安全工程專業(yè)“熱工基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

文/王鵬飛　崔燕

安全工程專業(yè)“熱工基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

文/王鵬飛崔燕

摘要：熱工基礎(chǔ)是安全工程專業(yè)本科教學(xué)中非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。本文首先對(duì)我校安全工程專業(yè)熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析總結(jié)，在此基礎(chǔ)上提出教學(xué)改革的思路與方法。本文從課時(shí)設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及教學(xué)方法等方面提出實(shí)施課程教學(xué)改革的具體舉措和思路，為提高安全工程專業(yè)熱工基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：安全工程；熱工基礎(chǔ)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：碼：A

文章編號(hào)：號(hào)：2095-9214(2015)11-0105-02

基金項(xiàng)目：教育部高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)項(xiàng)目(TS11624)；湖南科技大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目(G31402)

一、引言

熱現(xiàn)象是自然界與科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中最普遍的物理現(xiàn)象，熱能是自然界能源資源的主要形式之一，能源的開發(fā)和利用在很大程度上是熱能的開發(fā)和利用。熱工基礎(chǔ)是一門由工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩部分基本內(nèi)容組成的綜合性課程，主要研究熱能利用的基本規(guī)律、提高熱能利用率的方法以及熱能利用過程和其他熱現(xiàn)象中的熱量傳遞的基本規(guī)律。熱工基礎(chǔ)包括工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩部分，工程熱力學(xué)主要研究熱能與機(jī)械能及其他形式的能量之間相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律，而傳熱學(xué)主要研究熱量傳遞的規(guī)律[1]。熱工基礎(chǔ)是現(xiàn)代工程技術(shù)人才必備的技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，是21世紀(jì)工科各類專業(yè)人才工程素質(zhì)的重要組成部分。為了適應(yīng)未來工程科學(xué)技術(shù)發(fā)展要求，湖南科技大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我?！?安全工程專業(yè)對(duì)培養(yǎng)方案進(jìn)行了修訂，本著“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的專業(yè)改革思路，把熱工基礎(chǔ)課程確立為安全工程專業(yè)的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程。針對(duì)我校安全工程人才培養(yǎng)方案及課程本身的特點(diǎn)，筆者對(duì)安全工程專業(yè)熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行改革與實(shí)踐。

二、安全工程專業(yè)熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

(一)課程學(xué)時(shí)設(shè)置方面

為了適應(yīng)時(shí)代和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)人才知識(shí)儲(chǔ)備的需求越來越寬廣，高等院校所開設(shè)的專業(yè)課程也不斷增加，從而縮短了原有課程的教學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)間。在此背景環(huán)境下，我校安全專業(yè)將“工程熱力學(xué)”和“傳熱學(xué)”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課的課時(shí)進(jìn)行適當(dāng)刪減，合并為一門48學(xué)時(shí)的“熱工基礎(chǔ)”。在原來的課程體系中，熱工基礎(chǔ)兩門課程分開設(shè)置，工程熱力學(xué)開設(shè)48學(xué)時(shí)，傳熱學(xué)開設(shè)32學(xué)時(shí)。由于該課程的教學(xué)內(nèi)容并未刪減，這就要求教師必須加快進(jìn)度，壓縮課時(shí)量，導(dǎo)致學(xué)生該門課程理解不透徹，知識(shí)掌握不夠全面，對(duì)理論知識(shí)不能很好的應(yīng)用。

(二)教學(xué)內(nèi)容方面

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)也得到了飛速的發(fā)展，已經(jīng)形成了嚴(yán)密的知識(shí)體系，它們相互滲透，有些內(nèi)容互為前提。雖然我校安全工程專業(yè)已將工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)整合為熱工基礎(chǔ)一門課程，但在目前的教材和課程教學(xué)中沒有做到真正融合，而是作為兩部分單獨(dú)講授，內(nèi)容各自獨(dú)立。目前，熱工基礎(chǔ)課程教材基本分為兩大類，即能源動(dòng)力類各專業(yè)教材及非能源動(dòng)力類專業(yè)教材。我校安全工程專業(yè)選用由高等教育出版社出版，張學(xué)學(xué)主編的“熱工基礎(chǔ)”教材，本教材可作為非能源動(dòng)力類專業(yè)大學(xué)本科48~64學(xué)時(shí)熱工基礎(chǔ)教材。在長(zhǎng)期的使用過程發(fā)現(xiàn)，教材內(nèi)容顯得過于穩(wěn)定，不能適時(shí)的跟上學(xué)科和工程技術(shù)的發(fā)展，對(duì)一些學(xué)科發(fā)展的新成果以及能源利用新方式反映較少；而且，教材內(nèi)容跟本專業(yè)結(jié)合不緊密，更適用于機(jī)械工程類專業(yè)選用。

(三)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的探索能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神有著不可替代的作用。目前，熱工基礎(chǔ)教學(xué)過程中存在偏重于理論知識(shí)的講授，而忽視學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。從學(xué)時(shí)設(shè)置上，熱工基礎(chǔ)課程總共48學(xué)時(shí)，其中理論課時(shí)42學(xué)時(shí)，而實(shí)驗(yàn)課時(shí)僅有6學(xué)時(shí)。由于大中院校擴(kuò)招，我校安全專業(yè)每屆學(xué)生人數(shù)在90人以上，而實(shí)驗(yàn)室設(shè)備臺(tái)數(shù)有限，部分實(shí)驗(yàn)只能由教師進(jìn)行演示性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手能力得不到提高。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核方面，缺乏嚴(yán)格的考核指標(biāo)體系，學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)的態(tài)度以及完成實(shí)驗(yàn)的好壞情況得不到體現(xiàn)。

(四)教學(xué)方法與教學(xué)手段方面

隨著教學(xué)改革的深入和現(xiàn)代科技的發(fā)展，多媒體教學(xué)已在全國(guó)高等院校得到普及。由于課時(shí)的壓縮，每堂課要求講解的內(nèi)容增加、信息量也相應(yīng)加大，為了加快教學(xué)進(jìn)度，一般采用多媒體進(jìn)行教學(xué)。如今，在熱工基礎(chǔ)教學(xué)中存在教師過分依賴多媒體，而放棄傳統(tǒng)板書的現(xiàn)象。熱工基礎(chǔ)是一門理論性極強(qiáng)的綜合性專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及的概念和理論公式的推導(dǎo)及計(jì)算較多。采用幻燈片將公式的推導(dǎo)過程進(jìn)行羅列，且以較快的速度進(jìn)行播放，學(xué)生很難跟隨教師的步驟，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)概念和公式不能很好的理解和應(yīng)用。熱工基礎(chǔ)課程既要求學(xué)生掌握能量轉(zhuǎn)換和熱量傳遞的基本理論知識(shí)，又要求學(xué)生熟悉主要熱工設(shè)備的工作原理、構(gòu)造特征和性能指標(biāo)，并能進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)分析計(jì)算，是理論與實(shí)踐相結(jié)合非常緊密的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。目前，教師在對(duì)熱工設(shè)備進(jìn)行講解時(shí)，缺乏工程背景的介紹和實(shí)物對(duì)照，僅以圖片和文字的形式展現(xiàn)給學(xué)生，使對(duì)其沒有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，達(dá)不到學(xué)習(xí)的效果。

三、安全工程專業(yè)熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)改革

(一)科學(xué)設(shè)置教學(xué)課時(shí)和教學(xué)內(nèi)容

熱工基礎(chǔ)課程包括工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩部分，所要講授的內(nèi)容相對(duì)較多，而且還需安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)。綜合多方面考慮，建議將熱工基礎(chǔ)課時(shí)定為64學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)為8學(xué)時(shí)。同時(shí)，建議將熱工基礎(chǔ)的兩部分(工程熱力學(xué)和傳熱學(xué))內(nèi)容融會(huì)貫通，形成一個(gè)系統(tǒng)有機(jī)的整體。在教材編排方面，應(yīng)注重各專業(yè)特色，教材內(nèi)容應(yīng)與專業(yè)特色緊密結(jié)合，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)學(xué)科和工程技術(shù)發(fā)展的新成果，不斷更新教材內(nèi)容，如數(shù)值傳熱學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)及冷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等。對(duì)于熱工基礎(chǔ)任課教師，應(yīng)注意引進(jìn)最新的學(xué)科成果，并將教學(xué)內(nèi)容與自己的科研方向結(jié)合起來，進(jìn)一步充實(shí)和豐富教學(xué)內(nèi)容。熱工基礎(chǔ)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)，努力提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力[2,3]。

(二)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)的實(shí)際演示和操作，使學(xué)生能對(duì)抽象的理論知識(shí)有直觀的了解和認(rèn)識(shí)，將理論和實(shí)際聯(lián)系起來。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)，可將實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目分為演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)及綜合性實(shí)驗(yàn)三類。演示和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生理解抽象概念，印證基本理論和基本規(guī)律，鞏固課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，熟悉各種儀器設(shè)備。

(三)改進(jìn)教學(xué)方法和手段

熱工基礎(chǔ)課程是一門綜合性的專業(yè)課程，既涉及能量轉(zhuǎn)換和熱量傳遞的基本理論知識(shí)，又包括熱工設(shè)備的工作原理、構(gòu)造特征和性能指標(biāo)，是理論與實(shí)踐相結(jié)合非常緊密的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。在進(jìn)行熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)時(shí)，針對(duì)該課程特點(diǎn)，必須采取多媒體與傳統(tǒng)板書相結(jié)合的教學(xué)方式。教師在備課時(shí)應(yīng)組織好教學(xué)內(nèi)容，哪些采用多媒體展示，哪些采用板書進(jìn)行講解，做到有的放矢。從筆者近幾年開展熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)，對(duì)于純理論推導(dǎo)部分采用多媒體的效果并不理想。因?yàn)榧兝碚摬糠郑狈ι鷦?dòng)有趣的畫面，單純的公式枯燥無(wú)味，且為了趕進(jìn)度幻燈片的切換速度往往較快，學(xué)生很難跟隨教師的節(jié)奏。對(duì)于公式的推導(dǎo)和計(jì)算例題講解，首先要求學(xué)生自己思考，并動(dòng)手推導(dǎo)。教師在進(jìn)行推導(dǎo)時(shí)，采用啟發(fā)的教育方式，盡量讓學(xué)生自己說出答案。這樣下來，大部分學(xué)生基本能掌握整個(gè)的推導(dǎo)過程，基本能夠達(dá)到預(yù)期的效果。在基礎(chǔ)理論的應(yīng)用部分應(yīng)發(fā)揮多媒體的作用，具體裝置和流程配以動(dòng)畫形式表達(dá)，教學(xué)內(nèi)容會(huì)更加具體形象，學(xué)生的情緒很快調(diào)動(dòng)起來，有了感性認(rèn)識(shí)，在進(jìn)行理論分析和計(jì)算，就顯得得心應(yīng)手。對(duì)于一些工程實(shí)踐內(nèi)容，例如內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造、制冷裝置等，可以采用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法，由教師帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)物講解，為學(xué)生提供一個(gè)直觀、感性的認(rèn)識(shí)[7-8]。

四、結(jié)語(yǔ)

我校安全工程專業(yè)具有鮮明的礦業(yè)特色，隨著采礦行業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及安全學(xué)科的拓展，安全工程專業(yè)其本身具有復(fù)雜性和特殊性，要求我們不斷探索和思考。熱工基礎(chǔ)是安全工程專業(yè)主干專業(yè)基礎(chǔ)課之一，為提高課程學(xué)習(xí)的質(zhì)量，應(yīng)圍繞改變傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法深化教學(xué)改革，不斷優(yōu)化人才培養(yǎng)過程。本文從教學(xué)課時(shí)設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及教學(xué)方法等方面，提出了進(jìn)行安全工程專業(yè)熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的具體措施和思路，為高校安全工程專業(yè)做好熱工基礎(chǔ)教學(xué)工作提供借鑒。

(作者單位：湖南科技大學(xué)能源與安全工程學(xué)院)

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