高校專業(yè)課趣味教學(xué)模式的實踐探索

李明玉 肖建昆

摘要“燃?xì)廨啓C(jī)裝置”是能源與動力工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程學(xué)習(xí)涉及高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程熱力學(xué)、工程流體力學(xué)、傳熱學(xué)、機(jī)械設(shè)計等眾多知識，內(nèi)容較枯燥乏味，給該課程的講授和學(xué)習(xí)帶來挑戰(zhàn)。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生掌握燃?xì)廨啓C(jī)的基本概念、基本構(gòu)造、相關(guān)基礎(chǔ)理論及性能分析的基本方法，文章提出了“有趣味”“有思想”“有深度”“有生活”的教學(xué)理念，將枯燥乏味的專業(yè)基礎(chǔ)課打造成“趣味燃?xì)廨啓C(jī)裝置”課，還可將創(chuàng)新、富有特色的教學(xué)模式應(yīng)用于其他類似專業(yè)課程，使人才培養(yǎng)取得顯著成效。

關(guān)鍵詞 趣味教學(xué)；教學(xué)模式創(chuàng)新；“四有”教學(xué)理念

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.12.045

江蘇科技大學(xué)（以下簡稱“我?！保┦且源邦愊嚓P(guān)專業(yè)為主的高等院校，也是國內(nèi)船舶類相關(guān)專業(yè)設(shè)置最齊全的高等院校之一。動力是船舶的心臟，能源是其血液，我校作為船舶行業(yè)能源動力類專業(yè)重要的人才培養(yǎng)基地之一，多年來為船舶行業(yè)培養(yǎng)了大量的優(yōu)秀人才，在國內(nèi)造船企業(yè)中發(fā)揮了骨干作用。

動力系教研室教師樹立以學(xué)生為本，知識傳授、協(xié)調(diào)發(fā)展和能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)觀念，以卓越工程師人才培養(yǎng)為目標(biāo)，整合資源，構(gòu)建高水平的能源動力類課程教學(xué)模式和理念。培養(yǎng)學(xué)生掌握新的國際海事組織（IMO）標(biāo)準(zhǔn)，熟悉船舶節(jié)能減排及能效綜合利用的方法和措施，具備較強(qiáng)的實踐動手能力、科研創(chuàng)新能力，團(tuán)結(jié)協(xié)同精神和良好的心理素質(zhì)[1-3]。課程負(fù)責(zé)人不斷探索專業(yè)課程的教學(xué)模式與方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1專業(yè)課程教學(xué)模式的引入

我國是世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費國，也是世界上最大的發(fā)展中國家，每年的碳排放量達(dá)60億噸，位列全球第一。我國現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)以高碳的化石能源為主，能源消費仍然處于上升通道。2020年，我國發(fā)電總量達(dá)7779.1TWh，其中燃煤發(fā)電占63.2%、水力發(fā)電占17.0%、再生能源發(fā)電占11%、核能發(fā)電占4.7%、燃?xì)獍l(fā)電占3.2%、原油發(fā)電僅占0.15%?？梢钥闯?，我國仍以燃煤發(fā)電為主。隨著中國提出的力爭2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實現(xiàn)碳中和的“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)實施，國內(nèi)傳統(tǒng)能源行業(yè)亟須轉(zhuǎn)型，煤炭將加快退出主體能源地位。而在能源轉(zhuǎn)型的過程中，燃?xì)廨啓C(jī)以效率高、可靠性強(qiáng)、操作靈活、排放低，可使用混氫/純氫燃料和其他脫碳燃料的特點使其在實施“雙碳”目標(biāo)的過程中將扮演重要角色[4-6]。

目前，燃?xì)廨啓C(jī)裝置已成為各大高校，尤其是涉及能源、航海、航空等高校在能源動力專業(yè)方向普遍開設(shè)的一門專業(yè)課程，通過本課程的學(xué)習(xí)能使學(xué)生掌握燃?xì)廨啓C(jī)的基本概念、基本構(gòu)造、相關(guān)基礎(chǔ)理論及性能分析的基本方法，了解當(dāng)今國際主流的先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)動力循環(huán)裝置，為今后從事與燃?xì)廨啓C(jī)動力相關(guān)的實習(xí)、工作、研究等奠定一定的基礎(chǔ)。然而，燃?xì)廨啓C(jī)裝置涉及高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程熱力學(xué)、工程流體力學(xué)、傳熱學(xué)、機(jī)械設(shè)計等眾多課程的基本理論、公式，使這門課變得枯燥乏味，給該課程的講授和學(xué)習(xí)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

另外，對于各普通地方高校而言，要建立一套燃?xì)廨啓C(jī)實驗裝置非常不易，受經(jīng)費、實驗條件和實驗室安全管理等方面的限制，學(xué)生往往不能實際體驗燃?xì)廨啓C(jī)的真實結(jié)構(gòu)和工作場景，只是通過模型或者虛擬實驗來實現(xiàn)實踐教學(xué)，往往讓學(xué)生感到知識的空洞。

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、使學(xué)生在有趣味的條件下掌握燃?xì)廨啓C(jī)的基本概念、基本構(gòu)造、相關(guān)基礎(chǔ)理論及性能分析的基本方法，在汲取傳統(tǒng)教學(xué)方法優(yōu)點的基礎(chǔ)上，課程負(fù)責(zé)人在課程設(shè)計上提出了“有趣味”“有思想”“有深度”“有生活”的教學(xué)理念，并圍繞這一理念，結(jié)合課程特點、學(xué)生基礎(chǔ)、教學(xué)條件等因素，對教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動、教學(xué)組織、教學(xué)方法與手段、教學(xué)評估等方面進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新[7-10]。

2趣味教學(xué)模式與方法

為了使學(xué)生在有趣味的條件下掌握燃?xì)廨啓C(jī)的基本概念、基本構(gòu)造、相關(guān)基礎(chǔ)理論及性能分析的基本方法，課程負(fù)責(zé)人在汲取傳統(tǒng)教學(xué)方法優(yōu)點的基礎(chǔ)上，針對教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動、教學(xué)組織、教學(xué)方法與手段、教學(xué)評估等方面進(jìn)行了如下的創(chuàng)新：

2.1增加實踐環(huán)節(jié)，多動手實操

采用實踐與課堂講授相結(jié)合的模式，讓學(xué)生從興趣走向?qū)嵺`、在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、帶著問題回到課堂、在課堂中與老師探討并解決問題。課程負(fù)責(zé)人認(rèn)為，以興趣為導(dǎo)向的自主學(xué)習(xí)、自主探究能夠很好地幫助學(xué)生確立學(xué)習(xí)的方向，明確學(xué)什么、怎么學(xué)是自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。通過實踐環(huán)節(jié)中學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)的問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)潛力，讓學(xué)生進(jìn)入探索知識的情境，擺脫無趣感。

2.2拓寬學(xué)生的視野和思維，緊隨專業(yè)前沿充實教學(xué)內(nèi)容

將課本上的部分教學(xué)內(nèi)容與重要知識點融入實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生在實物的幫助下，對問題有更深更好的理解，做到“實踐出真知”。課程在教學(xué)內(nèi)容上的改革主要在于增加實踐課程學(xué)時，構(gòu)建課堂實訓(xùn)、仿真模擬與畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)構(gòu)成完整的實踐教學(xué)體系，采取靈活多樣的實踐教學(xué)模式，在此過程中積極引入與課程相關(guān)的專業(yè)人員，幫助學(xué)生拓寬其視野和思維，為學(xué)生創(chuàng)新觀念和意識的培養(yǎng)起到了一定的助推作用。

2.3拆裝感受結(jié)構(gòu)的教學(xué)活動

實踐環(huán)節(jié)在傳統(tǒng)教學(xué)方法中也有涉及，但大多以簡單參觀的形式進(jìn)行，本課程通過“模型拆裝實踐”環(huán)節(jié)，讓學(xué)生與燃?xì)廨啓C(jī)“零距離接觸”，不僅有助于其理解燃?xì)廨啓C(jī)各部件的構(gòu)型、主要結(jié)構(gòu)特點、連接方式、封嚴(yán)方式等與燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造有關(guān)的各種知識，在拆裝的過程中，也使學(xué)生感受到課本上提到的各個部件“活”了起來。

2.4趣味小組的方式進(jìn)行教學(xué)組織

通過“趣味小組”的形式，在學(xué)生掌握燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造和原理的基礎(chǔ)上，分組去挖掘生活中與燃?xì)廨啓C(jī)各部件工作原理相似的物品，組裝一臺“趣味燃?xì)廨啓C(jī)裝置”。在教學(xué)過程中，學(xué)生了解到燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)的工作原理與電風(fēng)扇，尤其是空氣循環(huán)扇的工作原理幾乎相同，因此通過學(xué)習(xí)掌握電風(fēng)扇來的工作原理進(jìn)一步深入了解壓氣機(jī)的工作原理。此外，學(xué)生通過收集空氣循環(huán)扇、卡式爐等生活中常見的物品，通過將各種生活中常見物品有機(jī)組合，組裝一臺“趣味燃?xì)廨啓C(jī)裝置”，不僅樂在其中，而且有助于對相關(guān)知識的理解和掌握。

2.5賽教結(jié)合的教學(xué)方法與手段

啟發(fā)式與目標(biāo)驅(qū)動式教學(xué)法，提升教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)過程中，通過設(shè)計互動環(huán)節(jié)，加強(qiáng)師生之間、學(xué)生之間的交流，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，尤其在設(shè)計性和綜合性實驗中，引導(dǎo)學(xué)生討論實驗方案、方法，增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動性、參與意識，培養(yǎng)其團(tuán)隊精神。采用現(xiàn)代教育技術(shù)手段開展教學(xué)工作，激發(fā)學(xué)生利用實驗手段解決實際問題的能力。鼓勵學(xué)生參加國家級、省級、校級各類大學(xué)生創(chuàng)新計劃項目，充分利用各種平臺，尤其是“本創(chuàng)”“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”等課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，以賽代練、以項目代練，幫助學(xué)生更好地將相應(yīng)的創(chuàng)新創(chuàng)意想法付諸實踐。通過比賽和項目使得學(xué)生能夠更好地認(rèn)識到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的重要性、更好地將自己的想法應(yīng)用于實踐，得到了理論和實踐的雙重效果。

這種項目驅(qū)動式的教學(xué)手段，對老師的能力水平提出了很高的要求，也增加了很多工作量，但這種方式對于學(xué)生的快速成長是非常有利的。

2.6自評、互評及教師評價結(jié)合的教學(xué)考評

本門課程采用“自我評估”為主，考試評估為輔的評估方式。學(xué)生只有掌握了燃?xì)廨啓C(jī)的基本原理和構(gòu)造，才能在生活中尋找到與燃?xì)廨啓C(jī)各個部件工作原理類似的生活用品，通過將各種生活用品有機(jī)組合，制作屬于自己所在小組的趣味燃?xì)廨啓C(jī)裝置，各組學(xué)生之間針對完成的作品開展組內(nèi)自評、組間互評與教師評價，并最終結(jié)合理論課考試成績，完成整個課程教學(xué)效果的評估。

3教學(xué)及人才培養(yǎng)模式示范效果

通過將“趣味”“思想”“深度”“生活”等要素引入“燃?xì)廨啓C(jī)裝置”這門課，不僅將學(xué)生普遍認(rèn)為枯燥乏味的課程變得生動有趣，同時使學(xué)生對“燃?xì)廨啓C(jī)裝置”這門課涉及的專業(yè)知識有了更深層次的思考，對專業(yè)知識的掌握也更加扎實。通過對課程設(shè)計的相關(guān)創(chuàng)新，取得如下教學(xué)成果：

①由于“趣味”“思想”的引入，使學(xué)生對燃?xì)廨啓C(jī)裝置更感興趣，對燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室這一部件進(jìn)行了深度思考，并在課程負(fù)責(zé)人的指導(dǎo)下完成《基于橫向射流的駐渦燃燒室主流受迫卷吸現(xiàn)象的控制方法研究》畢業(yè)論文，并獲得2021年全國能源動力專業(yè)百篇優(yōu)秀畢業(yè)論文（設(shè)計）。

②在課程負(fù)責(zé)人的指導(dǎo)下，學(xué)生積極組隊參加創(chuàng)新大賽，獲得了“全國大學(xué)生創(chuàng)新體驗賽”一等獎。

③在2021―2022學(xué)年第1學(xué)期的授課過程中，課程負(fù)責(zé)人同樣將“有趣味”“有思想”“有深度”“有生活”的教學(xué)理念引入“傳熱學(xué)”中，目前教學(xué)效果較好，學(xué)生們對“傳熱學(xué)”的學(xué)習(xí)興趣、與老師討論問題的積極性、對課程涉及基本知識的掌握等方面，均取得了良好的效果。教研組申報獲批2020年教育部高教司產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目一項。

4結(jié)語

創(chuàng)新的“有趣味”“有思想”“有深度”“有生活”的教學(xué)理念，結(jié)合能源動力工程專業(yè)課程教學(xué)，充分注重行業(yè)的新發(fā)展、新特點，緊扣國家能源發(fā)展戰(zhàn)略、雙碳政策的核心要求，取得了很好的教學(xué)效果，為我校能源動力類專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)發(fā)揮了重要的作用。促進(jìn)了教學(xué)與科研結(jié)合，教學(xué)與競賽相結(jié)合，具有鮮明的行業(yè)特色。教學(xué)和人才培養(yǎng)模式能對同類專業(yè)院校的實驗教學(xué)起到示范和輻射作用。同時，課程建設(shè)和教學(xué)改革是一項長期而系統(tǒng)的工程，教研組在未來的課程建設(shè)和教研發(fā)展過程中，將立足“雙碳”背景及國家發(fā)展戰(zhàn)略，布局未來能源動力領(lǐng)域緊缺人才培養(yǎng)、探索其培養(yǎng)機(jī)制，為國家建設(shè)海洋強(qiáng)國培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才作出更大貢獻(xiàn)。

基金項目：教育部高教司產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目（202002181003）。

參考文獻(xiàn)

[1]HILDINGSSONR，JOHANSSONB.Governinglow-carbon energy transitions in sustainable ways：potential synergies andconflicts bet ween climate and environment policy objectives[J].Energy policy ， 2016（88）：245-252.

[2]宋純鵬，王剛，趙翔.科教協(xié)作：“雙一流”建設(shè)高校拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的變革[J].中國大學(xué)教育， 2021，（6）：6-10.

[3]鄧軍，貢琳慧，劉飛宇.“雙碳”目標(biāo)下能動專業(yè)課程體系改革思考[J].大學(xué)，2022（23）：71-74.

[4]歐陽志遠(yuǎn)，史作廷，石敏俊，等.“碳達(dá)峰碳中和”：挑戰(zhàn)與對策[J].河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)學(xué)報，2021，42（5）：1-11.

[5]方時姣，朱云峰.碳達(dá)峰碳中和視域下能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展論析[J].新疆師范大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2022，43（3）：81-90，2.

[6]黃震，謝曉敏.碳中和愿景下的能源變革[J].中國科學(xué)院院刊，2021， 36（9）： 1010-1018.

[7]張楚虹，聶敏，劉新剛，等.雙碳背景下《材料科學(xué)與工程選論》課程教學(xué)改革探討[J].高分子材料科學(xué)與工程，2022，38（6）：178-181.

[8]吳梅英.大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式研究[J].中國高等教育，2021（5）： 56-58.

[9]李亮林，夏赟.新能源技術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才教育教學(xué)探討[J].太陽能學(xué)報，2022，43（4）：521-522.

[10]段振霞，劉銀華，楊鳴.基于項目驅(qū)動的機(jī)器人實驗課程教學(xué)實踐與研究[J].實驗室科學(xué)，2022，25（5）：144-147.