谈能与热能与动力工程实验教学模式革新初探

论文导读：
摘要：北京石油化工学院热能与动力工程专业为实现培养高素质应用型人才培养目标，尝试对独立设置的“热能与动力工程专业实验”课程进行实验教学方式改革，从开放式实验教学、合理安排实验内容、丰富实验教学手段、参加科技竞赛培养学生创新思维等方面提出了一些切实可行的方法。
关键词：实验教学；热能与动力工程；教学方式；改革
作者简介：张璟（1979-），女，湖北黄冈人，北京石油化工学院机械工程学院，讲师；吴小华（1978-），男，湖北襄阳人，北京石油化工学院机械工程学院，讲师。（北京 102617）
基金项目：本文系2010年北京市属高等学校人才强教深化计划项目（项目编号：RHR201008362）、2011年北京石油化工学院教改项目“完善热能与动力工程专业实验教学体系的研究与实践”的研究成果。
1007-0079（2013）20-0090-02
能源动力类专业的许多研究进展都是通过实验得来的，因此实验教学对于能源动力类专业人才培养具有十分重要的意义。相对于理论教学，实验教学具有直观性、综合性、探索性、客观性等特点，不仅可以使学生的理论知识得以巩固并加深理解，而且完整的实验过程是培养学生成为具有创新意识的高素质工程技术人员，使学生理论联系实际、掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。[3，4]北京石油化工学院作为一所以工科为主的地方普通本科高等学校，“以培养高素质应用型人才为己任”，并于2010年6月成为全国首批实施“卓越工程师教育培养计划”试点院校之一，在专业教育中强化“实践育人”就是学校的特色，[5]实验与实践教学的作用和地位日益凸显。

一、热能与动力工程专业实验现状及实验教学方式改革的必要性

　怎么写论文www.7ctime.com
　2006年北京石油化工学院热能与动力工程专业将零散设置在课程中的实验独立出来，合并开课。学生在实践过程中都要经历由表面到内部、由简单到复杂、由单项到综合的技能形成过程，因而该实验教学体系从学习的认知规律出发，分成“系统、部件结构认识”、“施工、运行及测试”、“故障分析与故障处理”三个层次，每一层次又由不同实验对象的若干模块组成。
这几年专业实验的实际教学取得了一些教学成果，但是仍存在诸多不足之处。本门实验课授课对象是大四学生，对于本科高年级学生而言存在一些矛盾：一方面学生需要这些课程来完善知识结构，增强专业知识和技能；另一方面该阶段又有着考研、找工作、出国考试等压力，结果往往是学生对实验课没有学习积极性，学习效果非常差。实验教师仍较多采用传统实验教学方法，教学过程中即使教师苦口婆心的反复讲解，但由于直观性差，仍不能很好地表现出各零部件之间的相互联接、配合、运动关系以及实验条件的限制，影响了教学质量。实验内容被严格限定，学生在实验教学过程中只能被动地接受实验结果，制约了学生学习的主动性和创造性，学生学习兴趣不大。许多制冷及空调方向实验台使用了8年以上，实验数据与理论值之间的误差很大，严重影响了实验效果。而随着现代工业技术的飞速发展，学生不仅需要掌握实验要求的传统测试方法，还要了解新材料、新工艺、新技术在实验测试技术中的应用。
为此，传统的实验教学方式已无法适应创新教育的需求，提高实验效果的教学方法改革势在必行，改革将提高本专业的实验教学质量，形成本专业实验教学的特色，实现素质教育和创新人才培养目标。

二、改革方案

1.变封闭式实验教学为开放式实验教学

为减轻大四学生的学习压力，提高实验质量，首先从实验时间安排上着手。实验教师在学期初给出实验项目的时间，实验项目的个数及学时总数要大于学生要求的总学时数，每个实验项目规定人数上限及下限，学生根据实验教学大纲要求自行选定实验时间、内容，写出实验计划书交实验教师审阅同意后实施。
在实践教学中注重培养学生的主体意识，激励学生进行自主学习，由“要我学”转变为“我要学”，以取得较好的实验效果。鼓励教师充分相信学生、尊重学生个性，发挥学生的主观能动性，改变“填鸭式”的知识传授方式，引导学生学会学习并进行研究性学习，将教学目标由知识的转移和传授转变为能力的激发与提高。

2.合理安排实验内容

对内容相近的实验进行合并，有效的避免重复实验。淘汰设备陈旧且不能适应社会发展与技术发展要求的验证性实验，增加设论文导读：
计性的实验内容，尝试将科研课题的研究成果引入到实验室，让学生更好地掌握新技术与新方法，让他们能够更快地适应社会，为以后的工作打下良好的基础。设计一些综合实验，培养学生综合运用理论的能力，从而掌握新的知识和技能，达到实验课教学的预期目的。另外，在实验设备上注重新技术的引进，开拓学生的视野，扩大学生的知识面。如综合性实验“制冷机组性能实验”中采用计算机数据采集系统，要求学生结合Agilent系统的监测曲线，微量调节低温箱中电加热器的电压、暖风机的风量大小来稳定蒸发温度，使系统处于平稳运行状态。

3.丰富教学手段提高学生学习的积极性

将理论教学中广泛使用的计算机辅助教学手段等新技术应用到专业实验教学中去。结合实验特点，利用计算机的绘图、动画技术、三维软件对某些实验设备建模，对于直观性差，各零部件之间的相互联接、配合、运动关系受到实验条件限制的实验，将其结构、原理、工作过程融于动画之中，[6]使一些难以理解的静止图形变成栩栩如生的动画图形。
如综合性实验“制冷机组性能实验”中，要求学生掌握蒸汽压缩式制冷循环的组成和工作原理，但采用的是全封闭式压缩机，其工作原理及内部运动关系很不直观；要求学生掌握单级蒸汽压缩式制冷循环性能测试方法，但是为保证实验效果，管路及换热设备多处保温，弄清楚流体的走向及各部件间的联接都会有些难度。为此采用三维建模软件对此实验台建模，可以将整个实验台进行模拟拆装，压缩机内部运动也以动画视频展示。

4.通过参加科技竞赛，培养学生的团队精神、创新思维和解决实际问题的能力

传统的实验模式比较僵化，束缚了学生的思维，不利于学生创造能力的培养。北京石油化工学院热能与动力工程专业非常重视科技竞赛这一培养和锻炼学生能力的平台，积极引导学生以团队形式参加科技竞赛，凝练新概念，设计新方案，在教师的指导下综合运用所学知识，利用实验室提供的条件，自己动手将想法变成实物，使知识得到彻底的升华。
以自2007年开始举办的大学生制冷空调科技竞赛为例，每一届竞赛北京石油化工学院都有许多学生踊跃报名参加，并获得了良好的成绩。其中2012年北京石油化工学院本科生王欣等3人设计的太阳能空调伞，为炎炎夏日在太阳伞下工作的人们提供了凉爽的工作环境，创新模块得分很高，最终获得了本次竞赛团体一等奖。在上述活动中，教学突破了传统模式，强化了能力训练。[7]实验室给学生提供了自主实践、自主研究、自主探索的机会，有效激发了他们的专业兴趣，充分调动了学生的学习积极性，切实提高了人才培养的质量。在此过程中，本科生充分领略和体验了科研活动的酸甜苦辣，也学会了如何开动脑筋去发现问题和解决问题，拉近了书本知识和现场实践的距离，动手能力得到了极大锻炼，创新意识有了较具体的体现。
专业实验教学注重学生动手能力的培养，注意结合生产实际设置与现场情况贴切的实验，巩固专业知识，培养学生解决问题的能力，完全实现了综合性实验和设计性实验的培养目标。为了吸引学生更多的参加科技竞赛，同时减轻学习压力，可以尝试性的将竞赛项目成果替代一项设摘自：毕业论文答辩流程www.7ctime.com
计性实验或一项综合性实验成绩，由于指导竞赛的教师也参与专业实验的教学，这种方式有了执行的便利。此外，这种方式增强了学生实验动手能力和创新能力，培养了学生良好的科学素质，学生的综合能力得到了很大的提高；丰富了实验教师设计综合性实验和设计性实验的内容；学生实践积极性普遍提高，较好地贯彻了因材施教的方针。

5.实验课程改革的成效

为了考察课程改革的成效，对已经修过本门课程的学生进行了随机问卷调查。调查内容包括以下方面：
（1）课程本身：设置该课程的重要性、学生兴趣度。
（2）授课教师方面：包括教师驾驭能力、教师教学方法灵活多样性、教师课程内容熟悉度、教师讲课清楚、重点突出情况。
（3）授课方式方面：包括综合性与设计论文导读：
性实验设置是否合理、多媒体使用是否合理、考核方式是否合理。
（4）教学效果方面：包括能否学到新的技能、能否提高综合素质和创新能力、对该课程的满意度。
（5）参加科技竞赛项目取得的奖项替代设计性实验或综合性实验成绩是否可行。
三、结束语
近年来，我国教育体制不断地进行深化改革，对本科生的素质教育、创新教育已经提到高校教育改革的首位。在充分调研一些高等院校实验课程运行情况的基础上，尝试对北京石油化工学院热能工程专业实验课程教学方式从开放式实验教学、合理安排实验内容、丰富实验教学手段、参加科技竞赛培养学生创新思维等方面进行改革。通过问卷调查的方式了解了热能工程专业实验课程改革的成效，学生对课程的关注度是最为权重的要素。因此，应该注重教学方式的创新，应把先进的方法、手段引入到实验中，有效调动学生的学习积极主动性，营造研究性学习的氛围，提高教学质量，提高学生的全面素质，培养适合工业界需求的合格工程师。
参考文献：
钱进，龚德鸿，冯胜强.热能与动力工程专业实验教学改革研究[J].中国电力教育，2008，（18）：152-154.
田禾，李俊瑞，王培勋，等.关于热能实验课程改革的探讨[J].中国科教创新导刊，2008，（4）：58.
[3]孙欢，贾功利，侯其考.建设热能与动力工程实验教学中心的探索与实践[J].实验技术与管理，2010，27（8）：125-127.
[4]程清果，李东雄.热能动力、暖通类专业基础课实验教学改革方案初探[J].中国电力教育，2008，（5）：101-103.
[5]蔡晓君，刘湘晨，王丽，等.发挥现代化企业优势 提高生产实习质量[J].实验室研究与探索，2009，28（12）：177-178.
[6]邹同华.热能与动力工程专业实验教学方法与手段探讨[A].制冷空调学科发展与教学研究——第六届全国高等院校制冷空调学科发展与教学研讨会论文集[C].武汉：华中科技大学出版社，2010.
[7]张红光，马国远，刘忠宝，等.注重培养创新精神的热能与动力工程实验教学示范中心建设[J].实验技术与管理，2011，28（3）：11-14.
（责任编辑：孙晴）