“傳熱學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與思考

摘要：針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中存在的相關(guān)問(wèn)題，以“傳熱學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，闡述了對(duì)解決這些問(wèn)題的一些思考和建議以及實(shí)踐效果，努力提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的積極性，培養(yǎng)其獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新思維，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)真正受益。

關(guān)鍵詞：傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；啟發(fā)式

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.423#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號(hào)：1007-0079（2014）17-0106-02

實(shí)踐教學(xué)是學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，是深化課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生獲取、掌握知識(shí)的重要途徑。高校實(shí)踐教育對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問(wèn)題的實(shí)踐能力，具有不可替代的重要作用。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，高校實(shí)踐教育工作越來(lái)越得到重視，傳統(tǒng)的重理論輕實(shí)踐、重知識(shí)傳授輕能力培養(yǎng)等觀念也在逐漸改變，更加注重學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一。

一、高校實(shí)踐教育的重要性

《教育部等部門(mén)關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高校實(shí)踐育人工作的若干意見(jiàn)》指出，要加強(qiáng)實(shí)踐育人工作總體規(guī)劃，把實(shí)踐育人工作擺在人才培養(yǎng)的重要位置；強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)是學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，各高校要結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和人才培養(yǎng)要求，分類(lèi)制定實(shí)踐教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，增加實(shí)踐教學(xué)比重，確保人文社會(huì)科學(xué)類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)不少于總學(xué)分（學(xué)時(shí)）的15%、理工農(nóng)醫(yī)類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)不少于25%、高職高專(zhuān)類(lèi)專(zhuān)業(yè)不少于50%等；同時(shí)要深化實(shí)踐教學(xué)方法改革，進(jìn)一步明確實(shí)踐教學(xué)的重要性和實(shí)踐教學(xué)改革的緊迫性。

作為實(shí)踐教學(xué)重要表現(xiàn)之一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。所謂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種教學(xué)形式。其中的教學(xué)方法是指人們根據(jù)研究課題規(guī)定的任務(wù)，利用專(zhuān)門(mén)的儀器和設(shè)備對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行積極干預(yù)，人為地變革、控制或模擬研究對(duì)象，以便在最有利的條件下對(duì)其進(jìn)行觀察，從而獲得經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的一種方法。[1]實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力具有特殊作用，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力、逐步完成由學(xué)習(xí)者到實(shí)踐者的轉(zhuǎn)化，具有不可替代的特殊作用。[2]

二、“傳熱學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)，是能源動(dòng)力類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)的主干專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其他如暖通空調(diào)、化工以及機(jī)械等專(zhuān)業(yè)也開(kāi)設(shè)此課程。傳熱學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)研究和理論分析密切結(jié)合的學(xué)科。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)“傳熱學(xué)”教學(xué)中占有很重要的地位，其目的是使學(xué)生掌握基本的熱工測(cè)試方法，驗(yàn)證傳熱學(xué)理論結(jié)果，加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。[3]

上海理工大學(xué)“傳熱學(xué)”實(shí)驗(yàn)課為16學(xué)時(shí)，包括8項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，分別為穩(wěn)態(tài)球體法測(cè)粒狀材料導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)、具有對(duì)流換熱條件的伸展體傳熱特性實(shí)驗(yàn)、空氣縱掠平板時(shí)局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)、空氣橫掠單管時(shí)平均表面換熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)、空氣沿橫管表面自然對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)、傳熱傳質(zhì)激光實(shí)驗(yàn)、紅外熱像實(shí)驗(yàn)以及中溫輻射物體黑度測(cè)定實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課程全面概括了傳熱學(xué)中導(dǎo)熱、對(duì)流以及輻射等主要知識(shí)點(diǎn)。其中，傳熱傳質(zhì)激光實(shí)驗(yàn)與紅外熱像實(shí)驗(yàn)為演示性實(shí)驗(yàn)，能讓學(xué)生更直觀、更感性地看到溫度場(chǎng)的分布情況。以上實(shí)驗(yàn)均為原理驗(yàn)證性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生深化理論知識(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法的基本訓(xùn)練，掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和基本的實(shí)驗(yàn)技能，但是不足以培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。

當(dāng)前各高校中的傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在一些問(wèn)題，如實(shí)驗(yàn)上課時(shí)間與理論課程不同步，上課人數(shù)較多，學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核形式單一，學(xué)生參與性較少等?；旧?，實(shí)驗(yàn)課程主要是教師在講解，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和已經(jīng)安裝、調(diào)試好的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，記錄數(shù)據(jù)，然后完成報(bào)告，學(xué)生參與性較差，且都是在課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告完成質(zhì)量并不高。同時(shí)，僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)考核實(shí)驗(yàn)成績(jī)不夠客觀，也比較單一，不能真實(shí)地反應(yīng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。另外，在安排?shí)驗(yàn)課程時(shí)實(shí)驗(yàn)課與理論課程并不同步進(jìn)行，影響了學(xué)生對(duì)“傳熱學(xué)”課程的理解。

三、“傳熱學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐改革

1.設(shè)立實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放日

為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和探索精神，實(shí)驗(yàn)中心設(shè)立了實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放日，學(xué)生可以進(jìn)一步回顧和深入了解做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，比如實(shí)驗(yàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、為什么要這樣設(shè)計(jì)、測(cè)溫點(diǎn)的布置、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是怎樣采集的等；且能相對(duì)自由地探索自己感興趣的領(lǐng)域，如傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)室除了穩(wěn)態(tài)法測(cè)定粒狀材料導(dǎo)熱系數(shù)的球體導(dǎo)熱儀之外，還有非穩(wěn)態(tài)法測(cè)定平板導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和液體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)臺(tái)，學(xué)生可以比較穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法的區(qū)別以及優(yōu)缺點(diǎn)，并能了解不同形狀和不同形態(tài)材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定方法，開(kāi)拓學(xué)生的思路，培養(yǎng)其研究能力。

2.合理安排實(shí)驗(yàn)課程

“傳熱學(xué)”實(shí)驗(yàn)課程根據(jù)“傳熱學(xué)”理論課教學(xué)日歷來(lái)排課，保證每一階段的理論課程都有與之相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課，這樣有助于學(xué)生在上完“傳熱學(xué)”課之后能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論課上所學(xué)到的知識(shí)和原理，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，起到鞏固和復(fù)習(xí)的作用，使理論和實(shí)踐更好地結(jié)合起來(lái)。比如，在“傳熱學(xué)”課程第二章的內(nèi)容（穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)）完成之后，即可開(kāi)始穩(wěn)態(tài)球體法測(cè)粒狀材料導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)，階段性地安排實(shí)驗(yàn)課程，而不是在學(xué)期末“傳熱學(xué)”課程全部結(jié)束之后再做實(shí)驗(yàn)。階段性安排實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)想、消化和理解。每個(gè)實(shí)驗(yàn)安排兩個(gè)課時(shí)的時(shí)間（每個(gè)課時(shí)45分鐘），使學(xué)生有足夠的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)。

從以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)看，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)數(shù)的限制，大量學(xué)生擠在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并不是每個(gè)學(xué)生都參與其中，上課質(zhì)量很低，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)課應(yīng)有的目的。因此在安排實(shí)驗(yàn)課時(shí)，限制上課人數(shù)在14人以?xún)?nèi)，盡量保證每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用人數(shù)不超過(guò)3人，讓每個(gè)學(xué)生都能參與到實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鍛煉動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。

3.建立較完善的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)完全是根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)評(píng)分，考核模式比較單一，也不夠客觀和全面，很難對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行準(zhǔn)確的量化考核，且實(shí)驗(yàn)報(bào)告都在課后完成，不能對(duì)學(xué)生起到督促作用。為此，將實(shí)驗(yàn)成績(jī)分為三個(gè)部分，即出勤情況、課堂表現(xiàn)情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成質(zhì)量，所占比重分別為20%、50%和30%。其中課堂表現(xiàn)情況所占比重最大，主要包括有沒(méi)有積極思考教師提出的問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有沒(méi)有認(rèn)真參與，自己動(dòng)手，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)等，教師會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各個(gè)學(xué)生的表現(xiàn)情況酌情進(jìn)行打分，這樣有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生從態(tài)度上重視實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)一些綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^好且有鉆研精神的學(xué)生更加公平。

4.啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師講授為主，學(xué)生只需要依據(jù)教師所講的規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟操作，然后記錄數(shù)據(jù)，很少自己開(kāi)動(dòng)腦筋。預(yù)先設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生主動(dòng)參與性較差，實(shí)驗(yàn)后的印象淡薄，收效不大。因此在實(shí)驗(yàn)授課過(guò)程中，講解的時(shí)間應(yīng)盡量控制在20分鐘以?xún)?nèi)，應(yīng)讓學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中自己提出問(wèn)題，發(fā)揮他們的主動(dòng)性。

在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生不會(huì)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，所以在講解過(guò)程中，對(duì)即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)所涉及到的知識(shí)點(diǎn)不熟悉。因此在講解前，應(yīng)利用10分鐘的時(shí)間讓學(xué)生快速預(yù)習(xí)，然后通過(guò)提問(wèn)的方式來(lái)檢查預(yù)習(xí)情況。有些實(shí)驗(yàn)操作性不強(qiáng)，但是實(shí)驗(yàn)原理較復(fù)雜，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，如果只是一語(yǔ)帶過(guò)，學(xué)生可能并不能真正了解實(shí)驗(yàn)所用到的原理，也不能將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，此時(shí)可以通過(guò)提問(wèn)的方式來(lái)幫助學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)原理。以中溫輻射物體黑度測(cè)定實(shí)驗(yàn)為例，可以問(wèn)學(xué)生黑度的定義是什么？實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中的原理推導(dǎo)過(guò)程運(yùn)用到了哪些輻射換熱的知識(shí)？公式中涉及到的各個(gè)溫度對(duì)應(yīng)的含義？等等。然后可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理引出實(shí)驗(yàn)裝置中所用的溫控表的作用，進(jìn)而引出實(shí)驗(yàn)步驟。

“傳熱學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)中大部分實(shí)驗(yàn)都必須等到穩(wěn)定之后再進(jìn)行讀數(shù)，為了充分利用課堂時(shí)間，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也大都采取提問(wèn)的方式。以穩(wěn)態(tài)法測(cè)定粒狀材料導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)為例，為了讓學(xué)生更好地了解球體導(dǎo)熱儀的主體結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)熱儀拆開(kāi)，讓學(xué)生自己去探索電加熱器安裝在哪里？怎么保證內(nèi)外球同心？熱電偶應(yīng)該布置在哪里？恒溫水套的水路是怎樣的？等等。同時(shí)，為了讓學(xué)生更加明白實(shí)驗(yàn)原理，教師可提出一些思考題，如：何為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱？何為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱？為什么此實(shí)驗(yàn)臺(tái)可視為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱？等等，這樣能夠促使學(xué)生深入思考傳熱學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)傳熱學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。

四、結(jié)語(yǔ)

傳熱學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來(lái)的學(xué)科，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是傳熱學(xué)不可缺少的組成部分。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練，以提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，這是培養(yǎng)開(kāi)拓性人才的有效手段。[4]進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，不斷探索新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性和獨(dú)立思考能力是真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡闹匾侄?。在?shí)踐改革過(guò)程中，注重學(xué)生提出問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力、觀察能力、協(xié)作能力等綜合能力的培養(yǎng)，使傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)更好地為傳熱學(xué)服務(wù)，并成為更具特色的課程。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：孫晴）