一、成果简介

本教学团队基于“互联网+教育”理念，依托多种数字化工具和平台，构建了《工程热力学》课程的丰富、完善、立体的数字化教学资源体系，实现了从传统课堂向混合式、智能化教学的转型。

本教学团队长期致力于《工程热力学》课程数字化资源建设：从2018年开始基于雨课堂、课堂派、腾讯课堂、腾讯会议等平台进行线上、线下混合式教学改革；2019年开发了针对热力学核心概念的“工程热力学在线学习”题库微信小程序，提供碎片化学习支持，强化核心概念训练，契合学生移动学习习惯；2020年录制了微课小视频，上线哔哩哔哩平台，突破时空限制，利用开放平台增强知识传播广度；2021年研发了虚拟仿真实验软件，，通过交互式操作帮助学生对实验原理深入理解，对实验流程更加熟悉；形成“题库+视频+仿真实验+多平台”的立体化资源库，覆盖理论教学、测验、实验各环节。

 图1 《工程热力学》课程数字资源库系统图

1.1 开发了“工程热力学在线学习”题库微信小程序

围绕《工程热力学》教学中容易混淆的概念、易错概念及必须掌握的概念等，精心筛选了700余道单项选择题，开发了题库微信小程序。小程序使用微信Web开发者工具编写，发布在微信小程序平台，兼容IOS/Android/Windows等主流操作系统。使用JavaScript、wxml、wxss语言编写程序主体。

搜索“工程热力学在线学习”即可使用本题库学习、自测；学习时间自由，精准定位到薄弱环节，实现对知识点、基础知识的差缺补漏；完成“自学+自测”的闭环学习过程。

 图2  “工程热力学在线学习”题库微信小程序截图

1.2 建立了微课视频资源库

选取了相对比较难的理论公式推导，录制了11个微课小视频，上线哔哩哔哩平台；满足部分同学没有完全理解需要重复观看，或者有考研需求的同学，可以选择性的观看。作为课堂教学的有利补充。

小视频的优势是：时间短，自由选择性高，可以跳过已经学会的内容，直接挑选自己比较关注的，需要解决的问题来进行观看，节约时间；可以利用碎片化的时间来自由学习。

 图3 微课视频资源库截图

1.3 建立了《工程热力学》虚拟仿真实验资源库

针对《工程热力学》课内实验，开发了：喷管中空气流动特性、二氧化碳p-v-T关系及空气定压比热容测定，共三个虚拟仿真实验。

通过使用虚拟仿真实验软件，实现了实验课程理论、虚拟仿真、现场实验一体化的融合。同时形成了“课前虚仿实验、课中自主实验、课后知识拓展”的实验教学模式。

图4 《工程热力学》虚拟仿真实验资源库截图

二、成果解决教学问题的方法

2.1 “线下+线上”融合学习，学生自主掌握学习进度与难度

录制了11个微课小视频，上线哔哩哔哩网站平台，作为课堂教学的有利补充；形成“线上+线下”融合学习，学生可以根据自己不同基础，不同目标，自由自主选择学习内容、进度与难度。

短视频学习，契合现代学生学习习惯，可以调动学生的学习积极性，提高时间利用效率，取得良好的学习效果。

2.2 利用碎片化时间，“自学+自测”闭环学习

通过使用“工程热力学在线学习”小程序，方便学生利用碎片时间学习；小程序通过多层次的分类与章节映射，支持用户按知识点、难度等多维度进行个性化学习；同时系统会自动记录用户的错题，与学习记录追踪功能相结合，帮助用户精准定位薄弱环节，实现“自学+自测”闭环学习。此方式大大提高了学生们的学习兴趣和学习效果，在期末考试以及考研成绩中都有所体现。

2.3 “虚拟预演—实体验证”闭环实验

虚拟仿真软件开发过程包括程序总体设计、编制程序框图、搭建设备模型、认知实验设备、操作实验设备、设计实验工况、实验评价考核等流程。通过构建实验设备认知、实验设备操作的软件环境，可在虚拟实验平台中进行实验交互操作，实现沉浸式的现场实验体验。

通过使用虚拟仿真实验软件，实现了实验课程理论、虚拟仿真、现场实验一体化的融合。学生先在虚拟环境中熟悉操作流程，再进入实验室，减少实操失误，节省实验时间；同时形成了“课前虚仿实验、课中自主实验、课后知识拓展”的闭环实验教学模式，为未来工程人才的培养做好扎实的实践和技术储备。

三、成果的创新点

本教学团队基于“互联网+教育”理念，依托多种数字化工具和网络平台，构建了《工程热力学》课程的立体化教学资源体系，实现了从传统课堂向混合式、智能化教学的转型。成果主要创新点：

3.1 “自学+自测”闭环学习

学生可以利用碎片时间学习，使用“工程热力学在线学习”题库小程序，随时随地进行针对性练习和知识点查漏补缺；完成“自学+自测”闭环学习。

3.2 差异化+个性化学习

题库小程序：通过多层次的分类与章节映射，支持学生按知识点、难度等进行个性化学习，提供自适应练习；

微课小视频：学生可以根据自己不同基础，不同目标，自由自主选择学习内容、进度与难度。

虚拟仿真实验：通过交互式操作模拟真实实验环境，学生可以根据不同基础和熟练程度，差异化的问题，自由选择在虚拟仿真实验软件环境中熟悉操作流程。

3.3  教育数据的可视化与反馈优化

题库小程序会自动记录用户的错题，与学习记录追踪功能相结合，帮助学生精准定位薄弱环节，实现高效学习。

通过使用虚拟仿真实验软件，实现了实验课程理论、虚拟仿真、现场实验一体化的融合。学生先在虚拟环境中熟悉操作流程，再进入实验室，减少实操失误，节省实验时间。

3.4  教育资源的开放共享

哔哩哔哩微课、题库小程序面向公众开放，服务考研群体、在职工程师等校外学习者，推动知识共享，缩小教育资源差距。体现了高校教育的社会责任感，填补了《工程热力学》领域高质量数字化资源的缺口，尤其惠及非重点院校或缺乏师资的学生。

未来可进一步探索“人工智能技术+教育教学”的深度融合，推动《工程热力学》教学向更智能、更高效、更开放、更个性化的方向发展。

四、成果的推广应用效果

《工程热力学》是华北电力大学能源与动力工程专业的核心专业基础课程，同时也是核工程与核技术专业、能源与科学工程、建筑环境与设备工程、自动化专业的必修课程。因此本成果的应用专业广，受众学生多，受益面广，《工程热力学》作为核心基础课程，对能源动力类专业人才的培养打下坚实的基础。

在“互联网+教育”的时代背景下，依托多种数字化工具和网络平台，积极布局建设课程数字化资源库，课程的教学效果在不断提高，通过近几年学生考试卷面成绩统计，不及格率在稳步下降，优秀率在不断提高；不仅是成绩的提高，更重要的是学习风气的转变，尤其近几年学生对《工程热力学》普遍重视，学习劲头足，对后续课程也起到一定的效果，学生们的整体学习风气正在逐渐变好。

“工程热力学在线学习”题库小程序，哔哩哔哩网站平台的微课小视频，作为课堂教学的有利补充，满足学生自学自测的需求；同时也是面向社会开放，打破校园边界的数字化资源，服务考研群体、在职工程师等校外学习者，推动知识共享，填补了工程热力学领域高质量数字化资源的缺口，尤其惠及非重点院校或缺乏师资的学生。

通过使用虚拟仿真实验软件，实现了实验课程理论、虚拟仿真、现场实验一体化的融合，激发学生创新实践的积极性，为未来工程人才的培养做好扎实的实践和技术储备。

 在团队教师的指导下，学生积极参加节能减排、创新创业等科技竞赛获得多项奖励；在团队教师指导下，学生多次获得北京市优秀毕业设计（论文）奖项。

经过多年的积累与实践，培养出了具有家国情怀、勇担时代使命，积极投身到国家能源利用领域研究和建设的大批优秀毕业生。

其中张俊姣老师指导本科毕业设计的 2019届学生杨文昕同学荣获2023-2024年度“高校毕业生基层就业卓越奖”，杨文昕同学现任福建福清核电有限公司“华龙一号”全球首堆现场唯一前线女操作员。央视（CCTV 1）新闻联播对其能源报国的先进事迹进行了报道。