參與模式下熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程教學(xué)和考核方法研究

管勇 胡萬玲 周文和 陳玉英 李志偉 董昕玥

摘要：針對熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程教學(xué)中存在的問題，基于參與式教學(xué)法，從領(lǐng)悟課程體系整合課程教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)方法提高教學(xué)效果、注重實踐教學(xué)鞏固課堂教學(xué)、加強科研實訓(xùn)環(huán)節(jié)開闊學(xué)生視野，以及構(gòu)建考核方法突出能力培養(yǎng)等方面，探討熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程教學(xué)改革的具體措施，以期對熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的提升提供參考。

關(guān)鍵詞：熱質(zhì)交換原理與設(shè)備；教學(xué)改革；參與式教學(xué)；考核方法

中圖分類號：G642文獻標(biāo)志碼：A文章編號：10052909（2018）03009505為適應(yīng)教育部新的學(xué)科目錄，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)（簡稱“建環(huán)專業(yè)”）本著加強基礎(chǔ)，提高學(xué)生能力的原則，在課程設(shè)置上新增了三門學(xué)科平臺課程，熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程便是其中之一。該課程是建環(huán)專業(yè)的一門主干專業(yè)理論課，是后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)，起著連接專業(yè)基礎(chǔ)課與技術(shù)課的橋梁作用[1]，因此，在課程體系中占有十分重要的地位。

蘭州交通大學(xué)建環(huán)專業(yè)于1999年開設(shè)熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程，原授課32學(xué)時，無實驗環(huán)節(jié)。為夯實基礎(chǔ)，強化實踐教學(xué)，增設(shè)了4學(xué)時的實驗環(huán)節(jié)，并將學(xué)時提高至48學(xué)時，課程教學(xué)與實驗安排在第5學(xué)期。在10余年的教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)：（1）教學(xué)方式不能很好地適應(yīng)教學(xué)需求，無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；（2）教學(xué)效果不理想，學(xué)生不能很好地掌握課程核心知識點；（3）課程學(xué)習(xí)對學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用不夠顯著；（4）課程考核方法單一，弱化了課程教學(xué)的過程性考核，未能體現(xiàn)對創(chuàng)新能力的考核。

為了提高課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，針對教學(xué)中存在的上述問題，筆者開展了熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程教學(xué)的改革與實踐，提出并實施了參與模式下課程教學(xué)和考核方法的改革，如圖1所示。

管勇，等參與模式下熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程教學(xué)和考核方法研究

一、深刻領(lǐng)悟課程體系，優(yōu)化整合課程教學(xué)內(nèi)容

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程是將原來供熱、供燃氣、通風(fēng)及空調(diào)工程專業(yè)中涉及熱質(zhì)交換原理和設(shè)備的共性內(nèi)容整合，在傳熱學(xué)、流體力學(xué)和工程熱力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課基礎(chǔ)上，經(jīng)綜合、充實、整理加工形成的一門平臺課程[2]，其目的是講授專業(yè)各課程所涉及的共性知識，如基本原理、基礎(chǔ)設(shè)備等，以減少內(nèi)容的重復(fù)。

為深度理解熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程在課程體系中的定位和教學(xué)要求，首先組織任課教師認(rèn)真學(xué)習(xí)建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，研討培養(yǎng)目標(biāo)與專業(yè)核心課程之間的對應(yīng)關(guān)系，以工程教育專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向，根據(jù)課程性質(zhì)和授課內(nèi)容設(shè)定各專業(yè)核心課程的支撐強度權(quán)重；其次，根據(jù)專業(yè)核心課程及其權(quán)重，選定教材，梳理各主干課程的核心知識點。為滿足培養(yǎng)方案的要求，統(tǒng)一選定高校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會推薦的“十二五”本科國家級規(guī)劃教材；再次，組織任課教師認(rèn)真研讀教材，利用例會時間分析和討論各課程內(nèi)容的重復(fù)性問題，通過討論交流發(fā)現(xiàn)傳熱學(xué)課程中的“傳熱和換熱器”和“傳質(zhì)過程”、工程熱力學(xué)課程中的“混合氣體及濕空氣”以及暖通空調(diào)課程中的“濕空氣的焓濕圖及其應(yīng)用”等章節(jié)內(nèi)容與熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程在不同程度上有重復(fù)，對此，由課程負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)講授任務(wù)，組織對應(yīng)課程的任課教師確定教學(xué)大綱與教學(xué)計劃；最后，基于學(xué)校專業(yè)定位和辦學(xué)特色，由專業(yè)負(fù)責(zé)人組織專家審定教學(xué)大綱和教學(xué)計劃。通過上述措施，一方面讓課程任課教師從人才培養(yǎng)目標(biāo)的層面理解課程定位、人才培養(yǎng)目標(biāo)與課程核心知識點的權(quán)重關(guān)系，深入理解專業(yè)名稱更改后內(nèi)涵與外延的變化；另一方面，讓任課教師熟悉本專業(yè)不同課程間課程核心知識點的分布，有利于任課教師對專業(yè)知識形成整體觀念，從而優(yōu)化整合本課程教學(xué)內(nèi)容。

二、改進教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程主要包括熱質(zhì)交換原理與熱質(zhì)交換設(shè)備兩部分，重點研究發(fā)生在建筑環(huán)境與設(shè)備中的熱質(zhì)交換原理及相應(yīng)的設(shè)備熱工計算方法，課程涉及知識面廣、綜合性高、理論性強、難度大。

為了做好課程教學(xué)工作，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高教學(xué)效果，針對上述教學(xué)中存在的問題，基于參與式教學(xué)法對現(xiàn)有教學(xué)方法進行改進。

（1）任課教師根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)所對應(yīng)的課程核心知識點，以參與式教學(xué)法為主線，依據(jù)教學(xué)大綱，吃透教材、突出重點、注意難點做好備課，在備課中要提出培養(yǎng)學(xué)生能力的具體教學(xué)內(nèi)容和方法，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（2）針對課程特點，改變傳統(tǒng)的單一的板書教學(xué)方式，采用多媒體課件 + 傳統(tǒng)板書的形式組織教學(xué)。對于基本原理中關(guān)于理論推導(dǎo)章節(jié)仍采用傳統(tǒng)黑板板書的方式，以強化學(xué)生對熱質(zhì)交換機理與求解過程的理解，給學(xué)生留夠緩沖思考的時間。對于設(shè)備工作原理、類型以及結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，采用PPT課件或播放設(shè)備系統(tǒng)現(xiàn)場運行視頻的方式，讓學(xué)生直觀了解實際工程各種熱質(zhì)交換設(shè)備，豐富課堂內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而保證教學(xué)質(zhì)量，強化專業(yè)素養(yǎng)[3]。

（3）對于多媒體課件，采用任課教師集體備課的形式，先討論課程中那些章節(jié)內(nèi)容有學(xué)生參與互動的環(huán)節(jié)，然后結(jié)合典型工程實際問題和任課教師熟悉擅長的內(nèi)容制作多媒體課件。在授課過程中，堅持貫徹“少而精”的原則，突出重點，抓住根本，實施好參與式教學(xué)，以突出學(xué)生的主體地位和任課教師的主導(dǎo)作用。及時總結(jié)教學(xué)開展和學(xué)生吸收情況，并將結(jié)果反饋給課程其他教師，以便相互學(xué)習(xí)、共同提高。與此同時，將修改好的多媒體課件提供給學(xué)生，節(jié)省學(xué)生課堂記筆記的時間，以便學(xué)生專心聽課。

（4）熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程屬于專業(yè)平臺課程，一般放在專業(yè)課程之前開設(shè)，由于學(xué)生對相關(guān)設(shè)備不熟悉，加上課程學(xué)時的不斷壓縮，雖然可采用圖片或視頻對設(shè)備做展示，但多是局部的，缺乏系統(tǒng)性。為此，任課教師依據(jù)不同章節(jié)授課需求，組織學(xué)生參觀學(xué)校建環(huán)專業(yè)籌建的美的中央空調(diào)陜甘寧實訓(xùn)基地、暖通空調(diào)設(shè)備實物與模型展室以及教學(xué)實驗臺等，讓學(xué)生對熱質(zhì)交換設(shè)備形成系統(tǒng)認(rèn)識，以便能夠積極主動地參與教學(xué)過程，實現(xiàn)師生互動。

（5）利用現(xiàn)代信息技術(shù)，搭建信息反饋平臺，如創(chuàng)建授課班級QQ群、微信群或網(wǎng)教平臺等，及時收集學(xué)生對課程反饋信息，結(jié)合課程進程開展課程問卷調(diào)查，任課教師根據(jù)反饋信息，適時對授課進度與授課環(huán)節(jié)進行修正。

三、注重實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，鞏固課堂教學(xué)

實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生分析能力和解決問題能力的重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)生獲得工程師素養(yǎng)的基本訓(xùn)練環(huán)節(jié)。為了提升學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，在實驗教學(xué)中采用分層次實驗方法，即指導(dǎo)教師根據(jù)課程培養(yǎng)學(xué)生能力目標(biāo)，設(shè)定實驗的目的、提供主要的實驗測試儀器與實驗設(shè)備、相關(guān)設(shè)備與儀器的操作說明，鼓勵感興趣的學(xué)生根據(jù)給定條件，利用課余時間查閱相關(guān)文獻，自行設(shè)計實驗方案、實驗步驟、數(shù)據(jù)分析方法，指導(dǎo)教師對于學(xué)生提出的方案給出指導(dǎo)性建議，在其方案達到實驗條件之后，分組或獨立開展實驗任務(wù)，完成并上交實驗報告。對于被動消極的學(xué)生，由指導(dǎo)教師給定實驗方法和實驗步驟，實驗前要求這部分學(xué)生對實驗進行預(yù)習(xí)，指導(dǎo)教師講解實驗原理和關(guān)鍵操作步驟，實驗時讓學(xué)生分組獨立操作，指導(dǎo)教師有計劃地檢查學(xué)生的操作和記錄，防止學(xué)生包辦代替和放任自流。對于實驗過程表現(xiàn)突出的學(xué)生，可以讓其擔(dān)任實驗指導(dǎo)顧問，協(xié)助指導(dǎo)其他學(xué)生完成實驗測試。在實驗成績評定方面自主設(shè)計者的成績要顯著高于被動實驗者。通過這些措施，一方面激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的欲望，另一方面也可讓學(xué)生體會到解決實際問題并取得成功后的喜悅，進而提高學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。分層次實驗較好地展現(xiàn)出了學(xué)生解決實際問題的能力。例如，在散熱器熱工性能測試中學(xué)生能夠想到并運用流量計和稱重法對比測試流體質(zhì)量流量；在噴淋室熱工實驗中，學(xué)生能夠利用所提供的水銀溫度計自制干濕球溫度計測試空氣的溫濕度，對現(xiàn)有溫濕度自記儀進行標(biāo)定校正。

由于熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程理論性強、難度大，所以，適當(dāng)布置一定量的作業(yè)非常必要。學(xué)生通過作業(yè)復(fù)習(xí)鞏固理論知識，任課教師通過批閱作業(yè)，了解學(xué)生對課程核心知識點的整體掌握情況，并在此基礎(chǔ)上設(shè)置習(xí)題課。習(xí)題課主要配合課堂講授，針對學(xué)生作業(yè)或?qū)W習(xí)中存在的共性問題，講解典型題目，傳授解題方法和技巧，增強學(xué)生的推理和運算能力。

為了促進師生交流，課程設(shè)置了答疑和質(zhì)疑環(huán)節(jié)，其目的是在學(xué)生獨立學(xué)習(xí)、獨立思考的基礎(chǔ)上，針對學(xué)生在聽課、作業(yè)以及課外閱讀參考資料時出現(xiàn)的疑難問題進行具體的解答和指導(dǎo)。在答疑過程中，教師細心傾聽學(xué)生提出的問題，弄清疑難所在，指出方向或提供相關(guān)參考資料。對于被動不能提出問題者，任課教師針對課程內(nèi)容，對其提出適當(dāng)質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，以此調(diào)動學(xué)生的積極性和自覺性，增強學(xué)習(xí)信心。

四、加強科研實訓(xùn)環(huán)節(jié)，開闊學(xué)生視野

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)也在不斷拓展其內(nèi)涵與外延，熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程作為一門專業(yè)平臺課，非常有必要在課程教學(xué)中引入本學(xué)科涉及熱質(zhì)交換的學(xué)術(shù)前沿?zé)狳c問題，以開闊學(xué)生視野。為此，在教學(xué)過程中設(shè)置了學(xué)科熱點專題研討環(huán)節(jié)。比如，在講授擴散傳質(zhì)內(nèi)容時，給學(xué)生布置關(guān)于室內(nèi)VOC擴散傳質(zhì)的研究進展綜述；在講授相際間的熱質(zhì)交換模型時，將開展的科研課題內(nèi)容引入教學(xué)，在溫濕度獨立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)章節(jié)中讓學(xué)生查閱資料，討論國內(nèi)關(guān)于溫濕度控制技術(shù)現(xiàn)狀與進展以及存在的問題，等等，讓學(xué)生有機會走上講臺展示自己，提高自信心。設(shè)置該環(huán)節(jié)的目的在于給學(xué)生介紹如何查閱和閱讀科技文獻的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識，提升認(rèn)知水平，讓學(xué)生真實地感受到科研的目的是解決實踐問題，而非遙不可及。

隨著萬眾創(chuàng)新戰(zhàn)略的推進，各大院校開啟了不同層次的創(chuàng)新平臺，比如學(xué)校專設(shè)了“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”項目。為此，在授課過程中任課教師要有意識地引導(dǎo)學(xué)生積極申請，指導(dǎo)撰寫申請書，或?qū)Λ@得立項資助的項目在實施過程中給予全程指導(dǎo)。通過科研實訓(xùn)環(huán)節(jié)，真正起到開闊學(xué)生視野，激發(fā)科研熱情，塑造科研思維的作用，使學(xué)生更加明晰科學(xué)研究與專業(yè)學(xué)習(xí)之間的關(guān)系，為進入下一階段的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)[4]。

五、構(gòu)建考核方法，突出能力培養(yǎng)

課程考核是課程教學(xué)的重要組成部分，是檢查學(xué)生對知識掌握情況的一種手段，其目的在于督促學(xué)生認(rèn)真全面地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，達到預(yù)定的教學(xué)要求。為此，筆者針對課程考核方法進行了試探性改革，本著注重課程教學(xué)的過程性評價制定了成績評分辦法，將考核分成了平時成績（40%）和期末考試成績（60%），其中平時成績包括考勤成績（5%）、答疑成績（5%）、作業(yè)成績（10%）和課程實驗成績（20%）以及不超過5分的獎勵（專題研討環(huán)節(jié)）；期末考試采用半開卷的形式，即必須掌握的傳質(zhì)基礎(chǔ)理論與熱濕交換原理等知識點采用閉卷考試，而對于運用基本理論進行的推導(dǎo)、空氣處理方案對比及計算等內(nèi)容采用開卷考試。目的在于改進考核方法，將背記型考試向理解與綜合應(yīng)用轉(zhuǎn)變，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，提高學(xué)生實踐應(yīng)用能力，全面多層次考核建環(huán)專業(yè)學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握情況，激勵學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

在課程考核結(jié)束后，任課教師對課程教學(xué)工作進行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)經(jīng)驗，并在專業(yè)例會上進行教學(xué)研討和交流，進一步完善和改進教學(xué)工作。

六、結(jié)語

通過上述一系列改革與實踐，任課教師的教學(xué)水平和學(xué)生的創(chuàng)新能力得到了較大提升，課程教學(xué)效果顯著。如：建環(huán)專業(yè)獲得甘肅省特色專業(yè)立項建設(shè)、建環(huán)專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)團隊獲得立項建設(shè)、3項課程教學(xué)改革獲得立項、1項網(wǎng)絡(luò)課程獲得立項、3項“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”項目獲得校級立項、1項校級教學(xué)成果一等獎。由于熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程是一門理論性較強的平臺課程，如何高質(zhì)量地講授好這門課對任課教師來說是一種挑戰(zhàn)，仍需要任課教師深刻領(lǐng)悟課程體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法，構(gòu)建科學(xué)的考核體系，從而達到“厚基礎(chǔ)、寬口徑、培養(yǎng)創(chuàng)新人才”的目標(biāo)。

參考文獻：

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