新工科背景下安全工程專業《熱工學》課程教學改革探索

黃琪嵩,許 波,馮俊軍,丁厚成,林曉飛

(安徽工業大學 建筑工程學院，安徽 馬鞍山 243002)

隨著我國經濟發展的轉型升級以及創新驅動發展戰略的深入實施，為了滿足國家以新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟人才需求，培養新型工科領域的拔尖創新人才，教育部提出了新工科概念[1]。新工科為未來工程教育改革與發展模式的探索提供了全新視角，其目的是探索更加多元化、創新性的人才培養模式，培養出具有創新創業能力和跨界整合能力的卓越工程科技人才[2]。為適應新工科人才培養需求，推進以工程能力和創新能力培養為核心的工科專業傳統基礎課程教學改革顯得尤為關鍵。

熱工學涵蓋了工程熱力學和傳熱學兩方面基礎理論，是一門與工程實際聯系緊密、應用性很強的基礎課[3]。作為安全工程專業一門重要的專業基礎課，其主要任務是使學生了解能量轉換規律和熱量合理有效利用技術，從而為后續的《壓力容器安全》、《防火防爆技術》和《工業通風與除塵》等專業課程在基礎理論、基本知識和基本技能方面打下堅實基礎，其對于安全工程專業人才的培養發揮了重要的作用。

在新工科背景下，安全工程專業熱工學課程教學將面臨更高要求和挑戰，勢必需要加強和完善這類專業基礎課程建設。本文在結合教研組多年來教學實踐的基礎上，針對熱工學課程在教學模式和考核方式中存在的問題，從教學內容、教學模式和課程考核方式等3個方面對熱工學課程的教育教學改革進行探討，以期為本專業基礎課程教學改革提供參考。

1 開展安全工程專業相關的案例教學內容

熱工學是一門多學科交叉應用的課程，其課程內容多是圍繞著機械類、能源動力、建筑環境等學科為背景，課程定位過多偏向于統一的科學理論化，不僅沒有充分體現出不同專業方向的差異性，還造成學生專業實踐應用能力培養不足。熱工學的教學內容應在大綱的指引下增加實用性和多樣性，體現出不同專業和行業的特色，并結合學術前沿進行內容的豐富和充實。課程內容更多地體現出工程應用的實用性特點，才能夠有效提高學生們專業知識應用與實踐能力，更有利于新工科背景下的卓越工程科技人才的培養。對于安全工程專業，需培養學生從事安全工程領域的研究與開發、設計、風險分析與評價、檢測監控等方面的工程實踐能力[4]。安全工程專業的熱工學課程應重點培養學生應用相關原理解決實際問題的能力，然而教學內容及參考教材涉及安全專業的應用案例較少。因此，為了讓學生們使學生深入了解熱工學理論在安全專業的應用，可通過一些專業應用案例，引導學生運用熱工學的知識來分析，加深學生們對相關知識點的理解。例如：針對熱力過程計算相關內容，可引入鍋爐壓力容器事故案例，利用鍋爐爆炸前后的水蒸汽和飽和水焓熵的增減來計算鍋爐爆炸能量[5]；以及將混合氣體組分換算與可燃氣體爆炸極限計算聯系起來等。將熱工學相關知識點融入到安全事故案例分析中去，不僅強化學生學習興趣和動力，還可提高學生利用熱工學原理分析和解決安全專業問題的能力。

2 建立多元混合式教學模式

傳統的熱工學課程教學方式多以課堂講述為主，學生在大部分時間里都處于被動接受知識的狀態，加之課程涉及的理論深奧、公式較多、概念抽象，導致學習積極性和學習效率都不是很高。即使有提問和討論等活動環節來調動學生學習的主動性，也往往只有個別學生參與，對促進教師教學及學生掌握知識的作用是非常有限的。可見，對于熱工學這類理論性較強的專業基礎課程，教師們多采用的傳統授課模式已經不滿足現代信息化條件下的教學要求。

將互聯網信息技術和傳統教學模式相結合的“互聯網+”多元混合式教學模式已成為當前信息化教學背景下的主流教學模式。在“互聯網+”時代，為了保證高校課堂教學質量，教師們需充分利用各種現代科技技術推進傳統教學模式的改革。熱工學課程可以借助“互聯網+”的平臺進行調整，豐富課程教學資源，建立“線上線下”“課堂內外”等多元混合式教學模式，激發學生學習的積極性，提高教學效果。

當前信息化數字教育資源引起了人們的廣泛關注，教師可采取慕課、翻轉課堂、微課等互聯網教學模式開展學習。互聯網上具有很多完整的工程熱力學和傳熱學開放在線課程，學生可以在課下就課堂上沒有理解清楚的部分知識點通過網絡課程的電子資源來補充。國內開放課程平臺主要有：中國大學MOOC、MOOC學院、在學堂和Ewant等等，國外主要有Coursera、Udacity、edX、Open2Study等，這些網絡平臺上還可以下載教學課件、參考書、習題庫等資料。通過線下學習，學生的學習過程由被動接受轉變為自主學習，教師的作用由講授知識轉變為監督和引導學生學習。

3 探索形成性評價課程考核方式

目前，工程熱力學這門課程主要還是以期末考試成績作為學生對該門課程掌握程度的評價準則。這種考核方式偏重期末考試成績，不重視學生的平時表現，無法衡量學生們的階段性學習效果。考核結果也只能用于判斷學生會不會用熱力學相關公式來計算一些簡單的熱力學問題，無法考查學生們應用課程理論解決實際問題的能力，并不能滿足新工科背景下的人才培養目標要求。隨著教學內容與手段的改革，課程考核評價體系從也應隨之改革，為了盡可能地客觀公正評價每位學生的學習過程，需進行多元化的考試，實行綜合性的考核方法[6]。

在多元混合式教學模式中，應采取形成性評價和終結性考試評價的方式，并且加大形成性評價在教學評價中的比例。形成性評價更注重學習過程，主要包括課堂學習(如出勤率、課堂提問、課堂討論、學習筆記等)、課程作業(可包括小論文、研究報告等)、階段性學習測驗與期中考試(筆試或口試等)、教學實踐活動(實驗、創新等)、專題討論、小組學習、自主學習等形式；終結性評價主要指最后的筆試成績。

為全面考察學生的綜合素質能力并客觀評價學生的各環節學習表現，本課程將過程形成性評價與期末終結性考核的有機結合，提出貫穿整個教學環節的結構化多環節的加權平均考核方法。將平時考核比例提高到50%，包括平時作業、測驗成績、課堂考勤、實驗成績和課堂表現5個部分；并在期末考核環節，降低試卷中名詞解釋、簡答等簡單的純知識考察試題的比例，增加綜合案例題型，重點考核學生的綜合素質和能力。注重形成性評價方式考核內容，不僅可以激發學生的學習興趣，還可以比較客觀地評價學生的學習效果。同時通過隨堂檢測、知識點提問、單元測驗及作業等環節的反饋，教師們還可及時掌握學生們課前自主學習的學習情況和對知識的理解和運用程度。

4 結語

熱工學課程在安全工程專業本科生教育中占有重要地位，其可為學生以后專業課程的學習以及更好地適應新形勢下的工程設計、科學研究及其他技術工作打下堅實的基礎。推進新工科背景下的熱工學課程教學改革，需要以課程基本目標為基準，有針對性地采取一些特色的教學手段、教學方法和思路，才能培養培養學生基礎理論計算與工程實踐相結合以及獨立解決工程實際問題的能力，從而實現新工科要求下的創新性人才培養目標。