《工程熱力學(xué)》課程實(shí)施研究性教學(xué)的探索與實(shí)踐

譚羽非+王雪梅

摘要：研究性教學(xué)模式是相對(duì)于單向知識(shí)傳授模式提出的，是以培養(yǎng)高等工科院校綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，通過(guò)將教學(xué)過(guò)程的課內(nèi)講授與課外實(shí)踐相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，從而達(dá)到培養(yǎng)復(fù)合型人才的目的。文章以《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)為例，從研究性教學(xué)模式構(gòu)建、實(shí)踐過(guò)程和實(shí)施效果分別進(jìn)行了論述。實(shí)踐結(jié)果表明：研究性教學(xué)的實(shí)施不僅能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)和科研能力，還拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，同時(shí)使教師能及時(shí)了解知識(shí)發(fā)展與創(chuàng)新動(dòng)態(tài)，更新教學(xué)資源，充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，真正做到教與學(xué)的和諧統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)模式 ；《工程熱力學(xué)》課程；探索與實(shí)踐

在高校工科專業(yè)，專業(yè)基礎(chǔ)課程肩負(fù)著連接基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁作用，由于課程涉及的理論深?yuàn)W，公式和計(jì)算量大，教師在課堂上往往需要不停地講述，學(xué)生只能被動(dòng)聽(tīng)課，主動(dòng)性難以發(fā)揮。國(guó)家教育部在 “關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見(jiàn)”中強(qiáng)調(diào)“要積極推動(dòng)研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力”，向高校明確提出了開(kāi)展研究性教學(xué)的要求。如何在《工程熱力學(xué)》專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中實(shí)施研究性教學(xué)，將教學(xué)任務(wù)由原來(lái)的滿堂灌轉(zhuǎn)為傳授知識(shí)、創(chuàng)新思維和科研能力培養(yǎng)并進(jìn)，五年來(lái)課題組教師針對(duì)實(shí)施研究性教學(xué)的理論基礎(chǔ)、實(shí)施條件和對(duì)策進(jìn)行研究分析，調(diào)研了國(guó)外大學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程研究性教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)及特點(diǎn)，對(duì)《工程熱力學(xué)》課程從研究性課堂教學(xué)、課外教學(xué)、教學(xué)與科研結(jié)合3個(gè)角度，以及教材建設(shè)和考核方式等多方面，進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，取得了豐碩的教學(xué)成果。

一、研究性教學(xué)模式的構(gòu)建

所謂研究性教學(xué)，就是將課內(nèi)講授與課外實(shí)踐、教師引導(dǎo)與學(xué)生自學(xué)、教材與閱讀有機(jī)結(jié)合并達(dá)到完整、和諧、統(tǒng)一的教學(xué)。研究性教學(xué)是高水平工科大學(xué)應(yīng)該具有的一種教學(xué)模式，是以研究為本的學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下主動(dòng)學(xué)習(xí)，通過(guò)實(shí)行教學(xué)與研究的有機(jī)結(jié)合、人才培養(yǎng)與課程建設(shè)的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸科技前沿，擴(kuò)大探索未知領(lǐng)域的視野，在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲取探索世界的寬松環(huán)境，激發(fā)創(chuàng)新的欲望。而對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，在教學(xué)科研相結(jié)合的教學(xué)氛圍中，教師需要更新觀念和增強(qiáng)研究意識(shí)，提升自身的素質(zhì)和能力，加強(qiáng)教師和學(xué)生間相互交流和互動(dòng)，這樣才能很好地滿足研究性教學(xué)模式的需求。

二、研究性教學(xué)模式的實(shí)踐

（一）研究性課堂教學(xué)模式

課堂上強(qiáng)調(diào)教學(xué)的互動(dòng)和學(xué)生的參與，讓學(xué)生思維始終處于思考和興奮狀態(tài)。課堂教學(xué)中，針對(duì)某些重要概念，及時(shí)給出靈活多樣的思考題，比如，在講授“熵”概念時(shí)提出問(wèn)題：熱力學(xué)第二定律和達(dá)爾文進(jìn)化論是否相違背？為什么熵不能減少？

在實(shí)施研究性課堂教學(xué)模式過(guò)程中，對(duì)課程信息量大、數(shù)學(xué)公式多的基礎(chǔ)理論部分，通過(guò)多媒體電子教案的制作，減少學(xué)生學(xué)習(xí)的枯燥性，我們還充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行相關(guān)輔助教學(xué)信息的傳輸，如通過(guò)錄像片直觀顯示與本領(lǐng)域相關(guān)的實(shí)際工程，動(dòng)態(tài)顯示各種熱力現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律及影響因素等。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，完成答疑式、示教式等交互性和個(gè)別化的教學(xué)過(guò)程。

（二）研究性教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新

推行研究性教學(xué)模式，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容的改革采用了由一般到特殊的體系，較傳統(tǒng)的從特殊到一般的教學(xué)體系有明顯的先進(jìn)性。例如熱力學(xué)第一定律的講授，從能量守恒定律在熱力學(xué)中的應(yīng)用講起，然后再討論涉及熱能時(shí)的特殊性，以及在閉系、開(kāi)系和循環(huán)過(guò)程中的應(yīng)用，進(jìn)而按照不同的專業(yè)要求，進(jìn)行不同的取舍和組合。在課堂上循序漸進(jìn)的講透并行結(jié)構(gòu)中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其余并行結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，通過(guò)讓學(xué)生參照授課內(nèi)容自學(xué)，有意識(shí)地培養(yǎng)自己的知識(shí)遷移和應(yīng)用能力。

研究性教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新，還集中表現(xiàn)在將授課教師的科研成果引入課堂教學(xué)，例如我們將復(fù)合墻體的節(jié)能改造等科研成果結(jié)合教材內(nèi)容進(jìn)行實(shí)例講解，拉近學(xué)生與最新成果的距離，開(kāi)拓學(xué)生思維，吸引學(xué)生注意力，提高從事科研工作的興趣。

（三）研究性國(guó)家規(guī)劃教材的修訂

在修訂出版的國(guó)家十二五規(guī)劃教材《工程熱力學(xué)》（第六版）中，為配合研究性課堂教學(xué)的實(shí)施，在保留傳統(tǒng)內(nèi)容和學(xué)時(shí)需求基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了更新，增加反映當(dāng)今熱工領(lǐng)域最新科研成果，刪去與基礎(chǔ)課程交叉重復(fù)的內(nèi)容，并進(jìn)一步從工程應(yīng)用的角度來(lái)加以論述。對(duì)教材的編寫形式也進(jìn)行了積極的創(chuàng)新和優(yōu)化，突出了新知識(shí)、新技術(shù)和新方法，將工程熱力最新發(fā)展及在解決現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)問(wèn)題中的應(yīng)用，滲透到各章節(jié)中，如新型制冷工質(zhì)及新循環(huán)等，使學(xué)生能夠站在工程熱力學(xué)學(xué)科發(fā)展前沿，了解本課程與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展之間的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在各章節(jié)中增設(shè)了小結(jié)、討論與交流、查閱資料等教學(xué)形式，對(duì)新教材例題與課后習(xí)題的修訂，一方面借鑒國(guó)外教材經(jīng)驗(yàn)，增加了大量的例題與習(xí)題，另一方面結(jié)合國(guó)內(nèi)工程實(shí)際的需求，在習(xí)題的選取上，注重與工程實(shí)際的結(jié)合，突出工程價(jià)值。

（四）研究性教學(xué)的結(jié)構(gòu)化考核方式

在研究性教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的評(píng)價(jià)，提出貫穿整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)化多環(huán)節(jié)的加權(quán)平均考核方式，實(shí)行平時(shí)、期中考試、小論文、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、期末考試全方位考核學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的考核方法。

平時(shí)成績(jī)包括課堂提問(wèn)與討論，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考和發(fā)言，考核平時(shí)學(xué)習(xí)態(tài)度和基本知識(shí)掌握情況。實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核，通過(guò)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，考核學(xué)生動(dòng)手能力，克服高分低能現(xiàn)象。期末考試卷中，增加結(jié)合工程實(shí)踐的綜合分析題型，考查學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后的分析和解決問(wèn)題能力。在本課程教學(xué)之初就布置學(xué)生撰寫科技小論文，學(xué)生對(duì)本項(xiàng)作業(yè)表現(xiàn)了極高的學(xué)習(xí)興趣，有的同學(xué)還寫出了水平較高的論文。例如，有同學(xué)利用課余時(shí)間完成了關(guān)于“北方地區(qū)輔助采暖的最佳方式”“建筑節(jié)能的未來(lái)”等好文章。

（五）教學(xué)與科研結(jié)合的課外教學(xué)

研究性教學(xué)的實(shí)施還拓展到教學(xué)與科研結(jié)合的課外教學(xué)，設(shè)計(jì)開(kāi)放性實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃，多方面切入完成教學(xué)與科研結(jié)合的課外教學(xué)實(shí)踐過(guò)程。一是完善了現(xiàn)有的“演示型”“驗(yàn)證型”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，二是結(jié)合教師的科研項(xiàng)目和成果，將其梳理成為“應(yīng)用型”“設(shè)計(jì)型”“綜合型”實(shí)驗(yàn)。近兩年學(xué)生自由選擇和組織團(tuán)隊(duì)，利用實(shí)驗(yàn)裝置和課堂上研究性教學(xué)所述的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)容，通過(guò)完成新型散熱器測(cè)試、新型材料蓄能以及吸收式熱泵等方面的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，多次參加系列大學(xué)生創(chuàng)新競(jìng)賽。

教師結(jié)合自己的科研項(xiàng)目到實(shí)驗(yàn)室中承擔(dān)部分實(shí)踐教學(xué)工作，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，是研究性課外教學(xué)實(shí)施的關(guān)鍵。教師利用自己的科研課題，開(kāi)發(fā)科研創(chuàng)新綜合型實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供盡可能多的科研機(jī)會(huì)。目前課題組每位教師都帶領(lǐng)本科學(xué)生，結(jié)合自己的科研課題，完成大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，為大學(xué)生下一步進(jìn)入研究生深造奠定了基礎(chǔ)。

三、研究性教學(xué)模式的實(shí)踐效果

《工程熱力學(xué)》課程經(jīng)過(guò)5年研究性教學(xué)模式的探索和實(shí)踐，注重了理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及課外科研活動(dòng)的協(xié)調(diào)，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，改變了對(duì)學(xué)生填鴨式的學(xué)習(xí)方式。近5年來(lái)，在《工程熱力學(xué)》建成為省級(jí)精品課程基礎(chǔ)上，課程組教師承擔(dān)完成了國(guó)家和省十二五教學(xué)課題，以及高教學(xué)會(huì)的教研項(xiàng)目4項(xiàng)，陸續(xù)出版國(guó)家十一五、十二五規(guī)劃教材3部，2名骨干教師培養(yǎng)成為學(xué)?；A(chǔ)學(xué)科帶頭人， 2名教師晉升為副教授，課題組共組織50余個(gè)科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)小組，近100余名學(xué)生參加了科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，如“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽等，獲國(guó)家和校多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。

研究性教學(xué)既能發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又能發(fā)揮學(xué)生的主體作用；既能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力；既能使學(xué)生掌握系統(tǒng)扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，克服了接受性教學(xué)的缺陷。

研究性教學(xué)的實(shí)施不僅拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，提升了學(xué)習(xí)和科研能力，還提高了他們的協(xié)作精神和交往能力。教師教學(xué)理念也發(fā)生改變，能及時(shí)了解知識(shí)發(fā)展與創(chuàng)新動(dòng)態(tài)，更新教學(xué)資源，充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，真正做到教與學(xué)的和諧統(tǒng)一。

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