热现象是自然界和科学技术领域最普遍的物理现象，热能是人类利用自然界能源的一种最主要的能量形式。“热工基础”就是专门研究如何提高热功转换效率、热能转换及传递基本规律的一门专业基础课，在工程教育中占有举足轻重的地位，为培养21世纪工科类综合型人才起到了重要的作用。从2005年起，我国开始开展工程教育专业认证试点，2016年正式加入《华盛顿协议》，标志着我国的工程教育认证体系得到了国际认可，目前，几乎所有相关院校都对参与工程教育认证表现出空前的热情。对于机械类专业，在工程教育认证中一个重要的要求就是在教学体系中应加强工程热力学等相关课程。在西方国家的高等工程教育中，对热工基础类课程都很重视，基本都开设了“热力学”“传热学”或“热工基础”等课程。陶文铨教授和何雅玲教授调查了工业发达国家近年热工及相关课程的教学情况，发现“工程热力学”与“传热学”已经成为欧美国家机械类学生的必修课，有的学校还设为工科学生的基础课。从国外20余所知名大学的情况来看，机械工程系、化工系、核能工程系、材料系等均普遍开设热工类课程，有的学校把该类课程作为工学院的公共课程，比如美国依阿华州立大学；有的学校把该类课程作为机械系的主要课程，比如麻省理工、普渡大学及密西根大学等。东北林业大学机电学院在2014年进行了培养方案修订并开始实行大类招生，培养方案的修订中调查了大量国内外院校同类专业的课程设置及毕业生就业企业的人才需求，在所有的机械类专业中开设了“热工基础”课程。为了加强课程建设，完善机械类专业应用型创新人才培养体系，满足工程教育认证对人才培养的要求，笔者就“热工基础”课程从教学内容、教学方法、实践教学和课程评价体系等方面进行了深入而有益的研究和探索。
1 目前教学中存在的问题
机电类设备在设计及使用过程中广泛存在各种能量间的相互转换和热量传递过程，大多机电产品在设计时都要进行热设计或者考虑热控制的问题。“热工基础”作为机械类专业本科生的专业基础课，包括“工程热力学”和“传热学”两部分，该课程知识点多、理论性强、概念抽象、联系紧密，负有培养学生热科学方面的科学素养和科学思维方式的责任，在教学中主要存在以下问题。
1.1课程内容方面
该课程包括“工程热力学”和“传热学”两部分，涉及知识面比较广，主要内容有：热能转换的基本概念，热力学第一定律、热力学第二定律，理想气体与蒸汽的热力性质和热力过程、热量传递（导热、对流和辐射）的基本理论等。课程内容偏多，概念抽象，且目前我校仅有32学时理论教学，在有限的时间内讲完上述全部内容比较仓促，再加上学生无实物接触，在学习过程中普遍感到枯燥乏味。
1.2教学方法方面
受传统的教学方式与考核方式的影响，课堂教学中照本宣科，过分强调学生对知识的掌握，而忽视了学生专业技能的培养，脱离工程实际应用。加上抽象概念带来的枯燥乏味，导致了学生学习的主动性下降，学习积极性不高，为了学分而被动学习，或者期末突击复习应付考试，严重影响教学效果。比如在对“焓”“熵”“熵变”等概念的教学中，这些参数比较抽象、不可测量，课堂上老师讲概念、讲推导，学生一时理解不了，往往是老师讲的口干舌燥，学生却一头雾水，达不到应用的教学效果。
1.3实践教学方面
目前，“热工基础”课程的教学内容偏重于知识的传授，忽视实践能力和创新能力的培养。反映到教学计划上，之前我校实验教学只有4学时，并且都是针对课程内容的演示性实验和验证性实验，学生不需要思考去设计实验，只要按照实验指导书按部就班地去完成实验即可，出现问题直接问指导教师，缺乏独立思考。实验的创造性欠缺，整个实验过程学生都处在一种盲目的状态，使得学生的主动性不强。
可想而知，这样培养出来的学生必然缺乏创新意识和开拓精神。
2 理论教学改革
2.1教学内容调整和优化
在大类招生的教学计划中，课程门数多，而总教学学时有限，所以在机械类专业中开设“热工基础”首先遇到的就是理论学时不足的问题。因为课时数的限制，在机械类专业中开设“热工基础”课程不可能像能源动力类专业那样教学内容和知识点面面俱到，必须要结合机械类专业的特点和知识需求有所取舍。我们根据工程教育2015版专业认证中对本科生的毕业要求[3]，针对课程内容多、概念多、公式多、既重理论又具有较强实践性的特点，采用主线式教学，梳理课程目标、课程内容与毕业生毕业要求的对应关系。其基本指导思想是：以能量守恒为线索将课程内容融会贯通，以形成一个有机的整体，以基本概念、基本定律为主要知识点，重基础、重应用、避免死记硬背，改变传统教学中将“热工基础”课程当作两个独立部分的做法。
基于以上思想，我们构筑起以能量守恒定律及其方程为基础，学科知识有机结合的课程内容体系，在保证“工程热力学”和“传热学”自身特点的同时，加强学科间的内在联系；同时，把学生从记忆繁杂的定义和公式中解放出来，把更多的精力放在对概念的理解和应用上。这样一来教学内容更具条理性，学生能够站在学科高度上看待具体问题，教学也更为系统、高效。突出学科前沿及社会热点问题，围绕机械类专业后续课程及机电产品设计所必备的专业知识组织教学，比如节能问题、新能源问题、与机电产品设计紧密联系的热设计问题等，提高学生的学习兴趣与积极性，增加学生解决工作中所遇到的热工工程领域实际问题的能力。
2.2教学方法改革
目前在教学中广泛采用满堂灌的教学方式，课堂容量大，学生往往是被动地接受知识，教学效果不理想，课后抄作业现象也比较严重。为了改善教学效果，活跃课堂气氛，加强学生能力和素质的培养，必须对传统的教学方法与手段进行改革。
2.2.1采用问题式教学方法
教学中加强教师的导学作用，以学生为主体，讲授部分对主要知识点进行精讲多练，重视理论联系实际，围绕机械类专业的特点及工程应用安排各教学环节。从过去传统的课堂讲授变为讲、问、答等多种形式，结合问题式教学方式，即教师提出问题———引导学生质疑———教师总结讲评，鼓励学生主动参与课堂，促使学生针对实际问题进行思考并给出解答，培养学生的学习兴趣、逻辑思维能力和自主学习能力。
这种教学方法要求教师在教学中根据教学具体要求，结合工程或生活实际，提出新颖、独特、能够牢牢抓住学生注意力的问题，使学生的思维保持持续活跃状态。学生在学习时总有“学习热工基础有什么用”等问题，这就要求教师在设计问题时，引入贴近学生生活或认知的工程应用实例。
比如，在讲到热传导和对流传热时，提出“笔记本电脑是如何散热的？怎么加强散热？”“手机的散热方式与笔记本有什么不同？”等问题，引导学生根据已有知识和经验，探讨解决措施。学生针对教师提出的问题，可以广泛讨论，教师要辅以启发式引导和分析，使学生完成理论的学习和论证。最后，教师必须进行总结讲评，对于教材的重点、难点，进行详细讲解，以确保学生系统、全面地掌握所学知识。
2.2.2采用现代教学手段
“热工基础”课程的特点是概念抽象、难懂，不易建立清晰的物理模型。在教学中应充分利用计算机技术，制作丰富的多媒体教案，通过动画、实验视频或计算机仿真等手段将热功转换、热传递等现象展示给学生，帮助学生快速地在大脑中建立起相关概念，以期取得事半功倍的效果。结合“热工基础”重点课程建设，我们设计并制作了本课程的多媒体课件，在教学中不断完善，取得了良好的教学效果。在实际应用中，我们遵循课堂教学的基本规律，将多媒体教学和传统板书相结合，对于像公式推导、热力过程讲解等内容，采用板书，学生感觉思路清晰、一目了然；而对于像卡诺循环、非稳态导热等难以理解的抽象内容以多媒体的方式在课堂上直观地呈现出来，给学生以直观的印象。
近几年来，东北林业大学启动了网络教学平台建设，“热工基础”作为学校的网络开放课程，学生可以通过网络教学平台了解课程的教学大纲、教学日历、考核方式等内容。学生还可以通过教学平台观看和下载教学课件、重点难点教学录像、题库等资源，方便进行预习、自学和复习。网络平台还是一个学生与教师之间、同学之间的一个很好的互动平台，学生可以通过平台反馈教学有关的信息，还可以通过平台发布课程相关的问题，所有学生都可以参与进来。这样，增强了学生的主体地位，提高了学习的主动性。
2.3考核方法改革
以往的考核方式通常以期末一张卷来评定学生成绩，导致了严重的“平时不学习、期末搞突击”现象。参考国内外一流大学的课程评价方法，我们对“热工基础”课程的考核方法进行了改革和探索，将以往的期末闭卷考试方式改为以综合评价和过程评价为主的考核方式，通过平时表现（课堂表现、作业、课程论文）、阶段测试、实验、期末考试等多种形式全面考察和评价学生的学习效果。具体分配比例为：平时表现10%，阶段测试40%，实验10%，期末考试40%。这样，把考核的重点放在了平时，期末考试仅占总评成绩的40%，对基础知识、基本理论的掌握和运用所学知识解决工程问题的能力是本门课程考核的重点，避免了学生的期末突击式应试学习。
3 实践教学环节改革
3.1建立“热工基础”课程实验平台
实验教学是高校实践教学环节的主要内容之一，直接体现了专业发展水平和人才培养的质量[7]。因此，针对以往实验学时严重不足的情况，需要增加实验学时和实验项目。
通过补充必要的演示实验，加强学生对热功转换机理、传热过程、整体系统的深入了解；通过改进验证型实验，加强综合性，提高实验结果的精确性，使实验效果得到改善。比如，对空气自然对流传热实验装置和准稳态法测量材料的导热系数设备中双热电偶测温差和温度的部分进行改造，在人工测温的增加计算机自动检测，提高了实验效率和精确性，且使实验的综合性得以提高。
实验教学服务于理论教学，演示性实验和验证性实验可以增强学生对理论知识的深入理解，除此之外，实验还要将理论与实践相结合，提高学生自己动脑分析和动手实践的能力。传统的实验教学缺乏创新性，对学生的创新能力和动手实践能力培养不足，为了解决这一问题，我们需要提高开放性、综合性实验的比重。这类实验应具有探索性和创新性，比如复杂工况下传热系数的测定实验、强化传热实验、提高循环效率实验等，我们要求学生根据要求自行设计实验过程，独立拟定实验方案，而指导教师只负责对实验方案的审定与实验过程的指导。通过这种开放性、综合性实验，可以增强学生解决热工相关工程问题的能力，培养学生的创新性。这种递进式（演示实验、验证实验、综合实验）的实验教学过程，可以提高实验教学的效果，培养学生理论与实践相结合的能力。
3.2组织学生参加科技创新项目
在机械类专业中开设热“工基础”课程的最终目的是培养学生的热科学思维、解决机电产品中的热设计、热控制问题。“热工基础”课程实验平台巩固了学生的理论知识、锻炼了学生热工问题的动手能力，按照大学课程的递进层次，我们鼓励并培训学生参加科技创新活动及各类竞赛，将“热工基础”和其他课程综合起来，将热工知识和机电设计相结合，达到提高工程教育质量的目的。
我校参加科技创新活动以大二和大三学生为主，学生自愿报名，经专业辅导老师组成的评委进行专业技能和动手能力测试，最终确定入选名额。入选的学生通常以3-4人为一个小组开展科技创新或竞赛活动，学院在资金和场地方面给与支持。为了保证活动的顺利进行，学院配备理论水平高和实践经验丰富的教师进行指导，并对学生进行动态管理，必要时可以进行人员调整。这样，以参加创新活动和竞赛为驱动力，大大激发了学生进行综合技能训练的积极性，方便将热工知识和实际工程相结合，进行综合实践训练。
4 结语
大多机电类产品在设计时都要进行热设计或者考虑热控制的问题，“热工基础”课程已成为机械类专业学生的知识体系中不可缺少的部分。“热工基础”作为机械类专业的一门重要的专业基础课，包括“工程热力学”和“传热学”两部分，但又不是两部分的简单累加，教师在教学中应将这两部分有机的融合在一起，科学规划教学内容，改革传统的教学方法和考核方式，结合多媒体和网络教学平台等新兴教学手段改善理论教学效果；同时，通过建立“热工基础”实验平台和科技创新项目，改进实践教学，提高学生的动手实践能力和创新性，并对其进行综合实践训练。