非能源類專業少學時《傳熱學》課程教學改革的實證探索

陸卓群

【摘 要】地方本科院校非能源類專業學生在學習少學時《傳熱學》課程時存在基礎薄弱、學習積極性較差的問題，而課程以往的教學設計未能考慮學生實際能力素質水平，考核模式也較為松散，教學效果較差。本研究針對材料成型及控制工程專業的特點，篩選和組織了教學內容，采取傳統教學與實踐學習相結合的方法，并實施了全過程考核模式。改革初步實證結果表明，新的考核模式能較為真實全面反映學生課程學習效果，實踐大作業也能作為學生階段性學習效果的反饋依據。

【關鍵詞】地方高校；教學設計；過程考核；實踐性學習；實證研究

中圖分類號： G434；G642 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）27-0118-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.053

【Abstract】The students of non-energy category majors in local undergraduate colleges show problems as weak knowledge base and low learning enthusiasm when learning Heat Transfer with less teaching hours.And the previous teaching design fail to consider their actual ability level，combining with the inattentive assessment mode，which causes poor teaching results.Therefore，this study focused in the major features of the material forming and control engineering， selected and re-organized the necessary teaching content，applied the combined mode of traditional teaching and experiential learning，as well as the whole process assessment mode.The current empirical results show that the new assessment mode could reflect the students actual overall learning results，and the practical assignments could act as the feedback of their periodical learning results.

【Key words】Local college；Teaching design；Whole process assessment；Experiential learning；Empirical study

1 教學改革前存在的問題

《傳熱學》作為研究由溫差引起的自發傳熱現象的基礎理論課程，除能源動力領域外，在材料冶金、機械制造、化工制藥、建筑工程等領域也都具有大量工程應用，因此對地方本科院校非能源類專業的應用型人才培養也十分重要。以湖南人文科技學院材料成型與控制工程專業為例，少學時《傳熱學》課程共32課時，而學生除在大學一年級學習過《高等數學》和《大學物理》后，并未學習《工程熱力學》《流體力學》等熱工基礎課程，因此學生基礎薄弱，學習起點較低。本研究對14級學生進行教學實踐后發現，學生對于課程學習積極性較差，最終未達到預期的教學目標。原因首先在于所采取的講授型教學方法較為落后，且教學設計未能綜合考慮學生實際能力素質水平；其次目前的松散型考核模式雖然能夠區分不同層次的學生特征，但平時總成績與期末卷面分存在顯著的統計性差異，因此未能客觀反映學生的真實學習情況。改革前《傳熱學》考核模式如表1所示，課程考核結果分層特征如表2所示。為此，本研究從課程教學設計、教學實施和教學評價三方面的問題著手，設計了針對性的教學改革方案。

2 少學時《傳熱學》課程教學改革方案

2.1 針對專業人才培養需求重新選擇教學內容和教學方法

我校材控專業培養掌握金屬材料成型、焊接、材料熱處理、模具設計及制造的理論、技術、工藝和相關設備操作，面向新材料、先進制造等行業的應用型人才，因此學生應側重于對《傳熱學》中熱傳導理論和傳熱過程分析內容的深入學習，而對于對流換熱和輻射換熱理論的知識要求不高，也不需要學習換熱器的相關知識。在教學設計時應刪除與專業培養需求關聯性不大的教學內容，并增加需著重掌握的知識的課時占比和研究深度，提高課程教學與專業培養目標的契合度。經調整后的教學內容如表3所示。

同時，需要針對學生薄弱的學習基礎相應設計教學起點，在教學過程中減少對抽象理論的推導，增加與專業實踐相關的工程案例，促進學生將《傳熱學》知識在其他專業課中進行遷移，如以合金不同鑄造和凝固成型過程為例講解傳熱過程的區別及對鑄件性能的影響，以材料熱處理四大工藝為例講解非穩態導熱的特征和計算等等。

選擇教學方法時，也需要在考慮教學課時限制的基礎上著重改進材控學生的學習態度和學習策略，因此宜采用傳統講授式教學與實踐學習專題相結合的模式，一方面保證對課程基礎概念與核心方法進行完整教授，另一方面將課程中與工程實際或科學實驗聯系緊密的內容設計為研究性學習任務，以充分調動學生課上及課下自主學習的積極性，提高學習參與度。經改革，課程在保留2個原課程實驗的基礎上，共設置了以下6個多形式的實踐學習專題如表4所示。

2.2 構建全過程定量考核的教學實施和評價體系

在保留原方案中課堂出勤考核和課后習題作業考核基礎上，增加過程考核的權重，以增強學生的過程學習意識；并將原方案中的課堂表現單列為彈性項，計入平時總成績，該項主要以階段性習題課抽答和總復習課搶答的形式，以提高學生課堂互動參與度。將硬性評分和彈性評分相結合，有利于激發學生的學習信心和積極性。改革后的課程考核模式如表5所示。表中特別注明了各項考核應側重的知識維度（為保持表格簡潔，各考核中與知識維度對應的認知過程未予以標明，實際中應根據具體教學目標進行明確），以確保教學的實施和評價與課程教學目標保持一致性。

應注意的是，由學生課后習題和實踐大作業完成情況中所反饋的學習問題，需及時通過合適渠道進行針對性指導和改進；而且為了確保過程考核正確區分和評價學生的特定認知過程，需要為每項考核制定定量評分標準。特別是對于沒有標準答案的開放性實踐大作業，需要事先限定答題范圍，指定作答必須涵蓋的要點，這就要求教師在命題階段在題干中做出合適引導。

3 教學改革初步效果

基于專業課學生的樣本特征和專業課程的目標參照性考試性質，本研究采用非參數統計方法對少學時《傳熱學》的教學改革效果進行分析[2-3]。課程改革前后材控專業兩個年級（分別為14級和16級）平時總成績、期末卷面分和課程總評分的分布描述性指標如表6所示，16級6次實踐作業成績的分布描述性指標如表7所示。

3.1 通過教學改革得以改善的問題

3.1.1 改革后的過程考核具有較高可靠度和區分度。

由表6可知，改革后學生平時總成績中位數與其他兩種成績的相對誤差較改革前均有所降低，表明三種成績的統計性差異有所減小。對比之下，改革前的平時成績分布過于集中，缺乏合理的區分度；而改革后的平時成績分布則具有更合理的峰度和偏度。同時，改革后平時總成績與期末卷面分的峰度相對誤差較小，可認為兩者對于學生層次的區分度統計性差異不大。另外，雖然改革前后的三種成績樣本在進行曼-惠特尼U檢驗時都顯示出統計性差異，但改革后的三對樣本平均秩相對誤差都有所減少，其中“平時總成績-課程總評分”樣本對的相對誤差下降幅度最大，表明新的過程考核模式對于反映學生真實學習效果的可靠性較改革前得到了較大提升。

3.1.2 實踐大作業能作為考察學生階段性學習效果的依據。由表7可知，改革后的6次階段性實踐大作業成績的中位數、偏度、峰度變化趨勢基本相同。而獨立完成作業的學生成績中位數處于中等水平，變化絕對值不超過15分，表明學生在課程學習全程都投入了一定精力。中位數在學期中段的降低趨勢，及時給出了學生學習積極性和學習效果下降的反饋信息；而最后兩次作業成績中位數的重新提高，則反映教師進行針對性指導后學生學習積極性和學習效果的提升。

3.2 改革的不足及后續改革建議

3.2.1 改革未能改變材控學生對待終結性考核的不良心態。對表6的分析可知，無論改革前后，學生期末卷面分都普遍低于平時總成績，且該兩對樣本平均秩的相對誤差都較大，表明期末卷面都出現了較大的異常。對答卷的具體分析可知，兩個年級學生在答題時存在以下共性問題：空題現象普遍、作答不著邊際、背誦教材和作業現成內容或步驟?？梢?，雖然教學改革加強了學生的過程學習意識和投入程度，但仍未改變其不重視期末復習的心態，出現這一問題的本質原因在于材控學生未足夠重視《傳熱學》課程，因此后續改革需要從課堂授課、專業導論和學業規劃指導等多個方面強調課程重要性，并從整體上糾正專業的學風問題。

3.2.2 改革未能有效提高學生的課堂參與度和學習效率。改革后材控學生對于習題課抽答和總復習搶答環節的參與率均較低（僅為22.54%），且學生課后習題作業和實踐大作業的抄襲現象都較嚴重，完成效果普遍較差，得分普遍不高。因此，后續改革需要針對學生課堂學習參與度和學習效率，進一步改進課程的教學實施方法。

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