《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》教學(xué)模式及教學(xué)過程優(yōu)化*

（南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 湖南衡陽 421001）

引言

“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”是研究熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換及熱量傳遞規(guī)律的一門課程，涉及能源動力、化工、建筑建材、機(jī)械、微電子、環(huán)境、材料、微電子、生物醫(yī)學(xué)、新能源等眾多傳統(tǒng)工業(yè)和高新技術(shù)領(lǐng)域，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中占有重要地位。因此，該課程也是工科專業(yè)最重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程之一。

其中，工程熱力學(xué)主要是研究熱力學(xué)機(jī)械的效率和熱力學(xué)工質(zhì)參與的能量轉(zhuǎn)換在工程上的應(yīng)用，如將熱力學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能推動動力機(jī)械做功及其效率，空調(diào)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成熱力學(xué)能等；而傳熱學(xué)研究熱量傳遞，包括熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射等。該學(xué)科是連接專業(yè)課和基礎(chǔ)課的橋梁，是現(xiàn)代工程技術(shù)人員必備的技術(shù)基礎(chǔ)知識，在理工科人才培養(yǎng)中占有重要地位。然而長期以來，工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程由于具有概念、公式、內(nèi)容復(fù)雜抽象等特點，再加上教師教學(xué)拘泥、學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)熱情等因素，使之變得難教難學(xué)，針對于此，筆者就教學(xué)中存在的問題與不足，探討改進(jìn)更為有效的教學(xué)模式與教學(xué)方法的優(yōu)化。

一、課程教學(xué)面臨問題

目前該課程教學(xué)中存在問題主要有：

1.教學(xué)模式的弊端。

對學(xué)生主體而言，課堂教學(xué)多是傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式，教師講授知識，而學(xué)生因?qū)υ撜n程缺乏應(yīng)有的積極主動性，更多的是被動接受，作業(yè)習(xí)題上更是利用便捷的網(wǎng)絡(luò)資源，缺少獨立練習(xí)與思考，未養(yǎng)成正確學(xué)習(xí)習(xí)慣，使課程變得更加難以理解與把握，因此，如何引起學(xué)生興趣，使其學(xué)會自主學(xué)習(xí)是教學(xué)的重要組成部分[1]。

2.教學(xué)內(nèi)容定位模糊。

從教學(xué)內(nèi)容來講，課程本身銜接基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程，承上啟下，涉及專業(yè)面廣，基本概念及公式繁雜，內(nèi)容抽象，理論性強(qiáng)，教師對教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生專業(yè)人才培養(yǎng)要求缺乏足夠清晰的認(rèn)識，講授知識主次不明，直接導(dǎo)致了課時利用效率不高，從而影響教學(xué)質(zhì)量。

3.教學(xué)方式單一。

從教學(xué)方式來談，教學(xué)過程多依靠多媒體進(jìn)行單一快節(jié)奏模式教學(xué)，忽視學(xué)生思維疲勞而致注意力集中度不足和對課堂知識的掌握鞏固情況，對該課程教學(xué)效果產(chǎn)生非常不利影響，而教師的教學(xué)過程如何從頭到尾利用課堂是其中關(guān)鍵。

4.教學(xué)受限于課堂。

受困于時間和空間限制，教師與學(xué)生間的交流基本集中于課堂教學(xué)，既不利于培養(yǎng)學(xué)生思維發(fā)散能力，又對課堂教學(xué)效果反饋產(chǎn)生阻礙，影響學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度。

二、教學(xué)模式的優(yōu)化

區(qū)別于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式，合作學(xué)習(xí)模式極具創(chuàng)意性和時效性，被廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)，有利于改善課堂教學(xué)氛圍，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)，有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性及成績。該模式劃分學(xué)習(xí)小組，是以教師為主導(dǎo)，設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，傳授知識，以學(xué)生為主體，進(jìn)行思考探討和總結(jié)，以小組成績作為評價對象的教學(xué)方法。它的教學(xué)意義不僅僅在于提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)技能，還能促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，包括團(tuán)體合作精神，強(qiáng)調(diào)集體意識，是包容傳統(tǒng)教學(xué)風(fēng)格的創(chuàng)新教學(xué)方式，也是培養(yǎng)學(xué)生主動探究、團(tuán)結(jié)合作、勇于創(chuàng)新精神的重要途徑[2]。針對目前《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》教學(xué)過程中存在的問題，如何有效運用合作學(xué)習(xí)模式是重要部分，筆者就結(jié)合自己的長期教學(xué)實踐提出幾點建議：

1．多形式參與合作，調(diào)動積極性

合作學(xué)習(xí)模式自然要建立合作學(xué)習(xí)小組，人數(shù)，學(xué)習(xí)程度等都是考慮因素，同桌兩人小組，前后桌兩人或四人小組等，不同的組合避免了厭煩與枯燥，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，更是變相的提升了結(jié)果質(zhì)量。

2．輪流擔(dān)任總結(jié)發(fā)言人，確保教學(xué)目的

采取合作學(xué)習(xí)模式，結(jié)果就一定要與并且與全班同學(xué)交流分享，實驗心理學(xué)家特雷奇勒在1967年做過兩個著名的心理實驗，其中之一就是：人們一般能記住自己閱讀內(nèi)容的10%，自己聽到內(nèi)容的20%，看到內(nèi)容的30%，聽到和同時看到內(nèi)容的50%，在交流過程中自己所說內(nèi)容的70%。課堂上聽、看，再加上交流發(fā)言，有利于對新知識的學(xué)習(xí)與掌握。而筆者經(jīng)多年教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，總結(jié)匯報的學(xué)生一定是小組中程度較好且開朗健談的，小組其他人就在一旁看和聽，實際過程中也是聽這些學(xué)生侃侃而談，甚至有“劃水”不參與的學(xué)生，這樣教學(xué)效果就大打折扣，共同學(xué)習(xí)進(jìn)步變成了固定的一人展示自己，抱著怎么也輪不到的心理丟掉了上進(jìn)、鍛煉的機(jī)會，因此建議每個學(xué)生不光參與，還要輪流總結(jié)發(fā)言，使得各種程度的學(xué)生在潛移默化間都緊密的合作在一起，讓他們自主理解知識，提升綜合素養(yǎng)才是教學(xué)的目的。

3．教師與學(xué)生的合作學(xué)習(xí)

課堂教學(xué)本就是向?qū)W生傳授知識并激起學(xué)生對知識的渴望的過程。教學(xué)的主體是學(xué)生，教師與學(xué)生要在思維與行動上有響應(yīng)，而非單方面的“你問我答”式地教授。簡單講就是互動二字，學(xué)生之間的學(xué)習(xí)互動，教師與學(xué)生間的教學(xué)互動。在這個過程中，教師要適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生思考，探討，既能提高課堂效率，又能加深教師與學(xué)生之間的交流，避免產(chǎn)生阻礙教學(xué)的消極情緒的滋生，同時又能調(diào)動學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)積極性。

4．課前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備

由于課堂時間有限，怎樣最大化的提高學(xué)習(xí)效率就成了教學(xué)的關(guān)鍵。通過建立QQ群或班級討論組，課前發(fā)布問題任務(wù)，就可以減少時間浪費，讓學(xué)生自己先調(diào)動思維，避免出現(xiàn)部分學(xué)生不明所以的情況。同時要在多媒體課件上準(zhǔn)備隨堂練習(xí)，做到隨堂掌握，利用好每一分鐘。

以上是從“學(xué)”的角度來看，通過構(gòu)建合作學(xué)習(xí)模式，使學(xué)生充分利用時間、機(jī)會，以各種形式參與到教學(xué)中來，使其學(xué)習(xí)活動做到主動參與、主動探索、主動思考和實踐，不僅學(xué)會，而且會學(xué)，養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，全面提升素質(zhì)。教學(xué)，自然不能忽略“教”，教師應(yīng)順應(yīng)時代與結(jié)合教學(xué)現(xiàn)狀，不斷改進(jìn)與優(yōu)化教學(xué)過程，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)潛力，讓學(xué)生培養(yǎng)發(fā)散思維與實踐應(yīng)用能力。筆者以《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》課程為基礎(chǔ)，在結(jié)合長期教學(xué)理論研究與教學(xué)實踐經(jīng)驗探索的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行了教學(xué)優(yōu)化。

三、教學(xué)過程優(yōu)化

1．合理分配教學(xué)內(nèi)容

由于涉及眾多工科專業(yè)，且不同專業(yè)對這部分知識要求不同，就需要在有限的課時及課堂教學(xué)過程中進(jìn)行分類，精講略講等，例如對車輛工程專業(yè)，內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)動力循環(huán)裝置內(nèi)容就需要精講，對材料工程專業(yè)，講授時濕空氣相關(guān)內(nèi)容就可以弱化[3]。因材施教，靈活調(diào)整教學(xué)重點，更為合理地培養(yǎng)專業(yè)人才，使學(xué)生也能加強(qiáng)對重要知識點的掌握。

2．設(shè)置問題情境引入和啟發(fā)

好的開端奠定整節(jié)課的基調(diào)，為了在一開始就牢牢抓住學(xué)生的注意力，教師應(yīng)提出一些具有思考性和啟發(fā)性甚至是綜合性、研究性的問題引入課程。由于工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)應(yīng)用廣泛，相關(guān)概念的生活實例或工程實例也有很多，比如講濕空氣章節(jié)內(nèi)容時，先拋出簡單問題：“為什么梅雨季節(jié)曬衣服不容易干？”學(xué)習(xí)了含濕量、露點等概念后，再提問：“冬季室內(nèi)有供暖裝置時，為什么會感到空氣干燥？”而在講解傳熱學(xué)時，提出“冬天室外手摸樹木和鐵欄桿，感覺哪個冷，而冷的那個溫度是否又是真的低？”[4]、“夏天和冬天室內(nèi)溫度同樣保持25℃，所持穿衣服為何不同？”、“夏天打開冰箱門而緊閉門窗，是否可以降低房間內(nèi)溫度，為什么？”等難易程度適合且貼近課程與生活的問題，這些問題的設(shè)置需要教師多費心思。

3．傳統(tǒng)板書教學(xué)與多媒體輔助教學(xué)相結(jié)合

實驗心理學(xué)家特雷奇勒在1967年做過另一個著名的心理實驗：人類獲取的信息83%來自視覺，11%來自聽覺，這兩個加起來就有94%。隨著計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，多媒體技術(shù)在教學(xué)中使用的越來越普遍，它能夠通過多種感官刺激獲取信息量[5]。《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》課程在教學(xué)中存在公式繁多，學(xué)生難以理解記憶，利用多媒體技術(shù)可以直接一步步呈現(xiàn)出來，節(jié)省下原來需要板書的時間，而針對教學(xué)中重點公式的推導(dǎo)，比如導(dǎo)熱微分方程的推導(dǎo)等依然采取傳統(tǒng)板書方式，詳細(xì)分析和講解，目的讓學(xué)生對整個過程有一定把握，能夠融會貫通，舉一反三。除了應(yīng)用PPT直觀展示之外，逗趣的表情圖片、文字，f l ash動畫（如水蒸氣的“一點兩線三區(qū)五態(tài)”）等形式也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的不錯方法。

4．講、練結(jié)合

心理學(xué)證明，長期集中注意力為出現(xiàn)思維疲勞是指厭學(xué)情緒，因此在課堂上，教師每講解完一個重難點后就安排一定的課堂練習(xí)，“清醒”一下思維，可以總結(jié)鞏固知識，也便于其課后消化吸收。

5．開展在線互動教學(xué)

另外，在這個網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的年代，建立QQ群、討論組、官網(wǎng)論壇等網(wǎng)絡(luò)互動平臺，通過網(wǎng)絡(luò)拓展學(xué)習(xí)探討的時間和空間。學(xué)生可以自由上網(wǎng)就課程問題發(fā)起提問，既可以反饋給老師獲得解答，也能通過學(xué)生之間互相交流啟發(fā)，教師也能從中得到教學(xué)效果反饋。這樣不僅有利于增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)了學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題、思考問題的學(xué)習(xí)習(xí)慣，從新掌握學(xué)習(xí)的積極主動地位，鍛煉思維能力和創(chuàng)新能力，同時也能有效改善學(xué)生課后作業(yè)照搬照抄，懶于思索的不良風(fēng)氣，樹立正確的學(xué)習(xí)理念。

結(jié)語

教學(xué)模式與教學(xué)過程的優(yōu)化最終目的是為了提高教學(xué)質(zhì)量，解決“教”與“學(xué)”的矛盾，滿足現(xiàn)代社會及當(dāng)前教育發(fā)展對專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，同時必須指出的是教學(xué)沒有固定的概念，以上是筆者就工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)課程教學(xué)改革方面的一些心得，希望與同行教師之間就教學(xué)過程中存在的問題及如何教學(xué)優(yōu)化進(jìn)行交流研討，互相學(xué)習(xí)，共同提高教學(xué)水平。

[1] 李文杰.工程熱力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀與改革思考[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報，2012，（13）：179-180.

[2] 蘇兆芳.美國大學(xué)合作學(xué)習(xí)經(jīng)驗研究[D].山東大學(xué).2016

[3] 吳建松，秦躍平.“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”教學(xué)內(nèi)容和方法的優(yōu)化與實踐[J].中國電力教育，2014，（23）：41-43.

[4] 董麗娜.有限課時內(nèi)“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”教學(xué)效果改進(jìn)[J].中國電力教育，2010，（25）：73-75.

[5] 范佳永，孫秀.淺析多媒體課堂教學(xué)的利與弊[J].劍南文學(xué)，2011，（11）：300.