论文部分内容阅读
摘要：针对高校实验教学实践中存在的相关问题，以“传热学”实验教学为例，阐述了对解决这些问题的一些思考和建议以及实践效果，努力提高实验教学质量，充分发挥实验教学的作用，调动学生对实验课程的积极性，培养其独立思考能力和创新思维，让学生通过实验真正受益。
关键词：传热学实验；教学改革；启发式
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）17-0106-02
实践教学是学校教学工作的重要组成部分，是深化课堂教学的重要环节，是学生获取、掌握知识的重要途径。高校实践教育对于增强学生勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力，具有不可替代的重要作用。进入21世纪以来，高校实践教育工作越来越得到重视，传统的重理论轻实践、重知识传授轻能力培养等观念也在逐渐改变，更加注重学思结合、知行统一。
一、高校实践教育的重要性
《教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》指出，要加强实践育人工作总体规划，把实践育人工作摆在人才培养的重要位置；强调实践教学是学校教学工作的重要组成部分，各高校要结合专业特点和人才培养要求，分类制定实践教学标准，增加实践教学比重，确保人文社会科学类本科专业不少于总学分（学时）的15%、理工农医类本科专业不少于25%、高职高专类专业不少于50%等；同时要深化实践教学方法改革，进一步明确实践教学的重要性和实践教学改革的紧迫性。
作为实践教学重要表现之一的实验教学，是应用型本科人才培养过程中的重要环节。所谓的实验教学，就是在教师的指导下，学生通过实验的方法进行学习的一种教学形式。其中的教学方法是指人们根据研究课题规定的任务，利用专门的仪器和设备对研究对象进行积极干预，人为地变革、控制或模拟研究对象，以便在最有利的条件下对其进行观察，从而获得经验事实的一种方法。[1]实验教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊作用，对于激发学生的学习兴趣、促进学生将知识转化为能力、逐步完成由学习者到实践者的转化，具有不可替代的特殊作用。[2]
二、“传热学”实验教学现状
传热学是研究热量传递规律的科学，是能源动力类本科专业的主干专业基础课，其他如暖通空调、化工以及机械等专业也开设此课程。传热学是一门实验研究和理论分析密切结合的学科。实验教学在整个“传热学”教学中占有很重要的地位，其目的是使学生掌握基本的热工测试方法，验证传热学理论结果，加深对课堂教学内容的理解，锻炼学生的实践能力和创新能力。[3]
上海理工大学“传热学”实验课为16学时，包括8项实验，分别为稳态球体法测粒状材料导热系数实验、具有对流换热条件的伸展体传热特性实验、空气纵掠平板时局部表面传热系数测定实验、空气横掠单管时平均表面换热系数测定实验、空气沿横管表面自然对流换热系数测定实验、传热传质激光实验、红外热像实验以及中温辐射物体黑度测定实验。实验课程全面概括了传热学中导热、对流以及辐射等主要知识点。其中，传热传质激光实验与红外热像实验为演示性实验，能让学生更直观、更感性地看到温度场的分布情况。以上实验均为原理验证性基础实验，这类实验能让学生深化理论知识，进行实验测试方法的基本训练，掌握基本的实验方法和基本的实验技能，但是不足以培养学生的研究能力和创新能力。
当前各高校中的传热学实验教学还存在一些问题，如实验上课时间与理论课程不同步，上课人数较多，学生实验成绩考核形式单一，学生参与性较少等。基本上，实验课程主要是教师在讲解，学生根据实验指导书和已经安装、调试好的实验装置进行实验现象的观察，记录数据，然后完成报告，学生参与性较差，且都是在课后完成实验报告，报告完成质量并不高。同时，仅通过实验报告来考核实验成绩不够客观，也比较单一，不能真实地反应学生的实验素质和实验能力。另外，在安排实验课程时实验课与理论课程并不同步进行，影响了学生对“传热学”课程的理解。
三、“传热学”实验教学的实践改革
1.设立实验室开放日
为了进一步培养学生的研究能力和探索精神，实验中心设立了实验室开放日，学生可以进一步回顾和深入了解做过的实验，比如实验设备的结构、为什么要这样设计、测温点的布置、实验数据是怎样采集的等；且能相对自由地探索自己感兴趣的领域，如传热学实验室除了稳态法测定粒状材料导热系数的球体导热仪之外，还有非稳态法测定平板导热系数实验台和液体导热系数测定实验台，学生可以比较稳态法和非稳态法的区别以及优缺点，并能了解不同形状和不同形态材料导热系数的测定方法，开拓学生的思路，培养其研究能力。
2.合理安排实验课程
“传热学”实验课程根据“传热学”理论课教学日历来排课，保证每一阶段的理论课程都有与之相对应的实验课，这样有助于学生在上完“传热学”课之后能够通过实验来验证理论课上所学到的知识和原理，加深对理论知识的理解和认识，起到巩固和复习的作用，使理论和实践更好地结合起来。比如，在“传热学”课程第二章的内容（稳态热传导）完成之后，即可开始稳态球体法测粒状材料导热系数实验，阶段性地安排实验课程，而不是在学期末“传热学”课程全部结束之后再做实验。阶段性安排实验有助于学生对知识点的联想、消化和理解。每个实验安排两个课时的时间（每个课时45分钟），使学生有足够的时间完成实验。
从以往的实验教学来看，由于实验设备台数的限制，大量学生挤在一个实验台进行实验，并不是每个学生都参与其中，上课质量很低，达不到实验课应有的目的。因此在安排实验课时，限制上课人数在14人以内，尽量保证每个实验台的使用人数不超过3人，让每个学生都能参与到实验，在实验过程中锻炼动手能力和独立思考能力。
3.建立较完善的实验成绩评价标准
学生实验成绩完全是根据实验报告来评分，考核模式比较单一，也不够客观和全面，很难对学生的实验能力进行准确的量化考核，且实验报告都在课后完成，不能对学生起到督促作用。为此，将实验成绩分为三个部分，即出勤情况、课堂表现情况和实验报告完成质量，所占比重分别为20%、50%和30%。其中课堂表现情况所占比重最大，主要包括有没有积极思考教师提出的问题、实验过程中遇到的问题，实验过程中有没有认真参与，自己动手，独立完成实验等，教师会根据实验过程中各个学生的表现情况酌情进行打分，这样有助于调动学生的积极性，让学生从态度上重视实验，同时对一些综合实验能力较好且有钻研精神的学生更加公平。
4.启发式实验教学
传统的实验教学以教师讲授为主，学生只需要依据教师所讲的规定的实验步骤操作，然后记录数据，很少自己开动脑筋。预先设计好的实验，学生主动参与性较差，实验后的印象淡薄，收效不大。因此在实验授课过程中，讲解的时间应尽量控制在20分钟以内，应让学生在做实验的过程中自己提出问题，发挥他们的主动性。
在教学过程中发现，大部分学生不会进行课前预习，所以在讲解过程中，对即将进行的实验所涉及到的知识点不熟悉。因此在讲解前，应利用10分钟的时间让学生快速预习，然后通过提问的方式来检查预习情况。有些实验操作性不强，但是实验原理较复杂，涉及到的知识点较多，如果只是一语带过，学生可能并不能真正了解实验所用到的原理，也不能将所学知识点与实验结合起来，此时可以通过提问的方式来帮助学生了解实验原理。以中温辐射物体黑度测定实验为例，可以问学生黑度的定义是什么？实验指导书中的原理推导过程运用到了哪些辐射换热的知识？公式中涉及到的各个温度对应的含义？等等。然后可以根据实验原理引出实验装置中所用的温控表的作用，进而引出实验步骤。
“传热学”课程实验中大部分实验都必须等到稳定之后再进行读数，为了充分利用课堂时间，调动学生的积极性，也大都采取提问的方式。以稳态法测定粒状材料导热系数实验为例，为了让学生更好地了解球体导热仪的主体结构，将导热仪拆开，让学生自己去探索电加热器安装在哪里？怎么保证内外球同心？热电偶应该布置在哪里？恒温水套的水路是怎样的？等等。同时，为了让学生更加明白实验原理，教师可提出一些思考题，如：何为稳态导热？何为一维稳态导热？为什么此实验台可视为一维稳态导热？等等，这样能够促使学生深入思考传热学知识，加强对传热学知识的应用。
四、结语
传热学是一门以实验为基础而发展起来的学科，科学实验是传热学不可缺少的组成部分。实验教学的目的在于对学生进行科学实验的基本训练，以提高分析问题和解决问题的能力，这是培养开拓性人才的有效手段。[4]进行实验教学改革，不断探索新的实验教学模式，充分调动学生的积极主动性和独立思考能力是真正达到实验目的的重要手段。在实践改革过程中，注重学生提出问题与解决问题的能力、观察能力、协作能力等综合能力的培养，使传热学实验更好地为传热学服务，并成为更具特色的课程。
参考文献：
[1]荣昶,赵向阳,蔡惠萍.实验教学与创新能力培养探析[J].实验室研究与探索,2004,23(1).
[2]宋国利,盖功琪,苏东妹.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索,2010,29(2).
[3]赵斌,梁精龙.“传热学”研究性实验教学体系的构建[J].中国电力教育,2009,(13).
[4]黎爱纯.浅谈传热实验教学的改革[J].实验室研究与探索,
1999,(4).
（责任编辑：孙晴）
关键词：传热学实验；教学改革；启发式
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）17-0106-02
实践教学是学校教学工作的重要组成部分，是深化课堂教学的重要环节，是学生获取、掌握知识的重要途径。高校实践教育对于增强学生勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力，具有不可替代的重要作用。进入21世纪以来，高校实践教育工作越来越得到重视，传统的重理论轻实践、重知识传授轻能力培养等观念也在逐渐改变，更加注重学思结合、知行统一。
一、高校实践教育的重要性
《教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》指出，要加强实践育人工作总体规划，把实践育人工作摆在人才培养的重要位置；强调实践教学是学校教学工作的重要组成部分，各高校要结合专业特点和人才培养要求，分类制定实践教学标准，增加实践教学比重，确保人文社会科学类本科专业不少于总学分（学时）的15%、理工农医类本科专业不少于25%、高职高专类专业不少于50%等；同时要深化实践教学方法改革，进一步明确实践教学的重要性和实践教学改革的紧迫性。
作为实践教学重要表现之一的实验教学，是应用型本科人才培养过程中的重要环节。所谓的实验教学，就是在教师的指导下，学生通过实验的方法进行学习的一种教学形式。其中的教学方法是指人们根据研究课题规定的任务，利用专门的仪器和设备对研究对象进行积极干预，人为地变革、控制或模拟研究对象，以便在最有利的条件下对其进行观察，从而获得经验事实的一种方法。[1]实验教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊作用，对于激发学生的学习兴趣、促进学生将知识转化为能力、逐步完成由学习者到实践者的转化，具有不可替代的特殊作用。[2]
二、“传热学”实验教学现状
传热学是研究热量传递规律的科学，是能源动力类本科专业的主干专业基础课，其他如暖通空调、化工以及机械等专业也开设此课程。传热学是一门实验研究和理论分析密切结合的学科。实验教学在整个“传热学”教学中占有很重要的地位，其目的是使学生掌握基本的热工测试方法，验证传热学理论结果，加深对课堂教学内容的理解，锻炼学生的实践能力和创新能力。[3]
上海理工大学“传热学”实验课为16学时，包括8项实验，分别为稳态球体法测粒状材料导热系数实验、具有对流换热条件的伸展体传热特性实验、空气纵掠平板时局部表面传热系数测定实验、空气横掠单管时平均表面换热系数测定实验、空气沿横管表面自然对流换热系数测定实验、传热传质激光实验、红外热像实验以及中温辐射物体黑度测定实验。实验课程全面概括了传热学中导热、对流以及辐射等主要知识点。其中，传热传质激光实验与红外热像实验为演示性实验，能让学生更直观、更感性地看到温度场的分布情况。以上实验均为原理验证性基础实验，这类实验能让学生深化理论知识，进行实验测试方法的基本训练，掌握基本的实验方法和基本的实验技能，但是不足以培养学生的研究能力和创新能力。
当前各高校中的传热学实验教学还存在一些问题，如实验上课时间与理论课程不同步，上课人数较多，学生实验成绩考核形式单一，学生参与性较少等。基本上，实验课程主要是教师在讲解，学生根据实验指导书和已经安装、调试好的实验装置进行实验现象的观察，记录数据，然后完成报告，学生参与性较差，且都是在课后完成实验报告，报告完成质量并不高。同时，仅通过实验报告来考核实验成绩不够客观，也比较单一，不能真实地反应学生的实验素质和实验能力。另外，在安排实验课程时实验课与理论课程并不同步进行，影响了学生对“传热学”课程的理解。
三、“传热学”实验教学的实践改革
1.设立实验室开放日
为了进一步培养学生的研究能力和探索精神，实验中心设立了实验室开放日，学生可以进一步回顾和深入了解做过的实验，比如实验设备的结构、为什么要这样设计、测温点的布置、实验数据是怎样采集的等；且能相对自由地探索自己感兴趣的领域，如传热学实验室除了稳态法测定粒状材料导热系数的球体导热仪之外，还有非稳态法测定平板导热系数实验台和液体导热系数测定实验台，学生可以比较稳态法和非稳态法的区别以及优缺点，并能了解不同形状和不同形态材料导热系数的测定方法，开拓学生的思路，培养其研究能力。
2.合理安排实验课程
“传热学”实验课程根据“传热学”理论课教学日历来排课，保证每一阶段的理论课程都有与之相对应的实验课，这样有助于学生在上完“传热学”课之后能够通过实验来验证理论课上所学到的知识和原理，加深对理论知识的理解和认识，起到巩固和复习的作用，使理论和实践更好地结合起来。比如，在“传热学”课程第二章的内容（稳态热传导）完成之后，即可开始稳态球体法测粒状材料导热系数实验，阶段性地安排实验课程，而不是在学期末“传热学”课程全部结束之后再做实验。阶段性安排实验有助于学生对知识点的联想、消化和理解。每个实验安排两个课时的时间（每个课时45分钟），使学生有足够的时间完成实验。
从以往的实验教学来看，由于实验设备台数的限制，大量学生挤在一个实验台进行实验，并不是每个学生都参与其中，上课质量很低，达不到实验课应有的目的。因此在安排实验课时，限制上课人数在14人以内，尽量保证每个实验台的使用人数不超过3人，让每个学生都能参与到实验，在实验过程中锻炼动手能力和独立思考能力。
3.建立较完善的实验成绩评价标准
学生实验成绩完全是根据实验报告来评分，考核模式比较单一，也不够客观和全面，很难对学生的实验能力进行准确的量化考核，且实验报告都在课后完成，不能对学生起到督促作用。为此，将实验成绩分为三个部分，即出勤情况、课堂表现情况和实验报告完成质量，所占比重分别为20%、50%和30%。其中课堂表现情况所占比重最大，主要包括有没有积极思考教师提出的问题、实验过程中遇到的问题，实验过程中有没有认真参与，自己动手，独立完成实验等，教师会根据实验过程中各个学生的表现情况酌情进行打分，这样有助于调动学生的积极性，让学生从态度上重视实验，同时对一些综合实验能力较好且有钻研精神的学生更加公平。
4.启发式实验教学
传统的实验教学以教师讲授为主，学生只需要依据教师所讲的规定的实验步骤操作，然后记录数据，很少自己开动脑筋。预先设计好的实验，学生主动参与性较差，实验后的印象淡薄，收效不大。因此在实验授课过程中，讲解的时间应尽量控制在20分钟以内，应让学生在做实验的过程中自己提出问题，发挥他们的主动性。
在教学过程中发现，大部分学生不会进行课前预习，所以在讲解过程中，对即将进行的实验所涉及到的知识点不熟悉。因此在讲解前，应利用10分钟的时间让学生快速预习，然后通过提问的方式来检查预习情况。有些实验操作性不强，但是实验原理较复杂，涉及到的知识点较多，如果只是一语带过，学生可能并不能真正了解实验所用到的原理，也不能将所学知识点与实验结合起来，此时可以通过提问的方式来帮助学生了解实验原理。以中温辐射物体黑度测定实验为例，可以问学生黑度的定义是什么？实验指导书中的原理推导过程运用到了哪些辐射换热的知识？公式中涉及到的各个温度对应的含义？等等。然后可以根据实验原理引出实验装置中所用的温控表的作用，进而引出实验步骤。
“传热学”课程实验中大部分实验都必须等到稳定之后再进行读数，为了充分利用课堂时间，调动学生的积极性，也大都采取提问的方式。以稳态法测定粒状材料导热系数实验为例，为了让学生更好地了解球体导热仪的主体结构，将导热仪拆开，让学生自己去探索电加热器安装在哪里？怎么保证内外球同心？热电偶应该布置在哪里？恒温水套的水路是怎样的？等等。同时，为了让学生更加明白实验原理，教师可提出一些思考题，如：何为稳态导热？何为一维稳态导热？为什么此实验台可视为一维稳态导热？等等，这样能够促使学生深入思考传热学知识，加强对传热学知识的应用。
四、结语
传热学是一门以实验为基础而发展起来的学科，科学实验是传热学不可缺少的组成部分。实验教学的目的在于对学生进行科学实验的基本训练，以提高分析问题和解决问题的能力，这是培养开拓性人才的有效手段。[4]进行实验教学改革，不断探索新的实验教学模式，充分调动学生的积极主动性和独立思考能力是真正达到实验目的的重要手段。在实践改革过程中，注重学生提出问题与解决问题的能力、观察能力、协作能力等综合能力的培养，使传热学实验更好地为传热学服务，并成为更具特色的课程。
参考文献：
[1]荣昶,赵向阳,蔡惠萍.实验教学与创新能力培养探析[J].实验室研究与探索,2004,23(1).
[2]宋国利,盖功琪,苏东妹.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索,2010,29(2).
[3]赵斌,梁精龙.“传热学”研究性实验教学体系的构建[J].中国电力教育,2009,(13).
[4]黎爱纯.浅谈传热实验教学的改革[J].实验室研究与探索,
1999,(4).
（责任编辑：孙晴）