工程認(rèn)證背景下機(jī)械專業(yè)《傳熱學(xué)》課程教學(xué)改革淺析

孫亮亮 曹曉玲

工程認(rèn)證背景下機(jī)械專業(yè)《傳熱學(xué)》課程教學(xué)改革淺析

孫亮亮 曹曉玲

（西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 成都 610031）

《傳熱學(xué)》是機(jī)械專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對其教學(xué)改革的研究已比較普遍，但是針對工程認(rèn)證背景下傳熱學(xué)課程教學(xué)改革的研究還較少?；诠こ陶J(rèn)證的教學(xué)理念和教學(xué)模式，對“傳熱學(xué)”課程教學(xué)所存在問題和改革措施進(jìn)行了淺析。

“傳熱學(xué)”教學(xué)；機(jī)械專業(yè)；工程認(rèn)證；教學(xué)改革

0 引言

《華盛頓協(xié)議》是世界上最具影響力的國際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議，該協(xié)議是國際工程界對工科畢業(yè)生和工程師職業(yè)能力公認(rèn)的權(quán)威要求[1]。2013年6月，中國成為該協(xié)議的第21個(gè)預(yù)備成員國；2016年我國正式成為《華盛頓協(xié)議》的成員，標(biāo)志著我國工程教育邁入新的發(fā)展階段[2]，這必將對我國工程教育改革與發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。中國工程認(rèn)證協(xié)會制訂了與國際標(biāo)準(zhǔn)緊密對接的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，并陸續(xù)在機(jī)械、計(jì)算機(jī)、化工與制藥、電氣信息等14個(gè)專業(yè)類開展了認(rèn)證工作[3]。機(jī)械專業(yè)傳統(tǒng)的“傳熱學(xué)”課程體系及教學(xué)模式與工程認(rèn)證的培養(yǎng)目的和教學(xué)需求還存在一定的差距。為了針對機(jī)械專業(yè)工程認(rèn)證的需求，針對機(jī)械專業(yè)的“傳熱學(xué)”教學(xué)，修訂了教學(xué)大綱，并在實(shí)際的教學(xué)過程中緊扣工程認(rèn)證的大背景做了一些工作。本文從“傳熱學(xué)”的課程特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合筆者及其所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)對機(jī)械專業(yè)“傳熱學(xué)”的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)體會，對工程認(rèn)證背景下“傳熱學(xué)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

1 存在問題

“傳熱學(xué)”是是研究熱量傳遞規(guī)律的學(xué)科。首先熱量傳遞是一種十分復(fù)雜的物理過程，熱傳遞現(xiàn)象的理論分析又涉及到許多數(shù)學(xué)理論與方法，經(jīng)驗(yàn)公式較多，難于理解和記憶。其次熱量傳遞有導(dǎo)熱、對流和輻射三種基本方式，它們各有不同的傳遞機(jī)理，因而有各自相對獨(dú)立的定律和解決方法，系統(tǒng)性較差，基本概念和公式繁多，而且實(shí)際的傳熱過程往往是幾種基本方式聯(lián)合作用的結(jié)果，在短時(shí)間內(nèi)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握有一定的困難[3]。而工程認(rèn)證要求的傳熱學(xué)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)較多，對傳熱學(xué)課程教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的要求較高。

“傳熱學(xué)”教學(xué)模式采用以“教師講授、內(nèi)容為本”的模式，無法充分調(diào)動學(xué)生的興趣與學(xué)習(xí)積極性?！皞鳠釋W(xué)”是學(xué)習(xí)“工程熱力學(xué)”、“流體力學(xué)”等專業(yè)基礎(chǔ)課后學(xué)習(xí)的課程，而一部分機(jī)械專業(yè)的學(xué)生在上課時(shí)由于對這兩門課程內(nèi)容的遺忘，造成基礎(chǔ)知識較為缺乏而導(dǎo)致部分“傳熱學(xué)”教學(xué)內(nèi)容難以理解。比如熱力學(xué)第一定律是推導(dǎo)導(dǎo)熱微分方程的理論基礎(chǔ)、伯努利方程在對流換熱微分方程組的應(yīng)用等，學(xué)生在學(xué)習(xí)這些方程時(shí)，不能深刻理解與工程實(shí)際問題之間的必然聯(lián)系，造成學(xué)習(xí)動力不足，學(xué)習(xí)興趣降低等問題。

2 教學(xué)改革措施

對照《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》和“傳熱學(xué)”課程所承擔(dān)的指標(biāo)點(diǎn)，修訂和完善“傳熱學(xué)”課程的教學(xué)大綱。機(jī)械專業(yè)傳熱學(xué)課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)為：（1）掌握機(jī)械工程專業(yè)所需的工程科學(xué)基礎(chǔ)理論和方法，能夠識別、表達(dá)、分析機(jī)械工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題；（2）能識別和判斷設(shè)計(jì)、制造及控制系統(tǒng)中的復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和主要技術(shù)參數(shù)；（3）能夠?qū)C(jī)械工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，采用科學(xué)方法，通過建模、推演、仿真等方式進(jìn)行理論研究。因此，“傳熱學(xué)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)重新修訂和完善了教學(xué)大綱，教學(xué)中更注重講解定理基本假設(shè)和應(yīng)用范圍以及工程實(shí)際問題的解決，而簡化或省略與工程實(shí)際應(yīng)用中較少聯(lián)系的理論或公式的推導(dǎo)過程。如在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，不要求學(xué)生掌握導(dǎo)熱微分方程的通用公式，學(xué)生能針對實(shí)際導(dǎo)熱問題的溫度分布即可。針對肋片的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，重點(diǎn)讓學(xué)生掌握工程上常用的幾種肋片的邊界條件以及利用查圖法計(jì)算肋片效率。在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，重點(diǎn)放在如何應(yīng)用諾謨圖來求解內(nèi)阻不可忽略的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。在對流換熱中，只介紹對流換熱微分方程組的建立思路，重點(diǎn)講述各種實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的使用條件。在輻射換熱中，重點(diǎn)講解熱電偶測量高溫氣體溫度的應(yīng)用，強(qiáng)化了機(jī)械專業(yè)學(xué)生工作后有可能接觸的高溫流體溫度測試中涉及的輻射換熱問題。

《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》的核心思想是OBE教育模式，教育者必須對學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)達(dá)到的能力及其水平有清楚的構(gòu)想，然后尋求設(shè)計(jì)適宜的教學(xué)方式來保證學(xué)生達(dá)到這些預(yù)期目標(biāo)?；贠BE理念進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法設(shè)計(jì)和考核方式的改革，以學(xué)生為中心在提高教學(xué)效果上具有明顯優(yōu)勢[4]。在以學(xué)生為中心的轉(zhuǎn)變構(gòu)成中，“傳熱學(xué)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)以多年教授“傳熱學(xué)”的退休老教師為顧問和指導(dǎo)，充分調(diào)動教學(xué)團(tuán)隊(duì)中所有教師參與課程建設(shè)和改革的積極性，將“傳熱學(xué)”的教學(xué)任務(wù)分解并落實(shí)到個(gè)人，教學(xué)團(tuán)隊(duì)定期組織內(nèi)部教學(xué)研討會以及時(shí)交流教學(xué)體會，發(fā)揮教學(xué)團(tuán)隊(duì)的整體優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)以學(xué)生為本的轉(zhuǎn)變。

構(gòu)造合理的“傳熱學(xué)”質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械專業(yè)“傳熱學(xué)”課程的總評成績=平時(shí)考核成績×20%+實(shí)驗(yàn)成績×10%+期末考試成績×70%。平時(shí)考核主要以課堂表現(xiàn)、作業(yè)和期中考試為主，實(shí)驗(yàn)成績以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)生具體的動手能力為準(zhǔn)，期末考試的題型包括判斷題、選擇題、簡答題和計(jì)算題等，其中考核三種傳熱方式基礎(chǔ)知識型題目占60%，考核針對三種傳熱方式在工程應(yīng)用基礎(chǔ)問題綜合分析與驗(yàn)證的能力題目占40%。提交總評成績后，針對工程證的標(biāo)準(zhǔn)，針對每個(gè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，分項(xiàng)求各指標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)的平均分，計(jì)算“傳熱學(xué)”對各指標(biāo)點(diǎn)的評價(jià)值，從而獲得“傳熱學(xué)”課程的達(dá)成度評價(jià)報(bào)告。

充分發(fā)揮線上教學(xué)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)課上課下的全方位互動。疫情期間，“傳熱學(xué)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于智慧樹教學(xué)平臺建立了線上課程，線上課程里有教學(xué)視頻、課件PPT、電子版教材等可可以供學(xué)生任意時(shí)間學(xué)習(xí)的資料，充分滿足了學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要。同時(shí)通過QQ群建立了“傳熱學(xué)”線上教學(xué)輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)，采用線上自學(xué)與線上課堂教學(xué)并舉的方式，進(jìn)一步提高傳熱學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。通過QQ群可以在教學(xué)中進(jìn)行可覆蓋全部學(xué)生的課堂練習(xí)與討論，提高學(xué)生課程參與度，同時(shí)QQ群的統(tǒng)計(jì)功能可讓教師實(shí)時(shí)了解全部學(xué)生對授課內(nèi)容的理解情況和需求，并依此調(diào)節(jié)課程進(jìn)度。課下可通過QQ群與學(xué)生繼續(xù)保持聯(lián)系，學(xué)生有不懂的問題可隨時(shí)在QQ群中提出，實(shí)現(xiàn)及時(shí)在線答疑；同時(shí)QQ群的匿名消息功能可以讓學(xué)生表達(dá)自己對課堂授課情況和學(xué)習(xí)情況的真實(shí)想法。線上教學(xué)方式可以豐富課堂教學(xué)環(huán)節(jié)和授課方式，增加課堂上師生的交互，充分調(diào)動學(xué)生參與課堂的興趣與積極性。

3 結(jié)論

本文分析了我校機(jī)械專業(yè)“傳熱學(xué)”教學(xué)的不足和現(xiàn)狀，提出了“傳熱學(xué)”教學(xué)改革的措施。針對工程認(rèn)證對學(xué)生的培養(yǎng)要求和目標(biāo)，“傳熱學(xué)”教學(xué)必須將調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與工程認(rèn)證的指標(biāo)點(diǎn)相匹配，同時(shí)將教學(xué)中心從教師轉(zhuǎn)移到學(xué)生，充分調(diào)動學(xué)生的興趣和積極性，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，不斷推動機(jī)械專業(yè)“傳熱學(xué)”教學(xué)的改革和發(fā)展。

[1] 晉浩天.工程教育認(rèn)證對我們意味著什么？[N].光明日報(bào),2013-11-27.

[2] 中國工程教育認(rèn)證協(xié)會.中國全票獲《華盛頓協(xié)議》正式成員資格——我國工程教育實(shí)現(xiàn)國際多邊互認(rèn)[EB/OL]. http://www.ceeaa.org.cn/main!newsView.w? menuID=01010101&ID=1000011619, 2016.

[3] 王芳,胡小平,馮莉媚.新標(biāo)準(zhǔn)下高等工程教育專業(yè)認(rèn)證的思考[J].教育現(xiàn)代化,2017,(1):90-92.

[4] 梁秀俊,劉璐,劉彥豐.基于OBE理念的傳熱學(xué)課程改革探索[J].中國電力教育,2020,(4):74-75.

Teaching Reform of "Heat transfer " of Mechanical Specialty under the Background of Engineering Certification

Sun Liangliang Cao Xiaoling

( Southwest Jiaotong University, School of Mechanical Engineering, Chengdu, 610031 )

"Heat transfer" is an important professional basic course of mechanical specialty. There are a great deal of studies focusing on its teaching reform. However, the research on the teaching reform of "Heat transfer" under the background of engineering certification is still limited. According to the teaching concept and teaching mode of engineering certification, this paper analyzes the existing problems and reform measures of "Heat transfer".

Heat transfer; mechanical specialty; engineering certification; teaching reform

G642.0

A

1671-6612（2020）03-387-03

工程認(rèn)證對機(jī)械類“傳熱學(xué)”課程教學(xué)提出的新要求及應(yīng)對措施

孫亮亮（1982.04-），女，博士，副教授，E-mail：sunliangliang@swjtu.edu.cn

2020-03-24