淺談素質教育與傳熱學教學改革

摘要：《傳熱學》是能源動力類學科的專業理論主干課，具有十分重要的地位。結合高等教育中關于素質教育的理論，分析了《傳熱學》傳統教學方式存在的問題，并根據筆者在教學改革中的具體實踐，在課程結構優化、互動式教學模式、多媒體教學方式的應用及考核模式等方面提出了自己的看法。實踐證明，新的教學方法更能滿足當前教育發展和人才培養的需要。

關鍵詞：素質教育 傳熱學 教學改革

《傳熱學》是研究具有溫差情況下的熱量傳遞規律的學科。它和《工程熱力學》、《流體力學》都是能源、動力、化工和建環等學科的主干技術基礎課，它們是進一步學習專業課的基礎，是這些專業的支柱課程，因此學好此課程非常重要。

一、教學中存在的問題

1.課程結構

《傳熱學》作為一門應用性很強的基礎課程，在引導出三種傳熱方式時涉及到了很多高等數學知識，同時由于這門學科的發展歷史較長，內容多且散，各部分相對獨立，連貫性差；圖表和經驗公式、半經驗公式多，比較難于理解，學生掌握起來有比較大的困難。目前，我校熱能與動力工程專業此課程的學時安排為56學時，其中授課48學時，實驗8學時。應用傳統的教學方法的效果是：教師對內容講得很細，學習好的學生感覺許多的推導沒必要，學習一般和差一些的學生感覺內容太多，學生普遍不知道該如何利用所學知識解決實際問題。這些都說明學生對整個課程的體系結構缺乏了解，只是“為考而學”而非“為用而學”，其結果就是學生缺乏分析和解決實際問題的能力。

2.教學模式

傳統的以教師為中心的教學模式重視知識的傳授，在很大程度上不要求學生的主動參與，教師與學生之間的互動是單向的，僅僅是教師問學生答。

在傳統的教學質量觀念中，需要教師能夠按照教學大綱對所要求的內容進行系統的講解，使學生接受知識的思路比較清晰、完整，學生不用過多地看書就可以獲得完整的課程知識體系，一本記錄詳盡的學生課堂筆記本身就像一本教科書的綱要，學生接受這些知識的過程顯得相對輕松、容易理解。無論是管理者還是學生，一般都認為這樣的教師就是一名優秀的教師。但是，這種教學方法仍然屬于“灌輸式”教學，學生接受的信息只是來源于教師的灌輸，而非自己對知識的探求。這樣的教學方法顯然難以滿足在傳授知識的過程中培養學生的獨立分析、解決問題的能力這一課堂教學的目的，更難以達到高等教育培養高素質人才的宗旨。

3.多媒體應用

多媒體教學是將文字、圖形、動畫、視頻、聲音等多種信息加工組成在一起來向學生呈現信息的一種教學手段，是教學改革的主流，它具有信息量大，傳播速度快、直觀效果強等特點，可以大大提高單位時間內學生掌握知識的效率。教育部[2001]4號文件中要求：“國家重點建設的高等學校所開設的必修課程，使用多媒體授課的課時比例應達到30%以上，其它高等學校應達到15%以上。”

近年來，隨著高校教學條件的改善，多媒體教學（多數是PPT課件）在大學課堂教學中得到了廣泛應用。但是在應用多媒體方式授課的過程中也出現了多種錯誤形式和問題，如“照屏宣科”、“人幕分離”、“對屏講解”、“快速瀏覽”等。也有人把部分PPT教學形象地比喻為“騙騙他”。其實，正確采用多媒體教學方法可能帶來的好處是不言而喻的，但是部分教師的教育思想（理念）沒有得到根本的轉變，認識不到培養學生能力的重要性，沒有把多媒體教學的優勢真正用于自身的課堂教學當中，而仍然是圍繞知識的傳授來用新的工具實施傳統教學。而且在實際教學過程中僅用多媒體教學，也會令學生往往只注重于多媒體上表達的信息，卻忽略授課人口頭表述的有用信息。

4.考核模式

這門課程在考試方面同樣存在著相當大的問題。如果采用傳統的閉卷考試方式，固然能引起學生的高度重視，復習時會認真推導公式，熟練掌握解題方法，但對《傳熱學》這類課程來說，經驗公式多，準則多，學生經常問哪些需要背，哪個不用背，令老師很難處理，考核時不得不刪除一些無法記憶的內容，這使考試的命題范圍受到了很大限制。我們也曾經嘗試過開卷考試方式，效果卻是本應熟練掌握的基本概念和公式學生也不去記，都依賴考試時看書，進而影響學生在考試時的獨立思考，遇到稍難問題便急于翻書尋找答案，每做一題都要花費大量時間。這樣會進一步挫傷考生的自信心，從而形成惡性循環，使得開卷考試的結果令教師、學生都不滿意。

以上所有問題，都與高校培養高素質人才的宗旨相違背。

二、教學改革中的實踐

由于《傳熱學》傳統教學方式中存在諸多問題，對《傳熱學》的教學改革也就不能僅僅針對這些弊病的其中之一，因此，在近幾年的教學中，我校《傳熱學》課程組在優化課程結構、互動式教學模式、有限權限考試模式及網絡模式下的多媒體應用等方面做了大量工作。

1.優化課程結構，增加自學項目

重視研究性學習、探究性學習、協作學習等現代教育理念在教學中的應用；根據課程內容和學生特征，對教學方法、教學手段和教學評價進行設計。

從課程內容的角度，將傳熱學涉及的三種不同的熱量傳遞方式融合到一起，先簡單介紹三種傳熱方式及傳熱過程，在緒論中通過生活實例引出導熱、對流、輻射換熱以及傳熱過程的基本概念，使學生對傳熱學有基本的了解；然后分不同傳熱機理深入介紹，討論三種傳熱方式各自的基本規律；到課程教學的后半階段再以換熱器以及復合換熱為對象，綜合不同的傳熱方式對傳熱過程進行深入的探討。這種在結構上對課程的優化，使學生能在更高的認知層面上進一步綜合、靈活應用傳熱學的知識去解決問題。

適時地安排部分教學內容讓學生自學，重視學生在學習過程中的主體地位。不是把他們單純看作傳授知識的對象，而是啟發他們學習的自主性，給他們留下思維的空間，從而進一步培養其創造性思維能力。安排自主學習的內容通常為傳熱學的發展前沿內容，如微尺度傳熱，導熱問題中的非傅立葉效應等。在教學過程中也穿插傳熱學在各個工程與技術領域中應用的概況及當前存在的問題等。鼓勵學生立志鉆研，對有爭議的看法要作補充說明，從而引導學生不要“唯書唯上”，要敢于懷疑，敢于提出某些獨創的見解，從而提高學生的創造思維能力，激發學生的學習主動性和進取精神。通過自學指導法，引導學生學會科學的學習方法，并在自學的過程中抓住重點內容，培養學生獲取信息的能力。

2.互動式教學模式

依據教育學理論，開放互動式教學模式是一種開放與參與的教學模式。從心理學的角度，開放互動式教學模式遵循了內在激勵的理論。它可使學習變得有欲望、有興趣、有意義和有挑戰性。

要進行互動式教學，教師進行課堂教學就不應該只顧自己唱“獨角戲”。教師應導演好每一堂課，讓學生也能直接參與到課堂教學活動中，使學生與老師共演“一出戲”，把課堂當作師生互動的舞臺或平臺。

以開放互動的方式開設專題討論，是一種調動學生學習積極性和主動性的教學方式。它可以增進學生對所學知識的掌握與運用，及時補充、更新本領域的前沿動態和最新成果。專題討論通常可由教師與學生共同設計和提出研究題目，學生自行分組組合成研究小組，根據各自的興趣或研究方向自行設計和選擇題目圍繞相關主題，布置和開展專題討論，增進師生之間討論和互動，增強學術氣氛，挖掘學生創新潛力和創新素質。

將互動的方式貫穿于教學的全過程，根據學生不愿自主發言、提問等現實情況，結合傳熱學課程的特點，我們在教學過程中擬定4個專題：材料導熱系數的測量，對流傳熱的強化，換熱器型式及其工程應用與太陽能的綜合利用等，應用討論式、研究式教學方法，使學生開展分組討論，鼓勵每組派代表以PPT的形式在全班匯報，并接受同學的提問。另外，對導熱問題的數值計算部分，安排學生自行編程并上機計算，使學生所學的C語言等計算工具得以應用，鍛煉學生的動手計算能力。這樣，通過學生參與課堂教學比重的增加，使學生真正成為課程學習的主體。

3.多媒體教學手段的應用

人們在談到多媒體教學時，普遍認為多媒體教學圖文并茂、教學內容形象具體，可以大大激發學生的學習熱情。但也應注意到，制作再好的多媒體課件畢竟也是虛擬的。實際上，多媒體并不僅僅意味著PPT和投影儀，它是借助多種輔助手段向學生講述教學內容的一種方式，這種輔助手段所指的范圍非常廣泛，例如，能夠應用實踐手段來講解的內容，就可以可采用實例教學。筆者在教學過程中，將一些常見的溫度測量元件（熱電偶、輻射測溫儀等）帶入教室讓學生看；在介紹肋片導熱時，將平時收集的一些帶肋片的電子元件散熱器給學生看；在講到大容器沸騰時，在課堂上給學生演示壺中沸騰的過程，等等。

在課堂教學環節，針對本課程特點，大部分內容采用多媒體教學、傳統板書教學和錄像教學相結合的方式。導熱微分方程的推導、對流換熱問題的數學描述等涉及數學力學的有關理論推導知識，主要采用傳統板書教學；肋片的導熱、對流換熱實驗關聯式、凝結與沸騰等內容采用PPT課件結合教具教學。此外，采用錄像教學方式講述太陽能利用、熱管的應用等內容，加深學生對傳熱學在科技領域中應用的認識。

在課外，我們利用網絡資源作為教學手段，開發了自己的《傳熱學》專題學習網站，將教學大綱、教案、上課錄像、課后習題答案與解析、歷年考研試題等鏈接在頁面上，作為網站的最基本資源；設了一個師生論壇的欄目，所有學生都可以在論壇上發言，說出他們搞不清楚的問題，學生之間可以相互解答，同時請有經驗的老師作為版主，對于大家討論仍然沒有結果的問題，版主會及時給予回答。無論是應屆學習《傳熱學》的同學還是需要考研的往屆同學都可以留言，我們一樣給予答復。在論壇上我們針對不同的問題設置了不同的板塊，例如疑難交流、學習心得、作業上傳、老師點評、效果評價等等。通過這些不同的欄目來實現教師和學生在課堂教學以外的交流。

此外，我們還設置了在線測試系統，將各章的重點以檢測題的形式放入所開發的試題庫中。學生可以通過網頁登陸進行隨機選題，完成自己選中的題目，最終系統會給出成績，判斷學生對知識掌握的程度，以促進其更好的學習。

4.考核模式的變革

針對傳熱學的課程特點，我們開發了一種“有限權限”的考核模式。即在考試前一兩天統一發一張蓋有系辦公章的32K草紙，允許學生在上面記錄自己認為對答卷有幫助的任何內容，如公式、解題方法、重要結論等。在考試時，學生可攜帶這張紙進入考場。

這種考核辦法促使學生在考前對課程內容進行認真總結、歸納和篩選，提取重點和難點。這樣實際上就是最好的復習總結，學生能在深刻理解課程內容基礎上，抽象出基本的、主要的東西記錄在這頁紙上，或是記錄某些不必背的經驗公式和經驗系數，避免花費更多時間去背那些不應該背的東西，將更多的精力放在理解和運用所學的知識方法上，這樣就克服了閉卷考試的弊病。由于允許攜帶的草紙只有32K，能寫的內容有限，在考試時這一頁草紙上沒有的內容學生會開動腦筋獨立思考，就不會像開卷考試那樣依賴書本而耽誤考試時間，所以這種方式又保留了閉卷考試的優點。

有幾次考試后，我們還把學生總結的草紙收上來研究，從中看出大多數學生能夠認真復習，總結歸納所學內容。通過這種考核方式，使學生們提高了自己總結歸納能力，學會了如何把書學“薄”。有的學生還在考試后說，記在紙上的內容在考試中用上的并不多，但消除了考前害怕自己記不住的心理壓力。

在最終成績的評定時，采用平時成績加考試成績的形式。平時的作業、表現占總成績的20%，考試成績占總成績的80%，這又克服了學生考前突擊的頑癥。

三、結束語

《傳熱學》按上述方法改革后，教學過程更加完善合理。學生掌握了基本理論、基本計算方法，又滿足了后續課程對傳熱學理論的基本要求，同時，學生在所學知識的實踐、計算機應用等諸多方面都得到了綜合鍛煉，滿足當前教育發展和人才培養的需要。

參考文獻：

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