安全工程专业“热工基础”课程教学改革与实践

王鹏飞　崔燕

摘要：热工基础是安全工程专业本科教学中非常重要的一门专业基础课。本文首先对我校安全工程专业热工基础课程教学中存在的问题进行分析总结，在此基础上提出教学改革的思路与方法。本文从课时设置、教学内容、实验教学及教学方法等方面提出实施课程教学改革的具体举措和思路，为提高安全工程专业热工基础课程的教学质量提供参考。

关键词：安全工程；热工基础；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2095-9214（2015）11-0105-02

一、引言

热现象是自然界与科学技术领域中最普遍的物理现象，热能是自然界能源资源的主要形式之一，能源的开发和利用在很大程度上是热能的开发和利用。热工基础是一门由工程热力学和传热学两部分基本内容组成的综合性课程，主要研究热能利用的基本规律、提高热能利用率的方法以及热能利用过程和其他热现象中的热量传递的基本规律。热工基础包括工程热力学和传热学两部分，工程热力学主要研究热能与机械能及其他形式的能量之间相互转化的规律，而传热学主要研究热量传递的规律[1]。热工基础是现代工程技术人才必备的技术基础知识，是21世纪工科各类专业人才工程素质的重要组成部分。为了适应未来工程科学技术发展要求，湖南科技大学（以下简称“我校”）安全工程专业对培养方案进行了修订，本着“厚基础、宽口径”的专业改革思路，把热工基础课程确立为安全工程专业的主干专业基础课程。针对我校安全工程人才培养方案及课程本身的特点，笔者对安全工程专业热工基础课程教学内容、教学方法及实验教学等方面进行改革与实践。

二、安全工程专业热工基础课程教学现状

（一）课程学时设置方面

为了适应时代和科学技术的不断发展，市场对人才知识储备的需求越来越宽广，高等院校所开设的专业课程也不断增加，从而缩短了原有课程的教学学习时间。在此背景环境下，我校安全专业将“工程热力学”和“传热学”两门专业基础课的课时进行适当删减，合并为一门48学时的“热工基础”。在原来的课程体系中，热工基础两门课程分开设置，工程热力学开设48学时，传热学开设32学时。由于该课程的教学内容并未删减，这就要求教师必须加快进度，压缩课时量，导致学生该门课程理解不透彻，知识掌握不够全面，对理论知识不能很好的应用。

（二）教学内容方面

随着科学技术的发展，工程热力学和传热学也得到了飞速的发展，已经形成了严密的知识体系，它们相互渗透，有些内容互为前提。虽然我校安全工程专业已将工程热力学和传热学整合为热工基础一门课程，但在目前的教材和课程教学中没有做到真正融合，而是作为两部分单独讲授，内容各自独立。目前，热工基础课程教材基本分为两大类，即能源动力类各专业教材及非能源动力类专业教材。我校安全工程专业选用由高等教育出版社出版，张学学主编的“热工基础”教材，本教材可作为非能源动力类专业大学本科48～64学时热工基础教材。在长期的使用过程发现，教材内容显得过于稳定，不能适时的跟上学科和工程技术的发展，对一些学科发展的新成果以及能源利用新方式反映较少；而且，教材内容跟本专业结合不紧密，更适用于机械工程类专业选用。

（三）实验教学方面

实验教学是实现创新人才培养目标的重要教学环节，对于培养学生的探索能力、实践能力和创业精神有着不可替代的作用。目前，热工基础教学过程中存在偏重于理论知识的讲授，而忽视学生实践能力和创新能力的培养。从学时设置上，热工基础课程总共48学时，其中理论课时42学时，而实验课时仅有6学时。由于大中院校扩招，我校安全专业每届学生人数在90人以上，而实验室设备台数有限，部分实验只能由教师进行演示性实验，导致学生的动手能力得不到提高。在实验教学的考核方面，缺乏严格的考核指标体系，学生参加实验的态度以及完成实验的好坏情况得不到体现。

（四）教学方法与教学手段方面

随着教学改革的深入和现代科技的发展，多媒体教学已在全国高等院校得到普及。由于课时的压缩，每堂课要求讲解的内容增加、信息量也相应加大，为了加快教学进度，一般采用多媒体进行教学。如今，在热工基础教学中存在教师过分依赖多媒体，而放弃传统板书的现象。热工基础是一门理论性极强的综合性专业基础课程，涉及的概念和理论公式的推导及计算较多。采用幻灯片将公式的推导过程进行罗列，且以较快的速度进行播放，学生很难跟随教师的步骤，导致学生对概念和公式不能很好的理解和应用。热工基础课程既要求学生掌握能量转换和热量传递的基本理论知识，又要求学生熟悉主要热工设备的工作原理、构造特征和性能指标，并能进行相应的设计分析计算，是理论与实践相结合非常紧密的一门专业基础课。目前，教师在对热工设备进行讲解时，缺乏工程背景的介绍和实物对照，仅以图片和文字的形式展现给学生，使对其没有一个感性的认识，达不到学习的效果。

三、安全工程专业热工基础课程教学改革

（一）科学设置教学课时和教学内容

热工基础课程包括工程热力学和传热学两部分，所要讲授的内容相对较多，而且还需安排实验教学。综合多方面考虑，建议将热工基础课时定为64学时，其中实验教学为8学时。同时，建议将热工基础的两部分（工程热力学和传热学）内容融会贯通，形成一个系统有机的整体。在教材编排方面，应注重各专业特色，教材内容应与专业特色紧密结合，为后续专业课程的学习打下良好的基础。同时，应根据学科和工程技术发展的新成果，不断更新教材内容，如数值传热学、计算流体力学及冷热电联产技术等。对于热工基础任课教师，应注意引进最新的学科成果，并将教学内容与自己的科研方向结合起来，进一步充实和丰富教学内容。热工基础是一门实践性很强的课程，教师应加强对学生工程素养的培养，努力提高学生应用所学理论知识解决工程实际问题的能力[2，3]。

（二）进行实验教学改革

实验教学是培养学生动手能力的重要实践性教学环节，通过实验的实际演示和操作，使学生能对抽象的理论知识有直观的了解和认识，将理论和实际联系起来。根据实验的性质，可将实验教学项目分为演示性实验、验证性实验及综合性实验三类。演示和验证性实验可以帮助学生理解抽象概念，印证基本理论和基本规律，巩固课堂学习内容，熟悉各种仪器设备。endprint

综合性实验则是培养锻炼学生的综合能力，引导学生进行创新性思维。目前，高校由于实施扩招，专业学生较多，实验室仪器设备数量有限，而且设备陈旧老化，为了达到实验教学的目的，建议学校不断更新补充实验设备，为实验教学的开展提供硬件的保障。同时，应建立健全实验教学评价机制，建议实行实验教学学分制，可根据学生的预习情况、动手能力、完成效果、考勤及完成实验报告情况评定实验成绩[4-6]。

（三）改进教学方法和手段

热工基础课程是一门综合性的专业课程，既涉及能量转换和热量传递的基本理论知识，又包括热工设备的工作原理、构造特征和性能指标，是理论与实践相结合非常紧密的一门专业基础课。在进行热工基础课程教学时，针对该课程特点，必须采取多媒体与传统板书相结合的教学方式。教师在备课时应组织好教学内容，哪些采用多媒体展示，哪些采用板书进行讲解，做到有的放矢。从笔者近几年开展热工基础课程教学经历发现，对于纯理论推导部分采用多媒体的效果并不理想。因为纯理论部分，缺乏生动有趣的画面，单纯的公式枯燥无味，且为了赶进度幻灯片的切换速度往往较快，学生很难跟随教师的节奏。对于公式的推导和计算例题讲解，首先要求学生自己思考，并动手推导。教师在进行推导时，采用启发的教育方式，尽量让学生自己说出答案。这样下来，大部分学生基本能掌握整个的推导过程，基本能够达到预期的效果。在基础理论的应用部分应发挥多媒体的作用，具体装置和流程配以动画形式表达，教学内容会更加具体形象，学生的情绪很快调动起来，有了感性认识，在进行理论分析和计算，就显得得心应手。对于一些工程实践内容，例如内燃机的构造、制冷装置等，可以采用现场教学法，由教师带领学生到实验室进行实物讲解，为学生提供一个直观、感性的认识[7-8]。

四、结语

我校安全工程专业具有鲜明的矿业特色，随着采矿行业科学技术的发展以及安全学科的拓展，安全工程专业其本身具有复杂性和特殊性，要求我们不断探索和思考。热工基础是安全工程专业主干专业基础课之一，为提高课程学习的质量，应围绕改变传统的教学内容和教学方法深化教学改革，不断优化人才培养过程。本文从教学课时设置、教学内容、实验教学及教学方法等方面，提出了进行安全工程专业热工基础课程教学改革的具体措施和思路，为高校安全工程专业做好热工基础教学工作提供借鉴。

（作者单位：湖南科技大学能源与安全工程学院）

基金项目：教育部高等学校特色专业建设点项目（TS11624）；湖南科技大学教学改革项目（G31402）

参考文献：

[1]张学学.热工基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]陶文铨，何雅玲.关于编写传热学与工程热力学教材的浅见[J].中国大学教育，2008，27（10）：43-44.

[3]李敏，李湛.工程热力学与传热学多媒体应用分析[J].理工高教学研究，2004，23（1）：101-102.

[4]林日亿，梁金国，黄善波，等.安全工程专业“工程热力学与传热学”课程教学改革[J].中国电力教育，2010，26（16）：93-94.

[5]秦萍，袁艳平，毕海权.工程热力学传热学教学改革及教学法研究[J].制冷与空调，2012，26（6）：614-617.

[6]席新明，闫小丽.基于创新人才培养的热工基础课程教学改革研究[J].高等农业教育，2011，28（9）：46-48.

[7]周东一，石楚平，袁文华，等.机械大类专业热工基础教学改革的研究与实践[J].制冷与空调，2009，23（1）：87-90.

[8]王红艳，唐婵.热工基础类课程模块教学改革初探[J].中国电力教育，2011，27（17）：75-76.endprint