熱工類課程與現代信息技術整合模式的探索

郭玉獻　張學勇　馮艷　吳徐平

摘要：結合我校應用物理專業綜合改革試點，針對建筑節能方向的人才培養要求，從教學內容優化、課堂教學活動與學生知識體系建構三個階段探討了熱工類少學時課程教學與現代信息技術整合的模式與思路。

關鍵詞：熱工類課程；現代信息技術；探究式學習

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）31-0250-02

熱工類課程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[1]。特別是一些熱工類專業課，它主要培養學生專業能力與技術應用能力，其專業性與實踐性都很強，但內容本身卻很枯燥，往往涉及到一些笨重的設備與抽象的原理，因此，不適合用傳統的教基礎課的模式來教學。隨著以網絡和計算機為核心的現代信息技術的引入，傳統的教與學模式無論從目的、內容、形式、方法還是組織，教育本身都將發生根本性的變革。如何利用現代信息技術與課程整合，使現代教育技術與教學思想同步協調發展，使信息技術與課程融為一體，提高教師教學水平和學生自主學習能力，已成為當前教育的重點。在信息技術與課程整合的過程中，教師的角色正悄悄發生變化，他們正在逐漸成為課程的設計者、學生學習的引導者與合作者以及教育教學的研究者[2]。然而，在具體的實踐過程中，也存在著一些誤區。有教師質疑：用精美的課件，給學生大量的信息是否就算實現了信息技術與課程的有效整合？更有甚者，把信息技術素養的培養凌駕于學科課程目標之上，單純追求教學形式的多樣化，而忽略了課堂教學的實效性。因此，構建探究式的多媒體教學模式，研究信息技術與課程整合的方法與效果，將有利于培養新世紀創新型人才，澄清人們對現代信息技術與課程整合的認識誤區。本文將從以下三個方面探討熱工類課程與現代信息技術整合的模式與效果。

一、現代信息技術與課堂教學內容的整合

對于一些非能源動力類專業，熱工類課程的開設通常屬于少學時課程，對我校建筑節能方向開設的熱工類課程來說更是如此。整個課程體系主要包括熱學、工程熱力學、傳熱學、熱工檢測儀表、熱工實驗、傳感器原理等相關課程，這些課程具有很大的系統性，但最終是以熱能的有效轉換與利用以及熱能傳遞規律為研究對象，這個共性的存在為這類課程整合提供了基礎；其次，熱工類課程之間聯系密切，共同構成一個有機整體，通過有效整合，積極運用多媒體教學、仿真實驗等手段，能夠大大提高課堂教學效率，增強學生對專業的理解和興趣，促進學生學習的主動性，這對于少學時的熱工類課程教學不失為一個較為有效的方式。

在具體操作過程中，我們首先對課程內容進行單獨整合，剔除了課程中的重復內容，把整個熱工類課程體系整合成基礎知識、水蒸汽、制冷循環、濕空氣，以及傳熱和換熱器等五個模塊；其中，基礎知識模塊主要介紹熱力學的基本概念與基本定律；水蒸汽模塊主要介紹水蒸汽與蒸汽動力循環；制冷循環模塊主要瞄準學生畢業后的應用領域，著重介紹蒸氣壓縮循環，等等。通過不同模塊的設置，減少了不同課程之間的重復，也減少了總學時，使學生對熱工類的基礎知識框架更為清晰。然后，我們以優化后的熱工類課程知識為載體，把信息技術作為工具和手段滲透到課程教學之中；通過傳統熱工類教學與現代信息技術有機結合，給課堂教學注入了新的生機和活力，豐富了師生獲取信息的渠道，改善了學生認識和把握熱工理論的途徑和方法。但在信息技術運用的過程中，要圍繞教學目標，把握好信息技術使用的方法、時間和使用尺度。總體來看，熱工類課程的模塊化與現代信息技術的整合使整個學習過程更生動、形象與高效。

二、現代信息技術與課堂教學活動的整合

課堂教學活動整合的實質是以先進的教育思路、教學理念為指導，以計算機和網絡為核心的現代信息技術為工具，將各種教學資源、各個教學要素和環節經過組合與重構，促進傳統教學方法的改革。這與傳統的“以教為主”的教學模式有著明顯的不同，傳統的課堂教學模式很難達到新時期熱工類人才的培養目標，而信息技術與學科教學整合的最終目的就是追求教學效果的最優化，有利于培養學生的創新精神，提高學生主動學習的能力。

結合網絡電教室與校園網絡，構建探究式的多媒體教學課件是現代信息技術與課堂教學活動整合的關鍵，可以形成在信息化的教學環境中進行講授、演示、自主學習、討論學習、協作學習和模擬實驗的氛圍。探究式學習過程對學生的探究能力、生活經驗以及知識儲備要求都很高，而利用信息技術可以把要研究的對象及其物理本質特征直接展現在學生面前，大量的感性材料有利于激發學生興趣，引導學生進行探究性學習。

在現代信息技術與課堂教學活動整合的過程中，主要經歷兩個階段：情景設置與提出假設。首先是情景設置，具有新穎性和挑戰性問題的提出，是整個探究式學習的基礎。在授課前期，如何能更有效地利用多媒體圖文并茂的優勢，提出要解決的核心問題，激發學生的好奇心和興趣；如何通過創設符合教學內容要求的情景和提示新舊知識之間的聯系線索，幫助學生建構知識鏈，是現代信息技術與課堂教學活動整合的關鍵。其次是提出假設，教育學家陶行知曾經說過：發明千千萬萬，起點在一問。可見問題是引導和激發思維的基本線索；教學內容問題化就是以一系列精心設計的類型豐富、質量優良的有效教學問題來貫穿教學過程，培養學生理解問題和解決問題的能力。良好的假設是探究式學習成功的關鍵，它可以激發學習熱情，培養學生敢于面對問題，敢于提出假設的能力。教師這時需要重點關注的是，如何引導學生明確問題中固有的因果關系，如何正確推理，如何利用已有的經驗知識和當前事物的相似關系，提出合理假設，在此基礎上，形成自己思考與解決問題的方式方法。在整個課堂教學過程中，讓學生帶著興趣思考，帶著問題離開。

三、現代信息技術與學生知識體系的整合

學生學習過程實際上是知識體系重新建構的過程，分布式認識理論[3]認為，認知要素不是單一的，而是分散在個體內、個體間、各種認知媒介、認知具體情境、所處的社會文化、社會系統以及社會發展歷史過程中的多要素的組合，這些認知要素共同構成了一個認知事物的復雜多樣的分析系統。通過上述信息技術與課堂教學活動的整合，學生可以了解到所學的知識點在自己知識框架中的位置，了解到這些課程主要想解決什么問題，然后通過實驗驗證和共建知識網這樣的學習環節來不斷豐富與強化自己的知識庫。由于老師與學生在整合過程中扮演的角色不同，其所起的作用也不一樣。

從教師的角度看，主要是按照學生知識體系重構的特點，安排相應的學習任務來引導學生逐步進入探究式學習的狀態。比如，新學期開始時，提前組織一個班的學生建立一個群，每周把本周教學進度和目標發上去，讓學生提前做好預習；上課前，把自己制作的課件、撰寫的教案和同步練習分享到群里，力求在每一節課中都安排課堂練習，利用局域網的計算機將正確與錯誤的評價以及提示、建議等信息及時地反饋給學生，使學生通過這一過程對課堂知識的理解更加深入。通過網絡技術，計算機還可以將學生不同的解題過程顯示在大屏幕上，在加深學生學習體驗的同時，教師也能從中獲得教學反饋信息，以便及時補救，實現真正意義上的分層教學和個性化教學。課后，教師可以把自己的教學感悟與心得體會在群里分享，師生可以在群里相互交流探討，形成多向互動的氛圍，提高學生學習的興趣與效率。

從學生的角度來看，信息技術與學生知識體系的整合分為兩個階段，即實驗驗證與共建知識網。著名教育專家葉瀾曾提出“把課堂還給學生，讓課堂充滿生命活力”的理念，郭思樂教授也提出了教育應由“師本教育”向“生本教育”轉變的思想。其內涵就是強調教師在教學理念和課堂教學上要突出學生本位，以促進學生全面發展為出發點和歸宿。實驗驗證的過程實際上是學生主動學習的過程，學生通過收集資料對要解決的問題進行驗證和拓展，而教師的工作則是教導學生利用各種信息資源，在課程限定的領域內，不斷拓展自己的知識庫。共建知識網是根據人類思維具有聯想的特征，通過現有的網絡平臺，師生之間逐漸建立起一個知識網絡；教師通過把不同資料進行整合，使這個知識網按照教學要求組成一個有機的整體，通過師生共建的知識網反過來又可以成為學生學習與復習的資料，由于知識網中的知識點是由學生自己參與創建的，所以學習起來印象也更為深刻。在整個教學過程中，課后學習的作用也不容忽視，校園網絡平臺的有效利用可以大大促進課堂教學，方便學生的課后學習，彌補課堂教學的缺陷。

另外，實踐教學是教學過程中必不可少的一個環節，它可以幫助學生掌握抽象的理論知識，驗證難以琢磨的自然規律；但是，隨著教法改進與教學深入，傳統實驗的弊端正逐漸展現。近年來，基于相似原理、信息技術與系統技術的仿真技術飛速發展，仿真實驗這種實踐教學模式的開展可以大大節約教學成本、提高學生的學習效率，加強學生對相關熱工知識的綜合運用能力，從而成為現代信息技術與實踐教學整合的一個亮點。

綜上所述，通過對現代信息技術與熱工類課程整合的研究，本文從課堂教學內容優化、課堂教學活動以及學生知識體系構建三個方面對整合的思路與方式進行了探索，提出構建探究式的多媒體教學課件，促進各種教學資源的相互融合，可以實現教學活動從教師主體向學生主體的轉變，最終實現學生的認知體驗向更高層次過渡。

參考文獻：

[1]張學學.熱工基礎[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]韓立福.韓立福：有效教學法[M].北京：首都師范大學出版社，2012.

[3]周國梅，傅小蘭.分布式認知——一種新的認知觀點[J].心理科學進展，2002，（2）：147-153.