孫始財

山東科技大學(xué)土建學(xué)院 山東 青島 266510

0 引言

在多年的教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，很多工科專業(yè)學(xué)生在專業(yè)課程的學(xué)習(xí)過程中存在 “死記公式，忽視概念”的現(xiàn)象。在他們的認(rèn)識中公式必須牢牢記住，而與公式直接密切關(guān)聯(lián)的概念卻往往被忽略。更有甚者，對公式中涉及的物理量及其物理意義一概不知，也不清楚公式的適應(yīng)范圍，只是生搬硬套。在計算具體的題目時，一旦計算結(jié)果不正確，就不知道該如何分析，也找不出原因在那里。當(dāng)然，對于應(yīng)用錯誤的公式碰巧得出正確結(jié)果的情況，更不可能意識到。在這種情況下，學(xué)生為了應(yīng)付考試不得不進(jìn)行大量的習(xí)題練習(xí)。即便如此，考試中出現(xiàn)平時訓(xùn)練中沒有做過的題目，也照樣束手無策。這種現(xiàn)象即我們常說的應(yīng)試教學(xué)模式：例題-習(xí)題-解題方法分類-模擬考試-正式考試。這種模式在教師和學(xué)生頭腦中早已輕車熟路、根深蒂固，可操作性極強。應(yīng)試教學(xué)模式對于中學(xué)階段的教學(xué)或許有它的實際作用，即應(yīng)付高考。但是對大學(xué)教學(xué)，特別是工科專業(yè)課程的教學(xué)來說，沒有太多的價值。因為工科專業(yè)課程中很多公式來源于工程實踐和實驗結(jié)果，并在技術(shù)發(fā)展過程中不斷改進(jìn)，同一個概念在不同的工程領(lǐng)域中可能有不同的表達(dá)公式。如果去死記硬背這些公式以及各自的應(yīng)用條件，那是一件非常困難和枯燥的事情。實際上，這些公式根本無需去記憶，只要能夠理解其對應(yīng)的基本概念就足夠了。在多年講授《燃?xì)馊紵c應(yīng)用》課程的基礎(chǔ)上，分析每年學(xué)生反饋的課堂教學(xué)信息，結(jié)合從事燃?xì)庑袠I(yè)的畢業(yè)生提供的信息，不斷摸索、改進(jìn)教學(xué)方法，提出概念法教學(xué)模式，并應(yīng)用于該課程的教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果明顯提高，而且學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自覺性大大提高。這里，以概念法教學(xué)模式在《燃?xì)馊紵c應(yīng)用》課程中的教學(xué)實踐為例，對其進(jìn)行總結(jié)、探討，供同行討論交流。

1 概念法教學(xué)模式

概念是思維的基本形式之一，反映了客觀事物的一般的、本質(zhì)的特征。人類在認(rèn)識過程中，把所感覺到的事物的共同特性提取出來、加以概括，就成為概念。概念不但是抽象思維的起點，也是任何學(xué)科知識結(jié)構(gòu)體系的原始支撐點，是自然科學(xué)與人文科學(xué)的真正靈魂。然而，在長期的應(yīng)試教學(xué)模式下，基本概念（特別是比較抽象的基本概念）的教學(xué)顯得非常薄弱。盡管很多人認(rèn)識到基本概念的重要性，但在教學(xué)過程的具體操作上，往往不自覺地退化到應(yīng)試模式上。因此，要打破傳統(tǒng)的應(yīng)試教學(xué)模式，從根本上來講，需要建立一套行之有效的新的概念法教學(xué)模式。概念法教學(xué)模式簡要的內(nèi)涵及形式為：概念理解-概念分析-概念組合-概念對比-概念應(yīng)用。上述簡要形式中并沒有關(guān)于課程性質(zhì)的限定，并且概念存在于任何課程中，也是任何課程的基礎(chǔ)。所以，從理論上講概念法教學(xué)適應(yīng)于任何課程。但是，從可操作性和其自身要求來看，概念法教學(xué)模式更適合基礎(chǔ)課程教學(xué)，如高等數(shù)學(xué)等。根據(jù)長期的教學(xué)實踐和概念法理論，提出以概念貫穿公式，以概念貫穿章節(jié)的教學(xué)模式（這里仍簡稱之為概念法教學(xué)模式），極大地提高了課堂效率，獲得了教與學(xué)雙贏。

2 《燃?xì)馊紵c應(yīng)用》課程介紹

《燃?xì)馊紵c應(yīng)用》是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的一門學(xué)位課程，授課內(nèi)容要求學(xué)生具備較好的燃燒學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)基礎(chǔ)，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為該課程枯燥難學(xué)、不易理解?，F(xiàn)有版本的教材內(nèi)容和章節(jié)組織結(jié)構(gòu)基本相似，重點內(nèi)容不夠突出，明顯優(yōu)秀的教材缺乏?？偨Y(jié)一下主要存在以下幾個問題：①重點概念沒有進(jìn)行詳細(xì)闡述，只是一般性簡單描述，有的甚至沒有任何解釋，如火孔熱強度的概念。這種情況下，如果授課教師缺乏教學(xué)經(jīng)驗、照本宣科，不加引導(dǎo)和強調(diào)的話，學(xué)生肯定會忽略它的重要性，那么后續(xù)課程的學(xué)習(xí)只能生搬硬套。②公式直接給出，沒有任何推導(dǎo)。如華白指數(shù)公式，從表面看來，這個概念和公式簡單、容易理解，實際上管網(wǎng)壓力和燃?xì)馕镄缘牟煌?，其表達(dá)式也不同，這也是華白指數(shù)和廣義華白指數(shù)的區(qū)別。③同一個概念/公式出現(xiàn)在不同章節(jié)時，沒有承上啟下貫穿、過渡，而是直接給出其不同的表達(dá)形式。如噴嘴流量公式，在教材第七章第一節(jié)和第四節(jié)都用到這個物理量，但是教材中沒有進(jìn)行任何推導(dǎo)或說明就直接給出不同的公式。如果授課教師也不加以說明，很多學(xué)生會以為這又是一個新的公式。所以，如果忽視概念的重要性，一味地講解計算公式和工藝/設(shè)備設(shè)計過程，可能會本末倒置。另外，這門課程安排在大四上學(xué)期，這時候很多學(xué)生面臨考研和找工作，如果教學(xué)方法不當(dāng)，學(xué)生很容易厭學(xué)，課堂出勤率很低，更談不上教學(xué)效果。因此，探索一種實用的教學(xué)方法，不僅能提高課堂教學(xué)效果、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且更重要的是能為學(xué)生繼續(xù)深造和以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。

3 教學(xué)實施方法

在最初講授《燃?xì)馊紵c應(yīng)用》課程時，主要采用以內(nèi)容主線貫穿、循序漸進(jìn)的方式，絕大多數(shù)學(xué)生也能夠隨堂理解授課內(nèi)容。但是，當(dāng)后續(xù)內(nèi)容出現(xiàn)前面章節(jié)的概念而其表達(dá)形式與之不同時，學(xué)生普遍不能理解。例如火孔熱強度的概念在教材中沒有明確給出定義，教材中僅僅提到了燃燒熱強度的概念，并且是在括號中用一句話說明的。然而火孔熱強度是燃燒器設(shè)計過程中使用的非常重要的基本參數(shù)，教材中也頻繁出現(xiàn)和應(yīng)用。因此，在課程第一次出現(xiàn)火孔熱強度概念時，就對其進(jìn)行了嚴(yán)格的定義和詳細(xì)的解釋，并再三強調(diào)它的重要性，隨之給出了擴散式燃燒器中火孔熱強度的公式。后來講到大氣式燃燒器時，在隨堂小測試中讓學(xué)生結(jié)合火孔熱強度的基本概念和擴散式燃燒器火孔熱強度的公式，推導(dǎo)大氣式燃燒器火孔熱強度公式，結(jié)果令人吃驚：兩個班級（合堂）68個學(xué)生，只有4個學(xué)生推導(dǎo)出來。這說明64個學(xué)生對火孔熱強度的概念沒有真正理解和掌握，他們困惑為什么同一個概念會出現(xiàn)兩個不同的公式。在這種情況下，學(xué)生只能用記憶公式的辦法彌補對概念的不理解。這種現(xiàn)象在講授熱力著火、支鏈著火、火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒒鼗?、脫火、華白指數(shù)等重要的概念時也出現(xiàn)類似的情況。后來筆者經(jīng)過幾次研究、改進(jìn)教學(xué)方法，包括提問法、案例法、討論法，都沒有收到明顯效果。在最近三年采用以概念貫穿公式，以概念貫穿章節(jié)的教學(xué)方法后，教學(xué)效果極大改善，學(xué)生普遍反應(yīng)“這門課程只要好好聽課，很簡單”。在這里，還是以火孔熱強度為例簡單介紹這種概念法教學(xué)模式。

火孔熱強度定義是單位時間燃燒器頭部單位火孔面積燃?xì)馊紵尫懦龅臒崃俊８鶕?jù)這一定義，可以直接給出公式其中Q為單位時間燃?xì)馊紵尫诺臒崃浚瑑H與燃?xì)鉄嶂岛腿細(xì)饬髁坑嘘P(guān)，與燃燒方式無關(guān)。所以無論是擴散式燃燒器、大氣式燃燒器還是完全預(yù)混式燃燒器，都有Q=Hl×Lg。但是不同的燃燒方式引射的一次空氣量不同，混合氣體的流量也不同。所以，如果火孔出口速度相同，火孔面積A就不同。假設(shè)燃燒器火孔面積用A表示，則大氣式燃燒器和完全預(yù)混式燃燒器的火孔面積A=將不同燃燒方式下Q和A的表達(dá)式分別代入火孔熱強度的基本概念公式就很容易得到擴散式燃燒器火孔熱強度大氣式燃燒器和完全預(yù)混式燃燒器火孔熱強度也就是教材中直接給出的公式 （在推導(dǎo)過程全部采用國際標(biāo)準(zhǔn)單位，所以不存在單位轉(zhuǎn)化系數(shù)10-6）。這種概念法教學(xué)模式將不同章節(jié)中的火孔熱強度概念和公式有機地串講，學(xué)生不僅可以理解概念本身，而且能夠區(qū)別不同工況下其不同的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。這樣可以通過一個概念（當(dāng)然還有其它幾個基本概念）將教材中第六章擴散式燃燒器、第七章大氣式燃燒器和第八章完全預(yù)混式燃燒器中三種燃燒器的教學(xué)內(nèi)容整合，強化共性，突出異性，把貌似各自獨立的三章內(nèi)容行云流水般地闡釋清楚。這種概念法教學(xué)模式從最基本的概念入手，結(jié)合不同的條件一步步推導(dǎo)出實際應(yīng)用的公式，學(xué)生一目了然，也不會出現(xiàn)公式錯誤套用的問題，使教與學(xué)都輕松高效，學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣也極大地提高。

4 總結(jié)

大多數(shù)工科專業(yè)課程的概念和公式較多，枯燥難學(xué)，無論是教師授課還是學(xué)生學(xué)習(xí)，都需要結(jié)合實際課程研究行之有效的方法。而教師采用恰當(dāng)?shù)恼n堂教學(xué)方法對提高課堂授課效率、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動性非常關(guān)鍵。通過多年講授《燃?xì)馊紵c應(yīng)用》課程，初步探索、積累、研究出的概念法教學(xué)模式以概念貫穿公式，以概念貫穿章節(jié)，在課堂教學(xué)實踐中取得了非常明顯的教學(xué)效果，并逐步應(yīng)用到其它專業(yè)課程的教學(xué)過程，得到多屆學(xué)生的肯定和歡迎。

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