提高“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程教學(xué)質(zhì)量的改革探討

武和全+吳云強

摘要：本文針對“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程中存在的一些問題，對提高課程教學(xué)質(zhì)量提出若干意見。提出“創(chuàng)造性”學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生在實踐中發(fā)揮自己所學(xué)。同時提出以學(xué)科競賽培養(yǎng)學(xué)生，采用“優(yōu)秀同學(xué)帶動全班同學(xué)”的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué);教學(xué)方法;以賽促學(xué);創(chuàng)造性

中圖分類號：G642.4 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）23-0267-02

“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”是一門概念性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，與工程聯(lián)系緊密。由于學(xué)生工程實踐經(jīng)驗欠缺，在課堂教學(xué)中學(xué)生常常對一些概念感到生澀并難以理解，進而造成學(xué)習(xí)積極性不高、考試成績不理想等問題。本文在對“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程特點進行總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出了一套切實可行的“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程教學(xué)質(zhì)量改革的方法。

一、課程特點及現(xiàn)狀

1.“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程特點。工程熱力學(xué)的基本任務(wù)是：通過對熱力系統(tǒng)、熱力平衡、熱力狀態(tài)、熱力過程、熱力循環(huán)的分析研究，改進和完善熱力發(fā)動機、制冷機和熱泵的工作循環(huán)，提高熱功轉(zhuǎn)換效率。工程熱力學(xué)采用宏觀的研究方法，它以歸納無數(shù)事實所得到的熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律作為推理的基礎(chǔ)。在傳熱學(xué)方面，傳熱學(xué)是一發(fā)展中的應(yīng)用性極強的基礎(chǔ)課程，同時熱量傳遞現(xiàn)象的理論分析又涉及到許多數(shù)學(xué)理論與方法，如導(dǎo)熱微分方程（它是數(shù)學(xué)物理方法課程中的三大偏微分方程之一）、對流換熱方程、輻射換熱方程等。傳熱學(xué)的內(nèi)容系統(tǒng)性強，基本概念和公式繁多，計算難道大，對學(xué)生的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)要求高。

2.國內(nèi)外工程熱力學(xué)課程現(xiàn)狀。在西方國家的高等工程教育中，對熱工基礎(chǔ)課程很重視，基本都開設(shè)了“熱力學(xué)”與“傳熱學(xué)”。還有不少大學(xué)將“傳熱傳質(zhì)學(xué)”和“熱力學(xué)”設(shè)置為機械類學(xué)院的重要課程，比如麻省理工大學(xué)等世界知名大學(xué)。也有些大學(xué)將熱工基礎(chǔ)課程設(shè)置為工科學(xué)院的公共課程，比如美國依阿華州立大學(xué)工學(xué)院將“傳熱學(xué)”、“熱力學(xué)”、“熱力學(xué)”和“熱流系統(tǒng)設(shè)計”設(shè)置為他們的公共課程。國內(nèi)眾多高等院校在工科類以機械大類進行招生，工程熱力學(xué)在大類下面進行專業(yè)細分，比如清華大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、東南大學(xué)等。

3.本校工程熱力學(xué)課程現(xiàn)狀。一些本科院校，將“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程作為選修課供學(xué)生選擇，既不作為專業(yè)方向的必選課，也不作為專業(yè)基礎(chǔ)課來教學(xué)。這樣由于一些學(xué)生對選修課的不重視，導(dǎo)致對工程熱力學(xué)課程不重視，更不要談感興趣，因此從學(xué)生角度來講很難提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。另外，作為選修課的課時只有二十幾個課時，在這種學(xué)時數(shù)減少而教學(xué)內(nèi)容不變的情況下，要繼續(xù)保持該課程教學(xué)質(zhì)量是擺在每個專業(yè)課授課教師面前的一個重要難題，另外，工程熱力學(xué)與實踐的相互結(jié)合是十分必要的?？赡苡捎趯嵺`教學(xué)環(huán)節(jié)的特殊性，實驗教師工作量大等原因，我校并沒有對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)設(shè)置實驗課程，導(dǎo)致實踐課程與理論課程脫節(jié)。使課堂講授的知識沒有及時直觀地體現(xiàn)，不利于學(xué)生對知識的消化和吸收，也使有些驗證性內(nèi)容沒有及時通過實驗證實，影響了教學(xué)目標的實現(xiàn)。相比較機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)所學(xué)“發(fā)動機構(gòu)造及原理”課程為例，同為選修課，因?qū)嶒炁c理論知識緊密聯(lián)系，使課堂上的理論知識生動的呈現(xiàn)在眼前，學(xué)生能動手操作，對發(fā)動機的結(jié)構(gòu)會有更深刻的認識，知識記得更牢靠，也提升了興趣。盡管教師在課程講授期間可能會拿出一些發(fā)動機、散熱片等小模型供學(xué)生們討論，但是實踐環(huán)節(jié)是遠遠不夠的。

二、課程教學(xué)改革及教學(xué)方法探索

1.豐富教學(xué)方式。傳統(tǒng)的通過黑板板書的教學(xué)方式往往存在授課效率低，信息量少等問題。隨著科技的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)變得更加方便快捷，人們獲取資源的形式也由原來的紙質(zhì)變成了包含文字、圖片、多媒體等多種形式。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展給世界帶來了很多變化，即使是我們的課堂，也因為多媒體技術(shù)的發(fā)展，從原本的單純板書變成了各種形式相結(jié)合。雖然現(xiàn)在的課堂大都是通過ppt來教學(xué)的，但是卻繼承了以前照本宣科的習(xí)慣，沒有達到更多進步性的效果。課后交流，也可以不再拘于時間和空間的限制。由于課時少所以即使學(xué)生有疑問短短的課間肯定不能完全解答完，所以QQ、微信、微博等新銳媒介可以讓老師與學(xué)生的交流更加方便快捷，既可以互相留言，也可以實時對話，學(xué)生的任何疑問都可以通過網(wǎng)絡(luò)交流及時解決。學(xué)生的疑問不再需要留到課堂或者課間短短的幾分鐘來解答了。另一方面，許多高校都建立了“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺或者是精品課程網(wǎng)站，這些都可以為師生之間的互動提供交流平臺。教師和學(xué)生都要充分利用好這些網(wǎng)絡(luò)資源以提高教學(xué)質(zhì)量。

2.創(chuàng)造性學(xué)習(xí)方法的討論。創(chuàng)造性學(xué)習(xí)體現(xiàn)在教師與學(xué)生兩方面。它主要是通過教師的啟發(fā)，讓學(xué)生積極、主動地去發(fā)現(xiàn)和探索以前未曾認識的觀念、關(guān)系和規(guī)律，既有利于學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)的方法，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，又有利于教師在科研過程中獲得靈感。在對教材及教學(xué)內(nèi)容的處理上，突破了傳統(tǒng)的“程序教學(xué)法”的束縛，著力從學(xué)生特征和教學(xué)有效性角度組織教學(xué)，并適時把自己的相關(guān)科研成果融入課程教學(xué)活動，與學(xué)生共同探討創(chuàng)造，既有利于自己科學(xué)研究，提供必要的思路，更有利于同學(xué)思考參與，逐步開始創(chuàng)造萌芽。其次是突破教材框架，整合知識與能力要求，注重學(xué)生的專業(yè)思維和技能訓(xùn)練，必要時要提供思考題給學(xué)生作為課后活動，要求學(xué)生從日常生活中獲得靈感，不知不覺中加深學(xué)生對課程的思考。學(xué)生方面，由于教師創(chuàng)造性的方式，需要學(xué)生主動思考，主動聯(lián)系生活實際，積極參與老師提出的活動，在課堂上，發(fā)揮聯(lián)想與想象，用知識去創(chuàng)造。

3.“以賽促學(xué)，以點帶面”。所謂“以賽促學(xué)”就是以比賽為基礎(chǔ)，由教師提供自己的相關(guān)科研成果簡化或直接提供“項目”給學(xué)生，參加科技類競賽，在比賽過程中學(xué)生自然會根據(jù)“項目”內(nèi)容進行查缺補漏，更好得完成比賽。同時，這種做法也能拓寬學(xué)生的知識面，有利于學(xué)生對工程熱力學(xué)課程的加深理解。如全國節(jié)能減排競賽，在比賽準備過程中增加了學(xué)生的實踐能力，擁有較多與工廠工作實際經(jīng)驗的老師接觸的時間，使學(xué)生獲得了大量課本中無法得到的知識，同時在比賽準備過程中，需要對工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等專業(yè)知識復(fù)習(xí)加強掌握。另外“以賽促學(xué)”會促進學(xué)生學(xué)會做人，學(xué)會相處，學(xué)會技能，“以賽促學(xué)”也要求老師有充分的敬業(yè)精神和不斷提高本身專業(yè)知識的能力，以及充分的實踐經(jīng)驗。美國心理學(xué)家威廉詹姆斯曾深刻指出：人性最深層的需要就是渴望得到別人欣賞和贊美。欣賞、贊美和鼓勵便是助孩子飛向成功的翅膀。因此在比賽準備過程中，對每一個同學(xué)每一點技能的掌握都表示欣賞，對每一個同學(xué)取的技能進步給予贊揚，再指出不足之處，虛榮心強迫驅(qū)使學(xué)生不斷奮斗，不斷補充。當(dāng)有學(xué)生在比賽中取得良好成績時，定會在學(xué)生群體中引起一定的影響，引起杠桿作用，帶動其他同學(xué)參與到老師的“項目”研究。起到以優(yōu)秀同學(xué)帶動全班同學(xué)，以點帶面的作用。endprint

4.考試方式的改革。對于傳熱學(xué)這類課程，考試有幾點意見，例如在傳熱學(xué)中對流換熱一章中大部分公式都是實驗得到的經(jīng)驗公式，公式中有經(jīng)驗系數(shù)，又有經(jīng)驗指數(shù)，而且有時對同一問題有幾個公式可供選擇。參考“機械設(shè)計”課程，一些必要的公式、基本原理等在考試中考查，而一些復(fù)雜公式，查表等內(nèi)容是在考試過后的課程設(shè)計中完成的，這樣，可以是學(xué)生了解重點，增加自己的課程掌握程度，對所學(xué)課程有了更深刻的認識，也有了更符合實際的考核方式。對比來說，因工程熱力學(xué)沒有課程設(shè)計之類的計劃，可采用開卷與閉卷相結(jié)合的考試方式，先進行一堂課的閉卷考試，主要考查基本概念、基本原理和基本計算。再進行一堂課的開卷考試，主要考查復(fù)雜公式、查表等方面的內(nèi)容，考查學(xué)生分析問題解決問題的能力。通過這樣的考試方式，既考查了學(xué)生對基本理論知識的掌握，又考查了學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

三、對學(xué)校及授課教師的幾點建議

學(xué)校加強與一流學(xué)校的學(xué)術(shù)交流與項目合作。充分利用各種渠道，加強學(xué)校之間的學(xué)術(shù)交流，讓教師隊伍在專業(yè)知識上相互學(xué)習(xí)，相互提高，定期開展學(xué)術(shù)研討會，以強化學(xué)校之間的聯(lián)系，對具有重要性的科目采用“必修式選修”，根本上消除學(xué)生心理對自己的暗示，而授課教師增加課堂的幽默效果，增加自己的人格魅力，嘗試從自己的人生經(jīng)歷、研究經(jīng)歷出發(fā)探索教學(xué)方法，一些教學(xué)名師一個重要理念就是科研是教學(xué)的基礎(chǔ)，科研要為人才培養(yǎng)服務(wù)，包括用自己或他人新的研究成果豐富教學(xué)內(nèi)容、用自己或他人的研究經(jīng)歷與體驗激發(fā)學(xué)生的興趣、啟發(fā)學(xué)生的思維。同時，提供與“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程相關(guān)科技前沿，提升興趣，滿足當(dāng)代大學(xué)生對各種知識的渴求，也要求教師具有豐富的、多方位的實踐知識。

提高“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程教學(xué)質(zhì)量教學(xué)方法主要就是激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)興趣，增強教學(xué)效果，當(dāng)然以上的教學(xué)方式方法不一定在短期內(nèi)就能提升教學(xué)質(zhì)量，必須以多種形式、多種手段的綜合運用來組織實施教學(xué)計劃才能達到目的。希望在“創(chuàng)造性學(xué)習(xí)”以及“以賽促學(xué)”的方法的相互促進下會大幅提高工程熱力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻：

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