新工科背景下热工基础实验教学方法研讨＊

蒋庆峰，沈九兵，陈怡丹

（江苏科技大学能源与动力学院，江苏 镇江212003）

1 新工科背景下热工基础实验的教学地位与教学现状

自2017年以来，为应对新产业发展和社会科技革命以及工程教育面对的挑战，教育部针对新兴产业的专业、新工科专业学生的培养进行研究和改革，包含升级人才培养模式、加强实践能力培养、多维度评估教育教学质量等。新工科的建设对高校学科建设、学术研究以及培养工程科技人才提出了新的目标[1]。高等院校在新工科背景下，必然要改变教育模式，结合国内外工程教育改革的经验教训，分析新工科的发展规律，提高新工科专业教学质量，实现多学科多专业融合发展[2]，强化学生实践综合能力，满足社会发展进步对人才的需求，让中国在未来科技发展中抢占先机。

“热能动力基础实验”是一门包含传热学、工程热力学、测试技术等专业基础课程理论知识，以培养学生实践动手能力为目的的重要课程，因为传统工科的专业基础课知识面广，内容部分交叉重叠，复杂且抽象，所以“热能动力基础实验”作为配套课程，学生在操作实验过程中，可充分学习理论知识以及灵活运用所学理论知识指导实验，因此热工实验在工科背景学生的专业学习中起到了不可替代的作用。

热工实验课程要求学生能够联系理论，熟悉常见的实验仪器及其测试原理，并能正确使用仪器设备，加强规范使用实验仪器的意识，从而提高学生的工程设计能力和科研能力，培养学生的质疑精神，提高工科学生的综合专业素养，达到社会中企业对新工科人才的要求。

2 结合新工科背景下热工基础实验教学范畴，激发学生求知与动手欲望

在高等教育中，实践教学是创造性应用和发展理论的过程，是综合能力形成的过程，在培养工科学生的工程能力和创新能力等方面发挥着十分重要的作用。热工基础实验作为一门单独的设课实验，其中每个学生都需完成的基础性实验和选做实验。在基础性实验中，验证性实验占主体，考虑到热工实验包含学科较多，初学阶段学生容易对基础概念掌握不牢固，那么先完成必做的基础性实验，后选择选做的实验，完成引导式、先易后难的热工实验课程，学生通过基础的热工实验将抽象化为具体，不仅巩固理论知识，也培养基础的动手能力和学习能力。

3 结合专业综合实验教学平台，培养学生多学科知识融会贯通能力

学生在完成能源动力类相关专业的学科基础课“热工基础实验”后，已经对基础的压缩式制冷原理、制冷系统中各个设备的作用和工作条件。实验课程大纲中制订的教学目标多为验证、巩固有关课程的抽象知识，培养相应的实验实训技能，而未对创新能力、责任感、协作精神等能力的培养提出明确要求[3]。

实践是检验真理的唯一标准，在新工科教学模式下，根据实验的安全性、难易性、操作性等，实行多种教学方案。学生只有通过学习、理解并记忆一定数量的实验设计，才能开始效仿，慢慢具备设计实验的构思，提高自身实验设计的能力，为日后进行自主创新打下坚实基础[4]。例如基于第二制冷剂量热器法测试制冷系统，实验装置上设备种类繁多，学生可根据实验台制冷循环基本的实验原理、热力流程来选择不同的实验，以探究蒸气式制冷循环中的影响因素、性能系数为目的的实验等，也可选择进行其他的探究实验，如“制冷剂添加的相关操作”等。

学生自主选择、亲手操作的探究性实验能激发研究热情，辅以教师恰当的步骤指导和答疑解惑，使得教师在实验中不再处于主动地位。学生对自己感兴趣的实验，在验证不同的疑问中完成实验，学生就不仅仅停留在基础的理论阶段，而是有多学课的交叉融合。在专业课程上，结合专业综合的实验平台，鼓励学生再接再厉，化点成面，将零散的知识点串联起来。此外，也让学生认识到选择环保制冷剂的必要性，让学生们树立科技发展要始终坚持节能减排、保护环境的原则。

4 推行培养学生应用创新能力的实验教学方法

4.1 改变以实验结果为成绩考核的模式

新工科的建设要突破传统工科建设的旧模式，围绕工程教育改革的新目标，对人才培育模式进行革新，多维度评估教学方案和品质，在考察学生对抽象理论知识的理解程度的前提下，加大实践操作和创造能力的考核权重[5]，在实际工程中需要新工科人员具备良好的问题分析能力、个人表述能力、随机应变的能力及团队合作能力，所以在实验考核这一项，教师不能仅仅查看实验数据、实验操作来考核学生的理论知识和实践能力，因此可将实验考核可以分为以下三部分：①课前考核。考核学生是否提前预习，查看学生的自我学习能力。②实践考核。则教师在实践中应查看小组成员的沟通、动手能力、实验过程中的操作能力、问题处理能力。③课后。考察实验思考题完成情况，对实验的反思、对实验误差分析等。

4.2 利用网络平台和资源

在飞速发展的网络时代，网络上有大量可利用参考学习的教育资源，例如中国大学慕课等平台，平台里面有各个名校老师的讲课视频，平台为满足现在年轻人碎片化阅读和学习的需求，授课视频简练且突出每一章节中的重难点知识，这样学生在预习阶段就可提前利用网络平台，了解实验中涉及到的知识原理，观看实验操作步骤，学习时对课堂上的知识学习也不会感到困难。

4.3 增加实验内容，增强师生互动

热工实验是具有工科背景的学生普遍都要学习的开设历史长远的课程，难免设备老旧，设备不似现在的新实验台智能灵敏。所以更新实验内容、增加实验设备是有必要的，例如基于二制冷剂量热器法的单级蒸气压缩式制冷循环功能综合实验设备，其测量灵活，实验装置上的设备种类繁多，实验设备可以按照不同的教学内容和目的，验证不同的实验，这样学生可以灵活利用新试验台，设计探究性实验，不偏离原有的教学大纲，增加操作经验和理论知识的学习。

同时上课时，老师可以增强与学生的互动，引导学生建立理论和现实生活之间的桥梁，要激发学生的思想创造能力，就要带领学生四处留意实际生活中的现象[6]。老师讲课内容不局限于课本知识，可以结合实际工程经验，将实际工程里遇到的趣事一并分享，将理论知识与实际联接起来，增加课堂的趣味性。

5 结语

针对新工科背景下热工基础实验的教学方法，教学主要目的是引导学生主动学习，鼓励学生进行由浅到深、由易到难的实践操作，通过热工实验先从基础的验证性实验，到可选择的综合性实验，再到学生利用基于第二制冷剂量热器法测试制冷系统的多功能实验设备，进行自主探究实验，改变传统的实验考核模式，利用网络资源，以互动性教学为主，自主学习为辅，培养学生的实践能力、创造能力、个人表述能力以及团队协作能力、批判精神，综合多学科的理论知识，加深理论知识的理解。但实际上，仅仅通过热工实验一门课就让学生实现大转变仍需要老师和学生共同努力的，但希望学生能够通过热工实验，转变对实验的态度，激发学生主动学习的热情，让学生对本专业在新工科背景下的要求有充分认识，具有新工科人才需具备的素养，为进入社会将面对的挑战和机遇提前做好准备。