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(qiáng)

摘要：本文針對(duì)“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程中存在的一些問(wèn)題，對(duì)提高課程教學(xué)質(zhì)量提出若干意見(jiàn)。提出“創(chuàng)造性”學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)揮自己所學(xué)。同時(shí)提出以學(xué)科競(jìng)賽培養(yǎng)學(xué)生，采用“優(yōu)秀同學(xué)帶動(dòng)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(hào)：G642.4 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：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(qiáng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)欠缺，在課堂教學(xué)中學(xué)生常常對(duì)一些概念感到生澀并難以理解，進(jìn)而造成學(xué)習(xí)積極性不高、考試成績(jī)不理想等問(wèn)題。本文在對(duì)“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出了一套切實(shí)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(diǎn)及現(xiàn)狀

1.“工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)”課程特點(diǎn)。工程熱力學(xué)的基本任務(wù)是：通過(guò)對(duì)熱力系統(tǒng)、熱力平衡、熱力狀態(tài)、熱力過(guò)程、熱力循環(huán)的分析研究，改進(jìn)和完善熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、制冷機(jī)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(wú)數(shù)事實(shí)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(qiáng)的基礎(chǔ)課程，同時(shí)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(duì)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(qiáng)，基本概念和公式繁多，計(jì)算難道大，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)要求高。

2.國(guó)內(nèi)外工程熱力學(xué)課程現(xiàn)狀。在西方國(guó)家的高等工程教育中，對(duì)熱工基礎(chǔ)課程很重視，基本都開(kāi)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(jī)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(guó)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(jì)”設(shè)置為他們的公共課程。國(guó)內(nèi)眾多高等院校在工科類以機(jī)械大類進(jìn)行招生，工程熱力學(xué)在大類下面進(jìn)行專業(yè)細(xì)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(lái)教學(xué)。這樣由于一些學(xué)生對(duì)選修課的不重視，導(dǎo)致對(duì)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(lái)講很難提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。另外，作為選修課的課時(shí)只有二十幾個(gè)課時(shí)，在這種學(xué)時(shí)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(gè)專業(yè)課授課教師面前的一個(gè)重要難題，另外，工程熱力學(xué)與實(shí)踐的相互結(jié)合是十分必要的。可能由于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的特殊性，實(shí)驗(yàn)教師工作量大等原因，我校并沒(méi)有對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程，導(dǎo)致實(shí)踐課程與理論課程脫節(jié)。使課堂講授的知識(shí)沒(méi)有及時(shí)直觀地體現(xiàn)，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的消化和吸收，也使有些驗(yàn)證性內(nèi)容沒(méi)有及時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，影響了教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。相比較機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)所學(xué)“發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及原理”課程為例，同為選修課，因?qū)嶒?yàn)與理論知識(shí)緊密聯(lián)系，使課堂上的理論知識(shí)生動(dòng)的呈現(xiàn)在眼前，學(xué)生能動(dòng)手操作，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)會(huì)有更深刻的認(rèn)識(shí)，知識(shí)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(huì)拿出一些發(fā)動(dòng)機(jī)、散熱片等小模型供學(xué)生們討論，但是實(shí)踐環(huán)節(jié)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(guò)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(wèn)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(lái)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(lái)了很多變化，即使是我們的課堂，也因?yàn)槎嗝襟w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(guò)ppt來(lái)教學(xué)的，但是卻繼承了以前照本宣科的習(xí)慣，沒(méi)有達(dá)到更多進(jìn)步性的效果。課后交流，也可以不再拘于時(shí)間和空間的限制。由于課時(shí)少所以即使學(xué)生有疑問(wèn)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(shí)時(shí)對(duì)話，學(xué)生的任何疑問(wèn)都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交流及時(shí)解決。學(xué)生的疑問(wèn)不再需要留到課堂或者課間短短的幾分鐘來(lái)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(tái)或者是精品課程網(wǎng)站，這些都可以為師生之間的互動(dòng)提供交流平臺(tái)。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(guò)教師的啟發(fā)，讓學(xué)生積極、主動(dòng)地去發(fā)現(xiàn)和探索以前未曾認(rèn)識(shí)的觀念、關(guān)系和規(guī)律，既有利于學(xué)生學(xué)會(huì)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(guò)程中獲得靈感。在對(duì)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(shí)把自己的相關(guān)科研成果融入課程教學(xué)活動(dòng)，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(kāi)始創(chuàng)造萌芽。其次是突破教材框架，整合知識(shí)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(shí)要提供思考題給學(xué)生作為課后活動(dòng)，要求學(xué)生從日常生活中獲得靈感，不知不覺(jué)中加深學(xué)生對(duì)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(dòng)思考，主動(dòng)聯(lián)系生活實(shí)際，積極參與老師提出的活動(dòng)，在課堂上，發(fā)揮聯(lián)想與想象，用知識(shí)去創(chuàng)造。

3.“以賽促學(xué)，以點(diǎn)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(jiǎn)化或直接提供“項(xiàng)目”給學(xué)生，參加科技類競(jìng)賽，在比賽過(guò)程中學(xué)生自然會(huì)根據(jù)“項(xiàng)目”內(nèi)容進(jìn)行查缺補(bǔ)漏，更好得完成比賽。同時(shí)，這種做法也能拓寬學(xué)生的知識(shí)面，有利于學(xué)生對(duì)工程熱力學(xué)課程的加深理解。如全國(guó)節(jié)能減排競(jìng)賽，在比賽準(zhǔn)備過(guò)程中增加了學(xué)生的實(shí)踐能力，擁有較多與工廠工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的老師接觸的時(shí)間，使學(xué)生獲得了大量課本中無(wú)法得到的知識(shí)，同時(shí)在比賽準(zhǔn)備過(guò)程中，需要對(duì)工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等專業(yè)知識(shí)復(fù)習(xí)加強(qiáng)掌握。另外“以賽促學(xué)”會(huì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)做人，學(xué)會(huì)相處，學(xué)會(huì)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(shí)的能力，以及充分的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)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(lì)便是助孩子飛向成功的翅膀。因此在比賽準(zhǔn)備過(guò)程中，對(duì)每一個(gè)同學(xué)每一點(diǎn)技能的掌握都表示欣賞，對(duì)每一個(gè)同學(xué)取的技能進(jìn)步給予贊揚(yáng)，再指出不足之處，虛榮心強(qiáng)迫驅(qū)使學(xué)生不斷奮斗，不斷補(bǔ)充。當(dāng)有學(xué)生在比賽中取得良好成績(jī)時(shí)，定會(huì)在學(xué)生群體中引起一定的影響，引起杠桿作用，帶動(dòng)其他同學(xué)參與到老師的“項(xiàng)目”研究。起到以優(yōu)秀同學(xué)帶動(dòng)全班同學(xué)，以點(diǎn)帶面的作用。endprint

4.考試方式的改革。對(duì)于傳熱學(xué)這類課程，考試有幾點(diǎn)意見(jiàn)，例如在傳熱學(xué)中對(duì)流換熱一章中大部分公式都是實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式，公式中有經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，又有經(jīng)驗(yàn)指數(shù)，而且有時(shí)對(duì)同一問(wèn)題有幾個(gè)公式可供選擇。參考“機(jī)械設(shè)計(jì)”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(guò)后的課程設(shè)計(jì)中完成的，這樣，可以是學(xué)生了解重點(diǎn)，增加自己的課程掌握程度，對(duì)所學(xué)課程有了更深刻的認(rèn)識(shí)，也有了更符合實(shí)際的考核方式。對(duì)比來(lái)說(shuō)，因工程熱力學(xué)沒(méi)有課程設(shè)計(jì)之類的計(jì)劃，可采用開(kāi)卷與閉卷相結(jié)合的考試方式，先進(jìn)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(jì)算。再進(jìn)行一堂課的開(kāi)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(wèn)題解決問(wèn)題的能力。通過(guò)這樣的考試方式，既考查了學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)的掌握，又考查了學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

三、對(duì)學(xué)校及授課教師的幾點(diǎn)建議

學(xué)校加強(qiáng)與一流學(xué)校的學(xué)術(shù)交流與項(xiàng)目合作。充分利用各種渠道，加強(qiáng)學(xué)校之間的學(xué)術(shù)交流，讓教師隊(duì)伍在專業(yè)知識(shí)上相互學(xué)習(xí)，相互提高，定期開(kāi)展學(xué)術(shù)研討會(huì)，以強(qiáng)化學(xué)校之間的聯(lián)系，對(duì)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(duì)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(gè)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(yàn)激發(fā)學(xué)生的興趣、啟發(fā)學(xué)生的思維。同時(shí)，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(duì)各種知識(shí)的渴求，也要求教師具有豐富的、多方位的實(shí)踐知識(shí)。

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(dòng)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)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(yùn)用來(lái)組織實(shí)施教學(xué)計(jì)劃才能達(dá)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(jìn)下會(huì)大幅提高工程熱力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

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