李明杰

關(guān)鍵詞 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 熱工實(shí)驗(yàn) 教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.09.063

Abstract Scientific experiment is an important key in the realization of the combination of theory and practice in college teaching. Aiming at the problems of students' poor subjective initiative， low learning enthusiasm and low learning efficiency in the process of experimental teaching， this paper puts forward a method with the guidance of teacher teaching， taking the students' independent experiment as the main body. The grade evaluation based on the group team performance assessment. This experimental reform method has shielded the traditional rigid teaching methods， improved the ability of students to communicate and communicate， deepened the students' understanding of the basic theory， and finally realized the improvement of the quality of experimental teaching.?

Keywords experimental teaching; thermal experiment; teaching quality

武漢科技大學(xué)能源與動(dòng)力專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程主要涵蓋了多個(gè)學(xué)科方向，分別是工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、燃料與燃燒、制冷原理、熱工物理量的檢測、換熱器實(shí)驗(yàn)、鍋爐原理等。從實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)來說，分為演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)在整個(gè)教學(xué)大綱中的具有較高的比重，而且大部分是全員必修的課程。所有實(shí)驗(yàn)課程均依托于專業(yè)課內(nèi)容，力求對理論專業(yè)知識的全覆蓋，使學(xué)生獲得理論到實(shí)踐的升華。為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生觀察、理解、操作的能力，本文首先針對本專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出了具有針對性的教學(xué)改革方法，最后提出了一種教師為輔、學(xué)生為主，激發(fā)學(xué)生自主提問、自主開發(fā)、自主創(chuàng)新的新型實(shí)驗(yàn)授課方式。

1 本專業(yè)熱工實(shí)驗(yàn)課存在的問題

武漢科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)于2008年建立。在11年的時(shí)間里，實(shí)驗(yàn)室從當(dāng)初的幾臺教學(xué)設(shè)備，發(fā)展到如今具備多學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ亩喙δ軐?shí)驗(yàn)平臺。目前實(shí)驗(yàn)室存在的問題也是顯著的，首先，從硬件角度來說，一些使用10年以上的老舊設(shè)備，正面臨報(bào)廢需要換新。尤其是與傳熱學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備如導(dǎo)熱系數(shù)測定儀、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱性能測定儀、換熱器、表面發(fā)射率測定儀等設(shè)備的電路元件老化嚴(yán)重，所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度低下，有時(shí)甚至出現(xiàn)了與基本理論完全相悖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，嚴(yán)重干擾了教師和學(xué)生的上課體驗(yàn)。其次，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情不高。體現(xiàn)為每次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課之前，大部分學(xué)生并沒有對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提前認(rèn)真預(yù)習(xí)，而是完全依靠指導(dǎo)老師的講解來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所提交上來預(yù)習(xí)報(bào)告，往往偷工減料，浮皮潦草，甚至有的同學(xué)在上課前還不知道實(shí)驗(yàn)的具體名稱和內(nèi)容。更嚴(yán)重的是，上述問題是普遍存在的而不是個(gè)案。[1]這種情況下，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解難以透徹，往往只是像走過場一樣、機(jī)械性的完成任務(wù)，這種上課體驗(yàn)是極其枯燥的。探究這種現(xiàn)象的根本原因在于：這是由傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的局限性所致。所有的實(shí)驗(yàn)過程主要依靠教師的面授，甚至連具體的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作步驟完全由教師直接包辦。這種傳統(tǒng)的授課方式忽略了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)本身的理解和認(rèn)知，降低了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)本身的興趣，限制了學(xué)生個(gè)體的創(chuàng)造性思維。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，學(xué)生的角色，猶如一段已經(jīng)被制定好的程序代碼，只需要依次按照設(shè)定好的程序執(zhí)行即可，這一授課方式不僅忽略了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，還缺失了學(xué)生自身對于理論的思考、缺乏個(gè)體思想的充分解放。這種機(jī)械包辦式的教學(xué)方式也造成學(xué)生對上課的熱情下降，被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式難以達(dá)到良好的教學(xué)效果。最終體現(xiàn)在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)處理不認(rèn)真、時(shí)常有報(bào)告雷同和抄襲情況的發(fā)生。這種教學(xué)模式最終導(dǎo)致了惡性循環(huán)，使教學(xué)質(zhì)量嚴(yán)重下降。[2]

2 教學(xué)質(zhì)量的改進(jìn)方法

針對以上因素，本文從以下幾個(gè)方面提出解決辦法。首先，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的首要因素是加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室教師的個(gè)人職業(yè)素養(yǎng)和工作技能。高校的實(shí)驗(yàn)室人員除了肩負(fù)著教學(xué)和科研的雙重任務(wù)，還負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的管理和安全工作，包括儀器設(shè)備的采購、防水、防火、防毒工作，以及設(shè)備儀器的維修和保養(yǎng)工作。此外，除了管理和教學(xué)工作，實(shí)驗(yàn)教師還要不斷提高自身的科研水平，因?yàn)橹挥锌蒲兴教岣吡耍拍軐?shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)方法有更深層次的了解，才能更好的服務(wù)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。由于高校目前考核制度嚴(yán)格，為了提升實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員自身的職稱，發(fā)表文章和申請基金項(xiàng)目是高校教師不得不逾越的大山。因此，有些實(shí)驗(yàn)教師把工作重點(diǎn)放在提高學(xué)歷、文章發(fā)表、項(xiàng)目申報(bào)等工作上，而疏忽了實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理工作。使得相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)人員的實(shí)驗(yàn)授課態(tài)度是得過且過，日復(fù)一日，沒有任何改變和提高。這是實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量難以提高的人為因素。這種教學(xué)背景下，學(xué)生將是受害者。另一個(gè)原因是，有些高校對實(shí)驗(yàn)室專業(yè)技術(shù)教學(xué)隊(duì)伍不夠重視，不考慮實(shí)驗(yàn)室人員未來長期的發(fā)展。實(shí)驗(yàn)室人員無法得到培訓(xùn)、在工作崗位上缺乏激勵(lì)機(jī)制，影響了實(shí)驗(yàn)室人員的工作熱情，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)室人員心態(tài)上的不平衡。[3]

另一方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。首先要改善設(shè)備硬件條件，整合現(xiàn)有資源。對于有橫向項(xiàng)目和科研項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中推廣和運(yùn)用。加大大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的力度，讓學(xué)生勇于提出問題和解決問題，將創(chuàng)新思想引入到實(shí)踐教學(xué)中。另外，還要合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對多年的老舊設(shè)備盡快報(bào)廢，對內(nèi)容過時(shí)或者有重大設(shè)計(jì)缺陷的設(shè)備給予刪減，避免設(shè)備層面的因素，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的下降。

再者，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量要從考核的層面出發(fā)，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度?？己伺c成績評定是評價(jià)實(shí)驗(yàn)授課效果的重要手段。建立多元化的考核指標(biāo)，細(xì)化考核項(xiàng)目，對學(xué)生在課前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備情況、課上提問情況、規(guī)范化的操作執(zhí)行情況、實(shí)驗(yàn)參與程度、數(shù)據(jù)記錄嚴(yán)謹(jǐn)性、對實(shí)驗(yàn)過程誤差的把控情況以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)處理和誤差分析等方面做全面的考核。提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程的重視?？梢?，單純的實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)已經(jīng)不占評價(jià)的主導(dǎo)因素，學(xué)生需要從預(yù)習(xí)、操作、數(shù)據(jù)記錄與處理的全流程保持較高專注度才能獲得較高的課程分?jǐn)?shù)。這樣做可以提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

最后還有一點(diǎn)需要補(bǔ)充，由于大部分的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也是由學(xué)生或教學(xué)設(shè)備生產(chǎn)廠商獨(dú)立開發(fā)而成，有些設(shè)備在設(shè)計(jì)思路上就具有很大的局限性，例如：針對換熱器綜合實(shí)驗(yàn)臺這個(gè)設(shè)備來說，該設(shè)備集成了套管式換熱器、管殼式換熱器、板式換熱器、熱管式換熱器四種間壁式換熱器，在實(shí)驗(yàn)過程中，必須保證冷熱水箱溫度恒定才能獲得高精度的測量結(jié)果。而現(xiàn)實(shí)情況是該設(shè)備的熱水箱的溫度可由多組加熱器和繼電器閉環(huán)自動(dòng)控制，但冷水箱的溫度卻無法保持恒溫。這就會對實(shí)驗(yàn)過程造成影響，隨著換熱時(shí)間的提高，冷水箱整體溫度的上升會導(dǎo)致通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算得到的傳熱系數(shù)的精度變差，冷熱流體進(jìn)出口溫度的測量值偏離了正常范圍。因此，在實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)通過預(yù)習(xí)，在充分了解實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，有能力對現(xiàn)有設(shè)備提出質(zhì)疑，并提出解決或補(bǔ)救方案，最大程度的保證實(shí)驗(yàn)精度。這一過程可以開拓學(xué)生主動(dòng)思考的能力和解決問題的能力。另外，對于燃料與燃燒的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，要求非常高的實(shí)際動(dòng)手操作能力，對此，應(yīng)提倡該類型的實(shí)驗(yàn)方案不再由教師給定，而是僅由教師給定實(shí)驗(yàn)測量的目標(biāo)，學(xué)生們利用現(xiàn)有設(shè)備自主規(guī)劃實(shí)驗(yàn)方案，組織實(shí)驗(yàn)步驟，通過自主思考，自主動(dòng)手，自主解決問題，最終獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。以這樣的方式授課，就能夠提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣，教學(xué)質(zhì)量自然而然得到了提高。這對培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新型人才也具有重要意義。

3 探索新授課方式的具體實(shí)施

通過調(diào)研本地區(qū)其他高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的基本情況，我們發(fā)現(xiàn)，各大高校以“教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)為輔”的情況是非常普遍的，并且很多高校開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容大部分是以基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為主，而跨學(xué)科、綜合性、交叉性的實(shí)驗(yàn)較少。長此以往，學(xué)生的創(chuàng)新能力難以得到鍛煉。在這樣一種背景下，本文提出以“引導(dǎo)式教學(xué)為主，命令式教學(xué)為輔”的授課思想，讓學(xué)生主動(dòng)思考，主動(dòng)構(gòu)建解決實(shí)際問題的方法。在實(shí)際執(zhí)行方式上，摒棄了傳統(tǒng)的以小組為單位的實(shí)現(xiàn)方式，采用了以學(xué)生分組團(tuán)隊(duì)為單位，以自由實(shí)驗(yàn)選題的方法，即學(xué)生可以在若干實(shí)驗(yàn)課題中任意選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，各個(gè)分組團(tuán)隊(duì)通過分工協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)既定目標(biāo)，并且各團(tuán)隊(duì)之間采取相互監(jiān)督的機(jī)制。[4]實(shí)驗(yàn)成績認(rèn)定將分組團(tuán)隊(duì)的成績作為評價(jià)和考核的依據(jù)，這樣就能激勵(lì)學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)合作、協(xié)調(diào)、分工的能力以及上課熱情、從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。教師則作為指導(dǎo)員為學(xué)生提供技術(shù)支持和安全監(jiān)督。利用這種新的授課方案可以避免傳統(tǒng)教學(xué)中以“教師為主，學(xué)生為輔”的授課困境。

4 結(jié)語

本文針對武漢科技大學(xué)能動(dòng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)際存在的問題，分析了當(dāng)前教學(xué)模式下，教學(xué)質(zhì)量低下，學(xué)生上課熱情不高的主要原因，并提出了優(yōu)化改進(jìn)的方法。具體來說，對教學(xué)硬件的更新與淘汰、對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化刪減、對實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師個(gè)人素質(zhì)的提高和心態(tài)的調(diào)整、對考核指標(biāo)的細(xì)化，將主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，充分發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的主動(dòng)能動(dòng)性、激發(fā)學(xué)生探索和求知的熱情，通過開展團(tuán)隊(duì)自由實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)課程的具體實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了授課方式由傳統(tǒng)死板方式向“學(xué)生為主體，教師為輔助”的新型授課方式的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變后的熱工實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)生滿意度逐年上升，教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提升，得到了學(xué)生的廣泛好評。

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