中外高校《工程热力学》教材和教学对比分析.docxVIP

中外高校《工程热力学》教材和教学比照分 梁凤丽张净玉杨理理 ［摘要］《工程热力学》教材的编写与使用一直是国内外各高校非常关 注的问题。中外高校所使用的教材有着明显的区别，教学方法和教学 大纲也相差较大。通过对中美使用的《工程热力学》主流教材和教学 大纲的总结，比照分析了教学形式、讲解顺序、例题搭配和紧跟科技 前沿等方面的差异。国内外工程热力学的教学理念和体系，除了有明 显差异外，也有共同点，如均注重培养学生实践动手能力和分析解决 问题的能力。秉承求同存异的原那么，提出了一些看法和观点，希望能 够对国内《工程热力学》教材的编写和教学提供一定的帮助与借鉴。 ［关键词］《工程热力学》；中外教材；中外教学大纲；教学资源；自主学 习 ［基金工程］2022年度军委科技委173计划基金重点工程“一体化氨 燃料微管式S0FC-GT混合动力航空发动机设计技术” (2022-JCJQ-JJ-0339) ［作者简介］梁凤丽(1982—),女，山东郛城人，博士，南京航空航 天大学能源与动力学院副教授，主要从事燃料电池关键技术、电解制 氢技术、混合动力系统集成研究。 ［中圈分类号］G642. 4［文献标识码］A［文章编号］1674-9324 (2022) 17-0029-04 ［收稿日期］2022-12-01 引言 热力学是研究热现象中物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡 关系，以及状态发生变化时，系统与外界相互作用的学科。工程热力 学是热力学最先开展的一个分支，它主要研究热能与机械能和其他能 量之间相互转换的规律及其应用，是机械工程的重要基础学科之一。 工程热力学的基本任务是通过对热力系统、热力平衡、热力状态、热 力过程、热力循环和工质的分析研究，改进和完善热力发动机、制冷 机和热泵的工作循环，提高热能利用率和热功转换效率。伴随能源结 构和体系的变革，热力学教学方式也在不断探索创新［1］。而教材作 为课程的核心教学资源，其重要性不言而喻。所以，国内外各高校都 对“工程热力学”课程十分重视，对《工程热力学》教材的编写和使 用也非常关注。 市面上中外著名大学的《工程热力学》主流教材有上百种，本文从中 选取了使用比拟广泛的中美高校主流教材各一本进行了比拟。在此基 础上，结合使用不同教材的国内外大学的教学大纲和教学方法进行对 比，笔者总结出一些观点，以期能够对教材的编写及教学研究提供一 定的借鉴。 国内选用的教材是沈维道、童钧耕主编的《工程热力学》第四版，全 书共13章，以能量传递、转移过程中数量守恒和质量蜕变为主线， 讲述了工程热力学的基本概念、基本定律、气体及蒸汽的热力性质、 各种热力过程和循环的分析计算，以及热力学在化学过程中的应用等 内容。 Thermodynamics： AnEngineeringApproach (9thed.) 是国外 “工程 热力学”课程一系列教材中最常用的版本,是全球200余所大学的通 用工程热力学领域的教材。全书900余页，是美国内华达大学的 YunusA. Cengel教授和北卡罗莱纳州立大学的MichaelBoles教授合 著的。该系列的教材一直在革新，迄今为止已更新至第十版。 以下就本文选择的两本中外教材的内容特色、难度差异和教学方法三个方面进行比照分析。 一、中外教材内容比照 （一）中国教材沈维道、童钧耕主编的《工程热力学》是教育部“高等教育面向21 世纪教学内容和课程体系改革计划”中“热工课程教学内容和课程 体系改革的研究与实践”工程的研究成果，是教育部热工课程的重点 教材［2］。该书第四版有430余页，是国内普通高校“十一五”国家 级规划教材、国家级精品教材。目前已出版到第五版，它是在第四版 的基础上，总结近年来的教学研究和教学改革成果，并根据学习者的 意见进行修订，两个版本差异不大，因此本文选用第四版。该教材满 足了工程热力学的教学要求，讲述了关于热现象的宏观理论，研究方 法是宏观的，它以归纳无数事实所得到的热力学第一定律、热力学第 二定律和热力学第三定律为推理的基础，通过物质的压力、温度、比 容等宏观参数和受热、冷却、膨胀、收缩等整体行为，对宏观现象和 热力过程进行了研究。把与物质内部结构有关的具体性质当作宏观真 实存在的物性数据予以肯定，不需要对物质的微观结构做任何假设, 所以分析推理的结果具有高度的可靠性，而且条理清楚。 该书的主要章节有十三章，加上“绪论” 一共十四章，每章都有分节 内容讲解、本章小结、思考题和习题几个局部。前五章基本包含了热 力学的全部基础概念和定律知识，包括热力学定律、物质的热力学性 质、相变、多元系的平衡及不可逆转换过程。从第六章开始讲述了实 际气体、湿空气等，讲解了理想工质到实际工质的热力过程，以及压 气机的热力过程、气体动力循环、蒸汽动力装置循环等实际应用。该 书章节安排合