增加實(shí)踐環(huán)節(jié)在 《傳熱學(xué)》課程教學(xué)的探討

郭曉娟 左遠(yuǎn)志 尹輝斌

(東莞理工學(xué)院 能源與化工系，廣東東莞 523808)

2009年我校首批招收能源與動(dòng)力工程專業(yè)本科生并于2013年畢業(yè)，2014年第二屆該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)狀況非常好，說明市場需求巨大。作為新辦專業(yè)，教育質(zhì)量成為值得探討的問題。經(jīng)過對(duì)東莞市多家企業(yè)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)對(duì)于工程類畢業(yè)生，企業(yè)的共同反映是:普遍缺乏對(duì)現(xiàn)代企業(yè)工作流程和文化的了解，上崗適應(yīng)慢，缺乏團(tuán)隊(duì)工作經(jīng)驗(yàn)，缺乏創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，職業(yè)道德、敬業(yè)精神等人文素質(zhì)薄弱［1］。因此，新辦專業(yè)應(yīng)該有全新的工程人才培養(yǎng)理念和模式。

1 CDIO工程教育簡介

CDIO工程教育模式是由麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等四所國際著名工科院校創(chuàng)立的國際組織所提出來的，是近年來國際工程教育改革的最新成果［2］。CDIO代表構(gòu)思 (Conceive)、設(shè)計(jì) (Design)、實(shí)現(xiàn) (Implement)和運(yùn)作 (Operate)。CDIO工程教育理念提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)教學(xué)大綱，包括4類一級(jí)能力、17組二級(jí)能力、以及73種具體能力。4類一級(jí)能力分別為專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用能力、個(gè)人與職業(yè)能力、人際技能、在企業(yè)與社會(huì)的環(huán)境下構(gòu)思－設(shè)計(jì)－實(shí)現(xiàn)－運(yùn)作［3－4］。其中個(gè)人與職業(yè)的技能包括工程推理和問題解決、實(shí)驗(yàn)與知識(shí)發(fā)現(xiàn)、系統(tǒng)思維等。在與學(xué)生溝通、與企業(yè)交流中發(fā)現(xiàn)，這4種能力是企業(yè)對(duì)工程類畢業(yè)生的要求，同時(shí)學(xué)生本身也對(duì)這4種能力的培養(yǎng)有迫切需要。大學(xué)的教育基本模式還是以傳統(tǒng)的課堂面授為主，尤其是理論基礎(chǔ)課程。怎樣在授課中將CDIO教育理念貫穿其中是我們教師應(yīng)該要思考的問題。

2 傳熱學(xué)課程特點(diǎn)及授課現(xiàn)狀探討

2.1 傳熱學(xué)課程特點(diǎn)

《傳熱學(xué)》是能源動(dòng)力類專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，它與《工程熱力學(xué)》《流體力學(xué)》構(gòu)成了能源動(dòng)力專業(yè)的三大基礎(chǔ)學(xué)科。《傳熱學(xué)》本身也是一門與各工程領(lǐng)域關(guān)系密切、理論應(yīng)用性極強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，該課程的學(xué)習(xí)為后繼的專業(yè)課程提供了必要的理論基礎(chǔ)和分析解決工程問題的能力。因此，《傳熱學(xué)》是能源動(dòng)力工程專業(yè)非常重要的基礎(chǔ)課程。該課程的特點(diǎn)是:理論性強(qiáng)，具有大量的公式推導(dǎo)、圖表、經(jīng)驗(yàn)公式和半經(jīng)驗(yàn)公式。

2.2 《傳熱學(xué)》教學(xué)目前存在的問題

筆者有兩年本課程的授課經(jīng)驗(yàn)，在授課中發(fā)現(xiàn)該門課程總的來說理論性強(qiáng)，具有大量的偏微分公式推導(dǎo)、大量的經(jīng)驗(yàn)公式和半經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)學(xué)生來說該課程枯燥乏味。在授課過程中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性是老師的一大挑戰(zhàn)。

同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)的不斷進(jìn)步，有關(guān)傳熱學(xué)的基礎(chǔ)理論不斷完善，傳熱學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。因此，《傳熱學(xué)》的授課內(nèi)容也不斷增多，比如相變與多相流傳熱、微尺度傳熱、生物傳熱等這些新的傳熱問題出現(xiàn)，所使用的教材也越來越厚。教學(xué)內(nèi)容不斷增多，教學(xué)時(shí)數(shù)卻在改革中不斷減少，該課程由原來的80課時(shí)改為72課時(shí)，再降為現(xiàn)在的64課時(shí)。教學(xué)中受時(shí)數(shù)的限制，教師更多關(guān)注的是能否完成教學(xué)任務(wù)，而對(duì)學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)不夠。

2.3 《傳熱學(xué)》授課現(xiàn)狀與CDIO培養(yǎng)模式目標(biāo)差距

現(xiàn)今世界各國都在積極推進(jìn)工程教育改革，探索工程科技人才的培養(yǎng)模式，優(yōu)化教學(xué)方法和考核方式，提高畢業(yè)生的綜合能力，這已經(jīng)成為全球工程教育的發(fā)展趨勢(shì)。2010年7月，教育部啟動(dòng)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”。東莞理工學(xué)院作為教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”首批61所試點(diǎn)院校之一，借鑒CDIO模式，結(jié)合地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)、校情等實(shí)際情況，以CDIO大綱中所提出四個(gè)層面的能力為主要培養(yǎng)目標(biāo)，卓越工程師創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式從2010年開始本土化實(shí)踐。

在目前的傳統(tǒng)課堂面授教學(xué)、理論知識(shí)灌輸性授課、以期末考試成績?yōu)橹鲗?dǎo)的一紙定結(jié)果的考核方式，都難以達(dá)到CDIO教學(xué)理念培養(yǎng)目標(biāo)的要求。因此，隨著CDIO理念教學(xué)改革的推行，傳統(tǒng)課程教學(xué)改革勢(shì)在必行。

3 實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用與評(píng)價(jià)

3.1 增加實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)

通過引進(jìn)CDIO培養(yǎng)模式，基于《傳熱學(xué)》授課現(xiàn)狀，將課程實(shí)踐引入教學(xué)授課內(nèi)容。根據(jù)目前教研室的設(shè)備開設(shè)了8個(gè)課時(shí)的實(shí)踐課程，如表1所示。8個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程均為老師講述，學(xué)生可自行組隊(duì)按照實(shí)驗(yàn)手冊(cè)進(jìn)行操作，以團(tuán)隊(duì)的形式共同完成。每個(gè)組的考核以老師臨時(shí)抽查任何一位同學(xué)來講述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主，這樣每個(gè)同學(xué)都會(huì)參與其中，并學(xué)會(huì)在團(tuán)隊(duì)中與隊(duì)友合作完成。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了CDIO模式中“專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用能力”和“人際技能”這兩項(xiàng)能力，這是傳統(tǒng)的填鴨式理論教學(xué)做不到的。

表1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)表

3.2 增加工程實(shí)踐案例

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，但是難以實(shí)現(xiàn)CDIO培養(yǎng)目標(biāo)的另外兩項(xiàng)能力的培養(yǎng):如“個(gè)人與職業(yè)能力”、“在企業(yè)與社會(huì)的環(huán)境下構(gòu)思－設(shè)計(jì)－實(shí)現(xiàn)－運(yùn)作”。筆者認(rèn)為，除了實(shí)驗(yàn)，要做些課程工程實(shí)踐，比如在講授完導(dǎo)熱模塊的理論知識(shí)后，就安排了學(xué)生“IPHONE手機(jī)外殼的散熱設(shè)計(jì)及美觀思考”，并讓學(xué)生自己組隊(duì)在2個(gè)月內(nèi)完成。在學(xué)期末組織每個(gè)小隊(duì)向同學(xué)展示整個(gè)工程問題解決的思路，并接受現(xiàn)場老師和學(xué)生的問答。授課效果出奇的好，學(xué)生參與度非常高，同時(shí)做了非常好的思考。在整個(gè)課程的實(shí)踐過程中，學(xué)生通過組隊(duì)模擬了將來走上工作崗位的團(tuán)隊(duì)合作模式，同時(shí)工程問題的拋出，容易激發(fā)學(xué)生的求知欲望，時(shí)刻想著問題、帶著問題去學(xué)習(xí)理論知識(shí)，這樣就很容易進(jìn)入課程授課模式，并積極參與與老師的互動(dòng)。這樣在教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固所學(xué)傳熱基礎(chǔ)知識(shí)，提高分析問題和解決問題的能力，同時(shí)培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)合作能力、表達(dá)和陳述素養(yǎng)、工程創(chuàng)新實(shí)踐能力。實(shí)現(xiàn)了CDIO教育模式中“個(gè)人與職業(yè)能力”、“在企業(yè)與社會(huì)的環(huán)境下構(gòu)思－設(shè)計(jì)－實(shí)現(xiàn)－運(yùn)作”兩項(xiàng)能力的培養(yǎng)。

3.3 依托科研平臺(tái)挖掘?qū)嵺`環(huán)節(jié)

目前，能源與化工系有廣東省分布式能源系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室這個(gè)科研平臺(tái)。該科研平臺(tái)有“氨吸收制冷設(shè)備”、“溴化鋰吸收式制冷機(jī)組”、“氯化鋰溶液除濕裝置”。教師可挖掘一些難度適宜的綜合傳熱問題的工程實(shí)踐，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)思考解決問題，必要時(shí)給與指導(dǎo)。在2010級(jí)～2011級(jí)傳熱學(xué)的授課過程中，筆者通過引導(dǎo)學(xué)生，有兩名學(xué)生獲得了省級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目并獲批立項(xiàng)。

4 結(jié)語

本文分析了專業(yè)基礎(chǔ)理論課程《傳熱學(xué)》的特點(diǎn)和授課現(xiàn)狀，借鑒CDIO先進(jìn)的教育理念，探討了增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的手段和方式?？赏ㄟ^實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、工程案例模擬實(shí)踐、依托廣東省分布式能源系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐等多種途徑實(shí)現(xiàn)理論課程授課中的實(shí)踐環(huán)節(jié)。結(jié)合筆者的授課實(shí)踐，探討了實(shí)踐環(huán)節(jié)的模式和效果?？傮w來說，三種實(shí)踐方式基于CDIO教育理念，培養(yǎng)目標(biāo)與CDIO培養(yǎng)目標(biāo)相符，教學(xué)效果好。CDIO教育理念是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，今后在實(shí)踐中結(jié)合東莞理工學(xué)院應(yīng)用性大學(xué)的目標(biāo)進(jìn)一步探索教學(xué)改革的策略和方法。

［1］郭曉娟，左遠(yuǎn)志．基于CDIO教育理念的《傳熱學(xué)》課程教學(xué)改革探討［J］．東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，18(3):113－115．

［2］韓智，張振虹，李興娟．基于CDIO理念的軟件工程課程教學(xué)改革［J］．計(jì)算機(jī)教育，2010(11):56－59．

［3］陶勇芳，商存慧．CDIO大綱對(duì)高等工科教育創(chuàng)新的啟示［J］．中國高教研究，2006(11):81－83．

［4］Johan Bankel．Benchmarking Engineering Curricula with the CDIO Syllabus［M］，Int J Engng ED，2005．