機(jī)械類專業(yè)熱流課程教學(xué)改革的探索與思考

李煥娜　張超

摘 要：本文針對機(jī)械大類專業(yè)人才培養(yǎng)要求及熱流課程本身特點(diǎn)，結(jié)合近兩年來陜西科技大學(xué)熱流課程教學(xué)存在的問題，探討了熱流課程的教學(xué)改革思路，建議適應(yīng)機(jī)械大類各專業(yè)方向需求，建立分層次理論教學(xué)課程體系;結(jié)合理論教學(xué)，建立科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)體系;實(shí)行教研一體化的教學(xué)模式，增強(qiáng)教學(xué)中的科研含量。

關(guān)鍵詞：熱流課程;機(jī)械專業(yè);教學(xué)改革

近年來，基于“以流體介質(zhì)能量載體為研究對象，將熱流力學(xué)規(guī)律、熱量傳遞規(guī)律和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律進(jìn)行橫向融合，專業(yè)基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課領(lǐng)域進(jìn)行縱向滲透”的思路，將《工程流體力學(xué)》、《工程熱力學(xué)》與《傳熱學(xué)》三部分經(jīng)典內(nèi)容整合為一門綜合性“熱流課程”已得到越來越多專家學(xué)者的認(rèn)同。如今這類課程已不僅僅可作為技術(shù)基礎(chǔ)課看待，很多情況下甚至可以作為專業(yè)課對待。由于機(jī)械工程類專業(yè)技術(shù)人員所從事的工作無不涉及能量的轉(zhuǎn)換和傳遞問題。因此，熱流課程是培養(yǎng)21世紀(jì)工科類學(xué)生、尤其是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門公共技術(shù)基礎(chǔ)課。

一、機(jī)械大類專業(yè)熱流課程存在的問題

由于熱流課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)多、聯(lián)系緊密、概念抽象、理論性較強(qiáng)等原因，開設(shè)該課程的過程中存在以下一些問題：（1）不同專業(yè)方向?qū)崃髦R(shí)需求的側(cè)重點(diǎn)不同，該如何針對性地安排教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)量的多少是個(gè)不容易把握好的問題。（2）課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，對有助于提高學(xué)生綜合分析與解決問題能力以及實(shí)踐創(chuàng)新能力的大型綜合性實(shí)驗(yàn)（踐）甚少;而且熱流實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴、臺(tái)套數(shù)少，當(dāng)學(xué)生人數(shù)多時(shí)，供需矛盾相當(dāng)突出。（3）教學(xué)方法和教學(xué)手段單一，熱流課程開設(shè)之初采用的是教師在講臺(tái)上講、學(xué)生在講臺(tái)下聽的填鴨式教學(xué)。

二、探索與思考

1、適應(yīng)機(jī)械大類各專業(yè)方向需求，建立分層次理論教學(xué)課程體系

在機(jī)械大類專業(yè)中開設(shè)熱流課程首先遇到的就是理論教學(xué)內(nèi)容的安排問題。由于課時(shí)數(shù)的限制，在機(jī)械大類專業(yè)中開設(shè)熱流課程不可能象在能源動(dòng)力類專業(yè)中那樣學(xué)習(xí)的內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)都面面俱到，只能結(jié)合機(jī)械大類下各專業(yè)方向的知識(shí)需求及其特點(diǎn)有所取舍。其基本思路是：以質(zhì)量、能量和動(dòng)量守恒為線索將傳統(tǒng)的三門課程內(nèi)容融會(huì)貫通，以形成有機(jī)的整體，構(gòu)成較系統(tǒng)的一門課，以基本概念基本定律為主要知識(shí)點(diǎn)圍繞這些內(nèi)容展開，改變一般《熱工基礎(chǔ)》課中把《傳熱學(xué)》和《工程熱力學(xué)》當(dāng)作兩個(gè)獨(dú)立部分，而且與《工程流體力學(xué)》內(nèi)容不相關(guān)聯(lián)的做法。

基于以上思路，為適應(yīng)機(jī)械大類各專業(yè)方向的需求，我們建立了熱流課程分層次理論教學(xué)課程體系。

2、結(jié)合理論教學(xué)，建立科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)體系

（1）建立熱流課程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過補(bǔ)充必要的演示實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對內(nèi)部機(jī)理、運(yùn)動(dòng)過程、系統(tǒng)整體的深入了解;改造和精煉驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)其綜合性，提高其精確性，使其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和實(shí)驗(yàn)效率得到改善;補(bǔ)充開設(shè)大型綜合性（或設(shè)計(jì)性）實(shí)驗(yàn)。形成分層次（基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)）、多類型（演示型、驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、研究型等）和多專業(yè)共享的熱流課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。

（2）建立遠(yuǎn)程與虛擬實(shí)驗(yàn)中心。為解決學(xué)生人數(shù)多、實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴、臺(tái)套數(shù)少的問題，引入虛擬技術(shù)，改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中一些片面的、粗糙的、繁瑣的、低效的實(shí)驗(yàn)方法，建成遠(yuǎn)程與虛擬實(shí)驗(yàn)中心，該中心是機(jī)械大類專業(yè)共享的實(shí)驗(yàn)技術(shù)通用平臺(tái)。開發(fā)了一套虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將真實(shí)實(shí)驗(yàn)過程和環(huán)境模擬到計(jì)算機(jī)內(nèi)完成。通過學(xué)生在真實(shí)實(shí)驗(yàn)之前，首先在虛擬系統(tǒng)上進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，完成虛擬實(shí)驗(yàn)后，對實(shí)驗(yàn)過程和環(huán)境已非常熟悉，從而在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中能熟練地高質(zhì)量地在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，收到很好的效果。

3、實(shí)行教研一體化的教學(xué)模式，增強(qiáng)教學(xué)中的科研含量

（1）改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段。為加強(qiáng)學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，豐富教學(xué)內(nèi)容，活躍課堂氣氛，必須對傳統(tǒng)的教學(xué)方法與手段進(jìn)行改革。課堂上，從過去傳統(tǒng)的講授為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹v、演、答等多樣化形式，講授部分以主要知識(shí)點(diǎn)為內(nèi)容采取精講授多討論的方法，重視理論聯(lián)系實(shí)際，圍繞專業(yè)及工程實(shí)際問題安排各教學(xué)環(huán)節(jié);利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，選用實(shí)景、動(dòng)畫等方式，制作圖文結(jié)合、形象生動(dòng)、通俗易懂的多媒體課件進(jìn)行授課，使抽象的概念具體化，復(fù)雜的問題簡單化，繁瑣的內(nèi)容精煉化，實(shí)際問題形象化，將學(xué)生缺乏的專業(yè)背景知識(shí)形象地演示出來，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維;采用啟發(fā)式教學(xué)方法，互問互答，與學(xué)生交流討論，營造即活潑又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)氛圍，提高教學(xué)效率。當(dāng)然，對于理論課教學(xué)來講，多媒體所介紹的一些現(xiàn)象僅僅是鋪墊，而理解這些現(xiàn)象和求解一些基本問題的方法才是教學(xué)的最終目的。因此，在采用多媒體進(jìn)行教學(xué)時(shí)，不能因?yàn)樽非筘S富多彩而忽略掉教學(xué)的最終目的，否則教學(xué)是浮躁的，不能讓學(xué)生獲得堅(jiān)實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)和理論素養(yǎng)。

（2）組織研究型課外教學(xué)活動(dòng)。利用學(xué)校開展的“創(chuàng)新項(xiàng)目”和“導(dǎo)師制”活動(dòng)，結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容和專業(yè)實(shí)踐，多次組織實(shí)踐活動(dòng)。組織該活動(dòng)時(shí)主要針對一些相關(guān)教師的科研項(xiàng)目、工程技術(shù)難題，開展專業(yè)性較強(qiáng)的研究，一般利用假期或?qū)W生實(shí)習(xí)周進(jìn)行。研究型課外教學(xué)活動(dòng)根據(jù)學(xué)生對知識(shí)的掌握情況進(jìn)行優(yōu)選，要求由知識(shí)掌握牢固、能力較強(qiáng)的學(xué)生來完成。

近年來，大學(xué)生也參加教師的科研和課外科技活動(dòng)已成為一種趨勢，學(xué)術(shù)研究氣氛更加活躍，同時(shí)也支持了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，使教師和學(xué)生課外科技活動(dòng)更加方便，有力地促進(jìn)了學(xué)科建設(shè)的發(fā)展。參加課外科技活動(dòng)的同學(xué)都有一個(gè)共同的感受，就是通過課程學(xué)習(xí)再輔以課外科技實(shí)踐活動(dòng)使自己的能力得到綜合鍛煉。開展課外科技活動(dòng)的實(shí)踐表明，它對學(xué)生開闊視野，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念和實(shí)際動(dòng)手能力，鍛煉學(xué)生對今后工作的適應(yīng)性大有幫助。

（3）有專業(yè)特色的小論文、習(xí)題題庫和資料庫建設(shè)。收集整理各專業(yè)相關(guān)資料，建設(shè)有專業(yè)特色的小論文題庫，給學(xué)生更多的創(chuàng)新思維空間。建設(shè)習(xí)題集和測試訓(xùn)練題庫，并將題庫等電子文檔資源上網(wǎng)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)答疑、網(wǎng)絡(luò)討論等。此外，收集或自編一些包含有關(guān)公式和數(shù)據(jù)資料的數(shù)據(jù)庫程序軟件對學(xué)生開放，方便他們解決相關(guān)熱流問題。

三、結(jié)語

針對機(jī)械大類專業(yè)人才培養(yǎng)要求及熱流課程本身特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校近兩年來熱流課程教學(xué)改革實(shí)踐，對該課程的教學(xué)進(jìn)行了初淺的探索與思考;介紹了分層次理論教學(xué)課程體系、科學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系和“教-研”型教學(xué)模式;這些經(jīng)驗(yàn)對熱流課程的教學(xué)有著一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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