近年來(lái),我國(guó)的高等教育基于“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的培養(yǎng)原則,轉(zhuǎn)變教育理念,注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其*的一個(gè)組成部分,其目的就是對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本的科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,擴(kuò)展基礎(chǔ)知識(shí),培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展的人才。
“熱工學(xué)”是研究機(jī)械能與熱能相互傳遞和轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律,以及能量的合理利用的一門課程。所有熱傳遞過(guò)程基本規(guī)律的揭示首先要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定來(lái)獲得,故實(shí)驗(yàn)研究是熱工學(xué)zui基本的研究方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“熱工學(xué)”教學(xué)中至關(guān)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),是學(xué)生了解各種儀器的結(jié)構(gòu)、熟悉其基本原理和操作技能,加深理解和驗(yàn)證有關(guān)理論知識(shí),并通過(guò)實(shí)際操作,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力的重要途徑。實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的好壞直接影響到整個(gè)“熱工學(xué)”課程的教學(xué)效果,因此加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,已成為任課教師必須面臨的重大挑戰(zhàn)。本研究針對(duì)河南科技大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我校”)“熱工學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一些問(wèn)題和現(xiàn)狀,結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談幾點(diǎn)體會(huì)。
一、突出熱工學(xué)的特點(diǎn),科學(xué)合理構(gòu)建分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容比較廣泛,涉及工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、傳熱規(guī)律及熱物性測(cè)量等方面的知識(shí),將實(shí)驗(yàn)分為以下三個(gè)層次:
(1)基礎(chǔ)類型實(shí)驗(yàn)。與理論課密切相關(guān),按理論課學(xué)習(xí)的內(nèi)容和進(jìn)度進(jìn)行設(shè)置,以演示驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,主要配合理論課教學(xué)對(duì)某些難以描述和講解的基本現(xiàn)象和概念,進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、理論實(shí)際的能力。
(2)專業(yè)基礎(chǔ)類型實(shí)驗(yàn)。以動(dòng)手測(cè)定性實(shí)驗(yàn)為主,一方面為理論課教學(xué)服務(wù),另一方面為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度,包括常用儀表的原理和使用、實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作、數(shù)據(jù)的記錄整理及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫。
(3)綜合創(chuàng)新類型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有一定的綜合性和工程背景,通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生把所學(xué)到的理論知識(shí)進(jìn)行綜合訓(xùn)練,提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新觀念和動(dòng)手能力。這樣可按學(xué)科建設(shè)的要求,統(tǒng)一調(diào)度經(jīng)費(fèi)、人員和實(shí)驗(yàn)用房,有利于合理地配置資源,有目的更新軟硬件設(shè)備,解決了實(shí)驗(yàn)用房緊張、設(shè)備老化等問(wèn)題。
二、改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)講解的授課方式
以前給學(xué)生開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn),一般將教學(xué)班分成許多小組,教師分別對(duì)每一個(gè)組的學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)。由于時(shí)間關(guān)系(一般1項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在2個(gè)學(xué)時(shí)之內(nèi)),教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置等講得不深不透,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)也匆匆忙忙,來(lái)不及仔細(xì)思考和討論實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,記錄數(shù)據(jù)也是匆匆忙忙的,起不到很好的實(shí)驗(yàn)預(yù)期效果,同時(shí)也增加了教師講解的負(fù)擔(dān)(有時(shí)1個(gè)實(shí)驗(yàn)需重復(fù)講解二三十次)。改分組講解為統(tǒng)一授課的方式,集中講解某項(xiàng)實(shí)驗(yàn),可以詳細(xì)地向?qū)W生講授該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的起源、相關(guān)原理、物理模型的設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)模型的建立、應(yīng)用性實(shí)例和發(fā)展趨勢(shì)。這樣從教室到實(shí)驗(yàn)室,從物理模型到數(shù)學(xué)模型,從人工操作到計(jì)算機(jī)應(yīng)用,學(xué)生很感興趣,開(kāi)拓了視野,也有更多的時(shí)間來(lái)做實(shí)驗(yàn)。在分組做實(shí)驗(yàn)階段,教師主
要講解該實(shí)驗(yàn)的裝置及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),通過(guò)提問(wèn)來(lái)檢查學(xué)生對(duì)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)效果和理解情況,回答學(xué)生在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)時(shí)遇到的不解地方,解決學(xué)生在實(shí)際操作中遇到的問(wèn)題,能和學(xué)生產(chǎn)生良好的教學(xué)互動(dòng),增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。
三、開(kāi)放熱工實(shí)驗(yàn)室,靈活地為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)
“熱工學(xué)”教學(xué)內(nèi)容廣泛,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多,我校開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)類型實(shí)驗(yàn)和專業(yè)基礎(chǔ)類型實(shí)驗(yàn)有熱電偶制作與標(biāo)定、活塞式壓力計(jì)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)、畢托管的校正實(shí)驗(yàn)、水蒸汽P-T關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)、CO2的P-V-T關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)、導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定、材料性能的穩(wěn)態(tài)法測(cè)量實(shí)驗(yàn)、伸展體傳熱特性試驗(yàn)、空氣橫掠單管時(shí)平均換熱系數(shù)、大容器水的自然對(duì)流換熱系數(shù)等20多個(gè)實(shí)驗(yàn),按照教學(xué)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),學(xué)生只能從中選擇10來(lái)個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)做,不能使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)*理解和滿足個(gè)別學(xué)生的求知渴望,因此開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室是必然的選擇。
開(kāi)放實(shí)驗(yàn)要求在教師適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)下,開(kāi)放教學(xué)實(shí)驗(yàn)室,由學(xué)生自主安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)進(jìn)度和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,這樣不僅可以提高實(shí)驗(yàn)室的利用率,而且有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性和積極性,也有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。對(duì)于綜合創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)教學(xué),由教師給出實(shí)驗(yàn)課題名稱并結(jié)合一定的工程背景(如特定條件下?lián)Q熱器性能的測(cè)定),學(xué)生根據(jù)自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)和專業(yè)方向自由選擇課題,構(gòu)成課題實(shí)驗(yàn)群(或個(gè)體),在教師的指導(dǎo)和管理下,完成實(shí)驗(yàn)課題。這種實(shí)驗(yàn)方式,在學(xué)生頭腦中不再是幾個(gè)互不相的實(shí)驗(yàn),而是一個(gè)較為完整的體系,成為方向明確、內(nèi)在緊密的綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、創(chuàng)新意識(shí)以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。
四、合理適當(dāng)?shù)乩枚嗝襟w進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)
在熱工類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,有些實(shí)驗(yàn)原理和過(guò)程比較抽象,用理論和文字解釋很難讓學(xué)生真正理解。隨著多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展,合理使用系列多媒體CAI課件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),通過(guò)圖片、動(dòng)畫或視頻對(duì)微觀過(guò)程進(jìn)行模擬,對(duì)抽象事務(wù)進(jìn)行生動(dòng)直觀表現(xiàn),對(duì)復(fù)雜過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化和再現(xiàn),這都有助于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和過(guò)程實(shí)質(zhì)的理解。還有一些實(shí)驗(yàn)較為復(fù)雜、過(guò)程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)或準(zhǔn)備步驟較為繁瑣,在有限的時(shí)間內(nèi)難以達(dá)到理想的教學(xué)效果。在使用多媒體課件后,可化復(fù)雜為簡(jiǎn)單,便捷地控制實(shí)驗(yàn)過(guò)程時(shí)間,達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)定的實(shí)驗(yàn)效果。多媒體課件能夠容易根據(jù)教學(xué)實(shí)際效果,對(duì)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和使用提供良好的交互控制,進(jìn)行動(dòng)態(tài)組織和修改,具有很強(qiáng)的針對(duì)性,大大地提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。
五、加強(qiáng)教學(xué)管理,進(jìn)行科學(xué)考核
對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課成績(jī)的給定,不能*依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一項(xiàng),因?yàn)樗荒?反映出學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的情況和掌握實(shí)驗(yàn)技能的程度。目前我校實(shí)驗(yàn)室教師的做法是:將學(xué)生實(shí)驗(yàn)課成績(jī)分為兩項(xiàng),一項(xiàng)是實(shí)驗(yàn)課上的表現(xiàn),根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)過(guò)程而定,包括回答問(wèn)題、動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)、做實(shí)驗(yàn)時(shí)的認(rèn)真程度等,由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在檢查實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)給出;另一項(xiàng)是實(shí)驗(yàn)報(bào)告,包括數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析、討論和思考題的回答等,由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告后綜合給出。這種考核方式可以在很大程度上杜絕學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不認(rèn)真動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)報(bào)告做的好就能得高分的情況。對(duì)于綜合類和創(chuàng)新設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn),著重考察實(shí)驗(yàn)方案的可行性、學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。對(duì)此類實(shí)驗(yàn)即使實(shí)驗(yàn)失敗,如果能夠?qū)Y(jié)果進(jìn)行分析討論,給出合理解釋,找出原因,也能得到較好的分?jǐn)?shù)。
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