對第一定律的局限性有更為深入的理解。
2.熱力學第二定律熵分析法
熱力學第二定律是工程熱力學教學內容的重點與難點，主要講授熱力學第二定律的數學表達式，具體包括：卡諾循環+卡諾定理、克勞修斯積分不等式、閉口系及開口系統熵方程、孤立系統熵增原理。在本課程中，考慮到判斷一個熱力循環是否可行、可逆的數學判據容易理解而且是熱力過程的特例，故重點講述閉口系及開口系熵方程、孤立系統熵增原理。在該部分從以下四個方面進行介紹：對于狀態參數熵的辨析：辨析熵是狀態參數與過程無關，強調判斷一個熱力過程能否進行、可逆的參量不是過程熵變而是過程熵產，引出后面由熵方程及孤立系統熵增原理計算過程熵產的知識點；重點講授熵方程的一般表達式，即：“進入系統的熵-離開系統的熵+過程熵產=系統熵變化”，通過典型例題幫助同學能夠利用熵方程列出閉口及開口系熵方程，并求取過程熵產；重點解析孤立系統熵增原理的實質及解題特點，并通過典型例題幫助學生認識到孤立系統熵增原理與熵方程的一致性：孤立系統熵增即熵方程中的熵產；作功能力損失方面除了介紹計算公式、通過計算熱力過程熵產及作功能力損失，還著重結合對節流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等具體熱力過程分析讓學生體會第一定律與第二定律之間的聯系及第二定律的獨有貢獻。
3.熱力學第二定律分析法
由于學時有限并且概念抽象難以理解，分析法在工程熱力學中屬于選講內容，即便講授，也多是簡要介紹。本課程中，分析法是授課重點，從以下四個方面進行講授：第一，概念及計算公式，包括機械、熱量（冷量）、內能、焓和化學。第二，重點講授方程的一般表達式“進入系統的-離開系統的-過程損=系統變化”，通過典型例題幫助同學能夠利用方程列出閉口及開口系方程，并求取過程損。同時，在分析典型例題時，引導學生同時用熵分析法來計算過程的作功能力損失，讓學生自覺地認識到分析法中所得到的損失即熵分析法中計算的作功能力損失、體會兩種分析法的一致性及分析法的優勢。第三，效率、損系數的概念及公式，以及在典型熱力設備、過程及熱力循環中的計算。第四，針對本學科領域典型的火力發電裝置、燃氣輪機發電裝置和低溫制冷裝置、LNG液化裝置、天然氣凈化裝置、油田聯合站等，設置工程背景很強的案例，教師與同學們一起分析循環裝置及各組成設備的效率、損失及損系數等，讓同學們認識到分析法在進行系統能量分析時的重要性及提高利用該方法解決實際工程問題的能力。
4.新發展起來的能量系統分析與優化方法
介紹能級分析法、經濟學、夾點技術、全生命周期分析法、能值理論等新發展起來的能量系統分析與優化方法的基本理論及應用，鼓勵學生查閱相關文獻獲取更多知識。這部分內容與留給學生的學習報告緊密相關，將在下文介紹。目前還沒有適合于本專業本科教學的系統節能方面的教材，本課程教學內容主要參考自沈維道等主編《工程熱力學》、朱明善等編著《工程熱力學》、傅秦生編著《能量系統的熱力學分析方法》和馮霄編著《化工節能原理與技術》、何雅玲主編《工程熱力學精要分析典型題解》等教材及專著，結合教學團隊多年來收集整理的工程案例編寫成講義供教師及學生使用。
二、教學方式改革
教學中的主體是學生，調動學生學習主動性，提高其學習興趣和學習效果是教學方式改革的目的。學生們對于國際上最新的、與未來工作緊密相關及實用性強的知識以及確實能提高自身素質與能力的教學環節更感興趣。
1.采用多媒體與板書有機結合的教學模式
充分利用多媒體教學信息量大，圖像、視頻生動形象的特點，同時結合傳統板書講解復雜推導更容易被學生掌握的優點以提升教學效果。這種授課方式既可以增大授課信息量、有效吸引學生注意力，同時又能使學生通過與老師一起板書推導對所學重點、難點有更為深刻的認知。
2.提高課堂教學吸引力
通過針對每一個重要概念及知識點設計的系列典型例題、思考題吸引學生注意力，激發學生學習興趣，引導其積極參與到教學中來。而且教學團隊經過多年的教學和科研積累，收集并提煉出與石化工程緊密關聯的工程案例，通過案例的討論和分析，增強學生學習理論知識的興趣，提升課堂教學的互動效果，增強學生運用理論知識分析并解決工程實際問題的能力。
3.布置作業形式靈活多樣
對于重要的基本概念，以讀書筆記的作業形式激發學生學習興趣。本課程涉及眾多抽象概念和公式，追溯熱量、溫度、熵、熱力學第二定律、等重要基本概念的由來、發展歷程，可使學生在搜集資料的過程中對這些概念有一個直接的感性認知，同時也有助于學生認識到這些知識在本學科發展中的重要作用。要求學生組成2~3人的學習小組，除常規課下作業外，課上作業以小組為單位完成。課上作業為教師針對每次課的重點和難點內容設計的多為填空、選擇和問答形式的練習題，課前打印好分發給每個學習小組。在講課過程中，留出適合時間讓學生及時完成。教學實踐表明課上作業非常利于學生把握住和消化吸收重難點知識，且能提高學生學習的注意力，達到良好的教學效果。
三、課程考核方式的教學改革
關鍵詞：大工程觀；熱物理基礎；教學內容；工程專業；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）36-0300-04
自20世紀70年代以來，世界性的新技術革命對工程活動產生了巨大影響，工程活動對知識技術、能力綜合的需要達到前所未有的程度。從動力生產、能源節約、環境保護以及工業生產過程本身特點來看，工程專業學生應該具備合理用能、節能和環保的意識并懂得其基本的技術，而熱物理基礎課程的內容是合理用能及節能理論中的最基礎與核心的部分。因此，作為介紹熱能的有效、合理的利用和轉換、傳遞技術的熱物理基礎課程，不僅應是大工程觀下能源動力類專業高等工程教育中的重要理論基礎課[1～2]，而且也應是21世紀所有大工程觀下工程專業學生的公共理論基礎課。
高等工程教育 [3～4] 的熱物理基礎課程教學是培養具有熱物理工程技術的“大工程觀”要求的高等工程人才的唯一途徑。因此，熱物理基礎課程和教學的改革占據著“大工程”培養觀的重要地位，在大工程觀下高等工程技術人才的培養方案中，熱物理基礎課程體系是整個工程專業課程體系的基礎，應首先進行改革，為整個培養具有大工程理念的高級工程技術人才打好基礎。
一、熱物理基礎課程體系現狀分析
（一）熱物理基礎課程特征分析
在中國，熱物理基礎課程一般指《工程熱力學》與《傳熱學》兩門課程。同時，由《工程熱力學》與《傳熱學》組成的《熱工學》、《熱工基礎》或《熱物理學》也屬于熱物理基礎課程的范疇。高等數學與大學物理是熱物理基礎課程的前續課程。對于工程專業而言，高等數學與大學物理是基礎中的基礎，很多學不好熱物理基礎課程的學生，主要是因為高等數學基礎知識或者大學物理基礎不扎實所造成的[5-6]?！豆こ虩崃W》是一門較完善的課程，已形成較完整的理論體系，并具有完整的理論結構和實際應用內容。《工程熱力學》課程中的基本概念和理論基礎是熱力學工程實際應用的基礎，若基本概念和理論基礎沒掌握好，必然導致不能熟練推導出數學公式，從而會致使熱力學工程實際應用學習的難度大大增大，甚至會使得學生產生厭學的情緒。與《工程熱力學》不同，《傳熱學》的公式很多是來自于實驗的歸納整理，需要記熟背熟。《傳熱學》主要是使用其原理或知識進行分析，而《工程熱力學》主要是推導計算。兩門課程的共同特點是必須大量做思考題和習題，才能真正掌握，熟練應用。
（二）熱物理基礎課程體系存在的問題
與大工程觀背景下工業先進國家的熱物理基礎課程教學相比較，還有較大的差距，主要表現為[7]：（1）輕視實際、脫離實際；（2）人才培養的熱物理知識結構體系不夠完善，面向實際的熱物理工程訓練不足，與企業聯系不夠緊密；（3）辦學方向面向熱物理工程不夠，教學模式和教學方法陳舊，文化陶冶過弱，專業教育過窄，功利導向過重，共性制約過強等。
二、大工程觀下熱物理基礎課程體系構建
針對目前中國高等工程教育中熱物理基礎課程教學存在的問題，其改革思路是：以“大工程觀”教育理念為指導，以理論教學與實踐教學結合為基礎，以熱物理與其他課程交叉滲透為依托，以熱物理工程的實踐性與培養學生的創新性為核心，以具備合理用能、節能和環保能力的培養為主線對工程專業的熱物理基礎課程進行適應性改革，探索大工程觀背景下工程專業熱物理基礎課程改革新途徑（如下頁圖1所示）。
（一）大工程觀下熱物理基礎理論課程體系構建
1.統籌規劃，合理安排工程專業熱物理基礎課程體系結構和內容。（1）研究適應各大類工程專業學生培養需要的熱物理基礎課程結構和內容。根據各大類工程專業學生培養所需要熱物理基礎知識的不同，各大類工程專業可分成三大類：1）熱物理基礎課程是該類型專業的重要技術基礎課；2）熱物理知識是某一大類中部份專業的技術基礎，而對另一些專業則關系則要遠一些（工業設計）或者熱物理知識是某類專業（如材料成型與控制工程）中的某一方向（如鑄造、焊接）的主要技術基礎課但與另一些方向（如真空技術及設備）關系較遠；3）熱物理知識與該大類專業的主干技術無直接的關系。因此，可針對此三大類工程專業開設不同結構和內容的熱物理基礎課課程，并可分為高學時（必修）的《工程熱力學》和《傳熱學》、中學時（必修與選修）的《工程熱力學》、《傳熱學》或者《熱物理學》和少學時（必修與選修）的《熱物理學》等三種。對于同一大類中的不同類型專業在教學內容上還可有所不同側重或以專題形式作適當補充。對于中學時（必修與選修）的《工程熱力學》、《傳熱學》或者《熱物理學》；和少學時（必修與選修）的《熱物理學》，應強調理解基本概念，掌握方法，而不深究公式的推導，通過典型問題的分析，達到舉一反三的目的。（2）熱物理基礎課程的相互滲透和相互融合。由于熱物理基礎課程的內容是相互滲透、密切聯系的，必然存在交叉、重復部分。經過綜合分析，可對那些有益的或是討論角度不同造成的重復內容進行謹慎處理（如有些內容壓縮，而有些內容則須加強）。其處理原則是：既要考慮課時的有效利用，又要保持熱物理基礎課程之間的銜接和層次。（3）拓寬熱物理基礎課程的工程應用，增強與工程專業的聯系。熱物理基礎課程在工程實際中有廣泛的應用，在教學過程中，應突出地反映這一特點。從兩個方面著手，首先把每個教學單元劃分為基礎篇和應用篇，基礎篇著重掌握基本概念、定律，應用篇則力求培養分析能力，采用點面結合的方法。所謂點，就是講清某單元基礎知識在工程實際或專業課某方面的應用，其中包括一定數量的例題或習題；所謂面，則是針對教師的科研、技術開發課題或科技論專題討論，綜合所學的知識。學生對這種教學方式反映熱烈，覺得學有所用。（4）更新熱物理基礎課程內容，適應現展要求。近代工程技術的發展給本科《傳熱學》教學帶來了巨大的變化，《工程熱力學》的教學內容也不同程度地存在類似的情況。例如，二十年前的本科生教材很少有關于火用 分析方面的內容，而現在這個狀態參數已經被廣泛接受并用來分析工程設備過程的能量利用情況。
相對于《傳熱學》，《工程熱力學》的國內外教材的內容顯得似乎過于穩定，近年來出版的教材中新技術的概念介紹極少。比如，當前中國的長期能源問題已經十分突出，為保護環境，執行可持續發展的方針，在“十二五”規劃教材上，《工程熱力學》應該對新的、先進的能源利用方式（聯合循環發電、氫能利用、燃料電池、分布式發電和熱電冷三聯供、新能源發電等等）有適當的反映。超臨界和超超臨界循環是傳統燃煤汽輪發電機組提高經濟性與環保性的有效途徑，也是近年來國外燃煤火電廠的重要發展方向及中國要積極研發的方向，在熱物理基礎課程新教材和今后的教學中也應有相應的地位。如在這方面予以充分重視，在熱物理基礎課程新教材和今后的教學中注意揚棄舊的思想、研究方法及其內容，利用一定學時介紹各學科的新方法、新內容，努力使教學內容適應現代科技的發展趨勢。
2.熱物理基礎課程與其他課程交叉滲透。（1）熱物理基礎課程與物理課程的交叉。熱物理基礎課程中的部分內容與大學物理中的熱學存在重復。大學物理中，熱學內容總學時數為12～14學時，且熱力學兩個定律只安排6學時。由于物理學主要解決“是什么”、“為什么”的問題，而熱物理基礎課程主要解決“做什么”、“怎么做”的問題，因此在熱物理基礎課程中，應著重討論熱力學系統與環境（外界）相互作用的形式；熱平衡態與準靜態過程的矛盾與統一；熱力學中如何延拓力學中的力、位移、功、熱力學能概念；為什么要討論可逆過程，如何由不可逆過程抽象出可逆過程概念，熵是如何引入的，為什么要定義一個熵函數等等。（2）熱物理基礎課程與流體力學課程的交叉。例如，《傳熱學》的對流換熱部分，有大量的邊界層和繞流理論，是重復流體力學的內容。又如，流體力學和熱力學中都有氣體在管道、噴管中流動的理論。經過綜合分析，可以對那些完全重復內容予以削減，或者進行謹慎處理，但要保持熱物理基礎課程與流體力學課程之間具有較好的銜接性。（3）整合出新型熱物理課程。為適應不同類型專業的需要，可以開設出一些綜合性的、新的熱工類課程。無論是能量轉換、熱量傳遞還是質量傳輸，都存在如何提高轉換效率、傳遞效率和節約能源的問題，其中的關鍵是要減少過程的熵產（或不可逆損失）以及強化傳遞過程。為此，可開設一門綜合《工程熱力學》、《傳熱學傳質學》和《流體力學》的新課——例如可稱之為《工程裝備熱流設計與優化》。如果關于“優化”的內容能具體結合一些工程專業過程中的具體問題，那么這樣的課程就會受到相關專業的歡迎。
（二）大工程觀下熱物理基礎實驗課程體系構建
從熱物理基礎課程發展歷史來看，實驗研究和數學物理方法是并行發展、相互補充、相互促進的；而從教學角度分析，實驗是鍛煉學生動手能力，培養學生理論聯系實際和解決問題能力的重要環節。如何完善和合理組織實驗內容將直接影響課堂教學的效果。為此，在熱物理基礎實驗教學中突破以往的傳統模式，以配合理論教學、鞏固課堂效果為目的，以培養應用型人才為目標，改革實驗教學方法，加強實驗室建設，有效地發揮了實驗室的功能。
1.科學設置熱物理基礎課程實驗項目。實驗室應成為理論聯系實際，培養學生動手操作能力的場所。為滿足這種功能，應增加熱物理基礎課程實驗學時，增設熱物理基礎課程實驗項目，并相應設置演示實驗（包括課堂演示）、驗證性實驗、應用性實驗以及設計性實驗。演示、驗證性實驗是不可缺少的內容，可幫助學生理解抽象概念，印證熱物理基本理論和基本定律，鞏固課堂學習內容，熟悉各種儀器設備及其操作規程，培養嚴謹的科學態度。應用性、設計性實驗則是一般實驗的一個飛躍，其作用更多的是為了培養鍛煉學生的綜合能力，引導他們的縱向和橫向思維以及創新思想。這樣，通過多方面、多層次循序漸進的實驗過程，以求達到掌握基本技能和提高應用能力的目的。
2.合理組織熱物理基礎課程實驗。以往的熱物理基礎課程實驗模式，大多是學生根據實驗指導書給出的原理和步驟等，機械地照搬硬套，做完實驗、寫出實驗報告。這樣既束縛了學生的積極性、創造性，也不能滿足能力訓練的要求。針對弊端，可對熱物理基礎課程實驗方式進行合理組織。根據不同實驗的性質，有的安排預習，在實驗開始前由指導教師提出問題，讓學生回答解決方法，以此評定預習成績；有的則讓學生分組，自己動手組裝實驗臺，做完實驗后集中評議，對比優劣，公開評定成績；設計性實驗則完全拋開指導書，代之以設備說明書、實驗任務和要求等，讓學生自己擬定實驗方案，發揮學生的創造力。
3.更新熱物理基礎課程實驗設備和內容。隨著科技的進步和學科的發展，熱物理基礎實驗的技術和手段也更加完善，內容不斷推陳出新。要適應這種發展，不能僅僅依靠學校的撥款。在有限的財力、物力條件下，調動教師積極性，自行研制、設計新實驗，改造原有設備，開發新項目。例如，可以自行設計改造對流傳熱過程阻力實驗的微機采集和處理系統、熱管換熱器試驗臺等項目，這樣既可節省大量的經費，鍛煉了教師隊伍，又可保證學生能夠在實驗中學習新知識、新技術，開拓視野。
4.制訂嚴格合理的考核制度。實驗成績的好壞，應有一個合理的考核方法。以往的考核大多以實驗報告為依據，而實驗報告中大部分內容是從實驗指導書上照抄的實驗目的、原理、步驟等，考核成績不能反映學生的實際水平和能力以及相互之間的差別，影響了學生學習的主動性和積極性。為此，可制訂一套考核方法，分為紀律情況和學習態度、預習程度、操作和解決問題能力、實驗結果、實驗報告等多項考核內容，貫穿了整個實驗過程，每項內容按10分制評定成績，在統一印制的學生實驗卡上反映出來，這樣能促使學生在實驗的各個環節都認真對待，可提高實驗效果。
三、結論
時代在前進、教育在發展、教學工作在改革，包括教學內容也應改革，與時俱進。作為熱物理基礎，一方面為大工程觀背景下各類工程專業學生學習后續專業課等提供預備知識；另一方面通過實驗、測試技能訓練，提高學生運用理論分析和解決工程實際問題的能力。
從教育改革的發展趨勢和培養本科層次的工程技術人才的角度來看，理論與實際相結合，強化技能訓練、培養學生的技術應用和開發能力應是技術基礎課的重要任務。在大工程觀下工程專業熱物理基礎課改革過程中，兼顧知識結構和能力培養兩個方面，使之成為由基礎到專業、從理論面向應用的橋梁，確保培養的工程人才具備工程知識能力、工程設計能力、工程實施能力、價值判斷能力、社會協調能力和終身學習能力。
參考文獻：
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關鍵詞：熱能動力；熱能轉換與利用；教學內容
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）03-0139-02
在能源的利用中，絕大部分是通過熱能這一形態加以利用的，或由熱能轉換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，絕大部分也是以余熱的形式存在的。對各種余熱的回收與利用，也離不開熱能轉換與利用的知識[1]。自熱力學理論確立后，人們雖然從理論上認識到，熱力學過程中能量的交換及其利用，應根據熱力學第一定律和第二定律對能量的數量和品質兩方面進行分析研究。但是，在實際熱能工程技術的設計、管理和改進上，主要還是依據熱力學第一定律，即能量守恒與轉換定律。也就是說，只是單一地從能量的數量角度出發，以焓為基礎的熱平衡計算分析方法。然而，由于此法未考慮熱力學第二定律所表明的能量品質，因為人們生活在地球表面的一定客觀環境中，供給人們所需的能量有可以利用的部分（稱有用能或“火用”）和受環境限制無法利用的部分（稱無用能或“火無”），即相同數量的不同形式的能量所含的“火用”和“火無”的數量是不一定相同的，或者說能量還具有另一方面的問題――品質。因此，在認識所謂能量損失上就產生一定程度的混淆，由此在確定能量損失的分布及采取提高能量利用效率的技術措施時，就難免在熱力學上得出錯誤的結論，達不到預期的效果。為此，近幾十年來，國內外有關專家學者在熱力學的理論領域內和工程技術的管理上大力提倡把熱力學第一定律和第二定律綜合起來考慮，并以第二定律為主，即從熱力過程不可逆性引起可用能損失變成無用能的角度出發，以用火用為基準的火用分析方法來評價能量利用的科學性和合理性。由于此“火用分析法”中的“火用效率”更能準確地反映各熱力設備或整個裝置系統技術上或熱力學的完善程度，可以從中明確提高能源利用效率的正確目標，并采取相應的措施。所以最近幾十年來，前蘇聯、德、日、法、美等國家已將“火用分析法”廣泛應用于能源利用及動力、低溫、制冷、熱泵、化工、冶金等方面。最近二三十年來，我國也在火用分析的基礎理論及其實際應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廣泛重視。許多院校的熱動專業都增設了“火用分析”的相關課程[2]。
一、“熱能轉換與利用”課程定位
首先，從學科角度講，認識到“熱能轉換與利用”課程的銜接和過渡作用。本課程向上承接“工程熱力學”等前期專業基礎課程，是對上述基礎課程內容的擴展和深化；向下則與后續的“熱力發電廠”、“燃氣―蒸汽聯合循環發電”、“制冷與低溫技術”、“能源與節能技術”等專業課程緊密相連，為學生理解掌握相關專業知識奠定基礎[3]。熱能動力工程專業的學生通過本課程的學習，可掌握熱能轉換的基本原理，并具備一定的分析研究和解決熱能利用中的具體問題的能力，為今后在實際工作中，管好、用好能源，降低企業的能源消耗，提高能源利用率打下基礎。熱能轉換與利用內容豐富、發展迅速、學科交叉性強，涉及熱力學、流體力學、傳熱學等諸多專業課程，是熱能動力工程專業的一門重要的技術基礎課程。因此開設“熱能轉換與利用”課程非常必要，對于學生回顧深化所學過的“熱力學”等專業基礎課程，深入學習掌握后續專業課程，培養鍛煉學生利用所學理論知識分析、解決實際問題的能力，都有著非常重要的作用[4]。
二、熱能動力工程專業“熱能轉換與利用”課程設計
本課程要介紹有關熱能轉換與利用的基本原理、分析方法，以及實際轉換設備與系統地特點和設計計算方法。給學生在“工程熱力學”的基礎上提供“火用分析法”的基本理論、基本知識和基本方法，培養學生分析、解決實際問題的能力，為將來合理地利用能源及從事節能工作打下必要的基礎?！盁崮苻D換與利用”課程是熱能動力工程專業的專業必修課，共48學時。先后介紹了能源概論、能量轉換基礎、熱力系統分析、工業企業中的熱能利用、熱回收用換熱設備。
第1章能量概論，在介紹有關能源的一些基本概念的基礎上，認識熱能的重要性，了解熱能利用現狀。熱能是人類使用最為廣泛的一種能量形式，在一次能源中，熱能資源也占了絕大部分。在能源的利用中，絕大部分是通過熱能這一形態加以利用的，或由熱能轉換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，絕大部分也是以余熱的形式存在的。
第2章能量轉換的基礎理論，重點介紹能量的質量分析―火用分析的方法。為了有效地利用熱能，正確地指導節能工作的開展，找到能量損失所在，需要結合熱力學第一定律和第二定律，從量和質兩個方面全面地進行分析。本章就是要運用工程熱力學理論，介紹分析能量轉換過程的方法，著重介紹火用分析的方法，詳細敘述了不同條件下的火用、火用損失的計算方法及其影響因素，并介紹實際熱工設備的火用平衡、火用效率的分析方法。
第3章熱力系統分析，是用火用分析方法具體分析熱力循環和熱力系統，弄清影響熱力系統效率的因素和提高效率的途徑。重點分析動力循環、熱電聯產系統和熱泵系統，分析各個轉換過程及系統的火用損失大小，找到減少火用損失的主攻方向，提出改進整個熱力系統，提高火用效率的主要途徑。
第4章工業企業中的熱能利用，介紹企業中的余熱資源及其利用方法，分析企業的能源平衡、能耗指標以及余熱資源情況。介紹各種不同的余熱資源的回收方法、回收系統對節能效果的影響。提高企業的能源利用效率，挖掘節能潛力，對企業能源系統進行分析，通過能量平衡確定其有效利用部分和各項損失的大小，尋求減少損失及有效回收利用余能的途徑。
第5章熱回收用換熱設備，介紹余熱回收用的各種換熱器的工作原理、結構特點、設計計算方法、使用場合等內容，為今后進行余熱回收時，能正確選擇和設計計算換熱器，并為研究開發高效新型換熱器打下一定的基礎。同時介紹熱管換熱器、流化床換熱器等新型換熱器和換熱器的發展趨勢及優化設計。
課程內容分為理論與實踐兩部分，第一章、第二章運用熱力學基本理論闡述“火用”及“火用分析法”的基本概念、火用和火用損失的計算及火用分析的基本方法，即為火用和火用分析的基礎理論部分。第三～五章以工程實例說明火用分析法的具體應用，分別對蒸汽動力裝置、氣體動力裝置及制冷、熱泵裝置進行具體火用分析。并結合工業企業中的熱能利用介紹了余熱回收方法與換熱設備。對于本校的“熱能與動力工程專業”來說，本專業學生主要學習動力工程及工程熱物理的基礎理論，學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術，訓練進行動力機械與熱工設備設計、運行、實驗研究的基本能力。專業培養方案設置了電廠熱能與動力工程、工業爐窯工程、制冷及低溫工程、供熱工程等方向的專業課程。從專業培養方案的設置可以看出“熱能轉換與利用”是熱動專業的基礎課程，熱能轉換與利用的熱力學基礎理論是熱動專業的理論基礎，熱能轉換與利用的熱力系統分析則是熱動專業的核心內容，包括蒸汽動力循環的系統分析、燃氣―蒸汽聯合循環系統分析、熱電聯產系統分析、中低溫余熱動力回收的熱力系統分析、熱泵系統分析等，是熱動專業的主要專業課程及核心課程。熱能轉換與利用課程的學習為后續的專業課程奠定了堅實的基礎，也為熱動專業的學習奠定了深厚的基礎。因此，我們提出將熱力系統分析作為教學的主要側重內容，熱能動力工程專業的學生通過本課程的學習，可掌握熱能轉換的基本原理，并具備一定的分析研究和解決熱能利用中的具體問題的能力，為今后在實際工作中，管好、用好能源，降低企業的能源消耗，提高能源利用率打下基礎。
三、結論
“熱能轉換與利用”課程在熱能與動力工程專業學生的學習過程中，起著承上啟下的銜接作用，課程內容非常重要。由于熱能轉換與利用發展迅速，內容豐富，本文以我校開設“熱能轉換與利用”課程的實踐為例，從“熱能轉換與利用”課程的定位、“熱能轉換與利用”課程教學內容的編排兩個方面進行了詳細的介紹。提出將熱力系統分析作為教學的主要側重內容，以培養學生分析、解決實際問題的能力，為將來合理地利用能源及從事節能工作打下必要的基礎。我校“熱能轉換與利用”課程的內容和教學體系設計總體上思路清晰、內容充實、層次分明，很好地完成了“熱能轉換與利用”課程的既定目標和要求。
參考文獻：
[1]湯學忠，熱能轉換與利用[M].北京：冶金工業出版社，2002.
[2]吳存真，張詩針，孫志堅.熱力過程火用分析基礎[M].杭州：浙江大學出版社，2000.
