注重內涵教育的高校傳熱學實驗教學探討

摘要：走內涵式發展道路是新時期高等教育發展的總體規劃。作為高等教育主體的高校應該在教學環節，特別是實踐教學環節堅持內涵發展，走品質路線。從能源動力工程專業傳熱學實驗教學出發，著眼于提高課堂質量、培養學生的創新能力和創新意識，分析了實驗課現狀及問題，探討并提出了可行性改進措施。

關鍵詞：內涵教育；實踐教學；傳熱學實驗

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）29-0068-01

從傳統上以外延式發展為主的發展模式轉變為注重提高質量的內涵式發展道路是十八大對高等教育發展未來發展作出的總體規劃，也是未來一段時期內高等教育發展必由之路。所謂“內涵式發展”就是要抓住事物的本質屬性，強調事物“質”的發展，是美英等國世界著名大學的成功經驗。內涵式發展之路的核心追求應該是始終把提高質量、培養世界創新型人才作為高等教育的核心任務。高校培養學生最主要的環節就是教學環節。教學又可分為理論教學和實踐教學，兩者相輔相成，互不可缺。如何在實踐教學環節抓住內涵、注重內涵是值得研究的問題。本文以熱能與動力工程專業建設中傳熱學課程建設為例，對傳熱學實驗教學內涵建設進行了思考和探討。

傳熱學是研究熱量傳遞過程規律的一門科學，是熱能與動力工程專業的主要專業基礎課程之一，在整個專業課程鏈體系中起到承上啟下的作用，是基礎課與專業課的重要鏈接紐帶。作為一門經典的課程，傳熱學是一門實驗研究和理論分析密切結合的課程。它的課程體系完備嚴謹，課程中大量采用數學語言來描述熱量傳遞的基本規律和基本理論，具有很強的理論性。同時，它又是一門應用性、實踐性極強的基礎課程，具有較強的工程實際應用背景。傳熱學實驗教學不僅起著驗證理論、鞏固和擴大所學課程內容的作用，而且更重要的是起著培養學生動手能力、實踐精神、創新意識和創新能力的作用，是培養學生工程觀點和解決工程實際問題的關鍵環節。因此，傳熱學實驗教學在傳熱學教學環節中具有重要的地位。

一、高校傳熱學實驗課教學現狀

1.實驗教學方式單調

在實驗教學方式上，教師普遍采用的方式是編制實驗指導書，讓學生嚴格按照實驗指導書一步步操作、分析、得出結論。更有甚者，在實驗課開始之前，實驗老師提前為學生調試好實驗設備，規定好具體實驗工況，規定好實驗時間。在上課過程中，把實驗原理、實驗步驟、實驗設備具體操作都詳細地給學生做講解。讓學生傻瓜式地被動重復幾次老師的操作過程，記錄下相應實驗數據。這種實驗模式下學生實驗課前不需要預習，實驗中也不需要思考，整個實驗學習完全是被動的。這種實驗教學完全程序化，學生雖有動手操作機會，仍會感覺枯燥乏味，激不起學習興趣，更無法培養學生的創新思維和實際動手能力，部分學生甚至連基本的儀器還都不會選用。

2.實驗設備不足

國內大多數高校都在實驗設備方面存在問題。首先，實驗設備種類少，導致可供學生選擇的實驗項目很少，比如測定材料導熱系數，只有穩態球體法粒狀材料導熱系數測定，沒有常見的液體、單管、平板等工程常用材料導熱系數測定裝置。其次，實驗設備臺數少，通常采用的是幾人一組，部分甚至是十幾人一組，保證不了學生的動手操作機會；再次，實驗設備本身的可操作性不強，設備高度集成，學生需要做的只是調節加熱功率旋鈕、讀數、記錄。而且，實驗設備自身的保護系統不完善，電加熱功率不能調節很大，否則容易燒毀設備。這些問題在很大程度上影響了學生的工程實踐能力和創新能力培養，削弱學生學習的積極性和效果。

3.成績考核片面

成績考核方面，傳熱學實驗很難像理論課那樣對學生實驗能力給出一個準確的量化考核。學生的動手能力也只能憑印象給分，學生成績優劣更多地從實驗報告上來體現。由于傳熱學實驗學分較低，只有0.5學分，部分高校甚至不計學分，對成績績點影響很小，造成很多學生不重視實驗課。學生上課前不主動預習、上課過程中也不主動思考，看別人操作，自己則只記錄實驗數據，抄襲別人的實驗報告。這樣的考核缺乏科學的標準，不能真實地反映出學生的基本實驗素質、綜合實驗能力和創新意識，自然也無法得到較高的實驗課教學質量。此外，這種傳統的考核方式也不利于激發學生參與實驗的主動性、積極性，并會給學生造成一種不勞而獲、投機取巧的錯覺。

二、可行改進措施探討

1.科學設置實驗內容

高校在制訂相應實驗課教學計劃時，要破除傳統觀念，不要單單考慮學分和學時問題，要充分考慮實驗課教學質量。例如，某校為了完成16個學時的傳熱學實驗課教學任務量，安排了8個實驗項目，每個實驗項目2個學時。由于傳熱學實驗涉及到加熱和穩態平衡過程，大多數加熱過程都會需要較長時間才能達到穩態。如果把實驗時間固定在2個課時，那么實驗過程就很難同時保證足夠多的實驗測點和相對準確的實驗數據。實驗結果不準確，學生在誤差分析時一股腦地把誤差原因歸結為平衡問題，不會去考慮和深究其他誤差產生的原因。這種實驗課教學方式不僅讓學生無法準確驗證課堂上所學的理論知識，而且還會干擾學生的思考和判斷能力。學校應根據實際情況縮減實驗項目總數，按照傳導、對流、輻射和綜合傳熱來挑選5～6個最具代表性的實驗項目，保證每個實驗都具有高質量的實驗過程和教學效果。

此外，還可采用真實實驗與虛擬實驗相結合方式。真實實驗具有直觀、形象、可操作性強等優勢，作為實驗主體的學生可通過親自動手操作來彌補抽象理論帶來的模糊感，并鍛煉自己的實際操作能力、動手能力。虛擬實驗的優勢在于：首先，可用來模擬真實實驗無法顯現的微觀實驗現象，如溫度場、等溫線、流線、速度場等傳熱學中非常重要卻無法直觀觀察到的教學內容；其次，可以彌補實驗時間較長帶來的效率過低問題以及部分演示實驗具有較高危險性問題。兩者相互結合，充分發揮各自的特點和優勢，有助于加深學生對知識的接受程度，拓寬學生的實驗空間，取得更好的實驗教學效果，提高學生的綜合實踐能力和創新能力。

2.激發學生主動性

實驗課教學環節的主體應該是學生，授課教師在指導學生上實驗課的時候應該是指導而不是教導，不要把實驗原理、步驟，甚至連實驗設備的安裝、接線等都介紹得詳盡之至。應該重點給學生介紹實驗目的以及本實驗在實際工程中的應用，把較多的精力放在引導學生主動學習、引導學生思考、引導學生嘗試、引導學生創新。對于實驗步驟以及實驗設備的操作，要重點介紹操作安全規程，強調安全意識。具體實驗操作過程由學生去思考、去學習、去實現。對于實驗過程中某些學生對部分調節量大小的模棱兩可、猶豫不定情況，教師應鼓勵學生動手嘗試，培養學生的思考和創新意識；對于某部分學生動手能力差，不善于思考，教師應單獨進行引導，允許并鼓勵學生做嘗試性的動手操作。對于沒有在實驗課上課時間內完成實驗的部分學生，提供開放實驗，充分調動學生的積極性和主動性，提升實驗課教學質量。

3.綜合式成績考核方式

在成績考核方面，要摒棄以實驗指導書論成績的方式。可將實驗成績分成課前、課中和課后三個部分并約定課前部分占20%，課中部分占50%，課后部分占30%。實驗課開始，教師根據學生回答問題情況給出代表學生預習情況的課前成績；根據學生上實驗課過程中思考問題、動手操作、實驗進度以及實驗結果等多個方面的表現，給出課中成績；等實驗報告上交后，根據實驗報告，給出課后成績。最后，計算得出學生的實際實驗成績。這種考核方式充分考慮學生的學習主動性、實踐動手能力、思維能力、創新能力以及對理論知識的理解程度，可較好地反映出學生真實實驗能力和實驗課教學的情況。

三、結束語

改革現有教學方式，提高實驗課教學質量，更大程度促進學生實踐能力鍛煉和創新能力培養是實驗課教學環節落實“內涵式”發展的根本舉措，也是促進高校教學環節整體“內涵式”建設的一部分。高校落實“內涵式”發展，必須在教學環節堅持改革創新，狠抓教學質量建設，提高課堂質量，著重培養學生創新意識、創新能力，為創新型社會和創新型中國做好人才培養工作。

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（責任編輯：王祝萍）