提高热工实验课教学质量之方法初探

　　中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

　　1 引言

　　目前，因为社会对应用型及复合型人才的高需求，使得实践教学改革成为当前高等教育教学改革的一大热点。热工实验课程作为热能与动力工程专业学生专业课程的重要组成部分，其教学质量的好坏将直接影响到学生专业技能的全面提高与就业，而传统的热工实验课程得教学内容、方法及手段已经无法满足现代社会发展对实验教学及人才培养的要求[1]，因此，探讨对传统热工实验教学内容与方法进行改革，并创新思维，提高热工实验教学质量就势在必行。笔者在分析传统教学模式弊端的基础上，以及在的实践教学过程中不断创新、实践、总结经验、分析改进，得到了在热工实验教学过程中提高教学质量的四个主要方法。

　　2 现有教学实验课存在的弊端

　　（1）教与学过程脱节，学生缺乏主观能动性。传统的教育思想观念使得各级、各类学校均形成了以教育者为中心的课程体系，这一教学方式一方面有利于教师发挥主导作用，在教学的组织、管理与控制方面具有一定优势，但另一方面则因为学生始终处于被动接收的状态，业因此扼杀了其主体作用和创新思维[2-3]。

　　（2）教学方式单一。在传统的实验课上，学生只是照着书本上所罗列的实验步骤和现象进行操作，生搬硬套，并将其作为经典来处理，因怕出错而亦步亦趋，依次而行，这在一定程度上抑制了学生创造性的发挥[4]。

　　（3）教学过程分散，不成系统，逻辑性差。热工实验课程的原有安排较分散，课程的进度相关性差，讲课时总是碰到什么讲什么，没有一个良好的逻辑体系和一个讲解的逻辑路线。

　　（4）缺乏足够的实践性。先进的模块化实验教学设备提高了实验效率，减小了实验误差、缩短了实验时间，但同时也使得学生在做实验的时候无法观察到实验器件，导致实践性缺乏[5]。

　　因此，针对现有热工实验课在教学中存在的诸多弊端，必须对传统的实验教学方法进行改革，改变传统以实验教师为主导的实验教学方式，而充分引导学生参与的积极性与主动性，在实验教学中达到既能体现学生的主体作用，同时又能充分体现其实践能力与创新能力。

　　3 教学过程一体化

　　在热工实验的教学过程中将传统以教师为主的教学模式转变为以学生为主的模式，达到“教”和“学”的一体化。在热工实验教学过程的安排上，要注重给学生充分的主动参与和自我表现的机会。主要通过课前提问的方式，激发学生参与教学的兴趣。在实验课程的前期准备阶段，针对所有将要提出的问题先形成一个问题系统[6]， 教师要把对实验过程中所涉及到的课程基础知识进行综合的学习、分析，并最终将所有的知识系统转化表现为一个问题系统。问题系统分为若干个部分，每一部分都有各自的主要知识点，针对这个知识点设计出多个大问题，并在大问题下面分解出一系列的子问题。这些子问题不是孤立的，而是围绕着大问题展开，将大问题的各个细节部分全面细致的展现开来。问题的设计以与实验课相关的课程内容为主，并结合实际实验内容，围绕主干，同时结合学生课程课堂上的表现不断的进行调整，从而从实验课程预习阶段就在引导学生朝着正确的方向去思考和分析问题。

　　而教学一体化的实现，也改变了传统实验教学中教师只是指导实验过程，学生只是在指导下机械的完成实验操作，而对实验课内容以及实验课与课堂教学内容的联系糊里糊涂，不明不白的现状，让学生在上实验课程之前就对实验课与课堂内容的关联了如指掌，为学生能够更好的理解课程内容打下铺垫。而在实验课程的完成过程中，教师的关注点也发生了变化，在以“指导”为主要形式的课堂，教师关注的是自己的指导方向、指导操作的精准度，教师往往会因为担心自己讲得不到位、不全面、不细致而滔滔不绝。而使用“教学一体化”方案，教师关注的主要是学生的自我学习、自我操作、自我设计、自我解决，注意力指向了学生的学习状态，因此也就有更充裕的时间去观察和了解学生的学习活动，并不时的给与一定的指导，保证学生的学习方向性正确即可。在这个过程中，教师讲得少了，指导的少了，学生自己琢磨的时间多了，自行尝试的机会多了，自我发现问题、解决问题的实践多了，学生的课堂行为因此发生了巨大的变化。传统实验课堂上学生的行为方式可概括为以听为主，以操作为辅；而“教学一体化”方案则更多地是要求学生具有以分析、思考为主，以听、操作为辅的行为方式。“教学一体化”方案将更多的时间留给学生阅读教材、思考问题、解决问题，使得学生作为课堂“主体”的地位能够得到更好的体现，可充分调动学生学习过程中的主观能动性。

　　4 教学形式多样化

　　随着计算机在各个领域的广泛应用，各种计算机多媒体辅助教学技术开始进入大学课堂，这一技术的应用使得大学课堂授课的方式，从传统的教师以粉笔加黑板的讲授形式，向利用投影仪、语音、网络等多种媒体综合应用的教学形式开始发展。教学形式的多样化为我们提供了丰富的选择，但是如何有效的利用这些多媒体技术来激发学生的学习兴趣，提高学生的学习效果，是值得教师进行深入探讨的问题[7]。热工实验课程结合实验课程本身的特点，将多媒体技术、虚拟网络实验系统与实物系统相结合，从而达到最好的教学效果。传统的实验过程的教学形式中，教师所讲解的实验过程往往循序渐进，学生可清楚地看到教师对实验过程的分步介绍，明白实验是如何一步步完成的，教师讲解的速度也比较适中，能使学生跟上教师的思路与讲解路线，有充分的记录，从而易于保证实验的安全、准确进行。但是传统的实验教学，教师往往注重实验操作的教学，不注重学生自我思考与分析，无法完成启发想象、创造性思维的培养，学生的注意力持久性和稳定性较弱[8]，传统实验教学课程只是针对现有的实验设备开设、讲解，信息量不够大，很多设备的内部结构以及内部原理等知识很难形象地表示出来，学生的综合学习效果较差。 　　而多媒体教学包含的信息量大，视觉感强，能够把复杂的实验设备的内部结构、内部原理及内部形式等形象地表示出来，可以使学生更好地理解和学习专业知识。而针对现实存在的基础实验与综合实验课程，开发出相应的虚拟实验系统，则是用多媒体手段对真实的实验进行再现和模拟，由学生进行观看或参与操作[9-10]，这样可以为学生提供逼真的实验环境。借助虚拟实验的交互性，学生可以对实验仪器进行操作，观察实验现象、记录实验数据，使得学生的主观能动性得到了大大的发挥，突破实验场地与时间限制的实验方式，便于学生的自主学习与进一步的创新。

　　在学生完成虚拟实验之后，让其及时进入真实的实验室来完成现实实验课程，这样可以使学生带着经过虚拟实验得出的实验方案与实验数据，对其进行真实验证，通过理论联系实际，提高他们的实际动手能力与发现现实问题的能力。同时学生可对实验结果与实验问题进行记录与对比，开展集中讨论，进一步对实验中存在的问题逐一进行解决，最终得到优秀的实验方案与实验验证，这样可以使学生系统的完成实验的基础理论分析与具体的过程实践。

　　5 教学推进逻辑化

　　实验课程的主要目的是为了课程内容服务，为了更好的组织、传输课程教学信息，加深学习者对教学信息的理解、记忆以及分析归纳总结。而要使传输有效，除教学内容本身的科学、系统性外，还需使教学内容在操作上具有逻辑性。为使学习者对信息的接受落到实处，则需要在实验课堂教学的环境中有科学的课堂教学管理操作，用以激发和调控学习者的学习心理与行为。实验课堂教学的核心任务，是讲概念、原理、方程、公式等基础理念落到实处，以具体实物运动的方式展示出来，实验内容所展示的知识是以课程内容为基础的，实验课程使所展示的概念、原理、方程、公式等在课程本身就具有的系统结构，因此未来便于学生掌握记忆，在实验课程的进行中要结合课程逻辑确定实验内容的逻辑顺序，由浅入深、循序渐进，有条理的用实际设备进一步具体说明、体现各概念的内涵、外延，原理和方程、公式的结构、用途、运用条件。因此，在实验课程内容讲解时，要首先给学生讲解实验课程的内容分布，实验内容对应的基础知识的整理，实验过程对应的逻辑步骤，然后把具体的课程概念、原理、方程、公式分别一一对应的在每个实验中提出，让学生具体理解这些基础知识，最后在综合实验台上，将各种基础知识综合体现，由学生自行分析实验台操作所涉及的各种概念、原理、方程、公式，通过自行设计实验原理、设计实验步骤、进行实验操作、分析推理、数据处理、综合论证，优化设计等过程，把涉及的课程基础知识整理成一个属于自己的新的知识体系，从而最后把各种基础知识综合运用到实际应用上。通过将教学内容按照逻辑性有计划的呈现在学生面前，调动了学生的积极性，同时也培养了学生的逻辑思维能力，提高了学生自我学习、自我思考、动手解决实际问题的能力，有利于教学质量的提高。

　　6 教学过程实践化

　　实验课程对学生的培养和考察，不仅注重学生对基础知识的掌握，而且注重对学生运用知识和实践能力的培养。在整体实验课程中，笔者整合利用本专业教学和科研实验室、综合性工程训练中心等实验教学资源，同时也利用平时在科研过程中和企业建立起来的合作关系，努力吸纳一些企业的赞助，让不同的企业赞助不同的热工材料、热工设备和设备模型。通过利用这种方式，我们在近几年的努力下，目前已拥有一套典型的热工加热炉设备模型、各种热工设备的部件以及多种典型的耐火材料样品，同时还制作了一些典型热工设备及材料的挂图，我们已经成功搭建了一个开放性的、综合性的热工过程与设备演示实验平台，为学生展示和演示有关的热工材料、热工设备部件，及典型热工设备工作原理和工作过程。并与国内相关企业共建学生校外实习基地、学生创新性社会实践的基地，强化流程工业节能减排工程师的实践培养环节，为本专业学生提供很多参观和实习的机会，让学生从实际工业生产中体验和认识各种热工设备，从根本上把握专业学习的内容。同时热工实验课程还通过建设实验室平台、实习平台、网络平台等综合应用教学，给学生提供自己动手及发挥自主创新能力的机会让学生合作完成加热炉设计、加热炉模型搭建等题目，达到锻炼学生理论联系实际的能力，提高学生的创新意识及动手能力的目的。

　　7 结语

　　笔者在热工实验课程的多年教学实践过程中，从几个方面进行了努力，提高了热工实验课的教学质量。即改变了传统专业课教学中的老师为主的教学模式，而使学生积极主动地参与到课堂教学中，进而激发其学习专业课的兴趣，不断实现教学一体化；采用多媒体技术、虚拟网络实验系统与实物系统相结合的教学方式，充分发挥各自的优点以达到最好的教学效果；在教学过程中，根据课程本身的特点，将教学内容逻辑化，使学生能更好地接受专业知识；在考察学生学习成果时，通过考试与实践结合的方式，考察学生掌握知识和运用知识的情况，并锻炼学生动手解决实际问题的能力。通过对热工实验课程的教学改革，将提高学生的实验设计能力、方案自主设计能力、科研能力和创新意识等综合素质，从而引领学生提出新思想、设计新实验，探索新问题，并最终形成成果[11]。

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