新工科背景下熱工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研討＊

蔣慶峰，沈九兵，陳怡丹

（江蘇科技大學(xué)能源與動力學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江212003）

1 新工科背景下熱工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)地位與教學(xué)現(xiàn)狀

自2017年以來，為應(yīng)對新產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會科技革命以及工程教育面對的挑戰(zhàn)，教育部針對新興產(chǎn)業(yè)的專業(yè)、新工科專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)進(jìn)行研究和改革，包含升級人才培養(yǎng)模式、加強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)、多維度評估教育教學(xué)質(zhì)量等。新工科的建設(shè)對高校學(xué)科建設(shè)、學(xué)術(shù)研究以及培養(yǎng)工程科技人才提出了新的目標(biāo)[1]。高等院校在新工科背景下，必然要改變教育模式，結(jié)合國內(nèi)外工程教育改革的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，分析新工科的發(fā)展規(guī)律，提高新工科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科多專業(yè)融合發(fā)展[2]，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐綜合能力，滿足社會發(fā)展進(jìn)步對人才的需求，讓中國在未來科技發(fā)展中搶占先機(jī)。

“熱能動力基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”是一門包含傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)、測試技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課程理論知識，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力為目的的重要課程，因?yàn)閭鹘y(tǒng)工科的專業(yè)基礎(chǔ)課知識面廣，內(nèi)容部分交叉重疊，復(fù)雜且抽象，所以“熱能動力基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”作為配套課程，學(xué)生在操作實(shí)驗(yàn)過程中，可充分學(xué)習(xí)理論知識以及靈活運(yùn)用所學(xué)理論知識指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，因此熱工實(shí)驗(yàn)在工科背景學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)中起到了不可替代的作用。

熱工實(shí)驗(yàn)課程要求學(xué)生能夠聯(lián)系理論，熟悉常見的實(shí)驗(yàn)儀器及其測試原理，并能正確使用儀器設(shè)備，加強(qiáng)規(guī)范使用實(shí)驗(yàn)儀器的意識，從而提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和科研能力，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神，提高工科學(xué)生的綜合專業(yè)素養(yǎng)，達(dá)到社會中企業(yè)對新工科人才的要求。

2 結(jié)合新工科背景下熱工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)范疇，激發(fā)學(xué)生求知與動手欲望

在高等教育中，實(shí)踐教學(xué)是創(chuàng)造性應(yīng)用和發(fā)展理論的過程，是綜合能力形成的過程，在培養(yǎng)工科學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力等方面發(fā)揮著十分重要的作用。熱工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)作為一門單獨(dú)的設(shè)課實(shí)驗(yàn)，其中每個學(xué)生都需完成的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)。在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占主體，考慮到熱工實(shí)驗(yàn)包含學(xué)科較多，初學(xué)階段學(xué)生容易對基礎(chǔ)概念掌握不牢固，那么先完成必做的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，后選擇選做的實(shí)驗(yàn)，完成引導(dǎo)式、先易后難的熱工實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生通過基礎(chǔ)的熱工實(shí)驗(yàn)將抽象化為具體，不僅鞏固理論知識，也培養(yǎng)基礎(chǔ)的動手能力和學(xué)習(xí)能力。

3 結(jié)合專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科知識融會貫通能力

學(xué)生在完成能源動力類相關(guān)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課“熱工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”后，已經(jīng)對基礎(chǔ)的壓縮式制冷原理、制冷系統(tǒng)中各個設(shè)備的作用和工作條件。實(shí)驗(yàn)課程大綱中制訂的教學(xué)目標(biāo)多為驗(yàn)證、鞏固有關(guān)課程的抽象知識，培養(yǎng)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)技能，而未對創(chuàng)新能力、責(zé)任感、協(xié)作精神等能力的培養(yǎng)提出明確要求[3]。

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，在新工科教學(xué)模式下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的安全性、難易性、操作性等，實(shí)行多種教學(xué)方案。學(xué)生只有通過學(xué)習(xí)、理解并記憶一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，才能開始效仿，慢慢具備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的構(gòu)思，提高自身實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，為日后進(jìn)行自主創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[4]。例如基于第二制冷劑量熱器法測試制冷系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)裝置上設(shè)備種類繁多，學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺制冷循環(huán)基本的實(shí)驗(yàn)原理、熱力流程來選擇不同的實(shí)驗(yàn)，以探究蒸氣式制冷循環(huán)中的影響因素、性能系數(shù)為目的的實(shí)驗(yàn)等，也可選擇進(jìn)行其他的探究實(shí)驗(yàn)，如“制冷劑添加的相關(guān)操作”等。

學(xué)生自主選擇、親手操作的探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)研究熱情，輔以教師恰當(dāng)?shù)牟襟E指導(dǎo)和答疑解惑，使得教師在實(shí)驗(yàn)中不再處于主動地位。學(xué)生對自己感興趣的實(shí)驗(yàn)，在驗(yàn)證不同的疑問中完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就不僅僅停留在基礎(chǔ)的理論階段，而是有多學(xué)課的交叉融合。在專業(yè)課程上，結(jié)合專業(yè)綜合的實(shí)驗(yàn)平臺，鼓勵學(xué)生再接再厲，化點(diǎn)成面，將零散的知識點(diǎn)串聯(lián)起來。此外，也讓學(xué)生認(rèn)識到選擇環(huán)保制冷劑的必要性，讓學(xué)生們樹立科技發(fā)展要始終堅(jiān)持節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的原則。

4 推行培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

4.1 改變以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為成績考核的模式

新工科的建設(shè)要突破傳統(tǒng)工科建設(shè)的舊模式，圍繞工程教育改革的新目標(biāo)，對人才培育模式進(jìn)行革新，多維度評估教學(xué)方案和品質(zhì)，在考察學(xué)生對抽象理論知識的理解程度的前提下，加大實(shí)踐操作和創(chuàng)造能力的考核權(quán)重[5]，在實(shí)際工程中需要新工科人員具備良好的問題分析能力、個人表述能力、隨機(jī)應(yīng)變的能力及團(tuán)隊(duì)合作能力，所以在實(shí)驗(yàn)考核這一項(xiàng)，教師不能僅僅查看實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)操作來考核學(xué)生的理論知識和實(shí)踐能力，因此可將實(shí)驗(yàn)考核可以分為以下三部分：①課前考核。考核學(xué)生是否提前預(yù)習(xí)，查看學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力。②實(shí)踐考核。則教師在實(shí)踐中應(yīng)查看小組成員的溝通、動手能力、實(shí)驗(yàn)過程中的操作能力、問題處理能力。③課后?？疾鞂?shí)驗(yàn)思考題完成情況，對實(shí)驗(yàn)的反思、對實(shí)驗(yàn)誤差分析等。

4.2 利用網(wǎng)絡(luò)平臺和資源

在飛速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)時代，網(wǎng)絡(luò)上有大量可利用參考學(xué)習(xí)的教育資源，例如中國大學(xué)慕課等平臺，平臺里面有各個名校老師的講課視頻，平臺為滿足現(xiàn)在年輕人碎片化閱讀和學(xué)習(xí)的需求，授課視頻簡練且突出每一章節(jié)中的重難點(diǎn)知識，這樣學(xué)生在預(yù)習(xí)階段就可提前利用網(wǎng)絡(luò)平臺，了解實(shí)驗(yàn)中涉及到的知識原理，觀看實(shí)驗(yàn)操作步驟，學(xué)習(xí)時對課堂上的知識學(xué)習(xí)也不會感到困難。

4.3 增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)師生互動

熱工實(shí)驗(yàn)是具有工科背景的學(xué)生普遍都要學(xué)習(xí)的開設(shè)歷史長遠(yuǎn)的課程，難免設(shè)備老舊，設(shè)備不似現(xiàn)在的新實(shí)驗(yàn)臺智能靈敏。所以更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備是有必要的，例如基于二制冷劑量熱器法的單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)功能綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其測量靈活，實(shí)驗(yàn)裝置上的設(shè)備種類繁多，實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以按照不同的教學(xué)內(nèi)容和目的，驗(yàn)證不同的實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生可以靈活利用新試驗(yàn)臺，設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，不偏離原有的教學(xué)大綱，增加操作經(jīng)驗(yàn)和理論知識的學(xué)習(xí)。

同時上課時，老師可以增強(qiáng)與學(xué)生的互動，引導(dǎo)學(xué)生建立理論和現(xiàn)實(shí)生活之間的橋梁，要激發(fā)學(xué)生的思想創(chuàng)造能力，就要帶領(lǐng)學(xué)生四處留意實(shí)際生活中的現(xiàn)象[6]。老師講課內(nèi)容不局限于課本知識，可以結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，將實(shí)際工程里遇到的趣事一并分享，將理論知識與實(shí)際聯(lián)接起來，增加課堂的趣味性。

5 結(jié)語

針對新工科背景下熱工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法，教學(xué)主要目的是引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生進(jìn)行由淺到深、由易到難的實(shí)踐操作，通過熱工實(shí)驗(yàn)先從基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，到可選擇的綜合性實(shí)驗(yàn)，再到學(xué)生利用基于第二制冷劑量熱器法測試制冷系統(tǒng)的多功能實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行自主探究實(shí)驗(yàn)，改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核模式，利用網(wǎng)絡(luò)資源，以互動性教學(xué)為主，自主學(xué)習(xí)為輔，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力、個人表述能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、批判精神，綜合多學(xué)科的理論知識，加深理論知識的理解。但實(shí)際上，僅僅通過熱工實(shí)驗(yàn)一門課就讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)變?nèi)孕枰蠋熀蛯W(xué)生共同努力的，但希望學(xué)生能夠通過熱工實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)變對實(shí)驗(yàn)的態(tài)度，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，讓學(xué)生對本專業(yè)在新工科背景下的要求有充分認(rèn)識，具有新工科人才需具備的素養(yǎng)，為進(jìn)入社會將面對的挑戰(zhàn)和機(jī)遇提前做好準(zhǔn)備。