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關(guān)鍵詞:節(jié)能減排;全球氣候變化;工程熱力學(xué);教學(xué)
作者簡(jiǎn)介:張昊春(1977-),男,河北萬全人,哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院,講師;王洪杰(1962-),男,山東掖縣人,哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院,教授。(黑龍江 哈爾濱 150001)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2012)05-0052-02
一、歐美教學(xué)體系中的全球氣候變化及節(jié)能減排教學(xué)
工業(yè)革命帶來的現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),使人類的物質(zhì)財(cái)富以史無前例的速度擴(kuò)張。但是,由于這種經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展模式是以使用化石燃料為基礎(chǔ),化石能源生產(chǎn)和消費(fèi)排放的大量溫室氣體導(dǎo)致全球氣候變化,引發(fā)了氣候變暖、極端天氣、氣象災(zāi)難、海平面上升,危及整個(gè)人類的生存和發(fā)展。為遏制全球氣候變化,人類必須大幅減少化石燃料的使用,減少溫室氣體排放。未來的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展模式必須建立在低碳基礎(chǔ)之上,通過低碳發(fā)展,研發(fā)和推廣低碳能源技術(shù)、增加碳匯、發(fā)展碳吸收技術(shù),以及節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、消費(fèi)模式更新和制度創(chuàng)新,大幅提高單位碳排放的生產(chǎn)效率,推動(dòng)應(yīng)對(duì)氣候變化取得新的重大進(jìn)展。這種變化代表著一種新發(fā)展模式的出現(xiàn),必將深刻地改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式。
應(yīng)對(duì)全球氣候變化,加強(qiáng)節(jié)能減排事業(yè)是國家基本國策,也是當(dāng)代高等工程教育中必然要深入和強(qiáng)化的教學(xué)內(nèi)容。但是,目前沒有將其全面而系統(tǒng)納入現(xiàn)有的高等教育培養(yǎng)體系中,在教材、課堂教學(xué)和素質(zhì)培養(yǎng)過程中并沒有占有相應(yīng)的重要地位,如何在現(xiàn)有的教學(xué)體系中整合這部分內(nèi)容成為教育者共同關(guān)注的問題。
2007年,受美國自然科學(xué)基金會(huì)的資助,美國Connecticut大學(xué)舉辦了名為“Frontiers in Transport Phenomena Research and Education:Energy Systems,Biological Systems,Security,Information Technology and Nanotechnology(傳輸現(xiàn)象研究和教育前沿:能源系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、國家安全、信息技術(shù)和納米技術(shù))”的研討會(huì)。國際工程熱力學(xué)領(lǐng)域著名學(xué)者,美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)機(jī)械工程系的Yunus Cengel教授做了題為“Green Practices into Engineering and Non-Engineering Education to Combat Climate Change(工程中引入綠色實(shí)踐及挑戰(zhàn)氣候變化的非工程教育)”的特邀報(bào)告,加拿大皇后大學(xué)的Patrick Osthuizen教授做了題為“Some Factors to Consider in Teaching Renewable Energy in an Undergraduate Engineering Program(在工科本科生教學(xué)計(jì)劃中講授可再生能源的一些考慮因素)”的報(bào)告,旨在改進(jìn)現(xiàn)有的工程教學(xué)體系,從而保證發(fā)達(dá)國家在可再生能源領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)力[1]。
實(shí)際上,長(zhǎng)期以來,與氣候變化、能源高效利用、可再生能源開發(fā)與利用相關(guān)的教學(xué)和素質(zhì)拓展內(nèi)容在歐美的《工程熱力學(xué)》教材與教學(xué)體系中一直得到很好的整合,涉及現(xiàn)實(shí)中與能源相關(guān)的經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)及國家安全問題,既學(xué)以致用,又幫助學(xué)生提高對(duì)工程實(shí)踐及安全的意識(shí),還提高了學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí),代表了當(dāng)前國際領(lǐng)域內(nèi)工程熱力學(xué)教學(xué)的最高水平。如美國內(nèi)達(dá)華大學(xué)(里諾校區(qū))Yunus A. Cengel教授和北卡羅來納州立大學(xué)教授Michael Boles合著的《Thermodynamics:An Engineering Approach》一書[2],是全球范圍內(nèi)最為暢銷的工程熱力學(xué)教材,迄今為止已更新至第7版,其中關(guān)于能源與環(huán)境、氣候變化及能源有效利用的非傳統(tǒng)經(jīng)典內(nèi)容在書中所占的比重越來越大,彰顯了在前言中作者談到的著書宗旨:talks directly to tomorrow's engineers in a simple yet precise manner,that encourages creative thinking,and is read by the students with interest and enthusiasm(直接與未來的工程師以一種簡(jiǎn)單而精確的方式對(duì)話,鼓勵(lì)創(chuàng)新性思維,讓學(xué)生讀起來感興趣并有熱情)。另一個(gè)例子是國際工程熱物理界著名學(xué)者Heniz Herwig教授所著的《Technische Thermodynamik(工程熱力學(xué))》教材[3],包含了溫室效應(yīng)及核能、太陽能、風(fēng)能、生物能等可再生能源在德國的實(shí)際應(yīng)用案例。
二、教學(xué)內(nèi)容的重新分配與系統(tǒng)整合
工程熱力學(xué)是研究熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律及熱能有效利用的科學(xué)?!肮こ虩崃W(xué)”課程是熱工、市政、航空航天等多個(gè)工程類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課之一,課程的教學(xué)目的和主要任務(wù)是使學(xué)生掌握能量轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律,并能正確運(yùn)用這些規(guī)律進(jìn)行熱工過程和熱力循環(huán)的分析計(jì)算[4]。本課程的學(xué)習(xí)不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識(shí),而且為學(xué)生畢業(yè)后解決生產(chǎn)實(shí)際問題和參加科學(xué)研究工作打下一定的理論基礎(chǔ)。以提高能源轉(zhuǎn)換效率為核心內(nèi)容的“工程熱力學(xué)”課程與該主題有著天然的緊密聯(lián)系,可以在傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容中納入現(xiàn)代元素,課程教學(xué)內(nèi)容的重新分配與系統(tǒng)整合如表1所示。
三、實(shí)踐性環(huán)節(jié)
在實(shí)踐性環(huán)節(jié)中,[5]結(jié)合工程專業(yè)的科技創(chuàng)新活動(dòng),通過課程設(shè)計(jì)和課程論文,讓學(xué)生自己查閱資料,自己動(dòng)手分析和解決問題,從而培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力和獨(dú)立研究能力,論文題目有中國可再生能源利用現(xiàn)狀調(diào)研、日常生活節(jié)能方案、教室照明用電浪費(fèi)情況調(diào)查、航天系統(tǒng)能源設(shè)備調(diào)研等。
表2給出了一位2006年本科生完成的《個(gè)人節(jié)能計(jì)劃與實(shí)踐》的主要內(nèi)容。
四、總結(jié)
應(yīng)對(duì)全球氣候變化,節(jié)能減排是當(dāng)代高等工程教育中必然要深入和強(qiáng)化的教學(xué)內(nèi)容,但是目前尚未在教材、課堂教學(xué)和素質(zhì)培養(yǎng)過程中占據(jù)相應(yīng)的地位,在現(xiàn)有的教學(xué)體系中全面而有效整合這部分內(nèi)容,業(yè)已成為國際工程教育界所共同關(guān)注的問題。歐美大學(xué)《工程熱力學(xué)》的教學(xué)體系中有效整合了氣候變化、能源高效利用、可再生能源開發(fā)與利用的內(nèi)容,代表了當(dāng)前國際領(lǐng)域內(nèi)工程熱力學(xué)教學(xué)的最高水平。
筆者在寬專業(yè)和多學(xué)時(shí)“工程熱力學(xué)”教學(xué)實(shí)踐中,將與應(yīng)對(duì)全球氣候變化與節(jié)能減排密切相關(guān)的國家政策、全球能源利用與環(huán)境污染現(xiàn)狀、能源的高效利用和新能源技術(shù)與工程熱力學(xué)各教學(xué)章節(jié)環(huán)節(jié)相整合,并指導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)踐活動(dòng),取得了良好的教學(xué)效果,為“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)與氣候變化與節(jié)能減排的整合進(jìn)行了有效的探索和實(shí)踐。
參考文獻(xiàn):
[1]楊玉順,張昊春,賀志宏.工程熱力學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.
[2]張昊春,王洪杰,竇亞茹.高等工科《工程熱力學(xué)》創(chuàng)新教學(xué)模式研究和實(shí)踐[J],黑龍江教育,2010,(3):153-155.
[3]T.L.Bergman,A.Faghri,R.Viskanta.Frontiers in transport phenomena research and education:Energy systems,biological systems,security,information technology and nanotechnology[J].International J.of Heat and Mass Transfer,51,2008,4599-4613.
論文摘要:分析《工程熱力學(xué)》的教學(xué)實(shí)踐中采用多媒體技術(shù)的必要性,探討多媒體教學(xué)內(nèi)容的選擇、課件的制作、多媒體放映以及多謀體教學(xué)中應(yīng)注意的問題。提出課堂教學(xué)應(yīng)在傳統(tǒng)教學(xué)方式的基礎(chǔ)上合理地應(yīng)用多媒體技術(shù),提高教學(xué)質(zhì)量。
工程熱力學(xué)是熱能與動(dòng)力工程專業(yè)和建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,同時(shí)也是油氣儲(chǔ)運(yùn)工程、化工機(jī)械過程與裝備和石油加工等專業(yè)的選修課。它是一門從工程實(shí)際出發(fā)來論述熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律及其應(yīng)用的基礎(chǔ)性課程。課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、概念抽象、公式圖表繁多、熱力過程變化復(fù)雜以及熱力循環(huán)的表示和分析困難。
多媒體技術(shù)是文本、圖像、動(dòng)畫、聲音等運(yùn)載信息的媒體結(jié)合體,以圖文并茂的形式為工程熱力學(xué)教學(xué)提供了多樣化、多視角、立體化的教學(xué)信息空間。在工程熱力學(xué)的課堂教學(xué)中,合理、適當(dāng)?shù)牟捎枚嗝襟w技術(shù),不僅充實(shí)了教學(xué)內(nèi)容,而且使課堂教學(xué)更加生動(dòng)形象,提高了教學(xué)質(zhì)量,教學(xué)效果良好吼
一、多媒體教學(xué)的必要性
工程熱力學(xué)課程的基本理論應(yīng)用部分涉及許多圖片、圖形,內(nèi)容圍繞工作原理圖、系統(tǒng)循環(huán)圖展開,傳統(tǒng)的板書教學(xué)需占大量的課堂時(shí)間手工繪制,效果不太理想,如果利用計(jì)算機(jī)制作成多媒體課件,集光、形、色于一體,形象直觀、內(nèi)容生動(dòng),可以使視覺和聽覺同時(shí)發(fā)揮作用,增加課堂授課的生動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,有利于學(xué)生認(rèn)知能力的開發(fā)和對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。
〔一)及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容。多媒體輔助教學(xué),可以節(jié)約板書時(shí)間,有效地拓寬教學(xué)空間,在有限的時(shí)間內(nèi)提供更多信息量,使教師有更多的時(shí)間進(jìn)行重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)的講解?,F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,日新月異,而部分教材內(nèi)容不可能及時(shí)更新,在課件制作中可補(bǔ)充大量最新技術(shù)資料,不僅解決教材內(nèi)容相對(duì)滯后的問題,而且可引薦專業(yè)發(fā)展的前沿信息,拓展學(xué)生的視野。
(二)完善傳統(tǒng)教學(xué)手段。多媒體將傳統(tǒng)教學(xué)手段難以表達(dá)的內(nèi)容和難以觀察到的微觀熱現(xiàn)象通過文字、圖像、聲音和動(dòng)畫等形式生動(dòng)的表現(xiàn)出來,加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解,激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)能動(dòng)性。另外多媒體可通過字體的縮放、顏色的變化或明暗交替以及動(dòng)態(tài)出現(xiàn)等方式來強(qiáng)調(diào)重點(diǎn),使學(xué)生印象深刻,更容易記住這些知識(shí)點(diǎn)。
(三)增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)。工程熱力學(xué)中有許多抽象的概念和過程,如孤立系統(tǒng)、平衡狀態(tài)、壓縮過程、水蒸汽定壓發(fā)生過程等。僅通過書本上的概念和簡(jiǎn)單的插圖來講述或通過學(xué)生的想象來理解、掌握這些知識(shí)點(diǎn)是非常困難的,而借助多媒體技術(shù)就能使這些問題迎刃而解。多媒體課件支持FLASH動(dòng)畫}WMV,AVI視頻等播放插件。如在講解內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)和原理時(shí),采用FLASH制作簡(jiǎn)單的動(dòng)畫來演示汽車內(nèi)燃機(jī)的工作過程,學(xué)生在動(dòng)畫中能非常直觀地看到內(nèi)燃機(jī)的吸氣、壓縮、燃燒和排氣,再配合P-V圖畫出熱力過程,看起來一目了然,有利于學(xué)生對(duì)過程的理解和掌握,進(jìn)而分析不同的壓縮過程所需功耗的不同。同時(shí)結(jié)合一些有趣的思考題。如:為何給球打氣時(shí)用濕布裹住氣筒外壁能節(jié)省體力?汽車油門是控制油量還是空氣量?這樣既能有效鞏固壓縮機(jī)省功原理,又與現(xiàn)實(shí)生活緊密聯(lián)系,極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、多媒體教學(xué)內(nèi)容的選擇
國內(nèi)各類院校能源動(dòng)力類專業(yè)基本都開設(shè)了工程熱力學(xué)課程,但可供課程使用的優(yōu)良教材數(shù)量有限,且教材更新較慢,特別是工程背景和應(yīng)用方面的知識(shí)較為匾乏。為此,首先應(yīng)根據(jù)各高校學(xué)科專業(yè)特色,選擇合適的教材和參考書,為多媒體課件制作提供最基本的知識(shí)體系保障。其次各專業(yè)知識(shí)是相通的,但側(cè)重點(diǎn)不一樣,應(yīng)補(bǔ)充介紹同一概念在不同工程運(yùn)用背景下的區(qū)別和聯(lián)系,讓學(xué)生能更好的理解基本概念做到融會(huì)貫通。比如,熱力學(xué)能是工質(zhì)的內(nèi)部?jī)?chǔ)存能,是溫度和比容的函數(shù)。工程流體力學(xué)課程中,認(rèn)為液體流動(dòng)中溫度和比容為常數(shù),所以熱力學(xué)能不變,研究中可以忽略。而工程熱力學(xué)研究中,熱力學(xué)能是重要的狀態(tài)參數(shù),不能忽略其變化。最后要結(jié)合專業(yè)特色,拓展工程實(shí)踐知識(shí),開展相關(guān)工程應(yīng)用專題講座,避免計(jì)算時(shí)出現(xiàn)手提吹風(fēng)機(jī)功率在60KW以上,甚至達(dá)363KW,而汽輪機(jī)噴管出口速度只有十幾米每秒的低級(jí)常識(shí)性錯(cuò)誤。
三、多媒體課件制作應(yīng)注意的問題
多媒體電子教案存在直觀、形象、生動(dòng)、圖形圖像功能強(qiáng)大、易于展示最新科研成果、教學(xué)信息量大、學(xué)生易于復(fù)習(xí)等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)存在單幅信息量少、幅間信息不連貫、前后呼應(yīng)不夠、學(xué)生思維不易跟上等問題。在制作時(shí)應(yīng)該揚(yáng)長(zhǎng)避短處理好以下幾點(diǎn)問題。
(一)多媒體模板的制作。多媒體課件需合理照顧章節(jié)間的關(guān)系,但每張幻燈片的空間有限,難以有效發(fā)揮“標(biāo)題”和“正文”的相互呼應(yīng)。合理制作多媒體模板,是增加課件內(nèi)容邏輯性和關(guān)聯(lián)性的重要保證。為此,應(yīng)根據(jù)教學(xué)大綱內(nèi)容制作本章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的主題目錄,教學(xué)時(shí)采用超鏈接的方式打開。其次建議每張幻燈片分成三個(gè)區(qū)域:標(biāo)題區(qū)、正文區(qū)和腳注區(qū),并用橫線嚴(yán)格區(qū)分,做成統(tǒng)一的模板。在標(biāo)題區(qū)右上角,角注本章標(biāo)題,而在標(biāo)題區(qū)中央插人本節(jié)標(biāo)題。正文第一行插入本節(jié)幻燈片主要內(nèi)容標(biāo)題,與正文呼應(yīng),使信息盡量連貫。腳注區(qū)可插人授課日期,頁碼等輔助信息,保證每頁幻燈片的完整性。最后,應(yīng)制作復(fù)習(xí)提綱,與首頁主題目錄提綱和正文重點(diǎn)內(nèi)容呼應(yīng)。
(二)文字內(nèi)容的確定。工程熱力學(xué)作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,基本概念、基本原理、基本方法是要求學(xué)生掌握的重點(diǎn),需要通過大量的文字來進(jìn)行表述,因而課件上的文字內(nèi)容不可避免要占有較大篇幅。需要特別注意的是切忌將大量教材內(nèi)容原文照搬到課件上,授課時(shí)照本宣科。文字內(nèi)容的確定必須經(jīng)過反復(fù)推敲、歸納和總結(jié),將核心內(nèi)容提煉出來,完整的表述則通過授課或與同學(xué)之間的討論來完善。古人云:文章千古事,得失寸心知。幻燈片制作也是一樣,一定要精益求精。建議每張幻燈片不超過四段文字,每段文字不超過兩行。在需要特別強(qiáng)調(diào)的地方如前提條件和重要結(jié)論要點(diǎn),用特殊強(qiáng)化處理標(biāo)注,如PPT自帶的紅色五角星符號(hào)。當(dāng)然對(duì)于課程中一些經(jīng)典的概念和原理如孤立系統(tǒng)嫡增原理等建議給出原文,讓學(xué)生根據(jù)自己的理解提煉或用自己的言語表述,以加強(qiáng)對(duì)概念或原理的理解,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
(三)圖像的選擇與處理。多媒體課件的優(yōu)勢(shì)就是圖片功能強(qiáng)大,需要充分發(fā)揮。應(yīng)選擇既反映工程實(shí)際又具有較高清晰度和對(duì)比度的優(yōu)良圖片,這樣才不會(huì)出現(xiàn)投影放大后的圖像失真的問題,這一點(diǎn)需嚴(yán)格遵循寧缺勿濫的原則。對(duì)于原理性圖,如果直接采用軟件從書本上復(fù)制粘貼由于涉及圖像格式轉(zhuǎn)化會(huì)導(dǎo)致圖像像素丟失,圖像失真,建議利用PPT自帶的畫圖工具繪制,這樣既可以對(duì)圖像中各類曲線實(shí)現(xiàn)不同顏色、線條標(biāo)記,又可以在播放時(shí)實(shí)現(xiàn)分層逐級(jí)播放。另外結(jié)合PPT動(dòng)畫播放功能里的“擦除”效果,可實(shí)現(xiàn)曲線的動(dòng)態(tài)繪制過程,利于學(xué)生理解和掌握熱力過程曲線。比如,理想氣體幾種基本熱力過程在P-V圖上同時(shí)出現(xiàn)時(shí)曲線煩亂,各區(qū)間物理意義復(fù)雜易混淆。采用上述方法可以得到很好的解決。
(四)多媒體課件的放映。在課件放映時(shí),文字的出現(xiàn)應(yīng)設(shè)為逐行或逐字播放,讓學(xué)生有時(shí)間記筆記和思考,不宜像放電影一樣整屏播出,此時(shí)內(nèi)容繁多,眉毛連著胡子,學(xué)生分不清主次,很容易走神,更談不上理解和掌握。
作者的體會(huì)是應(yīng)根據(jù)講解的思路和過程,逐級(jí)播放。特別是涉及公式推導(dǎo)時(shí),應(yīng)模擬黑板推導(dǎo)的過程,逐步或分塊出現(xiàn)。當(dāng)然,這也會(huì)造成教師頻繁使用電腦,影響教師講解和學(xué)生思考的連貫性。建議使用多功能激光筆,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制幻燈片播放。這樣教師一方面不用局限于講臺(tái)上,活動(dòng)空間得到大大解放,另一方面也可以到講臺(tái)下加強(qiáng)與學(xué)生的近距離互動(dòng)討論,有效維護(hù)課堂記錄。
四、多媒體教學(xué)中需注意的問題
效果優(yōu)良的多媒體教學(xué)也存在學(xué)生視覺疲勞問題,這與黑板教學(xué)相比是一個(gè)固有缺陷。據(jù)贛南醫(yī)學(xué)院的一份調(diào)查數(shù)據(jù)顯示。大學(xué)生在課堂上被多媒體教學(xué)光照時(shí)間太長(zhǎng),學(xué)生連續(xù)2個(gè)課時(shí)接受多媒體教學(xué),約22%產(chǎn)生輕度視覺疲勞,連續(xù)4個(gè)課時(shí),輕度視覺疲勞則高達(dá)61%??梢?,培養(yǎng)一支高素質(zhì)多媒體教學(xué)課件制作隊(duì)伍,是消除學(xué)生視覺疲勞和提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。積極參加多媒體教學(xué)課件制作學(xué)習(xí)班,學(xué)習(xí)適用于大學(xué)生最佳課件制作視覺效果的理論與方法,制定多媒體教學(xué)課件制作視覺審美的基本要素、基本規(guī)范和基本參數(shù)。
同時(shí)多媒體授課時(shí)光線較暗,如果課堂授課時(shí)教師只是點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo),學(xué)生瞪大雙眼看,相互之間缺乏交流,學(xué)生容易昏昏欲睡。因此教師不能只站在講臺(tái)前一字不差地朗讀講課,應(yīng)當(dāng)隨時(shí)觀察學(xué)生聽課的精神狀態(tài),適當(dāng)?shù)刈叩狡聊磺爸更c(diǎn)內(nèi)容,或者豐富教師自身的面部表情和肢體語言,利用提問、現(xiàn)場(chǎng)討論等互動(dòng)交流以活躍課堂氣氛與調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
此外,使用多媒體教學(xué)的同時(shí)要合理的利用板書。聲像俱佳的課件相比于傳統(tǒng)的板書,雖然能夠給學(xué)生更直觀的感受,但稍縱即逝的課件來得快,去得也快,很難給學(xué)生留下深刻印象。對(duì)于一些重要的公式和圖表,要結(jié)合板書推導(dǎo)和繪制。板書是課堂教學(xué)的重要輔助手段。
1熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的發(fā)展歷程概述
熱經(jīng)濟(jì)學(xué)起源與20世紀(jì)50年代末期,創(chuàng)始人為美國的Tribes。他在其指導(dǎo)的博士論文能量系統(tǒng)的火用分析中,第一次將經(jīng)濟(jì)因素引入到了火用分析之中,并首次提出了通過系統(tǒng)逐個(gè)尋優(yōu)達(dá)到全局最優(yōu)的目的。到20世紀(jì)60年代中期,熱經(jīng)濟(jì)學(xué)初步有了完善的體系,并被學(xué)術(shù)界命名為thermo-economics。
Tribes的學(xué)生Revamps還發(fā)表了熱經(jīng)濟(jì)學(xué)孤立化原理的數(shù)學(xué)論證。隨后,美國的另一學(xué)派代表人物R.Gaggioli,他以代數(shù)為主要數(shù)學(xué)計(jì)算模式,進(jìn)而發(fā)展了代數(shù)模式的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)。德國的Beyer,結(jié)構(gòu)系數(shù)模式經(jīng)濟(jì)學(xué)發(fā)展為符號(hào)經(jīng)濟(jì)學(xué),也稱知陣模式熱經(jīng)濟(jì)學(xué)(因?yàn)槲鞣絿伊?xí)慣稱知陣為符號(hào)),知陣模式代表了熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的成熟階段。
到了1995年,王加漩等科學(xué)工作者開始在我國推行國際上各種流派的火用經(jīng)濟(jì)學(xué)的先進(jìn)理論。部分學(xué)者根據(jù)我國的具體國情對(duì)其研究應(yīng)用,并且已經(jīng)取得了一定的成就,逐漸形成了各自的流派。
2熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理與優(yōu)勢(shì)
目前存在的能量評(píng)價(jià)方法包括以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)的能量分析法。這種分析法雖然操作簡(jiǎn)單,且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,但評(píng)價(jià)值側(cè)重于量而沒有評(píng)價(jià)質(zhì)。另一種是以熱力學(xué)第一定律和第二定律和火用平衡理論為框架的火用分析法。這種方法在對(duì)能量系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析優(yōu)化的時(shí)候,得出的結(jié)果往往無法顧及經(jīng)濟(jì)因素。目前最為科學(xué)全面的分析是法是本文研究的將熱力學(xué)分析與經(jīng)濟(jì)因素綜合分析的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析法也稱火用經(jīng)濟(jì)學(xué)分析法。這種方法結(jié)合了工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、系統(tǒng)工程、最優(yōu)化技術(shù)以及決策理論等基本思想,兼顧能量使用的量與質(zhì),并將系統(tǒng)的火用流價(jià)格數(shù)據(jù)化,能夠評(píng)估兼顧能量使用效率與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的綜合結(jié)果,這種分析法在復(fù)雜的工程分析、診斷、優(yōu)化、改進(jìn)中,都有重大作用,技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯。
熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的分析能夠全面輔助系統(tǒng)的優(yōu)化,它的基本原理是在進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化時(shí),確定考慮的變量及變量之間的關(guān)系,然后選擇約束條件和決策變量,最后用數(shù)學(xué)手段描述出目標(biāo)函數(shù)與約束方程,進(jìn)行求解。求解答案能夠?qū)?xiàng)目設(shè)計(jì)提供重要參考資料,包括對(duì)可行方案的選擇、對(duì)改進(jìn)措施的評(píng)價(jià)、對(duì)成本的真實(shí)計(jì)算以及單元系統(tǒng)的維護(hù)與更替。
3熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的應(yīng)用
熱經(jīng)濟(jì)學(xué)是分析現(xiàn)代工程系統(tǒng)中一切與能力相關(guān)的系統(tǒng)的熱力學(xué)方法,一般來說,從原則上區(qū)分,可以分為兩大類方法,一是在卡諾和克勞修斯研究框架中,利用系統(tǒng)能平衡概念分析的系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的完善程度,通過把被研究系統(tǒng)與卡諾循環(huán)理想循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比,從它們之間的接近的程度判定系統(tǒng)的完善程度。
二是以吉布斯理論為框架,采取熱力學(xué)勢(shì)概念的分析方法,分析系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換過程,以熱力學(xué)勢(shì)為分析重點(diǎn),進(jìn)而分析各種形式之下功的數(shù)值。從這一原理出發(fā),我們可以評(píng)估被分析系統(tǒng)任意一點(diǎn)上的物流與能流所做功的性能。這一點(diǎn)能夠無視系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度而直接對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行評(píng)估,所以,我們可以充分利用這一方法的特點(diǎn),分析得到需要的全部信息。這種方法,首先在化學(xué)熱力學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,而其他領(lǐng)域一般仍沿用第一類方法。
在我國熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析法被引入到熱力系統(tǒng),我國學(xué)者首先主要通過概念模型來分析熱力系統(tǒng),并實(shí)際通過繪制結(jié)構(gòu)圖對(duì)實(shí)際操作進(jìn)行了指導(dǎo),熱經(jīng)濟(jì)學(xué)理論并且被用于分析復(fù)雜的能量體系,模擬故障診斷,并用于計(jì)算成本。
在系統(tǒng)的優(yōu)化方面,熱經(jīng)濟(jì)學(xué)被用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析,分析的內(nèi)容包括燃料、產(chǎn)品流的成本,和最紅產(chǎn)品的形成過程,在此過程中,通過計(jì)算編輯火用成本的變化能夠建立能量損耗分析模型,實(shí)現(xiàn)了在線診斷系統(tǒng)性能的目標(biāo),隨后熱經(jīng)濟(jì)學(xué)概念引入到火電機(jī)組,建立了加熱器故障診斷指標(biāo)的通用數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)了加熱器故障診斷的可能性。還有學(xué)者通過研究火用流的計(jì)價(jià)和費(fèi)用分配問題,對(duì)把輸入的火用流進(jìn)行拆分,提出了基于能級(jí)相近最大化相供的火用流計(jì)價(jià)策略,并將此原理應(yīng)用于熱電聯(lián)產(chǎn)熱力系統(tǒng)之中。
生態(tài)系統(tǒng)的求解問題通常會(huì)遇到非線性問題和含義的穩(wěn)定問題,對(duì)這類問題進(jìn)行求解,必須使用微分幾何與張量代數(shù)、步驟較為繁瑣,且這些方法難度較大。再忽略精度細(xì)微誤差的前提之下,我們可以使用網(wǎng)絡(luò)熱力學(xué)方法去求解,網(wǎng)絡(luò)熱力學(xué)分析法是近年來發(fā)展并逐漸成熟的計(jì)算方法,雖然目前仍有待完善,但是前景光明。
[關(guān)鍵詞] 專業(yè)基礎(chǔ)課;創(chuàng)新型人才;教學(xué)方法;實(shí)驗(yàn)教學(xué);考試改革
[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1005-4634(2011)06-0074-03
根據(jù)“厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、強(qiáng)能力”的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略,華北電力大學(xué)制訂了熱能動(dòng)力工程專業(yè)2008版本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案,確定了“培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高,具有一定創(chuàng)新能力、較強(qiáng)實(shí)踐能力和良好發(fā)展?jié)摿Φ母呒?jí)專門人才”的培養(yǎng)目標(biāo)。教學(xué)計(jì)劃中突出了創(chuàng)新型人才的培養(yǎng),要求明確各課程及其教學(xué)環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)中的地位,進(jìn)一步發(fā)揮其培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的作用。
專業(yè)基礎(chǔ)課程作為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),起著舉足輕重的地位[1]。其教學(xué)目的是要求學(xué)生掌握課程的基本理論、基本方法和基本實(shí)驗(yàn)技能,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力,通過知識(shí)的不斷積累和融合,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。教學(xué)過程涉及教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考試方法等多個(gè)環(huán)節(jié)。目前,各教學(xué)環(huán)節(jié)均存在可深層次挖掘的潛力,尚未充分發(fā)揮在人才培養(yǎng)、尤其是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的作用。這表現(xiàn)在教學(xué)方法上仍為“師授生錄”的傳統(tǒng)模式、學(xué)生主體作用不突出;教學(xué)內(nèi)容上為重理論、輕實(shí)踐的“一手硬、一手軟”現(xiàn)象;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),深層次和邊緣性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象未被重視和挖掘;考試方法多為理論內(nèi)容,忽視實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容等諸多方面。教學(xué)實(shí)踐中,如能對(duì)上述各環(huán)節(jié)進(jìn)行深入研究和探討,充分挖掘其深層次內(nèi)涵,并在實(shí)踐中加以實(shí)施,必能有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
本文以華北電力大學(xué)熱能動(dòng)力工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課工程熱力學(xué)、流體力學(xué)和傳熱學(xué)為研究對(duì)象,旨在通過深入研究各教學(xué)環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng),尤其是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的地位和作用,達(dá)到全面提高教學(xué)效果的目的,將培養(yǎng)目標(biāo)真正落到實(shí)處。
1 明確教學(xué)目的
教學(xué)目的是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的指南和方向。熱能動(dòng)力工程專業(yè)設(shè)置有電廠熱能動(dòng)力工程、電廠集控運(yùn)行、制冷與空調(diào)工程等三個(gè)專業(yè)方向。三個(gè)方向雖有不同,但其專業(yè)基礎(chǔ)課均為工程熱力學(xué)、流體力學(xué)和傳熱學(xué),是學(xué)習(xí)各后續(xù)專業(yè)課的前提和基礎(chǔ)。這三門課程既相互獨(dú)立,又相互銜接,如流體力學(xué)的學(xué)習(xí)需要工程熱力學(xué)的知識(shí),傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)又以工程熱力學(xué)和流體力學(xué)的內(nèi)容為基礎(chǔ),因此開課順序依次為工程熱力學(xué)、流體力學(xué)和傳熱學(xué)。
三門專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)目的又各具特色。工程熱力學(xué)的教學(xué)目的是通過學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)的基本理論和基本知識(shí),重點(diǎn)掌握熱力學(xué)基本概念,熱力學(xué)第一、第二定律,水和水蒸氣性質(zhì),動(dòng)力裝置循環(huán)和制冷循環(huán)等。流體力學(xué)要求學(xué)生掌握流體力學(xué)基本概念和基本理論,重點(diǎn)掌握流體的平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律、勢(shì)流理論、邊界層理論、相似原理和氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)等。傳熱學(xué)的目的是使學(xué)生掌握有關(guān)熱量傳遞的基本理論知識(shí)(熱傳導(dǎo)、對(duì)流換熱、輻射換熱和換熱器),具備分析和計(jì)算傳熱學(xué)問題的能力。同時(shí),各專業(yè)基礎(chǔ)課均要求掌握一定的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)操作技能。
熱能動(dòng)力工程專業(yè)中的諸多實(shí)際現(xiàn)象或科學(xué)問題,可能需要其中一門或多門課程的知識(shí),或者可以從不同方向進(jìn)行分析,進(jìn)而達(dá)到全面認(rèn)識(shí)的目的。因此,上述三門課程的學(xué)習(xí)不可偏廢,而且只有明確了各專業(yè)基礎(chǔ)的教學(xué)目的和要求,才能達(dá)到人才培養(yǎng)的基本要求。
2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)內(nèi)容是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的核心。教師應(yīng)根據(jù)課程教學(xué)大綱的要求,明確教學(xué)內(nèi)容中的基本要求和核心要求。在此基礎(chǔ)上,適當(dāng)拓寬、拓展教學(xué)內(nèi)容,同時(shí)密切關(guān)注、跟蹤本專業(yè)不斷涌現(xiàn)的新的發(fā)展方向,不斷將與課程相關(guān)的新問題、新現(xiàn)象和新理論補(bǔ)充進(jìn)來,通過豐富和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。
如工程熱力學(xué)中,對(duì)于復(fù)雜動(dòng)力裝置的分析以往多從熱I律(焓)角度進(jìn)行研究,而目前文獻(xiàn)多從熱II律(焓和熵)角度出發(fā),以找到節(jié)能降耗的薄弱環(huán)節(jié)和實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用;又如流體力學(xué)和傳熱學(xué)近年來涌現(xiàn)了大量新問題,如微納尺度內(nèi)流體的流動(dòng)與傳熱,活性劑溶液鋪展過程的指進(jìn)現(xiàn)象,負(fù)壓狀態(tài)下液滴的霧化過程等,以及新技術(shù)的應(yīng)用,如高速攝像技術(shù)、PIV測(cè)速技術(shù)等等。在這些方面,教師可結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀,或自身的科研進(jìn)展和興趣,將新的科學(xué)現(xiàn)象、科研成果融入本科教學(xué),在拓寬知識(shí)面和提高學(xué)生科研興趣時(shí),逐漸培養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新型人才,并使部分有想法的同學(xué)提前進(jìn)入預(yù)研狀態(tài)。
3 改進(jìn)教學(xué)方法
教學(xué)方法是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié),教學(xué)方法不同其教學(xué)效果也會(huì)有所不同。對(duì)于專業(yè)基礎(chǔ)課,教學(xué)內(nèi)容多為經(jīng)典的理論內(nèi)容或方程推導(dǎo),并由此展開實(shí)際應(yīng)用的討論,目前這類課程多采用以教師為主的講授式方法。授課中,以教師為主體,學(xué)生基本處于被動(dòng)位置,學(xué)生在課堂上很少主動(dòng)提問或敢于就不同見解與教師商榷[2,3]。實(shí)踐表明,這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式不僅不能發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,也不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此,轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、改進(jìn)教學(xué)方法,逐步形成研究型教學(xué)的現(xiàn)代教育理念就成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的迫切需要。當(dāng)然,不同的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式,切不可盲目“一刀切”。對(duì)于基礎(chǔ)性和原理性的內(nèi)容,仍以教師講授為主;在此前提下,針對(duì)課程有關(guān)內(nèi)容(如持不同觀點(diǎn)),通過合理運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、準(zhǔn)研討式教學(xué)[4]等形式,鼓勵(lì)學(xué)生廣開思路,敢于“于不疑處有疑”,在積極主動(dòng)的教學(xué)活動(dòng)中促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。
發(fā)揮學(xué)生主體作用是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的催化劑。為此,教師應(yīng)逐步樹立教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的教學(xué)理念[5]。教學(xué)中,積極創(chuàng)造良好的課堂氛圍,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣,使其逐步成為教學(xué)活動(dòng)的主角,從而將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力、將興趣轉(zhuǎn)化為動(dòng)力、將質(zhì)疑和問題轉(zhuǎn)化為研究課題。例如流體力學(xué)中,機(jī)翼理論中關(guān)于機(jī)翼升力的形成過程,又如關(guān)于邊界層分離現(xiàn)象中的分離位置,這些內(nèi)容在不同教材有著不同的觀點(diǎn),同學(xué)可自行查閱書籍和文獻(xiàn),進(jìn)而展開討論;傳熱學(xué)中,如何正確理解外掠圓管換熱局部換熱系數(shù)在不同雷諾數(shù)下的回升現(xiàn)象與邊界層發(fā)展和分離的關(guān)系,以及各種新型高效換熱器的型式和機(jī)理,而且同學(xué)均充分發(fā)揮想象力,從理論上提出新型換熱器。另外,有些拓展性內(nèi)容也可讓學(xué)生講解,如流體力學(xué)講到超聲速流動(dòng)及其現(xiàn)象時(shí),對(duì)于音障現(xiàn)象及其對(duì)飛機(jī)的影響,可由1名同學(xué)來講,既拓展了知識(shí)面,又激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。
教學(xué)之外,針對(duì)學(xué)生對(duì)知識(shí)的求知欲、對(duì)新問題和未知現(xiàn)象的探索精神,充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性和獨(dú)立思考的能力,鼓勵(lì)學(xué)生敢于想象,大膽提出自己的設(shè)想和觀點(diǎn),逐步達(dá)到學(xué)以致用、能力和水平逐步提高的目的。目前,部分學(xué)生在專業(yè)教師指導(dǎo)下,利用動(dòng)力系實(shí)驗(yàn)基地,積極參與全國和學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃、數(shù)學(xué)建模比賽、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯和大學(xué)生節(jié)能大賽等科技活動(dòng),以及教師的一些縱、橫向科研項(xiàng)目中。通過主持或參與具體的科研項(xiàng)目,不斷發(fā)現(xiàn)和解決新問題,逐步提高了自身的創(chuàng)新能力,同時(shí)也鍛煉了組織能力,培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)精神,綜合能力得到明顯提升。通過上述實(shí)踐活動(dòng),目前已涌現(xiàn)出一些具有一定創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的學(xué)生,或發(fā)表了學(xué)術(shù)論文,或授權(quán)了實(shí)用新型專利。而且也作為保送研究生的優(yōu)選條件之一,也進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生的參與熱情和科研積極性。
4 挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有力手段。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是對(duì)理論內(nèi)容的實(shí)際驗(yàn)證,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和分析能力的重要措施[6],也是發(fā)揮學(xué)生主體作用的最有效的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一。專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證性和綜合性實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)側(cè)重對(duì)基本原理的驗(yàn)證和再現(xiàn),綜合性實(shí)驗(yàn)則側(cè)重于較復(fù)雜現(xiàn)象的分析,二者側(cè)重點(diǎn)各有不同。實(shí)驗(yàn)中,若能充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和探究精神,通過深挖實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)涵,鼓勵(lì)對(duì)有關(guān)邊緣性現(xiàn)象的觀察和深層次問題的探索,勢(shì)必能在很大程度上提高培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力。因此,實(shí)驗(yàn)中,強(qiáng)調(diào)學(xué)生親自動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)、主動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、獨(dú)立思考問題和解釋問題。
驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)也能在很大程度上提高學(xué)習(xí)效果。如流動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)中,在突然擴(kuò)大的流動(dòng)通道內(nèi),可清晰地觀察到突擴(kuò)前的截面上其流線為接近于平行直線,這也是為何在理論分析中可以把該截面近似作為緩變流截面的原因所在,若不通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,僅靠想象既不直觀又缺乏說服力,而且可通過改變流速,進(jìn)一步驗(yàn)證這一假設(shè)是否始終成立。又如流體力學(xué)中的伯努利方程實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)了各測(cè)點(diǎn)處的總水頭和靜水頭在不同流量下沿流動(dòng)方向的變化規(guī)律,若脫離實(shí)驗(yàn)過程,也可以從能量守恒和能量轉(zhuǎn)換的角度得出上述規(guī)律,這當(dāng)然需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和分析能力,但理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合,可起到事半功倍的效果。
綜合實(shí)驗(yàn)更能全面考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和運(yùn)用知識(shí)的能力。如換熱器綜合實(shí)驗(yàn)中,為何對(duì)于相同的換熱器結(jié)構(gòu),逆流情形下的傳熱系數(shù)要小于順流情形;并聯(lián)管路特性及流量分配實(shí)驗(yàn)中,為何具有相同結(jié)構(gòu)的各并聯(lián)管道其流量不同,壓力損失也不同;離心泵并聯(lián)及工況調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)中,在不同負(fù)荷下,采用共用閥和非共用閥進(jìn)行調(diào)節(jié)其經(jīng)濟(jì)性為何不同;邊緣性現(xiàn)象,如泵性能實(shí)驗(yàn)中的汽蝕特征及噪聲特性也值得進(jìn)一步研究。
另外,對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,坐標(biāo)系選用線性坐標(biāo)還是對(duì)數(shù)坐標(biāo),參數(shù)是以有量綱還是無量綱形式進(jìn)行整理,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)壞點(diǎn)的正確剔除和有效數(shù)據(jù)的保留等,都有充分發(fā)揮的余地,也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思考問題和獲得正確結(jié)果的關(guān)鍵之處。
5 改革考試方法和內(nèi)容
考試作為教學(xué)活動(dòng)的最后一環(huán),是教學(xué)成效和學(xué)習(xí)效果的綜合反映,教學(xué)過程的各個(gè)環(huán)節(jié),尤其是薄弱環(huán)節(jié)都可以從成績(jī)分布上反映出來。因此,考試方法和內(nèi)容是否能夠有效地反映了教和學(xué)的全過程,將在一定程度上影響創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。為此,筆者一改過去單純采用閉卷考試的方法,從內(nèi)容到形式上進(jìn)行了多方面嘗試,探討了多種教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合的考試方法,力求實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)效果的全過程評(píng)價(jià)。
目前,在考試內(nèi)容方面,一是在符合教學(xué)大綱要求的前提下,將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容納入考核范圍,分值為150%,內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和參數(shù)變化的分析、儀器的測(cè)量原理和用途等。實(shí)踐表明,此項(xiàng)措施的實(shí)施在很大程度促進(jìn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程的重視,取得了預(yù)期的效果。二是增加了理論聯(lián)系實(shí)際較強(qiáng)的題目,或綜合性題目或拓展性題目,分值為10%,進(jìn)一步提高提煉科學(xué)問題或全面綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,也有助于發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新型的學(xué)生。在考試方法方面,采取了包括開卷考試、期中+期末考試、實(shí)驗(yàn)成績(jī)+期末考試、平時(shí)測(cè)評(píng)+期末考試等在內(nèi)的多種方式。無論是開卷還是閉卷,均將復(fù)雜必要的公式附在試卷上或給出相關(guān)提示,將考核重點(diǎn)放在知識(shí)的應(yīng)用能力和分析能力上面。期中+期末和平時(shí)+期末這兩種方式通過強(qiáng)調(diào)平時(shí)的知識(shí)積累和復(fù)習(xí),做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、及時(shí)解決問題。
總之,以專業(yè)基礎(chǔ)課為載體,通過深挖和細(xì)化教學(xué)活動(dòng)各環(huán)節(jié)的深層次潛力,將創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)的全過程,可促進(jìn)教學(xué)效果和人才質(zhì)量的全面提高。
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英文名稱:Journal of Chemical Industry and Engineering(China)
主管單位:中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)
主辦單位:中國化工學(xué)會(huì)
出版周期:半月
出版地址:北京市
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種:中文
開
本:大16開
國際刊號(hào):0438-1157
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