时间：2024-01-27 16:13:10
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇工程热力学基本概念，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
[关键词] 化工热力学 概念 化学工程 教学
化工热力学课程是在本科三年级开设的,在此之前学生接触的课程都属于基础课,与中学课程的学习方法相差不大,而化工热力学等专业基础课讲授的是化工生产中的一般规律。由于工程问题复杂多变,采用的是实验研究方法和数学模型法,与基础课中严密的数学分析或逻辑推理有所不同。这是工程学科和基础学科的重要区别,也是学生不能很好的掌握化工热力学课程学习方法的关键。因此要想提高化工热力学的学习效果,使学生树立工程观点,并培养其独立解决实际问题的能力,我们认为在化工热力学的教学过程中应紧紧把握以下几点。
一、精心组织教学内容,注意与相关课程的联系
化工热力学的主要内容是平衡状态下热力学性质的计算,相平衡与化学平衡的计算,化工过程的能量分析和能量有效利用等方面。只有将热力学原理与反映体系特征的模型相结合,才能应用解决实际问题。原理、模型及应用是化工热力学内容的基本组成部分,教学内容的组织要紧密围绕原理、模型及应用三个部分来展开。原理是基础,模型是工具,应用是目的。尤其是目前节能工作的深入开展,更要求学生掌握能量利用过程的原理,并对实际过程中的能量利用情况作出合理的评价。
化工热力学与化学工程与工艺专业的许多其它课程密切相关,它在课程链中起着承上启下的作用,又担负着由基础课到专业课过渡的特殊使命。物理化学是本课程的基础,而本课程又是分离过程、化学反应工程及化工设计等课程的基础。在课堂教学内容组织上要注意前后内容的相互联系,化工热力学公式较多,其推导过程需要高等数学的基本知识,进行结果计算需要用到数值分析的知识,因此对课程中用到的数学知识进行必要的准备有助于新内容的学习。而计算机是方便的计算工具,可以解决热力学复杂的计算问题,可使计算结果更加准确。物理化学中的热力学内容是以建立基本概念为主要目的,而化工热力学是在完善概念的基础上以应用为主要目的,所以化工热力学的教学内容主要体现以应用为目的的特点,因此在教学过程中要特别注意避免与物理化学课程在内容上的重复。同时注意从物理化学到化工热力学课程的几个转变,即:从理想体系、二元体系向非理想体系、多元体系的转变,从隔离体系、封闭体系向敞开稳流体系的转变,而热力学性质的计算从以公式为主转向以热力学图表为主。让学生明确这些转变,可帮助学生掌握经典热力学解决问题的方法,并培养学生应用热力学原理和方法解决实际问题的能力。
二、把握课程内容体系与问题分析方法
化工热力学系统介绍了将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法,它以热力学第一、第二定律为基础,研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用,深刻阐述了各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件、状态及组成变化,是化工过程研究、开发和设计的理论基础。课程教学内容包括流体的p-V-T关系及热力学性质、化工过程的能量分析、蒸汽动力循环与制冷循环、流体的相平衡以及化学反应平衡等方面。其中流体的p-V-T关系及热力学性质是其它内容的基础,流体的相平衡及化学反应平衡内容是热力学和传质、分离、反应工程之间联系的纽带。要让学生正确理解化工热力学所研究和阐述的内容之间不是孤立的,而是相互联系的,理清化工热力学的内容体系与结构层次(见图1),这样才能更好地理解和掌握课程内容及其实际应用。
图1 热力学各内容之间的相互联系
每个学科都有自己的知识体系和独特的解决问题的方法,热力学课程与学生之前接触的课程特点不同,为了使学生能够尽快地掌握热力学,首先要学生清楚热力学研究问题的方法,即理想化的方法、状态函数法和元过程方法,然后指出解决热力学问题的思路,即对于一个热力学问题如何得到需要的结果,具体的步骤见图2,这样就可使学生尽快的适应热力学处理问题的特点,掌握热力学解决实际问题的方法。
三、重视热力学概念教学和思路的引导
化工热力学的最终目的是应用,但是只有理解了热力学的基本概念,以及这些概念的来源、背景和意义,才能够确实掌握热力学课程的基本内容,也才能够更好的应用于实际中。热力学中重要的基本概念很多,如体系、状态函数、广度性质、强度性质、隔离体系、封闭体系、敞开体系、可逆循环、热力学能、焓、熵、Gibbs自由能、偏摩尔性质、化学位、逸度、活度、理想气体、理想溶液、理想功、损失功、火用等等,只有深刻理解其内涵,才能掌握热力学的精华。比如对平衡的两相,其平衡的条件是各组分在两相的化学位相等,或者说各组分在两相的偏摩尔Gibbs自由能相等,对纯物质而言,偏摩尔Gibbs自由能就是摩尔Gibbs自由能,也就是该物质的化学位,而对混合物而言,某组分的偏摩尔Gibbs自由能就是该组分在混合物中的化学位,如果学生对这些概念认识不清楚,常常会导致对相平衡、化学平衡等概念产生错误的理解。
引导学生思路对于教学效果有重要影响。如溶液的热力学性质一章,为找出各种物质在溶液中所“具有”的性质之间的关系,引入“偏摩尔性质”的概念。而偏摩尔性质中常用的是偏摩尔Gibbs自由能、偏摩尔焓以及偏摩尔体积。在这一章中主要讲解偏摩尔Gibbs自由能的计算问题,主要为以后相平衡和化学平衡的计算打基础,为了计算偏摩尔Gibbs自由能引入逸度和逸度系数的概念,对纯气体、气体混合物中的组分以及混合物、纯液体分别讲解逸度的计算方法。但对于液体混合物而言为了计算其偏摩尔Gibbs自由能又引入活度和活度系数,而为了得到活度系数与组成之间的关系,又引入了超额性质的概念,只要知道超额性质与组成的关系即可推导出活度系数模型。这样整个章节的内容就很清晰,使得学生对各概念的来龙去脉能够很好的了解,可以避免学生陷入公式细枝末节的包围中,使得教学效果明显提高,同时对学生搭建热力学知识框架十分有益。
总之,为了提高化工热力学的教学效果,使学生能够确实掌握工程处理问题的方法,了解化工热力学与其它学科各自的特点,以便找到适合的学习方法。这就要求教师在教学过程中不断的引导学生,使其能够尽快地适应工程学科的学习。
参考文献:
[1]夏淑倩,马沛生,陈明鸣,常贺英.让应用实例使《化工热力学》教学更加生动[J].化学工业与工程,2005,22(增刊):98-99.
[2]郑立辉,韦一良,宋光森,高新蕾.化工热力学教学的实践与体会[J].化工高等教育,2007,93(1):77-79.
关键词： 工程热力学 教学方法 模块化教学 案例教学
1.引言
工程热力学是一门重要的技术基础课，是数学、物理和专业课的桥梁。它不仅为学生以后学习有关专业课打好基础，而且是今后能源，特别是热能在各领域被深入研究、开发、创新的基础[1]。课程理论性强、内容抽象、公式繁多、实际应用复杂，并且与高等数学、物理等学科联系紧密，而学时被大量缩减，使得其成为学生公认的“难啃的硬骨头”。由Y.A.Cengel编著的热力学教材明确指出“用简单而准确的方式与明天的工程师开展直接的对话，鼓励他们的创新思维及培养他们对所学习内容的深刻理解[2]”。为了达到这样的目标，结合课程的性质、目标，广大教师一直在努力探索与研究。本文是笔者多年教学中的一些体会总结，供专家、学者批评、指正。
2.模块化教学
工程热力学课程教学中遵循“以应用为目的，以必需够用为度”的原则，注重基础知识、基本定律、基本技能的学习，提炼实用性教学模块，模块与模块之间既相互区别，又有机联系在一起。学生对于整个课程的脉络、主线非常清楚，并且清楚自己在每一阶段的学习任务与目标。
2.1基础理论模块
2.1.1基本概念：开口系、闭口系、绝热系、孤立系；平衡态与准平衡态；准静态过程、可逆过程与不可逆过程；可逆过程的功量、热量；卡诺循环、概括性卡诺循环；体积功、技术功、推动功、流动功、有用功、轴功、耗功；热力学能、焓、熵、熵流、熵产；比定压热容、比定容热容；增压比、压缩比、预胀比等等。在教学中，教师应深入浅出，用浅显而又确切的语言、生活实例，帮助学生理解这些基本概念的定义，包括外延、内涵，及其物理意义。
2.1.2基本定律：热力学第一定律和热力学第二定律。
基本定律是工程热力学课程的理论基础、精髓，贯穿课程始终。教学中须使学生深刻理解热力学第一定律的实质，“量”守恒；热力学第二定律实质，能量不但有“量”的多少，而且有“质”的高低。用能的原则应该是不同品质的能量匹配使用，避免高品质能无谓地转化为低品质能。自古以来，永动机一直有人推崇，要使学生意识到任何试图制造热效率y≥100%的机器都是徒劳的，都是违反热力学第一定律和热力学第二定律的。
2.1.3转换内外条件：工质的热力性质与热力过程。
研究热力过程的目的在于揭示过程中工质状态参数的变化规律，以及能量转化情况，进而找出影响转化的主要原因，找到节能途径。
2.2工程应用模块
重点介绍压气机、动力循环，而制冷循环则作简要介绍。对这一部分内容的学习，应着重采用讨论等方法，引导学生运用所学基础知识进行分析＼计算，从而加深对课程内容系统地理解、掌握，提高其热力分析、热力计算的能力。
3.理论联系实际，案例教学
热力学是学生公认的“难啃的硬骨头”，期末考试及格率不甚理想。但是确切地说，工程热力学却是基于我们日常生活、实验观测基础之上的一门学科，并不是很难的课题。讲课中，理论联系实际，利用案例教学，既使学生感到工程热力学并非遥不可及，取得良好的教学效果，又能培养学生理论联系实际的习惯。讲授可逆过程概念时，以物理学中的单摆在真空中、空气中为例或以在气缸的活塞上移走砝码、沙子为例，阐述可逆过程的特点、实质；区分准静态过程与可逆过程、不可逆过程；进一步说明没有耗散效应的准静态过程才是可逆过程；不可逆过程并不意味着不能向相反方向进行。讲授热力学第二定律时，以航海为例，若轮船没有燃料时，试图从大海吸热，使之转化为功，实质就是从单一热源吸热使之完全转化为功，即第二类永动机，这也是不可能实现的。
4.巧妙合理地运用p-v图、T-s图
p-v图、T-s图是进行热力分析、热力计算的重要工具，应贯穿工程热力学课程始终。合理运用p-v图、T-s图教学，能准确或定性地描述基本概念、理论及工程现象；巧妙地分析、比较热力过程、热力循环；提高学生运用工程图形语言巧妙、形象、直观地分析问题、解决问题的能力。以单级活塞式压气机为例，应用p-v图、T-s图，做耗功分析及热力性能分析，进而找到省功及节能途径，既避免了数学上复杂的运算，又提高了学生灵活运用图形分析工程现象的能力。
5.基本理论及定律的内涵渗透
“在课程的讲授中，教师非常注重从基本理论及定律的内涵渗透，原理、定律的本质内涵出发，解决各类实际问题[3]”。这是美国同行极其重视的教学方法，实践证明是行之有效的。以理想气体热力过程膨胀功的求解为例，具体公式有十多个，学生学起来，既难记又容易混淆。若从膨胀功定义式、热力学第一定律、理想气体状态方程这些基本定律、基本公式出发，结合过程特点，就可解决所有问题，并且避免学生遇到问题仅会生搬硬套，遇到复杂问题就无从下手的弊端。
6.结语
工程热力学课程博大精深，每上一次课就有一次新的体会与收获，教师应与时俱进，做到“常教常新、常教常精”。这样使明天的工程师对物理问题及其规律有一个清楚的认识与掌握，从而解决更为复杂的问题。
参考文献：
[1]童钧耕.工程热力学课程教学改革的几点看法[J].中国电力教育，2002（4）.
关键词：大学教学 热力学 基本概念 教学方法
热力学是一门具有专业技术的基础课程，但是它又包含了专业课程的特色，是进行后期深入研究学习的理论和基础，它还有很强的技术性和实用性。热力学相关的热力技术和节能环保问题日益凸显，所以需要在教学中深入教学创新，激发学生自主学习的热情。本文就如何在教学中引导学生掌握课本知识和应用作出了分析。
一、热力学的含义与其构架
热力学是研究热现象中物质系统在平衡时的性质与其建立能量的关系，以及物质状态发生变化时与外界相互作用（包括能量传递和转换）的一门学科。因为能量转变的普遍性，所以热力研究的成果被运用于各个领域之中。
从宏观角度来看，热力学在其的发展过程中，针对其内容可以分为两个不同的结构体系，首先可以从它的基础理论来进行讲学，其次可以结合所学从实际出发进行应用教学；如果从热力学的教学体系来划分，却可以将其教学划分为三大点，首先是它的概念，然后是它的运动规律，最后是对它的性质和实际操作进行划分。
在教学中教师要保证学生对其意义有一定的认知，引导学生掌握热力学的基本概念，帮助他们重建热力学的知识构架，要做到这一点就必须要从以下几个方面入手，进行知识的梳理。
（一）对热力学的概念进行分析，包括它的公式和运动规律（热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律等）
（二）对热力学的中的基本热力（包括理想气体；实际气体；水蒸气；湿空气；制冷工质）性质进行研究分析。
（三）从热力学研究的实际操作过程中分析计算工质在设备中的数据变化，分析影响能量转换效率的因素，寻求转换效果更高的有效途径。
二、热力学教学方法
（一）结合实际教学
在教学中对日常生活中的一些热力学现象，用专业化的热力学知识进行分析，对其作出科学合理的解释。通过这样的教学让学生充分体会到课堂知识与平常的生活息息相关，促使他们对老师的教学产生浓厚的兴趣和学习热情，以此来达到提高教学效率的目的。如在教学中向学生提出与生活相关的问题：空调与冰箱的工作原理是否相同？等，在课堂上应该做到适时的穿插一些与生活有关的问题，培养学生自主思考的能力。还能在教学中介绍一些热力学在生活中应用的著名例子，如低温实验室的创始人卡末林・昂内斯利用范德华方程式创造出了液态气体，对人类科学的进步作出了巨大的推动，让学生在切身体会中感受化工热力学对实际生活中的指导作用。
（二）加强对基础理论的教学
热力学是一门非常严谨的课程，又可以说它是完美的学科，因为其理论和公式都是经过认真演算的，因此在教学中要着重对公式和理论进行论述，帮助学生掌握和理解热力学。
教师上课过程中对基本的概念、含义、公式中的相关数据要做出一定的分析和解释，让学生从根本上明白公式所要表达的意义，同时在引用理论和实际例子时，保证它的准确性和代表性，让学生对热力学的概念有一个清楚的认识。
公式的演算和推导也不需要将所有的数据都拿出来分析讲解，为了减少推导量，只需对影响推导结果的关键部分着重讲解就行，其他的推导过程可以简单略过，这样既保证了课堂进度还提高了课堂教学的效率。
学生必须具备合理运用热力学公式的能力，由上文可以看出，公式的运用对热力学的理解是密切联系的，因此教师在教学过程中一定要帮助学生深入理解公式内涵，引导他们在实践中应用。
（三）多样化教学
在教育中教师不仅仅是需要传授知识还需要引导他们自主去学习，“授人以鱼，不如授人以渔”就说明了这个道理，传统的教学多以“填鸭式”教育进行，仅仅依靠老师通过课本单方面的讲学已经无法满足现代教育的需求，学生在学习过程中需要有热情才有不断学习的内驱力，所以在教学中我们要充分的利用多媒体信息技术，做到在课堂外没有老师进行指导的情况下也能进行自主学习，根据自身的接受度选择热力学相关的资料进行学习，对课堂上老师讲授的知识进行一个扩充和完善，教师也能通过网络在线解答学生的问题，拉近师生之间的距离，在不是不觉中营造出了一种良好的教学氛围。
（四）结合实际教学
热力学虽然是一门具有很强理论性的专业性学科，但是在生活中，热力学其实离我们很近，因此教师在教授一些基本概念的时候，可以思考一下是否能举出与生活相结合的例子以此来帮助学生更好更快的理解和记忆，可以在介绍热力第二定律的时候，为了让学生明白热力传导的过程，举出生活中常见的例子，如高压锅，煮各种难以煮熟的食物的时候，通过加压的方法，让锅内温度超过100℃，加速高压锅的工作效率，还有热力过程具有方向性这一特点也能举出相关例子，如启动的汽车在没有外力的作用下，能将车胎转动的动能转换成热能停止下来，但反过来，汽车车轮不可能吸收空气中的热能将其转换成动能再旋转起来，通过这样的教学方式，在教授基本理论知识的同时又激发了学生的学习热情，促进学生的学习，通过实例帮助学生加深对热力学基本概念的掌握和应用。
（五）研讨式教学
确立学生为主体原则进行教学，充分了解学生原有的热力学知识基础水平，贴近生活的教学，在进行基本概念的讲说时，遵循由易到难、由简到繁的教学顺序，能够让学生更好的进入学习状态，充分调动他们的积极性，提高他们的学习兴趣，针对学生个体的差异，进行不同层次的教学。
热力学具有抽象性的特点，导致学生对其主要问题认识不够深刻，对它失去了学习的兴趣。
三、创新教学的具体内容
1、结合热点问题
在教学中教师应该结合当前热工领域的一些备受瞩目的问题进行讲学，如当前的热点，环境资源问题、降低能源消耗和日本核电站事故等问题，就此问题在课堂上开展讨论，充分调动学生的积极性。同时还能在课上给学生实验的机会，通过动手实验更深入的理解问题，分析问题，激励学生进行自我总结。
2、课堂活动与常规教学相结合
信息技术的飞速发展，教师也应该在现有知识的基础上不断完善自我，主动吸收新知识，上网搜集相关信息，在课堂上对书本上的知识进行扩充，对课本材料进行详细的阅读，对其内容进行合理科学的规划，根据最近信息整合调整，将老旧之后的成本知识优化，通过多媒体教学课件为学生提供一个多样化、多视角的教学信息。
同时对课本中的重点难点要构建相应的练习题型，让学生在写作业的时候自主回顾重难点，多布置一些与和生活有关的问题，引导学生自主学习，上课前通过课前提问对旧的知识进行回顾，再导入相关新知识。
3、培养学生解决问题的能力
当代教育要求学生不光要学会学习还要有自主分析、解决、总结问题，在教导热力学课程的时候，让学生把这门课程当成需要解决的问题去对待，形成良好的学习习惯。
四、结束语
综上所述，热力学在教学中作为一个理论性较强的科目，但是由于它又与实际紧密结合，所以老师在讲授知识的时候可以举出实例，让学生更为直观的理解教师所讲授的知识，这就要求教师在教学中不断改进教学方法，培养学生的学习兴趣，运用创新的教学方法，不仅有利于学生形成自主行动、思考、分析问题的能力，还有利于在教学中培养学生的认知能力，所以要在课堂教学中将基础理论结合实际进行教学，让热力学的教学变得更为轻松有效，这样的教学方法不仅仅对热力学教学具有重大的意义，还能帮助学生学习其他课程。
参考文献：
[1]冯国增，聂宇宏，夏莉等.“工程热力学”教学过程中大学生综合素质培养的研究和实践[J].制冷与空调（四川），2012（01）
[2]彭阳峰，施云海.浅谈化工热力学课程中“合理用能”章节的教学体会――以化工单元过程为教学案例的能量分析[J].化工高等教育，2012（06）
[3]尹海英，邓建梅，舒明勇.热力学第一定律在化工热力学教学中的应用[J].中国化工贸易，2012（04）
[4]冯新，陆小华，吉远辉等.化工热力学中从生活中来到生产中去的实例[J].化工高等教育，2009（01）.
[5]罗岚，雷水金，魏秀琴.《材料热力学》双语教学课程中教学制度和教学习俗改进[J].广州化工，2012（24）
关键词：绪论；探讨；教学方法
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）27-0116-02
绪论课是指每门课程正式教学前的前言课或者简介课，是不可缺少的教学环节，主要内容包括：课程的教学目的、内容、要求、重点、学习方法和教学总体安排等。作为课程教学的第一节课，绪论课的教学好坏直接影响学生对整个课程学习的热情和动力。“工程热力学”是众多工程类专业的主要专业基础课，对学生研究能力和解决实际问题能力的培养十分重要，因此，其绪论课程的教学尤为重要。教师应力求在与学生的第一次交流中就使其明确学习“工程热力学”的原因、目的、内容和方法等几个重要问题，以激发学生进一步学习“工程热力学”及相关课程的兴趣。
一、绪论部分教学内容
“工程热力学”课程的绪论总共包括四个部分，即：热能的利用、热力学的发展简史、课程的研究对象和主要内容以及热力学的研究方法。
1.热能的利用。自然界中存在的能源主要有：风能、水能、太阳能、地热能、燃料化学能、原子能等。在这些能源中，除风能和水能是以机械能的形式直接被利用外，其他各种能源只能直接或间接地（通过燃烧、核反应）提供热能。据统计，有85%～90%的能源是转换成热能后再加以利用的。热能利用的水平在一定程度上能够反映社会生产力的发展水平。热能的利用这部分一方面讲述了能源的定义、主要存在形式以及在人类生活各个方面的重要作用，另一方面讲述了能源中最常用的能源――热能的利用方式：通过各种类型的发动机及发电机，使燃料热能转变为机械能或者电能和热能的直接利用。
2.热力学的发展历史。人们对热的本质及热现象的认识，经历了一个漫长曲折的探索过程。在古代，人们就知道热与冷的差别，能够利用摩擦生热、燃烧、传热、爆炸等热现象来达到一定的目的。但在很长时间内，人们只看到了热的现象，认为热是一种没有形体的“热素”，物体得之则热，失之则冷。直到1850年，迈耶（Mayer）和焦耳（Joule）等人经过艰苦实践，才确立了热能之间的当量关系，也就是确认了热力学第一定律。1850―1851年间，克劳修斯（Clausius）和汤姆逊（Thomson）先后提出了关于热能和机械能在转换上存在着方向性问题，即热力学第二定律的基本观点。热力学第一定律、第二定律是从无数实践经验中总结出来的、公理性的定律，这两个定律的确立奠定了热力学的基础。热力学形成初期，主要是研究热机中热能和机械能的转换。后来，随着热力学本身的不断发展，除了指导热机的发展外，又被广泛应用到其他自然科学和生产部门中。热力学不但与热机、制冷、热泵、空气分离、空气调节等传统工程有关，还发展到宇宙航行、新能源探索等新技术领域中，并相应地发展了新的理论，形成了若干分支。工程热力学就是热力学的一个重要分支。
3.“工程热力学”课程的研究对象和主要内容。工程热力学是研究热能与机械能相互转换的一门学科。它的主要内容包括三部分：（1）介绍构成工程热力学理论基础的两个基本定律――热力学第一定律和热力学第二定律。（2）介绍常用工质的热力性质。（3）根据热力学的基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环，阐明提高转换效率的正确途径。
4.热力学的研究方法。热力学的研究有两种途径：一是现象或经典热力学；二是统计热力学。经典热力学完全由宏观现象出发，以实践为基础来描述客观规律，把由大量分子组成的物质看成是连续均匀的整体，采用一些宏观物理量来描述物质所处的状况，并且根据两个基本定律，导出这些物理量之间的普遍关系，因此具有高度的普遍性和可靠性。经典热力学的结构比较简单，只要利用几个基本概念就能进行热力学定律的推演，而这些基本概念较为直观，易于理解，涉及的变量也少。统计热力学是研究热现象的微观理论，它从物质内部的微观结构出发，应用力学规律说明分子的运动，并用统计的方法说明大量分子紊乱运动的统计平均性质，因而它能够从物质内部的微观运动机理，更好地说明宏观热现象的物理实质。但它的分析过程较为复杂，不像宏观理论那样直观、简单，故主要用于理论研究工作。本科阶段的“工程热力学”课程主要采用宏观方法进行讨论。
二、绪论部分的教学应该解决的问题
1.明确学习目的，解决为什么要学的问题。“工程热力学”的特点是理论性强，概念多且抽象；公式推导多，应用条件复杂，学生感觉课程的内容繁多，难以抓住重点，容易陷入复杂的公式推导中，造成学习困难，从而产生厌学情绪。并且，现实情况中，有一部分学生只是为了考试而学习。对于必修课重视程度高，愿意花费精力学习，而对于选修课，则多以应付的态度草草了事。因此，绪论部分的教学就更加重要。绪论是“工程热力学”课程的第一节课，对于一门新的课程，学生一般都存在着一种好奇，如果能在第一节课将学生的这种好奇转变为兴趣，进而激发学生学习本门课程的动力，则意味着本门课程的教学已经成功了一半，在接下来的教学过程中也将会取到事半功倍的效果。
2.明确学习内容以及各内容之间的联系，解决学什么的问题。在现在的大学生中，普遍存在着这样一种疑惑――学习一门知识不知道到底该学习什么，又有什么用处，有些大学生甚至认为书本上学习的知识在工作以后完全用不到，久而久之便影响了学生学习理论知识的积极性。同时，部分学生在学习一个新的知识点的时候，往往只是孤立的学习，缺乏对知识点横向、纵向的延伸，没有形成一个完整的知识体系，这样又造成了学生记忆困难，导致学生失去了学习本门课程的兴趣。学习一门课程要在头脑中建立该课程的知识体系，梳理清楚各部分内容之间的相互关系。如果在绪论课上能帮助学生解决这个问题，那么学生在学习各个章节内容时目的性就会更加明确，更清楚为什么学习这部分内容，也就能较好的避免陷入公式推导和记忆中，避免只抓住个别的知识点而偏离了课程的主线。绪论课的内容丰富而分配的课时却不多，一般只有1～2个课时，学生也往往认为不属于课程主要考试内容不予重视。因此，教师要在设计教学内容上多下工夫，通过各种方法让学生学会自主查找相关知识。例如，热力学的任务是要让学生明白热能与机械能之间相互传递、转换的关系和规律，而在我们日常生活中的方方面面都存在着热能的利用，教师可以让学生自己举例说明我们生活中热能的利用。再例如，绪论的第二部分讲述的是热力学的发展历史，教师可以采用多媒体，用视频的形式向学生介绍历史，将枯燥的文字转换为生动的图片，一方面可以集中学生的注意力，提高学习兴趣；另一方面，也可以让学生的脑海中形成动态的图像记忆，将历史知识记得更加牢固。
三、绪论部分的教学方法
1.运用案例，理论结合实际。教师在课堂上多举一些日常生活及工业上运用工程热力学的例子，引导学生将枯燥的理论与实际的运用结合，学以致用，让学生明白学到的知识可以解释和解决许多实际中的问题，以增加课程对学生的吸引力。比如在讲授第一部分热能的利用时，就可以举例具体说明，或者让学生自己举例说明，引发学生之间的讨论。
2.“多管齐下”，图文并茂。通过图文并茂的多媒体技术，让学生通过多个感官同时接收信息，增强课堂的生动性和直观性，加深学生对所学知识的理解。比如绪论的第二部分热力学的发展简史，由于学生学习历史的热情普遍不高，认为历史只有枯燥的文字和难以记忆的年代，这部分的教学就可以通过多媒体将历史知识用视频的形式播放出来，既能让学生观看，增加趣味性，又将学生置身于那个年代，增强记忆性。此外，一些大型热工设备可以通过多媒体以图形展现，其热力过程以Flas展现。如此一来，汽轮机，内燃机、燃气轮机等设备的工作原理就能生动的表达出来，学生对这些机械的工作原理也就有了更加直观的认识。通过老师讲解、多媒体播放等教学手段多管齐下，学生能留下更加深刻的印象。
3.设置问题，激发讨论。读万卷书不如行万里路，学生在学习的过程中，通常会遇到老师讲的时候都会，自己想的时候就一片空白的状况。一味的听老师讲课，学生不学会自己思考，也只能是左耳进，右耳出。进行课堂讲授时，教师可以提出一个个与所讲内容相关的问题，这样不仅可以引起学生的注意，使其集中精力听课，而且可以激发学生主动思考、积极讨论，达到由此及彼、举一反三的目的，从而提高学生学习工程热力学的兴趣。
4.掌握特点，突出重点。绪论课的教学内容具有抽象性、简单性、枯燥性和浓缩性的特点。基于这些特点，教师在教学的过程中要注意积累经验，逐渐形成自己的一种教学体系，教学时懂得如何更好的突出内容重点和学习特点，避免学生出现不知道学习内容、分不清学习重点，全部内容一概而论的现象，引导学生明确什么该掌握、什么该了解，有目的、有方法的去学。
总之，要做好绪论课的教学工作，教师需要在清楚绪论课程教学基本内容的基础上，充分认识到它的重要性，注重教学的灵活性，不断地反复总结经验，进行教学实践，完善绪论教学。
参考文献：
化学热力学是物理化学和热力学的一个分支交叉学科，它把热力学的基本原理用于研究化学变化以及与之相伴随的物理现象。化学热力学主要研究宏观系统在各种条件下的平衡行为，如能量平衡、化学平衡、相平衡、吸附平衡等，以及各种条件变化对平衡的影响。化学热力学对生产实际和科学实验起着重大的指导作用。
化学热力学的研究方法和手段已从传统的化学、化工领域渗透扩展到生物、材料、工程等众多新兴领域。
本书是化学热力学丛书的第三册。
这套化学热力学丛书是建立在普通热力学和化学热力学基本概念、知识基础之上的深化、扩展和补充。具有理工科背景的读者已接触过热力学的基本原理和函数，可以处理无电场作用和无表面效应的、理想介质中简单的相平衡和化学平衡问题。
内容难度介于导论型课程和专题研究之间，为化学和材料科学相关学科的深入研究打下坚实基础。同时讨论微观（统计热力学）和宏观两个尺度下的模拟，以及两者之间的密切联系。将这些模型应用于气、液、固相，既包括纯物质的简单情形，也拓展到多组分复杂体系。
在纯固相的模拟中，采用爱因斯坦和德拜的谐振子模型分别计算了四类固体：原子、分子、离子固体和金属的正则配分函数，由此可求得恒容比热容和膨胀系数。
在固相溶液的模拟和表征中，引入了简单溶液模型，讨论了合金中有序/无序转化的热力学，还介绍了固相溶液中组分活度系数的实验测定方法。
关于固体的非计量学、纯固体中的点缺陷，从拟化学现象的观点阐述了缺陷间的平衡。
关于固相溶液的点缺陷，讨论了绝缘和半导体离子材料中参杂的作用，以及点缺陷产生的平衡常数的计算方法。
全书内容共分为4章和2个附录：1. 纯结晶固相；2. 固相溶液；3. 固相中的非计量学； 4. 固相溶液和结构单元。附录1. 拉格朗日乘子法；附录2. 薛定谔方程的求解。
本书可作为化学、物理、过程工程，材料等专业本科生和硕士、博士研究生的教材，同时也是从事热力学相关基础和应用研究的专业技术人员的重要参考书。
陈宏刚，教授
（华北电力大学）
Chen Honggang， Professor
（North China Electric Power University）Michel Soustelle
Modeling of Liquid Phases
2015
http：///book/
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主编《工程热力学》、朱明善等编著《工程热力学》、傅秦生编著《能量系统的热力学分析方法》和冯霄编著《化工节能原理与技术》、何雅玲主编《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。
二、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。
三、课程考核方式的教学改革
关键词：大工程观；热物理基础；教学内容；工程专业；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2012）36-0300-04
自20世纪70年代以来，世界性的新技术革命对工程活动产生了巨大影响，工程活动对知识技术、能力综合的需要达到前所未有的程度。从动力生产、能源节约、环境保护以及工业生产过程本身特点来看，工程专业学生应该具备合理用能、节能和环保的意识并懂得其基本的技术，而热物理基础课程的内容是合理用能及节能理论中的最基础与核心的部分。因此，作为介绍热能的有效、合理的利用和转换、传递技术的热物理基础课程，不仅应是大工程观下能源动力类专业高等工程教育中的重要理论基础课[1～2]，而且也应是21世纪所有大工程观下工程专业学生的公共理论基础课。
高等工程教育 [3～4] 的热物理基础课程教学是培养具有热物理工程技术的“大工程观”要求的高等工程人才的唯一途径。因此，热物理基础课程和教学的改革占据着“大工程”培养观的重要地位，在大工程观下高等工程技术人才的培养方案中，热物理基础课程体系是整个工程专业课程体系的基础，应首先进行改革，为整个培养具有大工程理念的高级工程技术人才打好基础。
一、热物理基础课程体系现状分析
（一）热物理基础课程特征分析
在中国，热物理基础课程一般指《工程热力学》与《传热学》两门课程。同时，由《工程热力学》与《传热学》组成的《热工学》、《热工基础》或《热物理学》也属于热物理基础课程的范畴。高等数学与大学物理是热物理基础课程的前续课程。对于工程专业而言，高等数学与大学物理是基础中的基础，很多学不好热物理基础课程的学生，主要是因为高等数学基础知识或者大学物理基础不扎实所造成的[5-6]。《工程热力学》是一门较完善的课程，已形成较完整的理论体系，并具有完整的理论结构和实际应用内容。《工程热力学》课程中的基本概念和理论基础是热力学工程实际应用的基础，若基本概念和理论基础没掌握好，必然导致不能熟练推导出数学公式，从而会致使热力学工程实际应用学习的难度大大增大，甚至会使得学生产生厌学的情绪。与《工程热力学》不同，《传热学》的公式很多是来自于实验的归纳整理，需要记熟背熟。《传热学》主要是使用其原理或知识进行分析，而《工程热力学》主要是推导计算。两门课程的共同特点是必须大量做思考题和习题，才能真正掌握，熟练应用。
（二）热物理基础课程体系存在的问题
与大工程观背景下工业先进国家的热物理基础课程教学相比较，还有较大的差距，主要表现为[7]：（1）轻视实际、脱离实际；（2）人才培养的热物理知识结构体系不够完善，面向实际的热物理工程训练不足，与企业联系不够紧密；（3）办学方向面向热物理工程不够，教学模式和教学方法陈旧，文化陶冶过弱，专业教育过窄，功利导向过重，共性制约过强等。
二、大工程观下热物理基础课程体系构建
针对目前中国高等工程教育中热物理基础课程教学存在的问题，其改革思路是：以“大工程观”教育理念为指导，以理论教学与实践教学结合为基础，以热物理与其他课程交叉渗透为依托，以热物理工程的实践性与培养学生的创新性为核心，以具备合理用能、节能和环保能力的培养为主线对工程专业的热物理基础课程进行适应性改革，探索大工程观背景下工程专业热物理基础课程改革新途径（如下页图1所示）。
（一）大工程观下热物理基础理论课程体系构建
1.统筹规划，合理安排工程专业热物理基础课程体系结构和内容。（1）研究适应各大类工程专业学生培养需要的热物理基础课程结构和内容。根据各大类工程专业学生培养所需要热物理基础知识的不同，各大类工程专业可分成三大类：1）热物理基础课程是该类型专业的重要技术基础课；2）热物理知识是某一大类中部份专业的技术基础，而对另一些专业则关系则要远一些（工业设计）或者热物理知识是某类专业（如材料成型与控制工程）中的某一方向（如铸造、焊接）的主要技术基础课但与另一些方向（如真空技术及设备）关系较远；3）热物理知识与该大类专业的主干技术无直接的关系。因此，可针对此三大类工程专业开设不同结构和内容的热物理基础课课程，并可分为高学时（必修）的《工程热力学》和《传热学》、中学时（必修与选修）的《工程热力学》、《传热学》或者《热物理学》和少学时（必修与选修）的《热物理学》等三种。对于同一大类中的不同类型专业在教学内容上还可有所不同侧重或以专题形式作适当补充。对于中学时（必修与选修）的《工程热力学》、《传热学》或者《热物理学》；和少学时（必修与选修）的《热物理学》，应强调理解基本概念，掌握方法，而不深究公式的推导，通过典型问题的分析，达到举一反三的目的。（2）热物理基础课程的相互渗透和相互融合。由于热物理基础课程的内容是相互渗透、密切联系的，必然存在交叉、重复部分。经过综合分析，可对那些有益的或是讨论角度不同造成的重复内容进行谨慎处理（如有些内容压缩，而有些内容则须加强）。其处理原则是：既要考虑课时的有效利用，又要保持热物理基础课程之间的衔接和层次。（3）拓宽热物理基础课程的工程应用，增强与工程专业的联系。热物理基础课程在工程实际中有广泛的应用，在教学过程中，应突出地反映这一特点。从两个方面着手，首先把每个教学单元划分为基础篇和应用篇，基础篇着重掌握基本概念、定律，应用篇则力求培养分析能力，采用点面结合的方法。所谓点，就是讲清某单元基础知识在工程实际或专业课某方面的应用，其中包括一定数量的例题或习题；所谓面，则是针对教师的科研、技术开发课题或科技论专题讨论，综合所学的知识。学生对这种教学方式反映热烈，觉得学有所用。（4）更新热物理基础课程内容，适应现展要求。近代工程技术的发展给本科《传热学》教学带来了巨大的变化，《工程热力学》的教学内容也不同程度地存在类似的情况。例如，二十年前的本科生教材很少有关于火用 分析方面的内容，而现在这个状态参数已经被广泛接受并用来分析工程设备过程的能量利用情况。
相对于《传热学》，《工程热力学》的国内外教材的内容显得似乎过于稳定，近年来出版的教材中新技术的概念介绍极少。比如，当前中国的长期能源问题已经十分突出，为保护环境，执行可持续发展的方针，在“十二五”规划教材上，《工程热力学》应该对新的、先进的能源利用方式（联合循环发电、氢能利用、燃料电池、分布式发电和热电冷三联供、新能源发电等等）有适当的反映。超临界和超超临界循环是传统燃煤汽轮发电机组提高经济性与环保性的有效途径，也是近年来国外燃煤火电厂的重要发展方向及中国要积极研发的方向，在热物理基础课程新教材和今后的教学中也应有相应的地位。如在这方面予以充分重视，在热物理基础课程新教材和今后的教学中注意扬弃旧的思想、研究方法及其内容，利用一定学时介绍各学科的新方法、新内容，努力使教学内容适应现代科技的发展趋势。
2.热物理基础课程与其他课程交叉渗透。（1）热物理基础课程与物理课程的交叉。热物理基础课程中的部分内容与大学物理中的热学存在重复。大学物理中，热学内容总学时数为12～14学时，且热力学两个定律只安排6学时。由于物理学主要解决“是什么”、“为什么”的问题，而热物理基础课程主要解决“做什么”、“怎么做”的问题，因此在热物理基础课程中，应着重讨论热力学系统与环境（外界）相互作用的形式；热平衡态与准静态过程的矛盾与统一；热力学中如何延拓力学中的力、位移、功、热力学能概念；为什么要讨论可逆过程，如何由不可逆过程抽象出可逆过程概念，熵是如何引入的，为什么要定义一个熵函数等等。（2）热物理基础课程与流体力学课程的交叉。例如，《传热学》的对流换热部分，有大量的边界层和绕流理论，是重复流体力学的内容。又如，流体力学和热力学中都有气体在管道、喷管中流动的理论。经过综合分析，可以对那些完全重复内容予以削减，或者进行谨慎处理，但要保持热物理基础课程与流体力学课程之间具有较好的衔接性。（3）整合出新型热物理课程。为适应不同类型专业的需要，可以开设出一些综合性的、新的热工类课程。无论是能量转换、热量传递还是质量传输，都存在如何提高转换效率、传递效率和节约能源的问题，其中的关键是要减少过程的熵产（或不可逆损失）以及强化传递过程。为此，可开设一门综合《工程热力学》、《传热学传质学》和《流体力学》的新课——例如可称之为《工程装备热流设计与优化》。如果关于“优化”的内容能具体结合一些工程专业过程中的具体问题，那么这样的课程就会受到相关专业的欢迎。
（二）大工程观下热物理基础实验课程体系构建
从热物理基础课程发展历史来看，实验研究和数学物理方法是并行发展、相互补充、相互促进的；而从教学角度分析，实验是锻炼学生动手能力，培养学生理论联系实际和解决问题能力的重要环节。如何完善和合理组织实验内容将直接影响课堂教学的效果。为此，在热物理基础实验教学中突破以往的传统模式，以配合理论教学、巩固课堂效果为目的，以培养应用型人才为目标，改革实验教学方法，加强实验室建设，有效地发挥了实验室的功能。
1.科学设置热物理基础课程实验项目。实验室应成为理论联系实际，培养学生动手操作能力的场所。为满足这种功能，应增加热物理基础课程实验学时，增设热物理基础课程实验项目，并相应设置演示实验（包括课堂演示）、验证性实验、应用性实验以及设计性实验。演示、验证性实验是不可缺少的内容，可帮助学生理解抽象概念，印证热物理基本理论和基本定律，巩固课堂学习内容，熟悉各种仪器设备及其操作规程，培养严谨的科学态度。应用性、设计性实验则是一般实验的一个飞跃，其作用更多的是为了培养锻炼学生的综合能力，引导他们的纵向和横向思维以及创新思想。这样，通过多方面、多层次循序渐进的实验过程，以求达到掌握基本技能和提高应用能力的目的。
2.合理组织热物理基础课程实验。以往的热物理基础课程实验模式，大多是学生根据实验指导书给出的原理和步骤等，机械地照搬硬套，做完实验、写出实验报告。这样既束缚了学生的积极性、创造性，也不能满足能力训练的要求。针对弊端，可对热物理基础课程实验方式进行合理组织。根据不同实验的性质，有的安排预习，在实验开始前由指导教师提出问题，让学生回答解决方法，以此评定预习成绩；有的则让学生分组，自己动手组装实验台，做完实验后集中评议，对比优劣，公开评定成绩；设计性实验则完全抛开指导书，代之以设备说明书、实验任务和要求等，让学生自己拟定实验方案，发挥学生的创造力。
3.更新热物理基础课程实验设备和内容。随着科技的进步和学科的发展，热物理基础实验的技术和手段也更加完善，内容不断推陈出新。要适应这种发展，不能仅仅依靠学校的拨款。在有限的财力、物力条件下，调动教师积极性，自行研制、设计新实验，改造原有设备，开发新项目。例如，可以自行设计改造对流传热过程阻力实验的微机采集和处理系统、热管换热器试验台等项目，这样既可节省大量的经费，锻炼了教师队伍，又可保证学生能够在实验中学习新知识、新技术，开拓视野。
4.制订严格合理的考核制度。实验成绩的好坏，应有一个合理的考核方法。以往的考核大多以实验报告为依据，而实验报告中大部分内容是从实验指导书上照抄的实验目的、原理、步骤等，考核成绩不能反映学生的实际水平和能力以及相互之间的差别，影响了学生学习的主动性和积极性。为此，可制订一套考核方法，分为纪律情况和学习态度、预习程度、操作和解决问题能力、实验结果、实验报告等多项考核内容，贯穿了整个实验过程，每项内容按10分制评定成绩，在统一印制的学生实验卡上反映出来，这样能促使学生在实验的各个环节都认真对待，可提高实验效果。
三、结论
时代在前进、教育在发展、教学工作在改革，包括教学内容也应改革，与时俱进。作为热物理基础，一方面为大工程观背景下各类工程专业学生学习后续专业课等提供预备知识；另一方面通过实验、测试技能训练，提高学生运用理论分析和解决工程实际问题的能力。
从教育改革的发展趋势和培养本科层次的工程技术人才的角度来看，理论与实际相结合，强化技能训练、培养学生的技术应用和开发能力应是技术基础课的重要任务。在大工程观下工程专业热物理基础课改革过程中，兼顾知识结构和能力培养两个方面，使之成为由基础到专业、从理论面向应用的桥梁，确保培养的工程人才具备工程知识能力、工程设计能力、工程实施能力、价值判断能力、社会协调能力和终身学习能力。
参考文献：
[1] 鄂加强，杨蹈宇，崔洪江，唐文武.工程热力学[M].北京：中国水利水电出版社，2010.
[2] 邓元望，袁茂强，刘长青.传热学[M].北京：中国水利水电出版社，2010.
[3] 李培根.工程教育需要大工程观[J].高等工程教育研究，2011，（3）：1-2.
[4] 谢笑珍.“大工程观”的涵义、本质特征探析[J].高等工程教育研究，2008，（3）：35-38.
[5] 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，（3）：73-75.
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.
