安全工程專業“熱工基礎”課程教學改革與實踐

文/王鵬飛　崔燕

安全工程專業“熱工基礎”課程教學改革與實踐

文/王鵬飛崔燕

摘要：熱工基礎是安全工程專業本科教學中非常重要的一門專業基礎課。本文首先對我校安全工程專業熱工基礎課程教學中存在的問題進行分析總結，在此基礎上提出教學改革的思路與方法。本文從課時設置、教學內容、實驗教學及教學方法等方面提出實施課程教學改革的具體舉措和思路，為提高安全工程專業熱工基礎課程的教學質量提供參考。

關鍵詞：安全工程；熱工基礎；教學改革

中圖分類號：G642

文獻標志碼：碼：A

文章編號：號：2095-9214(2015)11-0105-02

基金項目：教育部高等學校特色專業建設點項目(TS11624)；湖南科技大學教學改革項目(G31402)

一、引言

熱現象是自然界與科學技術領域中最普遍的物理現象，熱能是自然界能源資源的主要形式之一，能源的開發和利用在很大程度上是熱能的開發和利用。熱工基礎是一門由工程熱力學和傳熱學兩部分基本內容組成的綜合性課程，主要研究熱能利用的基本規律、提高熱能利用率的方法以及熱能利用過程和其他熱現象中的熱量傳遞的基本規律。熱工基礎包括工程熱力學和傳熱學兩部分，工程熱力學主要研究熱能與機械能及其他形式的能量之間相互轉化的規律，而傳熱學主要研究熱量傳遞的規律[1]。熱工基礎是現代工程技術人才必備的技術基礎知識，是21世紀工科各類專業人才工程素質的重要組成部分。為了適應未來工程科學技術發展要求，湖南科技大學(以下簡稱“我?！?安全工程專業對培養方案進行了修訂，本著“厚基礎、寬口徑”的專業改革思路，把熱工基礎課程確立為安全工程專業的主干專業基礎課程。針對我校安全工程人才培養方案及課程本身的特點，筆者對安全工程專業熱工基礎課程教學內容、教學方法及實驗教學等方面進行改革與實踐。

二、安全工程專業熱工基礎課程教學現狀

(一)課程學時設置方面

為了適應時代和科學技術的不斷發展，市場對人才知識儲備的需求越來越寬廣，高等院校所開設的專業課程也不斷增加，從而縮短了原有課程的教學學習時間。在此背景環境下，我校安全專業將“工程熱力學”和“傳熱學”兩門專業基礎課的課時進行適當刪減，合并為一門48學時的“熱工基礎”。在原來的課程體系中，熱工基礎兩門課程分開設置，工程熱力學開設48學時，傳熱學開設32學時。由于該課程的教學內容并未刪減，這就要求教師必須加快進度，壓縮課時量，導致學生該門課程理解不透徹，知識掌握不夠全面，對理論知識不能很好的應用。

(二)教學內容方面

隨著科學技術的發展，工程熱力學和傳熱學也得到了飛速的發展，已經形成了嚴密的知識體系，它們相互滲透，有些內容互為前提。雖然我校安全工程專業已將工程熱力學和傳熱學整合為熱工基礎一門課程，但在目前的教材和課程教學中沒有做到真正融合，而是作為兩部分單獨講授，內容各自獨立。目前，熱工基礎課程教材基本分為兩大類，即能源動力類各專業教材及非能源動力類專業教材。我校安全工程專業選用由高等教育出版社出版，張學學主編的“熱工基礎”教材，本教材可作為非能源動力類專業大學本科48~64學時熱工基礎教材。在長期的使用過程發現，教材內容顯得過于穩定，不能適時的跟上學科和工程技術的發展，對一些學科發展的新成果以及能源利用新方式反映較少；而且，教材內容跟本專業結合不緊密，更適用于機械工程類專業選用。

(三)實驗教學方面

實驗教學是實現創新人才培養目標的重要教學環節，對于培養學生的探索能力、實踐能力和創業精神有著不可替代的作用。目前，熱工基礎教學過程中存在偏重于理論知識的講授，而忽視學生實踐能力和創新能力的培養。從學時設置上，熱工基礎課程總共48學時，其中理論課時42學時，而實驗課時僅有6學時。由于大中院校擴招，我校安全專業每屆學生人數在90人以上，而實驗室設備臺數有限，部分實驗只能由教師進行演示性實驗，導致學生的動手能力得不到提高。在實驗教學的考核方面，缺乏嚴格的考核指標體系，學生參加實驗的態度以及完成實驗的好壞情況得不到體現。

(四)教學方法與教學手段方面

隨著教學改革的深入和現代科技的發展，多媒體教學已在全國高等院校得到普及。由于課時的壓縮，每堂課要求講解的內容增加、信息量也相應加大，為了加快教學進度，一般采用多媒體進行教學。如今，在熱工基礎教學中存在教師過分依賴多媒體，而放棄傳統板書的現象。熱工基礎是一門理論性極強的綜合性專業基礎課程，涉及的概念和理論公式的推導及計算較多。采用幻燈片將公式的推導過程進行羅列，且以較快的速度進行播放，學生很難跟隨教師的步驟，導致學生對概念和公式不能很好的理解和應用。熱工基礎課程既要求學生掌握能量轉換和熱量傳遞的基本理論知識，又要求學生熟悉主要熱工設備的工作原理、構造特征和性能指標，并能進行相應的設計分析計算，是理論與實踐相結合非常緊密的一門專業基礎課。目前，教師在對熱工設備進行講解時，缺乏工程背景的介紹和實物對照，僅以圖片和文字的形式展現給學生，使對其沒有一個感性的認識，達不到學習的效果。

三、安全工程專業熱工基礎課程教學改革

(一)科學設置教學課時和教學內容

熱工基礎課程包括工程熱力學和傳熱學兩部分，所要講授的內容相對較多，而且還需安排實驗教學。綜合多方面考慮，建議將熱工基礎課時定為64學時，其中實驗教學為8學時。同時，建議將熱工基礎的兩部分(工程熱力學和傳熱學)內容融會貫通，形成一個系統有機的整體。在教材編排方面，應注重各專業特色，教材內容應與專業特色緊密結合，為后續專業課程的學習打下良好的基礎。同時，應根據學科和工程技術發展的新成果，不斷更新教材內容，如數值傳熱學、計算流體力學及冷熱電聯產技術等。對于熱工基礎任課教師，應注意引進最新的學科成果，并將教學內容與自己的科研方向結合起來，進一步充實和豐富教學內容。熱工基礎是一門實踐性很強的課程，教師應加強對學生工程素養的培養，努力提高學生應用所學理論知識解決工程實際問題的能力[2,3]。

(二)進行實驗教學改革

實驗教學是培養學生動手能力的重要實踐性教學環節，通過實驗的實際演示和操作，使學生能對抽象的理論知識有直觀的了解和認識，將理論和實際聯系起來。根據實驗的性質，可將實驗教學項目分為演示性實驗、驗證性實驗及綜合性實驗三類。演示和驗證性實驗可以幫助學生理解抽象概念，印證基本理論和基本規律，鞏固課堂學習內容，熟悉各種儀器設備。

(三)改進教學方法和手段

熱工基礎課程是一門綜合性的專業課程，既涉及能量轉換和熱量傳遞的基本理論知識，又包括熱工設備的工作原理、構造特征和性能指標，是理論與實踐相結合非常緊密的一門專業基礎課。在進行熱工基礎課程教學時，針對該課程特點，必須采取多媒體與傳統板書相結合的教學方式。教師在備課時應組織好教學內容，哪些采用多媒體展示，哪些采用板書進行講解，做到有的放矢。從筆者近幾年開展熱工基礎課程教學經歷發現，對于純理論推導部分采用多媒體的效果并不理想。因為純理論部分，缺乏生動有趣的畫面，單純的公式枯燥無味，且為了趕進度幻燈片的切換速度往往較快，學生很難跟隨教師的節奏。對于公式的推導和計算例題講解，首先要求學生自己思考，并動手推導。教師在進行推導時，采用啟發的教育方式，盡量讓學生自己說出答案。這樣下來，大部分學生基本能掌握整個的推導過程，基本能夠達到預期的效果。在基礎理論的應用部分應發揮多媒體的作用，具體裝置和流程配以動畫形式表達，教學內容會更加具體形象，學生的情緒很快調動起來，有了感性認識，在進行理論分析和計算，就顯得得心應手。對于一些工程實踐內容，例如內燃機的構造、制冷裝置等，可以采用現場教學法，由教師帶領學生到實驗室進行實物講解，為學生提供一個直觀、感性的認識[7-8]。

四、結語

我校安全工程專業具有鮮明的礦業特色，隨著采礦行業科學技術的發展以及安全學科的拓展，安全工程專業其本身具有復雜性和特殊性，要求我們不斷探索和思考。熱工基礎是安全工程專業主干專業基礎課之一，為提高課程學習的質量，應圍繞改變傳統的教學內容和教學方法深化教學改革，不斷優化人才培養過程。本文從教學課時設置、教學內容、實驗教學及教學方法等方面，提出了進行安全工程專業熱工基礎課程教學改革的具體措施和思路，為高校安全工程專業做好熱工基礎教學工作提供借鑒。

(作者單位：湖南科技大學能源與安全工程學院)

參考文獻：

[1]張學學.熱工基礎[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]陶文銓,何雅玲.關于編寫傳熱學與工程熱力學教材的淺見[J].中國大學教育,2008,27(10):43-44.

[3]李敏,李湛.工程熱力學與傳熱學多媒體應用分析[J].理工高教學研究,2004,23(1):101-102.

[4]林日億,梁金國,黃善波,等.安全工程專業“工程熱力學與傳熱學”課程教學改革[J].中國電力教育,2010,26(16):93-94.

[5]秦萍,袁艷平,畢海權.工程熱力學傳熱學教學改革及教學法研究[J].制冷與空調,2012,26(6):614-617.

[6]席新明,閆小麗.基于創新人才培養的熱工基礎課程教學改革研究[J].高等農業教育,2011,28(9):46-48.

[7]周東一,石楚平,袁文華,等.機械大類專業熱工基礎教學改革的研究與實踐[J].制冷與空調,2009,23(1):87-90.

[8]王紅艷,唐嬋.熱工基礎類課程模塊教學改革初探[J].中國電力教育,2011,27(17):75-76.