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“传热学”是能动专业的一门主要的专业基础课,它具有将基础课与后续专业课联系在一起的桥梁与纽带作用,在能动专业类专业培养方案中占有重要地位。随着国家经济、社会和科技的不断发展,高等学校人才培养不断提出了新的问题和要求。课堂教学是实施高等教育的主渠道,“传热学”课程教学也应不断有创新的思维、创新的方法和手段适应这些变化和要求。
随着教育改革的不断深入,“传热学”的授课形式已从“黑板+粉笔+教具+一张嘴”的传统教学方式,发展成为集“声、文、图”于一体的多媒体教学作为辅助教学的现代教学模式。但由于“传热学”这门课理论性强、概念抽象、经验公式及图表繁多的特点,“传热学”的教学过程并没有改变学生被动的填鸭式的学习方式,学生在学习中常会感到枯燥和难以理解。
笔者根据多年积累的教学经验,针对“传热学”知识本身的特点,以学生为主体,按照“学习、实践、创新交融”的教学理念,强化教学与实践的融合,采用多种形式、多层次的多维的教学模式,在教与学的过程中启发学生主动参与、主动思维、主动学习,从而培养了学生学习的兴趣和独立探索的能力、创新精神和创新能力,提高了教学质量。
多种教学形式培养学生主动学习的能力
传统的教学是教师一言堂,忽视了学生的主动性和能动性,抑制了学生的思维发挥,学生被动接受知识,造成了学生对学习的厌倦。笔者除了应用现代化的多媒体教学外,还根据“传热学”课程特点采取了多种的教学形式,激发学生的学习兴趣,培养学生主动学习的能力。
教学内容与生活经验相联系的感受式教学,激发学生的学习兴趣
教育心理学的研究表明:兴趣是不可忽视的学习动因。当学习内容与学生已有的知识和生活经验相联系时,就能激发学生学习和解决问题的兴趣。因此,在“传热学”教学过程中,如将学生的生活体验与教学内容巧妙结合起来,引起学生的联想,触类旁通,是激发学生的学习兴趣的重要因素。
传热学是一门应用学科,其理论知识在现实生活中得到广泛应用,因而在授课过程中采用感受式教学。感受式教学是指根据学生的认知特点和规律,从教学需要出发,通过创造实际的或重复经历的情境和机会,引入、创造或创设与教学内容相适应的具体场景和氛围,以引起学生的情感感受,帮助学生迅速而正确地理解教学内容。温差是热量传递的推动力,有温差存在就有热量传递。学生生活的环境中到处都存在温差,因而热量传递这一现象,在学生的生活中也就是一种极其普遍的现象,学生在生活中对此已积累了大量的经验,只是并没有与传热学知识有机地结合。如将这些生活体验融入到传热学的教学内容中,使学生如临其境,如闻其声,从直观引起学生的注意力。既能提高学生的理解能力,同时也能激发学生的学习热情,加深所学知识的印象。例如在讲对流换热系数的影响因素时,课堂上只是照书本那样介绍说“影响对流换热系数的因数很多”,学生听后会感到很抽象不易理解,如让学生拿起书本在自己的脸前煽动几下,学生们就会根据自己的体验,总结出对流换热系数与流体的流动的起因有关。再如介绍黑体这一概念时,可以让学生们观察其他教学楼窗内是什么颜色,然后解释说明这就所要讲的黑体这一个概念。在讲授肋片这一概念时,可以引导学生回想在冬天外出时,人体的什么部位最冷,学生会很有兴致地回答“耳朵”。通过体验这些逼真的生活情景教学,使学生轻松愉快理解所学的知识。理解了才深刻,理解了才能使学生掌握,理解了才能让学生应用,理解了才能做到独特,才能充分调动学生学习的主动性、自觉性,激发学生学习兴趣。
纵向贯通的比拟式教学,提高学生接受新知识的能力
学习的过程就是认知的过程。学生在认知的过程中,往往对已经了解的东西觉得简单,对不了解的东西觉得复杂。所以在教学活动过程中,教师应注重了解学生的知识基础,密切联系学生已有的知识基础,善于把新知识并归于已学知识体系中,并对新旧知识分化对比,区分其异同点。通过这种教学方式,可以将教学内容化难为易,化繁为简。学生在理解知识时,就会印象深刻、记忆牢、效果好。例如将学生熟练掌握的欧姆定律应用到热量传递的过程中;将两个几何图形的相似应用于两物理现象的相似。这些知识中研究内容虽然不同,但在形式上类似或相同。在教学过程中应用这些已知知识的类似或相同点,演绎出传热学中所传授的新知识。学生可以从已认知的知识中逼真、形象、易理解地联想到新知识,熟练迁移到新知识上。帮助学生轻松学习、掌握新知识,建立了学生学习的信心,加深学生学习的兴趣,丰富了学生的想象力,培养了学生分析问题及逻辑思维的能力,提高了教学效果。
互动式教学,提高学生的学习能力
“互动式教学模式”是指教师“教”和学生“学”两个过程互相作用的整体性动态过程。具体实施过程为:在备课时就根据课程的内容准备出一些问题,在教课时教师根据进度及学生的学习状况适时提出一些相关的问题或引导学生自己去思考一些问题,让学生来回答,并允许学生辩论。然后教师运用学生学过的知识来解决上述问题,最后归纳总结。通过这样调节“教”和“学”之间相互联系,形成了和谐的师生互动、生生互动、学习个体与教学中介的互动,产生了教、学共振,达到提高学生主动思维、主动学习的目的,提高了教学效果。
多层次的教学模式,提高学生的能动性和创新性
传热学中的许多公式和原理都是前人对实验结果的归纳和总结,因而传热学不仅是一门应用学科,同时还是—门实验学科。针对本课程实验性较强的特点,除了课堂教学外,还构建了“实验+课外活动+科研活动”的逐渐递进式教学模式。
改革实验教学手段,培养学生分析问题能力及善于创新的意思
实验教学是课程体系实施过程的重要环节,是理论教学的发展和深入,实验可分为演示性实验、验证性实验、设计性实验以及综合性试验。演示性实验、验证性实验的主要目的是课堂理论教学的辅助,通过实验可以加深学生对课堂理论和知识点的理解。“学起于思,思源于疑”。本课程的实验主要着重设计性实验以及综合性试验,以提高学生的创新精神和和理论联系实际的能力。如以往测量绝热材料的导热系数的实验室是演示性实验,学生用准备好的实验设备,只要按照实验指导书的步骤操作即可得到实验结果。现改为设计性实验,在实验课老师前将实验目的、实验所需的仪器、仪表和材料等交代给学生,要求学生在实验前分组对实验进行分析讨论,拟出实验方案,然后在课堂上进行讨论、修改。然后根据自己设计的实验方案组建实验装置,并操作实验。学生通过对比自己设计实验装置与实验室固有的实验设备结构,找出不同和不足,从而巩固和加深了对基本概念和基本原理的理解;验证和运用了定理、法则和公式;扩大了知识面、开阔了思路;并能从分析问题到解决问题的过程中,得到精神满足,增强了学习兴趣。从而培养学生综合运用已学知识分析问题的能力、解决问题的能力和创新的精神。
课外活动、巩固理论知识、提高创新能力
在课堂教学及实验教学的基础上,授课教师组织学生参加多种形式的课外科技活动,应用传热学的知识,根据社会发展需求发现问题、解决问题。近三年在大学生创新创业计划大赛、机械设计大赛、工程训练竞赛、技创新大赛、挑战杯创业计划大赛等各项大赛中屡获殊荣,共获得各类奖项30余项。通过参加各类科技大赛,学生对传热学的规律和实际应用有更深一步的认识和了解,理论水平、实践能力及创新意识得到提升。
产学研合作、提高学生解决工程实际问题的能力
应用传热学的知识分析解决具体的工程问题,把学习与工程实践紧密结合起来。利用丰富的产学研项目,构建面向项目(或课题)的工程性综合实践教学模式,利用产学研的工程实际性,建设了大学生参与科学研究的产学研制度,引入企业、设计院所介入实践教学的模式。支持和鼓励本科学生加入到教师的科研项目之中,通过具体的科研项目练习,提高学生的动手能力和思考能力,并增强学习的兴趣和目的性。
按照“学习、实践、创新交融”的教学理念,强化教学与实践的融合,改革课程教学模式,建立了多种形式、多层次的多维的新型教学组织模式。建立以教师为主导、以学生为主体的教学观,在教学过程中以学生为中心组织教学活动,引导学生提出新问题、发现新知识及解决问题的能力,充分发挥学生的主观能动性,使学生从继承性学习走向探究发现型学习。激发了学生学习传热学的兴趣,使本课程从苦学、难学变成了乐学、好学,培养了学生思维能力和创新能力,提高了课堂教学的效果。(作者供职于沈阳化工大学能源与动力工程学院。基金项目:本文系沈阳化工大学教改项目(项目编号:2012C09)的研究成果)
随着教育改革的不断深入,“传热学”的授课形式已从“黑板+粉笔+教具+一张嘴”的传统教学方式,发展成为集“声、文、图”于一体的多媒体教学作为辅助教学的现代教学模式。但由于“传热学”这门课理论性强、概念抽象、经验公式及图表繁多的特点,“传热学”的教学过程并没有改变学生被动的填鸭式的学习方式,学生在学习中常会感到枯燥和难以理解。
笔者根据多年积累的教学经验,针对“传热学”知识本身的特点,以学生为主体,按照“学习、实践、创新交融”的教学理念,强化教学与实践的融合,采用多种形式、多层次的多维的教学模式,在教与学的过程中启发学生主动参与、主动思维、主动学习,从而培养了学生学习的兴趣和独立探索的能力、创新精神和创新能力,提高了教学质量。
多种教学形式培养学生主动学习的能力
传统的教学是教师一言堂,忽视了学生的主动性和能动性,抑制了学生的思维发挥,学生被动接受知识,造成了学生对学习的厌倦。笔者除了应用现代化的多媒体教学外,还根据“传热学”课程特点采取了多种的教学形式,激发学生的学习兴趣,培养学生主动学习的能力。
教学内容与生活经验相联系的感受式教学,激发学生的学习兴趣
教育心理学的研究表明:兴趣是不可忽视的学习动因。当学习内容与学生已有的知识和生活经验相联系时,就能激发学生学习和解决问题的兴趣。因此,在“传热学”教学过程中,如将学生的生活体验与教学内容巧妙结合起来,引起学生的联想,触类旁通,是激发学生的学习兴趣的重要因素。
传热学是一门应用学科,其理论知识在现实生活中得到广泛应用,因而在授课过程中采用感受式教学。感受式教学是指根据学生的认知特点和规律,从教学需要出发,通过创造实际的或重复经历的情境和机会,引入、创造或创设与教学内容相适应的具体场景和氛围,以引起学生的情感感受,帮助学生迅速而正确地理解教学内容。温差是热量传递的推动力,有温差存在就有热量传递。学生生活的环境中到处都存在温差,因而热量传递这一现象,在学生的生活中也就是一种极其普遍的现象,学生在生活中对此已积累了大量的经验,只是并没有与传热学知识有机地结合。如将这些生活体验融入到传热学的教学内容中,使学生如临其境,如闻其声,从直观引起学生的注意力。既能提高学生的理解能力,同时也能激发学生的学习热情,加深所学知识的印象。例如在讲对流换热系数的影响因素时,课堂上只是照书本那样介绍说“影响对流换热系数的因数很多”,学生听后会感到很抽象不易理解,如让学生拿起书本在自己的脸前煽动几下,学生们就会根据自己的体验,总结出对流换热系数与流体的流动的起因有关。再如介绍黑体这一概念时,可以让学生们观察其他教学楼窗内是什么颜色,然后解释说明这就所要讲的黑体这一个概念。在讲授肋片这一概念时,可以引导学生回想在冬天外出时,人体的什么部位最冷,学生会很有兴致地回答“耳朵”。通过体验这些逼真的生活情景教学,使学生轻松愉快理解所学的知识。理解了才深刻,理解了才能使学生掌握,理解了才能让学生应用,理解了才能做到独特,才能充分调动学生学习的主动性、自觉性,激发学生学习兴趣。
纵向贯通的比拟式教学,提高学生接受新知识的能力
学习的过程就是认知的过程。学生在认知的过程中,往往对已经了解的东西觉得简单,对不了解的东西觉得复杂。所以在教学活动过程中,教师应注重了解学生的知识基础,密切联系学生已有的知识基础,善于把新知识并归于已学知识体系中,并对新旧知识分化对比,区分其异同点。通过这种教学方式,可以将教学内容化难为易,化繁为简。学生在理解知识时,就会印象深刻、记忆牢、效果好。例如将学生熟练掌握的欧姆定律应用到热量传递的过程中;将两个几何图形的相似应用于两物理现象的相似。这些知识中研究内容虽然不同,但在形式上类似或相同。在教学过程中应用这些已知知识的类似或相同点,演绎出传热学中所传授的新知识。学生可以从已认知的知识中逼真、形象、易理解地联想到新知识,熟练迁移到新知识上。帮助学生轻松学习、掌握新知识,建立了学生学习的信心,加深学生学习的兴趣,丰富了学生的想象力,培养了学生分析问题及逻辑思维的能力,提高了教学效果。
互动式教学,提高学生的学习能力
“互动式教学模式”是指教师“教”和学生“学”两个过程互相作用的整体性动态过程。具体实施过程为:在备课时就根据课程的内容准备出一些问题,在教课时教师根据进度及学生的学习状况适时提出一些相关的问题或引导学生自己去思考一些问题,让学生来回答,并允许学生辩论。然后教师运用学生学过的知识来解决上述问题,最后归纳总结。通过这样调节“教”和“学”之间相互联系,形成了和谐的师生互动、生生互动、学习个体与教学中介的互动,产生了教、学共振,达到提高学生主动思维、主动学习的目的,提高了教学效果。
多层次的教学模式,提高学生的能动性和创新性
传热学中的许多公式和原理都是前人对实验结果的归纳和总结,因而传热学不仅是一门应用学科,同时还是—门实验学科。针对本课程实验性较强的特点,除了课堂教学外,还构建了“实验+课外活动+科研活动”的逐渐递进式教学模式。
改革实验教学手段,培养学生分析问题能力及善于创新的意思
实验教学是课程体系实施过程的重要环节,是理论教学的发展和深入,实验可分为演示性实验、验证性实验、设计性实验以及综合性试验。演示性实验、验证性实验的主要目的是课堂理论教学的辅助,通过实验可以加深学生对课堂理论和知识点的理解。“学起于思,思源于疑”。本课程的实验主要着重设计性实验以及综合性试验,以提高学生的创新精神和和理论联系实际的能力。如以往测量绝热材料的导热系数的实验室是演示性实验,学生用准备好的实验设备,只要按照实验指导书的步骤操作即可得到实验结果。现改为设计性实验,在实验课老师前将实验目的、实验所需的仪器、仪表和材料等交代给学生,要求学生在实验前分组对实验进行分析讨论,拟出实验方案,然后在课堂上进行讨论、修改。然后根据自己设计的实验方案组建实验装置,并操作实验。学生通过对比自己设计实验装置与实验室固有的实验设备结构,找出不同和不足,从而巩固和加深了对基本概念和基本原理的理解;验证和运用了定理、法则和公式;扩大了知识面、开阔了思路;并能从分析问题到解决问题的过程中,得到精神满足,增强了学习兴趣。从而培养学生综合运用已学知识分析问题的能力、解决问题的能力和创新的精神。
课外活动、巩固理论知识、提高创新能力
在课堂教学及实验教学的基础上,授课教师组织学生参加多种形式的课外科技活动,应用传热学的知识,根据社会发展需求发现问题、解决问题。近三年在大学生创新创业计划大赛、机械设计大赛、工程训练竞赛、技创新大赛、挑战杯创业计划大赛等各项大赛中屡获殊荣,共获得各类奖项30余项。通过参加各类科技大赛,学生对传热学的规律和实际应用有更深一步的认识和了解,理论水平、实践能力及创新意识得到提升。
产学研合作、提高学生解决工程实际问题的能力
应用传热学的知识分析解决具体的工程问题,把学习与工程实践紧密结合起来。利用丰富的产学研项目,构建面向项目(或课题)的工程性综合实践教学模式,利用产学研的工程实际性,建设了大学生参与科学研究的产学研制度,引入企业、设计院所介入实践教学的模式。支持和鼓励本科学生加入到教师的科研项目之中,通过具体的科研项目练习,提高学生的动手能力和思考能力,并增强学习的兴趣和目的性。
按照“学习、实践、创新交融”的教学理念,强化教学与实践的融合,改革课程教学模式,建立了多种形式、多层次的多维的新型教学组织模式。建立以教师为主导、以学生为主体的教学观,在教学过程中以学生为中心组织教学活动,引导学生提出新问题、发现新知识及解决问题的能力,充分发挥学生的主观能动性,使学生从继承性学习走向探究发现型学习。激发了学生学习传热学的兴趣,使本课程从苦学、难学变成了乐学、好学,培养了学生思维能力和创新能力,提高了课堂教学的效果。(作者供职于沈阳化工大学能源与动力工程学院。基金项目:本文系沈阳化工大学教改项目(项目编号:2012C09)的研究成果)