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“一带一路”战略下分块化教学模式的应用与思考

2019-12-31杜军顾丛汇

知识文库 2019年23期
关键词:热力学留学生基础

杜军 顾丛汇

基于习近平总书记提出的“一带一路”战略思想,促进国际间文化上的交流与合作,同时积极响应教育部推进的“新工科”建设,提出采用“分块化教学模式”进行能源动力类基础课程的留学生教学。

基于跨国合作和互利互惠的发展目标,“一带一路”战略设想应运而生。习近平总书记提出了加强一带一路周边国家在经贸、区域秩序和文化交流方面的沟通与合作。2017年以来,为了进一步推进科技改革与产业变革,支撑“中国制造2025”等国家性战略,教育部积极响应“新工科”的建设。因此,为了顺应时代潮流和满足专业认证体系要求,各大高校已展开工科技术型人才的培养和教育,其中最为关键和基础的问题就是如何在教学方法上的另辟蹊径。

教学方法是教师和学生为了实现共同的教学目标,完成共同的教学任务,在教学过程中运用的方式与手段的总称。它包括了教师的教法、学生的学法、教与学的方法。教学团队可以充分利用教学资源、教师资源和学生资源,整合教育学过程中所有重点组成要素,构建最佳运转的教学体系。

1 分块化教学概念

分块化教学是一个动态的教学手段,由若干个不同程序和功能的部分组成,各个程序间相互独立又彼此联系。在分块化教学过程中,将目标课程的全部教学内容按照其属性和功能,划分为若干“块”。基于教学团队,由不同的教师负责各个“块”的教学工作,优选精通课程分块内容的教师加入团队,联合老中青教师们发挥各自的优势,形成互补互助。教学团队构架下的分块化教学模式,能够很好地将基础课程中的基本知识、内容、目的有序的组织起来,形成分散的“统一体”,对基础薄弱的留学生而言,在工科专业基础课程的教学中尤为重要。

新工科的新理念要求教学方法应该不断提升,融入新的具体方法和有效的教学方式。本文以江苏科技大学能源与动力学院2016级热能与动力工程专业留学生《工程热力学》为基础,展开分块化教学研究。

2 《工程热力学》课程的教学安排与实施

《工程热力学》课程的逻辑性很强,各部分内容又交叉渗透,一环扣一环,而且概念抽象,是一门难教难学的课程。另外,留学生整体数学基础比较薄弱,语言沟通能力个体差异较大。所以,在教学的过程中,需要注意教学的方法和手段,使学生能较好又容易地理解教学内容。专业基础课更重要的是培养学生的科学素质和科学思维方式,提高他们分析问题和解决问题的科学研究能力。教学中争取用一条主线将各章节的内容穿起来,避免对知识点的孤立讲授,避免学生孤立地理解知识。教学中需要介绍本学科在工业、民用及高新技术领域的一些应用实例,加深学生对基础知识的理解,使学生充分认识本门课程的重要性,提高学习的兴趣和积极性。

《工程热力学》课程由理论精讲-实验-习题答疑三个部分组成。理论精讲课采用全英文授课,所选用的教材为我校编注的Thermodynamics,结合Y.A. Cengel 和J.M. Cimbala 教授所著的Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, Yunus A. Cengel 和Robert Turner编著的 Fundamentals of Thermal Fluid Sciences, Yunus A. Cengel 和 Michael A. Boles所著的Fifth Edition Thermodynamics: An Engineering Approach,以及Michael J. Moran and Howard N. Shapiro编著的Fundamentals of Engineering Thermodynamics等国际经典工程热力学教材,以上教材兼顾基本概念和典型案例解析。在知识点的概念讲解方面,上述教材具有深入浅出、浅显易懂的特点;在典型案例解析方面,所列举的工程或生活实例又极富引导性和启发性,无论是供学生自学、课前预习还是课后复习、思考和自测,其难易程度分布都非常适中。通过调研发现,上述经典的工程热力学教材在教师和学生中评价非常好,适合于国外留学生在新能源、热能动力工程等专业的基础课程学习。在授课过程中,结合留学生所在国家的工业发展背景,适时引入相关工程实例,在吸引学生注意力的同时,将抽象概念具象化,有助于学生更好地理解工程热力学中的重点和难点内容。

留学生工程热力学课程分为理论教学和热能工程基础实验,要求学生在两个学期中完成。其中,理论教学在实验课程的前一个学期开设,共64学时,实验课程共32学时。理论教学内容包含:Introduction and Basic Concepts,The First Law of Thermodynamics,Thermodynamic Properties and Process of Ideal Gas,The Second Law of Thermodynamics, Properties of Real Gas and Vapor, Atmospheric Air, Flow and Compression of Gas and Steam, Power Cycles和Refrigeration Cycles。

3 分块化教学结果

教师按照学校规定,课前查找资料、认真备课,积极投入到课程教学中,采用“课堂授课为主-课后答疑为辅”的方式开展课程教学活动。在课堂授课中,多采用动画、图片等形式的讲授方式,将大量抽象的概念具象化;同时,结合工程实例,帮助学生更好地理解其应用范围。每堂课的新知识点讲授完毕,布置课堂小作业,引导学生们思考和讨论,课堂气氛活跃,学生积极性显著。课后辅导和答疑采取固定时间和网络答疑相结合的方式,提高学生学习效果。

期末考试题型包括填空题和计算题两个部分,留學生工程热力学总评成绩中50%的学生成绩集中在70-79分值区间内,35%的学生成绩在60-69分值范围内,优良率为5%,10%的学生不及格。试卷失分率较高的题目是填空题,计算题得分个体差距较大。填空题考察学生对基本原理和基本概念的理解和掌握,计算题能够全面考察学生对问题的综合分析能力,同时考察计算能力,属于综合性较强的一类题目,对学生综合素质要求较高。得分较高的同学可以体现对基本原理和基本概念掌握较扎实,具备一定的分析能力,得分较低的同学,公式应用有误、基本概念掌握不清。

本门课程目标为掌握热能与机械能之间相互转换的基本理论,如何科学有效地利用能源,以及实现将热能高效地转变成机械能的方法。使学生掌握热力学第一、第二定律、等基本知识,并受到基本技能的训练,它不仅为学习专业课程作好理论准备,还为学生以后解决生产实际问题和从事科学研究工作打下理论基础。学生学完本课程后,应能牢固地掌握热力学第一定律、热力学第二定律、工质的热力性质、热力过程和循环的分析方法、气体及蒸汽的流动等理论知识;能熟练地运用常用工质的物性参数及图表进行传热计算,初步具有把实际问题抽象为理论模型,并运用所学理论知识来分析和解决实际问题的能力。

4 结论

巧妙整合教师资源、合理构建“一带一路”和“新工科”背景下能源动力专业留学生基础课程教学团队,采用“理论精讲-实验-习题答疑”的分块化教学模式展开理论基础课程《工程热力学》的教学研究。通过实践表明,基于上述分块化教学模式,有助于学生在一些极具抽象特点的理论课程的学习。尤其是对基础较为薄弱的留学生,不仅夯实了留学生《工程热力学》理论课程的基础,而且能够指导其后续实验的操作。在今后的教学研究中,也将持续改进和进一步完善,获取更多的教学经验,进而拓展到其他理论基础课程和专业课程的教学中。

基金项目:获得江苏科技大学高等教育科学研究课题“一带一路”战略下江科大与俄、乌高校教育交流与合作研究(1142031802)和高等教育教改研究课题“教学团队架构下工程热力学分块化教学新方法研究”(1142021804)支持。

(作者单位:江苏科技大学能源与动力学院)

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