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增加實踐環(huán)節(jié)在 《傳熱學》課程教學的探討

2014-06-24 10:56郭曉娟左遠志尹輝斌
東莞理工學院學報 2014年5期
關鍵詞:傳熱學理念工程

郭曉娟 左遠志 尹輝斌

(東莞理工學院 能源與化工系,廣東東莞 523808)

2009年我校首批招收能源與動力工程專業(yè)本科生并于2013年畢業(yè),2014年第二屆該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)狀況非常好,說明市場需求巨大。作為新辦專業(yè),教育質(zhì)量成為值得探討的問題。經(jīng)過對東莞市多家企業(yè)的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)對于工程類畢業(yè)生,企業(yè)的共同反映是:普遍缺乏對現(xiàn)代企業(yè)工作流程和文化的了解,上崗適應慢,缺乏團隊工作經(jīng)驗,缺乏創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,職業(yè)道德、敬業(yè)精神等人文素質(zhì)薄弱[1]。因此,新辦專業(yè)應該有全新的工程人才培養(yǎng)理念和模式。

1 CDIO工程教育簡介

CDIO工程教育模式是由麻省理工學院、瑞典皇家工學院等四所國際著名工科院校創(chuàng)立的國際組織所提出來的,是近年來國際工程教育改革的最新成果[2]。CDIO代表構(gòu)思 (Conceive)、設計 (Design)、實現(xiàn) (Implement)和運作 (Operate)。CDIO工程教育理念提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)教學大綱,包括4類一級能力、17組二級能力、以及73種具體能力。4類一級能力分別為專業(yè)基礎知識與應用能力、個人與職業(yè)能力、人際技能、在企業(yè)與社會的環(huán)境下構(gòu)思-設計-實現(xiàn)-運作[3-4]。其中個人與職業(yè)的技能包括工程推理和問題解決、實驗與知識發(fā)現(xiàn)、系統(tǒng)思維等。在與學生溝通、與企業(yè)交流中發(fā)現(xiàn),這4種能力是企業(yè)對工程類畢業(yè)生的要求,同時學生本身也對這4種能力的培養(yǎng)有迫切需要。大學的教育基本模式還是以傳統(tǒng)的課堂面授為主,尤其是理論基礎課程。怎樣在授課中將CDIO教育理念貫穿其中是我們教師應該要思考的問題。

2 傳熱學課程特點及授課現(xiàn)狀探討

2.1 傳熱學課程特點

《傳熱學》是能源動力類專業(yè)的基礎必修課,它與《工程熱力學》《流體力學》構(gòu)成了能源動力專業(yè)的三大基礎學科。《傳熱學》本身也是一門與各工程領域關系密切、理論應用性極強的基礎課程,該課程的學習為后繼的專業(yè)課程提供了必要的理論基礎和分析解決工程問題的能力。因此,《傳熱學》是能源動力工程專業(yè)非常重要的基礎課程。該課程的特點是:理論性強,具有大量的公式推導、圖表、經(jīng)驗公式和半經(jīng)驗公式。

2.2 《傳熱學》教學目前存在的問題

筆者有兩年本課程的授課經(jīng)驗,在授課中發(fā)現(xiàn)該門課程總的來說理論性強,具有大量的偏微分公式推導、大量的經(jīng)驗公式和半經(jīng)驗公式,對學生來說該課程枯燥乏味。在授課過程中,激發(fā)學生的學習積極性和主動性是老師的一大挑戰(zhàn)。

同時,隨著科學技術的不斷發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)的不斷進步,有關傳熱學的基礎理論不斷完善,傳熱學的應用領域不斷擴展。因此,《傳熱學》的授課內(nèi)容也不斷增多,比如相變與多相流傳熱、微尺度傳熱、生物傳熱等這些新的傳熱問題出現(xiàn),所使用的教材也越來越厚。教學內(nèi)容不斷增多,教學時數(shù)卻在改革中不斷減少,該課程由原來的80課時改為72課時,再降為現(xiàn)在的64課時。教學中受時數(shù)的限制,教師更多關注的是能否完成教學任務,而對學生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)不夠。

2.3 《傳熱學》授課現(xiàn)狀與CDIO培養(yǎng)模式目標差距

現(xiàn)今世界各國都在積極推進工程教育改革,探索工程科技人才的培養(yǎng)模式,優(yōu)化教學方法和考核方式,提高畢業(yè)生的綜合能力,這已經(jīng)成為全球工程教育的發(fā)展趨勢。2010年7月,教育部啟動“卓越工程師培養(yǎng)計劃”。東莞理工學院作為教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”首批61所試點院校之一,借鑒CDIO模式,結(jié)合地方社會經(jīng)濟、校情等實際情況,以CDIO大綱中所提出四個層面的能力為主要培養(yǎng)目標,卓越工程師創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式從2010年開始本土化實踐。

在目前的傳統(tǒng)課堂面授教學、理論知識灌輸性授課、以期末考試成績?yōu)橹鲗У囊患埗ńY(jié)果的考核方式,都難以達到CDIO教學理念培養(yǎng)目標的要求。因此,隨著CDIO理念教學改革的推行,傳統(tǒng)課程教學改革勢在必行。

3 實踐教學應用與評價

3.1 增加實驗實踐環(huán)節(jié)

通過引進CDIO培養(yǎng)模式,基于《傳熱學》授課現(xiàn)狀,將課程實踐引入教學授課內(nèi)容。根據(jù)目前教研室的設備開設了8個課時的實踐課程,如表1所示。8個課時的實驗課程均為老師講述,學生可自行組隊按照實驗手冊進行操作,以團隊的形式共同完成。每個組的考核以老師臨時抽查任何一位同學來講述實驗內(nèi)容為主,這樣每個同學都會參與其中,并學會在團隊中與隊友合作完成。實驗實踐可以激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)了CDIO模式中“專業(yè)基礎知識與應用能力”和“人際技能”這兩項能力,這是傳統(tǒng)的填鴨式理論教學做不到的。

表1 實驗教學表

3.2 增加工程實踐案例

實驗實踐鍛煉了學生的動手能力,但是難以實現(xiàn)CDIO培養(yǎng)目標的另外兩項能力的培養(yǎng):如“個人與職業(yè)能力”、“在企業(yè)與社會的環(huán)境下構(gòu)思-設計-實現(xiàn)-運作”。筆者認為,除了實驗,要做些課程工程實踐,比如在講授完導熱模塊的理論知識后,就安排了學生“IPHONE手機外殼的散熱設計及美觀思考”,并讓學生自己組隊在2個月內(nèi)完成。在學期末組織每個小隊向同學展示整個工程問題解決的思路,并接受現(xiàn)場老師和學生的問答。授課效果出奇的好,學生參與度非常高,同時做了非常好的思考。在整個課程的實踐過程中,學生通過組隊模擬了將來走上工作崗位的團隊合作模式,同時工程問題的拋出,容易激發(fā)學生的求知欲望,時刻想著問題、帶著問題去學習理論知識,這樣就很容易進入課程授課模式,并積極參與與老師的互動。這樣在教學過程中激發(fā)學生的學習興趣,鞏固所學傳熱基礎知識,提高分析問題和解決問題的能力,同時培養(yǎng)其團隊合作能力、表達和陳述素養(yǎng)、工程創(chuàng)新實踐能力。實現(xiàn)了CDIO教育模式中“個人與職業(yè)能力”、“在企業(yè)與社會的環(huán)境下構(gòu)思-設計-實現(xiàn)-運作”兩項能力的培養(yǎng)。

3.3 依托科研平臺挖掘?qū)嵺`環(huán)節(jié)

目前,能源與化工系有廣東省分布式能源系統(tǒng)重點實驗室這個科研平臺。該科研平臺有“氨吸收制冷設備”、“溴化鋰吸收式制冷機組”、“氯化鋰溶液除濕裝置”。教師可挖掘一些難度適宜的綜合傳熱問題的工程實踐,教師要積極引導學生去主動思考解決問題,必要時給與指導。在2010級~2011級傳熱學的授課過程中,筆者通過引導學生,有兩名學生獲得了省級創(chuàng)新項目并獲批立項。

4 結(jié)語

本文分析了專業(yè)基礎理論課程《傳熱學》的特點和授課現(xiàn)狀,借鑒CDIO先進的教育理念,探討了增加實踐環(huán)節(jié)的手段和方式??赏ㄟ^實驗實踐、工程案例模擬實踐、依托廣東省分布式能源系統(tǒng)重點實驗室實踐等多種途徑實現(xiàn)理論課程授課中的實踐環(huán)節(jié)。結(jié)合筆者的授課實踐,探討了實踐環(huán)節(jié)的模式和效果??傮w來說,三種實踐方式基于CDIO教育理念,培養(yǎng)目標與CDIO培養(yǎng)目標相符,教學效果好。CDIO教育理念是一個復雜的系統(tǒng)工程,今后在實踐中結(jié)合東莞理工學院應用性大學的目標進一步探索教學改革的策略和方法。

[1]郭曉娟,左遠志.基于CDIO教育理念的《傳熱學》課程教學改革探討[J].東莞理工學院學報,2011,18(3):113-115.

[2]韓智,張振虹,李興娟.基于CDIO理念的軟件工程課程教學改革[J].計算機教育,2010(11):56-59.

[3]陶勇芳,商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究,2006(11):81-83.

[4]Johan Bankel.Benchmarking Engineering Curricula with the CDIO Syllabus[M],Int J Engng ED,2005.

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