李明杰

关键词 实验教学 热工实验 教学质量

中图分类号：G424                                  文献标识码：A   DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.09.063

Abstract Scientific experiment is an important key in the realization of the combination of theory and practice in college teaching. Aiming at the problems of students' poor subjective initiative， low learning enthusiasm and low learning efficiency in the process of experimental teaching， this paper puts forward a method with the guidance of teacher teaching， taking the students' independent experiment as the main body. The grade evaluation based on the group team performance assessment. This experimental reform method has shielded the traditional rigid teaching methods， improved the ability of students to communicate and communicate， deepened the students' understanding of the basic theory， and finally realized the improvement of the quality of experimental teaching. 

Keywords experimental teaching; thermal experiment; teaching quality

武漢科技大学能源与动力专业的实验课程主要涵盖了多个学科方向，分别是工程热力学、传热学、流体力学、燃料与燃烧、制冷原理、热工物理量的检测、换热器实验、锅炉原理等。从实验的特点来说，分为演示性实验、验证性实验、研究性实验、创新性实验。实验教学的课时在整个教学大纲中的具有较高的比重，而且大部分是全员必修的课程。所有实验课程均依托于专业课内容，力求对理论专业知识的全覆盖，使学生获得理论到实践的升华。为了提高实验教学质量，培养学生观察、理解、操作的能力，本文首先针对本专业的教学现状进行了分析，并提出了具有针对性的教学改革方法，最后提出了一种教师为辅、学生为主，激发学生自主提问、自主开发、自主创新的新型实验授课方式。

1 本专业热工实验课存在的问题

武汉科技大学能源与动力工程专业于2008年建立。在11年的时间里，实验室从当初的几台教学设备，发展到如今具备多学科实验教学和科研实验能力的多功能实验平台。目前实验室存在的问题也是显著的，首先，从硬件角度来说，一些使用10年以上的老旧设备，正面临报废需要换新。尤其是与传热学相关的实验设备如导热系数测定仪、非稳态导热性能测定仪、换热器、表面发射率测定仪等设备的电路元件老化严重，所得的实验结果精度低下，有时甚至出现了与基本理论完全相悖的实验结果，严重干扰了教师和学生的上课体验。其次，学生的实验热情不高。体现为每次进行实验课之前，大部分学生并没有对实验内容提前认真预习，而是完全依靠指导老师的讲解来进行实验。所提交上来预习报告，往往偷工减料，浮皮潦草，甚至有的同学在上课前还不知道实验的具体名称和内容。更严重的是，上述问题是普遍存在的而不是个案。[1]这种情况下，学生对实验的理解难以透彻，往往只是像走过场一样、机械性的完成任务，这种上课体验是极其枯燥的。探究这种现象的根本原因在于：这是由传统实验教学方法的局限性所致。所有的实验过程主要依靠教师的面授，甚至连具体的实验参数、实验方案、实验操作步骤完全由教师直接包办。这种传统的授课方式忽略了学生对实验本身的理解和认知，降低了学生对实验本身的兴趣，限制了学生个体的创造性思维。传统的实验课程教学，学生的角色，犹如一段已经被制定好的程序代码，只需要依次按照设定好的程序执行即可，这一授课方式不仅忽略了学生的主观能动性，还缺失了学生自身对于理论的思考、缺乏个体思想的充分解放。这种机械包办式的教学方式也造成学生对上课的热情下降，被动的学习方式难以达到良好的教学效果。最终体现在学生的实验报告数据处理不认真、时常有报告雷同和抄袭情况的发生。这种教学模式最终导致了恶性循环，使教学质量严重下降。[2]

2 教学质量的改进方法

针对以上因素，本文从以下几个方面提出解决办法。首先，改进实验教学质量的首要因素是加强实验室教师的个人职业素养和工作技能。高校的实验室人员除了肩负着教学和科研的双重任务，还负责实验室的管理和安全工作，包括仪器设备的采购、防水、防火、防毒工作，以及设备仪器的维修和保养工作。此外，除了管理和教学工作，实验教师还要不断提高自身的科研水平，因为只有科研水平提高了，才能对实验过程和实验方法有更深层次的了解，才能更好的服务于实验教学。由于高校目前考核制度严格，为了提升实验指导人员自身的职称，发表文章和申请基金项目是高校教师不得不逾越的大山。因此，有些实验教师把工作重点放在提高学历、文章发表、项目申报等工作上，而疏忽了实验教学和管理工作。使得相当一部分实验人员的实验授课态度是得过且过，日复一日，没有任何改变和提高。这是实验教学质量难以提高的人为因素。这种教学背景下，学生将是受害者。另一个原因是，有些高校对实验室专业技术教学队伍不够重视，不考虑实验室人员未来长期的发展。实验室人员无法得到培训、在工作岗位上缺乏激励机制，影响了实验室人员的工作热情，导致了实验室人员心态上的不平衡。[3]

另一方面，实验教学的改革与实践是提高教学质量的关键。首先要改善设备硬件条件，整合现有资源。对于有横向项目和科研项目的实验设备，要在实验教学工作中推广和运用。加大大学生创新实验教学的力度，让学生勇于提出问题和解决问题，将创新思想引入到实践教学中。另外，还要合理设置实验内容，对多年的老旧设备尽快报废，对内容过时或者有重大设计缺陷的设备给予删减，避免设备层面的因素，导致实验教学质量的下降。

再者，提高实验教学质量要从考核的层面出发，提高学生对实验教学的重视程度。考核与成绩评定是评价实验授课效果的重要手段。建立多元化的考核指标，细化考核项目，对学生在课前预习准备情况、课上提问情况、规范化的操作执行情况、实验参与程度、数据记录严谨性、对实验过程误差的把控情况以及实验报告的数据处理和误差分析等方面做全面的考核。提高学生对实验课程的重视。可見，单纯的实验报告分数已经不占评价的主导因素，学生需要从预习、操作、数据记录与处理的全流程保持较高专注度才能获得较高的课程分数。这样做可以提高学生的动手实践能力，提高实验教学质量。

最后还有一点需要补充，由于大部分的实验设备也是由学生或教学设备生产厂商独立开发而成，有些设备在设计思路上就具有很大的局限性，例如：针对换热器综合实验台这个设备来说，该设备集成了套管式换热器、管壳式换热器、板式换热器、热管式换热器四种间壁式换热器，在实验过程中，必须保证冷热水箱温度恒定才能获得高精度的测量结果。而现实情况是该设备的热水箱的温度可由多组加热器和继电器闭环自动控制，但冷水箱的温度却无法保持恒温。这就会对实验过程造成影响，随着换热时间的提高，冷水箱整体温度的上升会导致通过实验计算得到的传热系数的精度变差，冷热流体进出口温度的测量值偏离了正常范围。因此，在实验前，学生应通过预习，在充分了解实验装置的基础上，有能力对现有设备提出质疑，并提出解决或补救方案，最大程度的保证实验精度。这一过程可以开拓学生主动思考的能力和解决问题的能力。另外，对于燃料与燃烧的相关实验，要求非常高的实际动手操作能力，对此，应提倡该类型的实验方案不再由教师给定，而是仅由教师给定实验测量的目标，学生们利用现有设备自主规划实验方案，组织实验步骤，通过自主思考，自主动手，自主解决问题，最终获得实验结果和结论。以这样的方式授课，就能够提高学生对实验的兴趣，教学质量自然而然得到了提高。这对培养实践创新型人才也具有重要意义。

3 探索新授课方式的具体实施

通过调研本地区其他高校实验室教学的基本情况，我们发现，各大高校以“教学为主，实验为辅”的情况是非常普遍的，并且很多高校开设的实验课内容大部分是以基础性实验为主，而跨学科、综合性、交叉性的实验较少。长此以往，学生的创新能力难以得到锻炼。在这样一种背景下，本文提出以“引导式教学为主，命令式教学为辅”的授课思想，让学生主动思考，主动构建解决实际问题的方法。在实际执行方式上，摒弃了传统的以小组为单位的实现方式，采用了以学生分组团队为单位，以自由实验选题的方法，即学生可以在若干实验课题中任意选择实验内容，各个分组团队通过分工协作完成实验既定目标，并且各团队之间采取相互监督的机制。[4]实验成绩认定将分组团队的成绩作为评价和考核的依据，这样就能激励学生们的团队合作、协调、分工的能力以及上课热情、从而调动了学生的积极性。教师则作为指导员为学生提供技术支持和安全监督。利用这种新的授课方案可以避免传统教学中以“教师为主，学生为辅”的授课困境。

4 结语

本文针对武汉科技大学能动专业实验教学中实际存在的问题，分析了当前教学模式下，教学质量低下，学生上课热情不高的主要原因，并提出了优化改进的方法。具体来说，对教学硬件的更新与淘汰、对实验内容的优化删减、对实验指导教师个人素质的提高和心态的调整、对考核指标的细化，将主动权交给学生，充分发挥每个学生的主动能动性、激发学生探索和求知的热情，通过开展团队自由实验试点课程的具体实施，实现了授课方式由传统死板方式向“学生为主体，教师为辅助”的新型授课方式的转变。转变后的热工实验课程的学生满意度逐年上升，教学质量稳步提升，得到了学生的广泛好评。

参考文献

[1] 严大炜，邹琳江，许诗双.能源动力类专业实验教学改革研究与实践[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2015.32（03）：120-121.

[2] 徐长松，路勇，宋福元，陈跃进.改进“热工实验”教学 加强自主实验能力培养[J].实验室科学，2016.19（02）：148-151.

[3] 吴宝华，程宫.高校实验技术人员如何兼顾教学与实验室管理[J].科教导刊（上旬刊），2018（10）：16-18.

[4] 王宗山，袁鹏丽，端木琳.建筑环境与能源应用工程专业自主研究型实验教学模式的实践[J].实验室研究与探索，2018.37（10）：219-222.