張彭崗 張墨 唐愛(ài)坤

摘要：本文根據(jù)工程認(rèn)證計(jì)劃對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)要求和目標(biāo)，分析了機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)“傳熱學(xué)”課程教學(xué)的現(xiàn)狀和不足，通過(guò)修訂培養(yǎng)計(jì)劃，針對(duì)“傳熱學(xué)”教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考核方式等方面提出了課程改革的一些措施。結(jié)果認(rèn)為對(duì)“傳熱學(xué)”應(yīng)設(shè)置合適的學(xué)時(shí)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的工程實(shí)踐能力相匹配，注重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程問(wèn)題的能力，科學(xué)施教，不斷推動(dòng)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)傳熱學(xué)教學(xué)的改革和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工程認(rèn)證;傳熱學(xué);教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）40-0119-02

《華盛頓協(xié)議》是世界上最具影響力的國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議，該協(xié)議是國(guó)際工程界對(duì)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(guó)成為該協(xié)議的第21個(gè)預(yù)備成員國(guó)，這必將對(duì)我國(guó)工程教育改革與發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。中國(guó)工程認(rèn)證協(xié)會(huì)制訂了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)緊密對(duì)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(zhuān)業(yè)類(lèi)開(kāi)展了認(rèn)證工作[2]。“傳熱學(xué)”既是能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，也是與各工程領(lǐng)域關(guān)系密切相關(guān)的專(zhuān)業(yè)課程，它植根于工程實(shí)際，也必將服務(wù)于工程實(shí)際[3]。作為工程認(rèn)證專(zhuān)業(yè)之一，江蘇大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我?！保C(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須要學(xué)習(xí)“傳熱學(xué)”。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)需要還存在一定的差距。為了配合工程認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，我校傳熱學(xué)課題組就工程認(rèn)證的需求，針對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)班級(jí)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(guò)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)合筆者在機(jī)械類(lèi)班級(jí)課堂的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)體會(huì)，對(duì)工程認(rèn)證背景下“傳熱學(xué)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討和總結(jié)。

一、工程認(rèn)證背景下機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)“傳熱學(xué)”教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

1.課時(shí)設(shè)置與課程特點(diǎn)、教學(xué)目標(biāo)的矛盾。我校機(jī)械專(zhuān)業(yè)的“傳熱學(xué)”課程總學(xué)時(shí)僅為30學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)為4個(gè)學(xué)時(shí)，考試為2個(gè)學(xué)時(shí)，真正用于教學(xué)的只有24個(gè)學(xué)時(shí)?！皞鳠釋W(xué)”是一門(mén)發(fā)展中的應(yīng)用性極強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，首先熱傳遞現(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“傳熱學(xué)”分成導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三部分內(nèi)容，這三部分內(nèi)容有各自相對(duì)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，重點(diǎn)分散，在短時(shí)間內(nèi)學(xué)生學(xué)習(xí)有一定的困難[4]。而工程認(rèn)證要求培養(yǎng)目標(biāo)多樣性，以傳熱學(xué)為例，其支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)為：指標(biāo)點(diǎn)1，具有解決機(jī)械工程問(wèn)題所需的數(shù)學(xué)與傳熱問(wèn)題及其應(yīng)用能力;指標(biāo)點(diǎn)2，能夠?qū)?shù)學(xué)、傳熱學(xué)基本原理運(yùn)用于機(jī)械工程問(wèn)題的表述;指標(biāo)點(diǎn)3，能夠?qū)τ趥鳠釋W(xué)模型的正確性進(jìn)行論證并求解。

2.學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)與“傳熱學(xué)”課程特點(diǎn)的矛盾?！皞鳠釋W(xué)”是學(xué)習(xí)“工程熱力學(xué)”、“流體力學(xué)”等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課后學(xué)習(xí)的課程。而機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生卻沒(méi)有這方面的基礎(chǔ)訓(xùn)練，上課時(shí)一些必備的基礎(chǔ)知識(shí)的缺乏導(dǎo)致上課難以接受。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(duì)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(wèn)題之間的必然聯(lián)系，造成學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，學(xué)習(xí)興趣降低等問(wèn)題。

3.課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程能力培養(yǎng)的矛盾。傳統(tǒng)“傳熱學(xué)”教學(xué)以教師講解、學(xué)生照本操作的模式進(jìn)行，而工程認(rèn)證核心理念是以學(xué)生為中心和目標(biāo)。工程認(rèn)證“傳熱學(xué)”教學(xué)方法的改進(jìn)必須和工程實(shí)踐環(huán)節(jié)如實(shí)驗(yàn)室操作、企業(yè)實(shí)踐等相結(jié)合，其目的是訓(xùn)練學(xué)生的工程意識(shí)和思維，培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合工程實(shí)際的能力。同時(shí)，使學(xué)生能夠接觸機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際并了解其前沿發(fā)展趨勢(shì)。但現(xiàn)實(shí)情況是，我校和有關(guān)換熱器的企業(yè)合作不多，另外我校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器多年來(lái)沒(méi)有進(jìn)行更新，有部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備相對(duì)比較陳舊，實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備明顯不足。

二、教學(xué)改革的措施與方法

1.對(duì)照《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》，全面修訂“傳熱學(xué)”培養(yǎng)計(jì)劃。此認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)給高校帶來(lái)的變化就是要以學(xué)生為本，不斷為工程教育改革而持續(xù)改進(jìn)。工程認(rèn)證所要求的OBE教育模式，一是要求教師在教育活動(dòng)之前對(duì)學(xué)生達(dá)到的發(fā)展水平有清晰的認(rèn)識(shí)，要用精細(xì)的“教學(xué)大綱”控制教學(xué)開(kāi)展;二是要選擇與教學(xué)目標(biāo)類(lèi)型一致的教學(xué)方法[2]。因此，我校傳熱學(xué)課題組重新修訂了培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)大綱，教學(xué)中注重講解定理基本假設(shè)和應(yīng)用范圍;求解習(xí)題強(qiáng)調(diào)參數(shù)的獲取及多種計(jì)算方法的比較;最后增加了部分與工程實(shí)際相關(guān)的課后習(xí)題。教學(xué)改革核心的問(wèn)題是教學(xué)內(nèi)容的改革。針對(duì)畢業(yè)后我校機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生具備機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用能力，從事機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計(jì)制造這一目標(biāo)，在講清“傳熱學(xué)”物理概念的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化或省略與今后工作聯(lián)系不大的理論和公式的推導(dǎo)過(guò)程。如穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，不詳細(xì)推導(dǎo)導(dǎo)熱微分方程的普適形式，只要求學(xué)生能對(duì)實(shí)際導(dǎo)熱問(wèn)題建立微分方程即可。針對(duì)肋片導(dǎo)熱問(wèn)題，重點(diǎn)放在讓學(xué)生熟練掌握工程上不同形狀肋片效率的查法。在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，簡(jiǎn)化諾謨圖的理論推導(dǎo)過(guò)程，重點(diǎn)放在如何應(yīng)用諾謨圖來(lái)求解內(nèi)阻不可忽略的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題。在對(duì)流換熱中，只介紹對(duì)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)式的具體應(yīng)用和使用條件。在輻射換熱中，增加了火焰輻射的內(nèi)容，強(qiáng)化了機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)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(wèn)題。

2.優(yōu)化整合，發(fā)揮課題組整體優(yōu)勢(shì)。我校能源與動(dòng)力工程學(xué)院工程熱物理系成立了傳熱學(xué)課題組，組員7人，以多年教授“傳熱學(xué)”的退休老教師為顧問(wèn)和指導(dǎo)，由課程負(fù)責(zé)人具體負(fù)責(zé)“傳熱學(xué)”的教學(xué)組織、課程的建設(shè)與管理工作，充分調(diào)動(dòng)所有課題組的教師參與課程建設(shè)和教材建設(shè)的積極性。明確責(zé)任，將“傳熱學(xué)”的教學(xué)任務(wù)分解并落實(shí)到個(gè)人。每隔1～2個(gè)月的時(shí)間，課題組的人員進(jìn)行教學(xué)研討，交流教學(xué)體會(huì)。同時(shí)向?qū)W院建議加大支持力度，提高“傳熱學(xué)”課程在考核、個(gè)人定級(jí)及津貼等方面的分量，形成良性循環(huán)的激勵(lì)機(jī)制。

3.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生自我提升能力。經(jīng)過(guò)傳熱學(xué)課題組的申請(qǐng)和建議，我校能源與動(dòng)力工程學(xué)院在經(jīng)費(fèi)有限的情況下，購(gòu)置了新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，修繕了一批傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，目前傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)室具有足夠的實(shí)驗(yàn)器材能夠給學(xué)生提供自主動(dòng)手的機(jī)會(huì)，以前平均7～8人一組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在減少到每組2～3人，可以保證每個(gè)學(xué)生有機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)際動(dòng)手操作，提高了實(shí)際動(dòng)手能力。另外，筆者可以就機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生在今后工作中可能涉及的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行正確引導(dǎo)。比如測(cè)量型砂導(dǎo)熱系數(shù)問(wèn)題，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，筆者注重引導(dǎo)學(xué)生自己去思考，修改并改善圓球法測(cè)量型砂導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方案。當(dāng)學(xué)生提出其他的實(shí)驗(yàn)方案后，及時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)和講評(píng)，提高了學(xué)生處理工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

4.注重引導(dǎo)，拓寬校外實(shí)習(xí)基地。機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化作為實(shí)踐能力很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)，其實(shí)踐教學(xué)的作用在于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐認(rèn)知。我校能源與動(dòng)力工程學(xué)院與駐鎮(zhèn)的有關(guān)企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，如江蘇唯益換熱器有限公司、鎮(zhèn)江天鴻新能源有限公司等。我們定期帶學(xué)生過(guò)去參觀和實(shí)習(xí)，重點(diǎn)了解這些企業(yè)的換熱器和散熱器等產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和組裝過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生思考與動(dòng)手能力。經(jīng)過(guò)我校和企業(yè)之間的積極合作，為機(jī)械等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生提供實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

5.充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。多媒體教學(xué)能夠增加課堂教學(xué)的信息量，容易激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。針對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)，我校傳熱學(xué)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(guān)內(nèi)容進(jìn)行鏈接，提高了學(xué)生的興趣和多媒體教學(xué)的授課質(zhì)量。其次，我校傳熱學(xué)課題組目前正在建立傳熱學(xué)教學(xué)網(wǎng)站，每位老師負(fù)責(zé)一項(xiàng)內(nèi)容，進(jìn)行傳熱學(xué)網(wǎng)上教學(xué)視頻的錄制，充分滿(mǎn)足了學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要。下一步我們將及時(shí)更新網(wǎng)上教學(xué)資源，建立傳熱學(xué)網(wǎng)上輔導(dǎo)答疑系統(tǒng)，采用課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)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。

6.構(gòu)造合理的“傳熱學(xué)”質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量是反應(yīng)學(xué)生“工程實(shí)踐能力水平”的關(guān)鍵，而傳統(tǒng)的“傳熱學(xué)”質(zhì)量考核體系很難真實(shí)反映學(xué)生的工程實(shí)踐能力。筆者設(shè)置機(jī)械專(zhuān)業(yè)“傳熱學(xué)”課程的總評(píng)成績(jī)=平時(shí)考核成績(jī)×10%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)×10%+期末考試成績(jī)×80%。平時(shí)考核主要以課堂表現(xiàn)和作業(yè)為主，實(shí)驗(yàn)成績(jī)以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)生具體的動(dòng)手能力為準(zhǔn)，期末考試的題型包括填空題、簡(jiǎn)答分析題和計(jì)算題等，其中考核三種傳熱方式基礎(chǔ)知識(shí)型題目占60%，考核針對(duì)三種傳熱方式在工程應(yīng)用基礎(chǔ)問(wèn)題綜合分析與驗(yàn)證的能力題目占40%。提交總評(píng)成績(jī)后，針對(duì)工程認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)每個(gè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，分項(xiàng)求各指標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平均分，計(jì)算“傳熱學(xué)”對(duì)各指標(biāo)點(diǎn)的評(píng)價(jià)值，從而獲得“傳熱學(xué)”課程的達(dá)成度評(píng)價(jià)報(bào)告。從近兩年的“傳熱學(xué)”教學(xué)結(jié)果分析來(lái)看，基本上達(dá)到了工程認(rèn)證對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)“傳熱學(xué)”的要求和目標(biāo)。

本文分析了我校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)“傳熱學(xué)”教學(xué)的不足和現(xiàn)狀，提出了教學(xué)改革的措施。筆者認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)工程認(rèn)證對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)要求和目標(biāo)，必須對(duì)“傳熱學(xué)”設(shè)置合適的學(xué)時(shí)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的工程實(shí)踐能力相匹配，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[5]，重新選用合適的熱工基礎(chǔ)教材，科學(xué)施教，不斷推動(dòng)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)“傳熱學(xué)”教學(xué)的改革和發(fā)展。

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