工程熱力學教學改革探討
時間:2022-02-07 11:44:22
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摘要:論文介紹了基于能源工程系實施“能源類招生、平臺培養”的狀況,“工程熱力學”課程組制定了一流本科課程建設方案,其中“青年教師高效培養模式”“PPT課件+翻轉課堂的教學模式”“課程教學內容取舍的探索研究”“制作多個專題的多媒體課件”等具有一定創新性和可操作性,實踐環節也取得了一定教學效果。
關鍵詞:工程熱力學;課程建設;課堂;多媒體課件
1緒論
根據《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》和《河北省教育廳關于開展一流本科課程建設的通知》,河北建筑工程學院制定了一流本科課程建設實施方案,組織申報了一流本科課程建設項目。2019年能源工程系實施能源類專業大類招生、平臺培養的教學改革舉措,成立“工程熱力學”課程組,獲批了校級線下一流課程建設項目。“工程熱力學”課程組結合普通高校學生學習狀況及特質,確定課程建設目標和實施方案,以提高青年教師教學水平為契機,改善目前課堂“學生沉默狀態”,煥發課堂生機活力;以提升學生綜合能力為重點,重塑課程內容,創新教學方法及手段,較好發揮課堂教學主陣地、主渠道、主戰場作用。對于非一流高校,作為多年學校重點建設課程,“工程熱力學”課程組先期做了一些教學教改工作,主講教師除優化課堂教學外,在教學方法、教學內容和教學手段上都在努力探索與實踐,比如:“啟發式”“互動式”等教學模式;研制工程熱力學多媒體課件;研制出開閉卷題型的試題庫等;同時積極申報教研項目、發表教研論文,編寫教材,并取得成果如下:(1):《熱工基礎課程教學的探討》《工程熱力學典型題的教學探討》。(2)完成教研項目:《分析方法研究填埋氣供暖技術應用》(省級);《工程熱力學優秀課程建設》(校級);《專業基礎課教學中提高學生專業素質的研究與實踐》(校級)。(3)教材及獲獎:能源工程系教師合編教材《熱工基礎》,普通高等教育“十一五”國家級規劃教材,中國電力出版社出版,獲得河北建筑工程學院優秀教材一等獎;課程組制作《朗肯循環》微視頻獲學校第一屆微課大賽三等獎。
2結合目前教學中存在的問題,圍繞學校一流本科課程
建設目標和建設內容,制定課程建設方案并實施由于“工程熱力學”理論性強、難點內容較多、概念抽象等,學生鉆研精神不足,個別學生基礎薄弱,存在不及格率較高、難點內容學不透徹、課堂積極性調動不起來等問題,課程組從以下幾方面做了課程建設探索與改革。2.1以培養培訓為關鍵點提升教師教學能力,使教師隊伍真正強起來“工程熱力學”課程組成員5人,職稱、年齡結構匹配合理、學歷層次也較高。目前存在主要問題:2個近三年入職的教師,對課程難點內容的理解不夠深入;面對基礎課程理論性強、概念抽象的特點,如何引導學生深入淺出,激發課堂興趣等還存在很大問題;教學多年的教師也面臨“課程難點內容是否講解透徹”“學生對難點內容理解效果如何”等問題。課程組針對問題采用如下措施:(1)采取“一對一培養模式”“高效培養模式”,發揮好“傳幫帶”作用。一名老教師對應培養一名青年教師,二者共同承擔教學任務,青年教師多上講臺,從教學內容、教學環節“全程”指導,改變過去青年教師助課一輪,二輪就直接上講臺的現象。聽課信息及時反饋,對上課中存在嚴重問題,課程組集體討論。培養計劃可以指定3~5年,改變青年教師“自我成長”“自我成熟”的現狀,形成卓有成效的培養模式。(2)強化教學研究,定期集體備課、研討課程“重點、難點內容”。課程組制定教學研究課題,比如“及損”“溴化鋰吸收式制冷循環”等,申報教研項目,其中省教育廳項目《分析方法研究填埋氣供暖技術應用》。課程組有業務能力強、豐富經驗的主講教師,也有新手需要培養,定期集體備課,共同研討“重點、難點”教學內容及教學方法。考慮“大類招生、平臺培養”的模式,課程組教師資源共享,統一選取教材,教學內容選取、習題選取等需要討論。(3)青年教師培養與培訓相結合,推動教師培訓常態化。除了采取“一對一培養模式”“高效培養模式”外,課題組定期組織“課堂觀摩課”,對重點、難點內容進行“討論課”“培訓課”,推動教師培訓常態化。另外,創造條件和機會去參加省內外的教學研討、一流課程建設培訓,比如慕課培訓等。2.2以提升教學效果為目的創新教學方法,采用翻轉課堂式教學模式,使課堂活起來課程組基于如下思想:強化課堂設計,解決好怎么講好課的問題,杜絕單純知識傳遞、忽視能力素質培養的現象,采用翻轉課堂式教學模式,具體做法如下:(1)對每一章內容進行“指導性學習”“討論性學習”劃分,“翻轉課堂”討論內容多選有工程應用背景等,其教學效果:強化師生互動、生生互動,杜絕教師滿堂灌、學生被動聽的現象。(2)對“翻轉課堂”討論內容的組織實施,將班級分設討論小組,課外討論、自學,每人寫出討論總結,課上進行匯總,將問題細化、透徹化,優化了“傳統+翻轉課堂”教學模式。通過“翻轉課堂”互相討論,可以培養學生多角度、批判性思維的能力。2.3采用“PPT課件+傳統板書”的教學手段,課堂教學信息量大作為公式多,推導過程多的基礎課程,大多數教師習慣板書表達,其中一位主講教師曾在能源與動力工程專業的教學中采用“PPT課件+板書”,課堂教學內容豐富、信息量大,教學效果良好。課程組要求任課教師采用“PPT課件+傳統板書”的教學手段,而且對PPT制作提出了一定要求,具體要求如下:(1)PPT課件制作要求與教材相匹配,可以插入動畫、動態圖、圖片等,制作質量要求精良,保證圖片清晰美觀,如教材圖片需要用CAD繪制等。(2)PPT課件制作中采用“超鏈接”,將公式推導過程完整的表達在“超鏈接”頁面,清晰條理性好,與板書相比,節省了一些時間。(3)對PPT課件的教學內容也做了一定要求,基礎課程具有“內容太細化,公式多、推導多”的特點,要求對“重點、難點內容”課件中描述完整、表達清楚。2.4作為能源大類招生的平臺課,課程教學內容“取舍”探索研究能源工程系三個專業“建筑環境與設備工程”“能源與動力工程”“新能源工程”的平臺課“工程熱力學”,課程為56學時(6學時實驗、50學時理論課),工程熱力學基本理論部分包括:基本概念、熱力學第一定律、理想氣體的熱力性質及熱力過程、水蒸氣的熱力性質及熱力過程、熱力學第二定律;應用部分主要包括:濕空氣、氣體與蒸汽流動(噴管)、蒸汽動力循環、制冷循環。對于三個專業的平臺培養,若學時足夠,應用部分全部細講比較好,但目前學時偏少,如何對教學內容作取舍,總思路:應用部分內容要求滿足應知應會的基本要求;對后續課程學習所用較少的難點知識,采取“舍”,采取指導性學習方式;對工程應用較多的重點知識,采用“多取”,重點講解、討論等方式強化。大致教學內容上做如下調整:(1)基本理論部分:“基本概念”學時量減少,重點概念“可逆過程”“熱力循環”學生寫學結;“熱力學第一定律”精講,概念、推導及應用,做重點講解;“理想氣體性質及過程”學時量減少,有些內容只講“枝干”,“細節”內容安排自學;“水蒸氣性質及過程”精講,重點“水蒸氣熱力性質表、圖”“水蒸氣熱力性質軟件”重點介紹;““熱力學第二定律”是教學難點,是高等工程熱力學的基礎、考研必考內容,后續課程及工程應用很少,處理方法:框架講解,考研學生在線輔導、在線講解。(2)應用部分:基于三個專業的平臺教學,應用部分內容的選取更難,“濕空氣、制冷循環”是“建筑環境與設備工程”的教學重點,“氣體與蒸汽流動(噴管)、蒸汽動力循環”是“能源與動力工程”的教學重點,相對“新能源工程”內容分量差別不大。在課程學時偏少情況下如何平衡選取?課程組作如下考慮:由于基本理論部分教學內容、教學手段作了調整,學時上有結余,應用部分的內容全部選取,重點、難點內容做精講,其他部分采用指導、討論、自學的方式。2.5激發學習動力和培養專業志趣,制作多個專題的多媒體課件對某些專題做課件,包括熱力發電循環、磁流體發電、太陽能熱利用、熱管、燃料電池、半導體制冷、熱泵等技術專題。對制作專題的多媒體課件的內容及形式說明:(1)“熱力發電循環、熱泵”專題內容,能量轉換基本原理學生已掌握,需要對實際循環與理論循環簡介,對工程實際應用及國內外技術發展前沿介紹,采取插入視頻、著名學者學術研討報告等。獲得實踐的教學效果:學生深入理解重點知識、培養分析解決綜合問題的能力。(2)“磁流體發電、太陽能熱利用、熱管、燃料電池、半導體制冷”專題內容,作為新能源、新技術介紹給大家,了解該課程應用方面的新能源技術,提高學生綜合專業素質,也采取插入視頻、著名學者學術研討報告等方式,專題課件報告在學生開設課程中穿插,培養了學生學習課程的興趣,開闊了學科領域視野。2.6以激發學習動力和專業志趣為著力點,完善學習過程的評價,使學生忙起來基礎課程枯燥難懂,對重點難點分組討論學習,討論過程及評價的實施可以課堂內外、線上線下;討論學習內容分為“深入研究型”“問題探究型”等,提升課程學習的深度;討論學習成績評定形式采用“論文式”“報告答辯式”等;具體做法如下:(1)對每一章的“知識節點”進行“深入研究型”“問題探究型”等劃分,分配給討論學習小組;教師需寫出討論提綱、提出問題等。該內容可以課堂內外、線上線下實施。(2)對“翻轉課堂”討論的內容,實施過程進行量化打分,作為學生綜合成績評定。
3結語
課程組緊緊圍繞學校提出的一流本科課程建設任務,改變教學觀念,樹立課程建設新理念,推進課程改革創新。特別針對消滅“水課”,建設“金課”的辦學思路,尋求課程建設中存在的問題,制定教改方向及措施,優化線下一流課程建設,實踐環節教學效果良好。今后還將結合線下課程建設的經驗,開展線上線下混合式一流課程建設,包括慕課、在線課程等建設。
作者:盧春萍 牛建會 單位:河北建筑工程學院
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