卓越工程师背景下“传热学”课程教学的思考

来源 :中国电力教育 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tongjm2009
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  摘要:根据卓越工程师培养计划的基本要求,分析了“传热学”课程教学的现状和不足,并在教学内容、教学手段、考核方式等方面提出了课程改革的一些措施,以促进课堂的教学效果和学生实践应用能力的培养。
  关键词:卓越计划;传热学;教学改革;课堂效果
  作者简介:唐爱坤(1981-),男,江苏盐城人,江苏大学能源与动力工程学院,讲师;潘剑锋(1978-),男,江苏金坛人,江苏大学能源与动力工程学院,教授。(江苏 镇江 212013)
  中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)29-0062-02
  教育部卓越工程师教育培养计划(简称“卓越计划”)是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目,也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。[1]该计划拟利用10年时间,培养百余万各类型高质量工程技术人才,为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定人力资源优势。[2]
  “热传学”是一门与各工程领域关系密切、应用性很强的课程,它植根于大量的工程实际之中,也必须服务于工程实际,是能源动力类专业的一门重要专业基础课。[3]江苏大学(以下简称“我校”)是第一批实施“卓越工程师教育培养计划”的高校之一,涉及4个专业,其中的机械工程及自动化、车辆工程、热能与动力工程这3个专业的学生均要学习“热传学”这门课程。传统的“热传学”课程体系及教学模式跟卓越计划的培养理念和教学需要还有一定的距离,因此,如何较好地实施卓越班级的“热传学”教学,已成为了各高校面临的一项新课题。
  下面结合笔者在卓越班级课堂教学的工作实践,谈谈卓越工程师背景下推进“热传学”课程改革的粗浅认识和一点体会。
  一、课程教学现状及其不足
  结合“热传学”的课程教学内容、卓越班的培养要求以及课时安排,目前该课程的教学环节存在以下几个难点和不足之处:
  第一,“传热学”课程教学是基于导热、对流和辐射三大部分而展开的,其主体结构虽然都以能量守恒原理为基础,但彼此之间又具有相对独立性。由于三种基本的热量传输方式的机理存在较大差异,因此课程内容的系统性也呈现出了相对较差、重点分散的特点。
  第二,“传热学”课程公式多、理论性强,有较强的专业特色和工程实际应用背景。课程中包含许多用数学语言推导热物理规律的内容,要求学生具有较强的抽象思维能力和较扎实的数学基础。根据以往的教学经验,学生在面对这些数学公式、图表时,并不能深刻理解它们同实际问题之间存在的联系,这大大地降低了学生学习的兴趣。
  第三,因课程设置体系和学分制的建设需要,部分卓越工程师专业传热学总学时仅为30,其中实验学时4学时,教师实际授课学时仅剩26个学时。这一方面会引起学生学习难度的加大,教与学的矛盾更加突出,另一方面也不利于任课教师在备课过程中有针对性地加大工程背景应用、实例计算分析等内容的补充。
  第四,卓越计划的实施,师资是关键。目前的青年教师大都是博士毕业之后直接上岗,科研经验丰富而工程实际经验相对不足,在实践能力上还有所欠缺,对于如何将基础知识和工程实际结合起来还有一些力不从心。
  二、教学内容和方法的改进
  为达到工程创新性人才的培养要求,提高“传热学”课堂教学的效果,笔者在教学内容、教学手段、考核方式等多方面进行了一些尝试,主要内容如下:
  1.合理调整教学内容
  (1)在绪论部分,进一步增加了有针对性的“传热学”工程实际应用背景。通过把大量相关实例贯穿到所要讲授的内容中,激发出学生进一步学习和探索本学科知识的强烈欲望,使学生充分认识到传热学在未来工作中的具体应用,增强他们的学习主动性和积极性,同时为三种基本热量传递方式的学习内容埋下伏笔,并可使学生在后续的课程学习中有意识寻求解决问题的方法。
  (2)在保证三种热量传递方式的重点教学内容的前提下,结合各专业日后的工作需要,通过对企业、毕业生的调研,有针对性地对其中的部分内容进行强化或弱化(如对于热能与动力工程流体机械专业,适当增加对流换热部分的授课学时);对一些基本概念分析对比、数学公式推导的授课篇幅作出适当减少;增加了工程计算实例分析在教学过程中的比重以强调知识的应用,并将增强和削弱换热的基本手段和方法合理地穿插在实例分析中。
  2.采用问题教学法
  “传热学”课程尽管理论性很强,但其理论和方法大多可以在日常生活及工程实践中找到实际应用。因此,教师在讲授教学内容之前,可以启发式地从学生较熟悉的生活实例、工程应用以及科研成果中提出问题,然后循序渐进地引出相关知识点。通过这样的关联方式,学生会对该部分内容产生强烈的求知欲望和浓厚的学习兴趣。同时,若能给学生留出一定的反应时间让他们举一反三,其工程意识和创新能力势必会有所提高。
  3.不断丰富多媒体素材
  根据卓越计划的培养要求,学生的大学生涯将有1年在企业度过。因此,如何尽可能多地将工作环境中的种种传热问题在课堂上展示出来,是摆在教师面前的一个现实而棘手的问题。在“传热学”教学过程中,要想能够紧密联系生活和生产实际,仅凭教材上的图片来达到教学目标是远远不够的,这有可能使得学生在实习过程中明明接触到一些换热设备和工作原理了却又不认识,正是这样的一个原因,在卓越工程师培养过程中多媒体辅助教学的作用就必须要更好地发挥出来。为此,我校针对各专业的工作背景,通过调研和搜索工作,补充了大量的相关图片和视频,通过这些内容的展示,学生能够在更轻松的学习氛围和直观印象下掌握热量传递的基本原理和换热设备的工作特点,从而可以极大提高课堂的教学效果。
  4.课堂教学与大学生课外科技活动相结合   卓越工程师计划对学生学习的主动性和创造性要求相对较高。因此,在课程教学中可以抓住这些特点,有意识地在课堂教学过程中针对相关传热学的工程应用给出一些科技创新的方向,鼓励学生进一步深入研究;支持学生在业余时间利用所学习的传热学知识参与到教师和研究生正在进行的科研活动中,并帮助他们积极申报相关发明专利、大学生科技创新基金。通过这种课堂教学和课外科技活动相结合的方式,可提高学生自学能力和灵活应用所学知识的能力。
  5.注重实验教学环节,提高学生实验主动性
  在传热学实验的教学方面,改变了老师讲、学生做的传统方法,尝试让学生在充分阅读实验指导书的基础上,教师对实验的原理、步骤先进行提问,然后引导学生自行进行实验,最后再由老师检查实验是否合格。这样,学生由被动变主动,从而提高实验的效果。此外,在课堂教学中,适当安排一些实验测试相关的教学内容,课上让同学自行设计一些测试装置(如导热系数的测试装置、对流换热系数测试装置),在巩固所学知识的同时做到对工程创造力的培养。
  6.加强课程网络建设
  网络是最便捷的资讯平台。针对卓越班级的教学内容和要求,若能将多媒体课件、具有工程应用背景的实例、算例、典型作业题和试题解答挂到网上,就能让学生有针对性地进行预习和复习,从而达到加深课堂知识的巩固和提高课程学习效果的目的。目前,已经落实并完成了卓越工程师课程试题库、网站建设的初步工作。
  7.改革考核方式,增加激励措施
  以往的“传热学”课程考核多采用的是闭卷形式,这种考核方式会造成学生在期末复习时,将很多时间精力用于传热学公式的记忆,而对所学知识如何正确应用却只是一知半解,更不能做到举一反三。因此,在具体实践中尝试了采用开闭卷相结合的方法,允许学生将各自准备的内容写在盖了相关印章的一张白纸上带入考场,这样既可拓宽出题的范围,也可以拓展题目的深度。此外,未来组卷时计划增加一道自主设计的、具有启发性的附加题,来引导和鼓励学生灵活运用平时积累的知识。
  在成绩的评定方面,笔者针对卓越班级的同学采用了平时成绩与考试成绩相结合的形式。平时的作业占总成绩的30%,期末考试成绩占总成绩的70%,这种做法对学生平时学习起到监督作用,也一定程度上克服了学生考前突击的顽症。
  三、结束语
  本文结合卓越计划和“传热学”课程的特点,立足我校实际,分析了教学过程的现状和不足,提出了提高教学效果的措施,并在近几届卓越班级教学过程中落实实践,收到了较好的效果,为实现培养符合具有创新能力、具备开阔视野的卓越工程师的目标奠定了实践基础。
  参考文献:
  [1]高有华,翟慧萍,邵岳,等.面向卓越工程师培养的“电工学”课程改革[J].电气电子教育学报,2012,(34):74-76.
  [2]谢东,王敏.基于“卓越计划”的电类专业电子技术基础课程教学研究[J].中国电力教育,2011,(28):80-81.
  [3]黄豪中,雒婧.“传热学”课程教学调查与改革探讨[J].中国电力教育,2010,(15):68-69.
  (责任编辑:王意琴)
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