面向卓越工程师培养的热工基础与设备课程改革*

杨 林

(贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳 550025)



面向卓越工程师培养的热工基础与设备课程改革*

杨 林

(贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳 550025)

《热工基础与设备》是本科无机非金属材料工程专业重要的专业基础课，是一门需要理论与实际紧密结合的课程。在面向卓越工程师培养要求下，采用校企合作、改革教学内容及考核方式，这不仅可以提升学生对热工设备的工程设计能力，而且还可加深学生对热工基础理论知识的理解，最终形成一个“实践、认识、再实践、再认识”的课程学习体系，为“卓越工程师教育培养计划”参与高校进行专业课程教学内容的改革探索提供参考。

卓越工程师；热工基础与设备；教学改革

“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是我国家中长期教育改革和发展的重大改革项目[1]。为了实现“卓越计划”培养卓越工程师所提出的要求以及目标，这就要求各参与高校根据本校实际情况制定“卓越计划”的培养标准，以及构建满足学校培养标准的课程体系和教学内容[2]。

无机非金属材料工程专业是我校化学与化工学院的特色专业，其中《热工基础与设备》又是本专业的主干课程。传统的课程教学内容是单一地让学生掌握气体力学基础理论、传热原理、传质过程等硅酸盐材料生产制备过程中所涉及的热工基本理论与设备的专业知识。从当前的教学形式及专业发展需求来看，存在一些不足之处：一是学生对热工操作单元认识不够，工程意识不强。二是课程教学内容采用讲解及灌输的教学模式，学生缺乏学习兴趣。三是理论与实践脱节，没有设置一些实践课程，学生缺乏解决和分析实际热工工程问题的能力。

因此，本文根据“卓越计划”的总体要求，面向卓越工程师的培养，对《热工基础与设备》课程教学内容进行了相应的改革探索。首先从促进学生的学习主动性出发，提高教学团队，改革课程教学内容，改变教学方法，注重实践教学环节的应用，培养学生的创新意识、创新思维、创新技能和创新素质为目标，达到本课程较理想的教学效果，以期为“卓越计划”参与高校进行专业课程教学内容的改革探索提供参考。

1 促进学习主动性

学生的思想状态，学习动机及心理等方面直接影响课程教学的效果。长期以来，我国的大学教育主要以学生未来就业为导向的教育模式，忽视了培养学生应对课程学习具有主动性的重要性，更没有从满足“卓越计划”培养要求的课程内容价值观以及学生主体发展的最终价值观出发[3]。导致在课程的教学过程中以教师为主体，以教代学，没有考虑学生个体性和学习的主动性。因此，在新的《热工基础与设备》课程上首先增设实践教学环节，使学生对热工操作单元及设备有一个初步的认识。在认识教学环节上，实行“导师”制，即学校导师和企业导师共同负责制。实践教学指导团队由学校导师和“卓越计划”实施企业指派的企业导师共同组成。通过到企业的实践学习，学生对完整的热工过程有一个较为全面的感性认识，在后续的理论教学模块中，学生能更快更好的接受和理解相关理论知识，建立工程观念，提升工程计算能力，更重要的是学生做课程的主人，才能积极地参与课程的学习，主动地去获取知识、不断提高自己的能力和创造性地探索热工基础理论及工程设计计算。

2 提高教学团队水平

任课老师应全面系统地掌握《热工基础与设备》课程的专业领域知识，这才能保证面向卓越工程师计划实施的有效进行。在水泥厂、煤化工以及磷化工等大型企业，这些工厂中所使用的热工设备，如回转窑，热风炉，燃烧室、气化炉等设备的操作与本课程的教学内容都有着紧密的联系。因此，授课老师应多去工厂实习，与有实际工作经验的技术员交流学习，使自己实践经验对理论教学工作起到促进作用。

通常，“卓越计划”实施企业指派的企业导师具有丰富的工程操作经验，但也缺乏系统的理论知识点。在给学生讲解时，容易忽视或漏掉一些关键的知识点。因此，对“卓越计划”实施企业指派的企业导师应加强理论学习指导，并制定相应的教学大纲及教学内容。

任课教师也要提高教学业务水平，掌握科学的教育方法，懂得教育规律。通过建立学校任课老师及企业导师的教学团队，教师之间可以通过讨论沟通，探索出更加有效的教学方法，相互促进，共同提高。

3 改革课程教学内容

3.1 加强基本概念和基本理论的教学

卓越工程师培养的基本要求是系统地掌握相关学科专业领域的知识和精髓，这就要求课程教学内容的组建要体现出工程学科的特征以及学生所学知识的效用，使卓越工程师培养的相关学科专业领域的知识得到全面系统的继承和发展。

在《热工基础与设备》课程中有许多物理概念，且这些物理概念都是通过大量公式推导而来。如气体动力学方程式是从质量方程、动量方程以及能量守恒原理出发，应用高等数学在微元体或控制体上建立微分方程或积分方程。在传热原理中，也出现大量的导热微分方程以及对流过程的微分方程组等。对这些数学推导过程，教学时不应过多地去探讨，可以通过对一些典型的工程问题展开分析，使学生理解这些基本概念，达到触类旁通的目的。学生只有在充分的理解、掌握这些基本概念和基本理论后，才能将其应用在实际的工程中。因此，首先要在教学内容上注重用于研究热工过程的基本概念及定理的讲解，使学生能真切地理解基本概念和定理的实质，而不是让学生死记硬背的记住公式及基本概念。其次，在讲解一些基本概念和理论上存在细微差别时，要给学生确切阐明出概念和理论的内涵本质，尤其要将一些概念融入在解题中，理清解题思路，让学生学会应用，掌握概念的本质含义。掌握基本概念和理论不仅为今后专业课的学习做准备，而且为面向“卓越计划”培养的目标奠定基础。

3.2 强化工程应用实践教学

学生应具有在实践中应用热工基础理论的能力。然而，以往的教学模式让很多学生只会利用公式解题，缺乏工程实践。经常会发生有些学生计算烟囱的高度精确到毫米，回转烘干机的热效率达到80%等错误的现象。因此，如何将基本理论与实践相结合起来，培养学生工程实践意识和工程设计能力是本课程应用实践教学的目标。首先，可以将热工工程技术的知识点融汇到实践教学中去，对一些工程例题加以分析讲解，组织学生参与讨论，逐步建立工程观念，增强解决工程实际问题综合意识和技能。其次，在教学手段上，可以组织学生到“卓越计划”实施企业或实训工程中心学习热工设备，让一些有实际工程应用的技术人员给学生进行讲解，使理论与实践应用相结合，进一步培养学生分析解决实际问题的能力。

3.3 开展实验及课程设计教学

《热工基础与设备》是工程应用性学科，学生应掌握扎实的理论知识与良好的实践技能。为了培养学生的实践能力，首先是加强实验课程内容的建设，如开设燃料的热工性质分析、烟气组成的测定、干燥速率曲线的测定等一系实验项目，让实验内容成为学生把课堂所学的理论知识与实践应用相结合，培养学生的动手能力，激发学习的积极性；其次指导老师建立课程设计题库，如燃烧室，回转烘干机，玻璃窑，烟囱等热工设备的设计及计算。学生可根据自己兴趣自主选题，并在教师的指导下完成某个设备的热工计算专题研究，促使学生在热工基础理论计算、设备选型、图纸绘制、以及设计说明书撰写等方面能得到实战训练。科学地开展课程设计，让学生更加系统地掌握《热工基础与设备》课程各章节的知识要点，通过课程设计的训练，使学生初步了解工程设计的步骤及方法，同时也为今后的专业毕业设计环节奠定基础。

4 改变教学方法

《热工基础与设备》课程通常采用的教学方法是按照各分章节进行课堂教学，这些章节的内容包括“气体力学在窑炉中的应用”、“传热原理”、“传质原理”、“燃料及其燃烧”、“固体燃料气化过程及设备”、“干燥过程与设备”等六个部分。但是，在这些章节中有的内容与学生在学习化工原理中有交叉，或重复的部分。因此，选择合理的教学方法才能做到事半功倍的效果。

在第一章“气体力学在窑炉中的应用”中气体力学基础与化工原理(上册)中流体力学就有相似之处，但又存在一定的差异。可以采用分析比较的教学方法让学生在复习原有知识的基础上，又增加新的公式及定律。又如第二章“传热原理”，学生在学习化工原理(上册)的时候就已经对传热过程有了一定的认识，但本课程又都有不同之处。化工原理(上册)仅介绍了一维方向上的传导公式，以及没有系统的介绍辐射换热中角系数的推导过程。因此，在《热工基础与设备》第二章“传热原理”的教学内容中应把此部分内容重点讲解，从而让学生能系统、全面的掌握“传热原理”。但同时应避免传热原理重复内容，否则教学效率低。

任课老师在讲授不易理解或抽象的课程内容时，可以借助多媒体给学生演示，如燃料燃烧过程的变化，炉内温度分布，气化炉及燃烧设备等，让学生能更加直观地对热工过程与设备的认识，掌握相关知识点[4]。同时，任课老师要不断采用多种教学方法，如讲授、研讨、实验、工程实训、课程设计等形式，调动学生学习的积极性与主动性，培养学生的创新能力,实现“卓越计划”对课程内容改革的培养目标。

5 采用多种形式的考核方式

《热工基础与设备》课程涉及定律多、计算公式繁多，而传统的考试方式多以闭卷方式的笔试为考核方式。这就要求学生在考试之前，花费大量的精力去记忆繁琐的计算公式，而单一的纯知识记忆考试方式并不能反映出学生对本课程学习掌握的程度。多元化的考核模式是在最终成绩评定中，兼顾了学生平时表现情况与期末考试情况。目前，采用多元化的考核模式是能较好反映出学生对本课程学习掌握的程度[5]。因此，面向卓越工程师培养的课程教学评价体系可参照多元化的考核模式加以制定。

《热工基础与设备》课程可以采取平时成绩(10%)，实验课(10%)，课程设计(20%)及闭卷考试(60%)相结合的多种形式考核方式。其中平时成绩主要是对学生平时学习态度的评价，包括了出勤率、作业完成情况、热工单元认识实训等方面。实验课成绩主要是对学生动手能力的评价，要求学生认真做好实验课的预习，制定实验方案及完成实验情况。课程设计成绩主要是对学生设计热工设备能力的评价。通过阅读指定参考资料，以及广泛查阅有关热工设备的最新资料，考察学生自主创新、综合运用热工基础理论知识等。闭卷考试成绩主要是对学生掌握热工基础理论及热工计算能力的评价，以课程的“考试大纲”为准则，建立试题库。任课老师从题库中筛选试题，注重以工程实际应用能力为重点，同时考核学生对理论知识的掌握与应用的综合能力。

6 结 语

以实现“卓越计划”培养标准为目标，对原有课程内容进行全面系统的改革，采用促进学生的学习主动性出发，提高教学团队，改革课程教学内容，改变教学方法，注重实践教学环节的应用，并最终形成一个“实践、认识、再实践、再认识”的新课程学习体系，是可以满足卓越工程师培养的要求。

[1] 吴才章.高校自动化专业人才培养改革探索[J].中国电力教育,2012(14):25-27.

[2] 林健.面向卓越工程师培养的课程体系和教学内容改革[J].高等工程教育研究, 2011(5):1-9.

[3] 张安富,刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究,2010(4):56-59.

[4] 文进,朱明.多媒体课件在《热工基础与设备》中的应用[J].建材高教理论与实践,2001,20(2):107.

[5] 姜秀榕,童长青,胡志彪,等.应用型本科院校《无机非金属材料工学》课程教学改革初探[J].广东化工,2011,38(2):215-216.

Reform of Thermal Engineering and Equipment Course for Outstanding Engineer Training*

YANGLin

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou University, Guizhou Guiyang 550025, China)

Thermal Engineering and Equipment course is not only an important professional basic course for inorganic non-metallic materials engineering undergraduates, but also a necessary curriculum for close integration of theory and practice.With the requirement of outstanding engineer training program, school-enterprise cooperation was used to reform the course content and assessment methods, which enabled students not only to enhance engineering design capability of thermal equipment, but also to deepen the understanding of theoretical knowledge of Thermal Engineering and Equipment course, eventually forming a “Practice, Knowledge, more Practice, more Knowledge” curriculum learning system.It could provide a reference for “Plan for Education and Training Outstanding Engineers” of other universities to reform and explore the professional course content.

outstanding engineer; Thermal Engineering and Equipment; teaching reform

贵州大学教育教学改革研究项目(JGYB201508)。

杨林(1977-)，男，博士，副教授，主要从事矿物资源利用的研究。

TQ107.1

A

1001-9677(2016)019-0203-03