關(guān)于工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的教學(xué)優(yōu)化研究*

（南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 湖南衡陽 421001）

引言

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)包含“工程熱力學(xué)”與“傳熱學(xué)”兩個部分，以研究熱能與其它形式能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律、有效利用及熱量傳遞規(guī)律為基本內(nèi)容。在現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展中，熱科學(xué)被廣泛地應(yīng)用到了機(jī)械、冶金、化工、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、電子信息等領(lǐng)域，在解決與熱學(xué)有關(guān)的技術(shù)問題中發(fā)揮著重要作用。在理工科很多專業(yè)的人才培養(yǎng)中占據(jù)重要地位，在高等教育中越來越被重視與推廣。

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)是專業(yè)課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，同時該課程的學(xué)習(xí)需要學(xué)生大一、大二扎實的公共基礎(chǔ)課程知識。該課程作為一門典型的工科學(xué)科，基本原理和基本概念邏輯性與抽象性較強(qiáng)，工程實際與理論分析相互交叉滲透，需要學(xué)生有著較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。課程所涉及的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，高校教師教學(xué)和學(xué)生理解掌握上都存在一定的困難。多年來各高校教師都在不斷探索、優(yōu)化本門課程的教學(xué)，以提高教學(xué)成果。筆者在工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的課程教學(xué)實踐中，采納他人的意見、總結(jié)自身的教學(xué)成果，提出了基于小組合作學(xué)習(xí)教學(xué)模式的課程優(yōu)化改革方案。

一、小組合作學(xué)習(xí)模式

小組合作學(xué)習(xí)是以學(xué)習(xí)為目的，將小組學(xué)生進(jìn)行合理分組，旨在共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)方式。該學(xué)習(xí)模式下學(xué)生有明確的分工，在提升小組內(nèi)各成員水平的前提下，促進(jìn)小組整體成績的提升。由于合作學(xué)習(xí)的顯著教學(xué)效果，被人們譽(yù)為“近幾十年來最重要和最成功的教學(xué)改革”。

二、理論教學(xué)

1.理論教學(xué)存在的問題

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)是學(xué)習(xí)各種動力裝置能量轉(zhuǎn)換原理、工作循環(huán)的基礎(chǔ)課程。該課程幫助學(xué)生理解各種能量轉(zhuǎn)換機(jī)械工作特點，為機(jī)械大類專業(yè)學(xué)生以后在改進(jìn)機(jī)械機(jī)構(gòu)和性能中能量轉(zhuǎn)換方面的工作提供了必要的理論基礎(chǔ)知識。在實際教學(xué)過程中，本課程公式繁多、涉及大量高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等公共基礎(chǔ)課方面的知識。但有限的課程課時安排并不能讓學(xué)生很好地掌握有關(guān)內(nèi)容，與此同時學(xué)生對知識的掌握程度不能得到及時的反饋，容易使學(xué)生產(chǎn)生抵觸情緒，所以傳統(tǒng)的理論教學(xué)不能較好地適應(yīng)該門課程的教學(xué)。

2.理論教學(xué)的優(yōu)化

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)是工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)兩門課程的融合，該課程作為工科學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，在不同專業(yè)領(lǐng)域都有涉及，但是各專業(yè)對于該課程的知識側(cè)重點不完全相同。我們應(yīng)當(dāng)針對不同專業(yè)對該課程的學(xué)習(xí)要求，適當(dāng)改變教學(xué)的側(cè)重點，對課程內(nèi)容進(jìn)行合理取舍，在學(xué)生掌握工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)基本理論知識的同時，又不會有過重的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。[1]

三、實踐教學(xué)

當(dāng)前的工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)主要側(cè)重于理論知識的教學(xué)，學(xué)生實際動手能力的鍛煉不足，針對教學(xué)實際情況提出以下幾點不足：

1.實踐教學(xué)存在的問題

（1）實驗設(shè)備陳舊、不足，好多學(xué)生分配到一組進(jìn)行實驗，很多學(xué)生并沒有實際參與到實驗中，只是在一旁觀看，無法達(dá)到實驗教學(xué)的真正效果。

（2）實驗安排的課時數(shù)較少，實驗內(nèi)容單一，學(xué)生對理論知識與實驗之間的聯(lián)系理解不夠。課程的實驗一般依附于課堂理論教學(xué)，課程實驗的成績對課程總體成績影響不大，學(xué)生的實驗成績沒有硬性的衡量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致學(xué)生對實驗不重視。

（3）據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)前我國熱工類課程由30-45歲的中青年教師構(gòu)成。他們學(xué)歷層次較高，但并不具有較強(qiáng)的實際動手能力，對實驗的指導(dǎo)能力有限。[2]

2.實驗教學(xué)的優(yōu)化

（1）配備現(xiàn)代化的實驗設(shè)備，當(dāng)今科技發(fā)展日新月異，落后的實驗設(shè)備已經(jīng)無法滿足對學(xué)生的培養(yǎng)要求。盡量增加實驗設(shè)備的數(shù)目，讓更多的學(xué)生參與到實驗動手的學(xué)習(xí)過程中。

（2）合理設(shè)置實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，以實驗作為依托，幫助學(xué)生理解抽象的理論知識。加大對實驗操作環(huán)節(jié)的考核力度，增大實驗在課程成績中的比重。讓學(xué)生自行設(shè)計實驗方案，鍛煉實際創(chuàng)新能力，實驗開始之前對預(yù)習(xí)做出考核。實驗如果是分組完成，小組內(nèi)部對各成員實驗表現(xiàn)做出評價，供教師最后參考。

（3）不斷提高中青年教師的實踐水平，有計劃地對實驗教師進(jìn)行培訓(xùn)、進(jìn)修。加強(qiáng)學(xué)校之間的合作交流，互相學(xué)習(xí)借鑒優(yōu)秀的實驗教學(xué)方法。

四、教學(xué)過程設(shè)計

傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，我們更多的是強(qiáng)調(diào)教師在課堂上對實際問題進(jìn)行引入、分析、解答。教師在課堂中扮演主角，而學(xué)生被動地接受知識，導(dǎo)致教師在教授過程中可能會存在內(nèi)容的遺漏，學(xué)生在聽課過程中知識也存在難以全面掌握的現(xiàn)象。小組合作學(xué)習(xí)模式中，對學(xué)生進(jìn)行合理的分組，一般是4-6人為以小組，小組成員自行選出小組長一名。對于即將學(xué)習(xí)的章節(jié)，教師提前給各個小組布置一些章節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)并提出一些實際問題讓學(xué)生大膽地思考，大膽地表達(dá)出自己地想法，如“為什么同樣的氣溫下南方的冬天感覺比北方的冷？”。在未來的課程中各個小組須用幻燈片對本小組的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行總結(jié)匯報。小組長主要負(fù)責(zé)安排小組內(nèi)成員學(xué)習(xí)任務(wù)的分配，對小組內(nèi)部成員的學(xué)習(xí)表現(xiàn)做出評判。課堂上抽查各個小組的學(xué)習(xí)情況，即隨機(jī)抽取某些小組進(jìn)行學(xué)習(xí)匯報，匯報完畢后其他小組的同學(xué)對匯報小組的學(xué)習(xí)內(nèi)容提出質(zhì)詢，匯報小組成員負(fù)責(zé)解答。教師根據(jù)問題的難度以及匯報小組成員對問題解釋的深度對該小組成員的學(xué)習(xí)情況做出評判，對于難度較大的、學(xué)生難以解決的問題教師再做出專業(yè)的解答。

小組合作學(xué)習(xí)模式旨在小組成員合作完成教師布置的教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生合作解決問題的能力。實踐表明小組合作的學(xué)習(xí)模式更多地給予了學(xué)生在課堂上的參與度，加強(qiáng)了師生課堂上的互動，更大程度地活躍了課堂氣氛，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。教師在教學(xué)過程中為充當(dāng)引導(dǎo)者、解惑者。

五、教學(xué)方法優(yōu)化

1.提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

偉大的科學(xué)家愛因斯坦曾經(jīng)說過“興趣是最好的老師?！奔词虑楸旧硪鹆艘粋€人的濃厚的興趣，那么就會主動地探索、實踐，這比被動地去學(xué)習(xí)效果來得更好、更顯著。小組合作學(xué)習(xí)也應(yīng)當(dāng)充分考慮如何保持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的問題，此方法使用的前期往往有較好的效果，但是隨著問題難度的增加，部分學(xué)生會產(chǎn)生消極應(yīng)對。小組合作學(xué)習(xí)過程中教學(xué)方法應(yīng)當(dāng)靈活豐富，充分利用多媒體作為知識傳播的媒介，在學(xué)習(xí)過程中插入視頻、圖片吸引學(xué)生。課堂上對學(xué)生提出的熱學(xué)實際問題應(yīng)該更多地貼近學(xué)生的日常生活，以生活中的普通現(xiàn)象作為切入點，加強(qiáng)學(xué)生的思考，提高學(xué)習(xí)的主動性。[3]

2.提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率

小組合作學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)讓每個學(xué)生都充分投入到合作學(xué)習(xí)的過程中去，每個人都應(yīng)當(dāng)為教師布置給小組章節(jié)問題的解決進(jìn)行思考，真正有所收獲。不能將小組合作學(xué)習(xí)流于形式，把學(xué)習(xí)任務(wù)讓組內(nèi)的某一個人或某幾個人承擔(dān)。小組合作學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)合理安排，不適合作為小組合作模式學(xué)習(xí)的內(nèi)容應(yīng)根據(jù)實際情況適當(dāng)變換教學(xué)方法，對一些課程中的重點、難點教師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)引導(dǎo)。

在合作學(xué)習(xí)的過程中，應(yīng)當(dāng)及時對每個小組任意的同學(xué)進(jìn)行考核，考核形式多樣：有小組內(nèi)部成員對成績的打分；有其他小組以及教師對匯報小組學(xué)習(xí)情況的打分等，最后教師對各方的考核結(jié)果做綜合評判。小組合作學(xué)習(xí)還應(yīng)當(dāng)合理給予學(xué)生爭取更好成績的機(jī)會，在平時的匯報中，每個同學(xué)都可以代表本組向同學(xué)們做出學(xué)習(xí)匯報，代表本組匯報的同學(xué)將得到較高的分?jǐn)?shù)，其他非匯報小組的同學(xué)若向匯報小組的同學(xué)提出較好的質(zhì)詢問題也可以得到相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。每節(jié)課后都應(yīng)當(dāng)布置作業(yè)作為課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的鞏固。在課程整體的考核上，適當(dāng)加強(qiáng)學(xué)生平時小組合作學(xué)習(xí)成績的比重，更加突出合作學(xué)習(xí)的重要性，將學(xué)生的思想觀念由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，以掌握知識作為課堂教學(xué)的目的，而不是單純?yōu)榱藨?yīng)付考試去學(xué)習(xí)。

結(jié)語

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)是機(jī)械大類專業(yè)中的一門學(xué)科平臺課程，源于工程實際問題，其發(fā)展也服務(wù)于工程實際問題。改革應(yīng)注重素質(zhì)能力的培養(yǎng)和提高，以培養(yǎng)具有實際創(chuàng)新能力的工程型和應(yīng)用型人才。該課程涉及內(nèi)容廣泛，包括工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)以及一部分流體力學(xué)和熱工設(shè)備方面的知識。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)科學(xué)施教，在教學(xué)方法方面大膽進(jìn)行改革創(chuàng)新。

筆者的觀點以自身的教學(xué)實踐為基礎(chǔ)，提出現(xiàn)在高等教育中工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)所存在的一些問題，并給予一些教學(xué)優(yōu)化意見。以小組合作學(xué)習(xí)的模式需要不斷地進(jìn)行理論完善和實踐研究，以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，實現(xiàn)普通高等教育的真正價值，為我國高素質(zhì)的工程技術(shù)人員的培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。

[1]秦萍,袁艷平,畢海權(quán).工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)教學(xué)改革及教學(xué)法研究[J].制冷與空調(diào)，2012（06）：614-617.

[2]周東一，石楚平，袁文華，肖飚.機(jī)械大類專業(yè)熱工基礎(chǔ)教學(xué)改革的研究與實踐[J].制冷與空調(diào)，2009（01）：87-90.

[3]章國芳.機(jī)械專業(yè)“熱工基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的實踐與思考[J].中國電力教育，2011（11）：119-120.