非熱動專業(yè)熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)改革初探

張濤

摘要：熱工基礎(chǔ)課程作為上海電力學(xué)院非熱動專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，存在設(shè)置學(xué)時少、學(xué)生自我管理能力弱等問題。針對熱工基礎(chǔ)課程及教授對象的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、微課課程建設(shè)等方面就如何提高非熱動專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及效果進(jìn)行了初步探討，完善熱工基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法，培養(yǎng)具有專業(yè)特色的應(yīng)用型本科人才。

關(guān)鍵詞：熱工基礎(chǔ)；非熱動專業(yè)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）23-0114-02

隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熱科學(xué)已經(jīng)深入到熱能動力之外的機(jī)械、冶金、電子、信息工程、航空航天等領(lǐng)域，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[1]。熱工基礎(chǔ)課程是講述熱科學(xué)基礎(chǔ)知識的重要理論課程，包括工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩部分。其中工程熱力學(xué)篇主要研究熱能與其他形式能量（特別是機(jī)械能）之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、轉(zhuǎn)換規(guī)律及其應(yīng)用；傳熱學(xué)篇主要研究熱量傳遞的基本方式及其傳遞過程。

一、課程教學(xué)改革的必要性

上海電力學(xué)院（以下簡稱“我?！保┦且粋€以電力為特色的理工類高校，熱能與動力工程、自動化及電氣屬于我校的特色專業(yè)[2]。工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)作為熱能與動力工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，均需單獨(dú)開設(shè)，并設(shè)置較多課時。目前，針對熱能與動力工程專業(yè)，我校工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)均為64學(xué)時，學(xué)時較為充足。立足于學(xué)校的電力特色，我校很多非熱動專業(yè)均開設(shè)了相關(guān)課程，即熱工基礎(chǔ)課程。課程的兩部分內(nèi)容仍需獨(dú)立講授，但學(xué)時卻縮成為32課時，僅為熱動專業(yè)的1/4。

熱工基礎(chǔ)課程具有教學(xué)內(nèi)容豐富、知識面廣及涉及概念多等特點(diǎn)，對非熱動專業(yè)講授時需要對課程所包含的內(nèi)容進(jìn)行合理的取舍和刪減。此外，我校作為應(yīng)用型本科院校，對人才的培養(yǎng)模式不同于研究型大學(xué)，我校的電力特色和優(yōu)勢均集中于火力發(fā)電行業(yè)，在本科培養(yǎng)時更注重對學(xué)生實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，教學(xué)內(nèi)容在進(jìn)行取舍時，需有針對性的對應(yīng)行業(yè)的就業(yè)特色。

如今，“90后”已成為高校大學(xué)生的主體，“90后”大學(xué)生出生在社會轉(zhuǎn)型加劇、經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的時期，他們的學(xué)習(xí)行為是大學(xué)教學(xué)的重要組成部分。大學(xué)課堂不同于中學(xué)，其學(xué)習(xí)形式不依賴于教師的監(jiān)督，更多的是自我選擇、自我約束的過程。調(diào)查結(jié)果顯示，“90后”大學(xué)生在課余時間去圖書館的比例僅為25.7%，約有43%的學(xué)生選擇上網(wǎng)、睡覺、逛街；“90后”的大部分大學(xué)生不能自覺加強(qiáng)自我管理及培養(yǎng)自身學(xué)習(xí)的能力，更缺乏合理安排學(xué)習(xí)與生活的能力[3]。

此外，隨著網(wǎng)絡(luò)及智能設(shè)備的發(fā)展，“低頭族”已成為高校課堂的普遍現(xiàn)象?！暗皖^族”雖未直接影響課堂秩序，但卻使得課堂缺少師生的互動，對于上課教師積極性是一個重要打擊。調(diào)查表明，超過80%的大學(xué)生會在課堂上使用手機(jī)[4]。大學(xué)生手機(jī)依賴及手機(jī)軟癮已成為影響課堂教學(xué)效果的新因素。

學(xué)時少，理論內(nèi)容多，給非本專業(yè)的學(xué)生授課，再加上“90后”大學(xué)生本身的特點(diǎn)及手機(jī)對課堂的沖擊，使得熱工基礎(chǔ)課程的教師普遍反映課堂氛圍沉悶，教學(xué)效果差。針對以上內(nèi)容，有必要對本校非熱動專業(yè)的熱工基礎(chǔ)授課內(nèi)容、授課方式及課后輔導(dǎo)方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)改革，以改善課堂授課現(xiàn)狀，提升課堂師生的互動效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

二、熱工基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革及發(fā)展的思考

1.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排。熱工基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容要從整體上進(jìn)行把握，要分別把握工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)的主線，同時又要將兩門課的內(nèi)容融會貫通。主線相關(guān)的內(nèi)容要重點(diǎn)講，主線以外的內(nèi)容可以略講或是一帶而過。以電力為特色時，工程熱力學(xué)的主線為探討熱能是如何轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而傳熱學(xué)的主線為探討熱能的傳遞方式。

在探討熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的方式及所需遵從的定律時，工程熱力學(xué)部分可按“一個循環(huán)、兩種工質(zhì)、兩個定律、四個過程”進(jìn)行展開。一個循環(huán)指的是朗肯循環(huán)，是熱力發(fā)電廠最基本的循環(huán)。兩種工質(zhì)分別為理想氣體和水蒸氣。理想氣體性質(zhì)簡單，借助理想氣體有助于分析復(fù)雜過程或循環(huán)的關(guān)鍵影響因素，指導(dǎo)實際氣體過程或循環(huán)；水蒸氣易獲得，潛熱大，是最常用的實際氣體之一，也是目前火電廠的通用工質(zhì)。兩個定律是指熱力學(xué)第一定律和第二定律，第一定律指出熱能轉(zhuǎn)化的普遍性及守恒性，第二定律指出熱能轉(zhuǎn)換的方向、條件以及限度。四個過程通常是指理想氣體的四個熱力過程，包括定容、定壓、定溫和定熵，其可作為分析以理想氣體或非理想氣體為工質(zhì)的動力裝置循環(huán)的理論基礎(chǔ)。

在探討熱能傳遞的方式及需要遵從的定律時，傳熱學(xué)部分可按“一個概念、一個公式、兩個定律、三種方式”進(jìn)行展開。一個概念，即熱阻的概念，結(jié)合高中的電路圖，介紹溫差、熱流、熱阻組成的熱網(wǎng)絡(luò)圖。三種方式即為傳熱的三種基本方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。一個公式和兩個定律分別為三個基本過程的過程方程式，包括對流換熱的牛頓冷卻公式、導(dǎo)熱的傅里葉定律及黑體輻射的四次方定律。

2.教學(xué)方法與手段。雖然現(xiàn)在微課、慕課給了學(xué)生更多的學(xué)習(xí)途徑，也使得學(xué)習(xí)的時間、地點(diǎn)更自由，但是從“90后”學(xué)生的特點(diǎn)及高校的管理角度出發(fā)，傳統(tǒng)的教師課堂講解仍是主流方式。但隨著社會的進(jìn)步，對學(xué)生解決實際問題能力及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)受到越來越多的高校及用人單位的重視。改革教學(xué)方法，探索適應(yīng)新形式下的教學(xué)模式勢在必行。多媒體與板書相結(jié)合是目前最常用的教學(xué)方式，但要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好的理解教學(xué)內(nèi)容，可在以下兩個方面進(jìn)行必要的改進(jìn)。（1）引導(dǎo)及互動式教學(xué)。學(xué)生的注意力時間有限，一味地講授很容易使課堂變得無味，因此課堂教學(xué)形式要多樣化。教師在教學(xué)中主要起引導(dǎo)作用，調(diào)動學(xué)生思考的積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。講授過程中可通過日常生活中的常見現(xiàn)象引入問題，通過討論讓學(xué)生知其然，再通過講解讓學(xué)生知其所以然。以工程熱力學(xué)為例，如可通過第一類、第二類永動機(jī)引出熱力學(xué)第一定律、第二定律的教學(xué)內(nèi)容。以傳熱學(xué)為例，在講述三種傳熱方式時，可引入以下問題：為什么水杯大多是非金屬的；為什么羽絨服比棉服保暖；同樣是25℃的室內(nèi)，為什么夏天穿短袖就可以，而冬天卻要穿薄毛衣；等等。（2）加強(qiáng)實驗及實踐環(huán)節(jié)。對非熱動專業(yè)的學(xué)生來講，熱工基礎(chǔ)課程不可能設(shè)置單獨(dú)的實踐環(huán)節(jié)，這就需要教師統(tǒng)籌學(xué)院已有的實驗器材、設(shè)備采購，并結(jié)合課程內(nèi)容，組織學(xué)生學(xué)習(xí)、理解知識點(diǎn)在“應(yīng)用型”或“設(shè)計型”工程上的應(yīng)用。該環(huán)節(jié)可設(shè)置在學(xué)期初或?qū)W期末，學(xué)期初可增強(qiáng)學(xué)生對該課程的興趣，同時在后續(xù)教學(xué)中可作為切入點(diǎn)；學(xué)期末可幫助學(xué)生復(fù)習(xí)所學(xué)知識點(diǎn)，加深對課堂內(nèi)容的理解。

3.微信公眾平臺的微課建設(shè)。課程教學(xué)應(yīng)更多的借助這些網(wǎng)絡(luò)工具，適應(yīng)新時期的潮流，微課、慕課的興起就是很好的證明。微信公眾平臺可以便捷、及時的向用戶推送文字、圖片、視頻等內(nèi)容，讓使用者獲得更好的體驗。相較于傳統(tǒng)的網(wǎng)頁式微課，利用微信公眾平臺進(jìn)行微課平臺建設(shè)具有明顯的優(yōu)勢。（1）及時傳播。微信公眾平臺推送消息時，所有的用戶都可以實時接收消息，學(xué)生能及時接收課程資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生遇到問題可與教師及時溝通或一對一交流。（2）高效溝通。微信公眾平臺的即時通訊為教師與學(xué)生構(gòu)建了一個交流溝通平臺。學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生之間都可實時溝通交流。當(dāng)該問題是共性問題時，教師還可以建立微信討論組，參與到學(xué)生的討論中，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)難題。（3）低成本。微信公眾平臺功能強(qiáng)大，資費(fèi)低廉，并對硬件要求較低，目前市面上幾乎所有的智能手機(jī)上均可操作。相對于線下輔導(dǎo)，其具有較低的開發(fā)及維護(hù)費(fèi)用，并且有利于課程資源的傳播及利用。

三、結(jié)語

課程改革是課程建設(shè)的重要內(nèi)容，課程的教改應(yīng)與學(xué)生特點(diǎn)、學(xué)校特色、教育發(fā)展趨勢緊密結(jié)合。作為非熱動專業(yè)的基礎(chǔ)課，熱工基礎(chǔ)課程的教改應(yīng)側(cè)重于應(yīng)用，并結(jié)合專業(yè)特色進(jìn)行合理的內(nèi)容、課時設(shè)置，同時教師要善于利用學(xué)生對智能設(shè)備的依賴性，將其作為媒介，輔助學(xué)生的學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張學(xué)學(xué).熱工基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2015.

[2]http：//www.shiep.edu.cn/about_suep/

[3]伍玉功，黃首燕.90后大學(xué)生學(xué)習(xí)行為問題初探[J].大學(xué)教育，2013，（13）：72-73.

[4]徐文明.大學(xué)課堂手機(jī)軟癮干預(yù)取向特征分析及發(fā)展方向[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2016，24（5）：752-755.