制冷課程應用問題式教學結合專業競賽的需求驅動探索

李敏　葉彪　劉巖

摘 要 專業課程的學習對學生未來從事專業工作具有很好的引領作用。把專業教學目標結合學科競賽的要求引入問題式教學法，將問題設置到學科競賽的需求中，以需求驅動學生專業課程的學習。提出的問題以直接完成競賽目標為目的，讓問題引導學習、以目的驅動學習，并通過競賽小組的討論和思考，確定良好的競賽作品方向及攻克專業知識點以促進競賽作品的完成，使學生的理論學習和實踐應用無縫結合，達到很好的學習專業課程并加以應用的效果。

關鍵詞 問題式教學；學科競賽；需求驅動；制冷課程

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）20-0087-03

1 引言

制冷是一門應用性很強的技術，制冷專業是特別強調實踐動手能力的專業。制冷工程專業是廣東海洋大學具有典型應用特色的傳統專業，非常注重工程實際應用能力和實際動手能力的培養。制冷原理與設備課程是引領學生進入制冷領域和拓寬專業視野的一塊基石，因此，課程學習效果直接關系未來專業體系的建立及專業應用中理論體系的追本問題，在整個專業課程體系中起著非常重要的作用。課程中包括的原理分析和熱力計算是未來所有專業課程中所涉及的計算基礎，對其相關理論知識和內容的系統掌握，對未來實踐應用包括設計和管理等都非常重要。但如果在上課時只是一味地講理論內容而不能很好地結合專業實踐應用，或者對專業實踐應用的理解不到位，很可能會引起知識轉移不全面，實踐應用時又不知從何下手的情況，學生的學習積極性不高，主動性不強。

為了較好地實現專業知識的良好轉移，讓學生在應用中學習理論知識，本課程的教學曾嘗試采用將課堂搬到現場，將現場觀摩到的裝置、流程和原理與課程上的教學內容結合起來，將實習安排穿插于課程教學之間[1]，并取得一定的教學效果。問題式教學法有其獨特的優勢，可以通過不同途徑將理論課程與應用需求結合，將學生提升到主體地位[2]，主動性一下就提升上來。本文正是通過利用問題式教學法結合學科競賽的需要，將課堂理論學習變成學生學習的主動需求，大大提高其學習的積極性、主動性和目的性。

2 問題式教學在制冷原理與設備課程教學中應用的必要性

目前，結合實際教學過程，廣東海洋大學大部分課程主要采用以教師為中心的教學方法，對于以學生為主體的教學方法運用不多。采用以教師為中心的教學方法，教師容易控制教學過程，能夠使學生在較短時間內獲得大量系統的科學知識介紹。也就是說傳統的教學模式以知識傳授和灌輸式教育形式，傳遞了不少信息，但是學生學習的主動性、積極性不易發揮，接受知識的效率不高，容易出現“填鴨式”教學，即教師講得多，而學生真正學到的知識較少，且對于提高學生的獨立學習能力鍛煉機會少。學生課堂上接受的理論知識基本不能轉化成自己的知識體系，因此應用知識來解決問題時就會顯得不知所措，理論與應用分割，理論知識不能與實踐應用結合起來。

由于制冷原理與設備課程與實踐應用的密切相關性，本課程也曾嘗試把課程教學與工程實踐和實習結合起來，間隙進行，采用從理論與實踐、從實踐到理論的教學模式。實踐表明，這種方式在一定程度上促進了學生對理論知識的良好理解，并強化了實踐動手能力，但學生在一定層次上對課程理論內容的理解，以及從機理上來分析實踐問題的能力、專業創新思維能力和主動學習能力的培養仍停留在比較淺的程度，學習的主動性還沒有得到較大提高。

問題式教學法是以問題設計和問題解決為核心的教學模式。以問題的設計為引導，以問題的解決為目的，問題的指向性越明確，引入學習和解決問題的途徑就越明確，就更有利于學生主動學習。為了強化學生在制冷原理與設備課程學習中對制冷機理的深入理解，及主動應用學科知識解決應用問題，培養主動學習和合作處理問題的能力，在融合課程教學與學科競賽的主動學習能力培養上引入問題式教學模式，為制冷專業整個課程體系的教學與實踐提供良好的課堂教學改革基礎，并能適當推廣應用。

3 與專業相關的學科競賽是指向性明確的專業應用問題

大學生學科競賽是在緊密結合課堂教學的基礎上，以競賽的方法，激發學生理論聯系實際和獨立工作的能力，通過實踐來發現問題、解決問題，增強學生自主學習和工作自信心的系列化活動。學科競賽是以學生為主體的自發性的競賽活動，可以轉變學習方式，調節學習情緒，使學習變得更有趣，因為競賽需要學生通過自主學習的方式控制自己的學習方法和學習內容，促成不斷學習的欲望。專業學科競賽活動專業性和應用性強，需要有一定的專業知識的應用能力，才有能力有可能完成一個作品的設計。

為了能有效利用這種模式開展教學工作，要讓學生在課程學習開展之前有針對性地參加一個學科競賽活動。因此，在每學期進入主要專業課程學習之前，廣東海洋大學會針對性地舉辦專業科技作品競賽活動。要參加專業學科競賽，在競賽主題的指引下，首先要有一個較好的想法，這個取決于專業的思維拓展和需要廣泛了解專業知識背景。這時，相關課程的專業教師結合問題式教學的基本模式，針對學科競賽的需要，有指向性地提出問題，引出專業背景下的思維理念，結合專業課程學習引導學生有重點、有針對地進行課程學習。

形成一個新意作品，原理上要合理，理論上要可能，需要了解相關的原理，在跟進下一步的工作中需要利用知識儲備，需要添加相關的知識來佐證作品；接下來要完善作品，形成作品的完整性，就需要學習與完整性設計有關的理論知識和計算過程。如在某一個問題的提點下產生一個有新意的想法，最后要將這個想法變為一個完整的作品，設計出一個有新意的制冷產品，需要熟悉原理，進行熱力計算、設備選型計算，進行裝置的組裝和動畫顯示。當要把一個作品完整而有效展示給競賽委員會時，整個制冷原理與設備相關的原理與計算，都在完成作品參加競賽過程中變成主動需要。

因此，在結合專業學科競賽中引導的特定問題就要根據制冷原理的課程特點及在知識體系中應用的需要，并結合整個專業體系的課程安排，讓指向性明確的問題式教學法應用于課程教學中，完成學科競賽活動，讓學生從知識的被動接收者轉變為主動參與者和積極探索者，提高學生學習的主動性和積極性，在發揮教師主導作用的同時，充分發揮學生的主體作用，大大提高學生圍繞解決問題而必須獲取相關的知識和建立相應的知識體系的能力。學生還可能去找更多的相關的書籍去解決和完善面對的問題，提高提出問題、分析問題與解決問題的能力，而且這種主動學習的習慣培養了終身的學習能力。endprint

4 制冷專業學科競賽中的知識需求增強了運用問題式教學法的效果

參加學科競賽需要有創新思維——原理創新或應用創新，將問題教學滲透于課程教學與學科競賽的知識融合體系中，能打破思維定式，點撥創新。傳統的教師為主體、學生被動接受知識的教學模式會使學生形成思維定式，而思維定式會使思維活動刻板化，在解決問題的過程中具有阻礙作用。

比如在常規情況下，都認為書上介紹的方法是最好的，在日常設計和應用中就應該首選。隨著科學技術的日新月異，現代技術的發展速度遠比教科書上的介紹快得多。結合競賽的需要，首先要有新意，才有可能在競賽中獲得認可，所以結合競賽的問題設計使學生必須以教材為基礎，但又不能拘泥于教材上的內容。教師點撥技術的需求方向、應用背景，提出可能的問題方向，使學生學習之后能跳出思維定式，在傳統觀念下有所創新，從而課本知識學會了，前沿知識也學會了。這種目的需求的知識索取極大地調動了學生的學習熱情，通過學科競賽活動激起學生對課程知識的應用需要，提示知識背景下的拓展應用，開拓學生思維，從而引導創新能力及提高動手能力和實踐應用知識的能力[3]，

讓問題式教學方法取得更好的效果。

5 制冷原理與設備教學內容和現有教學條件決定了問題式教學的可行性

根據制冷原理與設備專業課程的特點、內容和結合學生參加競賽活動的知識要求，廣東海洋大學現有大型冷凍現場的教學條件，能讓課堂搬到現場，合理選擇和靈活運用問題式教學方法，促進教學過程的優化。本教學團隊在其他課程中已嘗試應用問題式教學法[4]，并取得較好的教學效果。針對課程教學大綱的重點內容和應用需要設計問題，現場提問、現場解答，更新教學理念，實現很直接的知識轉移，將過去單一性的教學方法更改為“引導—提問或設問—討論—展示與現場解答或者探索回答—實踐”復合式聯機教學法，將學生很自然地引導到主體地位上來。

結合現場設備中展示的行業技術應用，及時提出行業應用上具體要解決的問題，或在教師提點式講授課程新的知識點的同時提出問題，要求學生提出問題的解決方案和理論依據，突出應用需求驅動知識的主動攝取。如講直接蒸發冷卻及間接蒸發冷卻的原理及應用時，現場啟動冷庫和鹽水池，讓學生就現場看到的狀況分析二者有什么區別和聯系，然后隨著問題的深入，其原理與應用的差異就很自然地分析出來；再提出蒸發冷卻的應用條件及其在冷加工產品中的應用及局限和優勢，可以改善、推廣應用的方向等。學生通過對問題的全方位的解讀，并通過課堂展示、現場解讀，對蒸發冷卻的概念和機理、現有產品及開發空間有一個全方位的認識，能達到較好的理解深度。

在問題式教學過程中，學生還會自主設問、分組探討，課堂展示評比打分，隨著循環程度加強，很好地培養自主學習及主動提出問題、分析問題和直接面對問題并解決的知識應用能力。對于利用已學過的流程原理來設計和進行設備的選型學習方面，主要采用分組設問、分組討論和互相評分的形式，最后由教師進行總結和評分統計，作為學科成績的重要組成部分，有效改善了考核模式[5]。如對于蒸發器形式及流程設計的選擇方面，不同冷卻介質的選擇、管型的布置及應用特點、不同形式異同等問題，讓學生分組討論、展示、提問、評分，最后由教師進行總結和評分確定。

在每一次學習和討論過程中，會適時引出學科競賽的內容和要求及不同思維理念的提示。教學效果表明，學生的思維模式能有效更新，產生一些有新意的想法和作品，通過組隊研討，直接激發知識的需求效應，完整作品的出現表明把課程的知識要點都學到了，重點計算和分析都掌握了。專業課程的知識體系設計是要直接面對行業的需要，通過及時引入行業大學生學科創新競賽活動，使還未涉足專業課程的學生有極大的想擁有相關知識增強競賽能力的欲望。外圍的指點和分散式的提示，可以有效引導創新思維并誘導學生見問思疑，獲得知識的應用能力，大大提高了學生的學習興趣，提高了學生的實踐動手能力。

6 結束語

問題式教學法的引入，除了可以用傳統的教學測驗方式來評價學生對知識技能的掌握情況之外，還非常注重測查學生的問題解決能力和自主學習能力的發展情況。通過課堂展示和過程性評價，尤其是隨時收集學生在解決問題時的過程性資料，如討論記錄、產品、報告等，以此來評價學生的學習情況。在課程教學中結合專業學科競賽的需要，通過參與競賽活動來考查學生的學習效果，改變常規考試模式，更能體現能力，也更受學生歡迎。指向性的問題設計，并加以引導學習和找到相關問題的答案，充分利用問題式教學法在培養大學生創新能力和合作能力上的優勢，強化了需求驅動的學習動力。但如何在問題的設計與引導上順利實施并獲得更好的效果及對效果的評估，還需要不斷完善，使之真正成為在專業課程教學和引導學科競賽中更有成效的方法。

參考文獻

[1]李敏，葉彪，張乾熙.“制冷專業概覽”課程教學中的多途徑拓展[M]//制冷、暖通空調學科發展與教學研討會論文集.成都：西南交通大學出版社，2015：82-85.

[2]蔣新宇，施樹云，金剛.問題式教學法在有機化學實驗教學中的應用[J].光譜實驗室，2012，29（4）：2548-2550.

[3]丁輝俠.論問題式教學法對大學生創新與合作能力的培養[J].河南教育：高校版，2012（4）：24-25.

[4]李敏，葉彪，劉巖.問題式教學法在冷凍技術課程教學中的應用與實踐[M]//制冷與暖通空調學科教育教學研究.北京：中國電力出版社，2016：182-184.

[5]彭忠利，吳紅葉.問題式教學法在精細化學品化學課程教學中的創新與實踐[J].廣東化工，2012，39（9）：212，222.endprint