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摘 要 工程热力学与传热学课程是轮机工程专业的一门专业基础课.从调整课程教学体系、激发学生学习兴趣、改进教学方法、建立网络课程、引导学生自主学习等方面进行探索和思考,从而提高教学质量,为专业课学习打下基础.
关 键 词 工程热力学与传热学；轮机工程专业；网络课程
中图分类号：TK122 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2012）33-0095-02
工程热力学与传热学课程主要包括工程热力学和传热学两部分内容,主要向学生介绍热功相互转换规律及热传递规律的基本概念、基本原理以及在热能工程问题上的应用,是轮机工程专业的基础课程,也是后续专业课程学习的基础平台.一般说来,工程热力学和传热学是能源动力类的主要专业基础课,两门课程单独开设,教学课时较多.而整合成工程热力学与传热学课程之后,两部分内容仍是以独立的篇幅出现,学时却大大缩减.
对于轮机工程专业的学生来说,长期以来因概念抽象、难点多、计算关联式多,且学生缺乏相应的工程概念和工程背景,而使这门课程一直被认为既难教也难学,学过之后又很难将学到的理论知识和相关的工程实际结合起来,初次接触该课的学生往往较难入门,对该课程的学习产生畏惧心理.针对如何使该课程化繁为简,化难为易,化抽象为具体,本文结合轮机工程专业工程热力学与传热学课程的教学实践进行初步探讨.
1.根据专业特点调整课程教学体系,提倡教学内容弹性化
由于轮机工程专业开设的专业课程较多,因此将工程热力学和传热学两门课的课时数适当删减,合并为一门68学时的工程热力学与传热学.但是由于教学内容并未减少,这就造成课程进度快,章节小结和习题课的课时压缩量大,处理不好反而使学生产生畏难心理,感觉本课程很难学.
针对这一问题,在实际的授课过程中提倡教学内容弹性化,该措施可以给学生创造自由发展的更大空间,提高学生掌握知识和解决工程实际问题的能力.教师要灵活驾驭教材,科学设计教学内容,在学生认知规律的基础上,删去或从略处理学生通过自学就可以了解的内容,尽量突出最主要、最本质的教学内容.该门课中含有大量的数学推导内容,教师在讲解时可以删去,或者仅在课堂上点一下,详细的推导或其他细节则留给学生课后自学[1-2].教学内容弹性化一定程度上可能会给学生增加课外的压力,但是对培养学生独立工作的能力大有好处.
在教学实践中发现,轮机专业的学生由于尚未接触专业知识,因此对船上的有关机械等内容充满好奇.为调动学生学习的积极性,为以后的专业学习做铺垫,尽可能地在每章节的讲解中联系船舶工程实例.比如在讲到气体和蒸汽流动时,可以将喷管和扩压管在柴油机涡轮增压系统中的实际应用作为例子,将原本抽象的概念具体化.通过加强工程热力学与传热学及后续专业课的联系,来激发学生的学习热情,从而增强教学效果.另外,时代的发展使得教材内容有所滞后,所以在教学中需要补充丰富的具有时代气息的学习材料来激发学生学习的积极性,尤其是跟轮机工程专业有联系的工程应用实例[3].将许多来源于大量热工技术的知识融于教材,使学生能用工程热力学与传热学的知识分析和专业相关的实际问题.突出这些知识在轮机工程专业中的应用,有助于培养学生理解和分析问题、解决问题的能力.
2.采用启发式教学、师生互动,营造宽松愉悦的学习环境
结合以往的教学经验,针对以往学生反映的工程热力学与传热学知识抽象和难理解的情况,教师在讲解各章节时,应尽量联系生活和工程中遇到的热力现象,合理设置问题情景,启发学生积极思维,使抽象的理论具体化,可以大大增强教学效果[4].
在讲授章节新内容时,教师可以先通过日常生活或工程实际中的典型事例引出,学生会觉得这些事例就在自己身边或非常实用,这样就能一下子抓住他们的注意力.比如在讲解肋片的稳态导热这一章节内容时,首先以一杯热腾腾的咖啡图片吸引学生注意,然后抛出问题：“同学们在喝咖啡时要接触杯子的哪部分把咖啡端起?杯身还是杯把手?为什么?”经过一系列的问答,通常可以调动学生的热情,学生感到热工学就在自己身边,工程热力学与传热学理论并不是深不可测的,一定程度上消除畏难心理.但是值得注意的是,在设计问题时教师要注意问题的难易程度,问题太难或过于简单,都会使学生失去学习的兴趣.
授课后注意提出有一定深度的问题让学生思考.比如在讲解完肋片稳态导热这一部分内容后,可以设置“如何提高热电偶测温的精度?套管材料用铜还是钢”以及“从传热学角度解释为什么耳朵大的人冬天更容易生冻疮”这两个问题,让学生利用本节课刚学过的知识内容进行分析,不仅可以巩固课堂上所学知识,还可激发学生的思维能力,同时可以作为本堂课的教学反馈环节,了解学生知识掌握的程度如何.
3.传统教学与图像、文字、动画并茂的多媒体技术结合,增强教学效果
现代信息技术的发展为改进和丰富教学手段提供了有力的保证.但在多年的工程热力学与传热学教学中,多媒体教学也暴露出诸多不足之处.目前,课程组主要采取传统教学手段和多媒体教学相结合的方式,充分发挥二者的优势,将课堂教学提高到新的层次上,促进学生学习的积极性,从而增强课堂教学效果.
在课堂讲授中,通常将纯理论推导的部分以传统讲授（板书）方式为主,使公式推导条理化,通过教师边板书边讲解的过程,学生掌握较容易,在记笔记的同时加深印象[5-6].同时,本着将知识以易于接受的最佳方式传授给学生的原则,辅以多媒体课件,多媒体以生动、活泼的语言将抽象的东西具体化,通过引进国内工程热力学和传热学国家精品课程的课件、教学录像以及动画等素材,把抽象的概念和热力装置的工作原理、热力过程形象、生动、直观地呈现出来,并将鲜活的科研和工程实例引入课堂,将文字、图形、图像、视频、动画等多种媒体信息在不同的界面上进行有机的整合,来丰富完善现有的多媒体教学课件,使抽象的教学内容变得直观、形象和生动,一方面降低授课难度,另一方面增加知识的信息量,可以激发学生的学习兴趣. 4 利用网络技术手段,建立互动式网络课堂,引导学生自主学习
在教学实践过程中,课题组建立工程热力学与传热学课程网站,实现教学资料的上网.网络课堂改变了传统的教师单一授课的教学方式,实现了以学生为主体的现代教学模式.网络课堂的开设,使得学生可以不受时间、地点的限制,按照学生自身的条件安排课程的学习,也可以根据个人的掌握情况选择自己的学习内容,直到掌握为主.同时充分利用校园网络优势,开发网上答疑系统,实现全天候答疑,方便教师和学生随时互动地教与学.使学生通过视、听手段增加学习兴趣,及时地了解自己的知识欠缺部分,并且可以按要求不断调整学习,极大地提高学习效率.同时不定期地公布最新教学动态,更新网络课程,反映最新学术动态.
在网络课堂模块中增设思维导图模块.由于这门课程概念太多,学生较难了解课程的整体框架,理不清各章之间、各节之间以及章节内部知识点的关系.因此,将思维导图引入工程热力学与传热学教学中,思维导图加强了教学的条理性、逻辑性.思维导图将整门课的条理脉络给学生列出来,让学生在学习之前就对这门课有一个整体的把握.比如从工程热力学的几个定义拓展开来,让学生认识整个工程热力学研究的内容.另外,要在条理性的基础上进一步强调各个项目的逻辑关联,促使学生从整体上把握知识,避免平铺直叙,使学习效果达到知识点由点及线到面的程度.
另外增设网络测验模块,评价形式不仅包括客观题和问题简答型的主观题,同时增加基于案例的题目,考查学生分析和解决实际问题的能力.网络测验巩固了课堂知识,增强了学生的综合分析能力,使课堂讲授达到比较好的教学效果.
5.结论
工程热力学与传热学是一门应用性极强的专业基础课程,与各工程领域、各专业关系密切,通过上述教学实践活动探讨,使教学过程趋于完善,一定程度上提高了教学质量,使学生奠定了坚实的理论基础.同时,工程热力学与传热学课的讲授中也将传统教学与多媒体技术相结合,形象化地阐释理论和描述热力设备的工作过程,丰富了教学内容.另外提供网络课程、网络讨论、网络测验等,不定期地公布最新教学动态,安排网上辅导答疑,方便教师和学生随时互动地教与学.