热工类课程与现代信息技术整合模式的探索

郭玉献　张学勇　冯艳　吴徐平

摘要：结合我校应用物理专业综合改革试点，针对建筑节能方向的人才培养要求，从教学内容优化、课堂教学活动与学生知识体系建构三个阶段探讨了热工类少学时课程教学与现代信息技术整合的模式与思路。

关键词：热工类课程；现代信息技术；探究式学习

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）31-0250-02

热工类课程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[1]。特别是一些热工类专业课，它主要培养学生专业能力与技术应用能力，其专业性与实践性都很强，但内容本身却很枯燥，往往涉及到一些笨重的设备与抽象的原理，因此，不适合用传统的教基础课的模式来教学。随着以网络和计算机为核心的现代信息技术的引入，传统的教与学模式无论从目的、内容、形式、方法还是组织，教育本身都将发生根本性的变革。如何利用现代信息技术与课程整合，使现代教育技术与教学思想同步协调发展，使信息技术与课程融为一体，提高教师教学水平和学生自主学习能力，已成为当前教育的重点。在信息技术与课程整合的过程中，教师的角色正悄悄发生变化，他们正在逐渐成为课程的设计者、学生学习的引导者与合作者以及教育教学的研究者[2]。然而，在具体的实践过程中，也存在着一些误区。有教师质疑：用精美的课件，给学生大量的信息是否就算实现了信息技术与课程的有效整合？更有甚者，把信息技术素养的培养凌驾于学科课程目标之上，单纯追求教学形式的多样化，而忽略了课堂教学的实效性。因此，构建探究式的多媒体教学模式，研究信息技术与课程整合的方法与效果，将有利于培养新世纪创新型人才，澄清人们对现代信息技术与课程整合的认识误区。本文将从以下三个方面探讨热工类课程与现代信息技术整合的模式与效果。

一、现代信息技术与课堂教学内容的整合

对于一些非能源动力类专业，热工类课程的开设通常属于少学时课程，对我校建筑节能方向开设的热工类课程来说更是如此。整个课程体系主要包括热学、工程热力学、传热学、热工检测仪表、热工实验、传感器原理等相关课程，这些课程具有很大的系统性，但最终是以热能的有效转换与利用以及热能传递规律为研究对象，这个共性的存在为这类课程整合提供了基础；其次，热工类课程之间联系密切，共同构成一个有机整体，通过有效整合，积极运用多媒体教学、仿真实验等手段，能够大大提高课堂教学效率，增强学生对专业的理解和兴趣，促进学生学习的主动性，这对于少学时的热工类课程教学不失为一个较为有效的方式。

在具体操作过程中，我们首先对课程内容进行单独整合，剔除了课程中的重复内容，把整个热工类课程体系整合成基础知识、水蒸汽、制冷循环、湿空气，以及传热和换热器等五个模块；其中，基础知识模块主要介绍热力学的基本概念与基本定律；水蒸汽模块主要介绍水蒸汽与蒸汽动力循环；制冷循环模块主要瞄准学生毕业后的应用领域，着重介绍蒸气压缩循环，等等。通过不同模塊的设置，减少了不同课程之间的重复，也减少了总学时，使学生对热工类的基础知识框架更为清晰。然后，我们以优化后的热工类课程知识为载体，把信息技术作为工具和手段渗透到课程教学之中；通过传统热工类教学与现代信息技术有机结合，给课堂教学注入了新的生机和活力，丰富了师生获取信息的渠道，改善了学生认识和把握热工理论的途径和方法。但在信息技术运用的过程中，要围绕教学目标，把握好信息技术使用的方法、时间和使用尺度。总体来看，热工类课程的模块化与现代信息技术的整合使整个学习过程更生动、形象与高效。

二、现代信息技术与课堂教学活动的整合

课堂教学活动整合的实质是以先进的教育思路、教学理念为指导，以计算机和网络为核心的现代信息技术为工具，将各种教学资源、各个教学要素和环节经过组合与重构，促进传统教学方法的改革。这与传统的“以教为主”的教学模式有着明显的不同，传统的课堂教学模式很难达到新时期热工类人才的培养目标，而信息技术与学科教学整合的最终目的就是追求教学效果的最优化，有利于培养学生的创新精神，提高学生主动学习的能力。

结合网络电教室与校园网络，构建探究式的多媒体教学课件是现代信息技术与课堂教学活动整合的关键，可以形成在信息化的教学环境中进行讲授、演示、自主学习、讨论学习、协作学习和模拟实验的氛围。探究式学习过程对学生的探究能力、生活经验以及知识储备要求都很高，而利用信息技术可以把要研究的对象及其物理本质特征直接展现在学生面前，大量的感性材料有利于激发学生兴趣，引导学生进行探究性学习。

在现代信息技术与课堂教学活动整合的过程中，主要经历两个阶段：情景设置与提出假设。首先是情景设置，具有新颖性和挑战性问题的提出，是整个探究式学习的基础。在授课前期，如何能更有效地利用多媒体图文并茂的优势，提出要解决的核心问题，激发学生的好奇心和兴趣；如何通过创设符合教学内容要求的情景和提示新旧知识之间的联系线索，帮助学生建构知识链，是现代信息技术与课堂教学活动整合的关键。其次是提出假设，教育学家陶行知曾经说过：发明千千万万，起点在一问。可见问题是引导和激发思维的基本线索；教学内容问题化就是以一系列精心设计的类型丰富、质量优良的有效教学问题来贯穿教学过程，培养学生理解问题和解决问题的能力。良好的假设是探究式学习成功的关键，它可以激发学习热情，培养学生敢于面对问题，敢于提出假设的能力。教师这时需要重点关注的是，如何引导学生明确问题中固有的因果关系，如何正确推理，如何利用已有的经验知识和当前事物的相似关系，提出合理假设，在此基础上，形成自己思考与解决问题的方式方法。在整个课堂教学过程中，让学生带着兴趣思考，带着问题离开。

三、现代信息技术与学生知识体系的整合

学生学习过程实际上是知识体系重新建构的过程，分布式认识理论[3]认为，认知要素不是单一的，而是分散在个体内、个体间、各种认知媒介、认知具体情境、所处的社会文化、社会系统以及社会发展历史过程中的多要素的组合，这些认知要素共同构成了一个认知事物的复杂多样的分析系统。通过上述信息技术与课堂教学活动的整合，学生可以了解到所学的知识点在自己知识框架中的位置，了解到这些课程主要想解决什么问题，然后通过实验验证和共建知识网这样的学习环节来不断丰富与强化自己的知识库。由于老师与学生在整合过程中扮演的角色不同，其所起的作用也不一样。

从教师的角度看，主要是按照学生知识体系重构的特点，安排相应的学习任务来引导学生逐步进入探究式学习的状态。比如，新学期开始时，提前组织一个班的学生建立一个群，每周把本周教学进度和目标发上去，让学生提前做好预习；上课前，把自己制作的课件、撰写的教案和同步练习分享到群里，力求在每一节课中都安排课堂练习，利用局域网的计算机将正确与错误的评价以及提示、建议等信息及时地反馈给学生，使学生通过这一过程对课堂知识的理解更加深入。通过网络技术，计算机还可以将学生不同的解题过程显示在大屏幕上，在加深学生学习体验的同时，教师也能从中获得教学反馈信息，以便及时补救，实现真正意义上的分层教学和个性化教学。课后，教师可以把自己的教学感悟与心得体会在群里分享，师生可以在群里相互交流探讨，形成多向互动的氛围，提高学生学习的兴趣与效率。

从学生的角度来看，信息技术与学生知识体系的整合分为两个阶段，即实验验证与共建知识网。著名教育专家叶澜曾提出“把课堂还给学生，让课堂充满生命活力”的理念，郭思乐教授也提出了教育应由“师本教育”向“生本教育”转变的思想。其内涵就是强调教师在教学理念和课堂教学上要突出学生本位，以促进学生全面发展为出发点和归宿。实验验证的过程实际上是学生主动学习的过程，学生通过收集资料对要解决的问题进行验证和拓展，而教师的工作则是教导学生利用各种信息资源，在课程限定的领域内，不断拓展自己的知识库。共建知识网是根据人类思维具有联想的特征，通過现有的网络平台，师生之间逐渐建立起一个知识网络；教师通过把不同资料进行整合，使这个知识网按照教学要求组成一个有机的整体，通过师生共建的知识网反过来又可以成为学生学习与复习的资料，由于知识网中的知识点是由学生自己参与创建的，所以学习起来印象也更为深刻。在整个教学过程中，课后学习的作用也不容忽视，校园网络平台的有效利用可以大大促进课堂教学，方便学生的课后学习，弥补课堂教学的缺陷。

另外，实践教学是教学过程中必不可少的一个环节，它可以帮助学生掌握抽象的理论知识，验证难以琢磨的自然规律；但是，随着教法改进与教学深入，传统实验的弊端正逐渐展现。近年来，基于相似原理、信息技术与系统技术的仿真技术飞速发展，仿真实验这种实践教学模式的开展可以大大节约教学成本、提高学生的学习效率，加强学生对相关热工知识的综合运用能力，从而成为现代信息技术与实践教学整合的一个亮点。

综上所述，通过对现代信息技术与热工类课程整合的研究，本文从课堂教学内容优化、课堂教学活动以及学生知识体系构建三个方面对整合的思路与方式进行了探索，提出构建探究式的多媒体教学课件，促进各种教学资源的相互融合，可以实现教学活动从教师主体向学生主体的转变，最终实现学生的认知体验向更高层次过渡。

参考文献：

[1]张学学.热工基础[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]韩立福.韩立福：有效教学法[M].北京：首都师范大学出版社，2012.

[3]周国梅，傅小兰.分布式认知——一种新的认知观点[J].心理科学进展，2002，（2）：147-153.