《工程熱力學與傳熱學》教學模式及教學過程優化

李永峭　周娟

摘 要：《工程熱力學與傳熱學》課程覆蓋專業面廣，涉及眾多傳統工業及高新技術領域，是連接專業課和基礎課的橋梁，在工科專業人才培養中占有重要地位。在實際教學過程中，存在課程本身抽象復雜，學生積極性不高，不同專業培養要求不同，教學模式、過程因循守舊，教學限于課堂而導致教學效果較差等問題。為了加強教與學的結合，提高教學質量，培養學生建立正確的學習理念，使學生更好地滿足現代社會對綜合型人才的要求等，對該課程相應的教學模式及教學過程優化的改革提出建議，探索實行符合時代發展與創新的教學形態。

關鍵詞：教學問題 合作學習模式 教學過程優化

引言

“工程熱力學與傳熱學”是研究熱能與機械能相互轉換及熱量傳遞規律的一門課程，涉及能源動力、化工、建筑建材、機械、微電子、環境、材料、微電子、生物醫學、新能源等眾多傳統工業和高新技術領域，在科學技術發展中占有重要地位。因此，該課程也是工科專業最重要的技術基礎課程之一。

其中，工程熱力學主要是研究熱力學機械的效率和熱力學工質參與的能量轉換在工程上的應用，如將熱力學能轉化成機械能推動動力機械做功及其效率，空調將機械能轉化成熱力學能等；而傳熱學研究熱量傳遞，包括熱傳導、熱對流、熱輻射等。該學科是連接專業課和基礎課的橋梁，是現代工程技術人員必備的技術基礎知識，在理工科人才培養中占有重要地位。然而長期以來，工程熱力學與傳熱學課程由于具有概念、公式、內容復雜抽象等特點，再加上教師教學拘泥、學生缺乏學習熱情等因素，使之變得難教難學，針對于此，筆者就教學中存在的問題與不足，探討改進更為有效的教學模式與教學方法的優化。

一、課程教學面臨問題

目前該課程教學中存在問題主要有：

1.教學模式的弊端。

對學生主體而言，課堂教學多是傳統學習模式，教師講授知識，而學生因對該課程缺乏應有的積極主動性，更多的是被動接受，作業習題上更是利用便捷的網絡資源，缺少獨立練習與思考，未養成正確學習習慣，使課程變得更加難以理解與把握，因此，如何引起學生興趣，使其學會自主學習是教學的重要組成部分[1]。

2.教學內容定位模糊。

從教學內容來講，課程本身銜接基礎課程與專業課程，承上啟下，涉及專業面廣，基本概念及公式繁雜，內容抽象，理論性強，教師對教學內容與學生專業人才培養要求缺乏足夠清晰的認識，講授知識主次不明，直接導致了課時利用效率不高，從而影響教學質量。

3.教學方式單一。

從教學方式來談，教學過程多依靠多媒體進行單一快節奏模式教學，忽視學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，對該課程教學效果產生非常不利影響，而教師的教學過程如何從頭到尾利用課堂是其中關鍵。

4.教學受限于課堂。

受困于時間和空間限制，教師與學生間的交流基本集中于課堂教學，既不利于培養學生思維發散能力，又對課堂教學效果反饋產生阻礙，影響學生樹立正確的學習態度。

二、教學模式的優化

區別于傳統學習模式，合作學習模式極具創意性和時效性，被廣泛應用于課堂教學，有利于改善課堂教學氛圍，培養學生綜合素質，有效提升學生學習的積極主動性及成績。該模式劃分學習小組，是以教師為主導，設定教學目標，傳授知識，以學生為主體，進行思考探討和總結，以小組成績作為評價對象的教學方法。它的教學意義不僅僅在于提升學生的自主學習技能，還能促進學生全面發展，包括團體合作精神，強調集體意識，是包容傳統教學風格的創新教學方式，也是培養學生主動探究、團結合作、勇于創新精神的重要途徑[2]。針對目前《工程熱力學與傳熱學》教學過程中存在的問題，如何有效運用合作學習模式是重要部分，筆者就結合自己的長期教學實踐提出幾點建議：

1.多形式參與合作，調動積極性

合作學習模式自然要建立合作學習小組，人數，學習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，調動了學生學習熱情，更是變相的提升了結果質量。

2.輪流擔任總結發言人，確保教學目的

采取合作學習模式，結果就一定要與并且與全班同學交流分享，實驗心理學家特雷奇勒在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容的10%，自己聽到內容的20%，看到內容的30%，聽到和同時看到內容的50%，在交流過程中自己所說內容的70%。課堂上聽、看，再加上交流發言，有利于對新知識的學習與掌握。而筆者經多年教學實踐發現，總結匯報的學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生侃侃而談，甚至有“劃水”不參與的學生，這樣教學效果就大打折扣，共同學習進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、鍛煉的機會，因此建議每個學生不光參與，還要輪流總結發言，使得各種程度的學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，提升綜合素養才是教學的目的。

3.教師與學生的合作學習

課堂教學本就是向學生傳授知識并激起學生對知識的渴望的過程。教學的主體是學生，教師與學生要在思維與行動上有響應，而非單方面的“你問我答”式地教授。簡單講就是互動二字，學生之間的學習互動，教師與學生間的教學互動。在這個過程中，教師要適當地引導學生思考，探討，既能提高課堂效率，又能加深教師與學生之間的交流，避免產生阻礙教學的消極情緒的滋生，同時又能調動學生對課程的學習積極性。

4.課前預習準備

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

以上是從“學”的角度來看，通過構建合作學習模式，使學生充分利用時間、機會，以各種形式參與到教學中來，使其學習活動做到主動參與、主動探索、主動思考和實踐，不僅學會，而且會學，養成好的學習習慣，全面提升素質。教學，自然不能忽略“教”，教師應順應時代與結合教學現狀，不斷改進與優化教學過程，調動學生學習積極性，激發潛力，讓學生培養發散思維與實踐應用能力。筆者以《工程熱力學與傳熱學》課程為基礎，在結合長期教學理論研究與教學實踐經驗探索的基礎上，對其進行了教學優化。

三、教學過程優化

1.合理分配教學內容

由于涉及眾多工科專業，且不同專業對這部分知識要求不同，就需要在有限的課時及課堂教學過程中進行分類，精講略講等，例如對車輛工程專業，內燃機和燃氣輪機動力循環裝置內容就需要精講，對材料工程專業，講授時濕空氣相關內容就可以弱化[3]。因材施教，靈活調整教學重點，更為合理地培養專業人才，使學生也能加強對重要知識點的掌握。

2.設置問題情境引入和啟發

好的開端奠定整節課的基調，為了在一開始就牢牢抓住學生的注意力，教師應提出一些具有思考性和啟發性甚至是綜合性、研究性的問題引入課程。由于工程熱力學與傳熱學應用廣泛，相關概念的生活實例或工程實例也有很多，比如講濕空氣章節內容時，先拋出簡單問題：“為什么梅雨季節曬衣服不容易干？”學習了含濕量、露點等概念后，再提問：“冬季室內有供暖裝置時，為什么會感到空氣干燥？”而在講解傳熱學時，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，這些問題的設置需要教師多費心思。

3.傳統板書教學與多媒體輔助教學相結合

實驗心理學家特雷奇勒在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%。隨著計算機與互聯網技術的飛速發展，多媒體技術在教學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]。《工程熱力學與傳熱學》課程在教學中存在公式繁多，學生難以理解記憶，利用多媒體技術可以直接一步步呈現出來，節省下原來需要板書的時間，而針對教學中重點公式的推導，比如導熱微分方程的推導等依然采取傳統板書方式，詳細分析和講解，目的讓學生對整個過程有一定把握，能夠融會貫通，舉一反三。除了應用PPT直觀展示之外，逗趣的表情圖片、文字，flash動畫（如水蒸氣的“一點兩線三區五態”）等形式也是激發學生學習熱情的不錯方法。

4.講、練結合

心理學證明，長期集中注意力為出現思維疲勞是指厭學情緒，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，“清醒”一下思維，可以總結鞏固知識，也便于其課后消化吸收。

5.開展在線互動教學

另外，在這個網絡發達的年代，建立QQ群、討論組、官網論壇等網絡互動平臺，通過網絡拓展學習探討的時間和空間。學生可以自由上網就課程問題發起提問，既可以反饋給老師獲得解答，也能通過學生之間互相交流啟發，教師也能從中得到教學效果反饋。這樣不僅有利于增強學生的自主學習能力，培養了學生善于發現問題、思考問題的學習習慣，從新掌握學習的積極主動地位，鍛煉思維能力和創新能力，同時也能有效改善學生課后作業照搬照抄，懶于思索的不良風氣，樹立正確的學習理念。

結語

教學模式與教學過程的優化最終目的是為了提高教學質量，解決“教”與“學”的矛盾，滿足現代社會及當前教育發展對專業人才培養的要求，同時必須指出的是教學沒有固定的概念，以上是筆者就工程熱力學和傳熱學課程教學改革方面的一些心得，希望與同行教師之間就教學過程中存在的問題及如何教學優化進行交流研討，互相學習，共同提高教學水平。

參考文獻：

[1] 李文杰.工程熱力學課程教學現狀與改革思考[J].重慶科技學院學報，2012，（13）：179-180.

[2] 蘇兆芳.美國大學合作學習經驗研究[D].山東大學.2016

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

[4] 董麗娜.有限課時內“工程熱力學與傳熱學”教學效果改進[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的利與弊[J].劍南文學，2011，（11）：300.

通訊作者簡介

周娟（1982年9月-），女，湖南湘鄉人，工學博士，講師，研究方向：合金設計及表面改性工程。