機械類本科生“熱工基礎及流體力學”課程教學改革探討

陳曉娟，焦坤靈

（1.內(nèi)蒙古科技大學機械工程學院，內(nèi)蒙古 包頭 014010；2.內(nèi)蒙古科技大學能源與環(huán)境學院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

內(nèi)蒙古科技大學機械工程學院機械類專業(yè)立足內(nèi)蒙古，面向全國，以培養(yǎng)適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要、專業(yè)基礎扎實、工程實踐能力強，具備科技創(chuàng)新精神的高級工科專業(yè)人才為目標。在高等工程教育改革發(fā)展的新時期，我區(qū)作為國內(nèi)重要能源基地，以新技術、新產(chǎn)業(yè)為特點的新經(jīng)濟模式大力發(fā)展，對高等工程教育提出了新的要求。

“熱工基礎及流體力學”課程包括工程熱力學、傳熱學以及工程流體力學的內(nèi)容，核心目標是掌握以流體介質(zhì)為能量載體的力學規(guī)律、熱量傳遞規(guī)律和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律。對從事機械類專業(yè)的技術人員來說，其工作內(nèi)容無不涉及能量的轉(zhuǎn)換和傳遞問題，從機械加工設備到工程機械裝置，從過程裝備、工程控制到機械電子系統(tǒng)均離不開能量的傳遞與利用，機械類專業(yè)的學生應該具備合理用能、節(jié)能環(huán)保的意識，懂得基本的技術原理，因而該課程在機械類專業(yè)人才的培養(yǎng)中具有重要地位。結(jié)合工程教育認證理念，我校機械類專業(yè)合理優(yōu)化課程體系，新增了“熱工基礎及流體力學”課程，本文就課程的教學內(nèi)容、教學文件、學生自主學習等方面進行研究與探討。

1 課程現(xiàn)狀和教學思路

1.1 課程現(xiàn)狀

內(nèi)蒙古科技大學機械工程學院機械類本科專業(yè)新版培養(yǎng)方案將“熱工基礎及流體力學”作為專業(yè)核心基礎課開設在第5 學期，具有承上啟下的學科特點。課程從物理學的熱學、力學基礎知識延伸到實際工程問題，理論性強，應用性強；與機械類學科專業(yè)課相比，該課程涵蓋了三門獨立課程，內(nèi)容抽象，知識難點多、微積分公式多，學生學習難度較大。然而，學生對該課程的理解和掌握程度，直接關系到其后續(xù)專業(yè)課程的學習狀況。

課程教學內(nèi)容涉及三門課程，選用教材將其分為三個獨立篇章。工程熱力學篇包含5 章基本內(nèi)容，重點講授熱力學第一、第二定律；傳熱學篇包含5 章，重點涉及熱傳導、對流傳熱和換熱器部分；流體力學篇包含5 章，集中在流體靜力學、運動學、動力學和管道流動等問題?，F(xiàn)存教材多將三門課程分成獨立篇章，各部分內(nèi)容之間關聯(lián)性不足，需要梳理出清晰的知識邏輯架構。

課程教學大綱設置總學時32，全部為理論教學課時。教學任務多而課時安排過少的矛盾非常突出，需要對課程大綱進行合理調(diào)整。

當前的課堂教學方式采用傳統(tǒng)的“滿堂灌”，學生被動接受式教學模式，課程中多章節(jié)涉及大量公式推導和專業(yè)概念，加之課程進度快，學生存在畏難情緒，學習效果不佳。部分學生對課程在專業(yè)中的地位理解不足，學習積極性不高。需要更加靈活的授課方法提高教學效果。

1.2 教學思路

基于上述課程特點和現(xiàn)狀，結(jié)合我校機械類專業(yè)實際情況，制定了如下教學思路：

1）剔除課程中難度較大、應用面較窄的邊緣知識，集中精力講授基礎理論體系和核心概念。

2）教學過程中減少不必要的推導、側(cè)重理論、公式概念的理解和應用。

3）注重思維方式、節(jié)能意識和終身學習能力的培養(yǎng)。教學過程中注重分析問題思路的講解，培養(yǎng)學生建立力學思維方式、合理有效地利用、控制熱能的節(jié)能環(huán)保意識、提高學生自主學習意識和學習能力。

2 對課程的探索與思考

2.1 優(yōu)化課程內(nèi)容、增加課時

首先，建議整合課程內(nèi)容，尋找三門課程內(nèi)容的相似性和關聯(lián)性，明晰學科間的邏輯關系，結(jié)合專業(yè)特點建立系統(tǒng)的課程體系。

三門課程雖側(cè)重點有所不同，但使用的研究方法均基于控制體的能量平衡法，針對具體研究對象，能量方程的表現(xiàn)形式略有不同；研究對象均涉及流體，“工程熱力學”中能量轉(zhuǎn)化的工作介質(zhì)即為流體，由于氣體的壓縮性和膨脹性較高而成為主要的能量轉(zhuǎn)化工質(zhì)，其中理想氣體性質(zhì)及其熱力過程相關理論是“工程流體力學”中分析氣體動力學的基礎，而工程流體力學中對黏性流體流動的分析是熱能傳遞，特別是對流傳熱的研究基礎。

其次，“熱工基礎及流體力學”課程的教學中應側(cè)重知識點背景和工程應用的介紹。針對各專業(yè)特點和要求，增加專業(yè)應用實例解析。以過程裝備與控制工程專業(yè)為例，工程流體力學部分與專業(yè)課的過程流體機械案例結(jié)合；傳熱學與過程設備設計中的換熱器部分、壓力容器保溫措施等結(jié)合；工程熱力學部分增加煤化工實際動力循環(huán)，如整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)等工程實際案例。以此強化學生對概念和公式的理解，并將課程知識點與專業(yè)知識建立關聯(lián)性，幫助學生構建專業(yè)框架，提高學生對課程的認知，激發(fā)學習動力。

最后，考慮到課程展開的連續(xù)性和完整性，結(jié)合實際教學情況，建議將課時從32 學時增加到48學時。通過上述探索以解決目前教學內(nèi)容多而學時不足的問題，以及三門課程獨立存在的現(xiàn)狀。

2.2 互動式教學大綱，調(diào)動學生的參與度

為提高教學效果，調(diào)動學生的教學參與度和學習熱情，引入互動式教學大綱設計，彌補傳統(tǒng)教學大綱備而不用的不足。

將教學大綱引入課堂，并在課前就大綱的設計理念和內(nèi)容進行師生的互動討論和修正，使學生了解課程內(nèi)容以及師生各自在教學過程中的任務，并達成一致。核心思想是借助教學大綱“契約機制”的約束作用，師生都會在心理上期待按照教學大綱的要求履行自己的責任,完成約定的施教與學習任務。強調(diào)以課程內(nèi)容為中心的教學大綱向以學生參與為中心的教學大綱的轉(zhuǎn)變，以此來提升課堂教學質(zhì)量。

2.3 倡導學生自主學習，培養(yǎng)終身學習能力

為彌補課時不足，教學中往往會要求學生在課前、課后對現(xiàn)有的微視頻（精品課、慕課等）進行學習，然而大部分學生往往流于形式，并未進行有效學習。為解決這一問題，提出在教師指導下，學生自選知識點，在學期結(jié)束前分組獨立完成數(shù)個知識點的微課制作或案例研究，并在學期末將各組的研究成果進行評比，作為同學們的過程考核成績，其中小組組長的成績由評比產(chǎn)生，組員的成績由組長給定。

這種自主結(jié)對、自主研究或自主制作的過程，體現(xiàn)以學生為中心的自主學習體驗，打破課堂學習的時空限制，鍛煉學生的自學能力，在幫助學生深度理解和應用知識點的同時，培養(yǎng)學生的分工協(xié)作、團結(jié)合作的能力。該措施不僅有利于本課程的學習，同時可培養(yǎng)學生的終身學習能力和自主學習意識。

3 結(jié)語

“熱工基礎及流體力學”是一門應用性較強的專業(yè)基礎課，與后續(xù)專業(yè)課關系密切。通過對課程內(nèi)容的精煉、參與式教學大綱的引入、學生自主學習意識的培養(yǎng)，對于促進課程持續(xù)發(fā)展、提升教學效果很有意義。教師不僅需要在課堂上盡心竭力，更需要在課下不斷思考和提升，在日常教學工作中不斷尋求改進，促進高等教育的發(fā)展。