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重庆大学“工程热力学”全英文授课教学模式的实践与探索

2021-01-15李期斌

黑龙江科学 2021年13期
关键词:全英文重庆大学热力学

李期斌,刘 朝

(重庆大学 a 能源与动力工程学院; b 低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044)

0 引言

工程热力学课程主要涉及热能与机械能和其它能量之间相互转换的规律及其应用,在工科各专业人才培养中具有重要的作用和地位,是能源动力类专业重要的基础课程,也是重要的技术课程。虽然重庆大学热力学教研组在教学改革、课程建设、教学实验等方面都有较深厚的功底与多方面的建树,但随着近年来我国国际地位和形象的不断提高,随着人才培养和教学改革的不断深入,学生出国深造的机会增多,来华学习交流的学生也与日俱增,目前中文的“工程热力学”难以满足国际化需求,因此有必要开展全英文“工程热力学”课程建设。

1 教学背景

同发达国家相比,我国能源利用效率较低,节能潜力较大。2020年底,我国正式提出了2030年实现“碳达峰”、2060年实现“碳中和”的目标,将降低碳排放、使用清洁能源、提升能源利用效率写入国家战略。进一步提高能源利用效率、实现能源的高效清洁利用是我国经济、能源、环境持续协调发展的重要保证,这也对我国能源动力类高等教育工作提出了新的要求。

工程热力学课程是重庆大学能源与动力工程学院各专业的主干专业基础课, 1952年,重庆大学院系调整,建立了“热能动力装置专业”。在历经多半个世纪的教学历程中,这门课程坚持与时俱进,一直在成长和改革。为帮助教学,开发了与所采用教材配套的“工程热力学辅导软件”,该软件获“重庆市优秀电教科研成果三等奖”。为扩展教学内容,开辟了网上师生研讨园地,便于师生的即时对话与交流。为提高学生自主学习和动手能力,开设了课程基本及创新实验,将理论学习与实践教学相结合,具有直观性,并配有专门的实验教学人员即时指导,解决出现的问题,具有时效性。这些环节的逐步完善对提高工程热力学课程的教学效果和对学生学术素质的提高均有显著的作用,大大提升了课程的教学成效。

2 教改策略

重庆大学工程热力学课程教研组同仁基于OBE-CDIO理念和原有课程建设优势,梳理凝炼了工程热力学课程的基本教学内容,从而提炼拓展出英文教学内容,改变旧的教学模式,形成新的线上中文线下英文混合式教学模式,构建特色鲜明的考核模式,打破传统课程体系,运用创新、学术、实践的观点选择、组合和设计课程教学内容,其具体涉及如下几个方面。

2.1 基于课程团队优势,深入开展国内外高校同类课程调研

工程热力学程教学团队拥有近10名教师,全部有海外学习交流经验,本教学改革实施中以此为基础,并联络国内工程热物理学科相关院校,深入开展国内外高校工程热力学课程全英文课程调研,重点调研课程的开设情况、开课特点、教学内容与教学重点、教学方法与教学手段、教学评价方法以及本课程的现状及建设方向、建设思路。

2.2 优化现有课程标准及教学内容和考核体系

调整教学内容,编制一套既体现“创新性、挑战度、国际化”又富有学院专业特色的课程标准,使英文教学切合专业要求和学生实际,提高学生学习的积极性、创新性和能动性。完善“工程热力学”全英文课程的基本信息,建立课程网络教学平台。

2.3 实施实践和理论相结合的多元融合课程教学方法

从工程热力学理论与行业需求、教学实践、工程应用、实验验证、科技创新、科研训练等多方面,结合国内外经典工程案例,实现教学方法的多元融合。在教学过程中,以先进的能源系统为工程实践案例,基于热力学基本原理,建立物理和数学模型,进而实现高效热功转化,围绕热力学基础知识这一主线组织教学内容,强化理论知识和工程实践的结合。调整、优化了实验内容,新开设了空气绝热指数测定、喷管流动实验、蒸汽动力循环仿真和水蒸气热力性质计算机和热力性质图绘制等综合性实验,强化学生对基本热力学知识的深入理解。

2.4 注重课程团队梯队建设,大力培养青年教师

定期开展示范课、教学研讨,促进教师间的互相学习,并对青年教师实行传帮带,促进其教学能力的提升。组织主讲教师在国内外进行教学交流和培训,获取先进的教学方法与理念,并在教学实践中进行实施。

3 课程改革成效

学生学习主动性大幅提高,积极参加能源领域科研活动。教学内容的改进调整以及多样化灵活的教学手段,使学生的学习热情有了极大地提高,学习兴趣浓厚,学生主动通过线上课程进行学习,参与热力学教学综合实验训练,课堂教学互动更积极。重庆大学能源与动力工程学院学生在全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、大学生科研训练计划项目SRTP等项目中获得优异成绩。尤其是2020年,在第十三届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中,重庆大学学生获特等奖1项、一等奖7项,创下历史最佳成绩。

全英文教学模式广受外界好评。东北电力大学、中北大学等院校及长安汽车动力研究院等相关企业对本课程的教学改革模式和人才培养模式给与一致好评。美国哥伦比亚大学、弗吉尼亚大学、德国埃尔朗根-纽伦堡大学等知名机构的热力学教研人员对本课程英文版做出了正面评价,尤其是弗吉尼亚大学O’Coonell教授(美国化学工程师学会主席,工程热力学经典英文教材《Thermodynamics: Fundamentals for Applications》主编)高度肯定本课程理论和实践相结合的创新教学模式,并指导修改了部分英文教学资料。

4 结语

重庆大学工程热力学课程教研组基于原有课程基础,梳理凝炼工程热力学课程教学基本内容,提炼研究教学拓展内容,改变旧的教学模式,形成全英文教学模式,构建特色鲜明的考核模式,打破传统课程体系,运用创新、学术、实践的观点选择、组合和设计课程教学内容,形成一套科学的工程热力学英文教学模式和体系。通过“工程热力学”全英文课程建设,实现新的教育理念和以学术型为主的多元化教学方法,为学生学习后续能源动力类相关课程提供重要的理论基础。全面提高了学生的综合素质,抓住热力学理论的内核和新形势的发展趋势,探索了卓越型创新人才的培养模式。

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