新工科背景下《熱工過程與設備》課程教學改革的探索

吳 中，張現峰

(蚌埠學院 材料與化學工程學院，安徽 蚌埠 233030)

新工科是一項針對新興產業的專業持續深化工程教育改革的重大行動計劃。新工科建設以智能制造、云計算、人工智能、機器人等方式方法實現對于傳統工科的升級。涉及專業涵蓋了所有傳統工科專業，內涵豐富，對于新時代新經濟下的人才培養具有重要的意義。“新工科”是“工科”，是新建的工科專業及原有工科+新理念、新結構、新模式、新質量和/或新體系而形成的工科“新形態”[1-2]。按照教育部劃定的新工科建設行動路線，地方高校應加快將"新工科"建設列入產業發展規劃、人才發展規劃。

我校的辦學定位為地方性、應用型、工程化；旨在培養適應當地經濟形態下產業發展對于專業人才的需求。蚌埠市在目前的產業規劃中正全力打造千億級硅基新材料產業園，已經構建了以新型顯示玻璃、太陽能電池、特種玻璃制品為發展中心點的三個產業鏈。為適應當地經濟的需求和產業的發展，我校無機非金屬材料工程專業也依此為主要依據，培養“基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高”的專業人才。一方面，人才培養著重于玻璃生產與加工方向的應用型人才，適應于傳統的玻璃制造行業的人才需求[2-4]。另一方面，由于地方新產業的發展的核心需求和核心地帶的轉變，人才的培養也要及時調整，以面對經濟的主戰場如現代新型顯示玻璃和功能玻璃的快速發展。按照地方性、應用型、工程化的人才培養定位，融入地方新產業對于人才培養的需求，轉變教育思想、更新教育理念，實現教學改革的不斷深化，全面提高教學質量越來越受到人們的關注。新工科背景下，專業人才的培養中，課程建設在高等教育改革中始終居于十分重要的地位。課程建設對于高校教學而言是專業人才培養的基礎，其建設水平直接關系到高校的教育教學質量及人才培養的水平；對于學科建設與發展而言是人才培養的支撐點，其建設水平直接關系到學科的發展方向及人才培養的水平。為適應新工科建設背景下對學科改革和創新的要求，有必要對現有《熱工過程與設備》課程的教學內容、教學模式和評價方式進行改革和探討。

《熱工過程與設備》課程屬于無機非金屬材料工程專業本科生的專業方向必修課。課程是培養無機非金屬材料工程技術及研究人才的整體知識結構和能力結構的重要組成部分，具有不可替代的地位及作用[8]。在總的培養目標下著重掌握有關熱工設備的基本流程、基本結構、基本原理以及新技術的論述的基本理論、基本知識和基本技能。其重點是在目前應用廣泛的、新型高效的、有發展前途的無機非金屬材料熱工設備與技術。為生產及生產管理、設計及技術開發等工作奠定必備的理論基礎。

結合無機非金屬工程專業在新工科建設背景下無機非金屬工程專業人才培養體系的轉變與提高、培養模式的改革和創新的要求，對《熱工過程與設備》課程的教學現狀進行分析，可以發現本課程的教學過程有存在內容設置有待優化、教學方式單一和評價方式不全面的問題。產生上述問題的原因在于傳統的教學模式和方法不適用于新工科建設背景下無機非金屬工程專業人才培養的需求。因此，為適應新工科建設背景下對學科改革和創新的要求，提高人才培養質量和就業質量，有必要對現有《熱工過程與設備》課程的教學內容、教學模式及評價方式進行改革和探討。

1 內容設置

《熱工過程與設備》作為無機非金屬材料工程專業基礎課，具有概念較為抽象，公式多計算復雜、內容繁瑣等特點，對于學生的學習過程具有較大的難度。但同時《熱工過程與設備》也是與工程實踐結合非常緊密的一門課程，因此可以在該課程的教學過程中結合大量的實例分析，不僅可以幫助學生理論聯系實際更容易理解抽象的材料工程概念，而且還有利于培養學生對于工程應用與分析能力的思考。

隨著現代產業經濟和科學技術的不斷發展，多學科融合，多角度參與已成為新工科專業的重要特點。在此背景下，各學科之間的進一步交叉融合給《熱工過程與設備》這門傳統的課程帶來了很多新的內容。然而，目前《熱工過程與設備》這門課程的教材內容更新較慢，課程內容及本課程與前期基礎課程和后期拓展課程的脈絡設置不夠清晰明了。先進的設備和處理工藝不能及時充實到教學內容中。

在內容設置的改革探索中，要注意《熱工過程和設備》課程內容之間及其與前期的基礎課程及后期拓展課程之間的聯系。在課程內容脈絡設置上：(1)通過已學會的前期課程導入本課程的內容，尋找前期內容與現學內容的相互聯系便于學生接受和理解。(2)對于《熱工過程和設備》課程各章節內容要找出其內在規律，使其條理化、邏輯化，同時要注意知識點的歸納總結。(3)廣泛吸收和增加最新研究的成果，如新的熱工設備和熱處理工藝等。《熱工過程和設備》這門課程有助于培養玻璃生產與技術和功能硅基新材料加工與工藝方向人才，通過本門課程的學習在介紹相關章節時要注意人才培養方向后期課程的設置，在講解過程中給予適當的補充并引導學生對拓展延伸知識的興趣。

2 教學方式

教學方式是實現課程建設的重要手段。現行教學方式有講授法、演示法、實驗法、練習法等通過直接或者間接的方式完成教學過程。各種教學方式既有其優越的一面，也有其不可避免的弊端。目前蚌埠學院無機非金屬材料工程《熱工過程與設備》課程采用的教學方法是以教師教授為主，學生則是以聽講為主，輔以習題指導。由于這一教學方法比較單一，對于詳細全面講解理論知識具有一定的優勢。然而熱工過程和設備課程的許多知識比較抽象，熱處理設備結構復雜，這一教學方法使得學生很難通過教師的語言描述準確地理解。

為解決《熱工過程與設備》課程內容繁瑣且抽象的問題，采用多元化教學方式以便于理解和掌握基本理論及基本的工程化和應用分析能力。其中多媒體教學已成為提高學生綜合能力的有效載體和途徑。多媒體教學對于抽象概念的講解，公式的演示，內容的結構具有不可替代的優勢。近年來對于多媒體教學方式的探索也使得這一教學手段得到更大的發展[9]。

3 評價體系

為檢驗人才培養是否復合新工科背景下工程人才培養的要求，評價體系的建立與執行至為重要。評價體系在學生培養過程中起著“指揮棒”的作用，需全面考查學生的理論與實踐能力包括對知識的理解和掌握情況、工程應用能力與團隊寫作能力等。目前《熱工過程與設備》課程的評價方式為平時成績30%加期末考試成績70%的評價方式。通過考試成績可以一定程度考察學生對基礎知識的掌握情況，但對于考核學生的問題分析能力、文獻查閱能力、團隊協作能力等方面顯得力不從心，迫切需要進一步完善評價體系。

因此，《熱工過程與設備》課程應建立綜合得評價體系，以全面考察學生對于基礎理論的掌握以及進一步的工程化和應用分析能力。評價不僅要注重對技能和成果評價，而且要對學生的態度和方法進行評價。評價既要有任務階段性評價，又要有結論性評價，應注重可持續學習能力的培養、盡量突出能力為本的考核方式方法。

隨著新經濟發展，《熱工過程與設備》課程在學科建設方面也要與時俱進，促進無機非金屬工程專業新工科建設。問題導向教學是按照新工科建設背景下無機非金屬工程專業人才培養體系的轉變與提高、培養模式的改革和創新展開并貫穿于整個教學。我校現已配備有完善的課程教學平臺(超星網絡教學平臺www.chaoxing.com)和實驗教學平臺(省級硅基新材料工程實驗室)。課程教學平臺和實驗教學平臺保障了《熱工過程與設備》課程的教學內容和教學模式進行改革和探討的必要條件，適應新時代本科教育改革。課程理論學習和實驗實踐課程的結合實現了學生在學中做和在做中學，激發學生學習積極性，增強學生的專業熱情等，有助于提高人才培養質量和無機非金屬工程專業畢業生的就業質量。