基于培養(yǎng)創(chuàng)新人才的“熱工基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法改革

李軍 徐青

摘要：“熱工基礎(chǔ)”是能源與動力工程類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。針對“熱工基礎(chǔ)”課程的特點及教學(xué)現(xiàn)狀，從應(yīng)用工程案例、網(wǎng)絡(luò)資源利用、加強實驗和實踐環(huán)節(jié)等方面就教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和工程觀念等進行了探討，以期完善“熱工基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的工科生。

關(guān)鍵詞：課程改革;工程案例;網(wǎng)絡(luò)資源

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）33-0067-02

“熱工基礎(chǔ)”課程主要是研究熱能與其他形式能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、轉(zhuǎn)換規(guī)律及應(yīng)用、熱量傳遞的基本方式及其傳遞過程。“熱工基礎(chǔ)”課程是學(xué)生從基礎(chǔ)課到專業(yè)基礎(chǔ)課的過渡，在工科學(xué)生中學(xué)習(xí)面較大。該課程的概念性強，涉及的理論較為抽象，同時與工程實際又有十分密切的聯(lián)系?！盁峁せA(chǔ)”課程包括工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩部分內(nèi)容。這兩部分內(nèi)容單獨開課的學(xué)時合計140學(xué)時，但熱工學(xué)基礎(chǔ)課程學(xué)時為96學(xué)時，學(xué)時雖然大幅減少但教學(xué)內(nèi)容很多。在該課程的教學(xué)過程中，授課教師普遍覺得課程難教，上課學(xué)生覺得課程難于理解，在教學(xué)過程中處于兩難的境地。

當(dāng)前采用的傳統(tǒng)講授及多媒體教學(xué)模式只能講授一些最基本的知識，講授的深度和廣度不夠，學(xué)生只能囫圇吞棗，一知半解。許多教育工作者也從借鑒國內(nèi)為大學(xué)的經(jīng)驗和改革教學(xué)手段等方面對教學(xué)方法進行了探索。[1-2]本文分析“熱工基礎(chǔ)”課程教學(xué)現(xiàn)狀和課程特點，采用了工程案例教學(xué)法和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等教學(xué)方法改革，讓學(xué)生在具體的案例中牢固掌握該課程的理論知識，形成理論結(jié)合實際的教學(xué)方法。

一、培養(yǎng)工程觀念，提高實踐能力

“熱工基礎(chǔ)”課程具有概念多、教學(xué)內(nèi)容豐富和知識點廣泛等特點。同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中感覺比較枯燥，為此在在教學(xué)過程中通過理論知識結(jié)合實際問題的授課方式，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，樹立工程觀念，增強對理論知識的理解。[3]

1.課前專業(yè)認知

本門課程開課前帶領(lǐng)學(xué)生到電廠、化工廠、冷庫和發(fā)動機廠等單位進行參觀，初步了解這些企業(yè)生產(chǎn)過程中的實際流程和生產(chǎn)設(shè)備，對課程所涉及的知識預(yù)先有個視覺上的認識。開課后遇到具體的理論知識可結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際進行講解，比如講到“蒸汽動力裝置循環(huán)”一節(jié)，就引導(dǎo)學(xué)生回顧電廠運行流程，結(jié)合課件中的動畫模擬，加深對循環(huán)過程的理解，并對熱力設(shè)備每一部分的特點和作用增強記憶。通過這種方式教學(xué)，學(xué)生對課堂知識覺得不陌生，從而對學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。

2.工程案例教學(xué)

“熱工基礎(chǔ)”課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，主要為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。但課程本身也有很多實踐問題。教研室部分教師長期從事冷庫設(shè)計、中央空調(diào)設(shè)計安裝和換熱器改造等工程項目，將這些工程實際項目與課程知識對接，使學(xué)生更好地體會到知識應(yīng)用于實際工程，擴寬了學(xué)生的視野，消除了學(xué)習(xí)理論知識無用和不知如何用的想法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化了學(xué)生的工程觀念。[4]

工科專業(yè)一般都和當(dāng)?shù)嘏c專業(yè)相關(guān)的典型企業(yè)有緊密合作關(guān)系，可不間斷聘請企業(yè)的工程師結(jié)合生產(chǎn)實際進行學(xué)術(shù)交流。通過這種教學(xué)空間的拓展和延伸、生產(chǎn)一線的工程實踐，增強了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，豐富了學(xué)生的專業(yè)前沿知識，更好地促進學(xué)校與企業(yè)的對接，學(xué)生與工程師的轉(zhuǎn)變。

教師通過文字描述、多媒體和圖表等多種手段引入教學(xué)案例。教師呈現(xiàn)案例后，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)一步一步、循序漸進地啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生積極地進行思考;學(xué)生可以分小組合作進行案例中各種問題的分析和討論，發(fā)現(xiàn)和探索解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的能力。

在案例教學(xué)的環(huán)節(jié)同時引入學(xué)生參加節(jié)能減排大賽和大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目的內(nèi)容，利用學(xué)生自己的方案來分析如何結(jié)合理論知識解決實際問題的能力。[5]通過這樣的方式使學(xué)生覺得自己能更好地參與到學(xué)習(xí)之中，既加強了對理論知識的理解，又激發(fā)了大家參與科研的熱情，同時很多學(xué)生由此愛上科研，從而考取研究生，為就業(yè)也拓寬了渠道。

3.授課后的生產(chǎn)實習(xí)

我校工科專業(yè)在大三下學(xué)期組織學(xué)生去企業(yè)進行為期一個月的生產(chǎn)實習(xí)，通過生產(chǎn)實習(xí)更好地接觸工程實際，了解產(chǎn)品加工過程，可以重新系統(tǒng)地回顧理論知識，加深對課本知識的印象。通過這種課前認知、課堂學(xué)習(xí)和課后實習(xí)的模式增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，形成了理論結(jié)合實際的教學(xué)方法。

4.加強實驗環(huán)節(jié)

除了在課堂教學(xué)中加入與工程實際及生活密切相關(guān)的案例及問題外，我們還加強了實驗環(huán)節(jié)。通過多媒體課件及教師現(xiàn)場講解，使學(xué)生全面了解實驗室儀器設(shè)備，熟練掌握各種設(shè)備的操作技巧，為學(xué)生進行綜合性實驗、創(chuàng)造性實驗打下了堅實的基礎(chǔ);參加教師的科研工作，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力;要求學(xué)生自主設(shè)計并完成實驗，從而鍛煉了實踐和創(chuàng)新能力;通過設(shè)置綜合性實驗項目，培養(yǎng)學(xué)生運用基本實驗技術(shù)，利用各種儀器設(shè)備，融會貫通多門課程理論知識，分析解決實際問題的能力;吸引學(xué)生參與到教師的科研工作中，將實驗內(nèi)容與科研、生產(chǎn)、社會應(yīng)用項目密切聯(lián)系，鍛煉學(xué)生的獨立科研能力、獲取豐富的工程實踐經(jīng)驗。[6]

實驗教學(xué)是學(xué)生加深理論理解的重要方法，并能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和獨立工作能力?！盁峁せA(chǔ)”課程中設(shè)計的內(nèi)容多并且抽象廣泛，為了加深對理論知識的理解和掌握，必須加強實驗教學(xué)。

通過開放式教學(xué)方式，加強了師生互動，以學(xué)生為主體，建立健全實驗教學(xué)模式，形成基礎(chǔ)型、專業(yè)型、綜合型、自主型、科研型的實驗類別。通過教師集中講授或個別輔導(dǎo)，觀察實驗過程，學(xué)生分組協(xié)作，分析實驗數(shù)據(jù)，提出問題質(zhì)疑，討論實驗結(jié)果，教師集中解答等方法，增加了學(xué)生的團隊合作意識，提高了學(xué)生的分析處理問題能力，激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新潛能。

通過校企緊密合作完善了實習(xí)基地建設(shè)，與校外諸多企業(yè)建立了長期穩(wěn)固的實習(xí)基地，使學(xué)生能夠充分接受良好的工程實踐訓(xùn)練，提高了處理實際問題的能力，達到了增強綜合素質(zhì)的教學(xué)目標(biāo)。

采用多媒體，實現(xiàn)了實驗教學(xué)的數(shù)字化中心采用多媒體輔助教學(xué)，實現(xiàn)了實驗技術(shù)的直觀講解、實驗過程的清晰再現(xiàn)、生產(chǎn)實踐的虛擬觀摩，明顯改善了實驗教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生的參與意識及科研興趣。

充分利用傳熱傳質(zhì)學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)了實驗中心教學(xué)資源的充分共享。不僅可以及時發(fā)布實驗相關(guān)信息，還可以進行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，使得學(xué)生能夠隨時查閱各種實驗課件、完成課前預(yù)習(xí)、進行實驗總結(jié)、交流實驗心得、展開學(xué)術(shù)討論等活動，為實驗教學(xué)提供了高效優(yōu)質(zhì)的資源服務(wù)。

從培養(yǎng)學(xué)生實踐技能、增強分析處理問題能力、提高綜合素質(zhì)、激發(fā)創(chuàng)新意識的角度出發(fā)，中心建立了系統(tǒng)的個性化、多元化實驗考核體系，并不斷加以完善和改進。學(xué)生實驗總成績由三部分組成：平時成績+實驗報告成績+書面考試成績。其中各部分成績比例按照實驗性質(zhì)的不同科學(xué)合理分配。平時成績根據(jù)學(xué)生出勤、課前預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗創(chuàng)新綜合評定;實驗報告成績根據(jù)實驗原理總結(jié)、實驗數(shù)據(jù)整理分析、實驗結(jié)論及課后思考綜合評定。書面考試題型根據(jù)不同實驗性質(zhì)分層次、按類別劃分，分別考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識、專業(yè)技術(shù)、綜合分析及自主創(chuàng)新能力。根據(jù)學(xué)生個性特點、實驗項目特點，采取不同方式的考核方式，包括筆試、面試、自主創(chuàng)新設(shè)計等多種形式。

二、應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)手段

本學(xué)科內(nèi)容和學(xué)科動態(tài)變化較大，僅僅憑借教師課堂上的介紹是遠遠不夠的，而學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動性不夠，如果沒有任課教師強制要求，學(xué)生不會主動去了解學(xué)習(xí)本學(xué)科的最新進展。另外，現(xiàn)有的教學(xué)模式中教師和學(xué)生之間的相互交流時間過少，僅局限于課后及約定的答疑時間，很多時候?qū)W生有問題找不到教師交流獲得正確的解答，從而打消了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。[7-8]

發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)能力。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，教師的講授深度和廣度得以拓展，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得以提高。通過多年的教學(xué)，專業(yè)教師積累了大量的資料，采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式很難講授給學(xué)生，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，將相關(guān)的資料放入學(xué)習(xí)網(wǎng)站中可以讓學(xué)生有針對性地學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)習(xí)的深度和廣度。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)網(wǎng)站還可以為從事熱工領(lǐng)域工作的往屆畢業(yè)生提供一個交流的平臺，通過這個平臺能幫助往屆畢業(yè)生解決工程實踐中碰到的問題。此外通過相互的交流還能夠豐富“熱工基礎(chǔ)”的實踐教學(xué)，從而達到“雙贏”目的。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的選擇和自我開發(fā)是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)非常關(guān)鍵的一步，在進行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)前需要設(shè)計并開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境各種類型教學(xué)模式需要的網(wǎng)上共享資源，此外還需要對網(wǎng)絡(luò)上其他教學(xué)資源進行選擇整合。

針對“熱工基礎(chǔ)”課程特點，結(jié)合項目組成員多年的教學(xué)經(jīng)驗，設(shè)計并開展基于網(wǎng)絡(luò)資源各種類型的教學(xué)模式試驗。通過幾輪教學(xué)試驗尋求最適合教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式。

進行評價研究，主要通過問卷分析、網(wǎng)絡(luò)在線測試、教學(xué)進行情況等方式來評價，分析網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實際效果和存在的問題。最后與傳統(tǒng)教學(xué)方式進行比較研究，結(jié)合兩者的優(yōu)點尋求一種二者優(yōu)勢互補的教學(xué)模式。

三、結(jié)束語

課程體系改革是教育改革的核心。熱工課程教學(xué)體系改革應(yīng)以知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展為指導(dǎo)思想，以理論結(jié)合實踐、注重思維創(chuàng)新、鼓勵科學(xué)探索為教學(xué)理念，理論教學(xué)、實驗教學(xué)、工程實踐緊密有機結(jié)合，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的工程型、應(yīng)用型高素質(zhì)人才為教學(xué)目標(biāo)。

加強學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生工程觀念的教學(xué)模式就需要教師付出努力，必須不斷學(xué)習(xí)，不斷總結(jié)。教學(xué)沒有固定的模式，但有共同的目的。合理采用多種教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新意識，是熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的目標(biāo)。

參考文獻：

[1]陳梅倩，陳淑玲，張華.工程熱力學(xué)課程教學(xué)方法的研究與實踐[J].中國電力教育，2008，（1）：80-82.

[2]蔣亞龍.工程熱力學(xué)課程教學(xué)研究初探[J].教育教學(xué)論壇，2014，

（4）：97-98.

[3]楊玉順.在“工程熱力學(xué)”課堂教學(xué)中實施素質(zhì)教育的思考與實踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2007，（7）：46-48.

[4]于兵川，吳紅特.實驗教學(xué)與科研有機結(jié)合培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和能力[J].實驗室研究與探索，2010，29（2）：76-78.

[5]崔虹云，尚東昌，肖仲杰.高等教育人才培養(yǎng)模式中實踐教學(xué)的改革與探索[J].黑龍江高教研究，2014，（2）：163-165.

[6]孫芳，劉鵬，李殿偉.高師院校學(xué)生實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)模式的探索[J].黑龍江高教研究，2013，31（10）：149-151.

[7]席新明，閆小麗.基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2011，（9）：46-48.

[8]鄭曉峰，馮耀勛，凌長明.“傳熱傳質(zhì)學(xué)”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課件的設(shè)計與開發(fā)[J].中國電力教育，2013，（5）：78-79.

（責(zé)任編輯：王祝萍）