關于工程熱力學與傳熱學的教學優(yōu)化研究

何佳偉　肖佩林　周娟

摘 要：本文根據(jù)自身在課程教學實踐過程中的一些感悟和思考，并結合了高校對于機械類專業(yè)學生的培養(yǎng)要求，指出作為專業(yè)基礎課程的《工程熱力學與傳熱學》在教學過程中存在的一些問題，并給出改進方法以提高教學質(zhì)量和學生學習效率。同時研究采用小組合作學習的教學模式，實際分析該方法在教學中如何提高教學質(zhì)量。

關鍵詞：工程熱力學與傳熱學 教學優(yōu)化 小組合作學習

引言

工程熱力學與傳熱學包含“工程熱力學”與“傳熱學”兩個部分，以研究熱能與其它形式能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律、有效利用及熱量傳遞規(guī)律為基本內(nèi)容。在現(xiàn)代工業(yè)與科學技術研究與發(fā)展中，熱科學被廣泛地應用到了機械、冶金、化工、航空航天、生物醫(yī)學、電子信息等領域，在解決與熱學有關的技術問題中發(fā)揮著重要作用。在理工科很多專業(yè)的人才培養(yǎng)中占據(jù)重要地位，在高等教育中越來越被重視與推廣。

工程熱力學與傳熱學是專業(yè)課程的學習基礎，同時該課程的學習需要學生大一、大二扎實的公共基礎課程知識。該課程作為一門典型的工科學科，基本原理和基本概念邏輯性與抽象性較強，工程實際與理論分析相互交叉滲透，需要學生有著較好的數(shù)學基礎。課程所涉及的內(nèi)容相當廣泛，高校教師教學和學生理解掌握上都存在一定的困難。多年來各高校教師都在不斷探索、優(yōu)化本門課程的教學，以提高教學成果。筆者在工程熱力學與傳熱學的課程教學實踐中，采納他人的意見、總結自身的教學成果，提出了基于小組合作學習教學模式的課程優(yōu)化改革方案。

一、小組合作學習模式

小組合作學習是以學習為目的，將小組學生進行合理分組，旨在共同完成學習任務的學習方式。該學習模式下學生有明確的分工，在提升小組內(nèi)各成員水平的前提下，促進小組整體成績的提升。由于合作學習的顯著教學效果，被人們譽為“近幾十年來最重要和最成功的教學改革”。

二、理論教學

1.理論教學存在的問題

工程熱力學與傳熱學是學習各種動力裝置能量轉(zhuǎn)換原理、工作循環(huán)的基礎課程。該課程幫助學生理解各種能量轉(zhuǎn)換機械工作特點，為機械大類專業(yè)學生以后在改進機械機構和性能中能量轉(zhuǎn)換方面的工作提供了必要的理論基礎知識。在實際教學過程中，本課程公式繁多、涉及大量高等數(shù)學、大學物理等公共基礎課方面的知識。但有限的課程課時安排并不能讓學生很好地掌握有關內(nèi)容，與此同時學生對知識的掌握程度不能得到及時的反饋，容易使學生產(chǎn)生抵觸情緒，所以傳統(tǒng)的理論教學不能較好地適應該門課程的教學。

2.理論教學的優(yōu)化

工程熱力學與傳熱學是工程熱力學與傳熱學兩門課程的融合，該課程作為工科學生的專業(yè)基礎課，在不同專業(yè)領域都有涉及，但是各專業(yè)對于該課程的知識側重點不完全相同。我們應當針對不同專業(yè)對該課程的學習要求，適當改變教學的側重點，對課程內(nèi)容進行合理取舍，在學生掌握工程熱力學與傳熱學基本理論知識的同時，又不會有過重的學習負擔。[1]

三、實踐教學

當前的工程熱力學與傳熱學的學習主要側重于理論知識的教學，學生實際動手能力的鍛煉不足，針對教學實際情況提出以下幾點不足：

1.實踐教學存在的問題

（1）實驗設備陳舊、不足，好多學生分配到一組進行實驗，很多學生并沒有實際參與到實驗中，只是在一旁觀看，無法達到實驗教學的真正效果。

（2）實驗安排的課時數(shù)較少，實驗內(nèi)容單一，學生對理論知識與實驗之間的聯(lián)系理解不夠。課程的實驗一般依附于課堂理論教學，課程實驗的成績對課程總體成績影響不大，學生的實驗成績沒有硬性的衡量標準，導致學生對實驗不重視。

（3）據(jù)統(tǒng)計，當前我國熱工類課程由30-45歲的中青年教師構成。他們學歷層次較高，但并不具有較強的實際動手能力，對實驗的指導能力有限。[2]

2.實驗教學的優(yōu)化

（1）配備現(xiàn)代化的實驗設備，當今科技發(fā)展日新月異，落后的實驗設備已經(jīng)無法滿足對學生的培養(yǎng)要求。盡量增加實驗設備的數(shù)目，讓更多的學生參與到實驗動手的學習過程中。

（2）合理設置實驗教學環(huán)節(jié)，以實驗作為依托，幫助學生理解抽象的理論知識。加大對實驗操作環(huán)節(jié)的考核力度，增大實驗在課程成績中的比重。讓學生自行設計實驗方案，鍛煉實際創(chuàng)新能力，實驗開始之前對預習做出考核。實驗如果是分組完成，小組內(nèi)部對各成員實驗表現(xiàn)做出評價，供教師最后參考。

（3）不斷提高中青年教師的實踐水平，有計劃地對實驗教師進行培訓、進修。加強學校之間的合作交流，互相學習借鑒優(yōu)秀的實驗教學方法。

四、教學過程設計

傳統(tǒng)的教學過程中，我們更多的是強調(diào)教師在課堂上對實際問題進行引入、分析、解答。教師在課堂中扮演主角，而學生被動地接受知識，導致教師在教授過程中可能會存在內(nèi)容的遺漏，學生在聽課過程中知識也存在難以全面掌握的現(xiàn)象。小組合作學習模式中，對學生進行合理的分組，一般是4-6人為以小組，小組成員自行選出小組長一名。對于即將學習的章節(jié)，教師提前給各個小組布置一些章節(jié)的學習任務并提出一些實際問題讓學生大膽地思考，大膽地表達出自己地想法，如“為什么同樣的氣溫下南方的冬天感覺比北方的冷？”。在未來的課程中各個小組須用幻燈片對本小組的學習情況進行總結匯報。小組長主要負責安排小組內(nèi)成員學習任務的分配，對小組內(nèi)部成員的學習表現(xiàn)做出評判。課堂上抽查各個小組的學習情況，即隨機抽取某些小組進行學習匯報，匯報完畢后其他小組的同學對匯報小組的學習內(nèi)容提出質(zhì)詢，匯報小組成員負責解答。教師根據(jù)問題的難度以及匯報小組成員對問題解釋的深度對該小組成員的學習情況做出評判，對于難度較大的、學生難以解決的問題教師再做出專業(yè)的解答。

小組合作學習模式旨在小組成員合作完成教師布置的教學任務，培養(yǎng)學生合作解決問題的能力。實踐表明小組合作的學習模式更多地給予了學生在課堂上的參與度，加強了師生課堂上的互動，更大程度地活躍了課堂氣氛，從而達到更好的教學效果。教師在教學過程中為充當引導者、解惑者。

五、教學方法優(yōu)化

1.提高學生學習興趣

偉大的科學家愛因斯坦曾經(jīng)說過“興趣是最好的老師。”即事情本身引起了一個人的濃厚的興趣，那么就會主動地探索、實踐，這比被動地去學習效果來得更好、更顯著。小組合作學習也應當充分考慮如何保持學生學習興趣的問題，此方法使用的前期往往有較好的效果，但是隨著問題難度的增加，部分學生會產(chǎn)生消極應對。小組合作學習過程中教學方法應當靈活豐富，充分利用多媒體作為知識傳播的媒介，在學習過程中插入視頻、圖片吸引學生。課堂上對學生提出的熱學實際問題應該更多地貼近學生的日常生活，以生活中的普通現(xiàn)象作為切入點，加強學生的思考，提高學習的主動性。[3]

2.提高學生學習效率

小組合作學習應當讓每個學生都充分投入到合作學習的過程中去，每個人都應當為教師布置給小組章節(jié)問題的解決進行思考，真正有所收獲。不能將小組合作學習流于形式，把學習任務讓組內(nèi)的某一個人或某幾個人承擔。小組合作學習應當合理安排，不適合作為小組合作模式學習的內(nèi)容應根據(jù)實際情況適當變換教學方法，對一些課程中的重點、難點教師應當加強引導。

在合作學習的過程中，應當及時對每個小組任意的同學進行考核，考核形式多樣：有小組內(nèi)部成員對成績的打分；有其他小組以及教師對匯報小組學習情況的打分等，最后教師對各方的考核結果做綜合評判。小組合作學習還應當合理給予學生爭取更好成績的機會，在平時的匯報中，每個同學都可以代表本組向同學們做出學習匯報，代表本組匯報的同學將得到較高的分數(shù)，其他非匯報小組的同學若向匯報小組的同學提出較好的質(zhì)詢問題也可以得到相應的分數(shù)。每節(jié)課后都應當布置作業(yè)作為課程內(nèi)容學習的鞏固。在課程整體的考核上，適當加強學生平時小組合作學習成績的比重，更加突出合作學習的重要性，將學生的思想觀念由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，以掌握知識作為課堂教學的目的，而不是單純?yōu)榱藨犊荚嚾W習。

結語

工程熱力學與傳熱學是機械大類專業(yè)中的一門學科平臺課程，源于工程實際問題，其發(fā)展也服務于工程實際問題。改革應注重素質(zhì)能力的培養(yǎng)和提高，以培養(yǎng)具有實際創(chuàng)新能力的工程型和應用型人才。該課程涉及內(nèi)容廣泛，包括工程熱力學、傳熱學以及一部分流體力學和熱工設備方面的知識。在教學過程中，教師應科學施教，在教學方法方面大膽進行改革創(chuàng)新。

筆者的觀點以自身的教學實踐為基礎，提出現(xiàn)在高等教育中工程熱力學與傳熱學所存在的一些問題，并給予一些教學優(yōu)化意見。以小組合作學習的模式需要不斷地進行理論完善和實踐研究，以達到預期的教學效果，實現(xiàn)普通高等教育的真正價值，為我國高素質(zhì)的工程技術人員的培養(yǎng)奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]秦萍，袁艷平，畢海權.工程熱力學與傳熱學教學改革及教學法研究[J]. 制冷與空調(diào)，2012（06）：614-617.

[2]周東一，石楚平，袁文華，肖飚.機械大類專業(yè)熱工基礎教學改革的研究與實踐[J].制冷與空調(diào)，2009（01）：87-90.

[3]章國芳.機械專業(yè)“熱工基礎”課程教學改革的實踐與思考[J].中國電力教育，2011（11）：119-120.

通訊作者簡介

肖佩林（1984年10月-），女， 湖南祁東人，碩士，講師，主要從事能源與環(huán)境方面教研工作。