原创《非热动专业热工基础课程教学改革》
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摘 要：热工基础课程作为上海电力学院非热动专业的基础必修课,存在设置学时少、学生自我管理能力弱等问题.针对热工基础课程及教授对象的特点,从教学内容、教学手段、微课课程建设等方面就如何提高非热动专业学生的学习兴趣及效果进行了初步探讨,完善热工基础课程的教学方法,培养具有专业特色的应用型本科人才.
关键词：热工基础；非热动专业；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）23-0114-02
随着现代工业与科学技术的发展,热科学已经深入到热能动力之外的机械、冶金、电子、信息工程、航空航天等领域,是21世纪工科各类专业人才工程素质的重要组成部分[1].热工基础课程是讲述热科学基础知识的重要理论课程,包括工程热力学和传热学两部分.其中工程热力学篇主要研究热能与其他形式能量（特别是机械能）之间的转换关系、转换规律及其应用；传热学篇主要研究热量传递的基本方式及其传递过程.
一、课程教学改革的必要性
上海电力学院（以下简称“我校”）是一个以电力为特色的理工类高校,热能与动力工程、自动化及电气属于我校的特色专业[2].工程热力学和传热学作为热能与动力工程专业的专业基础课,均需单独开设,并设置较多课时.目前,针对热能与动力工程专业,我校工程热力学及传热学均为64学时,学时较为充足.立足于学校的电力特色,我校很多非热动专业均开设了相关课程,即热工基础课程.课程的两部分内容仍需独立讲授,但学时却缩成为32课时,仅为热动专业的1/4.
热工基础课程具有教学内容丰富、知识面广及涉及概念多等特点,对非热动专业讲授时需要对课程所包含的内容进行合理的取舍和删减.此外,我校作为应用型本科院校,对人才的培养模式不同于研究型大学,我校的电力特色和优势均集中于火力发电行业,在本科培养时更注重对学生实践应用能力的培养,教学内容在进行取舍时,需有针对性的对应行业的就业特色.
如今,“90后”已成为高校大学生的主体,“90后”大学生出生在社会转型加剧、经济迅猛发展的时期,他们的学习行为是大学教学的重要组成部分.大学课堂不同于中学,其学习形式不依赖于教师的监督,更多的是自我选择、自我约束的过程.调查结果显示,“90后”大学生在课余时间去图书馆的比例仅为25.7%,约有43%的学生选择上网、睡觉、逛街；“90后”的大部分大学生不能自觉加强自我管理及培养自身学习的能力,更缺乏合理安排学习与生活的能力[3].此外,随着网络及智能设备的发展,“低头族”已成为高校课堂的普遍现象.“低头族”虽未直接影响课堂秩序,但却使得课堂缺少师生的互动,对于上课教师积极性是一个重要打击.调查表明,超过80%的大学生会在课堂上使用手机[4].大学生手机依赖及手机软瘾已成为影响课堂教学效果的新因素.
学时少,理论内容多,给非本专业的学生授课,再加上“90后”大学生本身的特点及手机对课堂的冲击,使得热工基础课程的教师普遍反映课堂氛围沉闷,教学效果差.针对以上内容,有必要对本校非热动专业的热工基础授课内容、授课方式及课后辅导方式进行适当的教学改革,以改善课堂授课现状,提升课堂师生的互动效果,提高教学质量.
二、热工基础课程的教学改革及发展的思考
1.教学内容与学时安排.热工基础课程的教学内容要从整体上进行把握,要分别把握工程热力学和传热学的主线,同时又要将两门课的内容融会贯通.主线相关的内容要重点讲,主线以外的内容可以略讲或是一带而过.以电力为特色时,工程热力学的主线为探讨热能是如何转化为机械能,而传热学的主线为探讨热能的传递方式.
在探讨热能转化为机械能的方式及所需遵从的定律时,工程热力学部分可按“一个循环、两种工质、两个定律、四个过程”进行展开.一个循环指的是朗肯循环,是热力发电厂最基本的循环.两种工质分别为理想气体和水蒸气.理想气体性质简单,借助理想气体有助于分析复杂过程或循环的关键影响因素,指导实际气体过程或循环；水蒸气易获得,潜热大,是最常用的实际气体之一,也是目前火电厂的通用工质.两个定律是指热力学第一定律和第二定律,第一定律指出热能转化的普遍性及守恒性,第二定律指出热能转换的方向、条件以及限度.四个过程通常是指理想气体的四个热力过程,包括定容、定压、定温和定熵,其可作为分析以理想气体或非理想气体为工质的动力装置循环的理论基础.
在探讨热能传递的方式及需要遵从的定律时,传热学部分可按“一个概念、一个公式、两个定律、三种方式”进行展开.一个概念,即热阻的概念,结合高中的电路图,介绍温差、热流、热阻组成的热网络图.三种方式即为传热的三种基本方式：热传导、热对流、热辐射.一个公式和两个定律分别为三个基本过程的过程方程式,包括对流换热的牛顿冷却公式、导热的傅里叶定律及黑体辐射的四次方定律.
2.教学方法与手段.虽然现在微课、慕课给了学生更多的学习途径,也使得学习的时间、地点更自由,但是从“90后”学生的特点及高校的管理角度出发,传统的教师课堂讲解仍是主流方式.但随着社会的进步,对学生解决实际问题能力及创新精神的培养受到越来越多的高校及用人单位的重视.改革教学方法,探索适应新形式下的教学模式势在必行.多媒体与板书相结合是目前最常用的教学方式,但要提高学生的学习兴趣,更好的理解教学内容,可在以下两个方面进行必要的改进.（1 ）引导及互动式教学.学生的注意力时间有限,一味地讲授很容易使课堂变得无味,因此课堂教学形式要多样化.教师在教学中主要起引导作用,调动学生思考的积极性,激发学生的求知.讲授过程中可通过日常生活中的常见现象引入问题,通过讨论让学生知其然,再通过讲解让学生知其所以然.以工程热力学为例,如可通过第一类、第二类永动机引出热力学第一定律、第二定律的教学内容.以传热学为例,在讲述三种传热方式时,可引入以下问题：为什么水杯大多是非金属的；为什么羽绒服比棉服保暖；同样是25℃的室内,为什么夏天穿短袖就可以,而冬天却要穿薄毛衣；等等.（2）加强实验及实践环节.对非热动专业的学生来讲,热工基础课程不可能设置单独的实践环节,这就需要教师统筹学院已有的实验器材、设备采购,并结合课程内容,组织学生学习、理解知识点在“应用型”或“设计型”工程上的应用.该环节可设置在学期初或学期末,学期初可增强学生对该课程的兴趣,同时在后续教学中可作为切入点；学期末可帮助学生复习所学知识点,加深对课堂内容的理解.
3.微信公众平台的微课建设.课程教学应更多的借助这些网络工具,适应新时期的潮流,微课、慕课的兴起就是很好的证明.微信公众平台可以便捷、及时的向用户推送文字、图片、视频等内容,让使用者获得更好的体验.相较于传统的网页式微课,利用微信公众平台进行微课平台建设具有明显的优势.（1）及时传播.微信公众平台推送消息时,所有的用户都可以实时接收消息,学生能及时接收课程资源进行学习.学生遇到问题可与教师及时沟通或一对一交流.（2）高效沟通.微信公众平台的即时通讯为教师与学生构建了一个交流沟通平台.学生与教师、学生与学生之间都可实时沟通交流.当该问题是共性问题时,教师还可以建立微信讨论组,参与到学生的讨论中,帮助学生解决学习难题.（3）低成本.微信公众平台功能强大,资费低廉,并对硬件要求较低,目前市面上几乎所有的智能手机上均可操作.相对于线下辅导,其具有较低的开发及维护费用,并且有利于课程资源的传播及利用.
三、结语
课程改革是课程建设的重要内容,课程的教改应与学生特点、学校特色、教育发展趋势紧密结合.作为非热动专业的基础课,热工基础课程的教改应侧重于应用,并结合专业特色进行合理的内容、课时设置,同时教师要善于利用学生对智能设备的依赖性,将其作为媒介,辅助学生的学习.
热动专业论文参考资料：
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