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關鍵詞:農林高校;熱工基礎及流體力學;課程教學;實踐創新

當前，在“綠色發展理念”深入人心的時代背景下，農林類高校迎來了很好的歷史發展機遇;同時社會和企業對農林類專業人才的需求更加重視質量，對人才的知識深度、廣度和對專業基礎課、專業特色課核心知識的實踐運用能力，均提出了更高要求。提高機械設計制造及其自動化專業學生林業裝備系統總體及其子系統技術的掌握程度，拓展學生在林業裝備系統上運用專業基礎課、專業特色課中核心知識的科研能力，是農林類高教工作者面臨的共同課題［4］。

1課程教學剖析

1．1課程內容

“熱工基礎及流體力學”這門課程是機械設計制造及其自動化專業的一門綜合性專業基礎課，是后續液壓與氣體傳動、泵與風機、林業機械等專業及特色專業課的重要基礎。課程目標包括:掌握工質的熱力學性質、熱力學第一定律、第二定律、熱工轉換的規律和理想氣體的熱力學過程，學會基本的理論分析與計算方法;通過對熱量傳遞的三種基本方式、導熱基本理論、對流換熱基本規律、黑體輻射基本定律等內容的學習，使學生具備對基本的傳熱學問題進行分析和總結的能力;掌握流體的主要物理性質和流體靜力學的基本理論知識，學會流體上的作用力分析，能夠推導流體動力學方程的連續性方程和伯努利方程，針對黏性流體，能對管內流動狀態進行判斷;能夠對“傳熱學”“工程流體力學”的實驗結果進行分析和解釋，通過實驗數據綜合分析工程中的現象及問題，并得到合理有效的結論。總體來看，本課程講授內容包括工程熱力學、傳熱學以及工程流體力學三大板塊的內容，是在高等數學、大學物理、理論力學、材料力學的基礎上進行深化學習，拓展到實際的工程問題，所以本課程不僅理論性強，而且工程應用性也很強;與機械設計制造及其自動化專業其他課程相比，該課程涵蓋了本應三門獨立開設的課程內容，知識難點聚集、微積分公式眾多、三大知識板塊思維跨度大、學生融會貫通掌握難。但是，學生對課程內容的掌握程度直接影響后續專業特色課程的學習情況。

1．2教學思路

目前，本課程總學時為48學時，理論授課42學時，實驗授課6學時。三大板塊的教學內容多，理論授課課時較少，矛盾突出:(1)學生由固體學科切換到流體學科的學習需要較長適應期;(2)課程中較多章節內容抽象，且涉及大量公式推導及專業的概念鋪墊，加之為了跟上教學進度教學內容更新較快，學生普遍反映課程難度較大;(3)教學內容和后續專業及特色專業課內容銜接性不夠緊密;(4)從內容的充實性和課程的結構上來看，“熱工基礎及流體力學”這門課程的教學內容已經滿足要求，但是對接林業機械領域最新技術，強化學生創新思維方面，當前的課程建構仍無能為力;(5)由于本課程的學習不涉及具體的機械裝備系統，使得同學們對本課程在專業中的地位認知不足，學習積極性欠佳，這些現狀使得提升教學效果難度較大。針對上述課程特點及教學現狀，結合農林類高校“機械設計制造及其自動化”專業的實際情況，制定了如下教學思路:(1)授課時，使學生從機電系統、固體力學等學科的思維中切換出來，將空間觀測法跟同學們探討透徹，基于空間觀測法開展“熱工基礎及流體力學”的課程教學。(2)在教學大綱中刪除過于抽象、應用面較窄的教學內容，深入講解與后續“液壓與氣體傳動”“泵與風機”“林業機械”等課程關聯度較深的內容，為專業及特色專業課的學習做好扎實鋪墊。(3)結合在林業機械領域與“熱工基礎及流體力學”緊密關聯的科研經歷，探索寓教學于科研、科研反哺教學的授課模式，強化同學們對“熱工基礎及流體力學”在“機械設計制造及其自動化”專業里占有重要地位的基礎認知，顯著提升同門們自愿學習、自主學習的熱情。(4)注重思維方式、終身學習意識的培養。教學過程中注重切入問題角度的講解，使得同學們在明白問題的同時更養成學習思考問題方法的習慣;從固體學科到流體學科是一個較大的跨越，在跨越的過程中，使同學們樹立終身學習意識，為以后培養同學們提出、解決林業機械領域學科前沿性、熱點性問題的能力打下堅實基礎。

2課程構建探討

在“碳達峰、碳中和”的硬性發展要求及“綠水青山就是金山銀山”的發展理念加速推進的浪潮之下，農林高校“機械設計制造及其自動化”專業的畢業生在高等教育系統中的地位不斷提升，所以基礎專業課程構建更需獲得與之地位匹配的重視。一方面，基礎專業課課程構建要體現基礎知識的深度和廣度;另一方面，內容要很好銜接并服務于核心專業課、特色專業課，為學生后期畢業設計、研究生科研深造做好鋪墊。

2．1課程內容深度銜接核心專業課

“林業機械”是南京林業大學“機械設計制造及其自動化”專業的核心專業課，內容涵蓋林業動力、整地、清理、苗圃、造林、撫育、保護、防火、采伐、采摘、智能化等機械。其中，和“熱工基礎及流體力學”專業基礎課相關的包括動力、清理、保護、采摘等板塊。林業動力機械(包括泵、風機)涉及“工程熱力學”中熱能和機械能之間的轉化問題，同時也涉及“工程流體力學中”可壓縮混合氣體壓強、溫度變化和裝置的動力匹配問題;林業清理機械涉及“工程流體力學中”不可壓液態水在管道內部的流動，在霧化器內的流態分布、出口后霧化粒徑分布等復雜多相流問題，如圖1所示;林業保護機械中噴霧射程、噴霧穿透涉及“工程流體力學中”可壓縮流體空氣的外部流動及耦合風場、霧滴的多相流動問題，如圖2所示;林業采摘機械中，基于負壓的采摘系統涉及可壓縮流體空氣的管內流動問題。從銜接核心專業課的角度來看，一方面，農林類高校“熱工基礎及流體力學”這門專業基礎課程應該深耕“工程熱力學”和“工程流體力學”，而“工程流體力學”應該是重點中的重點;另一方面，也好兼顧課程內容的完整性，“傳熱學”也要適度調整。

2．2匹配三大板塊關系，優化課程結構

建議協調、平衡三大板塊的課時占比，同時明晰課程內容的內在邏輯關系，在此基礎上進一步優化課程結構。在“工程熱力學”(熱能的間接應用)板塊中，我們將實現熱力學能向機械能轉化的媒介稱之為“工質”，媒介一般是“單一氣體”或者“混合氣體”，熱力學第一定律、熱力學第二定律、工質熱力學性質及理想氣體的熱力過程等課程內容和專業核心課程林業機械吻合度較好。“工程流體力學”中，對流體的終結性定義是“抓不起來的物體”，一般性的定義是“氣體和液體”的總稱，但課程內容中流體基本概念的鋪墊、流體靜力學、流體運動學、流體動力學及黏性流體等課程內容都是基于不可壓的液體，同為流體，但氣體和液體的性質及研究重點相差甚遠，“氣體”這種流體相關課程內容的缺失為后續專業核心課程的學習帶來很大知識結構缺陷。“傳熱學”(熱能的直接應用)中，對導熱、對流傳熱(混合傳熱，主要是流體和固體之間)、輻射傳熱的基本原理、工程應用等課程內容做了比較詳細的講解，但是后續專業核心課程對傳熱學中的知識需求很少，僅僅在脈動燃燒技術這一研究領域有所涉及。總體來看，不管是“工程熱力學”中的“工質”，還是“工程流體力學”中的“氣體”，再或者“對流換熱”中的“流體”，其中“氣體”是課程的“最大公約數”，也是和林業機械這一專業核心課程相關的“最大公約數”。鑒于此，“工程熱力學”教學內容總體上可以維持不變，部分章節可以簡化，不重要的知識點減少不必要的推導，側重理論、公式概念的理解和應用，這樣可省出一部分課時。總課時不變的情況下可以合理縮減“傳熱學”的課時，對輻射傳熱只做一般性介紹;考慮到相似原理在流體力學的試驗研究中也有重要應用，可以在這里對相似準則進行深入講解，省出較多課時。將“工程流體力學”放在最突出的位置，省出來的課時分配給這一部分;增加可壓縮流體“漩渦勢流理論”“相似理論中的量綱分析法”、包括氣體動力學中“擾動在外空間流場中的傳播”及“管內氣體的流動”等內容，以匹配林業機械核心專業課。

2．3樹立自主學習、終身學習意識

目前，流體力學板塊中關于可壓縮流體的課程內容匱乏，教學中會鼓勵同學們在MOOC上尋找優秀資源進行線上學習，使同學們樹立自主學習意識。通過工程流體力學板塊，我們在體力學的范疇內將研究運動的方法由拉格朗日法提升到歐拉法，這是一個顯著的改變，也是重要的進步，通過這一步，有助于培養同學們的終身學習意識。

結語

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安全工程專業主要課程

燃燒與爆炸學、安全工程學、通風空調與凈化、安全監測與監控、職業衛生學、流體力學與流體機械、工程熱力學與傳熱學、分析化學與物理化學、電工與電子技術、安全評價理論與方法、安全法學、安全心理學、安全管理基礎學及安全系統工程及分析技術等。

安全工程專業就業前景

本專業主修的課程有：燃燒與爆破、、流體力學，流體機械分析，安全工程、安全監督、職業衛生、工程熱力學與傳熱學，化學與物理化學、電氣與電子技術、安全評估、安全管理基礎學和安全系統工程等40多門課程。

安全工程專業人才需求巨大。盡管安全工程畢業生大量增加，但中國已有300多個高風險企業，因此應該處于供應緊張的狀態。

但事實上，我國企業或組織對安全工程專業人才的需求方式很多。在我國各行各業，從事安全工作的人員大多來自其它領域，而且這種趨勢將持續很長時間。

安全工程專業就業方向

本專業學生畢業后可安全工程的就業方向1.大型施工企業，從事施工現場安全管理、現場安全教育、工傷事故處理、安全施工方案編制及審核、施工安全防護用具配備及管理及現場安全檔案管理等工作2.大型廠礦、生產型企業，從事企業安全管理、安全教育、安全評價、工傷事故處理及職業病防治等工作3.安全評價機構從事專業安全評價、風險評估等工作4.政府、企事業單位從事政府層面的安全管理工作5.大中專院校安全工程或相近專業的教師工作

從事行業：

畢業后主要在建筑、新能源、房地產等行業工作，大致如下：

1 建筑/建材/工程;

2 新能源;

3 房地產;

4 其他行業;

5 計算機軟件。

從事崗位：

畢業后主要從事安全工程師、安全員、網絡安全工程師等工作，大致如下：

1 安全工程師;

2 安全員;

3 網絡安全工程師;

4 信息安全工程師;

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關鍵詞：工程認證;傳熱學;教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）40-0119-02

《華盛頓協議》是世界上最具影響力的國際本科工程學位互認協議，該協議是國際工程界對工科畢業生和工程師職業能力公認的權威要求[1]。2013年6月，中國成為該協議的第21個預備成員國，這必將對我國工程教育改革與發展產生深遠影響。中國工程認證協會制訂了與國際標準緊密對接的認證標準，并陸續在機械、計算機、化工與制藥、電氣信息等14個專業類開展了認證工作[2]。“傳熱學”既是能源動力類專業的技術基礎課，也是與各工程領域關系密切相關的專業課程，它植根于工程實際，也必將服務于工程實際[3]。作為工程認證專業之一，江蘇大學（以下簡稱“我校”）機械設計制造及自動化專業學生必須要學習“傳熱學”。傳統的“傳熱學”課程體系及教學模式與工程認證的培養目的和教學需要還存在一定的差距。為了配合工程認證的標準，我校傳熱學課題組就工程認證的需求，針對機械專業班級的“傳熱學”教學，修訂了教學大綱，并在實際的教學過程中緊扣工程認證的大背景做了一些工作。本文從“傳熱學”的課程特點出發，結合筆者在機械類班級課堂的教學實踐和教學體會，對工程認證背景下“傳熱學”課程的教學改革進行了探討和總結。

一、工程認證背景下機械類專業“傳熱學”教學中存在的主要問題

1.課時設置與課程特點、教學目標的矛盾。我校機械專業的“傳熱學”課程總學時僅為30學時，其中實驗為4個學時，考試為2個學時，真正用于教學的只有24個學時。“傳熱學”是一門發展中的應用性極強的專業基礎課程，首先熱傳遞現象的理論分析又涉及到許多數學理論與方法，經驗公式較多，難于理解和記憶;其次“傳熱學”分成導熱、對流和輻射三部分內容，這三部分內容有各自相對獨立的定律和解決方法，系統性較差，基本概念和公式繁多，重點分散，在短時間內學生學習有一定的困難[4]。而工程認證要求培養目標多樣性，以傳熱學為例，其支撐的畢業要求指標點為：指標點1，具有解決機械工程問題所需的數學與傳熱問題及其應用能力;指標點2，能夠將數學、傳熱學基本原理運用于機械工程問題的表述;指標點3，能夠對于傳熱學模型的正確性進行論證并求解。

2.學生基礎知識與“傳熱學”課程特點的矛盾。“傳熱學”是學習“工程熱力學”、“流體力學”等專業基礎課后學習的課程。而機械專業的學生卻沒有這方面的基礎訓練，上課時一些必備的基礎知識的缺乏導致上課難以接受。比如熱力學第一定律是推導導熱微分方程的理論基礎、伯努利方程在對流換熱微分方程組的應用等，學生在學習這些方程時，不能深刻理解與工程實際問題之間的必然聯系，造成學習動力不足，學習興趣降低等問題。

3.課堂教學及實驗教學與工程能力培養的矛盾。傳統“傳熱學”教學以教師講解、學生照本操作的模式進行，而工程認證核心理念是以學生為中心和目標。工程認證“傳熱學”教學方法的改進必須和工程實踐環節如實驗室操作、企業實踐等相結合，其目的是訓練學生的工程意識和思維，培養學生理論結合工程實際的能力。同時，使學生能夠接觸機械行業的生產實際并了解其前沿發展趨勢。但現實情況是，我校和有關換熱器的企業合作不多，另外我校的實驗教學儀器多年來沒有進行更新，有部分實驗設備相對比較陳舊，實驗室儀器設備明顯不足。

二、教學改革的措施與方法

1.對照《工程教育認證標準》，全面修訂“傳熱學”培養計劃。此認證標準給高校帶來的變化就是要以學生為本，不斷為工程教育改革而持續改進。工程認證所要求的OBE教育模式，一是要求教師在教育活動之前對學生達到的發展水平有清晰的認識，要用精細的“教學大綱”控制教學開展;二是要選擇與教學目標類型一致的教學方法[2]。因此，我校傳熱學課題組重新修訂了培養計劃和教學大綱，教學中注重講解定理基本假設和應用范圍;求解習題強調參數的獲取及多種計算方法的比較;最后增加了部分與工程實際相關的課后習題。教學改革核心的問題是教學內容的改革。針對畢業后我校機械專業學生具備機械設計制造基礎知識與應用能力，從事機械制造領域內的設計制造這一目標，在講清“傳熱學”物理概念的基礎上，簡化或省略與今后工作聯系不大的理論和公式的推導過程。如穩態導熱中，不詳細推導導熱微分方程的普適形式，只要求學生能對實際導熱問題建立微分方程即可。針對肋片導熱問題，重點放在讓學生熟練掌握工程上不同形狀肋片效率的查法。在非穩態導熱中，簡化諾謨圖的理論推導過程，重點放在如何應用諾謨圖來求解內阻不可忽略的非穩態導熱問題。在對流換熱中，只介紹對流換熱微分方程組的建立思路，重點講述各種實驗關聯式的具體應用和使用條件。在輻射換熱中，增加了火焰輻射的內容，強化了機械專業學生工作后有可能接觸的加熱爐、鍛造爐等加工工藝中涉及的輻射換熱問題。

2.優化整合，發揮課題組整體優勢。我校能源與動力工程學院工程熱物理系成立了傳熱學課題組，組員7人，以多年教授“傳熱學”的退休老教師為顧問和指導，由課程負責人具體負責“傳熱學”的教學組織、課程的建設與管理工作，充分調動所有課題組的教師參與課程建設和教材建設的積極性。明確責任，將“傳熱學”的教學任務分解并落實到個人。每隔1～2個月的時間，課題組的人員進行教學研討，交流教學體會。同時向學院建議加大支持力度，提高“傳熱學”課程在考核、個人定級及津貼等方面的分量，形成良性循環的激勵機制。

3.加強實驗室建設，培養學生自我提升能力。經過傳熱學課題組的申請和建議，我校能源與動力工程學院在經費有限的情況下，購置了新的實驗設備，修繕了一批傳統的實驗設備，目前傳熱學實驗室具有足夠的實驗器材能夠給學生提供自主動手的機會，以前平均7～8人一組的實驗現在減少到每組2～3人，可以保證每個學生有機會進行實際動手操作，提高了實際動手能力。另外，筆者可以就機械專業學生在今后工作中可能涉及的實際問題進行正確引導。比如測量型砂導熱系數問題，在實際的教學過程中，筆者注重引導學生自己去思考，修改并改善圓球法測量型砂導熱系數的實驗方案。當學生提出其他的實驗方案后，及時進行評價和講評，提高了學生處理工程實際問題的能力。

4.注重引導，拓寬校外實習基地。機械設計及其自動化作為實踐能力很強的專業，其實踐教學的作用在于引導學生進行正確的專業實踐認知。我校能源與動力工程學院與駐鎮的有關企業建立了良好的合作關系，如江蘇唯益換熱器有限公司、鎮江天鴻新能源有限公司等。我們定期帶學生過去參觀和實習，重點了解這些企業的換熱器和散熱器等產品設計、生產和組裝過程，培養學生思考與動手能力。經過我校和企業之間的積極合作，為機械等專業的學生提供實習機會，提高了學生的工程實踐能力。

5.充分發揮網絡多媒體教學的優勢。多媒體教學能夠增加課堂教學的信息量，容易激發學生的主動性和積極性。針對機械專業，我校傳熱學課題組首先收集整理了大量的工程圖片和工程錄像，將這些資料和課本上的相關內容進行鏈接，提高了學生的興趣和多媒體教學的授課質量。其次，我校傳熱學課題組目前正在建立傳熱學教學網站，每位老師負責一項內容，進行傳熱學網上教學視頻的錄制，充分滿足了學生個性化學習的需要。下一步我們將及時更新網上教學資源，建立傳熱學網上輔導答疑系統，采用課堂教學與網絡教學并舉的方式，進一步提高傳熱學的教學質量。

6.構造合理的“傳熱學”質量考核標準。實踐教學的質量是反應學生“工程實踐能力水平”的關鍵，而傳統的“傳熱學”質量考核體系很難真實反映學生的工程實踐能力。筆者設置機械專業“傳熱學”課程的總評成績=平時考核成績×10%+實驗成績×10%+期末考試成績×80%。平時考核主要以課堂表現和作業為主，實驗成績以實驗報告和學生具體的動手能力為準，期末考試的題型包括填空題、簡答分析題和計算題等，其中考核三種傳熱方式基礎知識型題目占60%，考核針對三種傳熱方式在工程應用基礎問題綜合分析與驗證的能力題目占40%。提交總評成績后，針對工程認證的標準，針對每個畢業要求指標點，分項求各指標點對應的平均分，計算“傳熱學”對各指標點的評價值，從而獲得“傳熱學”課程的達成度評價報告。從近兩年的“傳熱學”教學結果分析來看，基本上達到了工程認證對機械專業學生學習“傳熱學”的要求和目標。

本文分析了我校機械類專業“傳熱學”教學的不足和現狀，提出了教學改革的措施。筆者認為要實現工程認證對學生的培養要求和目標，必須對“傳熱學”設置合適的學時，調整教學內容與學生的工程實踐能力相匹配，注重培養學生分析問題和解決問題的能力[5]，重新選用合適的熱工基礎教材，科學施教，不斷推動機械類專業“傳熱學”教學的改革和發展。

參考文獻：

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

[2]胡文龍.工程專業認證背景下的高校教師教學發展[J].高等工程教育研究，2015，（1）：73-78.

[3]劉愛萍.淺談傳熱學課程的教學改革[J].中國電力教育，2002，（4）：73-76.

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[關鍵詞] 冶金傳輸原理 理論和實踐 過程教學

冶金傳輸原理是以高等數學、大學物理和物理化學等課程為基礎并與冶金過程緊密聯系的冶金類專業基礎課。廣大師生普遍認為該課程“難學難教”[1]，其中冶金傳輸原理的“難學”，主要體現在課程的相關概念、定理、定律，特別是相似原理、因次分析以及相似準數等的抽象性，對于第一次接觸這些內容的初學者，難以與實際的物理過程相結合，而表現為“難學”。對于冶金傳輸原理的“難教”，是該門課程數學與物理高度結合的特點，而學生專業知識的不足以及數學、物理知識不扎實等實際問題，在實際的教學過程中如何克服這些問題，能夠使學生理解和掌握教學大綱所規定的內容，是“難教”的主要表現。因此，針對這些問題，如何提高教學質量，培養具有實用型及創新型素質人才的要求，是該門課程教學改革始終探索的方向。

冶金傳輸原理的課程特點

冶金傳輸原理課程的特點是數理解析較重，其理論和研究方法來源于流體力學、傳熱學以及成熟的質量傳遞理論而形成一門獨立的學科，解析方法著眼于物理概念和數學表達的統一，并且突出了物理過程的特點[2]。它是一門既有較強的理論性，又有很強的實踐性的課程[3]。傳輸理論應用于冶金的實際過程，首先要對實際過程進行觀察分析，建立簡化的物理模型，然后建立相應的數學模型，再用數學分析解法、相似原理—模型實驗法和類比法等適合的方法求解給實際過程提供理論支持。自上世紀80年代以來，由于計算機軟、硬件的快速發展為傳輸過程的數值計算提供了強大支撐，使計算流體力學、計算傳熱學等也隨之有了長足的發展，目前，數值計算已成為傳輸原理的重要組成部分，同時也豐富了課程的內容。

冶金傳輸原理過程教學的方法

把冶金傳輸原理基本概念以及理論模型和冶金工程應用相結合，關鍵是介紹這些理論、模型與實際的冶金問題相結合的過程，實現理論聯系實際，學以致用。這樣一方面培養學生的實際應用能力，另一方面提高學生興趣，加深理論知識的理解以及對專業的認識，提高教學質量。結合教學經驗采取相應的方法和針對性的措施。

1.課內與課外相結合

課程數理解析較重的特點主要體現在涉及的數學、物理知識較多，為了更好地完成教學內容，就需要學生掌握扎實的數理知識，這樣，課前有針對性的預習就顯得很重要。因此課內與課外相結合就表現為課前的預習、課堂的聽講和筆記以及課后的復習和及時完成作業的模式。在課堂上，通過回想式的提問，鞏固上節課的知識點，起到承上啟下的作用，使本節的知識點能夠順暢銜接和充實，并且及時明確下節的內容，學生在預習時能夠有針對性地查漏補缺，從而有效地利用課堂時間進行傳輸原理的教學。通過這些環節的積極實施，提高課堂的教學效果。

2.啟發式與能動性相結合

冶金傳輸過程的相關概念、定理、數學物理模型以及解析方法，對于初學者來說比較抽象，特別傳輸過程簡化物理模型、數學模型的建立，以及數學模型的解析等，是知識的綜合應用，特別是數理解析過程復雜、繁瑣，對于基礎知識薄弱的學生顯得猶為枯燥乏味，影響了教學的效果。針對這種情況，在課堂上采用適當的提問進行啟發式互動，了解學生對基本概念的理解程度，及時引導概念的轉換。對于一些簡單的推導，在介紹基本的推導方法后，讓學生參與其中，共同完成過程的推導，使學生在這樣的方式中，掌握解析方法。另外，結合課堂教學內容，布置適當的課外作業，加深對所學內容的理解，提高了學生學習的能動性。

3.專業知識與自然知識相結合

根據專業培養計劃，冶金傳輸原理課程屬于專業基礎課，安排在認識實習實踐環節之后，學生雖然完成了認識實習，但對于專業的認識、工藝知識的理解還是有很大的局限性，加之冶金過程的高溫和不可見性，實際的冶金物理過程更具有抽象性，這些都加大了教學過程中與實際結合的難度，降低了學生學習的興趣，影響教學效果。因此，把冶金傳輸原理與實際生活中的應用結合起來，以提高學生學習興趣。例如自然對流傳熱在換熱方面的應用，即密度是溫度的函數，由于溫度的變化使密度變化而產生了自然流動，完成熱量的交換，這就是土暖氣的原理，以及煙囪是伯努利方程的實際應用、流體的黏性與渦流的產生等。這樣的實際應用提高學生學習興趣的同時也加深了對專業知識的理解。

4.教學與科研相結合

本科的教學與科研有著密切的關系，把教學科研團隊的研究成果與實際的教學進行有機的結合，擴充了學生的視野，豐富了課堂教學的內容，提高了學習的興趣和教學質量。如動量傳輸中流體流量的測量，就是伯努利方程的具體應用，其中對節流裝置的標定是采用實流標定或者風洞試驗，利用相似原理確定相關相似準數，根據相似充要條件，建立試驗模型系統和實際測量系統的相似準數方程，通過確定的相似準數將試驗模型系統與實際流體流量的測量連接起來，由于實際流體流量的測量；為了確定氧氣轉爐吹煉工藝參數而設計的轉爐冷態模擬實驗；以連續鑄鋼過程溫度場的模擬計算，根據結晶器、二冷卻區和空冷區的不同邊界條件，進行連鑄溫度場數值計算，并介紹典型的有限差分法、有限單元法和有限容積法等數值計算方法，介紹計算機在傳輸中的應用，同時介紹在計算流體力學、計算傳熱學的方面有成熟應用的如FLUENT、PHOENICS等商業軟件，使學生了解傳輸原理在數值計算方面的進展情況以及在冶金生產中的應用，如中間包流場的計算、鋼包桶式精煉爐底吹氬時流場的分布等。

5.理論與實踐以及實驗相結合

冶金傳輸原理工程技術基礎課程的特點決定了其實踐環節非常重要。在課堂教學的課時外，安排有6個-8個課時的實驗內容，主要有驗證位能、靜能和動能之和為常數的伯努利方程實驗；通過流速和差壓來進行流體流量測量的實驗；轉爐冷態模擬實驗等。采用教學與實驗相結合的方法，均可使學生對相應的物理過程有一個深刻的認識，強化理論與實踐相結合的過程。

在傳輸原理的教學過程中，要結合冶金工程專業的工藝特點與相關的傳輸原理進行有機的關聯，如埃根公式在高爐煉鐵中的應用、動量傳輸在連鑄中間包流場分布方面的應用以及渣-鋼間反應的傳質模型等，在這方面給學生一個有益的導向。

6.知識的持續更新

為了更好地實施冶金傳輸原理的過程教學，在平時要不斷進行教學方法、專業知識學習以及工程實踐的積累。對于教學方法的學習，一方面要查找教學過程的不足，另一方面要請教教學經驗豐富的教師、專家，通過聽課的方式，取長補短，積累教學經驗。專業知識方面的積累，主要是通過平時的備課以及在教學過程中發現的問題，及時查閱相關資料進行求證，如對流體力學、傳熱學以及數值計算、計算方法等方面知識的學習、積累，通過自學或請教于專家，來加強自己對專業知識的理解，同時，利用帶隊實習、與企業橫向課題合作以及去企業實踐鍛煉的機會，不斷充實自己的工程實踐知識，可以為過程教學提供更多、更豐富的工程實例，并且借助自己所在的教學科研團隊的平臺，把冶金實際以及科研的內容提煉為簡潔明了的課堂語言傳輸給學生，提高過程教學的效果。

結 論

冶金傳輸原理教學過程貫穿于每一個知識點、每一節課教與學的小環節，以及理論與實踐相結合的小環節之中，這樣的環環相扣，提高學生掌握知識的能力和教學質量。教學的關鍵是培養學生解決實踐問題的能力，授之以“漁”使學生在以后的工作中，在所掌握知識的基礎上，能夠繼續得到豐富和提高，培養實用型人才。

參考文獻：

[1]林萬明，王皓，陳津.《冶金傳輸原理》教學改革與實踐[J].科學之友，2006，7：75-76.

[2]王超，楊雙平，袁守謙，魯路.加強冶金傳輸原理課程理論聯系實際的過程教學[J].中國冶金教育，2010，9.

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一、當前教學過程中存在的問題

1.學生學習興趣不高

提到力學，多數學生會覺得很難，這種先入為主的感覺會使學生對這門課程產生很大的抵觸情緒，不愿意學。再加上同時開設的工程熱力學和傳熱學等重要的專業基礎理論課，越發加重了學生的學習任務。另外，流體力學課程習題量大，需要學生花費大量課余時間復習和做題，就更加影響學生對這門課的學習興趣。因此如何幫助學生克服對本課程的畏難情緒，激發他們學習流體力學的興趣，是提高教學質量的首要因素，也是教學改革的目標之一。

2.教學方式單一，課堂氣氛死板

現在是信息社會，對人才的要求很高，這就要求教師在教學過程中按照“厚基礎、寬口徑、高素質”的目標[2]進行專業人才的培養，這對傳統的黑板加粉筆的教學方式是一種挑戰。另一方面，隨著課時與學分制的掛鉤，學時被普遍壓縮，這也給課堂教學帶來很大的壓力。眾所周知，傳統的教學方式把很多時間用在了繪圖和板書上，無形中縮減了教與學的時間，教師要想在規定的時間內完成教學大綱規定的教學內容，就必須加快講課節奏，刪減授課內容，或者占用習題課或實驗課的時間，這些都將導致這門課程的信息量不夠，而且學生也沒有機會及時消化所學的理論知識，更談不上舉一反三了。同時，“一言堂”式的教學方法使得課堂氣氛死板，學生對課程的學習興趣銳減，也影響了教學質量。

3.理論教學與實驗教學的脫節

在流體力學的教學過程中，實驗環節起著不可替代的作用。實驗教學不僅可以培養學生的動手能力，幫助學生更好的理解理論知識，而且可以啟發學生對理論知識的創新性應用[3]，很多學校不重視實驗課的教學，實驗教學完全放在理論教學之后甚至放在考試之后集中完成，大大降低了實驗教學的作用。

二、課程教學改革的基本內容

1.傳統教學方式與多媒體相結合

在現在的流體力學教學中，黑板加粉筆的教學方式是很多高校教師仍然采用的教學方式。這種方式對于公式的推導、例題的計算效果很好，但是在流體力學的教學中需要輔以很多圖片，如果全用板書來講，必然花費很多時間。傳統的教學方法無法滿足教師在教學中的信息量，當然也不能完全脫離板書，畢竟公式的推導，例題和習題的講解用板書的效果要優于多媒體。在講緒論部分內容時可以介紹流體力學的發展史及流體力學在現實生活和工程實踐中應用的實例，如果單純用板書講，會很枯燥，達不到啟發學生學習興趣的目的，如果輔以多媒體，結合圖片、短片、動畫來講就會有很好的效果。所以筆者認為，應當將傳統的教學方式與多媒體教學方式很好的結合起來。

2.理論知識與專業知識相結合

流體力學這門課程不僅理論性很強，而且和工程實踐結合的非常緊密。該課程是后繼專業課程的重要理論基礎，所以將相關專業知識穿插在流體力學課程中進行介紹有很多好處。首先，可以幫助學生加深對專業的理解。流體力學課一般在第五學期開設，此時學生已結束公共基礎課的學習，開始了專業基礎課和專業課的學習。調查表明很多學生此時對專業還處在迷茫的狀態，不知道建環專業具體是做什么的，自己將來能干什么。在流體力學課程的教學中采用理論知識與專業知識有機結合進行講解的授課方式可以幫助學生在學習理論知識的同時加深對專業的了解。再者，學生了解了專業也就有了學習的方向和動力，自然有助于提高學生對流體力學課程的學習興趣。比如在講授流體的熱脹性時，介紹采暖系統膨脹水箱的作用及系統膨脹水量的計算方法，使學生既掌握了液體熱脹性的計算公式，又了解了自然循環采暖系統的基本原理。再比如，在講授伯努利方程的應用時，可以介紹水泵揚程的計算方法和建環專業水泵的適用場合，使學生明白水泵是建環專業最重要的設備之一。在學生學習管網計算基礎這部分內容時，可以結合采暖系統和給排水系統或消防給水系統同時學習，畢竟這些系統在北方城市是到處可見的。在介紹氣體射流知識的時候可以結合空調房間的氣流組織進行介紹等等。

3.理論流體力學、計算流體力學與實驗流體力學在教學中的結合

研究流體力學方法有理論分析的方法、數值分析的方法和實驗研究的方法，在流體運動規律的研究中，三種方法相輔相成。但是在教學中，我們往往更多的是強調理論的重要性，而忽視了計算流體力學和實驗流體力學對理論學習的幫助。應當充分將計算流體力學和實驗流體力學的部分補充進來，這樣才會使整個課程內容豐滿，也可以擴寬學生的知識面，培養其解決問題的能力。

（1）理論流體力學與計算流體力學相結合

隨著計算機技術的迅猛發展和數值計算技術的不斷提高，計算流體力學（CFD—ComputationalFluidDynamics）技術得到了空前的發展，CFD技術可以在短時間內模擬流場內的溫度、速度和壓力的分布情況，可以較好地模擬流體的流動過程和傳熱過程以及污染物的擴散過程等，因此被廣泛應用在各行各業。建環專業涉及大量與流動相關的問題，因此也不例外。可以用CFD技術模擬空調房間的氣流組織和溫度分布，模擬水和空氣在管道內的流動情況，模擬火災時建筑內煙氣的流動規律。在CFD領域，目前世界上最具有代表性的計算商用軟件有PHOENICS（英國）、CFX（美國）、FLUENT（美國）、STAR-CD（日本），這些軟件均采用經典的流體理論和通用流體計算程序作為模型的核心，并提供豐富的計算方法處理湍流流動，具有強大的前后處理功能。這些新技術的發展對流體力學課程的教學提出了新的要求。在流體力學的教學過程中除了重點講授理論流體力學的知識外，應當增加計算流體力學的知識，一方面可以增加信息量，拓寬學生的知識面，為進一步的學習和今后的發展奠定扎實的基礎，另一方面可以用CFD技術模擬簡單的流動規律和流動現象，幫助學生加深對流體理論知識的理解，起到相互促進的作用。圖1是用CFD技術模擬的簡單流動現象，（a）圖驗證了圓管中的層流運動，證明斷面流速為旋轉拋物面。（b）圖給出了流體經過彎管時的斷面壓強分布規律，充分說明了離心力的作用是彎管中產生渦旋的主要原因。可以將這些模擬結果通過多媒體展示給學生，讓他們在掌握理論的同時增加感性的認識，可以很好的提高學生的學習興趣。圖1只是兩個簡單的例子，流體力學中有很多例子可以通過數值計算和模擬穿插在教學過程中，得到很好的效果。

（2）授課與實驗的有機結合

與流體力學課程相結合的有8個主要實驗，分別是能量方程實驗、總水頭線實驗、動量方程實驗、畢托管實驗、雷諾實驗、沿程阻力系數和局部阻力系數測定實驗以及孔口出流實驗。另外還有諸如流線、繞流等演示實驗。應當將這些實驗的教學進度與理論的教學進度很好地結合，任課教師和實驗教師共同指導，與學生形成很好的互動，及時啟發和引導學生進行實驗，充分啟發學生對理論知識的創造性理解，同時鍛煉其動手能力。實踐證明這樣做不僅可以提高學生的興趣，還可以有意識的培養其觀察流體現象的能力和分析解決問題的能力。

篇6

關鍵詞：流體力學；教學模式；改革

作者簡介：楊衛波（1975-），男，湖北安陸人，揚州大學能源與動力工程學院，副教授；毛紅亞（1976-），女，湖北天門人，揚州大學財務處，會計師。（江蘇 揚州 225127）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）23-0083-02

“流體力學”作為土木、機械、能源、動力、環境、化工等學科的一門主干技術基礎課程，由于其理論性強、概念抽象、方程繁瑣、難以理解與記憶，導致學生學習的難度較大，從而影響教學進程和專業人才培養的質量。因此，如何針對“流體力學”課程自身特點，結合專業建設目標，探索出一套新的適合各專業培養目標的流體力學教學模式具有非常重要的意義。本文結合工科院校學生的實際情況及筆者教學實踐與體會，從教學內容、教學方法及考核方式三方面對流體力學教學模式改革進行了深入的探析。

一、教學內容

1.教學內容的選擇

教學內容的選擇對于提高教學質量、改善教學效果具有重要的意義。根據教育心理學理論，[1]在教學中應把課程中具有廣泛遷移價值的科學成果作為教材的主要內容，從而可實現利用已有知識來同化現有知識的作用，提高學生的接受能力。“流體力學”作為大學工科專業的一門課程，雖然其內容相對比較陌生，但其所包含的基本知識卻貫穿于中學相關課程之中。如流體力學中的速度、壓力、壓強、質量守恒方程、能量守恒方程及動量守恒方程等，學生均在中學物理中均學過，因此在講述相關內容時可以將其與中學內容相聯系，從而提高學生的理解能力。又如在講述管路的串聯與并聯特性時，其流量、阻力及阻抗特性正好與中學物理中電學的串聯與并聯電路的電流、電阻特性一致，如果在講述之前引出中學的電路串并聯原理，則可大大加強學生對管路串并聯水力特性的理解能力。因此，根據學習遷移理論，將相關內容與學生已有知識進行對接，并闡述其相互之間的關系，不僅可以有效發揮學生利用所學知識來同化現有知識的作用，而且對于改善教學效果具有積極作用。

2.教學內容的編排

要合理編排教學內容就必須使教材結構化、一體化，以使構成教材內容的各要素具有科學、合理的邏輯關系。目前，國內“流體力學”課程的教學體系一般包括流體靜力學、流體動力學（理想流體流動與實際流體流動）、流動阻力損失、孔口管嘴管路流動及特殊流動現象等。每部分內容既獨立，同時各部分之間又有相互的聯系。為了使學生容易學習，可以按照流體力學實際應用路線由簡單到復雜的方式來編排教學內容。如可以從最簡單的流體靜力學部分開始，因為靜力學部分中學物理中已講授，生活中很常見，學生容易接受。由于靜止是相對的，運動才是絕對的，自然界流體應用中更多的是運動著的流體，讓學生明白這個道理后很自然將教學內容過渡到流體動力學部分，從而可提高學生繼續往下學習的興趣。在講述流體動力學部分時，先從簡單的一元理想流體運動部分著手，然后逐步過渡到多元理想流體流動及實際流體運動。在講到實際流體運動時，由于能量方程中出現了阻力損失項，這樣就很自然將內容過渡到流動阻力損失計算這一部分內容。由于生活中的復雜管路往往是由簡單管路串聯與并聯而構成，因此，復雜管路的水力特性（流量、阻力等）需要確定，這樣就可以根據流體力學實際應用需要將內容由阻力損失部分轉移到孔口管嘴管路流動部分。最后，根據各專業培養需要，選擇適合的特殊流動現象內容進行講解，以加強流體力學的實際工程應用。這種以流體力學實際應用路線由簡單到復雜作為主線的教學內容選擇模式，內容組織層次感較強，講起來更加引人入勝和重點突出，教學過程相對簡化。

3.教學內容的彈性化

教學內容彈性化有兩個方面的含義：一方面要根據每屆學生不同的知識背景和不同的定位要求，采用不同的表達方式，以滿足學生多樣化的學習需要。另一方面是要根據時代的發展，不斷更新教學內容，以適應最新科技發展的需要。[2]例如在“流體力學”教學過程中，為了讓學生更容易接受，可以刪去大量的數學公式推導，如流體連續性方程、動量方程、能量方程的推導等，這些內容對于學生是否掌握流體力學基本知識并無影響。又如，對于不同的學生群體，應根據學生今后的定位不同選擇適當的教學內容，對于高職高專的學生，由于其畢業后大多數要走出校門從事實際工作，因此，在講述時應側重于流體力學實際應用方面的知識。而對于普通本科院校的學生而言，畢業后有相當一部分的學生要繼續從事相關的研究工作（如考研等）。因此，應加強學生流體力學理論方面的教學與培養，以提高學生將來的研究能力。隨著時代的發展和計算機的普及，將計算機用于求解流體力學問題的計算流體力學已越來越顯示出其重要的作用。所以，流體力學教學中，適當介紹當今常用的計算流體力學商業軟件，如Fluent、Star-CD、CFX及Ansys等，以擴充學生的知識視野，為今后有意繼續深造的學生提供鋪墊。

4.教學內容與工程實際相結合

興趣是最好的教師。教育心理學[1]的研究表明：當學習內容與學生已有的知識和生活實際相聯系時，才能激發學生學習和解決問題的興趣。因此，在流體力學教學過程中，應結合專業目標盡可能多地介紹流體力學廣泛的工程應用背景，引導學生提高自主學習流體力學的興趣和積極性。如在講述流體靜力學中液體作用在曲面的總壓力計算時，可以介紹1998年特大洪水災害長江決堤事件等；在講到流體靜力學中平面總壓力計算時，可以適當引入長江三峽水壩閘門的設計與計算；在講到沿程與局部阻力損失[3]時，可以講述如何選擇水泵，并以每天生活用水管道供水為例來分析等；在講到動量方程應用時，引入如何確定彎管及分叉管路中水流對管道的沖擊力，從而可計算出管道支墩所受的推力；在講述畢托管時，可講述如何測量風管的風量與風壓，在講述傾斜式微壓計時，可與畢托管一起講述如何利用兩者來測量正壓與負壓風管段的動壓、靜壓及全壓等。任課教師在平時授課過程中，結合專業培養目標適當穿插講述一些發生在我們身邊的與流體力學有關的實例，使學生認識到流體力學在生活及工程中的重要性，激發其學習興趣，以提高教學效果。

二、教學方法

目前課堂授課中常用的教學方法主要有傳統教學模式與以多媒體技術為代表的現代教學模式。傳統教學模式是指教師通過口授、板書完成特定教學內容的一種課堂教學形式，該模式學生容易接受，可以達到預期教學目標。但缺乏創新與探索知識的功能，尤其是在當今知識快速更新的年代，更是面臨嚴峻的挑戰。現代教學模式是指在課堂教學中引入多媒體技術，通過形象逼真的動畫的運用，生動形象地展示教學內容，從而可以充分發揮學生學習的積極性，使教學方式形象生動，有利于培養學生的思維能力、想象能力和創造能力。

考慮到傳統與現代教學模式各自的優缺點，在流體力學教學過程中應將兩種教學方法有機結合起來。如在講述相關理論公式時，就以傳統的板書教學為主，對公式的推導和例題的講解，用板書的方式條理化，通過板書一邊寫、一邊對學生提問，一邊推導相關公式，讓學生參與到教學中，從而可以加強學生與教師間的互動，激發與調動學生的學習積極性。而在流體力學理論的工程應用部分則較多地采用多媒體課件，例如在講授層流與紊流[3]這部分內容時，單純地板書講解其概念很抽象，用多媒體課件展示雷洛實驗講解則直觀生動，容易理解。在講解孔口管嘴管路流動及虹吸現象時，用生動動畫顯示其流動全過程，可說明其流動過程中截面收縮及可能出現的真空現象，從而給學生留下深刻的印象。

三、考核方式

考核的作用主要是了解教師教與學生學的情況，及時發現問題以便改進。考核方式的合理性不僅能激發學生學習的興趣，同時還可以提高教學效果。“流體力學”作為一門理論性極強的基礎課程，傳統的考核通常采用平時考核與期末閉卷考試相結合的方式，兩者所占比例通常為30%與70%。平時考核主要是學生的出勤率與作業完成情況，而期末考試主要是卷面所取得的成績。這種考核方式存在一定的問題，不僅不能激發學生的學習熱情，在某種程度上還會使學生產生抵觸心理。由于流體力學中有大量的經驗公式和圖表，如阻力系數計算公式與莫迪圖、納維-斯托克斯方程等，若采取閉卷考試，則勢必要求學生背熟這么多的公式，容易陷入死記硬背的怪圈。

事實上，這部分內容的教學要求是讓學生能熟練應用這些公式和圖表解決工程實際問題，而不需要死記硬背。因此，在考核方式中可以嘗試平時開卷考核與期末閉卷考核相結合的考核方式。即將不適合閉卷考試的一些無法記憶而又要求學生掌握與應用的內容，放在平時教學中進行開卷考核，而將一些基本原理、基本概念、基本計算方法的考核放在期末閉卷考試中。這樣，一方面，通過平時不定期的考核能提高平時學生的出勤率，另一方面，通過平時考核也可以激發學生平時的學習興趣，提高學習效率；此外還可以通過考核及時發現問題，改善教學方法。通過這樣的考核方式，既能激發學生平時的學習興趣，同時還可以提高教學效果，考試結果能較真實地反映學生對本課程知識的掌握和應用能力。

四、結語

教學不僅是一門科學，也是一門藝術。每一種教學模式都有其特定的適用范圍和條件。流體力學作為工科院校相關專業的一門主干技術基礎課，由于其理論性強、概念抽象、經驗公式多，給其教與學帶來難度。如何根據專業特點將其與各專業培養目標進行有機結合，通過教學模式的探索使其教學融入到各專業人才培養中，將是“流體力學”教學模式改革的進一步目標。

參考文獻：

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[2]劉立平，師少鵬.傳熱學課程教學的改革探索[J].高等農業教育，

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[關鍵詞]教學效果 流體力學 專題討論 學習興趣

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）09-0106-03

一、流體力學教學的特點

高等教育不僅是知識的傳授，更為重要的是能力的培養。能力的培養不僅包括學習知識的能力，還包括將所學知識靈活加以運用，解決實際問題的能力。這些能力的培養很難依靠傳統的教學手段來獲得，需要不斷探索新型的課程教學體系。[1]

流體力學作為一門既具有基礎課程性質又具有鮮明專業技術特點的課程，是實踐上述教學思想的理想平臺。[2]流體力學以牛頓運動定律、質量守恒定律和熱力學基本定律為基礎，研究在力的作用下流體的狀態，流體與固壁、流體與流體、流體與其他運動形態間的相互作用，是力學的重要分支之一。一方面，流體力學與每個人的日常生活緊密相連；另一方面，流體力學覆蓋了眾多理工科專業領域，它所衍生出的研究方法正在向金融、管理等領域滲透，成為兼具深厚研究底蘊與前沿研究方向的學科。

二、一般工科院校流體力學教學的特點及存在的主要問題

以西安建筑科技大學為例，流體力學課程定位為建筑環境與設備工程、給水排水工程、環境工程、環境科學及土木工程等專業的主干課程，是進一步學習工程熱力學、傳熱學、河流動力學、流體輸配管網及其他專業課程的基礎，對后續專業課教學起著非常重要的作用。長期以來，因概念抽象、學生缺乏工程概念和工程背景，使得流體力學課程既難教也難學，要想讓學生將學到的知識與相關的實際問題結合起來尤為困難。

盡管流體力學具有悠久的歷史，豐富的內涵和外延，但是作為專業基礎課，流體力學為專業課服務的定位極大地限制了課程的教學時間。在學生素質參差不齊的情況下，使得培養學生扎實的基礎和拓寬知識面兩方面不能兼顧，顧此失彼。這一問題的存在不但限制了學生學習的積極性，也不利于培養學生在工程中分析問題和解決問題的能力。因此有必要對這一問題進行研究，找到解決問題的方法，改善流體力學教學的效果。

三、流體力學專題討論的教學形式

對流體力學教學途徑的探索和改革一直在開展，其中提高學生學習的興趣是改善教學效果的核心，而專題討論是有效的手段之一。現階段，不同學校的專題研討具有以下特點：第一，內容不局限于書本知識，而是更接近學術前沿，甚至是尚未完全成熟的理論；第二，討論專題不同但都保持一致的風格，既需要學生獨立思考，形成自己獨特的見解，又需要小團隊的協作精神；第三，研討內容的選擇更多地考慮了人的因素，討論題目大都是基于任課教師和學生的興趣。

哈佛大學率先在專題討論的教學模式上進行了嘗試。他們采用專門的新生研討課的形式，由教授直接面向一年級新生開設，至今已有50余年的歷史。通過新生研討課，學生的學習熱情得到提高，更為重要的是它為學生提供了濃厚的學術氣氛。一般情況下，新生研討課每年的主題都會發生變化或完全不同，而為了保證教授和學生之間的充分交流，學生人數一般會有所限制。

其他院校也有在不同課程中開展專題討論課的教學實踐。清華大學從2003年起就開始由流體力學的知名學者為新生開設了“智能流體及應用”的研討課，得到了新生的普遍歡迎和好評。麻省理工學院從1986年開始嘗試，每門研討課的學生為8至10人，每年有800至900名新生參加，主要在大一、大二學生中進行。加州伯克利分校的流體力學新生研討課則著眼于生活，更加注重應用，具有鮮明的特色。中國科學院力學研究所主要以流體力學史和經典流體力學問題的課前討論為主，面向碩士和博士研究生。這些嘗試都證明新穎的教學形式可以提高學生的興趣，使學生帶著問題進入正式課程的學習，增加學生學習的積極性，對學生具有非常正面的影響。

四、流體力學小專題討論的實施、效果分析及后續工作

在借鑒國外高校和國內知名院校經驗的基礎上，我們開展了課前小專題討論提高流體力學教學效果的改革嘗試。這一方式已在西安建筑科技大學環境與市政工程學院的不同專業進行了嘗試，其中在環境工程專業開展了兩輪嘗試，其余專業各開展了一輪嘗試。目前已匯總了學生的研討論題50余份，在此基礎上對實施過程進行分析，得到一些有益的結果，下面從小組人數、內容選擇、時間安排、討論形式、成績評定及教師作用五個方面進行闡述。

討論小組中學生的組成、人數是實施這一舉措的關鍵。在實施過程中我們嘗試了以自由組合、按學號分組等方法組建討論小組，每個小組學生的人數通常按照總課時和班級總人數來確定，每個組員分工負責、各司其職，例如分別負責資料收集、PPT制作和講解工作。根據上述原則，在不同的班級中，小組的成員人數在1至4人間變化。從討論效果可以看到，確定小組成員的人數是專題討論中的關鍵環節。當小組人數較少時，一般選題不夠深入，PPT的質量略顯粗糙；而當小組人數較多時，專題討論質量會上升，但會導致部分學生的參與流于形式。此外，討論課初始階段學生的示范作用非常重要，當這一階段專題討論的質量非常高時，往往能帶動和影響后續學生專題討論的質量，反之則起到不良的示范作用，因此很有必要在最初的實施過程里加以重點引導。在有多個行政班的情況下，還可以考慮穿插安排，在各個專業班級之間形成無形的競爭關系，這可以在一定程度上提高學生參與的積極性。

專題討論的時間安排在課前5～10分鐘為宜。這一安排的主要出發點是在不影響整體教學進度的情況下，將小規模的專題討論有機地融入課堂教學，而不需要額外安排時間，這是我們區別于以往其他院校專題討論課的最主要的方面。小專題討論以清楚闡述一個主題為原則，避免過大的論題造成時間的拖沓。學生課前預先準備好演示所需的硬件條件，可以有效提高時間的利用率。按照一次課2×50分鐘計算，每次10分鐘的小專題討論所占用的時間完全可以通過其他環節的調整獲得，不影響教學計劃的正常進行。

考慮到學生的知識面和授課進程，在討論內容方面以流體力學范圍內目標明確的小專題或流體力學史及流體力學經典問題為主。后者的選擇主要是考慮到課程初期學生對流體力學沒有認識或認識比較粗淺，可以通過國內外人物介紹和經典問題進行一段時間的過渡。在課程的中后期，學生的論題選題大都具有明確的針對性和時代氣息。從現有的選題來看，學生的選題非常靈活和廣泛，典型論題包括綠茵場上的流體力學、拳頭大的雨滴見過沒有、水旋石球、汽車阻力、高爾夫球效應等。選題內容與教材銜接緊密，其中有關邊界層繞流阻力問題所占比例最大，約為40%，其次依次為流體力學史、伯努利方程、湍流及虹吸現象等。需要特別指出的是，在實施過程中需要對工程問題與科學問題加以區分引導，這主要是考慮到工科院校學生對工程問題的關注程度較高，而忽略了基礎科學問題，教師有意識地引導將有助于彌補這一缺陷。

討論通過PPT的形式進行展示，學生講解后回答其他同學提出的簡短問題。在條件許可的情況下，多媒體的運用可以使得其他學生更好地接受所講述的內容，而且有助于鍛煉學生凝練問題和闡述問題的能力，為他們提供展示能力的機會。盡管如此，多媒體講述并不是唯一的選擇，實物演示和提問式互動都可以很好地提升問題的闡述效果。例如，在講述紙飛機的問題中，由于學生課前準備充分，將講述中所提到的九種紙飛機的疊法都以實物的形式呈現在課堂上，并分發到其他同學手中，依據實物講解其中紙飛機的穩定性、飛行距離等性能，效果突出。解答其他同學提出的問題是互相學習的過程，目前這一環節在實際討論中因為時間受限而不能過度展開，需要在今后的實施過程中加以改進。

教師的定位是這一舉措中的又一關鍵環節。任課教師通常需要對論題進行點評和拓展，并依據小專題討論的總體效果將其計入平時成績。教師在本方法中的引導尤為關鍵，這就要求教師具有較為寬廣的知識面，要詳細了解流體力學的發展史。教師應在平時不斷學習和積累相關的知識，加強對有關前沿內容的跟蹤和了解，并能夠積極地在基本的教學任務之外主動參與到本環節中來。同時，在教學中對所討論中涉及的內容進行再次強調，引導學生參與到課堂教學中來，提高他們學習的主動性。另外，討論課也為師生之間的交流提供了一個平臺，有利于加強師生間的溝通。最后，盡管學生對于討論課的熱情與討論課的成績評定沒有直接的關聯，但是計入平時成績仍是必要的手段。

五、結論與討論

流體力學作為物理學和力學的一部分，理論內涵豐富，同時又兼具工程問題的典型特點，是不同專業后續課程的基礎，它的研究方法和研究思想具有很大的普遍性，研究內容也在不斷地更新和發展。

通過引入小專題討論的形式，增強了學生學習流體力學課程的積極性，強化了學生創造性思維和能力的培養，使得學生在跨出校門或進入更高層次學習階段時具備很好的起點。從教學效果來看，該方法可以使學生更好地領會課程核心的內容，加深對伯努利方程、邊界層擾流阻力等重點、難點內容的理解，擴展了知識面，了解流體力學在新能源、環境、納米科技等新興領域中的應用。在實施過程中，大部分學生都熱情參與，表現出新時期大學生的特點。通過學生自選題、給定前沿問題或與專業相關的典型問題，可以使學生帶著問題進入正式課程的學習，有效避免了直接接觸復雜數學推導而帶來的枯燥感。

小專題討論方式仍有大量后續工作需要開展。首先，需要研究面向不同專業引入針對性小專題研討的可能性，確定小專題討論的合理規模、形式和不同專業的側重點，形成具有繼承性的教學傳統。其次，在后續工作中，需要對專題討論的素材進行整理，并針對部分學生繼續培養其科研興趣，或結合其他本科生教學活動，如本科生科研訓練項目和大學生創新性實驗計劃等，繼續對選題進行深入研究。最后，形成學生PPT課件集錦，供后續學生選題使用，或在課堂教學中進行相關引導。該方法的研究可以在有豐富內涵和歷史的大課時專業基礎課中加以推廣，如大學物理、固體力學等。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 戴世強.授之以“魚”，還是授之以“漁”？――學習和實踐錢偉長教學方法論的一些體會[J].上海大學校報（電子版），2007：513.

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[4] 辛軍哲.在流體力學課程中實踐啟發式教學的幾點體會[J].高等建筑教育，2004，13（2）：51-53.

[5] 朱克勤，任仲泉.關于美國幾所著名高校的流體力學新生研討課[J].力學與實踐，2005，27（1）：78-80.

篇8

關鍵詞：流體力學；多媒體；交互式學習

作者簡介：葉學民（1973-），男，河北邢臺人，華北電力大學能源動力與機械工程學院，副教授；李春曦（1973-），女，河北唐山人，華北電力大學能源動力與機械工程學院，副教授。（河北?保定?071003）

基金項目：本文系華北電力大學2010年本科教育教學改革教育教學重點項目的研究成果。

中圖分類號：G642?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）22-0052-02

一、“流體力學”教學現狀

“流體力學”作為能源動力類專業的一門專業基礎課，以研究流體的運動規律為主要內容，并為后續的傳熱學課程學習提供必要的基礎。由于教學內容涉及面較廣，既有工程應用性，又包括大量的理論性內容，且運用高等數學知識較多，因此學生普遍感到該課程概念模糊、內容抽象且理論性較強，這在一定程度上影響了教學效果。[1-3]究其原因，一方面，傳統的板書教學模式雖然在公式推導、理清思路、強化記憶、深入思考方面具有不可替代的優勢，但同時也存在缺乏生動、活潑、形象的一面；另一方面，由于學生尚未具備對多數基本概念的物理直覺、對于呆板文字描述的理解需要豐富的想象力，難以激發其積極性。

多媒體技術作為一種新的教學手段，通過教材內容與動態文本、圖像、動畫、音頻、計算機模擬技術的有機整合，使得原來抽象的概念形象化、枯燥的方程式清晰化、晦澀的物理過程機理生動化，可從多方面激發學生的積極性和創新思維，并且通過與傳統教學模式相結合起到了相得益彰的作用。近年來，隨著多媒體技術在計算機輔助教育領域的深入應用，多媒體輔助教學模式在高等教育中發揮了愈來愈重要的作用。[4-5]本文通過介紹自行開發的多媒體流體力學輔助教學系統，分析了該輔助教學系統在教學實踐中的應用效果，為進一步提高教學效果起到了積極的示范作用。

二、輔助教學系統簡介

以Visual C++作為編程語言，結合Windows Media Player多媒體功能，在遵循軟件開發一致性、易用性、容錯和聯機幫助等設計原則基礎上，通過對教學內容的系統性和連貫性梳理，并參考國內外多媒體流體力學的基礎上，[6]開發了多媒體流體力學輔助教學系統，其界面如圖1所示。該系統包括動力學、邊界層、運動學、名人堂、虛擬實驗室、演示、模擬、模擬器、圖片和表格、流動可視化等模塊，涵蓋了流體力學的絕大部分內容。

動力學包含了流體的經典研究方法、牛頓第二運動定律、納維爾-斯托克斯方程和各種邊界條件等。邊界層包含了邊界層概念、平板突然啟動產生的邊界層、層流邊界層、邊界層分離、不穩定現象和紊流邊界層等，其中的教學短片不乏趣味性、生動性。運動學涵蓋了由質點到場和由物質導數到各種流動線等內容，生動細致地描述了跡線、流線、脈線和等時線等抽象概念，通過運用豐富的流動顯示技術將運動過程展示出來。虛擬實驗室將動力學、運動學和邊界層等模塊中需要深入討論的部分細化出來，結合Java虛擬技術，讓使用者親自實現對流體流動等方面的模擬演示。演示將一部分錄像短片組織起來，作為特殊的演示呈現給使用者。模擬器基于Java虛擬機，將分子動力學模擬器、流體勢流構造器和邊界層微分方程數值解等獨立出來，從使用者親自實踐。圖片和表格將一些紛繁蕪雜的圖片和教學短片有機地綜合起來，通過表格或視頻播放的形式，將這些信息歸納整理起來。流動可視化通過可視化手段將不可見的流體流動清晰演示出來。名人堂中闡述了十五位具有杰出貢獻的科學家的生平和卓越貢獻。

三、教學實踐效果分析

在“流體力學”的教學實踐中，適時地應用了多媒體流體力學輔助教學系統（以下簡稱輔助教學系統），取得了良好的教學效果，現分析如下。

1.激發學生的求知欲

激發學生的興趣和求知欲是開展學習并獲得良好學習效果的前提。如果學生對于課程內容的學習缺乏基本的興趣，很難想象他能投入到課程的有效學習之中，更無從談起知識的綜合運用。因此，提高學習興趣就成了擺在授課教師面前的首要問題和關鍵所在。流體力學的內容浩如煙海，涉及日常生活和工業應用的方方面面，輔助教學系統的各模塊中提供了大量的鮮活實例，從而可有效地激發學生的求知欲。

在講解緒論和各章節時，可通過觀看錄像、圖片集、名家事跡等提高學習興趣和動力。如因人體與外界環境存在溫差產生的自然紊流對流及鼻孔處的強迫紊流（圖2a），又如自然界中水蜘蛛在水面上運動形成的毛細波（圖2b），再如通過數值模擬獲得的肺部氣管和支氣管在呼吸過程中氣體的速度分布（圖2c）。這樣的生動活潑的實例讓學生感到大量有趣的流體力學現象就在身邊，但對其內部物理機理的理解又需學習流體力學知識，從而可激發學習動力。另外，輔助教學系統中的名人堂模塊，不僅可使學生了解諸如達芬奇（圖2d）、牛頓、馮卡門等15名著名流體力學家的生平，也使其對流體力學和其他學科的卓越貢獻有了較為全面的認識，從而激發學生探索自然科學的積極性和主動性。

2.建立物理直覺

篇9

會，對機熱工基礎課程的教學內容、教學方法及實驗教學等方面進行研究與探討。這些建議對當前機械大類專業

短學時熱工基礎課程的教學有著重要的參考意義。

關鍵詞：機類專業熱工基礎短學時教學

Exploring and thinking about the teaching of short period Thermodynamic Engineering

Abstract: Based on the writer's teaching practical experiences of thermodynamic engineering, the authors study that

theshortperiodthermodynamicengineeringteachingmethod,contentandexperimentation. Thispaperpresentssome

suggestions, which may solve some problems.

Keywords: Mechanical specialty; Thermodynamic Engineering; Short period; Teaching

熱工基礎是現代工程技術人才必備的技術基礎知

識，是 21 世紀工科各類專業人才工程素質的重要組成

部分。除了能源、動力類專業學生必須進一步深入學習

工程熱力學與傳熱學之外，熱工基礎課程也應該是機械

類大學本科生必修的一門技術基礎課。我校 2006 版教

學培養計劃中針對機械設計制造及其自動化專業大三第

一學期所開設熱工基礎課程，共計 32 學時。由于學時

有限，怎么能在有限的學時內讓學生了解更多有用的熱

工知識成為擺在主講教師面前的一道難題。針對機械大

類專業人才培養方案及熱工基礎課程其本身特點，筆者

結合實際教學經驗，對我校機械設計制造及其自動化專

業熱工基礎課程的教學內容、教學方法及實驗教學等方

面進行研究與探討。

一、教學內容

熱工基礎課程包括工程熱力學和傳熱學兩門學

科，在能源與動力專業這兩門課程的總學時在 100 以

上，而我們專業只有 32 學時，這在教學大綱的制定時

帶來許多問題。到底哪些知識需要講授？需要學生掌

握到什么程度？大家心里都沒底。教研組老師們仔細

研究熱工基礎課程內容，結合機械設計制造及其自動

化專業的特點，經過反復討論最終確定：熱力學第一

定律、理想氣體的性質與熱力過程、熱力學第二定律、

導熱、對流換熱和輻射換熱作為需掌握的內容，而水

蒸氣與濕空氣、動力裝置循環、制冷裝置循環和換熱

器作為了解內容。

二、教學方法

1）基本概念和基本理論的講解

熱工基礎課程的物理概念性很強 , 而且存在著大量

的公式推導。許多推導是從質量、動量和能量守恒定律

出發 , 應用數學、物理方法在微元體或控制體上形成微

分方程或積分方程。對這些繁瑣卻類似的推導過程 , 主

要強調理解基本概念 , 掌握方法 , 而不深究純數學的變

化 , 通過典型問題的分析 , 達到舉一反三的目的。講授

時要做到透徹明了 , 簡潔精練。盡量利用多媒體教學的

優勢，以生動的圖像和動畫使抽象的概念具體化。例如：

活塞式內燃機循環工作原理的介紹，由于教學對象是機

類專業學生，對內燃機的工作過程不是特別了解，利用

動畫將內燃機的工作過程重現，循環過程便一目了然。

2）結合生產生活實際，增強學習興趣

愛因斯坦說："興趣是最好的老師，老師則是點

燃學生學習興趣的火炬。"教育心理學的研究表明：當

學習內容與學生已有的知識和生活經驗相聯系時，才能

激發學生學習和解決問題的興趣。要想使學生學好這門

課程，首先應提高學生的學習興趣，將課堂教學的驅動

因素由教師轉移到學生。而要提高學生的學習興趣，一

方面應是"還知識于本原"，按照知識形成的本來過程

進行傳授；另一方面是做好教學的"互動"，課堂教學

活動不僅是一種認知過程，更是一種師生、生生之間的交互過程，只有學生的真正參與，才會提高學生學習的

積極性，變被動為主動。因此，在"熱工基礎"教學過

程中，緊密聯系教學內容和學生實際，巧妙地采用各種

行之有效的教學方法，努力激發學生的學習興趣。例如

選擇學生在生活中熟知的暖水瓶作為范例講解傳熱的基

本方法：熱傳導、熱對流和熱輻射。采用發現式、啟發

式、討論式等多種形式的教學方法，分析在暖水瓶保溫

的過程中是怎樣阻止熱量傳遞的。參考給種材料的導熱

率表，找出瓶塞用木頭原因；瓶膽要抽成真空目的是什

么；瓶膽圖上水銀是怎樣阻止熱輻射的。要創造逼真的

教學情景，使學生感受到"傳熱學"領域就在自己的身

邊，進而增強學習熱工基礎的興趣。

3）教材教學內容與學科前沿有機結合

隨著近幾十年世界范圍內的科學技術突飛猛進的

發展，特別是信息工業的飛速發展，"傳熱學"的學科

內容也有了很大的變化與進步。能源問題的日益嚴峻，

以及溫室效應等世界主要問題都迫使我們提高熱能與機

械能以及其他形式的能量之間相互轉化的效率。因此，

授課時在講授教材內容的同時與相關的前沿學術動態有

機結合，多講解一些能源動態，這樣可以提高學生學習

的興趣和目的性，讓他們學習如何利用基本知識解決機

械專業的實際問題。

三、實驗教學

熱工基礎的試驗教學主要以數值模擬試驗為主，

主要目的在于掌握數值模擬計算類軟件使用方法。

隨著信息化時代的到來，當今計算機在我們生產

生活中變得越來越重要，筆者認為有必要增設少量上

機實驗，讓同學們了解傳熱方面仿真軟件，利用計算

機模擬計算基本的穩態傳熱過程，分析溫度場分布規

律。在講授相關傳熱問題數值求解相關章節時，嘗試

借助 CFD 軟件講解傳熱問題數值求解的基本概念和思

想。(ComputationalFluidDynamics，簡稱 CFD)，是一

種重要的計算機模擬技術，其產生可以追溯到 20 世

紀 30 年代初，它是流體力學、數值計算方法以及計

算機圖形學三者相互結合的產物。CFD 是目前國際上

一個強有力的研究領域，是進行"三傳"（傳熱、傳

質、動量傳遞）及燃燒、多相流和化學反應研究的核

心與重要技術，廣泛應用于熱能動力、航空航天、機

械、土木水利、環境化工、暖通空調及空氣凈化等諸

多工程領域。針對機械類學生所接觸的應用軟件工程

•40?城市建設理論研究

圖形建模較多，而數值模擬計算相對較少，筆者認為

增加仿真計算軟件學習、掌握實體建模與網格劃分方

法對于機械類學生是必要的。另外，軟件的學習能提

高學生的學習興趣，對學生來說軟件學習要比單純的

理論講解更具有吸引力，教學效果可以得到明顯提高。

CFD 能夠分析與研究在各種復雜幾何形狀的空間（裝

置）內、外發生的高溫傳熱（導熱、對流、輻射換熱、

流固偶合傳熱等）；對于短學時專業選修課來說，只

要求學生掌握一維穩態平壁導熱和穩態管流換熱的數

值模擬仿真計算即可，主要目的在于掌握數值模擬計

算類軟件使用方法，分析不同的網格劃分對計算結果

的影響。這樣既鍛煉了學生的動手能力和軟件學習能

力又擴大了學生的知識面，為今后的學習和工作奠定

了一定的專業基礎。

四、結束語

課堂教學仍然是大學培養學生的主要途徑，其教

學質量的好壞直接影響著培養學生的質量。作為熱工基

礎課程授課教師依照熱工課程教學改革的指導思想，努

力以知識、能力和素質等方面為切入點，積極轉變教學

思想，探索有效的教學方式和方法，充分發揮學生的積

極性與主動性，提高教學質量和效率，培養學生的創新

能力和解決實際工程問題的能力，為培養高素質的社會

主義事業建設人才不斷努力。

參考文獻

[1] 張學學主編，《熱工基礎》（第二版），北京：

高等教育出版社，2006

[2] 李桂芬，《提高熱工基礎課程函授教學質量的

對策》，高等函授學報（J），2008（12）：37-38

[3] 李桂芬、朱亞珠，《熱工基礎課程教學改革與

建設的思考》，廊坊師范學院學報（J），2008（6）：

94-95

[4] 尤長春，《關于熱工基礎教學的思考》，中國

科教創新導刊（J），2007（476）：74

作者簡介：王 瑞，男，（ 1983 年 7 月―），碩士，

講師。2007 年 7 月畢業于北京理工大學工程熱物理專業，

篇10

關鍵詞：創新人才；研究性教學；課程建設；教學團隊

作者簡介：劉輝（1972-），男，山東招遠人，哈爾濱工業大學能源科學與工程學院，副教授，博士生導師；王洪杰（1962-），男，山東掖縣人，哈爾濱工業大學能源科學與工程學院，教授。（黑龍江 哈爾濱 150001）

基金項目：本文系教育部高等學校“專業綜合改革試點”項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）02-0092-02

高等教育肩負著培養高素質專門人才和拔尖創新人才的重要使命。為適應我國經濟社會的快速、健康和可持續發展，全面貫徹落實科學發展觀，教育部先后實施了“本科教學工作水平評估”和“高等學校本科教學質量與教學改革工程”等重大舉措，以期深化高等學校教學改革，提高人才培養的能力和水平，更好地滿足經濟社會發展對高素質創新性人才的需要。哈爾濱工業大學以此為契機，全校范圍開展教育思想大討論和相關專題研討會，進一步理清了學校精英教育的辦學指導思想和目標定位，通過構建通識教育與專業教育相結合的人才培養模式，面向國家與社會需求，培養“研究型、個性化、精英式”且具有國際競爭力的高素質人才。

哈爾濱工業大學能源學院教學工作具有優良的傳統，主要沿襲了原蘇聯的教學模式，培養了一大批各領域的杰出人才，培養的學生基礎扎實、動手能力強。但學院原有的培養模式的教學效果同學校確立的“研究型、個性化、精英式”培養目標的要求還有差距。傳統教學方式是以知識的傳授為中心的，教師傳授的知識按形式邏輯演繹法的要求構建成簡明的知識體系，[1]沒有體現知識發現、理論形成的過程，人類在科學發現、技術發明和工程應用中許多巧妙的思維被淹沒在繁雜的理論知識中，不利于學生能力培養。開展“研究性教學”、培養學生科研能力和創新能力是教學改革的方向。[2]技術基礎課是基礎課與專業課之間承前啟后的橋梁與紐帶，在學生專業能力培養方面具有重要作用，技術基礎課的學生覆蓋面廣，教學改革能使更多學生受益。

一、確立研究性教學理念，明確基礎課教學目標

研究性教學應成為現代教學理念的構成要素，它是對傳統的傳遞式——被動接受式的教育理念的革新。研究性教學和學習的實踐要求把“答案”變成“問題”，進而在對“問題”的追問中建構教學和學習的方法。研究性教學和學習越來越受到廣大教師和學生的重視。[2]“組織工程流體力學”、“傳熱學”、“燃燒學”、“工程熱力學”等技術基礎課程的任課教師成立教學改革團隊，針對性地開展教育思想和理念的討論，以“研究性教學”理念為引導，按照“拓寬基礎、注重實踐、注重創新”的思路改革課程體系和教學內容、方法、手段，優化培養過程，在普遍提高學生綜合素質、培養學生創新能力的基礎上，為學有余力的學生的個性化發展提供了“創新研修課”、“科技創新”指導等環節，實現精英式培養，取得較好的效果。

圍繞學校“研究型、個性化、精英式”的培養目標，進一步明確熱能動力類本科生專業知識、專業能力和綜合素質的培養目標。在繼承哈爾濱工業大學熱能動力類專業教學優良傳統的基礎上，開展先進教育教學理念學習研究，完成了省級教改項目三項。積極實踐“研究性教學”的理念，培養熱能動力類高素質創新型人才。

二、加強教學團隊建設，注重對青年教師的培養

1.搭建技術基礎課任課教師交流平臺

過去熱能動力類技術基礎課程的任課教師分屬不同的專業方向，承擔各自的技術基礎課程教學工作，交流很少。課題組成立后，建立了教學例會制度，課題組成員定期交流，討論技術基礎課的教育教學理念；分析技術基礎課程之間的聯系，優化教學內容，實現課程間的融會貫通、資源共享，為后續課程體系改革提供了前提條件；通過觀摩名師教學錄像、總結教學經驗、討論教學的難點、疑點，提高了教學團隊整體的教學水平。2009年，熱能動力類技術基礎課程教學團隊被評為國家級教學團隊。

2.落實青年教師導師制

建立、完善了青年教師導師制度，為每位青年教師配備一名教學經驗豐富的指導教師，通過教學示范和課堂點評等環節，青年教師教學水平迅速提高。教學團隊40歲以下青年教師在學院的青年教師教學基本功大賽中都獲得一等獎，在學校的青年教師教學基本功大賽中都獲得二等獎以上獎勵。

三、開展全方位課程建設，改進教學內容、方法和手段

1.改進教學內容

熱能動力類技術基礎課程原有的教學內容相對陳舊，沒有突出對學生的專業能力的培養。按照專業發展需要和學科自身的科學性、系統性、完整性，逐步優化教學內容。借鑒了國際一流大學的相關教學教材，對原有教材進行修訂補充，增加了本領域科學和技術的最新發展和熱門問題。同時，堅持教學與科研的有機結合，在授課過程中穿插授課教師的科研經歷，一方面使授課內容更為生動，另一方面也向學生們展現了專業未來前景，提高了學生學習的動力。

2.改革教學方法

針對技術基礎課傳統教學模式在學生創新能力和工程能力培養方面的局限性，在教學中進行一系列漸進式改革。逐步摒棄“照本宣科”、“灌輸式”教學模式，根據課程和教學內容特點，靈活運用“啟發式”、“案例式”、“探索式”等多種教學方法。將教學內容、教學媒體、教師活動、學生活動等課堂教學要素有機組織起來，發揮整體的最大效能。教學以“培養學生分析問題、解決問題能力，為專業課程打基礎”為原則，將理論學習與實踐訓練有機地結合起來，強調學生通過主動探求問題解決的途徑和方法，激發學生的學習興趣，鼓勵學生大膽提問、積極發言，促進師生互動，努力實現以教師為主導，學生為主體的新型教學模式。

靈活運用啟發式教學方法，通過讓學生從事類似于科學家發現真理的學習活動，調動其學習的主動性和積極性，掌握學習理論與發現問題的方法。例如筆者在流體力學教學的流動阻力及能量損失這一章教學中，不但講解了教科書中要求學生掌握的知識，而且還收集了大量的史實資料，例如把雷諾、普朗特、尼古拉茲等科學家當時研究的思路、考慮問題的方法以及研究方式的特點介紹給學生，并讓學生自己模擬或重現當時的發現過程，讓學生學習和體會一下科學家創造性工作的過程。

嘗試將專利分析引入技術基礎課程的教學，從公開的發明專利細節中，分析其理論基礎和發明人的創新思想及技術創新的一般規律。發明專利具有實用性，具有在工業上應用的可能性，要解決的是工程實際問題。[3]對發明專利的分析是培養學生創新能力和工程能力的有效方法。

教學過程注重基本理論在專業中的應用，學生參與程度高，積極配合，課堂教學氣氛活躍，互動效果好。

3.采用傳統教學手段與現代教育技術相結合

在教學過程中，筆者越來越感到傳統的教學方法和多媒體技術相結合對于提高教學質量的重要性。研制的技術基礎課的CAI課件集文字、圖片、動畫、錄像、聲音于一體，充分應用現代教育技術和多媒體教學的優點，使教學方法多樣化、現代化，改變了傳統的“黑板＋粉筆”的單一模式。流體力學CAI使抽象的流體力學概念與理論形象化、具體化。例如：流線的定義——流線是表示某一瞬時流體各點趨勢的曲線，曲線上任一點的切線方向與該點的流速方向相重合。傳統模式無法形象地表現出抽象的概念，用多媒體技術來顯示流線，結果一目了然。這些方法彌補了傳統教學在時間、空間等方面的不足，特別是在調整教學計劃，壓縮教學學時的改革中，它是解決教學內容多與教學時數少這一矛盾的有效途徑之一。變靜為動，激發學生的學習興趣，提高教學效果。省時省力，使教學化難為易，增加工程或實踐實例，施行理論與實踐并重的教學方法，使教學效果明顯提高。

授課采用多媒體形式，幻燈片形象、生動、內容豐富但不繁雜，結合CAI課件講述，思路更加清晰，遇到相對復雜的問題，又以板書體現，板書結構清楚，讓學生能夠深刻理解所講述的內容。學生認真聽課、認真做好筆記，積極配合教師。將多媒體技術的運用與傳統教學手段、教學形式的改革統一起來，取得較好的教學效果。

4.改革課程考核方式，突出能力考察，推行累加式考試

革新傳統的考試模式，借鑒歐美大學的考核目標、考試方法與考試思路，結合熱能動力類技術基礎課程特點，深化考核內容和考試方式改革。全面采用累加式考試方法，以綜合評價與過程評價為主，考試手段多樣，不僅限于筆試，根據課程情況，采用閉卷考試、開卷考試、課堂討論、平時作業、階段測試、課程設計、計算機編程、課程報告、專業外語資料閱讀、長摘要撰寫、實驗等多種形式，全面考察和評價學生對所學知識的綜合運用和解決實際問題的能力，充分挖掘課程的教學深度和廣度，從而培養學生運用所學知識解決問題的能力，考察學生的創新精神和實踐能力。通過考試方法改革，改變過去期末一張考卷定成績的做法。實踐表明，考試方法改革對提高學生出勤率、促進學生聽講和培養專業能力都是有益處的。

四、注重實踐環節，提高學生科研實踐能力和創新能力

1.整合實踐教學資源，建立開放式實驗平臺

實驗教學是書本知識與工程實際相結合的重要紐帶，是培養學生獨立工作能力、解決工程問題的綜合能力、自主創新能力的主要途徑，對提高本科教學質量起著十分關鍵的作用。通過成立學院實驗教學中心，整合學院原有的技術基礎課程實驗教學資源，構建了相互配套、資源共享、類別層次清晰、結構優化、充滿活力的實驗教學管理新體系。強化實驗教學建設，部分知識完全通過實驗來認識和學習，實驗教學突出對學生實驗操作技能和學生動手能力的培養，技術基礎課任課教師參與開發引進了多個新實驗項目和實驗裝置，增加設計性試驗，開闊學生視野，啟迪思維，提高了學生的創新意識和動手能力。與研究所共建科技創新實驗室，為本科生科技創新提供實驗平臺。

2.技術基礎課教學與“創新研修課”、“科技創新”指導等環節結合，實現精英式培養

由于授課學時等因素限制，技術基礎課的研究性教學效果受到制約。所以筆者認為應以學生科研能力培養為主線，統籌規劃研究性教學的教學環節，將技術基礎課教學與“創新研修課”、“科技創新”指導等環節結合，在教師相對穩定的科研方向上，將科研項目內容引入教學，教師將科研成果與所講授內容有機結合，理論聯系實際，能夠激發學生的興趣，活躍學生的思維，提高學生分析問題、解決問題的能力。學生通過參與科研項目，加深對專業基礎課知識和理論的理解，科研能力和創新能力得到顯著提高。

五、教學改革效果

以“研究性教學”理念為引導，開展教學團隊建設和課程建設，效果顯著。熱能動力類技術基礎課程教學團隊被評為國家級教學團隊，教學團隊的青年教師成為教學骨干，40歲以下青年教師在學院的青年教師教學基本功大賽中都獲得一等獎，在學校的青年教師教學基本功大賽中都獲得二等獎以上獎勵。“工程流體力學”、“傳熱學”課程被評為國家精品課程、“燃燒學”課程評為黑龍江省精品課程，“工程熱力學”課程被評為哈爾濱工業大學優秀課程。完成黑龍江省新世紀教學改革項目三項，以上教學成果實現網上共享。

本課題提出的熱能動力類技術基礎課程創新教學模式，經過多年實踐，在對學生科研能力、創新能力培養方面取得了很好的效果，指導本科生多次在國家級和校級科技競賽獲獎。本科生參與申請發明專利，并在核心以上專業期刊。

六、結語

在“研究性教學”理念引導下，整合技術基礎課教學資源，教學團隊成員分布于不同專業方向，相互間的研討和交流促進了教學理念和教學水平的提升，全方位改革課程內容、教學方法、教學手段，將教學和科研、技術基礎課教學與“創新研修課”、“科技創新”指導等環節結合，實現多元化專業教育和精英式培養。

參考文獻：

[1]于歆杰，陸文娟，王樹民.專業基礎課中的研究型教學——清華大學電路原理課案例研究[J].高等工程教育研究，2006，（1）：118-121.