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[摘要]工程热力学是热能动力工程专业的技术基础课之一,是该专业毕业生适应多样化相关专业工作的知识源泉,也是部分学生继续深造的理论基础。然而,从教学实际来看,课程一直存在着教师难教、学生难学的双重困惑,教学效果不太理想。文章结合多年的工程热力学教学研究与实践,针对教学中所反映出的问题,提出了相应的措施。
[关键词]工程热力学 教学实践 问题 对策
[作者简介]王华(1976- ),女,安徽合肥人,安徽电气工程职业技术学院讲师,硕士,研究方向为热能动力工程教学。(安徽 合肥 230022)
[中图分类号]G642.3[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2009)18-0091-02
热能动力工程专业目录调整后,拓宽了专业口径和内涵,“工程热力学”是热能动力工程的技术基础课程。这就要求工程热力学课程体系、教学内容与培养厚基础、宽口径、能力强、素质高的电力科技人才相适应,从教学内容、教学方法、教学方式等多方面进行一系列改革创新实践。从学校的教学实际来看,课程一直存在着教师难教、学生难学的双重困惑,教学效果不太理想。笔者结合多年的工程热力学教学研究与实践,从教学师资力量、教学实用性、实验室设备装置存在漏洞等方面对工程热力学课程教学实践进行了比较深刻的剖析。
一、工程热力学教学的现状与问题
(一)教学师资力量略显薄弱
我院(安徽省电气工程职业技术学院)招收的学生培养目标层次是持双证毕业的专科生,为了达到此教学目标,加强“双师”型教师队伍的建设尤为重要。大部分学生重技能轻理论的观念严重,学生学习能力层次不同,学生的知识掌握程度有差异。
学生刚从高中阶段步入大学生活,学习本专业的基础理论有陌生感和距离感,对电厂热力设备及系统没有一定的感性和理性认识,学生理解能力与记忆不存在问题,他们理论知识掌握得较好,但理论联系实际地分析解决问题的能力有待提高;他们接受新知识的能力强,对比较直观、具象的教学内容和实际运行操作方面的内容较感兴趣,乐于接受新知识、新信息,但概括、自学的能力较弱;他们个性独特,自我意识强,团队合作集体意识较弱;由于本课程内容较为枯燥,又增加了学习的难度,学生在学习过程中容易产生畏难情绪。
如果教师水平薄弱,不懂得如何将专业与基础知识点相融合,就不能正确引导学生对实际应用、计算能力的重点培养,做到有的放矢,重点次重点区别对待。学生学习的目的是应用,如果学习者不能或者不会应用所传授的知识,那么学习就变得毫无意义,对教育资源也是一种浪费。当前学生实际应用能力不高的部分原因就是由于教师的教学方法、教学手段不当所造成的。为了给学生学习本课程奠定坚实的基础,必须强化师资队伍建设,教师必须付出更多的耐心和鼓励,激发学生的学习热情。
(二)教学实用性问题
实践教学是整个教学过程中的重要环节,是学生对理论知识内化和升华的重要手段,应该多多注重技能培训,理论联系实际,增强学生的兴趣,教学方法要多样化,使学生能活学活用。然而,在学校教学过程中,工程热力学实践教学的学时分配偏少,课程内容与高中知识点重复、教学方法、手段远远不能满足实际需要,并已成为工程热力学难教、难学的根源所在。
针对工程热力学的课程特点及课程学习中存在的问题,在教学中要让学生明确学习目的,激发学习兴趣;讲清概念的内涵和外延;注重理论联系实际,让概念由“抽象”变“形象”。教学方式如果仍以传统讲授为主,工程热力学课程的理论与实践将不能紧密结合,教师的教学演示也很难起到作用。工程热力学的教学演示不但要精心准备授课资料,还要在现场场地对设备和仪器进行操作示范。例如,学生在学习“水蒸气的定压产生过程”这一节时感觉很吃力,所以在教学过程中穿插教师利用模板演示水蒸气生成过程,但是学生很难看清有关现象,教学演示困难,课堂教学演示效率非常低,效果不佳。
(三)实验室设备装置存在漏洞
学校的热工基础实验室能做的实验是“空气在喷管中流动性能测定实验”,这个实验室具有综合、方便等特点,但价格非常高,一般学校很难做到一人一位,严重影响实践教学的效果。学校受制于教育成本,实验设备老化日益严重,学校实验室的设备十多年不换也很正常,而且学校实验室一旦建成,也不可能每过两到三年重建实验室。有限的资金使实训场地和设备投入严重不足,实践教学资源的严重短缺必然导致工程热力学实践教学环节不能完全实现。
“空气在喷管中流动性能测定实验”用于观察气体在减缩喷管和缩放喷管中流动性能,测定喷管的压力变化关系和流量变化关系,帮助学生巩固和验证喷管的基本理论。但这类实验系统最大的问题是无法提供高质量的动手背景环境,让学生动脑和动手的机会太少了。由于实验系统除喷管外,还需真空泵良好的运行状态的支持,而真空泵的不规则的开启和停运又对实验结果产生一定的干扰,实验结论背离教材的论述内容,让学生消化、理解实验原理大打折扣。虽然为了更好地开展教学,学校开发了喷管实验虚拟实验程序,建立了热工基础虚拟实验室,学生可以通过网络完成工程热力学的相关实验,并生成、提交实验报告或直接打印实验报告。但这样一来,学生能做的工作只能在固定的实验题目程序范围内点击实验步骤,实验效果不佳。同时,系统中虚拟工况的存在,使实验装置与实际现场设备运行变得不一致,学生无法体会到现场实际设备的真实性和独立性。由于实验系统、实验程序固定配置,一些设计性实验无法开展,这类实验系统如果不加以完善就不能适应新形势的实践要求。
二、工程热力学教学实践的思路与对策
(一)加强师资队伍建设
加强师资队伍建设,特别要注重以老带新,培养更多的青年骨干教师。教师在教学过程中应着重强调对基本概念、工作原理的理解,而不是死记名词和概念。要尽可能在教学过程中强调培养学生能主动对问题进行分析的习惯。要强调理论知识点与技能鉴定知识点相结合,实现一体化教学,提高现有教师的教学水平,加强相互之间的交流,共享工作经验。要努力提高教师的计算机、英语水平,保证课件制作符合学生的理解习惯;要将教学复杂内容进行简化性压缩,做到学时少、内容精;要通过做实验,有问有答,利用多种教学技巧激发学生的学习热情;要让教师在参与学生实验的接触中,增强师生之间的情感交流,有益于教学能力的增长,有利于学生学习动力的增强;要提高教师与现场技术人员的互访,请进来,走出去,让理论知识点与实践紧密结合。如果要让学生能顺利持“双证”毕业,就必须建设一支过硬的“双师型”教师队伍。
(二)基础知识概念的训练和巩固
工程热力学作为一门理论性比较强的技术专业基础课,其教学关键在于调动学生学习兴趣和积极性,为后续的专业课的学习打下坚实的基础。首先,要加强工程热力学基础知识、数学、计算应用等方面的储备量,对学习专业课起促进作用。其次,不提倡布置过多的作业,作业的内容应使学生达到对基本概念的掌握和简单问题的分析的目的,作业的形式应不局限于作业本,对基本概念可写在作业本上,而对于简单问题的分析可作为每次课后的复习思考题,留待下堂课提问或直接解答。
在课堂教学中,采取提问的方式来复习上节课的内容,一方面对教学内容起着承上启下的作用;另一方面也可让学生积极回忆思考,提醒学生这节课已经开始,以集中学生的注意力。教学过程注意重点突出,新课开始,首先要提出本节课的主要内容及要求。在上新课过程中,要按照精心设计好的板书进行书写,便于学生笔记,对于重点内容用红笔标出,并反复强调。对于难点问题,要循序渐进,将复杂的计算题采用教与学双方设问、提问的方式,与学生互动,启发学生的积极思维,调动学生的学习能动性。对于课程内容重复部分,应进行必要的整合,将高中的知识点与工程热力学重复点进行筛选和甄别,重复知识点作为复习内容,所分配讲解时间比例应减少,将大比例教学时间分配在难点、热点、新点上。要将深奥的教材内容做成通俗易懂的课件,进一步完善教材,解决教材内容偏多的问题,使内容优化,课程系统性更强。课堂小结要简洁明了,尽可能地利用分析比较、图表的方式对教学内容进行小结,便于学生复习掌握。
(三)理论与实践一体化
根据学生知识与兴趣特点,教学过程的总体设计强调理论教学和实践教学环节相互融合,做到“教、学、做”的有机统一,具体做法是:
1.抽象问题借助现代化教学手段。要进一步加强理论与实践技能教学的结合,充分利用实训基地、多媒体课件、生产现场图像资料等教学设施和手段。要充分体现高职教育特色,突出扎实的专业理论基础知识功底培养。对于教学中的重点、难点,要制作多媒体课件,运用一些生活中常见的自然现象和问题引入主题,并灵活应用动画演示、图表、现场模拟等方式,有效地增加教学信息量,突出对教学重点、难点的讲解。采用生产过程录像、图片使教学内容直观、生动;采用风趣、灵活、带有启发式的教学方式,充分调动学生的学习积极性和能动性,挖掘学生的创新潜力,使原来抽象刻板的教学内容变得具象、生动、鲜活起来,从而提高学生的学习兴趣。在介绍工程热力学的绪论部分时,要与仿真机组的运行操作结合,这样既生动又直观;对于蒸汽动力循环有关内容,学生可根据自己的能力和兴趣进行选题,做到因材施教。
2.重视实验教学实践活动。本课程虽然不能如实训课那样具体地去培养学生的职业能力,但也应从点滴着手,认真开设实验课,重视实验教学,让学生从实践中悟出真知。要利用旧模型室,即对300MW和600MW火力发电机组模型室参观的实践教学活动,让学生在模拟的发电现场得到双重收获,打开工程热力学学习之门,增强学生对这门技术基础课的学习兴趣,并且对以后学习的专业有了一个初步的认识。
在实验的过程中,要从细节开始培养学生的动手能力,贯彻理论教学与实践教学一体化的思路。同时鼓励学生互相合作,采集实验数据,培养团队合作意识。因此,在教学过程中,笔者将教材中比较难的内容作了一些删减,并在讲解例题时尽量应用一些与实践结合的题目,这样容易提高学生学习兴趣。为了更好地开展教学,我校开发并逐步完善了喷管实验虚拟实验程序,学生可以通过网络完成工程热力学的相关实验,并生成、提交实验报告或直接打印实验报告。课程的实验教学充分体现了“五个一体化”教育管理模式中的“理论教学与实践教学一体化”内容。通过开设虚拟实验,我们不但精简了教学时间,节省了资源,而且充分发挥学生的能动性,培养了学生的自主学习能力。软件仿真在工程热力学中也可以应用,仿真教学如虎添翼,大大方便了课堂教学和演示,这样,部分实验在普通计算机中心即可完成,大大缓解了实践教学资源供求不足的矛盾。通过实验网络的升级改造,实验题目可以随时更新,实验内容可深可浅,更加贴近多层次的应用对象,给学生提供大量的动手时间和机会,与传统验证型的实验设备形成鲜明的对比。
3.加强专业基础课程中的素质教育。不论是在理论教学,还是在各种实践教学过程中,我们始终要将学生职业素质教育和职业能力的培养贯穿于整个课程教学过程。要加强学生职业纪律、安全意识、敬业精神等方面的教育,培养学生在工程实际中及时发现问题、敏捷分析问题和正确解决问题的能力,加强思想教育,让其贯穿理论教学过程,使学生明白学好专业基础是通向专业的必经之路。
[参考文献]
[1]陈刚.单片机实践教学的问题与对策[J].安徽电气工程职业技术学院学报,2005(3).
[2]尚玉琴.工程热力学[M].北京:中国电力出版社,2007.
[关键词]工程热力学 教学实践 问题 对策
[作者简介]王华(1976- ),女,安徽合肥人,安徽电气工程职业技术学院讲师,硕士,研究方向为热能动力工程教学。(安徽 合肥 230022)
[中图分类号]G642.3[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2009)18-0091-02
热能动力工程专业目录调整后,拓宽了专业口径和内涵,“工程热力学”是热能动力工程的技术基础课程。这就要求工程热力学课程体系、教学内容与培养厚基础、宽口径、能力强、素质高的电力科技人才相适应,从教学内容、教学方法、教学方式等多方面进行一系列改革创新实践。从学校的教学实际来看,课程一直存在着教师难教、学生难学的双重困惑,教学效果不太理想。笔者结合多年的工程热力学教学研究与实践,从教学师资力量、教学实用性、实验室设备装置存在漏洞等方面对工程热力学课程教学实践进行了比较深刻的剖析。
一、工程热力学教学的现状与问题
(一)教学师资力量略显薄弱
我院(安徽省电气工程职业技术学院)招收的学生培养目标层次是持双证毕业的专科生,为了达到此教学目标,加强“双师”型教师队伍的建设尤为重要。大部分学生重技能轻理论的观念严重,学生学习能力层次不同,学生的知识掌握程度有差异。
学生刚从高中阶段步入大学生活,学习本专业的基础理论有陌生感和距离感,对电厂热力设备及系统没有一定的感性和理性认识,学生理解能力与记忆不存在问题,他们理论知识掌握得较好,但理论联系实际地分析解决问题的能力有待提高;他们接受新知识的能力强,对比较直观、具象的教学内容和实际运行操作方面的内容较感兴趣,乐于接受新知识、新信息,但概括、自学的能力较弱;他们个性独特,自我意识强,团队合作集体意识较弱;由于本课程内容较为枯燥,又增加了学习的难度,学生在学习过程中容易产生畏难情绪。
如果教师水平薄弱,不懂得如何将专业与基础知识点相融合,就不能正确引导学生对实际应用、计算能力的重点培养,做到有的放矢,重点次重点区别对待。学生学习的目的是应用,如果学习者不能或者不会应用所传授的知识,那么学习就变得毫无意义,对教育资源也是一种浪费。当前学生实际应用能力不高的部分原因就是由于教师的教学方法、教学手段不当所造成的。为了给学生学习本课程奠定坚实的基础,必须强化师资队伍建设,教师必须付出更多的耐心和鼓励,激发学生的学习热情。
(二)教学实用性问题
实践教学是整个教学过程中的重要环节,是学生对理论知识内化和升华的重要手段,应该多多注重技能培训,理论联系实际,增强学生的兴趣,教学方法要多样化,使学生能活学活用。然而,在学校教学过程中,工程热力学实践教学的学时分配偏少,课程内容与高中知识点重复、教学方法、手段远远不能满足实际需要,并已成为工程热力学难教、难学的根源所在。
针对工程热力学的课程特点及课程学习中存在的问题,在教学中要让学生明确学习目的,激发学习兴趣;讲清概念的内涵和外延;注重理论联系实际,让概念由“抽象”变“形象”。教学方式如果仍以传统讲授为主,工程热力学课程的理论与实践将不能紧密结合,教师的教学演示也很难起到作用。工程热力学的教学演示不但要精心准备授课资料,还要在现场场地对设备和仪器进行操作示范。例如,学生在学习“水蒸气的定压产生过程”这一节时感觉很吃力,所以在教学过程中穿插教师利用模板演示水蒸气生成过程,但是学生很难看清有关现象,教学演示困难,课堂教学演示效率非常低,效果不佳。
(三)实验室设备装置存在漏洞
学校的热工基础实验室能做的实验是“空气在喷管中流动性能测定实验”,这个实验室具有综合、方便等特点,但价格非常高,一般学校很难做到一人一位,严重影响实践教学的效果。学校受制于教育成本,实验设备老化日益严重,学校实验室的设备十多年不换也很正常,而且学校实验室一旦建成,也不可能每过两到三年重建实验室。有限的资金使实训场地和设备投入严重不足,实践教学资源的严重短缺必然导致工程热力学实践教学环节不能完全实现。
“空气在喷管中流动性能测定实验”用于观察气体在减缩喷管和缩放喷管中流动性能,测定喷管的压力变化关系和流量变化关系,帮助学生巩固和验证喷管的基本理论。但这类实验系统最大的问题是无法提供高质量的动手背景环境,让学生动脑和动手的机会太少了。由于实验系统除喷管外,还需真空泵良好的运行状态的支持,而真空泵的不规则的开启和停运又对实验结果产生一定的干扰,实验结论背离教材的论述内容,让学生消化、理解实验原理大打折扣。虽然为了更好地开展教学,学校开发了喷管实验虚拟实验程序,建立了热工基础虚拟实验室,学生可以通过网络完成工程热力学的相关实验,并生成、提交实验报告或直接打印实验报告。但这样一来,学生能做的工作只能在固定的实验题目程序范围内点击实验步骤,实验效果不佳。同时,系统中虚拟工况的存在,使实验装置与实际现场设备运行变得不一致,学生无法体会到现场实际设备的真实性和独立性。由于实验系统、实验程序固定配置,一些设计性实验无法开展,这类实验系统如果不加以完善就不能适应新形势的实践要求。
二、工程热力学教学实践的思路与对策
(一)加强师资队伍建设
加强师资队伍建设,特别要注重以老带新,培养更多的青年骨干教师。教师在教学过程中应着重强调对基本概念、工作原理的理解,而不是死记名词和概念。要尽可能在教学过程中强调培养学生能主动对问题进行分析的习惯。要强调理论知识点与技能鉴定知识点相结合,实现一体化教学,提高现有教师的教学水平,加强相互之间的交流,共享工作经验。要努力提高教师的计算机、英语水平,保证课件制作符合学生的理解习惯;要将教学复杂内容进行简化性压缩,做到学时少、内容精;要通过做实验,有问有答,利用多种教学技巧激发学生的学习热情;要让教师在参与学生实验的接触中,增强师生之间的情感交流,有益于教学能力的增长,有利于学生学习动力的增强;要提高教师与现场技术人员的互访,请进来,走出去,让理论知识点与实践紧密结合。如果要让学生能顺利持“双证”毕业,就必须建设一支过硬的“双师型”教师队伍。
(二)基础知识概念的训练和巩固
工程热力学作为一门理论性比较强的技术专业基础课,其教学关键在于调动学生学习兴趣和积极性,为后续的专业课的学习打下坚实的基础。首先,要加强工程热力学基础知识、数学、计算应用等方面的储备量,对学习专业课起促进作用。其次,不提倡布置过多的作业,作业的内容应使学生达到对基本概念的掌握和简单问题的分析的目的,作业的形式应不局限于作业本,对基本概念可写在作业本上,而对于简单问题的分析可作为每次课后的复习思考题,留待下堂课提问或直接解答。
在课堂教学中,采取提问的方式来复习上节课的内容,一方面对教学内容起着承上启下的作用;另一方面也可让学生积极回忆思考,提醒学生这节课已经开始,以集中学生的注意力。教学过程注意重点突出,新课开始,首先要提出本节课的主要内容及要求。在上新课过程中,要按照精心设计好的板书进行书写,便于学生笔记,对于重点内容用红笔标出,并反复强调。对于难点问题,要循序渐进,将复杂的计算题采用教与学双方设问、提问的方式,与学生互动,启发学生的积极思维,调动学生的学习能动性。对于课程内容重复部分,应进行必要的整合,将高中的知识点与工程热力学重复点进行筛选和甄别,重复知识点作为复习内容,所分配讲解时间比例应减少,将大比例教学时间分配在难点、热点、新点上。要将深奥的教材内容做成通俗易懂的课件,进一步完善教材,解决教材内容偏多的问题,使内容优化,课程系统性更强。课堂小结要简洁明了,尽可能地利用分析比较、图表的方式对教学内容进行小结,便于学生复习掌握。
(三)理论与实践一体化
根据学生知识与兴趣特点,教学过程的总体设计强调理论教学和实践教学环节相互融合,做到“教、学、做”的有机统一,具体做法是:
1.抽象问题借助现代化教学手段。要进一步加强理论与实践技能教学的结合,充分利用实训基地、多媒体课件、生产现场图像资料等教学设施和手段。要充分体现高职教育特色,突出扎实的专业理论基础知识功底培养。对于教学中的重点、难点,要制作多媒体课件,运用一些生活中常见的自然现象和问题引入主题,并灵活应用动画演示、图表、现场模拟等方式,有效地增加教学信息量,突出对教学重点、难点的讲解。采用生产过程录像、图片使教学内容直观、生动;采用风趣、灵活、带有启发式的教学方式,充分调动学生的学习积极性和能动性,挖掘学生的创新潜力,使原来抽象刻板的教学内容变得具象、生动、鲜活起来,从而提高学生的学习兴趣。在介绍工程热力学的绪论部分时,要与仿真机组的运行操作结合,这样既生动又直观;对于蒸汽动力循环有关内容,学生可根据自己的能力和兴趣进行选题,做到因材施教。
2.重视实验教学实践活动。本课程虽然不能如实训课那样具体地去培养学生的职业能力,但也应从点滴着手,认真开设实验课,重视实验教学,让学生从实践中悟出真知。要利用旧模型室,即对300MW和600MW火力发电机组模型室参观的实践教学活动,让学生在模拟的发电现场得到双重收获,打开工程热力学学习之门,增强学生对这门技术基础课的学习兴趣,并且对以后学习的专业有了一个初步的认识。
在实验的过程中,要从细节开始培养学生的动手能力,贯彻理论教学与实践教学一体化的思路。同时鼓励学生互相合作,采集实验数据,培养团队合作意识。因此,在教学过程中,笔者将教材中比较难的内容作了一些删减,并在讲解例题时尽量应用一些与实践结合的题目,这样容易提高学生学习兴趣。为了更好地开展教学,我校开发并逐步完善了喷管实验虚拟实验程序,学生可以通过网络完成工程热力学的相关实验,并生成、提交实验报告或直接打印实验报告。课程的实验教学充分体现了“五个一体化”教育管理模式中的“理论教学与实践教学一体化”内容。通过开设虚拟实验,我们不但精简了教学时间,节省了资源,而且充分发挥学生的能动性,培养了学生的自主学习能力。软件仿真在工程热力学中也可以应用,仿真教学如虎添翼,大大方便了课堂教学和演示,这样,部分实验在普通计算机中心即可完成,大大缓解了实践教学资源供求不足的矛盾。通过实验网络的升级改造,实验题目可以随时更新,实验内容可深可浅,更加贴近多层次的应用对象,给学生提供大量的动手时间和机会,与传统验证型的实验设备形成鲜明的对比。
3.加强专业基础课程中的素质教育。不论是在理论教学,还是在各种实践教学过程中,我们始终要将学生职业素质教育和职业能力的培养贯穿于整个课程教学过程。要加强学生职业纪律、安全意识、敬业精神等方面的教育,培养学生在工程实际中及时发现问题、敏捷分析问题和正确解决问题的能力,加强思想教育,让其贯穿理论教学过程,使学生明白学好专业基础是通向专业的必经之路。
[参考文献]
[1]陈刚.单片机实践教学的问题与对策[J].安徽电气工程职业技术学院学报,2005(3).
[2]尚玉琴.工程热力学[M].北京:中国电力出版社,2007.