能源與動力工程專業(yè)實驗教學(xué)改革研究

姜萍　梁曉玲　徐靖　田瑞嬌

摘要：本文探究了皖江工學(xué)院能源與動力工程實驗室的現(xiàn)狀，企圖通過改革傳統(tǒng)實驗教學(xué)及擬建仿真實驗室來改變現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)造能力。

關(guān)鍵詞：能源與動力工程專業(yè)? ?實驗教學(xué)改革? ?仿真實驗室

皖江工學(xué)院能源與動力工程專業(yè)開設(shè)于2014年，有明確、合理的教學(xué)方案，目前該專業(yè)已建成熱工基礎(chǔ)實驗室和流體力學(xué)實驗室。在本科教育教學(xué)過程中，教師運用實驗教學(xué)能提高學(xué)生動手操作的能力、解決問題的能力、實踐應(yīng)用及綜合創(chuàng)新的能力。

一、實驗教學(xué)現(xiàn)狀

能源與動力工程實驗室承擔(dān)著三年級和四年級約三百多名本科生的實驗教學(xué)任務(wù)，主要以演示性實驗和驗證性實驗為主，所以教師要綜合訓(xùn)練學(xué)生使用各種實驗儀器的能力，以及實驗數(shù)據(jù)的分析處理能力。近年來，實驗室取得了若干教學(xué)成果，但仍存在一些問題。第一，實驗設(shè)備數(shù)量有限。皖江工學(xué)院能源與動力工程專業(yè)是新開設(shè)的學(xué)科，投入的經(jīng)費有限，目前實驗室的實驗設(shè)備數(shù)量有限，尤其是專業(yè)類實驗設(shè)備更是不足，這對學(xué)生的認知與學(xué)習(xí)具有很大影響。第二，實驗室硬件條件落后。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，實驗設(shè)備更新迅速，有些實驗設(shè)備價格昂貴，實驗室的經(jīng)費有限，難以采購，這也影響了學(xué)生專業(yè)課程理論學(xué)習(xí)和運行操作的實踐。第三，實驗設(shè)置模式上不合理。皖江工學(xué)院的實驗課通常是一個班約35人一起上課，而實驗設(shè)備數(shù)量有限，導(dǎo)致學(xué)生不重視實驗環(huán)節(jié)，缺課、抄襲預(yù)習(xí)報告、應(yīng)付檢查等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，實驗教學(xué)不能取得預(yù)想的效果。

二、實驗教學(xué)的改革

為了提高學(xué)生參與實驗的積極性，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，鼓舞學(xué)生的創(chuàng)造性，能源與動力工程專業(yè)的實驗教學(xué)改革勢在必行。下面，筆者提出了一些改革措施。

1.傳統(tǒng)實驗教學(xué)的改革

（1）科學(xué)安排實驗時間，改變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模型

在條件允許的情況下，教師應(yīng)盡量進行小班教學(xué)，讓每個學(xué)生都能全面理解實驗設(shè)備，熟悉儀器的原理，掌握儀器的使用方法。在實驗完成以后，教師應(yīng)及時檢查學(xué)生記錄的數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生反思實驗。

（2）創(chuàng)新實驗教學(xué)機制，用項目引導(dǎo)學(xué)生做實驗

在實驗教學(xué)中，教師要結(jié)合大學(xué)生節(jié)能減排大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽等各類科技競賽活動，將創(chuàng)新思維與課堂教學(xué)內(nèi)容結(jié)合起來。在競賽活動過程中，教師要給學(xué)生提供實驗平臺，引導(dǎo)并鼓勵學(xué)生獨立設(shè)計實驗步驟，自主完成實驗，寫實驗報告，處理數(shù)據(jù)，鍛煉學(xué)生的獨立思考能力、動手操作能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

2.擬建能源與動力工程專業(yè)仿真實驗室

仿真技術(shù)在航空領(lǐng)域、生物制藥、石油化工、核能等領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用，由于它有極好的可移植性、利用率高、易維護等諸多優(yōu)點，吸引了很多高校教育者及科研人員的關(guān)注。皖江工學(xué)院能源與動力工程專業(yè)實驗室從數(shù)值模擬方面考慮擬建仿真實驗室。

數(shù)值模擬主要是針對能源與動力工程專業(yè)的流動和傳熱等物理現(xiàn)象進行仿真，模擬其復(fù)雜的物理過程，并得到合理的結(jié)果。如在探究鍋爐燃燒的過程中，教師和學(xué)生可選用FLUENT軟件，在探究制冷空調(diào)中傳熱傳質(zhì)問題時選用Matlab軟件。利用軟件建模仿真，可以彌補實驗室設(shè)備不足的問題，節(jié)省教師和學(xué)生的實驗時間，節(jié)約實驗成本，有利于學(xué)生多次嘗試不同的實驗方案。同時，學(xué)生可以對新設(shè)備、新現(xiàn)象進行建模仿真，教師提供開放式實驗室環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握科學(xué)方法，為以后成為科研人才打下良好的基礎(chǔ)。

三、結(jié)語

教學(xué)改革永無止境，實驗教學(xué)也應(yīng)與時俱進。目前，皖江工學(xué)院正在進行傳統(tǒng)實驗教學(xué)的改革，并取得了不錯的成果。如在數(shù)值模擬方面，已經(jīng)建成溶液除濕系統(tǒng)的仿真模型，其他方向的仿真模型正在建立。筆者相信，能源與動力工程實驗室最終形成基礎(chǔ)實驗與仿真實驗項目均衡發(fā)展的實驗教學(xué)體系，對提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力，實現(xiàn)素質(zhì)教育的目標都會起到積極的促進作用。

參考文獻：

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※本文系安徽馬鞍山皖江工學(xué)院探究項目“能源與動力專業(yè)實驗教學(xué)的探索與研究”，項目編號：zl201743。

（作者單位：皖江工學(xué)院）