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大工程观下热物理基础课程体系改革研究

发布时间:2022-03-26 08:40:03 浏览数:

zoޛ)j馟i6
z}}m}4ӏm;]iߏiyi{m_i]vm首思想、研究方法及其内容,利用一定学时介绍各学科的新方法、新内容,努力使教学内容适应现代科技的发展趋势。

2.热物理基础课程与其他课程交叉渗透。(1)热物理基础课程与物理课程的交叉。热物理基础课程中的部分内容与大学物理中的热学存在重复。大学物理中,热学内容总学时数为12~14学时,且热力学两个定律只安排6学时。由于物理学主要解决“是什么”、“为什么”的问题,而热物理基础课程主要解决“做什么”、“怎么做”的问题,因此在热物理基础课程中,应着重讨论热力学系统与环境(外界)相互作用的形式;热平衡态与准静态过程的矛盾与统一;热力学中如何延拓力学中的力、位移、功、热力学能概念;为什么要讨论可逆过程,如何由不可逆过程抽象出可逆过程概念,熵是如何引入的,为什么要定义一个熵函数等等。(2)热物理基础课程与流体力学课程的交叉。例如,《传热学》的对流换热部分,有大量的边界层和绕流理论,是重复流体力学的内容。又如,流体力学和热力学中都有气体在管道、喷管中流动的理论。经过综合分析,可以对那些完全重复内容予以削减,或者进行谨慎处理,但要保持热物理基础课程与流体力学课程之间具有较好的衔接性。(3)整合出新型热物理课程。为适应不同类型专业的需要,可以开设出一些综合性的、新的热工类课程。无论是能量转换、热量传递还是质量传输,都存在如何提高转换效率、传递效率和节约能源的问题,其中的关键是要减少过程的熵产(或不可逆损失)以及强化传递过程。为此,可开设一门综合《工程热力学》、《传热学传质学》和《流体力学》的新课——例如可称之为《工程装备热流设计与优化》。如果关于“优化”的内容能具体结合一些工程专业过程中的具体问题,那么这样的课程就会受到相关专业的欢迎。

(二)大工程观下热物理基础实验课程体系构建

从热物理基础课程发展历史来看,实验研究和数学物理方法是并行发展、相互补充、相互促进的;而从教学角度分析,实验是锻炼学生动手能力,培养学生理论联系实际和解决问题能力的重要环节。如何完善和合理组织实验内容将直接影响课堂教学的效果。为此,在热物理基础实验教学中突破以往的传统模式,以配合理论教学、巩固课堂效果为目的,以培养应用型人才为目标,改革实验教学方法,加强实验室建设,有效地发挥了实验室的功能。

1.科学设置热物理基础课程实验项目。实验室应成为理论联系实际,培养学生动手操作能力的场所。为满足这种功能,应增加热物理基础课程实验学时,增设热物理基础课程实验项目,并相应设置演示实验(包括课堂演示)、验证性实验、应用性实验以及设计性实验。演示、验证性实验是不可缺少的内容,可帮助学生理解抽象概念,印证热物理基本理论和基本定律,巩固课堂学习内容,熟悉各种仪器设备及其操作规程,培养严谨的科学态度。应用性、设计性实验则是一般实验的一个飞跃,其作用更多的是为了培养锻炼学生的综合能力,引导他们的纵向和横向思维以及创新思想。这样,通过多方面、多层次循序渐进的实验过程,以求达到掌握基本技能和提高应用能力的目的。

2.合理组织热物理基础课程实验。以往的热物理基础课程实验模式,大多是学生根据实验指导书给出的原理和步骤等,机械地照搬硬套,做完实验、写出实验报告。这样既束缚了学生的积极性、创造性,也不能满足能力训练的要求。针对弊端,可对热物理基础课程实验方式进行合理组织。根据不同实验的性质,有的安排预习,在实验开始前由指导教师提出问题,让学生回答解决方法,以此评定预习成绩;有的则让学生分组,自己动手组装实验台,做完实验后集中评议,对比优劣,公开评定成绩;设计性实验则完全抛开指导书,代之以设备说明书、实验任务和要求等,让学生自己拟定实验方案,发挥学生的创造力。

3.更新热物理基础课程实验设备和内容。随着科技的进步和学科的发展,热物理基础实验的技术和手段也更加完善,内容不断推陈出新。要适应这种发展,不能仅仅依靠学校的拨款。在有限的财力、物力条件下,调动教师积极性,自行研制、设计新实验,改造原有设备,开发新项目。例如,可以自行设计改造对流传热过程阻力实验的微机采集和处理系统、热管换热器试验台等项目,这样既可节省大量的经费,锻炼了教师队伍,又可保证学生能够在实验中学习新知识、新技术,开拓视野。

4.制订严格合理的考核制度。实验成绩的好坏,应有一个合理的考核方法。以往的考核大多以实验报告为依据,而实验报告中大部分内容是从实验指导书上照抄的实验目的、原理、步骤等,考核成绩不能反映学生的实际水平和能力以及相互之间的差别,影响了学生学习的主动性和积极性。为此,可制订一套考核方法,分为纪律情况和学习态度、预习程度、操作和解决问题能力、实验结果、实验报告等多项考核内容,贯穿了整个实验过程,每项内容按10分制评定成绩,在统一印制的学生实验卡上反映出来,这样能促使学生在实验的各个环节都认真对待,可提高实验效果。

三、结论

时代在前进、教育在发展、教学工作在改革,包括教学内容也应改革,与时俱进。作为热物理基础,一方面为大工程观背景下各类工程专业学生学习后续专业课等提供预备知识;另一方面通过实验、测试技能训练,提高学生运用理论分析和解决工程实际问题的能力。

从教育改革的发展趋势和培养本科层次的工程技术人才的角度来看,理论与实际相结合,强化技能训练、培养学生的技术应用和开发能力应是技术基础课的重要任务。在大工程观下工程专业热物理基础课改革过程中,兼顾知识结构和能力培养两个方面,使之成为由基础到专业、从理论面向应用的桥梁,确保培养的工程人才具备工程知识能力、工程设计能力、工程实施能力、价值判断能力、社会协调能力和终身学习能力。

参考文献:

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[责任编辑 魏 杰]

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