機械類本科生“熱工基礎及流體力學”課程教學改革探討

陳曉娟，焦坤靈

（1.內蒙古科技大學機械工程學院，內蒙古 包頭 014010；2.內蒙古科技大學能源與環境學院，內蒙古 包頭 014010）

內蒙古科技大學機械工程學院機械類專業立足內蒙古，面向全國，以培養適應經濟社會發展需要、專業基礎扎實、工程實踐能力強，具備科技創新精神的高級工科專業人才為目標。在高等工程教育改革發展的新時期，我區作為國內重要能源基地，以新技術、新產業為特點的新經濟模式大力發展，對高等工程教育提出了新的要求。

“熱工基礎及流體力學”課程包括工程熱力學、傳熱學以及工程流體力學的內容，核心目標是掌握以流體介質為能量載體的力學規律、熱量傳遞規律和能量轉換規律。對從事機械類專業的技術人員來說，其工作內容無不涉及能量的轉換和傳遞問題，從機械加工設備到工程機械裝置，從過程裝備、工程控制到機械電子系統均離不開能量的傳遞與利用，機械類專業的學生應該具備合理用能、節能環保的意識，懂得基本的技術原理，因而該課程在機械類專業人才的培養中具有重要地位。結合工程教育認證理念，我校機械類專業合理優化課程體系，新增了“熱工基礎及流體力學”課程，本文就課程的教學內容、教學文件、學生自主學習等方面進行研究與探討。

1 課程現狀和教學思路

1.1 課程現狀

內蒙古科技大學機械工程學院機械類本科專業新版培養方案將“熱工基礎及流體力學”作為專業核心基礎課開設在第5 學期，具有承上啟下的學科特點。課程從物理學的熱學、力學基礎知識延伸到實際工程問題，理論性強，應用性強；與機械類學科專業課相比，該課程涵蓋了三門獨立課程，內容抽象，知識難點多、微積分公式多，學生學習難度較大。然而，學生對該課程的理解和掌握程度，直接關系到其后續專業課程的學習狀況。

課程教學內容涉及三門課程，選用教材將其分為三個獨立篇章。工程熱力學篇包含5 章基本內容，重點講授熱力學第一、第二定律；傳熱學篇包含5 章，重點涉及熱傳導、對流傳熱和換熱器部分；流體力學篇包含5 章，集中在流體靜力學、運動學、動力學和管道流動等問題。現存教材多將三門課程分成獨立篇章，各部分內容之間關聯性不足，需要梳理出清晰的知識邏輯架構。

課程教學大綱設置總學時32，全部為理論教學課時。教學任務多而課時安排過少的矛盾非常突出，需要對課程大綱進行合理調整。

當前的課堂教學方式采用傳統的“滿堂灌”，學生被動接受式教學模式，課程中多章節涉及大量公式推導和專業概念，加之課程進度快，學生存在畏難情緒，學習效果不佳。部分學生對課程在專業中的地位理解不足，學習積極性不高。需要更加靈活的授課方法提高教學效果。

1.2 教學思路

基于上述課程特點和現狀，結合我校機械類專業實際情況，制定了如下教學思路：

1）剔除課程中難度較大、應用面較窄的邊緣知識，集中精力講授基礎理論體系和核心概念。

2）教學過程中減少不必要的推導、側重理論、公式概念的理解和應用。

3）注重思維方式、節能意識和終身學習能力的培養。教學過程中注重分析問題思路的講解，培養學生建立力學思維方式、合理有效地利用、控制熱能的節能環保意識、提高學生自主學習意識和學習能力。

2 對課程的探索與思考

2.1 優化課程內容、增加課時

首先，建議整合課程內容，尋找三門課程內容的相似性和關聯性，明晰學科間的邏輯關系，結合專業特點建立系統的課程體系。

三門課程雖側重點有所不同，但使用的研究方法均基于控制體的能量平衡法，針對具體研究對象，能量方程的表現形式略有不同；研究對象均涉及流體，“工程熱力學”中能量轉化的工作介質即為流體，由于氣體的壓縮性和膨脹性較高而成為主要的能量轉化工質，其中理想氣體性質及其熱力過程相關理論是“工程流體力學”中分析氣體動力學的基礎，而工程流體力學中對黏性流體流動的分析是熱能傳遞，特別是對流傳熱的研究基礎。

其次，“熱工基礎及流體力學”課程的教學中應側重知識點背景和工程應用的介紹。針對各專業特點和要求，增加專業應用實例解析。以過程裝備與控制工程專業為例，工程流體力學部分與專業課的過程流體機械案例結合；傳熱學與過程設備設計中的換熱器部分、壓力容器保溫措施等結合；工程熱力學部分增加煤化工實際動力循環，如整體煤氣化聯合循環發電系統等工程實際案例。以此強化學生對概念和公式的理解，并將課程知識點與專業知識建立關聯性，幫助學生構建專業框架，提高學生對課程的認知，激發學習動力。

最后，考慮到課程展開的連續性和完整性，結合實際教學情況，建議將課時從32 學時增加到48學時。通過上述探索以解決目前教學內容多而學時不足的問題，以及三門課程獨立存在的現狀。

2.2 互動式教學大綱，調動學生的參與度

為提高教學效果，調動學生的教學參與度和學習熱情，引入互動式教學大綱設計，彌補傳統教學大綱備而不用的不足。

將教學大綱引入課堂，并在課前就大綱的設計理念和內容進行師生的互動討論和修正，使學生了解課程內容以及師生各自在教學過程中的任務，并達成一致。核心思想是借助教學大綱“契約機制”的約束作用，師生都會在心理上期待按照教學大綱的要求履行自己的責任,完成約定的施教與學習任務。強調以課程內容為中心的教學大綱向以學生參與為中心的教學大綱的轉變，以此來提升課堂教學質量。

2.3 倡導學生自主學習，培養終身學習能力

為彌補課時不足，教學中往往會要求學生在課前、課后對現有的微視頻（精品課、慕課等）進行學習，然而大部分學生往往流于形式，并未進行有效學習。為解決這一問題，提出在教師指導下，學生自選知識點，在學期結束前分組獨立完成數個知識點的微課制作或案例研究，并在學期末將各組的研究成果進行評比，作為同學們的過程考核成績，其中小組組長的成績由評比產生，組員的成績由組長給定。

這種自主結對、自主研究或自主制作的過程，體現以學生為中心的自主學習體驗，打破課堂學習的時空限制，鍛煉學生的自學能力，在幫助學生深度理解和應用知識點的同時，培養學生的分工協作、團結合作的能力。該措施不僅有利于本課程的學習，同時可培養學生的終身學習能力和自主學習意識。

3 結語

“熱工基礎及流體力學”是一門應用性較強的專業基礎課，與后續專業課關系密切。通過對課程內容的精煉、參與式教學大綱的引入、學生自主學習意識的培養，對于促進課程持續發展、提升教學效果很有意義。教師不僅需要在課堂上盡心竭力，更需要在課下不斷思考和提升，在日常教學工作中不斷尋求改進，促進高等教育的發展。