信息化教學(xué)資源在工程熱力學(xué)教學(xué)模式改革中的應(yīng)用

韓二帥 王麗娜 徐言暉

譚羽非等主編和廉樂明主審的《工程熱力學(xué)》（第六版）一書，前半部分為基礎(chǔ)性理論內(nèi)容，目的是使學(xué)生能很好地掌握熱力學(xué)基本概念和熱力學(xué)基本定律的實(shí)質(zhì)，并能靈活運(yùn)用和分析各種熱力過程，后半部分主要是熱力學(xué)基本理論的工程實(shí)際應(yīng)用，有助于培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力[1]。但從目前的教學(xué)情況來看，傳統(tǒng)的工程熱力學(xué)教學(xué)模式難以達(dá)到各高校所期望的效果，工程熱力學(xué)是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的一門重中之重的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程的學(xué)習(xí)成效深刻影響著學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)，從而影響了學(xué)生畢業(yè)后走上工作崗位解決實(shí)際工程問題的能力。以筆者所在學(xué)校的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)為例，通過大量的考察與調(diào)研，提出一系列工程熱力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀的問題及相應(yīng)的解決方法，結(jié)合當(dāng)前信息化教學(xué)資源的廣泛應(yīng)用，以期改變工程熱力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，提高工程熱力學(xué)的教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新的能力。

1 工程熱力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正

部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，缺乏積極學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，只是為了完成必修學(xué)分而學(xué)習(xí)，并對(duì)課堂教學(xué)的依賴程度高，還未從高中的學(xué)習(xí)方式中轉(zhuǎn)變過來[2]，甚至學(xué)生上課玩手機(jī)從不聽講，原因是作為學(xué)生沒有良好的學(xué)習(xí)態(tài)度和沒有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，也沒有產(chǎn)生對(duì)工程熱力學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，這樣的情況想要學(xué)好一門專業(yè)基礎(chǔ)課是很難的。

1.2 部分學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的自主性

部分學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的自主性，大多數(shù)同學(xué)上課前從不預(yù)習(xí)，課堂上跟不上老師的思路，無法有效參與課堂互動(dòng)，導(dǎo)致課堂氣氛不活躍，更難有學(xué)生主動(dòng)思考，主動(dòng)提出問題，因此，以老師為主導(dǎo)的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的弊端暴露無遺。另外，學(xué)生由于傳統(tǒng)思維的慣性和不善于復(fù)習(xí)總結(jié)，不能將前面所學(xué)的知識(shí)聯(lián)系起來，導(dǎo)致在思考課堂問題的時(shí)候產(chǎn)生一定的困擾，不利于學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

1.3 課后練習(xí)難

據(jù)學(xué)生反映，工程熱力學(xué)課后練習(xí)有一定難度，與課堂例題難度不相匹配。僅僅依靠課堂上學(xué)習(xí)的工程熱力學(xué)知識(shí)難以應(yīng)對(duì)課后練習(xí)題，課堂上老師通過介紹基本概念以及基本公式并分析典型例題來幫助學(xué)生理解基本內(nèi)容，但部分學(xué)生即使課堂上認(rèn)真聽講，課后習(xí)題依然覺得困難重重，原因在于學(xué)生并未真正理解課堂上老師簡(jiǎn)述內(nèi)容，只是一知半解。因此課堂下需要同學(xué)們鞏固課堂所講內(nèi)容，只有把概念理解透徹了，解題的思路才會(huì)清晰，但大部分同學(xué)急于完成學(xué)習(xí)任務(wù)，盲目解題，不僅花費(fèi)了大量時(shí)間，對(duì)自己鞏固課堂知識(shí)也沒有幫助。

1.4 分不清課堂知識(shí)的主次

雖然許多高校老師通過在課堂上使用PPT 講解課堂內(nèi)容，在一定程度上提高了學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)的興趣，但往往由于課堂時(shí)間長(zhǎng)，老師對(duì)于教學(xué)進(jìn)度無法把控，PPT 內(nèi)容包含整章，涵蓋量大，覆蓋面廣，學(xué)生分不清主次，用手機(jī)拍照，認(rèn)為能在課下復(fù)習(xí)，但事實(shí)上很少有同學(xué)能在課下可利用這些照片復(fù)習(xí)，更多的同學(xué)只是給自己一個(gè)心理安慰，占用了手機(jī)內(nèi)存而已。

1.5 課程考核模式太過單一

目前，大多數(shù)高校將工程熱力學(xué)考核方式定性為考試課，采取平時(shí)成績(jī)占比30%和期末考試成績(jī)占比70%的模式進(jìn)行考核，從中可以看出，期末考試成績(jī)占比較大，使得部分學(xué)生平時(shí)不學(xué)習(xí)，期末考試前一周采取熬夜復(fù)習(xí)的突擊學(xué)習(xí)方法甚至極個(gè)別學(xué)生采取作弊的方式通過考試。平時(shí)成績(jī)基本上也是根據(jù)學(xué)生提交作業(yè)情況、缺勤情況來評(píng)定，這就使得很多學(xué)生平時(shí)養(yǎng)成了懶散的習(xí)慣，這樣的考察模式具有很大的不合理性。

1.6 實(shí)驗(yàn)效果不佳

實(shí)驗(yàn)教學(xué)上，通常是老師提前通知學(xué)生預(yù)習(xí)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，多數(shù)學(xué)生只是把實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的內(nèi)容機(jī)械地抄了一遍，沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)整個(gè)過程充分了解，導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)時(shí)，還是參考指導(dǎo)書進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這使得實(shí)驗(yàn)時(shí)間更加緊迫[3]。實(shí)驗(yàn)課時(shí)，老師先講授理論知識(shí)并對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備做出簡(jiǎn)單介紹，現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn)操作步驟，并講明實(shí)驗(yàn)中需要注意的問題，在實(shí)驗(yàn)過程中由于各學(xué)生之間有明確的分工，很多同學(xué)不能對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過程了解透徹，例如實(shí)驗(yàn)記錄者對(duì)于實(shí)驗(yàn)的操作并不太了解。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，實(shí)驗(yàn)誤差較大，也不能分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)束在上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，發(fā)現(xiàn)抄襲現(xiàn)象十分嚴(yán)重，部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課敷衍了事，這不利于學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果大打折扣。

2 工程熱力學(xué)教學(xué)模式改革

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于平時(shí)教學(xué)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，教學(xué)方法與教學(xué)模式也要順應(yīng)時(shí)代的變化和學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣做出相應(yīng)的變化，隨之，MOOC、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等信息化數(shù)字教學(xué)資源應(yīng)運(yùn)而生[4]。翻轉(zhuǎn)課堂以學(xué)生為主導(dǎo)，老師積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，在課前發(fā)布本節(jié)工程熱力學(xué)的教學(xué)視頻，通過學(xué)生的講解和與學(xué)生的積極互動(dòng)，了解學(xué)生對(duì)于本節(jié)重要知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，并進(jìn)行有針對(duì)性的輔導(dǎo)，這樣一來，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)明確了，學(xué)習(xí)興趣提高了，上課違反紀(jì)律的情況也會(huì)逐漸消失。

2.2 教學(xué)模式情景化

工程熱力學(xué)對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)后期的專業(yè)課和畢業(yè)后走向工作崗位有極大的幫助，因此，在授課過程中要引入應(yīng)用案例或應(yīng)用場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生自主思考和探究性學(xué)習(xí)，逐步培養(yǎng)和提高學(xué)生分析和解決實(shí)際工程問題的能力[4]。工程熱力學(xué)是理論與實(shí)際緊密結(jié)合的學(xué)科，在課堂上進(jìn)行理論教學(xué)的過程中，應(yīng)加入相應(yīng)的經(jīng)典工程案例或應(yīng)用場(chǎng)景，不僅有助于學(xué)生的理解，將這些理論應(yīng)用于實(shí)踐，可以提升學(xué)生的自我成就感，增強(qiáng)他們對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，也可以提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

2.3 組建課程學(xué)習(xí)小組

在工程熱力學(xué)的日常老師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)中，老師為了讓學(xué)生更好地理解和掌握課堂所授知識(shí)，會(huì)使用比較簡(jiǎn)單的情景或是公式的簡(jiǎn)單應(yīng)用，但學(xué)生課下完成練習(xí)時(shí)，覺得很有挫敗感，因?yàn)檎n后練習(xí)常常與實(shí)際相結(jié)合，所涉及的內(nèi)容也不是一個(gè)特定的公式或概念，而是幾個(gè)概念幾個(gè)公式，這就比較困難了。對(duì)于以上問題，組建學(xué)習(xí)小組可以使幾個(gè)同學(xué)在一起發(fā)表自己的看法，每一個(gè)同學(xué)對(duì)不同概念的理解程度不同，對(duì)同一概念的理解深度也不一樣，通過學(xué)習(xí)小組之間人員的相互交流，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短。組建學(xué)習(xí)小組是對(duì)課堂知識(shí)的再深化，對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)很有幫助。

2.4 MOOC 的教學(xué)實(shí)踐

為便于學(xué)生對(duì)于課堂所講述知識(shí)的回顧，筆者所在建環(huán)教研室向?qū)W生推薦了工程熱力學(xué)MOOC。具體來講，老師會(huì)把PPT 呈現(xiàn)到課程中，對(duì)于課堂的基礎(chǔ)和重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行二次講解，學(xué)生亦可以充分利用其他時(shí)間鞏固復(fù)習(xí)，并在MOOC 課程結(jié)束后解答老師布置的習(xí)題來檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)情況，老師也可以借此查看教學(xué)情況。此外，對(duì)于學(xué)生不了解的問題，也可以反映在MOOC 課程上，老師和同學(xué)們可以幫助一起解決，這樣學(xué)生能夠把握課堂學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，將鞏固復(fù)習(xí)的時(shí)間充分利用起來。

2.5 課程考核評(píng)價(jià)體系多樣化

為使學(xué)生能在工程熱力學(xué)這門課中有更多的收獲，相應(yīng)的課程考核方式也應(yīng)該趨于多樣化[5]。對(duì)于工程熱力學(xué)這門課而言，重視平時(shí)學(xué)習(xí)的過程，提高平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的比重，諸如將學(xué)生的課前預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)小組的學(xué)習(xí)情況、線上線下作業(yè)完成情況以及實(shí)驗(yàn)操作情況等列入平時(shí)成績(jī)的考核，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于平時(shí)學(xué)習(xí)的重視，能夠有效降低課程考核的不及格率，使學(xué)生對(duì)于課程的學(xué)習(xí)更加深入。

2.6 “微實(shí)驗(yàn)”和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

“微實(shí)驗(yàn)”是借鑒“微課”的形式記錄實(shí)驗(yàn)過程中的關(guān)鍵步驟，授課老師和實(shí)驗(yàn)老師提前發(fā)布微實(shí)驗(yàn)視頻內(nèi)容，使學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)，在微視頻播放結(jié)束后，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的基本問題進(jìn)行提問討論，從而提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解和掌握。通過使用微實(shí)驗(yàn)視頻，可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，老師也可以借此檢查實(shí)驗(yàn)效果不僅節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間還提高了實(shí)驗(yàn)完成質(zhì)量，同時(shí)也可在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后探討實(shí)驗(yàn)中存在的問題，老師也可從單一的傳授學(xué)生知識(shí)轉(zhuǎn)到指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)中來[6]。隨著虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的大力發(fā)展，可以將工程熱力學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)以虛擬仿真的形式呈現(xiàn)出來，更具有針對(duì)性，學(xué)生亦更好理解和掌握。

3 結(jié)語(yǔ)

時(shí)代在快速發(fā)展，信息化教學(xué)資源的應(yīng)用越來越廣泛，工程熱力學(xué)課程教學(xué)模式必須加快進(jìn)行改革，與時(shí)俱進(jìn)，同時(shí)，學(xué)生作為高校教育的主體，必須結(jié)合學(xué)生實(shí)際存在的問題，對(duì)癥下藥，提高高校的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。結(jié)合工程熱力學(xué)課程與工程實(shí)際結(jié)合緊密的特點(diǎn)，通過不斷優(yōu)化教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，逐步培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力，為學(xué)好建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的專業(yè)課奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。