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        “卓越計(jì)劃”創(chuàng)新模式的工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

        2016-07-27 01:00:17張宏遠(yuǎn)陳克岳峰麗吳凈
        大學(xué)教育 2016年7期
        關(guān)鍵詞:工程熱力學(xué)卓越計(jì)劃教學(xué)改革

        張宏遠(yuǎn) 陳克 岳峰麗 吳凈

        [摘 要]以教育部卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃為平臺(tái),以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力為目標(biāo),從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段幾個(gè)方面對(duì)能源與動(dòng)力工程專業(yè)工程熱力學(xué)課程教學(xué)方法進(jìn)行了改革。實(shí)踐證明,教學(xué)改革提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,有效培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)、創(chuàng)新能力、工程意識(shí)和科研素質(zhì),并為相關(guān)專業(yè)的卓越計(jì)劃的實(shí)施提供了有益的借鑒。

        [關(guān)鍵詞]卓越計(jì)劃;創(chuàng)新;工程熱力學(xué);教學(xué)改革

        [中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2016)07-0155-02

        卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃是教育部于2010年開始實(shí)施的高等工程教育改革措施,是貫徹《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》的一項(xiàng)重要改革項(xiàng)目。[1]“十二五”期間國(guó)家實(shí)施“本科教學(xué)工程”,已將大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練作為主要建設(shè)內(nèi)容,大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃(以下簡(jiǎn)稱“大創(chuàng)計(jì)劃”)包括創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目三類。該計(jì)劃具有綜合性、自主性、創(chuàng)新性、實(shí)踐性等特點(diǎn),能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),并帶動(dòng)課程內(nèi)容、教學(xué)方式方法的改革和創(chuàng)新。實(shí)施大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃是創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的重要途徑,是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的有效手段,是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的務(wù)實(shí)舉措。[2]

        沈陽(yáng)理工大學(xué)于2011年9月正式入選教育部第二批國(guó)家卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃實(shí)施高校,能源與動(dòng)力工程專業(yè)正式列入沈陽(yáng)理工大學(xué)卓越工程師培訓(xùn)計(jì)劃和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃專業(yè)。工程熱力學(xué)課程作為能源與動(dòng)力工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課,是能源與動(dòng)力工程專業(yè)的必修主干課。工程熱力學(xué)是研究熱能有效利用以及熱能與其已能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)。本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)內(nèi)燃機(jī)方面的專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識(shí),也為從事相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作和科學(xué)研究工作提供重要的理論基礎(chǔ)。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程,學(xué)生應(yīng)掌握熱力學(xué)的基本規(guī)律,并能正確運(yùn)用這些規(guī)律進(jìn)行熱工過(guò)程和熱力循環(huán)分析。本課程同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)抽象、邏輯思維能力。工程熱力學(xué)是能源與動(dòng)力工程專業(yè)學(xué)生首先接觸的專業(yè)課程,其課程概念復(fù)雜抽象,公式適用的范圍不一,內(nèi)容繁多且聯(lián)系工程實(shí)際廣泛,這些都給學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程來(lái)帶困難。目前,從對(duì)工程熱力學(xué)課程的教學(xué)反來(lái)看,教師不好教,學(xué)生不容易理解。隨著國(guó)家和學(xué)校對(duì)卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃的實(shí)施,從專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和定位上也對(duì)課程教學(xué)提出了新的要求。考慮到以上因素,我們對(duì)工程熱力學(xué)課程從以下幾方面進(jìn)行了改革。

        一、教學(xué)內(nèi)容改革

        (一)確立實(shí)踐創(chuàng)新型教學(xué)目標(biāo)

        工程熱力學(xué)課堂的教學(xué)重點(diǎn)在“工程”,在以往的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)中,都是重理論輕實(shí)踐,大量的學(xué)時(shí)都用在了公式的推導(dǎo)和計(jì)算中,對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)不夠。在卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃的指導(dǎo)下,將每一章的教學(xué)目標(biāo)分解為基本目標(biāo)和重點(diǎn)目標(biāo)?;灸繕?biāo)是在課堂上通過(guò)講解使所有學(xué)生都能理解接受的基本知識(shí)、基本理論和基本應(yīng)用。重點(diǎn)目標(biāo)是通過(guò)課下組織的工程實(shí)踐活動(dòng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)小組,將課堂所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐和創(chuàng)新中去,以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

        (二)強(qiáng)化專業(yè)方向,優(yōu)化課程內(nèi)容

        2012年教育部在新版高校本科專業(yè)目錄中,調(diào)整熱能與動(dòng)力工程為能源與動(dòng)力工程。能源與動(dòng)力工程致力于傳統(tǒng)能源的利用及新能源的開發(fā)利用,專業(yè)方向包括熱能動(dòng)力及控制工程方向、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車工程方向、制冷低溫工程與流體機(jī)械方向和水利水電動(dòng)力工程方向等。沈陽(yáng)理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)為車用內(nèi)燃機(jī)方向,在有限的學(xué)時(shí)下,在保證學(xué)科基本理論體系系統(tǒng)性和完整性的前提下,優(yōu)化課程內(nèi)容,強(qiáng)化專業(yè)所需內(nèi)容。例如,基本理論方面,重點(diǎn)講解理想氣體的性質(zhì)和熱力過(guò)程;基本理論的應(yīng)用方面,詳細(xì)講解活塞式內(nèi)燃機(jī)的循環(huán),并對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)、蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)做介紹。

        (三)注重理論聯(lián)系實(shí)際

        在教學(xué)過(guò)程中,注重將實(shí)際生活中與熱力學(xué)相關(guān)的問(wèn)題引入到課程中,通過(guò)課程所學(xué)的知識(shí)來(lái)解釋發(fā)生在身邊的事和物。在講解的過(guò)程中讓學(xué)生明白,通過(guò)工程熱力學(xué)課程所學(xué)的知識(shí)可以解決本專業(yè)所涉及的實(shí)際專業(yè)問(wèn)題,提高學(xué)生對(duì)課程重要性的認(rèn)識(shí)。

        二、教學(xué)方法改革

        (一)啟發(fā)式+對(duì)比式教學(xué)

        啟發(fā)式教學(xué)是指教師在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)教學(xué)任務(wù)和學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律,從學(xué)生的實(shí)際出發(fā),采用多種方式,以啟發(fā)學(xué)生的思維為核心,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,促使他們學(xué)習(xí)的一種教學(xué)指導(dǎo)思想。啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵在于設(shè)置問(wèn)題情境。在講解熱力學(xué)第一定律基本能量方程式時(shí),我們分別以門窗關(guān)閉房間內(nèi)的空調(diào)和冰箱為例,啟發(fā)學(xué)生利用基本能量方程式來(lái)解決判斷實(shí)際問(wèn)題;以人吃飯、工作和變胖(瘦)與基本能量方程式做對(duì)比分析,加深學(xué)生對(duì)該方程的理解。

        (二)注意工程實(shí)踐和創(chuàng)新意識(shí)的建立和培養(yǎng)

        為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,構(gòu)建理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育培養(yǎng)體系,在課程教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生用工程熱力學(xué)知識(shí)來(lái)解釋生活中的現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力,注重學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

        (三)積極開展課外創(chuàng)新訓(xùn)練

        鼓勵(lì)學(xué)生開展創(chuàng)新訓(xùn)練小組,讓學(xué)生通過(guò)所學(xué)到的工程熱力學(xué)的知識(shí),自己完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品,或者根據(jù)教師給定的方向,申請(qǐng)校級(jí)及以上級(jí)別的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在實(shí)踐環(huán)節(jié)上,結(jié)合挑戰(zhàn)杯、汽車創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新訓(xùn)練等,鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,鼓勵(lì)學(xué)生采用發(fā)散性思維來(lái)思考問(wèn)題。

        三、教學(xué)手段改革

        (一)多媒體教學(xué)

        在傳統(tǒng)板書教學(xué)的基礎(chǔ)上,將多媒體技術(shù)引入教學(xué)中。多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)了文字、圖片和動(dòng)畫等信息的融合,使教學(xué)內(nèi)容能更加生動(dòng)地展示給學(xué)生,以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

        (二)虛擬仿真演示平臺(tái)

        在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上制作了工程熱力學(xué)虛擬仿真演示平臺(tái)來(lái)輔助教學(xué)。例如,在講解熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換過(guò)程時(shí),先用虛擬仿真演示平臺(tái)以動(dòng)畫的方式演示內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽動(dòng)力裝置、壓氣機(jī)和壓縮制冷裝置的工作原理,然后再分析其熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程,以提高學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生的興趣。在虛擬仿真演示平臺(tái)上還集成了常用的工質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)和熱力性質(zhì)表、濕空氣的焓濕圖、水蒸氣的焓熵圖等,并能夠?qū)崿F(xiàn)常用工質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)的快速查詢。

        (三)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

        課堂教學(xué)迫使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)接受大量的教學(xué)信息,部分學(xué)生因各人能力的原因不能夠充分消化所學(xué)內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供了多種方式進(jìn)行師生互動(dòng),能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。從網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以下載教學(xué)課件、參考書、習(xí)題庫(kù)等資料,學(xué)生可以利用課余時(shí)間學(xué)習(xí);在線測(cè)試等相關(guān)功能可讓教師及時(shí)了學(xué)生學(xué)習(xí)的掌握程度,提高學(xué)生成績(jī)。

        搭建課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)施平臺(tái),將課程每一章的教學(xué)目標(biāo)、知識(shí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)指南、案例、練習(xí)、拓展學(xué)習(xí)和在線測(cè)試等諸多教學(xué)要求固化在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)施平臺(tái)中,為教師提供教學(xué)助手和工具,給學(xué)生提供探究平臺(tái),變封閉式課堂為開放式課堂,引入外部教學(xué)能量和教學(xué)資源。

        (四)建立并及時(shí)更新課程的資料庫(kù)

        工程熱力學(xué)課程是一門實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程,其中的很多理論目前都已經(jīng)用于實(shí)際產(chǎn)品。因此在一些課程內(nèi)容中可引入一些實(shí)際應(yīng)用例子進(jìn)行介紹,以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。同時(shí),課后也要以布置學(xué)生收集工程力學(xué)應(yīng)用的新技術(shù),分析其所應(yīng)用的理論,提交報(bào)告,并將其作為成績(jī)考核的一部分,以這樣的方式來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

        四、課程改革實(shí)踐效果

        (一)學(xué)習(xí)成績(jī)

        改革后學(xué)生對(duì)基本概念和基本理論的理解較好,特別是對(duì)實(shí)際應(yīng)用計(jì)算題解答比改革前有大幅度改善。

        (二)創(chuàng)新能力

        學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯、汽車創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽獲獎(jiǎng)和獲批大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新訓(xùn)練等項(xiàng)目的數(shù)量和等級(jí)都有所增加,并有多人發(fā)表論文,獲得專利。

        五、結(jié)束語(yǔ)

        工程熱力學(xué)是能源與動(dòng)力工程專業(yè)的一門經(jīng)典課程,為培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提供重要的基礎(chǔ)知識(shí)。結(jié)合教育部卓越工程師教育培訓(xùn)計(jì)劃和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃,通過(guò)工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革,提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。這不僅使能源與動(dòng)力工程專業(yè)的學(xué)生受益,對(duì)于在新版教學(xué)計(jì)劃中新開設(shè)熱工基礎(chǔ)課程的車輛工程和裝甲車輛工程專業(yè)的學(xué)生也可以從中受益。

        [ 參 考 文 獻(xiàn) ]

        [1] 林健.面向“卓越工程師”培養(yǎng)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革[J].高等工程教育研究,2011(5):1-9.

        [2] 匡德舜,陳禹娜,于旭蓉.大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃培養(yǎng)模式探究[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,2014(10):132-134.

        [3] 祝立萍,錢付平,陳光,黃志甲.工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2012(1):116-117.

        [4] 譚羽飛.運(yùn)用遷移規(guī)律進(jìn)行《工程熱力學(xué)》教學(xué)改革的實(shí)踐[J].黑龍江高教研究,2002(6):61-62.

        [5] 裘薇,朱群志,沈坤全,張莉. “工程熱力學(xué)”課程教學(xué)改革研究[J].中國(guó)電力教育,2012(21):62-63.

        [責(zé)任編輯:陳 明]

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