基于學習內驅賦能的“汽輪機原理”課程教學改革初探

摘"要：針對學生在“汽輪機原理”學習中易產生畏難情緒、失去學習動力的問題，課程教學團隊基于奧蘇貝爾的成就動機理論，構建了基于“理論知識整合—互動項目教學—實踐延伸拓展”的遞進式、分層次培養(yǎng)的教學模式。通過理論實踐多模塊融合、多課程協(xié)同教研、多維信息化教學的“三多”知識整合措施，提升學生學習興趣，夯實學生理論基礎。通過聚焦汽輪機運維問題，完善項目資源建設，強化互動等改革措施，促使學生主動學習，實現(xiàn)多目標能力培養(yǎng)。通過后續(xù)實踐的延伸拓展，強化學生綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。教學改革與實踐激發(fā)了學生的學習內驅力，提升了學生的綜合能力。

關鍵詞：學習內驅動；教學改革；項目教學；汽輪機原理

Abstract：In"response"to"the"problem"of"students"being"prone"to"fear"and"losing"motivation"in"learning"the"principles"of"steam"turbines，the"teaching"team"has"constructed"a"progressive"and"hierarchical"teaching"model"based"on"Ausubel's"achievement"motivation"theory.The"model"includes"three"modules：theoretical"knowledge"integration，interactive"project"teaching"and"practical"extension"and"expansion.Integrating"theoretical"and"practical"modules，collaborative"teaching"and"research"of"multiple"courses"and"teaching"with"multidimensional"information"technology"were"carried"out.These"theoretical"teaching"measures"enhanced"students'"interest"in"learning"and"solidified"their"theoretical"foundation.The"interactive"project"teaching"were"focused"on"the"operation"and"maintenance"of"steam"turbines，improving"project"resource"construction，strengthening"interaction"and"other"reform"measures.The"students"are"encouraged"to"actively"learn"and"achievenbsp;multiobjective"abilities.Through"subsequent"extension"practice，the"students'"comprehensive"literacy"and"innovation"ability"were"strengthened.Teaching"reform"and"practice"have"stimulated"students'"learning"motivation"and"improved"their"comprehensive"abilities.

Keywords：Internally"driven"learning；Teaching"reform；ProjectBased"Learning；Principles"of"steam"turbine

“汽輪機原理”課程是能源與動力工程專業(yè)的一門核心課程，主要講述汽輪機及其輔機的結構、工作原理等內容。由于“汽輪機原理”課程涉及的設備結構復雜、公式晦澀、原理難懂，學生初學往往不知如何應用，容易產生畏難情緒，這是影響“汽輪機原理”課程教學效果的內部因素，也是主要因素之一。同時，近年來，我國經濟快速發(fā)展，產業(yè)變革加速進行，電力行業(yè)在安全生產、節(jié)能減排及綠色低碳等方面的要求日益增高。這種新的變革向汽輪機行業(yè)技術人才培養(yǎng)提出了更高要求［1］，畢業(yè)生除了應具備扎實的理論基礎及運維技術能力外，還需在實踐應用能力、交流溝通能力、團隊合作能力及自主學習能力等綜合能力素質方面得到更多鍛煉。這種內部因素與外部環(huán)境的變化促使“汽輪機原理”課程教學要做出相應變革［2］。

研究表明，學習內驅力是學生學習理論知識、提高核心素養(yǎng)的動力基礎，也是長遠發(fā)展的動力源泉。奧蘇貝爾認為，學校情境中的成就動機包括：認知內驅力、自我提高內驅力、附屬內驅力［34］。其中，認知內驅力和自我提高內驅力在青年期成為學生學習的主要動機。

教學團隊基于奧蘇貝爾的成就動機理論，通過構建“理論知識整合—互動項目教學—實踐延伸拓展”的遞進式、分層次培養(yǎng)的教學模式，提升學生學習興趣，變被動學習為主動學習，激活學生學習內驅，從而提高學生綜合能力，適應未來行業(yè)發(fā)展需要。

1"理論知識整合

如何提高學生學習興趣，進而提升學生認知內驅力，是理論授課過程中需要解決的一個痛點。為解決這一問題，教學團隊在“汽輪機原理”課程教學模式及內容方面進行了以下改革：

1.1"理論實踐多模塊融合

對“汽輪機原理”與相關實踐課程內容進行了模塊化整合與結構優(yōu)化。如圖1所示，將理論課程內容劃分為三個模塊：原理性能模塊（模塊一）、凝汽設備模塊（模塊二）及結構與振動模塊（模塊三）。從圖1中可以看出，采用理論課程模塊與實踐課程間互融互促的教學模式，即采用理論模塊“模塊一—模塊二—模塊三”與實踐模塊“認識實習—實驗—汽輪機熱力設計”雙鏈并進、緊密結合、交叉融合的“螺旋式”教學方式，實現(xiàn)邊學理論邊實踐應用，理論與實踐模塊之間知識聯(lián)系，相互賦能。同時通過模塊化授課，各個模塊間既能有機融合又相對獨立，使授課內容執(zhí)行更為靈活。

1.2"運維知識多課程協(xié)同教研

適時開展跨課程教師團隊教學研討，共享教學資源。針對“汽輪機原理”課程與基礎課程的相關重難點內容進行梳理，如流體力學中的邊界層及流動損失、噴管中的流動損失、工程熱力學中的能量守恒公式、噴管的熱力過程、水蒸氣的熱力性質、凝汽器的傳熱原理等（圖2）。將這些重難點知識通過跨課程授課進行強化，深化學生對基礎理論知識的理解與掌握，解決課程的難點問題，強化課程間知識協(xié)同與知識整合，同時也在實踐中不斷提升和鍛煉教師自身的項目教學能力。

1.3"運維知識多維信息化教學

通過信息技術的深度應用，實現(xiàn)“解難—增趣—培思—促學—提效”。解難：結合現(xiàn)代最新信息技術手段，通過開發(fā)理論公式可視化小程序，使公式活起來、動起來，使理論不再抽象。增趣：向學生提供虛擬電廠汽輪機設備巡游，增加學生學習的趣味性，提升學生學習的意愿。培思：提供汽輪機設備三維動畫等動態(tài)教學資源，同時，借助信息化手段，將綠色低碳理念、智慧電廠等工程案例及運維新理念融入課堂，科學合理地拓展專業(yè)知識的廣度深度。促學：課程組建立了在線課程，學生可根據(jù)自身學習情況進行課前預習及課后復習。提效：開發(fā)了在線習題庫（配有答案），既可用于課下檢測學生學習效果，也方便為學生提供隨堂測驗及訓練。同時，理論教學中還采用了大量融入思政元素的工程案例，提升學生學習興趣及認知內驅力的同時，培養(yǎng)學生樹立崇高的理想，從而激發(fā)學生的自我提高內驅力，從而保證了課內理論教學效果。

2"互動項目教學

項目化學習（ProjectBased"Learning，簡稱PBL）是一種以學生為中心，教師為指導者的教學方法［5］。學生通過基于項目的學習，圍繞項目或深入的問題或問題引發(fā)的復雜任務，以小組合作的形式組織學習，從而獲得知識和技能。

“汽輪機原理”課程教學探索以項目化學習訓練促理論應用的教學模式，來激發(fā)學生認知內驅力及自我提高內驅力。項目教學的改革實施主要圍繞聚焦汽輪機運維的驅動問題選定、完善項目資源建設、強化互動式教學、成果的評價及迭代等方面展開。

2.1"錨定運維能力、選定驅動問題

首先，針對課程培養(yǎng)目標，結合學生就業(yè)的素質需求，以運維能力培養(yǎng)為導引，選取基于工程的真實問題，將項目教學內容分成設備運維調研分析、設備運維經濟性評價、設備運維優(yōu)化、設備運維機理分析及對策等進行模塊劃分（圖2）?？紤]到學習的循序漸進特點，對工程問題進行適當修改后，可作為適合初學者的綜合項目課題。通過合作交流運用專業(yè)知識和技能開展實踐活動，激發(fā)學生深入思考、研究和解決方案的探索激情，以實現(xiàn)對學生專業(yè)知識綜合運用及運維問題分析解決能力的培養(yǎng)。

2.2"項目資源建設及任務拆解

2.2.1"項目資源建設

為向學生提供學科最新的行業(yè)運維技術，使學生初步掌握行業(yè)前沿動態(tài)，引導學生自主開展項目資源檢索、深入學習、拓寬知識面，建設了數(shù)字化前沿導引資源庫，該資源庫主要包括標準、專業(yè)文獻目錄及專家講座視頻等，向學生提供項目教學相關的典型案例、現(xiàn)行國家行業(yè)標準、企業(yè)規(guī)程等數(shù)字化資源等（圖3）。通過相關學習，激發(fā)學生的認知內驅力。

2.2.2"任務拆解

教師先要向學生介紹開展項目課題的一般方法和步驟以及總體方向和目標，推薦整合資源。學生每5～7人分為一組，每個項目小組指定一名組長，選取項目課題，并制定明確的任務目標。同時，各小組將項目進行分解，保證每個小組成員責任明確，工作量飽滿。小組成員根據(jù)選定的項目任務，通過圖書館、互聯(lián)網(wǎng)及相關企業(yè)等各種渠道調研、獲取課題項目的相關原始數(shù)據(jù)及文獻資料，并對有價值的文獻資料歸納總結。

2.3"互動式項目教學

項目實施過程中，教師以指導者身份定期與學生進行交流和互動，及時掌握項目小組不同階段的進度。通過鼓勵學生提出問題，引導同學們積極思考，同時根據(jù)各小組遇到的問題與挑戰(zhàn)，提供必要的資源、指導和建議。項目小組團隊成員間保持密切聯(lián)系，確保遇到問題時可以一起討論，共享資源信息，不同小組之間也可分享經驗和教訓。組員、組間通過溝通協(xié)作可有效促進問題的解決，確保項目能夠按期順利進行（圖3）。

在整個過程中，小組成員變被動學習為自主學習，借助數(shù)字化、信息化等學習手段，通過小組互動與交流、教師指導、互相指導等學習方式不斷地思考，把碎片化知識與項目聯(lián)系起來，促進對知識的深入理解。

2.4"項目評價及迭代

各小組在完成項目研究內容后，要針對項目實施期間所完成的各項任務進行總結與反思，用于下一次教學實施的改進。各個小組通過制作PPT等方式開展項目匯報，完成小組間的交流與分享，并通過組內評價、組間互評及教師評價等成果評價（圖3），使大家了解其他小組在項目實施中的收獲與不足，以擴充知識的學習。同時，教師針對不同模塊內容，匯編優(yōu)秀項目成果，作為后續(xù)學生學習的示范資源。項目教學的開展為學生后續(xù)學習乃至畢業(yè)工作提供了具有深度和廣度的錘煉，學生掌握了運用專業(yè)知識分析問題、協(xié)作解決問題的多維技能，認知內驅力和自我提高內驅力得以提升。

通過項目實踐，學生普遍做出了積極反饋。比如，“既鍛煉了我們的自我動手能力、查閱資料能力、分工協(xié)作能力，更是讓我們增進了同學間團結的能力，共同學習研究才能得到好的成果”“不僅組內互幫互助，各小組之間也是有商有量，互相幫助、分享經驗、解決問題”。

3"實踐延伸拓展

鼓勵學有余力的同學在后續(xù)學習環(huán)節(jié)中積極選題、參與汽輪機課題相關的大學生科技創(chuàng)新、比賽和畢業(yè)設計，教師引導學生深入研究。通過鍛煉，提升了學生運用專業(yè)知識分析及協(xié)作解決汽輪機運維問題的多維技能，強化了學生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

結語

通過汽輪機教學改革，構建了基于“理論知識整合—互動項目教學—實踐延伸拓展”的遞進式、分層次培養(yǎng)的教學模式，提高了學生的學習興趣，消除了學生的畏難情緒，促使學生主動學習，提升了學生學習的內驅力，強化了學生的綜合能力培養(yǎng)。但學習內驅力的影響因素是復雜多樣的，學生的心理因素、家庭因素、校外其他環(huán)境因素等均會對學習內驅力產生不同的影響。本文僅基于學習內驅力進行了課程教學改革初探，其他校外因素的影響將在今后的教學實踐中進一步研究。

參考文獻：

［1］瞿振元.推動高等工程教育向更高水平邁進［J］.高等工程教育研究，2017（1）：1216，23.

［2］董向元，葛曉霞，王毅林.融合信息技術的“汽輪機原理”教學探索實踐［J］.科技視界，2022（7）：2628.

［3］斯萊文.教育心理學［M］.北京：人民郵電出版社，2011.

［4］彭靜雯.大學生學習內驅力影響因素及其作用機制：基于扎根理論的分析［J］.現(xiàn)代大學教育，2023，39（02）：93102.

［5］吳金星，張東偉，王定標，等.金課建設中項目式教學模式改革實踐［J］.中國教育技術裝備，2023（10）：108111.

基金項目：南京工程學院教學改革項目（JXGG2021"003）

作者簡介：董向元（1974—"），男，漢族，山東文登人，博士，教授，主要從事能動類課程教學及能源轉換與利用方向研究。