王慧，繆龍靜，甄換成，宋江

(新疆理工學(xué)院能源化工工程學(xué)院，新疆 阿克蘇 843100)

0 引言

在全球科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新時代背景下，人才作為科技強(qiáng)國建設(shè)的重要基礎(chǔ)和保障，其培養(yǎng)要求在不斷提高[1]。課程是人才培養(yǎng)的核心要素，因此課程教學(xué)改革創(chuàng)新是提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵突破口和重中之重，影響深遠(yuǎn)、意義重大[2]。

工程熱力學(xué)課程主要研究熱能與機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)換規(guī)律以及如何提高轉(zhuǎn)換效率[3]，是能源、動力、機(jī)械、航空航天、建環(huán)等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課[4]。該課程作為基礎(chǔ)課過渡到專業(yè)課的橋梁，一方面為后續(xù)課程學(xué)習(xí)、解決工程實際問題、從事科學(xué)研究打下堅實基礎(chǔ)[5]，另一方面也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)生動力、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和自主學(xué)習(xí)能力的關(guān)鍵載體。

課程教學(xué)改革創(chuàng)新的關(guān)鍵突破口就是教學(xué)過程中面臨的痛點問題。工程熱力學(xué)課程面臨的痛點問題之一，也源自于課程本身特點，即概念多且抽象、公式多形式復(fù)雜，難度系數(shù)高，學(xué)生畏難情緒重[6-8]。針對該痛點問題，該課程創(chuàng)新使用了“邏輯鏈”教學(xué)。什么是“邏輯鏈”？對于一個復(fù)雜公式或新知識點，都是利用已學(xué)知識，經(jīng)過邏輯分析、推理而來的，“邏輯鏈”指的就是這個邏輯分析過程。不同模塊的內(nèi)容，分別采取了“邏輯鏈”引領(lǐng)的不同教學(xué)模式，即熱力學(xué)基本理論模塊-采用梳理概念間“邏輯鏈”的教學(xué)模式、工質(zhì)的熱力性質(zhì)和熱力過程模塊-采用“邏輯鏈”引領(lǐng)自學(xué)過程的教學(xué)模式、實際熱力過程和熱力循環(huán)模塊-采用“邏輯鏈”引領(lǐng)項目化教學(xué)和“拋錨式”教學(xué)+現(xiàn)場抽查、分組討論的模式。此部分內(nèi)容在 “邏輯鏈”教學(xué)在工程熱力學(xué)課程中的應(yīng)用一文中已詳細(xì)闡述。

除此此外，為了解決教學(xué)中存在的其他痛點問題，并保障上述提到的“邏輯鏈”教學(xué)順利開展，本文闡述了在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、考核評價體系等方面做的一系列教學(xué)創(chuàng)新舉措與實踐，實現(xiàn)“邏輯鏈”教學(xué)全程浸潤，教學(xué)效果良好。

1 教學(xué)痛點問題

除了課程難度系數(shù)高、學(xué)生存在畏難心理等問題之外，教學(xué)中還存在其他痛點問題：

(1)工科課程內(nèi)容枯燥，學(xué)生存在抵觸心理，缺乏學(xué)習(xí)興趣；再加之教學(xué)內(nèi)容缺乏前沿性和工程實際應(yīng)用案例，不能有效激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的內(nèi)生動力。

(2)考核評價形式單一，不注重過程性考核，沒有充分激發(fā)和調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，對學(xué)生課下時間缺乏有效監(jiān)管，無法督促和約束學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)。

為有效解決以上教學(xué)痛點問題，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、考核評價體系等教學(xué)環(huán)節(jié)采取了一系列教學(xué)創(chuàng)新舉措。

2 教學(xué)創(chuàng)新舉措

2.1 重塑教學(xué)目標(biāo)

傳統(tǒng)教學(xué)僅限于書本知識的講解，不注重對學(xué)生思考問題的邏輯思維能力的引導(dǎo)，缺乏科學(xué)學(xué)習(xí)方法的傳授，忽略了對學(xué)生學(xué)習(xí)能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。引入基于“邏輯鏈”的教學(xué)模式后，在知識目標(biāo)的基礎(chǔ)上增加了能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)，同時嵌入了基于“邏輯鏈”的教學(xué)要求，具體如下：

(1)知識目標(biāo)：①理解熱力學(xué)的基本概念和基本理論；②能夠利用熱力學(xué)基本方程和熱力性質(zhì)圖表計算典型熱力循環(huán)的熱功轉(zhuǎn)換效率，找到提高熱效率的基本途徑；③能夠從“邏輯鏈”角度理解抽象概念，掌握復(fù)雜公式的推演過程。

(2)能力目標(biāo)：①具備為合理利用能量提出有效指導(dǎo)措施的基本能力；②提升學(xué)生基于“邏輯鏈”思維學(xué)習(xí)知識、解決問題的能力。

(3)素質(zhì)目標(biāo)：①形成具有科學(xué)思維，能夠自主學(xué)習(xí)、適應(yīng)發(fā)展、不斷進(jìn)步的優(yōu)良素質(zhì)；②拓寬學(xué)生的科學(xué)視野，激發(fā)科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

2.2 優(yōu)化、重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

2.2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容-建立工程應(yīng)用案例庫、引入擴(kuò)展閱讀

教材的內(nèi)容本身比較枯燥，再加上課程難度系數(shù)高，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣低下。但學(xué)生非常關(guān)心學(xué)這門課有什么用，因此從學(xué)以致用的角度，對于擁有工程應(yīng)用背景的實際熱力過程和熱力循環(huán)模塊，建立了工程應(yīng)用案例庫，如表1所示。在授課過程中，結(jié)合理論知識講解的同時，給學(xué)生列舉一些實際工程應(yīng)用案例，既提高了學(xué)習(xí)興趣，又可使學(xué)生的學(xué)習(xí)具有成就感和獲得感。

表1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容之一-建立工程應(yīng)用案例庫

傳統(tǒng)教材確保了完整的知識理論體系，但對于一些前沿應(yīng)用教材中沒有進(jìn)行實時更新。而在“兩性一度”課程建設(shè)和新工科背景下，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)充分體現(xiàn)前沿性和時代性，因此引入了學(xué)科前沿知識介紹，以豐富學(xué)生的課外知識、拓寬學(xué)生的科學(xué)視野。同時列舉了熱力學(xué)發(fā)展簡史和為熱力學(xué)作出過突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家事跡精神，這兩部分內(nèi)容與前沿知識介紹共同構(gòu)成拓展閱讀，如表2所示。由于課堂學(xué)時有限，這些科學(xué)家的事跡精神無法在課堂上一一給學(xué)生介紹，因此放到拓展閱讀中供學(xué)生閱讀，可使學(xué)生感悟并學(xué)習(xí)科學(xué)家身上勇攀高峰、敢為人先的創(chuàng)新精神和追求真理、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的求實精神，也是一種隱性的課程思政。

表2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容之二-引入拓展閱讀

2.2.2 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容-基于“邏輯鏈”的教學(xué)需求進(jìn)行分單元處理

傳統(tǒng)教材中的內(nèi)容按章節(jié)劃分，邏輯關(guān)系不突顯。工程熱力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容可分為三大模塊，分別是熱力學(xué)基本理論、工質(zhì)的熱力性質(zhì)和熱力過程、實際熱力過程和熱力循環(huán)。在各模塊的基礎(chǔ)上，深入分析各版塊知識點間的“邏輯鏈”，最短的一條“邏輯鏈”貫穿始終的內(nèi)容就是一個單元。將原來8章的教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)為36個單元，基于“邏輯鏈”的教學(xué)模式均以單元為單位開展。

表3 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容-分單元處理

2.3 建立科學(xué)的考核評價體系

傳統(tǒng)的課程評價體系為平時成績占30%(30分)，期末卷面成績占70%(70分)；平時成績主要包括考勤和作業(yè)。此種評價體系主要存在以下問題：

(1)目前的考核方式只考核學(xué)生對知識的掌握程度，缺少對能力和素質(zhì)的考核；

(2)考核重結(jié)果輕過程，自律性差的學(xué)生習(xí)慣鄰近考試突擊學(xué)習(xí)，不注重平時積累；過程性考核主要為平時作業(yè)，學(xué)生抄襲作業(yè)情況非常嚴(yán)重，由于缺乏科學(xué)的過程性考核評價體系，教師無法監(jiān)管學(xué)生的課后學(xué)習(xí)時間，難以進(jìn)行有效的督促和約束，導(dǎo)致學(xué)生對知識的掌握程度既不深也不廣。

鑒于此，對課程的考核評價體系做了如下創(chuàng)新改革：增大過程性考核占比，過程性考核占50%(50分)，期末考核占50%(50分)。在過程性考核中，去掉考勤、作業(yè)這些常規(guī)考核，增加了限時測試、課程小論文、學(xué)習(xí)報告、課堂匯報等。

2.3.1 限時測試

基于“邏輯鏈”的教學(xué)模式下，將順著“邏輯鏈”分析推演過程中遇到的一系列子問題置于雨課堂中，在授課時教師側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生思考如何解決問題，在思考過程中每牽引出一道子問題，便讓學(xué)生在手機(jī)端作答。這部分通過雨課堂智慧化教學(xué)工具推送的自測題目大約有100道題。該項考核總分為10分；支撐的課程目標(biāo)為知識目標(biāo)①②③和能力目標(biāo)②；主要考察學(xué)生的邏輯思維能力。

2.3.2 課程小論文

通過查閱資料，完成“熱力學(xué)第二定律”在不同領(lǐng)域中應(yīng)用的課程論文1篇。該項考核總分為5分；支撐的課程目標(biāo)為知識目標(biāo)①、能力目標(biāo)②和素質(zhì)目標(biāo)①；主要考察學(xué)生查閱資料和論文寫作能力。

2.3.3 “邏輯鏈”清單完成報告

“邏輯鏈”引領(lǐng)的教學(xué)模式下，課后要求學(xué)生依據(jù)課前發(fā)放的“邏輯鏈”清單形成學(xué)習(xí)報告，考核學(xué)生學(xué)習(xí)報告完成的質(zhì)量。該項考核總分為12分，共考核4次學(xué)習(xí)報告；支撐的課程目標(biāo)為知識目標(biāo)②③、能力目標(biāo)①②和素質(zhì)目標(biāo)①；考察學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和邏輯思維能力。

2.3.4 課堂匯報

每學(xué)期安排40次左右的課堂知識匯報和10次左右的思政匯報，以現(xiàn)場抽查+分組討論匯報的形式考核。該項考核生均1次，總分為5分；支撐的課程目標(biāo)為能力目標(biāo)②和素質(zhì)目標(biāo)①②；考察學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、語言表達(dá)能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。

2.3.5 實踐部分

課程包含4個課內(nèi)實驗，主要考核學(xué)生在實驗過程中對問題的思考、動手操作以及實驗報告的完成情況。該項考核總分為8分，共考核4次實驗；支撐的課程目標(biāo)為能力目標(biāo)②和素質(zhì)目標(biāo)①；考察學(xué)生的動手能力。

2.3.6 階段性測試

每學(xué)期安排兩次階段性測試，主要考核各個教學(xué)階段的重點知識點。該項考核總分為10分；支撐的課程目標(biāo)為知識目標(biāo)①②③；考察學(xué)生的知識掌握程度。

以上建立的考核評價體系是對學(xué)生知識掌握程度和能力素質(zhì)的雙重考核，實現(xiàn)了對學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的激勵和督促。

3 教學(xué)創(chuàng)新成效

傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)重點要求學(xué)生對知識的掌握程度，忽略了對能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，基于“邏輯鏈”的工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革創(chuàng)新，在教學(xué)目標(biāo)中便植入了對學(xué)生邏輯思維能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，提高了對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的要求和期待。引入工程實際應(yīng)用案例庫、前沿知識介紹、熱力學(xué)發(fā)展簡史、為熱力學(xué)發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家事跡等，豐富課程教學(xué)內(nèi)容后，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和動力大大提高。同時對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分單元整合后，學(xué)生對整個課程知識體系的結(jié)構(gòu)脈絡(luò)把握更加清晰，有助于幫助學(xué)生理解各知識點間邏輯層級關(guān)系，也保障了基于“邏輯鏈”教學(xué)模式的開展。在教學(xué)過程中，針對不同的教學(xué)內(nèi)容選取“邏輯鏈”引領(lǐng)的不同教學(xué)模式，有意識地訓(xùn)練培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力。在考核評價體系中，提高過程性考核占比的同時，納入了對學(xué)生能力和素質(zhì)的考核，有了考核評價的激勵和約束，使得學(xué)生自主學(xué)習(xí)性和綜合能力素質(zhì)大大提高。綜上，經(jīng)過各教學(xué)環(huán)節(jié)的改革創(chuàng)新后，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣日漸濃厚，科學(xué)思維能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊協(xié)作能力也逐漸增強(qiáng)。

在對課程的不斷教學(xué)改革創(chuàng)新中，教師的教研水平也不斷提高，在教改項目、課程建設(shè)以及教學(xué)競賽中均取得了成績。教研室教師和專家聽課評價效果良好，認(rèn)為基于“邏輯鏈”的教學(xué)創(chuàng)新模式，對于公式較多、難度較大的工科課程普遍適用，有助于提高學(xué)生對知識的掌握程度和理解能力，具有一定的可推廣性。

4 結(jié)語

在邏輯鏈的教學(xué)創(chuàng)新模式下，基于邏輯鏈的角度在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和考核評價體系等方面進(jìn)行了教學(xué)改革，實現(xiàn)了邏輯鏈在各教學(xué)環(huán)節(jié)的全浸潤，全過程、全方位潛移默化培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和自主學(xué)習(xí)能力，教學(xué)效果良好，學(xué)生能力和教師教研水平均得到顯著提高。