注重内涵教育的高校传热学实验教学探讨
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）29-0068-01
从传统上以外延式发展为主的发展模式转变为注重提高质量的内涵式发展道路是十八大对高等教育发展未来发展作出的总体规划，也是未来一段时期内高等教育发展必由之路。所谓“内涵式发展”就是要抓住事物的本质属性，强调事物“质”的发展，是美英等国世界著名大学的成功经验。内涵式发展之路的核心追求应该是始终把提高质量、培养世界创新型人才作为高等教育的核心任务。高校培养学生最主要的环节就是教学环节。教学又可分为理论教学和实践教学，两者相辅相成，互不可缺。如何在实践教学环节抓住内涵、注重内涵是值得研究的问题。本文以热能与动力工程专业建设中传热学课程建设为例，对传热学实验教学内涵建设进行了思考和探讨。
传热学是研究热量传递过程规律的一门科学，是热能与动力工程专业的主要专业基础课程之一，在整个专业课程链体系中起到承上启下的作用，是基础课与专业课的重要链接纽带。作为一门经典的课程，传热学是一门实验研究和理论分析密切结合的课程。它的课程体系完备严谨，课程中大量采用数学语言来描述热量传递的基本规律和基本理论，具有很强的理论性。同时，它又是一门应用性、实践性极强的基础课程，具有较强的工程实际应用背景。传热学实验教学不仅起着验证理论、巩固和扩大所学课程内容的作用，而且更重要的是起着培养学生动手能力、实践精神、创新意识和创新能力的作用，是培养学生工程观点和解决工程实际问题的关键环节。因此，传热学实验教学在传热学教学环节中具有重要的地位。
一、高校传热学实验课教学现状
1.实验教学方式单调
在实验教学方式上，教师普遍采用的方式是编制实验指导书，让学生严格按照实验指导书一步步操作、分析、得出结论。更有甚者，在实验课开始之前，实验老师提前为学生调试好实验设备，规定好具体实验工况，规定好实验时间。在上课过程中，把实验原理、实验步骤、实验设备具体操作都详细地给学生做讲解。让学生傻瓜式地被动重复几次老师的操作过程，记录下相应实验数据。这种实验模式下学生实验课前不需要预习，实验中也不需要思考，整个实验学习完全是被动的。这种实验教学完全程序化，学生虽有动手操作机会，仍会感觉枯燥乏味，激不起学习兴趣，更无法培养学生的创新思维和实际动手能力，部分学生甚至连基本的仪器还都不会选用。
2.实验设备不足
国内大多数高校都在实验设备方面存在问题。首先，实验设备种类少，导致可供学生选择的实验项目很少，比如测定材料导热系数，只有稳态球体法粒状材料导热系数测定，没有常见的液体、单管、平板等工程常用材料导热系数测定装置。其次，实验设备台数少，通常采用的是几人一组，部分甚至是十几人一组，保证不了学生的动手操作机会；再次，实验设备本身的可操作性不强，设备高度集成，学生需要做的只是调节加热功率旋钮、读数、记录。而且，实验设备自身的保护系统不完善，电加热功率不能调节很大，否则容易烧毁设备。这些问题在很大程度上影响了学生的工程实践能力和创新能力培养，削弱学生学习的积极性和效果。
3.成绩考核片面
成绩考核方面，传热学实验很难像理论课那样对学生实验能力给出一个准确的量化考核。学生的动手能力也只能凭印象给分，学生成绩优劣更多地从实验报告上来体现。由于传热学实验学分较低，只有0.5学分，部分高校甚至不计学分，对成绩绩点影响很小，造成很多学生不重视实验课。学生上课前不主动预习、上课过程中也不主动思考，看别人操作，自己则只记录实验数据，抄袭别人的实验报告。这样的考核缺乏科学的标准，不能真实地反映出学生的基本实验素质、综合实验能力和创新意识，自然也无法得到较高的实验课教学质量。此外，这种传统的考核方式也不利于激发学生参与实验的主动性、积极性，并会给学生造成一种不劳而获、投机取巧的错觉。
二、可行改进措施探讨
1.科学设置实验内容
高校在制订相应实验课教学计划时，要破除传统观念，不要单单考虑学分和学时问题，要充分考虑实验课教学质量。例如，某校为了完成16个学时的传热学实验课教学任务量，安排了8个实验项目，每个实验项目2个学时。由于传热学实验涉及到加热和稳态平衡过程，大多数加热过程都会需要较长时间才能达到稳态。如果把实验时间固定在2个课时，那么实验过程就很难同时保证足够多的实验测点和相对准确的实验数据。实验结果不准确，学生在误差分析时一股脑地把误差原因归结为平衡问题，不会去考虑和深究其他误差产生的原因。这种实验课教学方式不仅让学生无法准确验证课堂上所学的理论知识，而且还会干扰学生的思考和判断能力。学校应根据实际情况缩减实验项目总数，按照传导、对流、辐射和综合传热来挑选5～6个最具代表性的实验项目，保证每个实验都具有高质量的实验过程和教学效果。
此外，还可采用真实实验与虚拟实验相结合方式。真实实验具有直观、形象、可操作性强等优势，作为实验主体的学生可通过亲自动手操作来弥补抽象理论带来的模糊感，并锻炼自己的实际操作能力、动手能力。虚拟实验的优势在于：首先，可用来模拟真实实验无法显现的微观实验现象，如温度场、等温线、流线、速度场等传热学中非常重要却无法直观观察到的教学内容；其次，可以弥补实验时间较长带来的效率过低问题以及部分演示实验具有较高危险性问题。两者相互结合，充分发挥各自的特点和优势，有助于加深学生对知识的接受程度，拓宽学生的实验空间，取得更好的实验教学效果，提高学生的综合实践能力和创新能力。 2.激发学生主动性
实验课教学环节的主体应该是学生，授课教师在指导学生上实验课的时候应该是指导而不是教导，不要把实验原理、步骤，甚至连实验设备的安装、接线等都介绍得详尽之至。应该重点给学生介绍实验目的以及本实验在实际工程中的应用，把较多的精力放在引导学生主动学习、引导学生思考、引导学生尝试、引导学生创新。对于实验步骤以及实验设备的操作，要重点介绍操作安全规程，强调安全意识。具体实验操作过程由学生去思考、去学习、去实现。对于实验过程中某些学生对部分调节量大小的模棱两可、犹豫不定情况，教师应鼓励学生动手尝试，培养学生的思考和创新意识；对于某部分学生动手能力差，不善于思考，教师应单独进行引导，允许并鼓励学生做尝试性的动手操作。对于没有在实验课上课时间内完成实验的部分学生，提供开放实验，充分调动学生的积极性和主动性，提升实验课教学质量。
3.综合式成绩考核方式
在成绩考核方面，要摒弃以实验指导书论成绩的方式。可将实验成绩分成课前、课中和课后三个部分并约定课前部分占20%，课中部分占50%，课后部分占30%。实验课开始，教师根据学生回答问题情况给出代表学生预习情况的课前成绩；根据学生上实验课过程中思考问题、动手操作、实验进度以及实验结果等多个方面的表现，给出课中成绩；等实验报告上交后，根据实验报告，给出课后成绩。最后，计算得出学生的实际实验成绩。这种考核方式充分考虑学生的学习主动性、实践动手能力、思维能力、创新能力以及对理论知识的理解程度，可较好地反映出学生真实实验能力和实验课教学的情况。
三、结束语
改革现有教学方式，提高实验课教学质量，更大程度促进学生实践能力锻炼和创新能力培养是实验课教学环节落实“内涵式”发展的根本举措，也是促进高校教学环节整体“内涵式”建设的一部分。高校落实“内涵式”发展，必须在教学环节坚持改革创新，狠抓教学质量建设，提高课堂质量，着重培养学生创新意识、创新能力，为创新型社会和创新型中国做好人才培养工作。
