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關(guān)于安全工程傳熱學(xué)課程教學(xué)的思考的論文
【摘要】“工程傳熱學(xué)”作為安全工程的必修主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程對理論性、實踐性要求較強，本文分析了該課程教學(xué)體系的現(xiàn)狀，針對性的提出了增強教師工程熱物理知識體系，采用熱工數(shù)值模擬教學(xué)和將課本主要知識點融入現(xiàn)場科研項目的教學(xué)方式，適當(dāng)增加教學(xué)和實驗課時等改進措施。并建立長效的教學(xué)跟蹤反饋機制，及時針對課程教學(xué)過程中的“教課、學(xué)習(xí)、運用、創(chuàng)新”等內(nèi)容進行反饋考核和改進提高。
【關(guān)鍵詞】工程傳熱學(xué)；安全工程；教學(xué)改革；跟蹤反饋機制
1專業(yè)定位及課程教學(xué)目標(biāo)
安全工程專業(yè)分為工業(yè)安全技術(shù)及管理方向和煤礦安全技術(shù)及管理方向[1]。工業(yè)安全技術(shù)是培養(yǎng)熟悉安全科學(xué)基礎(chǔ)理論，掌握事故傷害及職業(yè)病危害預(yù)防控制基本知識和技能，具備運用現(xiàn)代安全管理方法開展安全管理工作，控制職業(yè)危害、預(yù)防職業(yè)病的基本知識和能力，在各級政府安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門、建筑化工等工業(yè)企業(yè)安全生產(chǎn)管理部門、安全科學(xué)研究機構(gòu)、安全評價和職業(yè)衛(wèi)生評價機構(gòu)、安全培訓(xùn)機構(gòu)、勞動社會保障部門、工會組織勞動保護部門等，從事安全生產(chǎn)監(jiān)督管理、職業(yè)病防控、安全技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)、安全工程設(shè)計、認(rèn)證評價和咨詢、安全培訓(xùn)等工作，富有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型專門人才[2]；煤礦安全技術(shù)及管理是培養(yǎng)熟悉煤礦安全技術(shù)及工程基本理論，掌握煤礦安全預(yù)測、分析、檢測技術(shù)和災(zāi)害預(yù)防措施編制等知識和技能，具備一定的礦井通風(fēng)和安全工程設(shè)計、礦井災(zāi)害預(yù)防技術(shù)，安全檢測與監(jiān)控、安全監(jiān)察與管理等能力，在各級政府安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門、煤礦企業(yè)部門等，從事安全生產(chǎn)監(jiān)督管理、職業(yè)病防控、煤礦災(zāi)害事故預(yù)防與控制、安全工程設(shè)計、安全培訓(xùn)等工作的高級工程技術(shù)與管理人才[3]。為了較好的實現(xiàn)專業(yè)分方向和培養(yǎng)目標(biāo)，國內(nèi)絕大多數(shù)高校安全工程專業(yè)都將“工程傳熱學(xué)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課。熱現(xiàn)象的有關(guān)知識是現(xiàn)代工程技術(shù)人才必備的技術(shù)基礎(chǔ)知識，是21世紀(jì)工科各類專業(yè)人才工程素質(zhì)的重要組成部分[4-5]。該課程的教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握并正確運用熱能傳遞的規(guī)律；培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，并提高學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析問題、解決問題的能力，但是目前該課程教學(xué)過程中還有一些環(huán)節(jié)值得去完善。
2課程教學(xué)現(xiàn)狀
2.1師資力量
《工程傳熱學(xué)》是安全工程專業(yè)的必修主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程對于本專業(yè)學(xué)生能否打好基礎(chǔ)至關(guān)重要，但是在教學(xué)過程中還存在許多問題。從師資力量上看，安全工程專業(yè)類的師資來源國內(nèi)主要是分為三大塊，首先是來自于礦業(yè)類高等院校安全工程專業(yè)的博士，其次是來自于非煤礦山類安全工程專業(yè)的博士，還有就是來自于其它綜合性大學(xué)的公共安全和消防安全方向的博士[6]，這些老師研究更偏向于各自領(lǐng)域的安全方向，對于《工程傳熱學(xué)》課程的理解不夠，但是本課程涉及較多熱力學(xué)基礎(chǔ)、導(dǎo)熱、對流換熱等知識，對授課老師的工程傳熱學(xué)知識儲備要求較高。在專業(yè)老師理解不深的情況下，他們難以帶領(lǐng)學(xué)生較好的了解本門課程、拓寬學(xué)生的思維、加深學(xué)生對于課程的理解，從而導(dǎo)致學(xué)生感到課程乏味，影響聽課質(zhì)量。從學(xué)生的角度來說，單一的課堂模式[7]、單調(diào)的課堂內(nèi)容難以提起學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，另外，授課老師沒有從安全工程角度講解教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生誤以為熱學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容與安全工程專業(yè)關(guān)聯(lián)不大，對于以后就業(yè)并無幫助，導(dǎo)致出現(xiàn)實際操作時動手能力不強。
2.2教學(xué)模式
本課程的教學(xué)模式主要以傳授書本知識為主，以教師為核心，講解幻燈片為教學(xué)手段。課堂缺乏師生互動，老師在講臺上講解，學(xué)生被動聽課，缺乏對課堂內(nèi)容的思考，久而久之，學(xué)生會失去學(xué)習(xí)這門課程的熱情，最后導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量不高。工程傳熱學(xué)是一門理論性很強的學(xué)科，課堂上迫于課時不夠的壓力，授課老師將晦澀難懂的公式及簡單的推理過程用幻燈片的形式進行展示，又以較快的速度進行講解，使得學(xué)生難以深刻理解書本內(nèi)容。另一方面，工程傳熱學(xué)不僅要求學(xué)生理解書中的重要概念及公式，還要求學(xué)生熟悉熱工設(shè)備的原理及操作，能進行簡單的數(shù)據(jù)分析計算，因此本學(xué)科需要學(xué)生將理論與實踐相結(jié)合進行學(xué)習(xí)。
2.3教學(xué)課時安排
為了適應(yīng)21世紀(jì)人才培養(yǎng)的需要，學(xué)生學(xué)習(xí)知識應(yīng)該更為廣泛，在課程種類不斷增加的同時，減少了單門課程的課時，本次課程一共有32個課時，分為理論教學(xué)（28課時）以及實驗教學(xué)（4課時），在教學(xué)內(nèi)容沒變的前提下，壓縮了老師的教學(xué)時間，增加了老師的教學(xué)難度，導(dǎo)致學(xué)生不能完全掌握本門課程知識。工程傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)既需要理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，也需要實際動手實踐操作，大部分設(shè)有安全工程專業(yè)的有關(guān)院校，會為學(xué)生安排與專業(yè)有關(guān)的實驗課，但由于實驗教學(xué)課時安排較少，學(xué)生實際操作機會并不多，難以鞏固所學(xué)知識，降低了實際教學(xué)質(zhì)量。
3針對性改進措施
3.1增強本課程師資力量的培訓(xùn)
首先，需要增強現(xiàn)有老師工程熱物理基礎(chǔ)知識體系，學(xué)科應(yīng)當(dāng)資助教師參加一些關(guān)于工程熱物理課程教學(xué)的學(xué)術(shù)交流會議，相互交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗；其次，學(xué)院可以組織教師去熱工設(shè)備企業(yè)掛職鍛煉，參與現(xiàn)場科技攻關(guān)項目，增強授課教師的實際操作經(jīng)驗，更有利于實驗教學(xué)；再者，應(yīng)當(dāng)建立動態(tài)的教學(xué)模式，聘任企業(yè)有工作經(jīng)驗的工程師作為課程實驗、操作的校外指導(dǎo)老師，有利于提高實驗教學(xué)質(zhì)量。
3.2更新教學(xué)方式
第一，授課老師可以結(jié)合安全工程領(lǐng)域的重點實例，從安全的角度，以安全工程學(xué)科科學(xué)研究為背景，講解工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的重要性，讓學(xué)生體會到本門課程與自身專業(yè)息息相關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生進一步了解本門課程；第二，工程傳熱學(xué)作為一門理論與實踐相結(jié)合的課程，學(xué)生不僅需要掌握書本知識，還需要動手操作進一步鞏固知識[8]。學(xué)院可以舉辦與工程傳熱學(xué)有關(guān)的科技比賽，讓學(xué)生在參加比賽的過程中，自己動手操作，自主查閱相關(guān)資料，在創(chuàng)新的過程中鞏固了相關(guān)知識、鍛煉了自己；第三，隨著計算機行業(yè)的迅速發(fā)展以及算法的進步，數(shù)值模擬在應(yīng)用性、高效性、精確性有了很大的提升[9]，因此建議在教學(xué)過程中加入數(shù)值模擬的手段，以傳熱學(xué)為例，老師在課前建立反映熱量傳遞本質(zhì)的數(shù)學(xué)模型，通過一種計算方法，在課上向?qū)W生進行演示熱量傳遞的各種現(xiàn)象及細節(jié)，如平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱等，通過最直觀、最簡單的方式為學(xué)生展示溫度隨時間變化的導(dǎo)熱過程，讓學(xué)生深刻理解知識；第四，通過翻轉(zhuǎn)課堂[10]的形式，從以老師為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體，在老師的引導(dǎo)下，用課堂上所學(xué)的知識進行集中討論、解決在安全工程領(lǐng)域的一些實例問題，課堂上的討論學(xué)習(xí)，加上課后的主動探索、自主學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對于知識的理解。
3.3增加教學(xué)和實驗課時
建議將課程改為56個教學(xué)課時、8個實驗課時，這樣的安排有利于學(xué)生深入學(xué)習(xí)。另外，本課程所用教材將工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)分開，一定程度上降低了學(xué)生學(xué)習(xí)工程傳熱學(xué)的連貫性，這就需要老師將兩部分內(nèi)容穿插在一起，緊密結(jié)合安全工程相關(guān)知識，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，讓學(xué)生能學(xué)有所獲。許多開設(shè)工程傳熱學(xué)課程的高等院校都面臨著試驗器具缺少的問題。因此，建議學(xué)院需要經(jīng)常更新專業(yè)設(shè)備，并注意保養(yǎng)，為在校學(xué)生創(chuàng)造良好的實驗環(huán)境，與此同時，健全實驗教學(xué)的考核標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果、到勤情況、實驗完成程度進行評分，讓學(xué)生重視起來，達到提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的最終目的。
4教學(xué)跟蹤反饋機制
4.1教學(xué)評價
2015年11~12月期間，湖南科技大學(xué)安全工程系組織對該門課程的教學(xué)質(zhì)量進行評價，采用的形式包括督導(dǎo)聽課、教師互評、學(xué)生網(wǎng)上測評、學(xué)生填寫課程評價表、座談會等。同時，通過考試成績、基本教學(xué)文件檢查和試卷分析評價課程目標(biāo)達成情況。評價結(jié)果如下：（1）督導(dǎo)聽課反饋：任課教師備課認(rèn)真，課程內(nèi)容熟悉，能夠脫稿講授，課程內(nèi)容梳理好，講課重點突出，條例清楚，能夠結(jié)合實際深入淺出地分析講解問題。但是與學(xué)生缺乏互動，應(yīng)該讓學(xué)生多參與教學(xué)內(nèi)容，并加強板書教學(xué)的輔助作用；（2）學(xué)生座談會和學(xué)生填寫《湖南科技大學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量評價表》反饋：老師備課充分，講課時精神飽滿、認(rèn)真，有熱情，講課內(nèi)容豐富，重點突出，層次分明，理論聯(lián)系實際。同時，對學(xué)生要求嚴(yán)格，并能啟發(fā)學(xué)生思維。由于該課程理論性較強，建議增設(shè)一些互動環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；（3）教師互評反饋：任課教師授課重點突出、教學(xué)內(nèi)容充實，教學(xué)過程設(shè)計安排合理，教學(xué)手段使用恰當(dāng)。但對教材內(nèi)容適當(dāng)拓展不夠，需要根據(jù)學(xué)科發(fā)展，補充新內(nèi)容。
4.2教學(xué)改進
針對督導(dǎo)、專業(yè)教師和學(xué)生提出的問題，由教學(xué)副院長直接向任課教師進行了反饋，建議任課教師在課堂上能增加與學(xué)生的互動環(huán)節(jié)，提高學(xué)生課程學(xué)習(xí)的積極性；同時，應(yīng)對教材內(nèi)容適當(dāng)拓展，加強應(yīng)用方面介紹。在課程考核方面，應(yīng)更加注重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價。2016年秋季，任課教師在“工程傳熱學(xué)”課程的授課過程中，充分考慮上述相關(guān)意見，進行了一系列綜合改革：（1）對教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)拓寬，結(jié)合學(xué)科發(fā)展和專業(yè)特色，增加計算流體力學(xué)、數(shù)值傳熱學(xué)及煤礦瓦斯利用等相關(guān)知識，并將理論知識與現(xiàn)場實踐相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力：（2）增加了課程綜合訓(xùn)練，任課教師給出具體的現(xiàn)場工程資料，學(xué)生理論聯(lián)系實際，激發(fā)學(xué)生采用熱力學(xué)第一定律、卡諾定律等課程所學(xué)的相關(guān)理論解決工程實際問題，做到學(xué)以致用和學(xué)有所用；（3）組織學(xué)習(xí)興趣小組，并布置課程相關(guān)的研究課題，要求學(xué)生進行匯報并答辯，增加學(xué)生課堂參與度；（4）進行課程考核改革，將課程綜合訓(xùn)練成績和課題匯報答辯成績計入學(xué)生的期末總成績中，實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的有效評價。通過評價反饋與改進后，學(xué)校督導(dǎo)反映教師授課效果好，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識與實際相結(jié)合，改革效果明顯；學(xué)生反饋老師互動性強，能夠聯(lián)系學(xué)科的新思想、新概念和新成果，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性高，課堂氣氛活躍。
5結(jié)論
“工程傳熱學(xué)”作為安全工程的必修主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程對理論性、實踐性要求較強，分析了該課程教學(xué)體系中的師資配置、教學(xué)模式、教學(xué)課時安排等三個方面目前存在的具體問題，結(jié)合安全工程專業(yè)定位、專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)方向、教師來源知識結(jié)構(gòu)、現(xiàn)有教學(xué)管理動態(tài)響應(yīng)管理體制等客觀現(xiàn)實，針對性的提出了增強教師工程熱物理知識體系，采用熱工數(shù)值模擬教學(xué)和將課本主要知識點融入現(xiàn)場科研項目的教學(xué)方式，適當(dāng)增加教學(xué)和實驗課時等改進措施。最后，采用建立長效的教學(xué)跟蹤反饋機制這一動態(tài)教學(xué)質(zhì)量效果管理模式，及時針對課程教學(xué)過程中的“教課、學(xué)習(xí)、運用、創(chuàng)新”等內(nèi)容進行了反饋考核和改進提高，學(xué)生取得了較好的學(xué)習(xí)效果，對于其他課程教學(xué)具有一定的參考意義。
參考文獻
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作者:魯義 施式亮 陳立 田兆君 單位:湖南科技大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院 煤礦安全開采湖南省重點實驗室 南方煤礦瓦斯與頂板災(zāi)害預(yù)防控制安全生產(chǎn)重點實驗室
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