面向卓越工程師培養(yǎng)的熱工基礎(chǔ)與設備課程改革*

楊 林

(貴州大學化學與化工學院，貴州 貴陽 550025)

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面向卓越工程師培養(yǎng)的熱工基礎(chǔ)與設備課程改革*

楊 林

(貴州大學化學與化工學院，貴州 貴陽 550025)

《熱工基礎(chǔ)與設備》是本科無機非金屬材料工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門需要理論與實際緊密結(jié)合的課程。在面向卓越工程師培養(yǎng)要求下，采用校企合作、改革教學內(nèi)容及考核方式，這不僅可以提升學生對熱工設備的工程設計能力，而且還可加深學生對熱工基礎(chǔ)理論知識的理解，最終形成一個“實踐、認識、再實踐、再認識”的課程學習體系，為“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”參與高校進行專業(yè)課程教學內(nèi)容的改革探索提供參考。

卓越工程師；熱工基礎(chǔ)與設備；教學改革

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(簡稱“卓越計劃”)是我國家中長期教育改革和發(fā)展的重大改革項目[1]。為了實現(xiàn)“卓越計劃”培養(yǎng)卓越工程師所提出的要求以及目標，這就要求各參與高校根據(jù)本校實際情況制定“卓越計劃”的培養(yǎng)標準，以及構(gòu)建滿足學校培養(yǎng)標準的課程體系和教學內(nèi)容[2]。

無機非金屬材料工程專業(yè)是我校化學與化工學院的特色專業(yè)，其中《熱工基礎(chǔ)與設備》又是本專業(yè)的主干課程。傳統(tǒng)的課程教學內(nèi)容是單一地讓學生掌握氣體力學基礎(chǔ)理論、傳熱原理、傳質(zhì)過程等硅酸鹽材料生產(chǎn)制備過程中所涉及的熱工基本理論與設備的專業(yè)知識。從當前的教學形式及專業(yè)發(fā)展需求來看，存在一些不足之處：一是學生對熱工操作單元認識不夠，工程意識不強。二是課程教學內(nèi)容采用講解及灌輸?shù)慕虒W模式，學生缺乏學習興趣。三是理論與實踐脫節(jié)，沒有設置一些實踐課程，學生缺乏解決和分析實際熱工工程問題的能力。

因此，本文根據(jù)“卓越計劃”的總體要求，面向卓越工程師的培養(yǎng)，對《熱工基礎(chǔ)與設備》課程教學內(nèi)容進行了相應的改革探索。首先從促進學生的學習主動性出發(fā)，提高教學團隊，改革課程教學內(nèi)容，改變教學方法，注重實踐教學環(huán)節(jié)的應用，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技能和創(chuàng)新素質(zhì)為目標，達到本課程較理想的教學效果，以期為“卓越計劃”參與高校進行專業(yè)課程教學內(nèi)容的改革探索提供參考。

1 促進學習主動性

學生的思想狀態(tài)，學習動機及心理等方面直接影響課程教學的效果。長期以來，我國的大學教育主要以學生未來就業(yè)為導向的教育模式，忽視了培養(yǎng)學生應對課程學習具有主動性的重要性，更沒有從滿足“卓越計劃”培養(yǎng)要求的課程內(nèi)容價值觀以及學生主體發(fā)展的最終價值觀出發(fā)[3]。導致在課程的教學過程中以教師為主體，以教代學，沒有考慮學生個體性和學習的主動性。因此，在新的《熱工基礎(chǔ)與設備》課程上首先增設實踐教學環(huán)節(jié)，使學生對熱工操作單元及設備有一個初步的認識。在認識教學環(huán)節(jié)上，實行“導師”制，即學校導師和企業(yè)導師共同負責制。實踐教學指導團隊由學校導師和“卓越計劃”實施企業(yè)指派的企業(yè)導師共同組成。通過到企業(yè)的實踐學習，學生對完整的熱工過程有一個較為全面的感性認識，在后續(xù)的理論教學模塊中，學生能更快更好的接受和理解相關(guān)理論知識，建立工程觀念，提升工程計算能力，更重要的是學生做課程的主人，才能積極地參與課程的學習，主動地去獲取知識、不斷提高自己的能力和創(chuàng)造性地探索熱工基礎(chǔ)理論及工程設計計算。

2 提高教學團隊水平

任課老師應全面系統(tǒng)地掌握《熱工基礎(chǔ)與設備》課程的專業(yè)領(lǐng)域知識，這才能保證面向卓越工程師計劃實施的有效進行。在水泥廠、煤化工以及磷化工等大型企業(yè)，這些工廠中所使用的熱工設備，如回轉(zhuǎn)窯，熱風爐，燃燒室、氣化爐等設備的操作與本課程的教學內(nèi)容都有著緊密的聯(lián)系。因此，授課老師應多去工廠實習，與有實際工作經(jīng)驗的技術(shù)員交流學習，使自己實踐經(jīng)驗對理論教學工作起到促進作用。

通常，“卓越計劃”實施企業(yè)指派的企業(yè)導師具有豐富的工程操作經(jīng)驗，但也缺乏系統(tǒng)的理論知識點。在給學生講解時，容易忽視或漏掉一些關(guān)鍵的知識點。因此，對“卓越計劃”實施企業(yè)指派的企業(yè)導師應加強理論學習指導，并制定相應的教學大綱及教學內(nèi)容。

任課教師也要提高教學業(yè)務水平，掌握科學的教育方法，懂得教育規(guī)律。通過建立學校任課老師及企業(yè)導師的教學團隊，教師之間可以通過討論溝通，探索出更加有效的教學方法，相互促進，共同提高。

3 改革課程教學內(nèi)容

3.1 加強基本概念和基本理論的教學

卓越工程師培養(yǎng)的基本要求是系統(tǒng)地掌握相關(guān)學科專業(yè)領(lǐng)域的知識和精髓，這就要求課程教學內(nèi)容的組建要體現(xiàn)出工程學科的特征以及學生所學知識的效用，使卓越工程師培養(yǎng)的相關(guān)學科專業(yè)領(lǐng)域的知識得到全面系統(tǒng)的繼承和發(fā)展。

在《熱工基礎(chǔ)與設備》課程中有許多物理概念，且這些物理概念都是通過大量公式推導而來。如氣體動力學方程式是從質(zhì)量方程、動量方程以及能量守恒原理出發(fā)，應用高等數(shù)學在微元體或控制體上建立微分方程或積分方程。在傳熱原理中，也出現(xiàn)大量的導熱微分方程以及對流過程的微分方程組等。對這些數(shù)學推導過程，教學時不應過多地去探討，可以通過對一些典型的工程問題展開分析，使學生理解這些基本概念，達到觸類旁通的目的。學生只有在充分的理解、掌握這些基本概念和基本理論后，才能將其應用在實際的工程中。因此，首先要在教學內(nèi)容上注重用于研究熱工過程的基本概念及定理的講解，使學生能真切地理解基本概念和定理的實質(zhì)，而不是讓學生死記硬背的記住公式及基本概念。其次，在講解一些基本概念和理論上存在細微差別時，要給學生確切闡明出概念和理論的內(nèi)涵本質(zhì)，尤其要將一些概念融入在解題中，理清解題思路，讓學生學會應用，掌握概念的本質(zhì)含義。掌握基本概念和理論不僅為今后專業(yè)課的學習做準備，而且為面向“卓越計劃”培養(yǎng)的目標奠定基礎(chǔ)。

3.2 強化工程應用實踐教學

學生應具有在實踐中應用熱工基礎(chǔ)理論的能力。然而，以往的教學模式讓很多學生只會利用公式解題，缺乏工程實踐。經(jīng)常會發(fā)生有些學生計算煙囪的高度精確到毫米，回轉(zhuǎn)烘干機的熱效率達到80%等錯誤的現(xiàn)象。因此，如何將基本理論與實踐相結(jié)合起來，培養(yǎng)學生工程實踐意識和工程設計能力是本課程應用實踐教學的目標。首先，可以將熱工工程技術(shù)的知識點融匯到實踐教學中去，對一些工程例題加以分析講解，組織學生參與討論，逐步建立工程觀念，增強解決工程實際問題綜合意識和技能。其次，在教學手段上，可以組織學生到“卓越計劃”實施企業(yè)或?qū)嵱柟こ讨行膶W習熱工設備，讓一些有實際工程應用的技術(shù)人員給學生進行講解，使理論與實踐應用相結(jié)合，進一步培養(yǎng)學生分析解決實際問題的能力。

3.3 開展實驗及課程設計教學

《熱工基礎(chǔ)與設備》是工程應用性學科，學生應掌握扎實的理論知識與良好的實踐技能。為了培養(yǎng)學生的實踐能力，首先是加強實驗課程內(nèi)容的建設，如開設燃料的熱工性質(zhì)分析、煙氣組成的測定、干燥速率曲線的測定等一系實驗項目，讓實驗內(nèi)容成為學生把課堂所學的理論知識與實踐應用相結(jié)合，培養(yǎng)學生的動手能力，激發(fā)學習的積極性；其次指導老師建立課程設計題庫，如燃燒室，回轉(zhuǎn)烘干機，玻璃窯，煙囪等熱工設備的設計及計算。學生可根據(jù)自己興趣自主選題，并在教師的指導下完成某個設備的熱工計算專題研究，促使學生在熱工基礎(chǔ)理論計算、設備選型、圖紙繪制、以及設計說明書撰寫等方面能得到實戰(zhàn)訓練?？茖W地開展課程設計，讓學生更加系統(tǒng)地掌握《熱工基礎(chǔ)與設備》課程各章節(jié)的知識要點，通過課程設計的訓練，使學生初步了解工程設計的步驟及方法，同時也為今后的專業(yè)畢業(yè)設計環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。

4 改變教學方法

《熱工基礎(chǔ)與設備》課程通常采用的教學方法是按照各分章節(jié)進行課堂教學，這些章節(jié)的內(nèi)容包括“氣體力學在窯爐中的應用”、“傳熱原理”、“傳質(zhì)原理”、“燃料及其燃燒”、“固體燃料氣化過程及設備”、“干燥過程與設備”等六個部分。但是，在這些章節(jié)中有的內(nèi)容與學生在學習化工原理中有交叉，或重復的部分。因此，選擇合理的教學方法才能做到事半功倍的效果。

在第一章“氣體力學在窯爐中的應用”中氣體力學基礎(chǔ)與化工原理(上冊)中流體力學就有相似之處，但又存在一定的差異?？梢圆捎梅治霰容^的教學方法讓學生在復習原有知識的基礎(chǔ)上，又增加新的公式及定律。又如第二章“傳熱原理”，學生在學習化工原理(上冊)的時候就已經(jīng)對傳熱過程有了一定的認識，但本課程又都有不同之處。化工原理(上冊)僅介紹了一維方向上的傳導公式，以及沒有系統(tǒng)的介紹輻射換熱中角系數(shù)的推導過程。因此，在《熱工基礎(chǔ)與設備》第二章“傳熱原理”的教學內(nèi)容中應把此部分內(nèi)容重點講解，從而讓學生能系統(tǒng)、全面的掌握“傳熱原理”。但同時應避免傳熱原理重復內(nèi)容，否則教學效率低。

任課老師在講授不易理解或抽象的課程內(nèi)容時，可以借助多媒體給學生演示，如燃料燃燒過程的變化，爐內(nèi)溫度分布，氣化爐及燃燒設備等，讓學生能更加直觀地對熱工過程與設備的認識，掌握相關(guān)知識點[4]。同時，任課老師要不斷采用多種教學方法，如講授、研討、實驗、工程實訓、課程設計等形式，調(diào)動學生學習的積極性與主動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,實現(xiàn)“卓越計劃”對課程內(nèi)容改革的培養(yǎng)目標。

5 采用多種形式的考核方式

《熱工基礎(chǔ)與設備》課程涉及定律多、計算公式繁多，而傳統(tǒng)的考試方式多以閉卷方式的筆試為考核方式。這就要求學生在考試之前，花費大量的精力去記憶繁瑣的計算公式，而單一的純知識記憶考試方式并不能反映出學生對本課程學習掌握的程度。多元化的考核模式是在最終成績評定中，兼顧了學生平時表現(xiàn)情況與期末考試情況。目前，采用多元化的考核模式是能較好反映出學生對本課程學習掌握的程度[5]。因此，面向卓越工程師培養(yǎng)的課程教學評價體系可參照多元化的考核模式加以制定。

《熱工基礎(chǔ)與設備》課程可以采取平時成績(10%)，實驗課(10%)，課程設計(20%)及閉卷考試(60%)相結(jié)合的多種形式考核方式。其中平時成績主要是對學生平時學習態(tài)度的評價，包括了出勤率、作業(yè)完成情況、熱工單元認識實訓等方面。實驗課成績主要是對學生動手能力的評價，要求學生認真做好實驗課的預習，制定實驗方案及完成實驗情況。課程設計成績主要是對學生設計熱工設備能力的評價。通過閱讀指定參考資料，以及廣泛查閱有關(guān)熱工設備的最新資料，考察學生自主創(chuàng)新、綜合運用熱工基礎(chǔ)理論知識等。閉卷考試成績主要是對學生掌握熱工基礎(chǔ)理論及熱工計算能力的評價，以課程的“考試大綱”為準則，建立試題庫。任課老師從題庫中篩選試題，注重以工程實際應用能力為重點，同時考核學生對理論知識的掌握與應用的綜合能力。

6 結(jié) 語

以實現(xiàn)“卓越計劃”培養(yǎng)標準為目標，對原有課程內(nèi)容進行全面系統(tǒng)的改革，采用促進學生的學習主動性出發(fā)，提高教學團隊，改革課程教學內(nèi)容，改變教學方法，注重實踐教學環(huán)節(jié)的應用，并最終形成一個“實踐、認識、再實踐、再認識”的新課程學習體系，是可以滿足卓越工程師培養(yǎng)的要求。

[1] 吳才章.高校自動化專業(yè)人才培養(yǎng)改革探索[J].中國電力教育,2012(14):25-27.

[2] 林健.面向卓越工程師培養(yǎng)的課程體系和教學內(nèi)容改革[J].高等工程教育研究, 2011(5):1-9.

[3] 張安富,劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的思考[J].高等工程教育研究,2010(4):56-59.

[4] 文進,朱明.多媒體課件在《熱工基礎(chǔ)與設備》中的應用[J].建材高教理論與實踐,2001,20(2):107.

[5] 姜秀榕,童長青,胡志彪,等.應用型本科院校《無機非金屬材料工學》課程教學改革初探[J].廣東化工,2011,38(2):215-216.

Reform of Thermal Engineering and Equipment Course for Outstanding Engineer Training*

YANGLin

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou University, Guizhou Guiyang 550025, China)

Thermal Engineering and Equipment course is not only an important professional basic course for inorganic non-metallic materials engineering undergraduates, but also a necessary curriculum for close integration of theory and practice.With the requirement of outstanding engineer training program, school-enterprise cooperation was used to reform the course content and assessment methods, which enabled students not only to enhance engineering design capability of thermal equipment, but also to deepen the understanding of theoretical knowledge of Thermal Engineering and Equipment course, eventually forming a “Practice, Knowledge, more Practice, more Knowledge” curriculum learning system.It could provide a reference for “Plan for Education and Training Outstanding Engineers” of other universities to reform and explore the professional course content.

outstanding engineer; Thermal Engineering and Equipment; teaching reform

貴州大學教育教學改革研究項目(JGYB201508)。

楊林(1977-)，男，博士，副教授，主要從事礦物資源利用的研究。

TQ107.1

A

1001-9677(2016)019-0203-03