孫亮亮 曹曉玲

工程認證背景下機械專業(yè)《傳熱學》課程教學改革淺析

孫亮亮 曹曉玲

（西南交通大學機械工程學院 成都 610031）

《傳熱學》是機械專業(yè)重要的專業(yè)基礎課程，對其教學改革的研究已比較普遍，但是針對工程認證背景下傳熱學課程教學改革的研究還較少。基于工程認證的教學理念和教學模式，對“傳熱學”課程教學所存在問題和改革措施進行了淺析。

“傳熱學”教學；機械專業(yè)；工程認證；教學改革

0 引言

《華盛頓協(xié)議》是世界上最具影響力的國際本科工程學位互認協(xié)議，該協(xié)議是國際工程界對工科畢業(yè)生和工程師職業(yè)能力公認的權威要求[1]。2013年6月，中國成為該協(xié)議的第21個預備成員國；2016年我國正式成為《華盛頓協(xié)議》的成員，標志著我國工程教育邁入新的發(fā)展階段[2]，這必將對我國工程教育改革與發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。中國工程認證協(xié)會制訂了與國際標準緊密對接的認證標準，并陸續(xù)在機械、計算機、化工與制藥、電氣信息等14個專業(yè)類開展了認證工作[3]。機械專業(yè)傳統(tǒng)的“傳熱學”課程體系及教學模式與工程認證的培養(yǎng)目的和教學需求還存在一定的差距。為了針對機械專業(yè)工程認證的需求，針對機械專業(yè)的“傳熱學”教學，修訂了教學大綱，并在實際的教學過程中緊扣工程認證的大背景做了一些工作。本文從“傳熱學”的課程特點出發(fā)，結合筆者及其所在教學團隊對機械專業(yè)“傳熱學”的教學實踐和教學體會，對工程認證背景下“傳熱學”課程的教學改革進行了探討。

1 存在問題

“傳熱學”是是研究熱量傳遞規(guī)律的學科。首先熱量傳遞是一種十分復雜的物理過程，熱傳遞現(xiàn)象的理論分析又涉及到許多數(shù)學理論與方法，經(jīng)驗公式較多，難于理解和記憶。其次熱量傳遞有導熱、對流和輻射三種基本方式，它們各有不同的傳遞機理，因而有各自相對獨立的定律和解決方法，系統(tǒng)性較差，基本概念和公式繁多，而且實際的傳熱過程往往是幾種基本方式聯(lián)合作用的結果，在短時間內學生學習和掌握有一定的困難[3]。而工程認證要求的傳熱學畢業(yè)要求指標點較多，對傳熱學課程教學培養(yǎng)目標的要求較高。

“傳熱學”教學模式采用以“教師講授、內容為本”的模式，無法充分調動學生的興趣與學習積極性?！皞鳠釋W”是學習“工程熱力學”、“流體力學”等專業(yè)基礎課后學習的課程，而一部分機械專業(yè)的學生在上課時由于對這兩門課程內容的遺忘，造成基礎知識較為缺乏而導致部分“傳熱學”教學內容難以理解。比如熱力學第一定律是推導導熱微分方程的理論基礎、伯努利方程在對流換熱微分方程組的應用等，學生在學習這些方程時，不能深刻理解與工程實際問題之間的必然聯(lián)系，造成學習動力不足，學習興趣降低等問題。

2 教學改革措施

對照《工程教育認證標準》和“傳熱學”課程所承擔的指標點，修訂和完善“傳熱學”課程的教學大綱。機械專業(yè)傳熱學課程支撐的畢業(yè)要求指標點為：（1）掌握機械工程專業(yè)所需的工程科學基礎理論和方法，能夠識別、表達、分析機械工程領域的復雜工程問題；（2）能識別和判斷設計、制造及控制系統(tǒng)中的復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)和主要技術參數(shù)；（3）能夠對機械工程領域的復雜工程問題，采用科學方法，通過建模、推演、仿真等方式進行理論研究。因此，“傳熱學”教學團隊重新修訂和完善了教學大綱，教學中更注重講解定理基本假設和應用范圍以及工程實際問題的解決，而簡化或省略與工程實際應用中較少聯(lián)系的理論或公式的推導過程。如在穩(wěn)態(tài)導熱中，不要求學生掌握導熱微分方程的通用公式，學生能針對實際導熱問題的溫度分布即可。針對肋片的穩(wěn)態(tài)導熱問題，重點讓學生掌握工程上常用的幾種肋片的邊界條件以及利用查圖法計算肋片效率。在非穩(wěn)態(tài)導熱中，重點放在如何應用諾謨圖來求解內阻不可忽略的非穩(wěn)態(tài)導熱問題。在對流換熱中，只介紹對流換熱微分方程組的建立思路，重點講述各種實驗關聯(lián)式的使用條件。在輻射換熱中，重點講解熱電偶測量高溫氣體溫度的應用，強化了機械專業(yè)學生工作后有可能接觸的高溫流體溫度測試中涉及的輻射換熱問題。

《工程教育認證標準》的核心思想是OBE教育模式，教育者必須對學生畢業(yè)時應達到的能力及其水平有清楚的構想，然后尋求設計適宜的教學方式來保證學生達到這些預期目標。基于OBE理念進行教學目標、教學內容、教學方法設計和考核方式的改革，以學生為中心在提高教學效果上具有明顯優(yōu)勢[4]。在以學生為中心的轉變構成中，“傳熱學”教學團隊以多年教授“傳熱學”的退休老教師為顧問和指導，充分調動教學團隊中所有教師參與課程建設和改革的積極性，將“傳熱學”的教學任務分解并落實到個人，教學團隊定期組織內部教學研討會以及時交流教學體會，發(fā)揮教學團隊的整體優(yōu)勢實現(xiàn)教學內容和教學設計以學生為本的轉變。

構造合理的“傳熱學”質量考核標準。機械專業(yè)“傳熱學”課程的總評成績=平時考核成績×20%+實驗成績×10%+期末考試成績×70%。平時考核主要以課堂表現(xiàn)、作業(yè)和期中考試為主，實驗成績以實驗報告和學生具體的動手能力為準，期末考試的題型包括判斷題、選擇題、簡答題和計算題等，其中考核三種傳熱方式基礎知識型題目占60%，考核針對三種傳熱方式在工程應用基礎問題綜合分析與驗證的能力題目占40%。提交總評成績后，針對工程證的標準，針對每個畢業(yè)要求指標點，分項求各指標點對應的平均分，計算“傳熱學”對各指標點的評價值，從而獲得“傳熱學”課程的達成度評價報告。

充分發(fā)揮線上教學的優(yōu)勢，實現(xiàn)課上課下的全方位互動。疫情期間，“傳熱學”教學團隊基于智慧樹教學平臺建立了線上課程，線上課程里有教學視頻、課件PPT、電子版教材等可可以供學生任意時間學習的資料，充分滿足了學生個性化學習的需要。同時通過QQ群建立了“傳熱學”線上教學輔導答疑系統(tǒng)，采用線上自學與線上課堂教學并舉的方式，進一步提高傳熱學的教學質量。通過QQ群可以在教學中進行可覆蓋全部學生的課堂練習與討論，提高學生課程參與度，同時QQ群的統(tǒng)計功能可讓教師實時了解全部學生對授課內容的理解情況和需求，并依此調節(jié)課程進度。課下可通過QQ群與學生繼續(xù)保持聯(lián)系，學生有不懂的問題可隨時在QQ群中提出，實現(xiàn)及時在線答疑；同時QQ群的匿名消息功能可以讓學生表達自己對課堂授課情況和學習情況的真實想法。線上教學方式可以豐富課堂教學環(huán)節(jié)和授課方式，增加課堂上師生的交互，充分調動學生參與課堂的興趣與積極性。

3 結論

本文分析了我校機械專業(yè)“傳熱學”教學的不足和現(xiàn)狀，提出了“傳熱學”教學改革的措施。針對工程認證對學生的培養(yǎng)要求和目標，“傳熱學”教學必須將調整教學內容與工程認證的指標點相匹配，同時將教學中心從教師轉移到學生，充分調動學生的興趣和積極性，注重培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，不斷推動機械專業(yè)“傳熱學”教學的改革和發(fā)展。

[1] 晉浩天.工程教育認證對我們意味著什么？[N].光明日報,2013-11-27.

[2] 中國工程教育認證協(xié)會.中國全票獲《華盛頓協(xié)議》正式成員資格——我國工程教育實現(xiàn)國際多邊互認[EB/OL]. http://www.ceeaa.org.cn/main!newsView.w? menuID=01010101&ID=1000011619, 2016.

[3] 王芳,胡小平,馮莉媚.新標準下高等工程教育專業(yè)認證的思考[J].教育現(xiàn)代化,2017,(1):90-92.

[4] 梁秀俊,劉璐,劉彥豐.基于OBE理念的傳熱學課程改革探索[J].中國電力教育,2020,(4):74-75.

Teaching Reform of "Heat transfer " of Mechanical Specialty under the Background of Engineering Certification

Sun Liangliang Cao Xiaoling

( Southwest Jiaotong University, School of Mechanical Engineering, Chengdu, 610031 )

"Heat transfer" is an important professional basic course of mechanical specialty. There are a great deal of studies focusing on its teaching reform. However, the research on the teaching reform of "Heat transfer" under the background of engineering certification is still limited. According to the teaching concept and teaching mode of engineering certification, this paper analyzes the existing problems and reform measures of "Heat transfer".

Heat transfer; mechanical specialty; engineering certification; teaching reform

G642.0

A

1671-6612（2020）03-387-03

工程認證對機械類“傳熱學”課程教學提出的新要求及應對措施

孫亮亮（1982.04-），女，博士，副教授，E-mail：sunliangliang@swjtu.edu.cn

2020-03-24