卓越工程師背景下“傳熱學”課程教學的思考_傳熱學是什么專業

來源:公文書信 發布時間:2019-08-17 04:44:17 點擊:

  摘要:根據卓越工程師培養計劃的基本要求,分析了“傳熱學”課程教學的現狀和不足,并在教學內容、教學手段、考核方式等方面提出了課程改革的一些措施,以促進課堂的教學效果和學生實踐應用能力的培養。
  關鍵詞:卓越計劃;傳熱學;教學改革;課堂效果
  作者簡介:唐愛坤(1981-),男,江蘇鹽城人,江蘇大學能源與動力工程學院,講師;潘劍鋒(1978-),男,江蘇金壇人,江蘇大學能源與動力工程學院,教授。(江蘇 鎮江 212013)
  中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)29-0062-02
  教育部卓越工程師教育培養計劃(簡稱“卓越計劃”)是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020年)》的重大改革項目,也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。[1]該計劃擬利用10年時間,培養百余萬各類型高質量工程技術人才,為建設創新型國家、實現工業化和現代化奠定人力資源優勢。[2]
  “熱傳學”是一門與各工程領域關系密切、應用性很強的課程,它植根于大量的工程實際之中,也必須服務于工程實際,是能源動力類專業的一門重要專業基礎課。[3]江蘇大學(以下簡稱“我校”)是第一批實施“卓越工程師教育培養計劃”的高校之一,涉及4個專業,其中的機械工程及自動化、車輛工程、熱能與動力工程這3個專業的學生均要學習“熱傳學”這門課程。傳統的“熱傳學”課程體系及教學模式跟卓越計劃的培養理念和教學需要還有一定的距離,因此,如何較好地實施卓越班級的“熱傳學”教學,已成為了各高校面臨的一項新課題。
  下面結合筆者在卓越班級課堂教學的工作實踐,談談卓越工程師背景下推進“熱傳學”課程改革的粗淺認識和一點體會。
  一、課程教學現狀及其不足
  結合“熱傳學”的課程教學內容、卓越班的培養要求以及課時安排,目前該課程的教學環節存在以下幾個難點和不足之處:
  第一,“傳熱學”課程教學是基于導熱、對流和輻射三大部分而展開的,其主體結構雖然都以能量守恒原理為基礎,但彼此之間又具有相對獨立性。由于三種基本的熱量傳輸方式的機理存在較大差異,因此課程內容的系統性也呈現出了相對較差、重點分散的特點。
  第二,“傳熱學”課程公式多、理論性強,有較強的專業特色和工程實際應用背景。課程中包含許多用數學語言推導熱物理規律的內容,要求學生具有較強的抽象思維能力和較扎實的數學基礎。根據以往的教學經驗,學生在面對這些數學公式、圖表時,并不能深刻理解它們同實際問題之間存在的聯系,這大大地降低了學生學習的興趣。
  第三,因課程設置體系和學分制的建設需要,部分卓越工程師專業傳熱學總學時僅為30,其中實驗學時4學時,教師實際授課學時僅剩26個學時。這一方面會引起學生學習難度的加大,教與學的矛盾更加突出,另一方面也不利于任課教師在備課過程中有針對性地加大工程背景應用、實例計算分析等內容的補充。
  第四,卓越計劃的實施,師資是關鍵。目前的青年教師大都是博士畢業之后直接上崗,科研經驗豐富而工程實際經驗相對不足,在實踐能力上還有所欠缺,對于如何將基礎知識和工程實際結合起來還有一些力不從心。
  二、教學內容和方法的改進
  為達到工程創新性人才的培養要求,提高“傳熱學”課堂教學的效果,筆者在教學內容、教學手段、考核方式等多方面進行了一些嘗試,主要內容如下:
  1.合理調整教學內容
  (1)在緒論部分,進一步增加了有針對性的“傳熱學”工程實際應用背景。通過把大量相關實例貫穿到所要講授的內容中,激發出學生進一步學習和探索本學科知識的強烈欲望,使學生充分認識到傳熱學在未來工作中的具體應用,增強他們的學習主動性和積極性,同時為三種基本熱量傳遞方式的學習內容埋下伏筆,并可使學生在后續的課程學習中有意識尋求解決問題的方法。
  (2)在保證三種熱量傳遞方式的重點教學內容的前提下,結合各專業日后的工作需要,通過對企業、畢業生的調研,有針對性地對其中的部分內容進行強化或弱化(如對于熱能與動力工程流體機械專業,適當增加對流換熱部分的授課學時);對一些基本概念分析對比、數學公式推導的授課篇幅作出適當減少;增加了工程計算實例分析在教學過程中的比重以強調知識的應用,并將增強和削弱換熱的基本手段和方法合理地穿插在實例分析中。
  2.采用問題教學法
  “傳熱學”課程盡管理論性很強,但其理論和方法大多可以在日常生活及工程實踐中找到實際應用。因此,教師在講授教學內容之前,可以啟發式地從學生較熟悉的生活實例、工程應用以及科研成果中提出問題,然后循序漸進地引出相關知識點。通過這樣的關聯方式,學生會對該部分內容產生強烈的求知欲望和濃厚的學習興趣。同時,若能給學生留出一定的反應時間讓他們舉一反三,其工程意識和創新能力勢必會有所提高。
  3.不斷豐富多媒體素材
  根據卓越計劃的培養要求,學生的大學生涯將有1年在企業度過。因此,如何盡可能多地將工作環境中的種種傳熱問題在課堂上展示出來,是擺在教師面前的一個現實而棘手的問題。在“傳熱學”教學過程中,要想能夠緊密聯系生活和生產實際,僅憑教材上的圖片來達到教學目標是遠遠不夠的,這有可能使得學生在實習過程中明明接觸到一些換熱設備和工作原理了卻又不認識,正是這樣的一個原因,在卓越工程師培養過程中多媒體輔助教學的作用就必須要更好地發揮出來。為此,我校針對各專業的工作背景,通過調研和搜索工作,補充了大量的相關圖片和視頻,通過這些內容的展示,學生能夠在更輕松的學習氛圍和直觀印象下掌握熱量傳遞的基本原理和換熱設備的工作特點,從而可以極大提高課堂的教學效果。
  4.課堂教學與大學生課外科技活動相結合   卓越工程師計劃對學生學習的主動性和創造性要求相對較高。因此,在課程教學中可以抓住這些特點,有意識地在課堂教學過程中針對相關傳熱學的工程應用給出一些科技創新的方向,鼓勵學生進一步深入研究;支持學生在業余時間利用所學習的傳熱學知識參與到教師和研究生正在進行的科研活動中,并幫助他們積極申報相關發明專利、大學生科技創新基金。通過這種課堂教學和課外科技活動相結合的方式,可提高學生自學能力和靈活應用所學知識的能力。
  5.注重實驗教學環節,提高學生實驗主動性
  在傳熱學實驗的教學方面,改變了老師講、學生做的傳統方法,嘗試讓學生在充分閱讀實驗指導書的基礎上,教師對實驗的原理、步驟先進行提問,然后引導學生自行進行實驗,最后再由老師檢查實驗是否合格。這樣,學生由被動變主動,從而提高實驗的效果。此外,在課堂教學中,適當安排一些實驗測試相關的教學內容,課上讓同學自行設計一些測試裝置(如導熱系數的測試裝置、對流換熱系數測試裝置),在鞏固所學知識的同時做到對工程創造力的培養。
  6.加強課程網絡建設
  網絡是最便捷的資訊平臺。針對卓越班級的教學內容和要求,若能將多媒體課件、具有工程應用背景的實例、算例、典型作業題和試題解答掛到網上,就能讓學生有針對性地進行預習和復習,從而達到加深課堂知識的鞏固和提高課程學習效果的目的。目前,已經落實并完成了卓越工程師課程試題庫、網站建設的初步工作。
  7.改革考核方式,增加激勵措施
  以往的“傳熱學”課程考核多采用的是閉卷形式,這種考核方式會造成學生在期末復習時,將很多時間精力用于傳熱學公式的記憶,而對所學知識如何正確應用卻只是一知半解,更不能做到舉一反三。因此,在具體實踐中嘗試了采用開閉卷相結合的方法,允許學生將各自準備的內容寫在蓋了相關印章的一張白紙上帶入考場,這樣既可拓寬出題的范圍,也可以拓展題目的深度。此外,未來組卷時計劃增加一道自主設計的、具有啟發性的附加題,來引導和鼓勵學生靈活運用平時積累的知識。
  在成績的評定方面,筆者針對卓越班級的同學采用了平時成績與考試成績相結合的形式。平時的作業占總成績的30%,期末考試成績占總成績的70%,這種做法對學生平時學習起到監督作用,也一定程度上克服了學生考前突擊的頑癥。
  三、結束語
  本文結合卓越計劃和“傳熱學”課程的特點,立足我校實際,分析了教學過程的現狀和不足,提出了提高教學效果的措施,并在近幾屆卓越班級教學過程中落實實踐,收到了較好的效果,為實現培養符合具有創新能力、具備開闊視野的卓越工程師的目標奠定了實踐基礎。
  參考文獻:
  [1]高有華,翟慧萍,邵岳,等.面向卓越工程師培養的“電工學”課程改革[J].電氣電子教育學報,2012,(34):74-76.
  [2]謝東,王敏.基于“卓越計劃”的電類專業電子技術基礎課程教學研究[J].中國電力教育,2011,(28):80-81.
  [3]黃豪中,雒婧.“傳熱學”課程教學調查與改革探討[J].中國電力教育,2010,(15):68-69.
  (責任編輯:王意琴)

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