汪健生　王迅　安青松

[摘 要]傳熱學(xué)是能源與動(dòng)力工程專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，在學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)中占有極其重要的地位。為適應(yīng)能源與動(dòng)力工業(yè)快速發(fā)展以及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的需求，機(jī)械工程學(xué)院能源與動(dòng)力工程專業(yè)開(kāi)展了該課程的教學(xué)改革。教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)傳熱學(xué)課程的特點(diǎn)，引入國(guó)際先進(jìn)教學(xué)模式并加以吸收，提出以工程實(shí)際項(xiàng)目為導(dǎo)向的項(xiàng)目制課程教學(xué)模式，在與生產(chǎn)企業(yè)加深合作和培養(yǎng)人才等方面進(jìn)行了探索。教學(xué)改革結(jié)果表明：項(xiàng)目制教學(xué)模式可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并有助于提高學(xué)生的工程創(chuàng)新實(shí)踐能力以及國(guó)際視野。

[關(guān)鍵詞]傳熱學(xué) 項(xiàng)目制教學(xué)模式 工程教育 綜合素質(zhì)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2015）05-0153-03

一、引言

傳熱學(xué)是能源與動(dòng)力工程專業(yè)中的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是研究熱量傳遞基本規(guī)律的學(xué)科，同時(shí)具有非常廣泛的工程應(yīng)用背景。該課程同時(shí)是本專業(yè)或相關(guān)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行后繼專業(yè)課程學(xué)習(xí)所必需的重要基礎(chǔ)課程，在工程領(lǐng)域中，它也是工程技術(shù)人員必備的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)之一。該課程具有理論性強(qiáng)、與流體力學(xué)理論知識(shí)密切相關(guān)的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為：知識(shí)點(diǎn)多且較為散，經(jīng)驗(yàn)與半經(jīng)驗(yàn)公式較多。長(zhǎng)期以來(lái)， 傳熱學(xué)課程的“教”與“學(xué)”存在著較大的難度。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師授課為中心，注重基礎(chǔ)理論知識(shí)的傳授與講解。由于我國(guó)傳統(tǒng)教育的特點(diǎn)，這樣的教學(xué)方式在某種程度上對(duì)學(xué)生主動(dòng)參與并無(wú)特殊要求，教師與學(xué)生間交流則多數(shù)限于你問(wèn)我答的方式，這種偏單向的教學(xué)模式對(duì)性格外向、學(xué)習(xí)主動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)生益處較多，但對(duì)大多數(shù)學(xué)生，尤其是學(xué)習(xí)主動(dòng)性較差、性格偏內(nèi)向的學(xué)生，則效果較差。此外，在課程教學(xué)過(guò)程中，教師往往花費(fèi)大量時(shí)間和精力介紹傳熱學(xué)的基本原理并進(jìn)行相關(guān)公式推導(dǎo)，套用公式解題，學(xué)生并不能真正了解傳熱學(xué)的工程應(yīng)用背景和意義，長(zhǎng)此以往，容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)熱情?；谶@種傳統(tǒng)的教學(xué)方式下，學(xué)生所接受的理論知識(shí)絕大部分來(lái)源于授課教師的灌輸，而非學(xué)生自身出于對(duì)知識(shí)的渴求探索所得。

此外，以往傳熱學(xué)課程考試采用閉卷考試形式。閉卷考試方式可以促使學(xué)生系統(tǒng)復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)，授課教師也可通過(guò)考試了解學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況，分析教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題，并加以修正。但由于傳熱學(xué)課程中所涉及的經(jīng)驗(yàn)公式多、圖表多，在很大程度上限制了考試的命題內(nèi)容與范圍。如采用開(kāi)卷考試方式，則容易造成學(xué)生不注意平時(shí)學(xué)習(xí)，本應(yīng)熟練掌握的基本概念和公式學(xué)生不去記憶，都依賴考試時(shí)看書(shū)的不良習(xí)慣。同時(shí)，傳統(tǒng)考試方式的目的是為了考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握，是對(duì)理想情況的分析、計(jì)算，試題與實(shí)際情況存在著一定差距。特別是對(duì)于像傳熱學(xué)這類工程性很強(qiáng)的課程，現(xiàn)有考試方式很難反映出學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

各國(guó)高等工程教育的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式既有相似點(diǎn)也有各自的獨(dú)特性，在教育國(guó)際化的大背景下，各國(guó)工程教育的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式有許多相同之處，如：健全人才培養(yǎng)制度，有利于保證了各項(xiàng)教育措施的落實(shí)；樹(shù)立正確的人才培養(yǎng)目標(biāo)，既重視知識(shí)學(xué)習(xí)，又注重能力培養(yǎng)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)；注重學(xué)生的個(gè)性化和發(fā)掘問(wèn)題等能力的培養(yǎng)；強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)獨(dú)立思考能力、創(chuàng)造能力、交流能力、合作能力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)未來(lái)科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適應(yīng)性和靈活性。[1]

因此，傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以使得培養(yǎng)的大部分學(xué)生具有獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力，更難以達(dá)到“國(guó)際化、高素質(zhì)、創(chuàng)新型”人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

針對(duì)以上存在問(wèn)題，參考美國(guó)MIT大學(xué)生科研項(xiàng)目計(jì)劃（UROP）[2]，我們將工程實(shí)際中與傳熱學(xué)相關(guān)的問(wèn)題列為課程項(xiàng)目，在熱能學(xué)科中組建了傳熱學(xué)課程改革教學(xué)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)課程特點(diǎn)，開(kāi)展傳熱學(xué)課程教學(xué)模式改革。

二、改革方案

借鑒德、法等國(guó)強(qiáng)調(diào)專業(yè)型工程人才的培養(yǎng)的專才型培養(yǎng)模式[3]；為了解決單向傳輸教學(xué)方式及傳統(tǒng)考試方式存在的問(wèn)題，達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，夯實(shí)傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，擴(kuò)展國(guó)際視野的目的，傳熱學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)教學(xué)—項(xiàng)目實(shí)施的教學(xué)模式。具體而言，就是課堂教學(xué)過(guò)程中由授課教師介紹傳熱學(xué)的基本概念、理論和原理與分析問(wèn)題的方法；而項(xiàng)目實(shí)施則是與企業(yè)結(jié)合，針對(duì)企業(yè)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)與傳熱學(xué)相關(guān)的項(xiàng)目，以班級(jí)為單位組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)立總經(jīng)理、總工程師，并下設(shè)若干項(xiàng)目小組，各項(xiàng)目小組設(shè)項(xiàng)目經(jīng)理，負(fù)責(zé)組織本小組工作?？偨?jīng)理、總工程師負(fù)責(zé)各小組的協(xié)作和隊(duì)伍的運(yùn)作。每個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)配置1名研究生助教進(jìn)行輔導(dǎo)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員獨(dú)立承擔(dān)一項(xiàng)研究?jī)?nèi)容，并且與本組成員協(xié)調(diào)配合。項(xiàng)目進(jìn)展及完成情況由考評(píng)小組進(jìn)行評(píng)判，考評(píng)小組由教師及項(xiàng)目企業(yè)的相關(guān)工程技術(shù)人員組成。

項(xiàng)目設(shè)置兩個(gè)工作匯報(bào)總結(jié)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均有具體的計(jì)劃目標(biāo)。在節(jié)點(diǎn)匯報(bào)中，考評(píng)小組對(duì)項(xiàng)目進(jìn)展進(jìn)行評(píng)估，節(jié)點(diǎn)匯報(bào)包括書(shū)面報(bào)告和口頭陳述兩種形式?？荚u(píng)小組根據(jù)學(xué)生實(shí)際完成情況給出項(xiàng)目成績(jī)，并與期末考試成績(jī)合計(jì)為傳熱學(xué)課程成績(jī)。

在新課程方式下，課程基礎(chǔ)理論教學(xué)與項(xiàng)目實(shí)施相互結(jié)合，相輔相融，共同促進(jìn)，大大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。課堂教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生不再想怎樣學(xué)、為什么學(xué)、重點(diǎn)在哪里，在實(shí)際工程中如何應(yīng)用，而是帶著項(xiàng)目中出現(xiàn)的問(wèn)題學(xué)，為解決問(wèn)題而學(xué)。授課教師則針對(duì)這些具體問(wèn)題結(jié)合傳熱學(xué)理論進(jìn)行講解，形成了教與學(xué)雙向互動(dòng)的良好學(xué)習(xí)氛圍，有效地解決了知識(shí)單向灌輸教學(xué)模式普遍存在的問(wèn)題。

由于傳熱學(xué)課堂理論教學(xué)與工程項(xiàng)目實(shí)施基本為同步進(jìn)行，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中學(xué)生經(jīng)常會(huì)遇到還沒(méi)有學(xué)習(xí)的傳熱學(xué)知識(shí)，由此促使學(xué)生們根據(jù)需要自學(xué)相關(guān)傳熱學(xué)知識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，也開(kāi)闊了視野，增強(qiáng)了解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。由于項(xiàng)目的選擇具有較大的開(kāi)放性和包容性，即使是相同的問(wèn)題，不同學(xué)生所提出的解決問(wèn)題的方式、方法、所得結(jié)論也會(huì)有所不同。因此，這種方式最大限度地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，也滿足了不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。此外，項(xiàng)目實(shí)施需要學(xué)生利用課堂所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題，為學(xué)生提供了很好的理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)。

改革后的傳熱學(xué)成績(jī)?cè)u(píng)定采用了筆試和項(xiàng)目完成情況綜合評(píng)定的方法。通過(guò)筆試，可以考查學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)基本理論知識(shí)的掌握程度，而項(xiàng)目完成情況則考查學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用的綜合能力。二者進(jìn)行綜合考慮，可以較為真實(shí)、準(zhǔn)確地體現(xiàn)學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)際工作能力，這在傳統(tǒng)的考試方式中是無(wú)法體現(xiàn)的，這種考試方式也最大限度減少了“高分低能”學(xué)生出現(xiàn)的可能性。

三、教學(xué)效果

從2011年起，我們連續(xù)三年在能源與動(dòng)力工程專業(yè)本科中進(jìn)行了傳熱學(xué)課程改革，并取得了一些明顯的教學(xué)效果。

（一）強(qiáng)化了傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)

在實(shí)際項(xiàng)目的牽引下，學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的需求更加明確和迫切，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性提高，目的性增強(qiáng)，主動(dòng)提問(wèn)題的學(xué)生明顯增多，自學(xué)傳熱學(xué)的學(xué)生較以往有了大幅增加，形成了課堂教學(xué)與項(xiàng)目實(shí)施的良性互動(dòng)。在課程結(jié)束后所進(jìn)行的問(wèn)卷調(diào)查的反饋意見(jiàn)中也反映了這種情況。比如：2008級(jí)學(xué)生提到“在做項(xiàng)目過(guò)程中，需要將基礎(chǔ)知識(shí)深入理解，對(duì)平時(shí)看書(shū)起到積極的促進(jìn)作用”。2009級(jí)學(xué)生認(rèn)為“做項(xiàng)目是在基礎(chǔ)知識(shí)掌握的基礎(chǔ)上而進(jìn)行研究的，兩者是串聯(lián)，由淺至深的關(guān)系，而不是并聯(lián)分流的關(guān)系”。從筆試結(jié)果來(lái)看，多數(shù)學(xué)生掌握了傳熱學(xué)基本概念、原理，與課程改革前相比，不及格學(xué)生的人數(shù)減少。從項(xiàng)目實(shí)施來(lái)看，學(xué)生認(rèn)識(shí)到做習(xí)題作業(yè)與解決工程實(shí)際問(wèn)題間的聯(lián)系與區(qū)別。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)對(duì)實(shí)際傳熱過(guò)程的分析，模型的建立，到解決問(wèn)題，分析結(jié)果等一系列過(guò)程，使學(xué)生受到了真實(shí)的科研工作基本訓(xùn)練。同時(shí)，學(xué)生也加深了對(duì)于項(xiàng)目所涉及的傳熱學(xué)理論知識(shí)的理解。一些學(xué)生還通過(guò)自學(xué)加深和拓展了課本中的傳熱學(xué)知識(shí)，如學(xué)生提出利用脈動(dòng)熱管換熱器強(qiáng)化傳熱的方法，并建立了簡(jiǎn)單的分析模型等。

（二）學(xué)生綜合素質(zhì)得以提高

傳熱學(xué)課程改革以項(xiàng)目問(wèn)題為牽引，學(xué)生在完成項(xiàng)目過(guò)程中，經(jīng)歷了查閱文獻(xiàn)資料，確定問(wèn)題，調(diào)研，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論，擴(kuò)展相關(guān)知識(shí)，建立數(shù)學(xué)物理模型，獲得初步數(shù)據(jù)，小組討論，提出創(chuàng)新思路，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和項(xiàng)目整合、完善等過(guò)程，經(jīng)受了較完整的研發(fā)過(guò)程訓(xùn)練。盡管一些學(xué)生提出的創(chuàng)新點(diǎn)比較幼稚，缺乏可操作性，但他們的創(chuàng)新意識(shí)是難能可貴的。所有這些對(duì)他們今后的事業(yè)發(fā)展將起到十分重要的作用。

在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，為了解決遇到的問(wèn)題，學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間，學(xué)習(xí)使用了Ansys、Matlab等工具軟件，學(xué)習(xí)了包括空調(diào)設(shè)計(jì)、控制技術(shù)等專業(yè)知識(shí)，并將其應(yīng)用到項(xiàng)目實(shí)施中。通過(guò)節(jié)點(diǎn)匯報(bào)，培養(yǎng)了學(xué)生的表達(dá)能力、科技寫(xiě)作能力，擴(kuò)展了學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

在項(xiàng)目實(shí)施中，我們始終與企業(yè)緊密聯(lián)系。通過(guò)組織學(xué)生到企業(yè)參觀，與項(xiàng)目涉及的企業(yè)相關(guān)工程技術(shù)人員進(jìn)行座談，加深了學(xué)生對(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)與了解。在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，學(xué)生與企業(yè)教師之間的溝通（咨詢、指導(dǎo)等），保證了項(xiàng)目的順利完成。此外，通過(guò)與相關(guān)企業(yè)的聯(lián)系與接觸，學(xué)生對(duì)不同企業(yè)的企業(yè)精神、企業(yè)運(yùn)行管理模式有了深入的了解。由于以班級(jí)為單位組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)共同完成一個(gè)項(xiàng)目，每位學(xué)生完成其中一個(gè)獨(dú)立的子項(xiàng)目，因此學(xué)生間的密切配合是完成項(xiàng)目的必要條件之一。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生也鍛煉了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，一些學(xué)生表現(xiàn)出較強(qiáng)的組織、策劃和協(xié)調(diào)能力。2014年3月，在天津舉行的教學(xué)成果鑒定會(huì)上，來(lái)自全國(guó)能源與動(dòng)力工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)專家對(duì)本專業(yè)教學(xué)模式改革給予了高度評(píng)價(jià)。

四、課程改革總結(jié)與認(rèn)識(shí)

三年的傳熱學(xué)課程改革實(shí)踐取得了一定的成績(jī)，但仍然存在著一些問(wèn)題，需要我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)實(shí)踐中加以認(rèn)真對(duì)待。由于教學(xué)計(jì)劃及課程時(shí)間安排的限制，傳熱學(xué)課堂理論教學(xué)與項(xiàng)目實(shí)施幾乎同時(shí)開(kāi)始，同時(shí)結(jié)束，因此在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，一些子項(xiàng)目涉及的傳熱學(xué)知識(shí)可能在課堂教學(xué)中還未涉及，由此增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。如換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算的子項(xiàng)目中，由于換熱器計(jì)算及設(shè)計(jì)是傳熱學(xué)課程中最后講解的內(nèi)容，從課程內(nèi)容間的銜接關(guān)系來(lái)看，也不可能將其前調(diào)。由此造成進(jìn)行這類項(xiàng)目的學(xué)生任務(wù)量加大，需要自學(xué)的內(nèi)容較多，部分學(xué)生感覺(jué)吃力，負(fù)擔(dān)較重。今后項(xiàng)目設(shè)置中將根據(jù)課程進(jìn)度合理安排項(xiàng)目?jī)?nèi)容，盡量避免以上情況出現(xiàn)。

項(xiàng)目制課程改革，較好地將世界先進(jìn)工程教育理念與我國(guó)學(xué)生的自身特點(diǎn)相結(jié)合，以項(xiàng)目為引領(lǐng)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與創(chuàng)造力，為本專業(yè)工程教育改革進(jìn)行了有益的探索。

[ 注 釋 ]

[1] 董曉梅.國(guó)外高等工程教育創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式及啟示[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2010（6）.

[2] 教育部考試中心海外考試報(bào)名信息網(wǎng).麻省理工學(xué)院的學(xué)生科研項(xiàng)目UROP和IROP[EB / OL].（2010-11-11）[2011-05-02].http：//www.Etest.edu.cn / school / guide / us / 20101109 / 6893.html.

[3] 付靜.高等工程教育培養(yǎng)模式改革的研究[D].大連：大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]