《燃?xì)廨啓C(jī)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)案例設(shè)計(jì)
——以《離心壓氣機(jī)原理》課堂為例

張超煒

（上海理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 上海 200093）

隨著能源動(dòng)力的迅速發(fā)展，燃?xì)廨啓C(jī)作為“制造業(yè)皇冠上的明珠”，在飛機(jī)輔助動(dòng)力裝置、直升機(jī)、坦克發(fā)動(dòng)機(jī)、分布式發(fā)電和軍用移動(dòng)電源等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用[1-4]。在燃?xì)廨啓C(jī)研制方面，歐美和日本等發(fā)達(dá)國家的起步較早，從二十世紀(jì)中葉便開始設(shè)計(jì)研發(fā)，并逐步掌握設(shè)計(jì)和制造的核心技術(shù)。世界三大燃?xì)廨啓C(jī)巨頭美國的通用電氣、德國的西門子和日本的三菱日立電力系統(tǒng)公司，以雄厚的技術(shù)儲(chǔ)備為保證，幾乎壟斷了世界燃?xì)廨啓C(jī)市場[5]。然而，相比國外先進(jìn)水平而言，國內(nèi)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展相對遲緩。以上海電氣、東方電氣和哈爾濱電氣等代表的國內(nèi)的燃?xì)廨啓C(jī)生產(chǎn)廠商，由于缺少核心機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，燃?xì)廨啓C(jī)的生產(chǎn)依然只能停留在制造環(huán)節(jié)，與國外先進(jìn)水平存在較大差距[5]。此外，以美國為首的發(fā)達(dá)國家，在燃?xì)廨啓C(jī)研制技術(shù)方面對我國進(jìn)行技術(shù)封鎖。為進(jìn)一步培養(yǎng)和儲(chǔ)備燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域人才隊(duì)伍，能源動(dòng)力類專業(yè)的本科生在修讀完專業(yè)基礎(chǔ)課后，有必要開展燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。本文融入課程思政元素，并結(jié)合加涅九步法[6]，以節(jié)選自《燃?xì)廨啓C(jī)原理與應(yīng)用》的《離心壓氣機(jī)原理》課堂為例，提出該課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，包括課程定位、課程思政、學(xué)情分析、教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)方法。

1 課程定位

《燃?xì)廨啓C(jī)原理與應(yīng)用》是能源與動(dòng)力工程專業(yè)本科三年級(jí)的核心專業(yè)課程，在修讀完本課程后，學(xué)生需要掌握燃?xì)廨啓C(jī)初步熱力設(shè)計(jì)分析和解決燃?xì)廨啓C(jī)工程應(yīng)用問題的能力，并培養(yǎng)從事電廠熱能工程、航天航空工程等領(lǐng)域的工程技術(shù)人才和研究人才。

2 課程思政

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要把思想政治工作貫穿教育教學(xué)的全過程[7]。對于非思想政治專業(yè)的專業(yè)課而言，這提出了更高的要求。課程思政不是生搬硬套地在課堂上給學(xué)生做思想政治工作，而是以潤物細(xì)無聲的方式，不知不覺地將思政元素融入教學(xué)過程。在本堂課開始之前，將采用播放視頻的方式，讓學(xué)生直觀地了解中國燃?xì)廨啓C(jī)以及離心壓氣機(jī)的國情，讓學(xué)生明白中國燃?xì)廨啓C(jī)研制技術(shù)與國外先進(jìn)水平的差距，以及國外對中國的技術(shù)封鎖，從而激發(fā)學(xué)生的愛國和學(xué)習(xí)熱情。

3 學(xué)情分析

針對學(xué)情分析，本文主要對學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和心理狀況進(jìn)行分析。

本課程的教學(xué)對象是能源與動(dòng)力工程專業(yè)本科三年級(jí)學(xué)生。在修讀本課程之前，他們需要具備流體力學(xué)、工程熱力學(xué)和燃燒學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)；在修讀完本課程之后，本課程的相關(guān)知識(shí)可以為他們后續(xù)修讀熱力發(fā)電廠和燃?xì)馀c蒸汽聯(lián)合循環(huán)等課程做鋪墊。

本科大三學(xué)生一般在20歲左右，以00后大學(xué)生為主要群體。他們自我個(gè)性強(qiáng)、行為自由性強(qiáng)且學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，但是由于家庭保護(hù)的關(guān)系，00后學(xué)生往往缺乏較強(qiáng)的抗壓能力和主動(dòng)求助性[8]。針對學(xué)生的此類心理，教師需要在教學(xué)過程中給予學(xué)生積極的引導(dǎo)，而不是采用強(qiáng)硬的方式逼迫學(xué)生學(xué)習(xí)。在學(xué)生上課出勤和課后作業(yè)完成情況存在異常時(shí)，教師需要及時(shí)與學(xué)生溝通交流，幫助其解決課程學(xué)習(xí)或者生活中遇到的問題。

4 課堂教學(xué)目標(biāo)

本文以《燃?xì)廨啓C(jī)原理與應(yīng)用》課程的第3.4節(jié)內(nèi)容《離心壓氣機(jī)原理》為例，對課程所體現(xiàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行說明。在完成本堂課的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生能夠達(dá)到對離心壓氣機(jī)進(jìn)行應(yīng)用分析的層面，具體如下：（1）掌握離心壓氣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；（2）分析離心壓氣機(jī)的熱力過程；（3）掌握離心壓氣機(jī)工作原理以及相關(guān)公式推導(dǎo)；（4）繪制離心壓氣機(jī)性能曲線；（5）了解離心壓氣機(jī)喘振原因和防喘措施。

5 教學(xué)過程和方法

本文主要采用加涅九步法，并融入課程思政元素對教學(xué)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括引起注意、告知目標(biāo)、回憶先前知識(shí)、呈現(xiàn)新的學(xué)習(xí)內(nèi)容、提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)、引出學(xué)習(xí)行為、提供反饋信息、評價(jià)學(xué)習(xí)行為和促進(jìn)學(xué)習(xí)的保持和遷移。

5.1 引起注意

本文主要采用播放中國燃?xì)廨啓C(jī)國情的相關(guān)視頻的方式，引起學(xué)生對于燃?xì)廨啓C(jī)和離心壓氣機(jī)的興趣，并引發(fā)學(xué)生對于提升我國燃?xì)廨啓C(jī)研制技術(shù)的熱情和學(xué)習(xí)的興趣，這也是本堂課課程思政的體現(xiàn)。

5.2 告知目標(biāo)

在講解本堂課的知識(shí)內(nèi)容之前，需要告知學(xué)生本堂課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。這樣既可以使學(xué)生有目的、有重點(diǎn)地進(jìn)行學(xué)習(xí)，又能讓學(xué)生把注意力更多地集中在課堂上，而不是漫無目的的聽課。

5.3 回憶先前知識(shí)

在正式學(xué)習(xí)離心壓氣機(jī)原理之前，本課堂會(huì)進(jìn)行課程回顧，回顧上節(jié)課關(guān)于軸流壓氣機(jī)原理方面的知識(shí)。這樣既可以使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和鞏固軸流壓氣機(jī)的知識(shí)，也有利于離心壓氣機(jī)相關(guān)的學(xué)習(xí)。軸流壓氣機(jī)原理和離心壓氣機(jī)原理兩者具有相通之處，可以讓學(xué)生對比學(xué)習(xí)。在呈現(xiàn)新知之前，提出問題：離心壓氣機(jī)原理與軸流壓氣機(jī)原理的異同是什么？這樣可以使學(xué)生有目的地學(xué)習(xí)。

5.4 呈現(xiàn)新的學(xué)習(xí)內(nèi)容

本堂課主要內(nèi)容包括離心壓氣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、離心壓氣機(jī)的熱力過程、離心壓氣機(jī)工作原理以及相關(guān)公式推導(dǎo)、離心壓氣機(jī)性能曲線和離心壓氣機(jī)喘振。其中，重點(diǎn)部分為離心壓氣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、熱力過程和工作原理以及相關(guān)公式推導(dǎo)；難點(diǎn)部分為離心壓氣機(jī)工作原理部分的相關(guān)公式推導(dǎo)。

5.5 提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)

在學(xué)習(xí)離心壓氣機(jī)原理相關(guān)知識(shí)之前，需要跟學(xué)生說明本堂課知識(shí)將來能夠應(yīng)用的場景，這樣可以增加他們學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。離心壓氣機(jī)原理相關(guān)知識(shí)將來主要用于離心壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、科研、教學(xué)等工作。例如，開展離心壓氣機(jī)初步熱力設(shè)計(jì)和分析、解決離心壓氣機(jī)工程應(yīng)用中的一些問題等。

5.6 引出學(xué)習(xí)行為

本課堂主要采用講授法的教學(xué)方法，輔以板書推導(dǎo)公式。講授法可以更好地把握教學(xué)進(jìn)度，提高教學(xué)效率，而板書可以幫助學(xué)生更好地理解公式的推導(dǎo)過程。在開始講解之前，采用模型展示的方法，讓學(xué)生近距離觸摸離心壓氣機(jī)模型，使學(xué)生對離心壓氣機(jī)基本結(jié)構(gòu)有更加直觀的感受。在講解過程中，對比軸流壓氣機(jī)原理進(jìn)行講解，中間穿插相關(guān)知識(shí)提問。這樣既可以鞏固學(xué)生的知識(shí)，又可以增加課堂互動(dòng)的氣氛，還可以提高學(xué)生上課的注意力，一舉三得。最后，對先前提出的問題“離心壓氣機(jī)原理與軸流壓氣機(jī)原理的異同是什么？”，抽學(xué)生進(jìn)行解答，并對學(xué)生解答內(nèi)容進(jìn)行評價(jià)和總結(jié)。

5.7 提供反饋信息

針對課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，采用課堂提問和課后作業(yè)的方式，獲得學(xué)生對于本堂課學(xué)習(xí)掌握情況的反饋，從而把握教學(xué)進(jìn)度，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法，對難點(diǎn)和錯(cuò)點(diǎn)部分進(jìn)一步細(xì)化講解。

5.8 評價(jià)學(xué)習(xí)行為

采用課后作業(yè)的方式，評價(jià)學(xué)生對于本次課的掌握程度，并將本次作業(yè)的完成情況計(jì)入期末總成績的平時(shí)得分。這樣既可以使得學(xué)生認(rèn)真對待每次的課后作業(yè)，同時(shí)教師也能獲得學(xué)生對于知識(shí)掌握程度的正確反饋。

5.9 促進(jìn)學(xué)習(xí)的保持和遷移

在本堂課結(jié)束之后，以課后作業(yè)的方式使學(xué)生能夠課后鞏固本堂課的相關(guān)知識(shí)，并向?qū)W生說明下堂課的知識(shí)內(nèi)容，讓學(xué)生做相關(guān)的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，提高下節(jié)課的課堂效率。

6 結(jié)語

針對我國燃?xì)廨啓C(jī)研制技術(shù)與國外先進(jìn)水平存在差距的國情，開展《燃?xì)廨啓C(jī)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)。本文將課程思政元素融入《燃?xì)廨啓C(jī)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)，采用加涅九步法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生更加高效地學(xué)習(xí)燃?xì)廨啓C(jī)的相關(guān)知識(shí)，為國家培養(yǎng)燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域的人才做前期準(zhǔn)備。