信息化教學資源在工程熱力學教學模式改革中的應用

韓二帥 王麗娜 徐言暉

譚羽非等主編和廉樂明主審的《工程熱力學》（第六版）一書，前半部分為基礎性理論內容，目的是使學生能很好地掌握熱力學基本概念和熱力學基本定律的實質，并能靈活運用和分析各種熱力過程，后半部分主要是熱力學基本理論的工程實際應用，有助于培養學生解決工程實際問題的能力[1]。但從目前的教學情況來看，傳統的工程熱力學教學模式難以達到各高校所期望的效果，工程熱力學是建筑環境與能源應用工程專業的一門重中之重的專業基礎課，該課程的學習成效深刻影響著學生專業課的學習，從而影響了學生畢業后走上工作崗位解決實際工程問題的能力。以筆者所在學校的建筑環境與能源應用工程專業為例，通過大量的考察與調研，提出一系列工程熱力學教學現狀的問題及相應的解決方法，結合當前信息化教學資源的廣泛應用，以期改變工程熱力學教學現狀，提高工程熱力學的教學效率和教學質量以及學生自主學習和實踐創新的能力。

1 工程熱力學教學現狀

1.1 部分學生學習態度不端正

部分學生學習態度不端正，缺乏積極學習的主動性，只是為了完成必修學分而學習，并對課堂教學的依賴程度高，還未從高中的學習方式中轉變過來[2]，甚至學生上課玩手機從不聽講，原因是作為學生沒有良好的學習態度和沒有明確的學習目標，也沒有產生對工程熱力學學習的興趣，這樣的情況想要學好一門專業基礎課是很難的。

1.2 部分學生缺乏學習的自主性

部分學生缺乏學習的自主性，大多數同學上課前從不預習，課堂上跟不上老師的思路，無法有效參與課堂互動，導致課堂氣氛不活躍，更難有學生主動思考，主動提出問題，因此，以老師為主導的傳統課堂教學模式的弊端暴露無遺。另外，學生由于傳統思維的慣性和不善于復習總結，不能將前面所學的知識聯系起來，導致在思考課堂問題的時候產生一定的困擾，不利于學生創新實踐能力的培養。

1.3 課后練習難

據學生反映，工程熱力學課后練習有一定難度，與課堂例題難度不相匹配。僅僅依靠課堂上學習的工程熱力學知識難以應對課后練習題，課堂上老師通過介紹基本概念以及基本公式并分析典型例題來幫助學生理解基本內容，但部分學生即使課堂上認真聽講，課后習題依然覺得困難重重，原因在于學生并未真正理解課堂上老師簡述內容，只是一知半解。因此課堂下需要同學們鞏固課堂所講內容，只有把概念理解透徹了，解題的思路才會清晰，但大部分同學急于完成學習任務，盲目解題，不僅花費了大量時間，對自己鞏固課堂知識也沒有幫助。

1.4 分不清課堂知識的主次

雖然許多高校老師通過在課堂上使用PPT 講解課堂內容，在一定程度上提高了學生對于學習的興趣，但往往由于課堂時間長，老師對于教學進度無法把控，PPT 內容包含整章，涵蓋量大，覆蓋面廣，學生分不清主次，用手機拍照，認為能在課下復習，但事實上很少有同學能在課下可利用這些照片復習，更多的同學只是給自己一個心理安慰，占用了手機內存而已。

1.5 課程考核模式太過單一

目前，大多數高校將工程熱力學考核方式定性為考試課，采取平時成績占比30%和期末考試成績占比70%的模式進行考核，從中可以看出，期末考試成績占比較大，使得部分學生平時不學習，期末考試前一周采取熬夜復習的突擊學習方法甚至極個別學生采取作弊的方式通過考試。平時成績基本上也是根據學生提交作業情況、缺勤情況來評定，這就使得很多學生平時養成了懶散的習慣，這樣的考察模式具有很大的不合理性。

1.6 實驗效果不佳

實驗教學上，通常是老師提前通知學生預習準備實驗，在預習實驗時，多數學生只是把實驗指導書上的內容機械地抄了一遍，沒有對實驗整個過程充分了解，導致在實驗時，還是參考指導書進行實驗，這使得實驗時間更加緊迫[3]。實驗課時，老師先講授理論知識并對實驗設備做出簡單介紹，現場演示實驗操作步驟，并講明實驗中需要注意的問題，在實驗過程中由于各學生之間有明確的分工，很多同學不能對整個實驗操作過程了解透徹，例如實驗記錄者對于實驗的操作并不太了解。在進行數據處理得到實驗結果后，實驗誤差較大，也不能分析實驗中出現的問題。實驗結束在上交實驗報告后，發現抄襲現象十分嚴重，部分學生對實驗課敷衍了事，這不利于學生動手實踐和創新能力的培養，也使得實驗教學的效果大打折扣。

2 工程熱力學教學模式改革

2.1 翻轉課堂應用于平時教學

隨著互聯網技術的快速發展與廣泛應用，教學方法與教學模式也要順應時代的變化和學生的學習習慣做出相應的變化，隨之，MOOC、微課、翻轉課堂等信息化數字教學資源應運而生[4]。翻轉課堂以學生為主導，老師積極引導學生主動思考，提高學生學習的自主性，在課前發布本節工程熱力學的教學視頻，通過學生的講解和與學生的積極互動，了解學生對于本節重要知識點的掌握程度，并進行有針對性的輔導，這樣一來，學生的學習目標明確了，學習興趣提高了，上課違反紀律的情況也會逐漸消失。

2.2 教學模式情景化

工程熱力學對于學生學習后期的專業課和畢業后走向工作崗位有極大的幫助，因此，在授課過程中要引入應用案例或應用場景，引導學生自主思考和探究性學習，逐步培養和提高學生分析和解決實際工程問題的能力[4]。工程熱力學是理論與實際緊密結合的學科，在課堂上進行理論教學的過程中，應加入相應的經典工程案例或應用場景，不僅有助于學生的理解，將這些理論應用于實踐，可以提升學生的自我成就感，增強他們對專業學習的興趣，也可以提高學生的創新實踐能力。

2.3 組建課程學習小組

在工程熱力學的日常老師授課和學生學習中，老師為了讓學生更好地理解和掌握課堂所授知識，會使用比較簡單的情景或是公式的簡單應用，但學生課下完成練習時，覺得很有挫敗感，因為課后練習常常與實際相結合，所涉及的內容也不是一個特定的公式或概念，而是幾個概念幾個公式，這就比較困難了。對于以上問題，組建學習小組可以使幾個同學在一起發表自己的看法，每一個同學對不同概念的理解程度不同，對同一概念的理解深度也不一樣，通過學習小組之間人員的相互交流，可以取長補短。組建學習小組是對課堂知識的再深化，對于提高學生的學習成績很有幫助。

2.4 MOOC 的教學實踐

為便于學生對于課堂所講述知識的回顧，筆者所在建環教研室向學生推薦了工程熱力學MOOC。具體來講，老師會把PPT 呈現到課程中，對于課堂的基礎和重要知識點進行二次講解，學生亦可以充分利用其他時間鞏固復習，并在MOOC 課程結束后解答老師布置的習題來檢驗自己的學習情況，老師也可以借此查看教學情況。此外，對于學生不了解的問題，也可以反映在MOOC 課程上，老師和同學們可以幫助一起解決，這樣學生能夠把握課堂學習的主要內容，將鞏固復習的時間充分利用起來。

2.5 課程考核評價體系多樣化

為使學生能在工程熱力學這門課中有更多的收獲，相應的課程考核方式也應該趨于多樣化[5]。對于工程熱力學這門課而言，重視平時學習的過程，提高平時成績占總成績的比重，諸如將學生的課前預習、課堂表現、學習小組的學習情況、線上線下作業完成情況以及實驗操作情況等列入平時成績的考核，增強學生對于平時學習的重視，能夠有效降低課程考核的不及格率，使學生對于課程的學習更加深入。

2.6 “微實驗”和虛擬仿真實驗在工程熱力學實驗中的應用

“微實驗”是借鑒“微課”的形式記錄實驗過程中的關鍵步驟，授課老師和實驗老師提前發布微實驗視頻內容，使學生提前了解實驗主要內容和實驗過程中的注意事項，在微視頻播放結束后，對實驗中的基本問題進行提問討論，從而提高學生對實驗內容的理解和掌握。通過使用微實驗視頻，可以提高學生的自主學習能力，老師也可以借此檢查實驗效果不僅節省了實驗時間還提高了實驗完成質量，同時也可在實驗結束后探討實驗中存在的問題，老師也可從單一的傳授學生知識轉到指導學生學習中來[6]。隨著虛擬仿真實驗的大力發展，可以將工程熱力學的相關實驗以虛擬仿真的形式呈現出來，更具有針對性，學生亦更好理解和掌握。

3 結語

時代在快速發展，信息化教學資源的應用越來越廣泛，工程熱力學課程教學模式必須加快進行改革，與時俱進，同時，學生作為高校教育的主體，必須結合學生實際存在的問題，對癥下藥，提高高校的教學質量和教學效果。結合工程熱力學課程與工程實際結合緊密的特點，通過不斷優化教學模式，引導學生主動思考，充分調動學生學習的積極性，逐步培養和提高學生的創新和實踐能力，為學好建筑環境與能源應用工程的專業課奠定堅實基礎。