工程熱力學(xué)課程教學(xué)模式的改革與探索

馬海英　高峰　李東巖

[摘 要]該研究指出了工程熱力學(xué)進行課程模式改革的必要性，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、選擇多元混合式教學(xué)以及課程的考核評價這三方面闡述了工程熱力學(xué)實施課程模式改革的內(nèi)容，認(rèn)為開展混合式教學(xué)應(yīng)該注意激發(fā)教師開展課程改革的積極性等，以為其他專業(yè)理論課程的混合式教學(xué)提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]工程熱力學(xué)；課程教學(xué)模式；混合式教學(xué)

[中圖分類號] G642.41 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）11-0063-03

隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，教學(xué)對象、教學(xué)環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，相應(yīng)的教學(xué)模式、教學(xué)手段也必須依據(jù)教學(xué)對象的需求和教學(xué)環(huán)境的變化進行變革，于是MOOC、微課、視頻公開課等信息化數(shù)字教育資源引起了人們的廣泛關(guān)注，并被大規(guī)模應(yīng)用。[1]現(xiàn)代的教學(xué)對象接受新事物能力強，信息化、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)環(huán)境對他們具有很大的吸引力，而傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教師講解，學(xué)生被動接受知識，導(dǎo)致學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性缺失，這樣的教學(xué)方法及教學(xué)手段已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代信息化條件下的教學(xué)要求。如何利用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)課堂教育和課外學(xué)習(xí)的有機結(jié)合，改革教學(xué)模式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性與創(chuàng)造性，已經(jīng)成為當(dāng)代高等教育所面臨的重要課題。

一、工程熱力學(xué)課程實施教學(xué)模式改革的必要性

衡量課程教學(xué)模式的有效與否，關(guān)鍵看是否有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，是否有利于提升教學(xué)效果。有效的教學(xué)模式必須首先考慮教學(xué)對象的學(xué)習(xí)需求，以現(xiàn)有的教學(xué)環(huán)境為基礎(chǔ)，結(jié)合課程教學(xué)特點選擇合適的教學(xué)模式。

（一）課程的特點適合實施混合式教學(xué)

工程熱力學(xué)課程理論來源于實踐，應(yīng)用于實踐，它是將經(jīng)典熱力學(xué)的基本原理與工程應(yīng)用緊密結(jié)合的一門基礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)科。此課程的教學(xué)目的主要是培養(yǎng)學(xué)員應(yīng)用熱力學(xué)基本理論，分析解決工程實際中熱能的轉(zhuǎn)換問題，以提高能源利用的經(jīng)濟性。該課程具有理論性強、概念定律抽象、計算公式復(fù)雜以及工程應(yīng)用性強等特點，可以采用視頻、動畫、情景模擬等多種手段，幫助學(xué)生理解抽象的概念及實際熱工設(shè)備的工作流程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升教學(xué)效果。可見，該課程的特點適合實施混合式教學(xué)。[2]

（二）教學(xué)環(huán)境的改變要求改變教學(xué)模式

現(xiàn)代技術(shù)的不斷進步以及互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，為高校教學(xué)改革創(chuàng)造了有利條件。2015年7月，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，互聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)發(fā)展中所扮演的角色在從“輔助者”向“引導(dǎo)者”轉(zhuǎn)變。[3]“互聯(lián)網(wǎng)+”課程建設(shè)，給課程建設(shè)與課程改革模式探索提供了新的理念[4]，即利用信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺，讓互聯(lián)網(wǎng)與課程建設(shè)進行深度融合?；谶@種新理念，傳統(tǒng)的工程熱力學(xué)課程也可以借助“互聯(lián)網(wǎng)+”的平臺進行調(diào)整，豐富課程教學(xué)資源，用信息化改造它，以“線上線下”“課堂內(nèi)外”等方式進行教學(xué)模式改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)效果。

（三）教學(xué)對象的學(xué)習(xí)需求推動教學(xué)模式改革

目前，“95后”已成為高校的主要教學(xué)對象，他們生長在國家實施改革開放政策經(jīng)濟得到迅速發(fā)展的環(huán)境下，受西方文化的影響較大，自我意識強，個性張揚，獨立思考能力較強，思維活躍，易于接受新事物，學(xué)習(xí)模仿能力很強。隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，我們的教學(xué)對象更喜歡接受具有挑戰(zhàn)性、多樣性的教學(xué)模式，而以前的“粉筆+黑板”“滿堂灌”以及“一言堂”等單調(diào)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足他們的學(xué)習(xí)需求。教學(xué)對象這種學(xué)習(xí)需求的變化促使我們改革教學(xué)模式，“線上線下”“課堂內(nèi)外”等多種教學(xué)模式混合進行，不斷提高教學(xué)效果。因此在講授工程熱力學(xué)這門經(jīng)典課程時，教師可以結(jié)合“95后”學(xué)生的特點，采用多種教學(xué)資源，強化“以學(xué)生為本”的教育理念，引用混合式教學(xué)法對該課程進行教學(xué)改革。

二、工程熱力學(xué)課程教學(xué)模式改革的內(nèi)容

課程教學(xué)模式的改革，必須堅持“以學(xué)生為中心、提高教學(xué)效果”為基本目標(biāo)，依據(jù)課程特點、教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)需求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及教學(xué)評價方式等。

（一）優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

工程熱力學(xué)課程包括基本理論和工程應(yīng)用兩大部分內(nèi)容，既有經(jīng)典的理論推導(dǎo)，又與工程實踐緊密結(jié)合，因此課程內(nèi)容的優(yōu)化改革必須做到：一方面突出理論教學(xué)，優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、先進性和科學(xué)性；另一方面強化實踐教學(xué)，注重工程應(yīng)用，提高學(xué)生工程思維能力以及解決實際工程問題的能力。

例如第九章《氣體動力循環(huán)》主要討論熱力學(xué)在活塞式內(nèi)燃機和燃?xì)廨啓C動力裝置這兩類動力機中的原理。其特點為工程性強，內(nèi)容分散，涉及熱工設(shè)備多。因此本章內(nèi)容的優(yōu)化思路是讓學(xué)生在了解熱工設(shè)備的情況下，按照“實際—理論—實際”這樣一個思路組織教學(xué)內(nèi)容，重點掌握典型動力裝置的實際熱力循環(huán)、抽象簡化后的循環(huán)熱力過程以及提高實際熱工設(shè)備熱效率的途徑。有關(guān)活塞式內(nèi)燃機內(nèi)容的這一節(jié)，其講解順序可改為活塞式內(nèi)燃機概述—點燃式內(nèi)燃機循環(huán)—早期壓燃式內(nèi)燃機循環(huán)—現(xiàn)代壓燃式內(nèi)燃機循環(huán)，即定容加熱循環(huán)—定壓加熱循環(huán)—混合式加熱循環(huán)。教師在講解過程中，補充與實際生活密切相關(guān)的汽車內(nèi)燃機方面的知識，如結(jié)合壓縮比概念介紹汽車發(fā)動機相關(guān)內(nèi)容。這樣優(yōu)化后的內(nèi)容符合學(xué)員的認(rèn)知規(guī)律，內(nèi)容之間環(huán)環(huán)相扣，而且所補充的內(nèi)容與實際結(jié)合緊密，容易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于提升教學(xué)效果。

（二）選擇多元混合式的教學(xué)模式

工程熱力學(xué)課程教學(xué)模式改革，其目的是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、積極性，促進學(xué)生打好專業(yè)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生抽象概括、分析解決實際問題以及創(chuàng)新等綜合能力，因此我們在此課程中運用課堂面授、學(xué)生自學(xué)、網(wǎng)上教學(xué)、實驗教學(xué)等多元混合式的教學(xué)模式。

1.課堂面授。由于工程熱力學(xué)包含經(jīng)典的定理定律，通過課堂面授學(xué)生不僅可以掌握該課程的基本概念、基本定律，還可以通過教師示范、啟發(fā)引導(dǎo)、案例教學(xué)以及課堂討論等形式主動參與到學(xué)習(xí)活動中，以進一步加深理解課程內(nèi)容。比如在學(xué)習(xí)熱力系的概念及分類時，教師可先通過實例分析引出熱力系的概念和分類，再借助其他實例引導(dǎo)學(xué)生分析和分組討論，加深學(xué)生對這個知識點的理解和掌握。endprint

2.學(xué)生自學(xué)。工程熱力學(xué)是在人們長期的生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的，并且隨著實踐的發(fā)展而發(fā)展，許多規(guī)律的發(fā)現(xiàn)是許多科學(xué)家長期探索和研究的結(jié)果，因此其內(nèi)容非常豐富。要讓學(xué)生真正理解和懂得運用這門課程的有關(guān)知識，學(xué)生只有課堂學(xué)習(xí)是不夠的，還要在課外進行自學(xué)和鞏固練習(xí)。比如熱力學(xué)第一定律、第二定律的發(fā)現(xiàn)，第一類永動機、第二類永動機，科學(xué)家焦耳、克勞修斯、卡諾等生平及對熱力學(xué)的貢獻，這些內(nèi)容可以讓學(xué)生在課外查找資料自學(xué)，這樣不僅可以拓展學(xué)生視野，而且可以激勵學(xué)生，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。

3.網(wǎng)上教學(xué)。用信息技術(shù)制作網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課件，建設(shè)工程熱力學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程，通過網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺開展對學(xué)生的輔助教學(xué)，有利于彌補課堂學(xué)習(xí)資源的不足，提高教學(xué)效果。如噴管性能測定實驗是一個綜合性實驗，其目的是驗證并進一步加深對噴管中氣流基本規(guī)律的理解。由于該實驗設(shè)備多，操作流程復(fù)雜，并且有些步驟一旦操作失誤就有可能影響設(shè)備的正常工作，因此為了保證讓學(xué)生熟悉操作步驟，我們制作了噴管性能測定虛擬實驗，把虛擬實驗上傳至網(wǎng)上，讓學(xué)生課外在網(wǎng)上提前熟悉實驗的目的、操作步驟等，這樣不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以防止學(xué)生因不熟悉操作造成實驗設(shè)備故障。

4.實驗教學(xué)。工程熱力學(xué)主要研究熱能的有效利用，以提高能量利用經(jīng)濟性，它與人們的生活實際、工程實踐密切相關(guān)，工程應(yīng)用性強，因此在實際教學(xué)過程中為加強學(xué)生對所學(xué)理論的理解和提高學(xué)生分析解決實際問題的能力，可增加6學(xué)時的實驗教學(xué)。我們不僅進行原理性驗證實驗和綜合性實驗，而且還充分利用各種信息化手段和武器裝備部件開展實踐教學(xué)，將所學(xué)基礎(chǔ)理論與實際裝備型號發(fā)動機噴管設(shè)計引入課堂，加深學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用的感性認(rèn)識，并鼓勵學(xué)生開展研究性實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）課程考核評價體系多樣化

隨著教學(xué)內(nèi)容、方法與手段的改革，課程考核評價體系從內(nèi)容到方法也應(yīng)隨之改革。教師在混合式教學(xué)中，應(yīng)采取形成性評價和終結(jié)性評價的方式，并且加大形成性評價在教學(xué)評價中的比例。形成性評價更加注重學(xué)習(xí)過程，包括課前預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)、網(wǎng)上討論、課程作業(yè)、在線測試和網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)等；終結(jié)性評價主要指最后的筆試成績。課程考核評價的組織形式為筆試閉卷+平時考核（課堂表現(xiàn)、網(wǎng)上討論、課程作業(yè)、在線測試和網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)等）+實驗考核。注重形成性評價方式和多樣化的考核內(nèi)容，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以比較客觀地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

三、工程熱力學(xué)課程教學(xué)模式改革應(yīng)注意的問題

工程熱力學(xué)課程教學(xué)模式改革主要是利用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建設(shè)課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和開發(fā)各種與課程相關(guān)的教學(xué)資源，將課堂面授和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合，實現(xiàn)“課堂內(nèi)外”和“線上線下”的混合式教學(xué)。但由于混合式教學(xué)質(zhì)量受教師、學(xué)生等多方面因素的影響，導(dǎo)致其在實踐過程中存在著各種各樣的變化。為了保證教學(xué)質(zhì)量得到不斷提高，教師在開展混合式教學(xué)時需要注意處理好以下問題。

（一）重視調(diào)動教師開展課程教學(xué)模式改革的積極性

盡管在“以學(xué)生為本”的教學(xué)模式改革中，學(xué)生是主體，教師是引導(dǎo)者，但是教師的教學(xué)觀念、工作量、技能等方面對課程教學(xué)模式改革成功與否起重要作用。[5]混合式教學(xué)對教師提出了更高的要求，要求教師不僅能夠把知識傳授給學(xué)生，而且要掌握一定的信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，這就必須首先激發(fā)教師開展課程教學(xué)模式改革的積極性。

在教學(xué)觀念方面，教師要認(rèn)識到課程教學(xué)模式改革的必要性，積極主動提高教學(xué)業(yè)務(wù)水平，掌握多種教學(xué)方法和教學(xué)手段；在工作量方面，混合式教學(xué)需要教師做大量的工作，包括網(wǎng)上答疑、教學(xué)資源的制作與整理等，會花費教師大量的工作時間甚至是休息時間；在技能方面，各種教學(xué)資源、網(wǎng)絡(luò)課件學(xué)件的制作、混合式教學(xué)課程的組織實施等，需要教師掌握更多的教學(xué)技能。因此，在進行課程教學(xué)模式改革時，必須幫助教師樹立先進的教學(xué)理念，改變教學(xué)工作量認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)，加強教師在實施課程教學(xué)模式改革技能方面的培訓(xùn)，激發(fā)教師參加課程教學(xué)模式改革的積極性，提高改革成效。

（二）確保學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位

學(xué)生最終掌握知識、利用知識的能力是衡量教學(xué)效果的唯一標(biāo)準(zhǔn)，因此不管是課堂面授還是網(wǎng)上教學(xué)，學(xué)生都是學(xué)習(xí)的主體。[6]工程熱力學(xué)課程實施混合式教學(xué)，是教師在教學(xué)過程中為學(xué)生制定合適的知識體系和學(xué)習(xí)計劃，其余大部分工作都需要學(xué)生努力去掌握，并將課堂上的知識進行深化，聯(lián)系實際加以運用。因此，要讓學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)的重要性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性，給學(xué)生留出足夠的自由支配時間，提高課程教學(xué)模式改革的成效。

（三）實現(xiàn)課堂面授和網(wǎng)上教學(xué)的有機銜接

工程熱力學(xué)課程網(wǎng)上教學(xué)雖然具有豐富的教學(xué)資源、便利的溝通工具、先進的互動手段等優(yōu)勢，但在實際教學(xué)中教師應(yīng)進行系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計，明確哪些內(nèi)容適合網(wǎng)上教學(xué)，哪些內(nèi)容需要面授，更重要的是必須注意課堂面授和網(wǎng)上教學(xué)的有機銜接。如果缺少教師的系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計，課堂面授和網(wǎng)上教學(xué)脫節(jié)，不僅會影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果更會大打折扣。

四、結(jié)語

混合式教學(xué)是一種新型的教學(xué)模式，其通過課堂面授和網(wǎng)上教學(xué)的結(jié)合，為學(xué)生提供一種全新的學(xué)習(xí)環(huán)境。工程熱力學(xué)課程具有概念抽象、工程應(yīng)用性強、與實際結(jié)合緊密等特點，可通過優(yōu)化課程內(nèi)容、改革教學(xué)方式、改革考核形式等手段完成對課程教學(xué)模式的改革?；旌鲜浇虒W(xué)在實施過程中能充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，極大地提高課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 朱媛媛.混合式教學(xué)模式在動畫專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].大學(xué)教育，2016（5）：39-40.

[2] 張玲.混合式學(xué)習(xí)在高校教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育與職業(yè)，2010（20）：142-143.

[3] 國務(wù)院關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-07/04/content

_10002.htm.

[4] 陶會平.混合式教學(xué)在《管理學(xué)原理》課程教學(xué)中的應(yīng)用.[J].教育教學(xué)論壇，2016（43）：183-184.

[5] 毛曉仙，鄭騰鷹.高?；旌鲜浇虒W(xué)質(zhì)量制約因素分析[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2015（12）：14-15.

[6] 解筱杉，朱祖林.高?；旌鲜浇虒W(xué)質(zhì)量影響因素分析[J].中國遠(yuǎn)程教育，2012（10）：9-14+95.

[責(zé)任編輯：龐丹丹]endprint