工程熱力學論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇工程熱力學論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：創新能力；工程熱力學；教學改革

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

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

一、采用激勵啟發方式組織課堂教學

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

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

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

二、改進課堂教學PPT，增加工程實例

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

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

三、將工程熱力學的學習融入大學生創新項目中

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

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

四、改進課后作業完成形式，增加分析報告

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

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

參考文獻：

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

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

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【關鍵詞】學習興趣；研究性教學；能力提高

隨著時代的變遷、社會的進步和高等教育的發展，我國高等教育教學改革過程中不斷出現新的問題，期中課程的教學改革是核心，而改革重中之重是如何調動學生的學習積極性和促進學生綜合實踐能力的提高，本文結合多年的化工熱力學教學改革情況，談幾點體會以共勉。

1 引用研究性教學模式，創造主動學習氛圍

化工熱力學課程專業性比較強，內容比較枯燥，基本原理概念抽象、公式推導多、工程計算更是繁瑣，學生上課往往表現學習興趣不高。針對這一實際情況，教師首先需要對熱力學的基本知識進行梳理，按照教學計劃和要求對教學內容模塊進行劃分，并對教學內容外延知識體系進行補充，為課堂教學創造必要條件?；崃W的課堂教學要求教師用科學恰當的方法把自己所掌握的精確的專業知識教授給學生，為達到人才培養的目標，提高化工熱力學教學的時效性，部分引入以教師為主導、學生為主體的研究性教學模式，能夠充分調動學生學習的積極性。

研究性教學是指老師以課程內容和學生的知識積累為基礎，引導學生創造性地運用知識和能力，自主地發現問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識培養能力和鍛煉思維的新型教學模式。這種教學模式帶動學生積極地投入到課程學習中去發現問題、研究問題和解決問題，并在研究過程中獲取知識、提高技能、培養能力[1]。為此，在熱力學教學中，我們嘗試了“設定內容情境-啟發思考-交流探究-總結提升”教學環節，將復雜的熱力學知識體系，和學生先前學過的基本物理、化學、數學等知識緊密聯系起來，應用于實際，營造自主或團體進行討論和探究，和傳統的教學模式相比，大大提高了學生的學習積極性，并達到了能力培養的目的。

在實際教學過程中，曾嘗試選擇幾節內容，采取學生進行講課。教師布置任務范圍，提出要求，學生以團隊為單位首先學會讀懂教材內容，查找所需資料，再設計教學課件，最終在講臺上進行展示講解。從學生到老師角色的轉變，從自己學明白到講解清楚，激發出了學生對熱力學學習的興趣，加強了對知識的理解深度，與此同時活躍了課堂的氣氛，教師也可以從中觀察到學生的學習心理，尋找到教和學的突破口，對于課堂教學的創新和學生能力的培養具有重要意義。

2 利用多媒體和網絡教學手段，提高自主學習能力

針對化工熱力學知識體系和內容的具體特點，在教學方式上，發揮多媒體優勢進行教學，可以大大提高學習的時效性和增強學生學習的積極性。

多媒體技術應用文本、圖象、動畫、聲音等運載信息的媒體結合體，以圖文并茂的形式為化工熱力學教學充實供了多樣化、多維化的教學信息空間，使化工熱力學的教學內容、教學模式得到了很大的充實和改進[2]。結合化工熱力學自身的特點設計生動、立體、直觀性強的教學軟件，與公式推導的板書相結合，加快和加大課堂教學的信息量，吸引學生的注意力，提高了教學效果。

在多媒體內容的展現方式上，除了課堂教學外，充分利用互聯網，拓展網絡教學。學生反映平時在化工熱力學學習中，經常會遇到疑難問題，課堂時間又極其有限，往往會造成問題堆積。針對這一情況我們建立了化工熱力學網絡教學輔導平臺，可以師生交流、學生間交流，利用網絡的開放性、交互性、共享性的特點，傳遞與化工熱力學相關的前沿信息和資料，將教學內容在網上公開，實現資源共享，并及時為學生答疑解惑，隨時提出新問題，在網上進行自由討論，師生間共同研究，從而既迅速有效的解決了問題，又提高了學生的學習效率。

3 結合實驗實踐教學，培養工程實踐能力

化工熱力學的實驗教學是對化工熱力學基礎知識的綜合運用與實踐，意在培養學生建立獨立思考、觀察分析、解決問題、驗證結果的思維體系，培養學生靈活運用理論知識解決實際問題的能力；讓學生明確化工熱力學在工業生產中、科學研究和工程設計中的重要性，有一個比較完整的感性認識和理性認識，也是進行產品生產和科研開發的必要準備。在實驗教學的過程中，指導教師根據教學內容，詳細制訂系統完整的實驗過程，建立了“做什么實驗-為什么做實驗-怎么做實驗-如何提高實驗數據可靠性”思維引導方式，注重挖掘學生的內在潛能和啟發學生的智慧，在鞏固和深化專業理論知識的基礎上，要強化實驗中出現的各種現象，再把實驗過程中遇到的具體問題放入化工熱力學的課堂教學當中，在相互融入講解的過程中潛移默化的傳授給學生，使其印象深刻，充分理解。

化工熱力學所研究和解決的都是化工生產中的實際問題，因此實踐教學環節非常重要，在熱力學的應用章節的教學中，指導教師可以帶領學生直接參與到企業的生產之中，結合課堂教學實例，按照“裝置設想-實驗室開發-工程設計-生產操作運行-工藝改進”主線，在現場指導學生運用所學的化工熱力學基本理論聯系實際，完成一定的實習任務，同時使學生在真實的生產環境中獲取初步的職業訓練和積累簡單的生產操作經驗，逐步提升工程意識和理論聯系實際的能力；在企業實習實踐活動中，學生開始涉入企業的先進理念和特色文化的信息，增強了參加工程實踐活動的興趣，為將來走向工作崗位、立足企業打下良好的基礎[3]。

4 完善考核方式，促進培養目標達成

為了更好地評價學習的效果，必須進一步完善公平、公正、公開的考核體系，制定適應上述教學的評分標準，準確的反映學生的學習情況和能力發展水平，使學生在為成績而努力學習的過程中，能夠完成知識體系的建立和能力的提高。為此，教師應從培養學生學習思維和提高全面創新能力出發，逐步減輕期末理論考試的分量，傾向于平時的學習態度，如課堂表現情況，作業、實驗、實結情況都占一定的考核比例，堅持課內與課外相結合、考試與考評相結合的原則。評分的等級和標準要進一步細化，從激發學生的學習熱情出發，科學、有效、靈活的進行化工熱力學的考核評分工作。如在考核的過程中，我們不考核學生對化工熱力學公式的死記硬背，而是考核學生是否掌握了公式理論的應用場合條件，理解了各種符號的含義，能否明白推導步驟和過程，考核學生的推理、演繹能力等。

總之，從以上幾方面入手，對化工熱力學的教學工作有了更進一步的認識，以培養高素質化工人才為目的，通過不同教學方法的體驗，激發了學生的學習興趣，靈活運用化工熱力學的理論知識解決實際問題的綜合實踐能力。

【參考文獻】

[1]鄭貴華.大學研究型教學的理論構想與實踐探索[D].中國優秀博碩士學位論文全文數據庫（碩士），2005（07）.

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英文名稱：Journal of Engineering Thermophysics

主管單位：中國科學院

主辦單位：中國工程熱物理學會;中國科學院工程熱物理研究所

出版周期：月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：0253-231X

國內刊號：11-2091/O4

郵發代號：2-185

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1980

期刊收錄：

CA 化學文摘(美)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

中科雙效期刊

聯系方式

期刊簡介

《工程熱物理學報》（月刊）創刊于1980年，是由中國科學院主管、中國工程熱物理學會 中國科學院工程熱物理研究所主辦的技術科學學術性刊物。由已故世界著名的工程熱物理學家、葉輪機械三元流動通用理論的創始人、中國科學院院士、原中國工程熱物理學會理事長、原中國科學院工程熱物理研究所所長吳仲華教授創辦。主要讀者對象為工程熱物理專業科技人員及相關高校師生。

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與基礎英語相比，專業英語的教學內容大都不固定，但目前專業英語的教材有限[5]。目前我校采用的是由化學工業出版社出版的大學英語專業閱讀教材編委會組織編寫的《化學工程與工藝專業英語》[6]，比較欠缺清潔能源生產方向的高質量有針對性的教材，因此化工專業英語的教材的改編和建設成為此課程教學改革中的關鍵。教與學的方法在一定程度上取決于教材內容[7]。然而目前沒有關于清潔能源生產方向的專業英語教材，也沒有與煤化工或者石油加工方向的教材，只有中國石化出版社出版的與石油化工類相關的教材—《石油加工專業英語》，教材涉及的加工工藝都比較舊，教材的前沿性不夠強。因此，目前迫切需要一本涵蓋最新加工工藝和學科前沿的清潔能源生產方向的專業英語教材。對于化工專業主要的基礎課程，比如《化工原理》，《化工熱力學》，《化工設備設計基礎》，《化學反應工程》與化工專業英語的結合，對化工專業課程《石油煉制工程》，《潔凈煤技術》，《天然氣加工工程》，《化工工藝學》，《化工分離工程》，《化工流程模擬機優化》等課程中涉及到到典型生產和加工工藝以及化工流程模擬軟件的介紹，與專業英語課程進行整合并進行內容上的優化，以編寫適應實際化工清潔能源生產的專業英語教材，為即將走出學校步入社會的化學工程與工藝專業的畢業生奠定一定的基礎。在此基礎上加入一些原版英文的科技報告及科技簡報，對提高學生的專業閱讀和寫作水平有很大的幫助，也可以加入一些科技英語寫作初步入門的材料，專業英語不同于大學基礎英語，內容更多地側重于闡述化工專業的理論知識、學科發展，典型工藝和新工藝、前言工藝技術水平的發展等?；I英語涉及大量的化工領域的專業性詞匯，在新教材中此歸結為化工工程項目、工藝流程、化學物質及特性、化工設備和管道工程等五部分。這樣，分成具體的模塊來展開詞匯的講解，專業性更強，有利于學生的對于專業詞匯的掌握。從教材的主體內容來說，教材主體內容分成以下四個重要的模塊：化工專業基礎模塊，化工專業模塊，流程模擬軟件簡介和化工科技英語寫作。其中，化工專業基礎模塊主要結合物理化學，化工熱力學，化學反應工程和化工原理，介紹化工生產中的典型單元操作的基本原理和主要設備；化工專業模塊，主要結合現修的專業課程，介紹煤化工(煤制甲醇、煤制烯烴、煤制天然氣等)、煤層氣綜合利用、清潔油品生產、生物質能轉化、稀土潔凈化生產以及其它加工業等領域的基礎知識和典型的工藝流程，迫在內容上更加豐富，能夠體現出現代化工行業在各個方面的發展特色和基本概況，能夠帶領學生更細致體會化工專業發展前沿，有助于培養學生的工程實踐意識和專業素質。

2化工專業英語教學實踐改革的方案——專題報告教學模式

在教材中完善的同時，及時更新化工專業英語的教學大綱和課程教授內容的PPT制作。在此主要強調PPT的模塊式教學，將課程的教授分成八個系列專題報告，每一個專題可以論述一個具體領域的概況，便于學生更全面地認識化學工程與工藝專業究竟是一個怎么樣的行業。結合學生已修過的《化工熱力學》、《化工原理》、《分離工程》、《潔凈煤技術》、《化工設計》、《石油煉制工程》專業課，尤其是煤化工(煤制油、煤制天然氣、煤制甲醇、煤制烯烴)、煤層氣綜合利用、清潔油品生產、生物質能轉化、稀土潔凈化生產等領域發展，列舉出各個領域中典型的工藝進行介紹，可以更加深刻理解各個工藝過程。比如，專題報告五主要介紹聚丙烯聚丙烯產品的特點和用途，生產工藝的具體流程和特點，以及催化劑的特性。專題報告教學模式(圖2)的教學更能提高學生對于前言工藝和典型的認識和熟悉，為學生步入社會和工作崗位奠定一定的基礎。

3科技論文寫作的初步入門

通常情況下，科技英語論文文章結構嚴謹，文體形式多樣化，如論文、論述、實驗報告、教材、專利、說明書等，文章尊重客觀事實，多以敘述原理，描述自然現象為主，用詞嚴謹、理論推導多、表達明確、邏輯性強。為此，從化工領域的期刊中(比如，Industrial&EngineeringChemistryResearch.，AIchE，Energy&Fuel等)中選取幾篇文章，每篇論文的大體框架基本為題目、作者及地址、摘要、前言、實驗部分、結果與討論、結論、致謝、參考文獻等九個部分，然后進行閱讀講解，著重介紹閱讀過程中如何迅速把握論文的重點，哪些需要精讀，哪些需要略讀，在此基礎上才能有效提高閱讀論文的效率。在熟練閱讀的基礎上，針對以上的論文框架，展開具體每個部分應該怎樣去寫，并進行舉例說明。每講完一部分，需要給出一個題目，要求同學們一起來討論并給出一個具體的寫作方案，這些全部都要求學生在課堂上完成，這樣便于及時消化內容，達到趁熱打鐵的效果。在學期末組織學生模擬參加一次國際學術會議，將課上的同學分成幾個大組，各組的學生可以在課下利用課余時間搜集一些針對化工領域的相關材料，親自動手組織和編寫材料，制作PPT，并與其它組的學生進行交流和講解，這樣既能使學生及時了解當今世界最新科技動態，又能將本人在專業領域研究的新成果和新思路直接與同行進行交流。這樣也可以打破傳統的以教師為主的劣勢，充分發揮學生的主觀能動性和團隊協作能力，從讀、寫、講上突破自我，更加適應專業英語對于化工專業人才的培養。

4結語

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熱學在19世紀便已發展成為一門比較完備的科學，隨著人們對客觀世界的了解深入，關于熱學的知識也在不斷擴展。熱學是物理學科的一個重要組成部分，是研究與熱現象有關的規律的科學。課程教學的目的是掌握熱現象規律，了解熱現象作為“大數”粒子無序運動的本質，為大學階段其他課程的學習打好理論基礎，是本科物理專業學生必修的一門專業基礎課。我們使用的熱學教材是經典的李椿等編著的《熱學》教材，通過幾年的教學實踐，對熱學課程的教學內容及教學方法做了一系列的探索和總結。

一、熱學課程的結構及特點

熱學課程的主要內容分為三大部分：宏觀理論部分，稱為熱力學，是通過直接觀察和實驗測量，再用嚴密的邏輯推理方法總結出來的有關熱現象的規律，研究的方法是宏觀法，所得出的熱力學基本定律是自然界中的普適規律，具有可靠性與普遍性，但是它只適用于粒子數很多的宏觀系統、主要研究物質在平衡態下的性質、把物質看成為連續體，不考慮物質的微觀結構，沒有解釋事物的微觀本質；微觀理論部分，稱為統計物理學，是從物質內部的微觀結構出發，即從物質分子、原子的運動及它們之間的相互作用出發，用統計的方法來研究系統的熱學性質，它可以揭示熱現象的微觀本質，但由于它在數學上遇到很大的困難，由此做出的簡化假設（微觀模型）后所得的理論結果與實驗不能完全符合；物性學部分，即熱學理論的應用，利用前兩部分的理論說明物態的性質及其相互變化的規律，包括液體、固體、相變的基礎理論[1]。前兩部分是課程要求的重點，宏觀部分學生掌握起來較容易，但統計物理學部分涉及到微觀領域及統計的方法，理解起來較難一些。

二、熱學內容的表述方式

關于內容的表述，不外乎有文字表述、數學表述及圖像表述等，而在熱學中這三種表述在一個概念中可能都會出現。比如說熱力學第一定律的應用，涉及到四個等值過程，其中在這些過程中會有過程的圖示，即P-V圖，也會有能量的轉換關系的描述，當然不同的能量也可以由數學表達式表示出來。

1.文字表述?？茖W內容的表達力求嚴謹，文字力求精確、簡潔，例如，平衡態的定義，“孤立系統宏觀性質不隨時間變化的狀態”，定義簡潔明了，其中的關鍵詞是“孤立”二字，也說明了平衡態的特性，如沒有這二字，也就不能稱其為平衡態了。另外，在熱學的表述中，很多地方用到了否定的語言，體現最為明顯的是熱力學第二定律，涉及到的定律的兩種表述，開爾文表述和克勞修斯表述都是用“不可能”這樣否定的詞開頭敘述內容，之后兩種表述的等效性的證明也同樣采用了反證法，而不是直接證明。還可以用反證的方法證明兩條絕熱線不能相交、絕熱線和等溫線不能相交于兩點等類似的題目。

2.數學表述。對于熱力學中的概念，文字的描述要多一些，內容也很好理解，學生一般接受也較容易，但對于統計物理中的概念，文字就變得比較抽象，不好理解，所以在微觀方面，相比文字，數學更直觀、更容易理解記憶。相比于物理專業中的其他課程，熱學中涉及到的式子并不是很多，學生也可以根據內容體系，用數學表述的形式把學習到的知識串接在一起，進行系統、有對比、有條理的學習。

3.圖像表述。在熱學中也運用到了非常多的物理圖像表述，相比于前兩種表述，圖像表述更形象、直觀、容易理解。例如，在講解氣體分子按速率分布時，速率分布函數的概念較抽象，物理意義不好理解，但通過利用速率分布曲線圖，從圖中曲線的形狀、曲線下包圍的面積、曲線的峰值對應的速率等方面可以充分理解分子按速率分布的物理意義，使抽象的問題變得形象生動。所以，可以通過作圖，把物理概念、數學計算變得簡單化，直觀化。

三、熱學教學的方法

在熱學課程教學中，怎樣才能把學生認為枯燥的、難懂難記的知識內容變為有趣的、易于理解的內容呢？這就需要我們充分了解這門課程，注意每一個細節內容，把零散的看似不關聯的內容整合起來，達到融會貫通、心中有數，這樣講給學生時才能有的放矢、游刃有余，學生學習的目標也會變得明確、理解透徹。在課程的講解中，可采取以下幾種教學方法。

1.歸納總結的方法。教師在講完每一部分后要對內容做一個總結，把重點內容用一條主線串連起來，便于學生的理解和掌握。例如，在熱力學第一定律這一部分，可以用幾個字把這一部分的主要內容概括出來：一個定律、兩個循環、三個物理量、四個過程，即熱力學第一定律，熱機循環和制冷循環，內能、功、熱量三個物理量，等體、等壓、等溫、絕熱四個過程。這樣的總結使學生既了解了所學知識的重點，也更容易地掌握了所學的知識點。另外，在習題的講解中，也應善于總結和歸納，學生在中學時習慣了大量的題目練習，即所謂的題海戰術，通過熟練的做題來達到掌握知識的目的。在大學的學習過程中，教師應引導學生如何去學習，怎么去做總結，怎樣用最短的時間掌握最多的知識。首先，課堂上教師針對所講知識點應選取一兩個例題進行講解，對用到的知識及所用的解題方法進行歸納總結，學生學習之后對這類題目的解題思路、技巧、用到的知識點等非常熟悉，而且能夠做到舉一反三，提高了學習的效率及解題的準確性。

2.類比的方法。類比法是指一類事物具有某種屬性，可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理的方法。通過類比，可以用熟知的知識引出未知的知識，節約學習時間，也使認知變得簡單易懂。例如，在討論熱力學過程及其涉及到的內能、熱量、功的轉化時，可以在P-V圖中進行描述，之后，在熱力學第二定律中引出熵的概念后，可以通過T-S圖表述理想氣體的性質，特點。通過類比，會發現P-V圖和T-S圖有很多相似的地方，例如，我們用P-V圖示法表示系統在準靜態過程中做的功，即示功圖，而用T-S圖示法表示系統在準靜態過程中吸收的熱量，即示熱圖；在這兩類圖中，每一個點代表一個平衡態，每一條曲線代表一個可逆過程；閉合曲線所包圍的面積等于系統經歷一個可逆循環過程后從外界凈吸收的熱量，也等于系統對外做的功。通過這樣的對比學習，會發現原來枯燥的內容也很有趣，在學習中發現物理中的相似的美。再如，在學習氣體的輸運過程時，粘滯、熱傳導、擴散三類輸運現象也可以進行類比學習，它們分別對應當氣體各處的流速、溫度、密度不均勻時發生的過程，得出的宏觀規律的表達式及微觀解釋都很相似。通過這樣類比的學習，很容易掌握了新的內容，也對所學的內容有了更深刻的理解。

3.討論學習的方法。目前，在教學中提倡貫徹“學生為主體，教師為主導”的教學原則[2]，教師給學生提供機會使學生積極地參與到教學活動中，調動學生學習的主動性、積極性。我們可以結合重要的知識點，課堂上讓學生到講臺上參與問題的討論及講解，也可以以作業的形式布置下去所要討論的問題，學生下去查資料、寫小論文等，之后在課堂上以學生為主體進行討論。例如，在講解熵的概念時，不妨先讓學生自己先查一些關于熵的內容，比如熵這個物理名詞的提出、熵的概念的建立、熵增加原理、熵的應用等。學生通過調研，對熵這個抽象概念就有了一個初步認識，在課堂上討論時，學生也把他們自己查到的資料講解出來，既可以增加信息量，又可以使學生更深刻準確地認識熵。所以，通過這樣的討論學習，可以使每一位學生都在思考，互相啟發，找出正確解決問題的方法，在這樣的教學中，學生不但學習、積累了知識，而且鍛煉了學生提出問題、解決問題的能力，對其綜合能力的培養也起到了很好的作用。所以，教師在課堂上不能一味的自己在講解，要加強與學生的交流，結合內容提出問題，引導學生參與到課堂教學中，培養學生的主體意識，激發學生主觀能動性，使學生更好地掌握所學內容。

雖然熱學課程只是一門專業基礎課，學時也比較少，但是它是學生進入物理專業后最先學習到的一門課程，學習好這門課程會為后續專業課程的學習打下良好的基礎。在教學中，充分掌握課程特點，采用合適的教學方法，使學生喜歡上這門課程，發現學習中的樂趣，進而學習好這門課程，增強探索求知和解決問題的能力。

參考文獻：

[1]李椿，章立源，錢尚武.熱學[M].第二版.北京：高等教育出版社，2008.

[2]黃秀雯，梁永豐.教師身份的確認：作為教育主體[J].教育教學論壇，2013，（22）：20-23.

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關鍵詞：培養計劃；培養目標；材料科學與工程；麻省理工學院

歐美國家在20世紀60―70年代開始設立材料科學與工程系。名稱變更反映了對材料領域研究認識的變遷，即“材料研究需要依據其行為和特征，而不是依據材料類型來進行”。1998年教育部對材料類本科專業目錄進行了調整，將原來劃分過細的十多個材料類小專業合并成了現在的冶金工程、金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理、材料化學等六個專業。同時，在引導性專業目錄中還設置了材料科學與工程一級專業。雖然以材料科學與工程一級大學科來設置專業是必然趨勢，但材料科學與工程人才培養模式仍在探索之中[1]。同濟大學當年就設置了材料科學與工程本科專業，期望以歐美的模式來培養材料學科人才。實際上，早在20世紀80年代，當時的同濟大學建筑材料工程系就為建筑材料專業的本科生開設了材料科學導論、斷裂力學、表面物理化學和傳熱、傳質與動量傳遞（簡稱三傳）4門基礎課程。近幾年因為參與學院材料科學與工程專業培養計劃的修訂工作，查閱了國內外許多大學這個專業的培養計劃，國內高校在材料科學與工程專業培養計劃上的認識一直存在爭議。美國麻省理工（MIT）材料科學與工程專業本科培養計劃的公開信息最多，不僅有課程列表和學分要求，還有課程的詳細簡介。尤其是麻省理工的開放課程服務（OpenCourseWare），使得我們還能夠進一步了解課程大綱和部分內容。此外，MIT材料學科是USNews全美排名第一的，他們的培養

計劃應該具有更好的借鑒意義。本文在反復仔細研究其有關本科培養的各種公開資料的基礎上，對其培養計劃進行了分析，結合自己的教學工作實踐，總結了一些心得體會，希望與國內同行共享。

一、麻省理工材料科學與工程專業的培養計劃

MIT材料科學與工程系設3個專業（Course）。其一為一般意義上的材料科學與工程專業（Course 3），學生所得學位是材料科學與工程理學學士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授學位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美國工程與技術鑒定委員會）授權的，絕大部分學生都選讀這個專業。其二為課程選擇度更大的一般專業（Course 3-A），這個專業的畢業生將獲得沒有特別指定專業領域的理學學士（Bachelor of Science without specification）學位，系里并不尋求ABET對這個學位的授權，只有很少學生選擇這個專業，常常是醫學、法學、MBA預科生選擇這個專業。第三是考古與材料專業（Course 3-C），學生所得學位是考古與材料理學學士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不尋求ABET對這個學位的授權。從系里是否尋求對所授學位授權就可以看到，MIT材料科學與工程系本科生的主要專業是一般意義上的材料科學與工程專業（Course 3）。后面的討論主要針對Course 3的培養計劃進行。

1. 課程和學分要求

該培養計劃的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17門課程，其中自然科學6門，人文社科8門，限選科技課程2門，實驗課程1門。（2）交流能力課程（Communication Requirement）4門。（3）系內課程，包括一套核心課程（Core subjects，共10門課），一個論文或2個實習以及4門限選課程，合計184～195學分。其2011―2012版本的課程和學分要求見表1，表中課程名稱前面的數字表示課程號，后面跟表示學分的數字、課程性質、前修或同修課程號。MIT每門課程的學分由三部分組成，表示學習課程所需要的時間分布，中間用短線隔開，第一個數字表示講課時間，第二數字表示實驗、設計或者野外工作時間，第三個數字表示預習的時間，是以中等學生所需要時間估計的。1個學分大約相當于一學期需要14小時的學習時間。從表 1可見，一般專業課程，預習所需時間是講課時間的2～3倍。

備注

*可以代替本先修課程的其他先修課程列在課程描述頁面。

（1）這些課程可以算作必修課程或者限選課程的一部分，但不能同時計算。

（2）可以選9-12學分。

（3）通過申請，可以被類似課程替代。

2. 限選課程的選擇

中列出了21門限選課程，每個學生只需要選擇4門課（48學分）。理論上，學生可以在21門課程中任選48學分，甚至經過批準，還可以選擇其他系的課程或者研究生課程來代替。實際上，由于材料的范圍很廣，這些選修課程是根據主要的研究領域來設置的，它們是： 生物與聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），電子材料（Electronic Materials），結構與環境材料（Structural and Environmental Materials），基礎與計算材料科學（Fundamental and Computational Materials Science）。

因此，在MIT材料學院的網頁上，曾經列出了各領域推薦的限選課程。網頁上還列出了每一個方向的咨詢教授，以方便對上述領域某一方面更感興趣的學生選課。

3. 部分課程大綱和教學情況分析

（1）材料科學與工程基礎課程

這個課程為15學分（5-0-10），總是與“材料實驗”一起選修。課程安排也是交叉進行，實驗周不上課，一共有4個實驗周。這樣，材料科學與工程課程講課時間就縮短為9周（一個學期14周，最后一周為考試）。其課程安排為周一、三、五各2小時的講課（lecture），周二和四各1小時的復習課（recitation）。所以一共27次講課，18次復習課。實際講課為24次，另外3次課為測驗和考試。最后一次考試并不是考全部課程內容，即每次測驗和考試都是分段內容。

這個課程由兩個教授分別講授，每個教授都是24次課，因此可以推論，每次每個教授將講1小時。一個講授結構和化學鍵（Structure and Bonding），一個講授熱力學和統計力學學（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。

兩部分課程分別布置6次作業，每部分每次都是2～3個題目，都有交作業的期限，沒有按期交作業的，該次作業成績為0。作業答案在交作業期限過后就會立即公布。課程總成績由作業成績占20%、三次測驗占80%構成。得分標準為：總評80分以上A，70～79分為B，55～69分為C，低于55分為不及格。

（2）實驗課程

MIT材料系內有2門必修的實驗課程，即材料實驗和材料綜合實驗。這兩門課程同時還是加強專業交流能力培養的課程，所以，教學過程特別注意專業交流方面（包括論文寫作、口頭技術報告等）的形式要求。材料實驗與材料科學與工程課程同時選修，在2年級第一學期進行。材料綜合實驗課（Materials Project Laboratory）基本上就是幾個同學合作的科研項目，在3年級下學期進行。下面以二年級的材料實驗為例，介紹其教學和考評辦法。

如前所述，材料實驗共4個實驗周，實驗周沒有其他專業課。實驗內容包括量子力學原理演示、熱力學和結構，同時囊括了幾乎全部現代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通過口頭和書面方式加強交流能力培養。從教學內容看，這門實驗課承擔了教授材料研究方法的任務。

一般將50個左右學生（2011年的2年級學生只有43人）分成6個組。每個實驗周有3個實驗主題，每個主題下面2個實驗，2個組共選一個主題，每組選做其中一個實驗。6個實驗同時進行。一周3次實驗，每次4小時。因此，每個組每周只做3個實驗（每個主題做1個實驗），共12個實驗。由于每個組只做了一半的實驗，對另一半實驗的了解，通過每周2次的1小時交流課程（recitation sections，一般隔天舉行）來實現。交流課上，大家各自在黑板上即興介紹實驗的發現，回答教師和同學的提問。

該實驗課由3個教授上，其中一個總負責。課程成績評分標準

二、分析和討論

1. 關于必修課和選修課

系內必修課程除畢業論文或企業實習外，共有10門。大學一般要求的17門課，理論上可以自由選擇，但從表1系內課程的先修課程可以看出，微積分I和II，物理I和II是需要先修的，大學一般要求的6門自然科學課程就去掉了4門，能夠自由選擇的大學自然科學課程剩下2門。從系里建議的選課表（roadmap）可以看到，另外2門自然科學是化學和生物。所以，自然科學的必修課程實際上相當于14門。

限選課程要求包括GIR類型2門和48學分的系內選修課。有3門系內課程（共39個學分）可以作為GIR課程來選，但不能同時作為系內課程要求的學分。大多數系內選修課程的學分為12分，這樣的話，系內限選課48學分需要選讀4門。所以，每個學生可以有6門專業選修課程。有意思的是，在表1中只有21門限選課程，而該系主要的研究領域（或者說相當于我們的專業方向）有4個，平均每個方向只有5.25門課。如果去掉2011―2012年新增的2門課程，過去幾年只有19門課，平均每個方向只有4.75門課程。看來，MIT材料科學與工程專業的課程設置，并不鼓勵學生選單一專業方向的課程。實際上，在以前分專業方向限制選修課時，每個專業方向僅僅提供2～3門課程，進一步的分析見下文。

反觀我們的培養計劃，我們的專業方向必修課程有5門（14學分），選修課程應選4門（8學分），合計9門課程22學分。因為我們的學分是按照每周上課學時數計算的。如果按照MIT的學分計算方法，學分約為每周上課學時數的3～4倍，考慮到我們的上課周數為17～18周，而MIT才14周，因此，我們的專業方向應選學分至少相當于MIT的88學分，比其4門課程（48學分）的要求多了5門課程（40學分）。可見，我們的培養計劃更加注重學生專業方向知識和技能的培養。

另外，MIT材料科學與工程系的研究領域非常廣泛，關于其主要研究領域的介紹出現在3個網頁上。其一是在該系的學位要求中關于限選課程的介紹網頁，4個主要的研究領域分別是生物與聚合物材料、電子材料、結構與環境材料、基礎與計算材料科學。其二是在MIT的招生網頁，4個主要的研究領域分別是：半導體材料和低維系統（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、納米結構材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介紹全體教師（Faculty）的網頁，列出了30個研究方向（discipline），共122人次（有重復計算，因為實際教師只有35人），平均每個研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向僅1人如微技術、半導體，最多的是納米技術，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技術）9人次，能源材料（包括能源與環境、儲能）9人次。人數比較多的研究方向還有結構與環境材料9人次，高分子材料7人次，電、光和磁材料7人次。

可見，盡管MIT研究的材料類型很多，但其本科生培養計劃中，涉及具體材料類別方向的課程特別少。

2. 關于考核與成績

MIT很多課程的成績評定都包括平時作業和出勤與課堂參與情況。有的課程，考試以外的項目在成績評定中所占份額可達到50%，有的實驗課程則更是高達85%這在一定程度上反映了MIT對大學生平時學習的管理是非常嚴格的，與我們頭腦中關于國外大學生“自由”學習的圖像截然不同。

3. 關于選課進度安排

MIT材料系沒有規定統一的選課進度表。但從其推薦的選課安排（roadmap）看，具有如下特點：

（1）8門大學一般要求的社科課程（GIR）分布在8個學期選修，即每學期選修1門社科課程；

（2）一年級把大學要求的6門自然科學課程（GIR）學完，包括數學、物理和化學。

（3）二年級起全面進入專業學習。第一學期學習材料科學與工程基礎、材料實驗2門課程，兩門課交叉進行，實驗周不上課。上課周每天都有材料科學與工程基礎課，實驗周每天都有實驗或交流，學習安排非常集中。

（4）每學期的課程一般為4門，其中1門為社科課程。

MIT二年級第1學期就學習專業基礎課程，這比我們的教學計劃提前很多。國內的教學計劃進度安排曾經強調，前兩年不安排專業課，以至于我們的材料科學與工程課程被安排在第5學期，材料研究方法更是被安排在第6學期，使得高年級學習特別緊張，深入接觸專業知識和方法的時間被推遲。

4. 關于培養計劃的修訂

從網頁上能夠追溯到MIT材料系1998年的培養計劃，其培養計劃在2003年做了很大的調整。兩者的比較

這兩個培養計劃的最大差別在必修課，課程名稱幾乎完全變了。但對比課程名稱和教學內容可以發現，新培養計劃中的“材料科學與工程基礎”包含結構與化學鍵、熱力學與統計力學兩大部分內容，分別由兩位教授講授，似乎代替了原來的“材料熱力學”、“材料物理化學”和“材料化學物理”3門課程，因為其教材之一仍然是物理化學（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）?！安牧蠈嶒灐睉撆c原先的“材料結構實驗”對應，“材料綜合實驗”應該與原來的“材料加工實驗”對應?！安牧系奈⒔Y構演變”與原來的“材料結構”相似。取消了“材料力學”、“材料工程中的輸運現象”2門課程。增加了“材料的電光磁性能”、“材料的力學性質”、“有機和生物材料化學”、“材料加工”4門課程。取消2門，合并2門，增加4門，課程總數不變。

選修課變化較小，只是增加了若干課程，特別是生物材料和納米材料的課程。其實，兩門生物材料課程是2000年增加的，當時選修課由4方向增加為5個方向。選修課的最大變化是理論上不再分專業方向，學生可以任意選課。但實際操作時，仍然向學生推薦各專業方向的課程組合。無論如何，每個專業方向的課程不足4門，學生必然需要選修其他方向的課程。

從2003年至今，必修課沒有變化，選修課則有一些小的調整（表5）。其中2005年減少了高分子化學、化學冶金學（Chemical Metallurgy）2門課程。增加了2門數學，材料熱力學（原來的必修課），先進材料加工，衍射和結構，材料的對稱性、結構和張量性質，材料選擇，共7門課程?？梢?，增加的這些課程仍然是與具體材料種類無關的。2007年和2011年分別增加了1門生物材料方面的課程。可見，即使是選修課的調整，仍然在繼續加強有關材料行為特征方面的課程，減少有關具體材料種類的課程。

5. 關于培養目標與課程設置

過去，MIT材料科學與工程系培養目標分四類，研究型學位（Course 3）、預科型學位（Course 3A）、實踐型學位（Course 3B，2003年取消）和考古型學位（Course 3C）。其中，研究型學位與實踐型學位培養要求的唯一差別是不變的，即前者在四年級做畢業論文，后者在二年級暑假和三年級暑假做2個20周的企業實習，其他課程要求完全相同?，F在把實踐型學位取消了，但仍然保留了學生向這個方向發展的渠道，即學生仍然可以選擇做畢業論文或者企業實習，學位合并在研究型學位（Course 3）中。

從2003年培養計劃大調整來看，MIT材料科學與工程專業（Course 3）的主要培養目標是讓本科畢業生繼續深造。也可能是社會需求的變化促使MIT對培養計劃進行調整。這從MIT選讀實踐型學位人數變遷或許可以看出一些端倪（表6）。從1998年到2002年，實踐型學位人數多于研究型學位的人數，2002年突然降低，與研究型學位相當。查看大學2年級實踐型學位學生注冊數，從2002年起突然減少，由原來每年約20人突然減少為6人。2003年培養計劃調整當年，還有5人注冊為實踐型學位，這應該是此前培養計劃延續所致。

那么，沒有了實踐型（Course 3B）學位，是否還有學生仍然會選擇實習代替論文呢。下面從2002～2008年MIT材料系本科畢業生去向分析。除了一些研究生院，網頁一共列出了38家企業和17家政府部門或咨詢機構。統計2002年以后（至2005年結束，當年僅剩下1人）各年4年級實踐型學位人數（也約等于當年畢業人數）總和恰為38人，與畢業生去向統計的企業單位數剛好相同。這難道是巧合？是否可以推論，2003培養計劃修改之后幾乎就沒有學生選擇去企業實習了？

MIT材料專業取消實踐型學位，以及此后可能幾乎沒有人選擇實習代替畢業論文事實，一方面可能與美國產業向國外轉移，本國企業對工程師的需求減少有關；另一方面，MIT培養計劃中的課程設置調整也起了一定作用。因為選擇實踐型學位人數銳減在前（2002年），培養計劃調整在后（2003年）。培養計劃中去掉的必修課“材料力學”和“材料工程中的輸運現象”，顯然屬于工程類課程。因此，其培養計劃課程中增加材料研究型基礎知識、減少工程知識的傾向十分明顯，也說明其培養計劃隨社會需求進行了及時調整。

另外，盡管2003年培養計劃中的必修課有較大調整，但選修課調整比較有限。而且調整前后，沒有改變其材料類本科生寬專業培養的模式。

但在選修課中，把專業方向的基礎課程去掉，仍然讓人有點匪夷所思。例如，高分子化學在高分子材料領域歷來就被認為是專業基礎課。MIT在2005年卻把這門課從本科生培養計劃中去掉了。查看其高分子方向研究生培養計劃核心課程，可以看到高分子物理化學、高分子合成、高分子合成化學等基礎課程?？梢?，MIT把專業方向的一些基礎知識培養放在了研究生階段。

以上似乎給人這樣的印象，如果不繼續讀研究生，則專業方向的基礎知識是不太夠的，無形中將人才培養的周期拉長到研究生階段了。但從我自己教學的經驗來看，學習高分子物理就可以了解高分子材料的行為和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成與制備方法。我的一些研究生以前從未學習高分子方面的課程，為了讓他們在研究中能夠理解和使用高分子材料，我就是先給他們講授高分子物理的基本知識。

另外，注意到MIT材料專業研究生數量是本科生數量的2.2倍，有很多研究生來自校外，特別是來自國外。所以，MIT材料專業培養計劃中對專業方向選修課程的調整，結合研究生階段的課程安排，既考慮到了本科寬專業基礎的培養模式，又打通了本科生培養與研究生培養之間的關聯，在研究生階段加強專業方向基礎知識的培養，也便于接受其他教育背景的學生來讀研究生，還是十分合理的。

MIT材料專業的本科培養計劃，不斷強化了按照材料大類進行培養的模式，必修課和選修課都加強了材料基本行為知識的課程，減弱了材料類別基礎知識的課程，把后者移到研究生教育階段。這說明國外關于“材料研究依據其行為和特征，而不是依據材料類型來進行”的認識形成30多年以來，不僅沒有改變，還在進一步加強。MIT在2003年對培養計劃大調整時，加強了材料研究基礎知識課程，減少了工程類課程，其本科生的主要去向是進一步深造，直接到企業就業的比例急劇減少。本科生階段加強研究基礎知識課程，把專業方向基礎知識培養放在研究生階段，加強了研究生的知識培養，可能是其材料研究能夠長期在美國名列前茅的原因之一。

篇(7)

機械工程專業主要課程

主要課程：主干學科：力學、機械工程主要課程：工程力學、機械設計基礎、工程熱力學、現代控制理論、材料加工工藝與設備、測試技術、計算機系列課程、經營與管理、電工與電子技術基礎理論課程。

主要實踐性教學環節：包括軍訓、金工、電工、電子實習、認識實習、生產實習、社會實踐、課程設計、畢業設計(論文)等，一般應安排40周以上。

主干學科：力學、機械工程。

機械工程專業就業方向

國家有關部門、科研院所、高等院校、企業、高新技術公司應用CAD及分析軟件從事各種機電產品及機電自動控制系統及設備的研究、設計、制造，如：進行工業機器人、微機電系統、智能裝置等高新技術產品與系統的設計、制造、開發、試驗與研究工作。

從事行業：

畢業后主要在機械、儀器儀表、新能源等行業工作，大致如下：

1、機械/設備/重工;

2、儀器儀表/工業自動化;

3、新能源;

4、電子技術/半導體/集成電路;

5、汽車及零配件;

6、其他行業;

7、計算機軟件;

8、原材料和加工。

從事崗位：

畢業后主要從事機械工程師、高級機械工程師、結構工程師等工作，大致如下：

1、機械工程師;

2、高級機械工程師;

3、結構工程師;

4、自動化機械工程師;

5、電氣工程師;

6、機械設計工程師;

7、助理機械工程師;

8、模具工程師。

機械工程專業培養目標