熱工系列課程啟發聯想式教學方法研究

肖東++林竹++李永杰++葉峰++申潔

摘要：針對熱工系列課程特點，結合自身教學經驗，筆者認為提高熱工系列課程教學質量的有力途徑是實施啟發互動式教學方法。本文闡述了啟發聯想式教學方法，提出了在熱工系列課程課堂教學中實施啟發聯想式教學方法的具體解決措施。

關鍵詞：熱工系列課程；啟發式教學；聯想式教學

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）52-0160-02

一、引言

熱工系列課程包括工程熱力學與傳熱學。工程熱力學是熱力學最先發展的一個分支，它主要研究熱能與機械能和其他能量之間相互轉換的規律及其應用；傳熱學是研究熱量傳遞規律的一門學科，傳熱學的作用是利用可以預測能量傳遞速率的一些定律去補充熱力學分析[1，2]。熱工系列課程內涵豐富、概念抽象、公式數量多、聯系工程實際范圍廣，是本校油氣儲運、石油工程、機械工程等工科專業一門非常重要的專業基礎課。因此，針對本課程教學過程，必須定位在要保持學科基本理論的嚴密性和系統性基礎上，考慮高新技術的應用和新型人才培養模式的要求，突出專業特點，使學生熟練掌握專業基礎知識，提高他們的理論分析和解決工程問題的應用能力，為后續專業課的學習奠定堅實的理論基礎。

然而，在多年從事該課程的教學工作過程中，學生普遍反映該課程是一門非常難于學習掌握的課程。究其原因，一方面是由課程本身特點決定的，工程熱力學與傳熱學具有理論較難，基本概念和基本方程較多，對學生用高等數學知識處理和解決實際問題能力的要求較高等特點，學生認為該課程的學習過程非常困難；另一方面和教師“填鴨式”的教學方法有關，教師往往只是把知識一味灌輸給學生，使學生覺得原本就枯燥的物理概念和數學方程更加索然無味，提不起學習興趣。結合自己的教學經驗，筆者認為，要提高熱工系列課程的教學質量，關鍵在于激發學生的學習興趣，而最有力的途徑就是采用啟發聯想式的教學方法。

二、關于啟發聯想式教學的思考

啟發式教學是中國的傳統教育方式，在中華民族的發展過程中發揮著巨大的作用。孔子說：“不憤不啟，不悱不發，舉一隅，不以三隅反，則不復也”[3]。這是孔子論述啟發式教學的重要名言，對后世影響非常深遠。學生如果不經過思考并有所體會，想說卻說不出來時，就不去開導他；如果不是經過冥思苦想而又想不通時，就不去啟發他。“不憤不啟，不悱不發”經常用來說明對學生要嚴格要求，先讓學生積極思考，再進行適時啟發。所謂“教”是為了“不教”，就是要學生提高創新能力，掌握適合自己的學習方法。只有這樣，他們才離得開教師，甚至可以超越教師，最終成為適應經濟高速發展現狀的人才。這種教育方式對目前的高等教育有著巨大的指導意義。

聯想教學法是啟發式教學方法的一種有效手段。所謂聯想教學法，就是把首次接觸的知識，通過連接點，將新穎的、有價值的東西與我們過去的見識、思考、觀念，盡可能多地予以聯系，被充分吸收后成為自己的思考、認識、判斷與熟知的知識[4]。我們在教授一門新課程時，總是從基本的概念說起。要讓學生學習、理解這些基本的概念，往往要通過舉例來說明。舉例，就是一種聯想，就是將已知事物和新事物的本質特征，通過某些相同或相似之處的比較、參照，將彼此聯系在一起。由此，學生就可以通過對已知事物的認識，去學習、理解未知的新事物。

三、啟發聯想式教學方法的實施

啟發聯想式教學并不是一種具體的教學方法，針對熱工系列課程而言，參考和學習國內外的教學經驗并總結自己的教學體會，筆者認為可以通過下面幾個方面的解決措施來實施啟發互動式教學方法。

1.要突出新舊知識間的聯系與區別。學生在大學物理中的熱學部分已經學習過本課程中的部分內容。當這些知識重新出現時，應先和學生一起復習，激發學生的回憶，然后再引出熱工理論的定義，緊緊抓住新舊知識之間的聯系與區別，引導學生在復習舊知識的基礎上引出新知識，同時注意不是簡單地重復舊知識，而是從工程應用的角度來論述并加以深化和推廣。

在教學活動中，新知識的學習常常受到與其相類似的舊知識的干擾。例如，有些學生總是將工程熱力學中壓力的概念和單位與中學物理中壓力的概念混淆起來。為克服這種干擾，需幫助學生找出二者之間的區別并劃清兩種類似知識的界限。例如說明工程熱力學中的壓力是一種應力的概念，是單位面積上的力，是氣體分子撞擊容器壁產生的效果，其國際單位是帕斯卡，而物理學中的壓力是力的概念，其國際單位是牛頓。使學生對立地建立新知識中的概念，對新舊學習內容進行概括，找出其共同的本質。

2.通過有趣的比擬，啟發學生對生僻易混概念的理解。熱工系列課程的特點是概念多、邏輯性強。列寧說：自然科學的成果是概念。顯然，沒有力、速度、加速度等概念也就沒有力學這個科學[5]。但是，熱工課程中的各個概念是怎么引入的，不能只從定義出發給學生講解。這樣的教學效果往往是極差的，學生往往會對概念似是而非，無法正確把握各個概念，在該課程完成之后不久就輕而易舉地忘掉了幾乎所有的內容。為了避免這種教學現象的出現，對于概念的引入和講解應符合人類的認知規律，即從具體到抽象的過程，也就是從感性認識到理性認識的過程。我們將熱工現象和概念與生活中一些廣為熟知的現象進行比擬，以此引入概念，學生往往能受到啟發，從而從根本上掌握這些概念，并且做到學以致用。

例如在剛進入傳熱學的學習時，講到熱量傳遞規律，可將熱量傳遞比擬為電流流動，學生們對于直流電路的歐姆定律I=■是非常熟悉的。將溫差比擬為電壓，將熱阻比擬為電阻，由此學生們可以自然地將熱流量與電流聯想到一起，在這種教學方法下，學生們自然就可以很容易地記憶傳熱學非常重要的兩組公式Q=■、Q=■。再如，在講到對流換熱系數的影響因素——流態時，針對層流和紊流，可以將流體的運動狀態與學生排隊郊游進行比擬。同學們行進的隊伍非常整齊，每個隊列的同學接踵摩肩，不同隊列的同學互不影響即是“層流”的狀態；而各個隊列的同學打鬧嬉戲，相互影響，使得行進的隊列非常混亂，雜亂無章即是“紊流”的狀態。這樣的講授既生動又形象，學生們容易接受，更能較好地把握這些難以理解、容易混淆的概念。endprint

3.針對不同專業，通過熱工課程在本專業的應用，激發學生的創新思維，培養有實踐能力的高級專門人才。在講授熱工理論的過程中，對于涉及熱工應用的部分，可以采用開放式的教學理念。在遵守課堂紀律的前提下，學生可以在課堂上隨時提問題，大膽發表關于熱工理論在本專業應用的見解。在教學內容的設計上，教師要注意設計符合學生實際的教學內容，符合學生的心理，以教師為主導，引領、啟發和傳遞信息；以學生為主體，感受、感知和反饋信息；以問題為基礎，設問、思考和分析探究；以能力、方法為主線，有計劃培養學生的自學能力、分析能力、思維能力、觀察和實踐能力、應用知識解決實際問題的能力，激發學生的創新創造能力。

例如，在講授“傳熱過程”一節，對于石油工程專業的學生，可以介紹熱力采油的例子，讓學生用熱工理論描述注蒸汽采油的過程，描述每個傳熱環節，進而結合傳熱學的基本公式，提出提高熱力采油效率的基本措施；在講授“壓縮機”及“換熱器”一節，對于油氣儲運專業的學生，可以介紹天然氣及石油管道輸送工藝，結合管道工藝流程圖，介紹泵站、加熱站的作用，并對其進行討論，由此可衍生出“蒸汽伴熱”和“油氣混輸”等輸油工藝，從而加深了對熱工理論內容的理解。

4.要充分利用多媒體進行課堂教學和輔助教學。利用多媒體計算機具有的豐富的圖、文、聲等處理功能，使學生能在輕松的環境中達到對知識的理解、分析、記憶，掌握和運用知識，提高了教學效率，也為教學質量的穩定提供了保障。熱工系列課程作為專業基礎課程，與工程實踐密切相連，需要很多工程問題作為背景，而課本中單調的文字敘述和簡單的圖形說明，往往不能準確形象地描述這些工程問題。在這種情況下，如果我們能借助多媒體手段，讓學生能通過多媒體文件，讓他們形象地認識知識，教學效果要好很多。例如在講授壓氣機的工作過程時，用動畫來表達，較之單純用文字描述更加形象，學生也更容易接受。然而，多媒體教學容量大，畫面豐富，多方位剌激學生的各種感官，容易造成學生注意力不集中，因此要根據課堂的實際和學生的接受能力，安排適當的講解、提問、啟發和點評，并留有學生思考問題的時間。對于熱工系列課程的教學內容中方程和公式的講解，其推導過程用板書的形式來講授更加符合人們的邏輯思維習慣，更易于被學生接受，在寫板書的過程中，學生會跟著教師的板書一同思考、琢磨和消化，更加有利于學生對所學理論的理解和掌握。所以教師應采用板書和多媒體相結合的教學手段，要“善用而不是濫用”多媒體教學。

總之，在熱工系列課程的教學過程中實施啟發聯想式教學方法克服了傳統教學方式的不足，調動了學生的積極性和主動參與性，通過該教學方法的實施，取得了良好的教學效果，它是大學教學改革的必然要求。

參考文獻：

[1]朱明善，等.工程熱力學[M].北京：清華大學出版社，1995.

[2]楊世銘，陶文銓等.傳熱學第四版[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]陳曉強，徐秀兵.《論語》“不憤不啟，不悱不發”解——兼談啟發式教學思想[J].甘肅聯合大學學報（社會科學版），2006，（4）：77-79.

[4]教育部基礎教育司.素質教育學習綱要[M].北京：三聯書店，2000：53.

[5]曾立云.流體力學課程教學方法研究[J].甘肅農業大學學報，2002，（3）：123-125.endprint