新工科背景下熱工基礎實驗教學方法研討＊

蔣慶峰，沈九兵，陳怡丹

（江蘇科技大學能源與動力學院，江蘇 鎮江212003）

1 新工科背景下熱工基礎實驗的教學地位與教學現狀

自2017年以來，為應對新產業發展和社會科技革命以及工程教育面對的挑戰，教育部針對新興產業的專業、新工科專業學生的培養進行研究和改革，包含升級人才培養模式、加強實踐能力培養、多維度評估教育教學質量等。新工科的建設對高校學科建設、學術研究以及培養工程科技人才提出了新的目標[1]。高等院校在新工科背景下，必然要改變教育模式，結合國內外工程教育改革的經驗教訓，分析新工科的發展規律，提高新工科專業教學質量，實現多學科多專業融合發展[2]，強化學生實踐綜合能力，滿足社會發展進步對人才的需求，讓中國在未來科技發展中搶占先機。

“熱能動力基礎實驗”是一門包含傳熱學、工程熱力學、測試技術等專業基礎課程理論知識，以培養學生實踐動手能力為目的的重要課程，因為傳統工科的專業基礎課知識面廣，內容部分交叉重疊，復雜且抽象，所以“熱能動力基礎實驗”作為配套課程，學生在操作實驗過程中，可充分學習理論知識以及靈活運用所學理論知識指導實驗，因此熱工實驗在工科背景學生的專業學習中起到了不可替代的作用。

熱工實驗課程要求學生能夠聯系理論，熟悉常見的實驗儀器及其測試原理，并能正確使用儀器設備，加強規范使用實驗儀器的意識，從而提高學生的工程設計能力和科研能力，培養學生的質疑精神，提高工科學生的綜合專業素養，達到社會中企業對新工科人才的要求。

2 結合新工科背景下熱工基礎實驗教學范疇，激發學生求知與動手欲望

在高等教育中，實踐教學是創造性應用和發展理論的過程，是綜合能力形成的過程，在培養工科學生的工程能力和創新能力等方面發揮著十分重要的作用。熱工基礎實驗作為一門單獨的設課實驗，其中每個學生都需完成的基礎性實驗和選做實驗。在基礎性實驗中，驗證性實驗占主體，考慮到熱工實驗包含學科較多，初學階段學生容易對基礎概念掌握不牢固，那么先完成必做的基礎性實驗，后選擇選做的實驗，完成引導式、先易后難的熱工實驗課程，學生通過基礎的熱工實驗將抽象化為具體，不僅鞏固理論知識，也培養基礎的動手能力和學習能力。

3 結合專業綜合實驗教學平臺，培養學生多學科知識融會貫通能力

學生在完成能源動力類相關專業的學科基礎課“熱工基礎實驗”后，已經對基礎的壓縮式制冷原理、制冷系統中各個設備的作用和工作條件。實驗課程大綱中制訂的教學目標多為驗證、鞏固有關課程的抽象知識，培養相應的實驗實訓技能，而未對創新能力、責任感、協作精神等能力的培養提出明確要求[3]。

實踐是檢驗真理的唯一標準，在新工科教學模式下，根據實驗的安全性、難易性、操作性等，實行多種教學方案。學生只有通過學習、理解并記憶一定數量的實驗設計，才能開始效仿，慢慢具備設計實驗的構思，提高自身實驗設計的能力，為日后進行自主創新打下堅實基礎[4]。例如基于第二制冷劑量熱器法測試制冷系統，實驗裝置上設備種類繁多，學生可根據實驗臺制冷循環基本的實驗原理、熱力流程來選擇不同的實驗，以探究蒸氣式制冷循環中的影響因素、性能系數為目的的實驗等，也可選擇進行其他的探究實驗，如“制冷劑添加的相關操作”等。

學生自主選擇、親手操作的探究性實驗能激發研究熱情，輔以教師恰當的步驟指導和答疑解惑，使得教師在實驗中不再處于主動地位。學生對自己感興趣的實驗，在驗證不同的疑問中完成實驗，學生就不僅僅停留在基礎的理論階段，而是有多學課的交叉融合。在專業課程上，結合專業綜合的實驗平臺，鼓勵學生再接再厲，化點成面，將零散的知識點串聯起來。此外，也讓學生認識到選擇環保制冷劑的必要性，讓學生們樹立科技發展要始終堅持節能減排、保護環境的原則。

4 推行培養學生應用創新能力的實驗教學方法

4.1 改變以實驗結果為成績考核的模式

新工科的建設要突破傳統工科建設的舊模式，圍繞工程教育改革的新目標，對人才培育模式進行革新，多維度評估教學方案和品質，在考察學生對抽象理論知識的理解程度的前提下，加大實踐操作和創造能力的考核權重[5]，在實際工程中需要新工科人員具備良好的問題分析能力、個人表述能力、隨機應變的能力及團隊合作能力，所以在實驗考核這一項，教師不能僅僅查看實驗數據、實驗操作來考核學生的理論知識和實踐能力，因此可將實驗考核可以分為以下三部分：①課前考核?？己藢W生是否提前預習，查看學生的自我學習能力。②實踐考核。則教師在實踐中應查看小組成員的溝通、動手能力、實驗過程中的操作能力、問題處理能力。③課后。考察實驗思考題完成情況，對實驗的反思、對實驗誤差分析等。

4.2 利用網絡平臺和資源

在飛速發展的網絡時代，網絡上有大量可利用參考學習的教育資源，例如中國大學慕課等平臺，平臺里面有各個名校老師的講課視頻，平臺為滿足現在年輕人碎片化閱讀和學習的需求，授課視頻簡練且突出每一章節中的重難點知識，這樣學生在預習階段就可提前利用網絡平臺，了解實驗中涉及到的知識原理，觀看實驗操作步驟，學習時對課堂上的知識學習也不會感到困難。

4.3 增加實驗內容，增強師生互動

熱工實驗是具有工科背景的學生普遍都要學習的開設歷史長遠的課程，難免設備老舊，設備不似現在的新實驗臺智能靈敏。所以更新實驗內容、增加實驗設備是有必要的，例如基于二制冷劑量熱器法的單級蒸氣壓縮式制冷循環功能綜合實驗設備，其測量靈活，實驗裝置上的設備種類繁多，實驗設備可以按照不同的教學內容和目的，驗證不同的實驗，這樣學生可以靈活利用新試驗臺，設計探究性實驗，不偏離原有的教學大綱，增加操作經驗和理論知識的學習。

同時上課時，老師可以增強與學生的互動，引導學生建立理論和現實生活之間的橋梁，要激發學生的思想創造能力，就要帶領學生四處留意實際生活中的現象[6]。老師講課內容不局限于課本知識，可以結合實際工程經驗，將實際工程里遇到的趣事一并分享，將理論知識與實際聯接起來，增加課堂的趣味性。

5 結語

針對新工科背景下熱工基礎實驗的教學方法，教學主要目的是引導學生主動學習，鼓勵學生進行由淺到深、由易到難的實踐操作，通過熱工實驗先從基礎的驗證性實驗，到可選擇的綜合性實驗，再到學生利用基于第二制冷劑量熱器法測試制冷系統的多功能實驗設備，進行自主探究實驗，改變傳統的實驗考核模式，利用網絡資源，以互動性教學為主，自主學習為輔，培養學生的實踐能力、創造能力、個人表述能力以及團隊協作能力、批判精神，綜合多學科的理論知識，加深理論知識的理解。但實際上，僅僅通過熱工實驗一門課就讓學生實現大轉變仍需要老師和學生共同努力的，但希望學生能夠通過熱工實驗，轉變對實驗的態度，激發學生主動學習的熱情，讓學生對本專業在新工科背景下的要求有充分認識，具有新工科人才需具備的素養，為進入社會將面對的挑戰和機遇提前做好準備。