非能源类专业少学时《传热学》课程教学改革的实证探索

陆卓群

【摘 要】地方本科院校非能源类专业学生在学习少学时《传热学》课程时存在基础薄弱、学习积极性较差的问题，而课程以往的教学设计未能考虑学生实际能力素质水平，考核模式也较为松散，教学效果较差。本研究针对材料成型及控制工程专业的特点，筛选和组织了教学内容，采取传统教学与实践学习相结合的方法，并实施了全过程考核模式。改革初步实证结果表明，新的考核模式能较为真实全面反映学生课程学习效果，实践大作业也能作为学生阶段性学习效果的反馈依据。

【关键词】地方高校；教学设计；过程考核；实践性学习；实证研究

中图分类号： G434；G642 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）27-0118-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.053

【Abstract】The students of non-energy category majors in local undergraduate colleges show problems as weak knowledge base and low learning enthusiasm when learning Heat Transfer with less teaching hours.And the previous teaching design fail to consider their actual ability level，combining with the inattentive assessment mode，which causes poor teaching results.Therefore，this study focused in the major features of the material forming and control engineering， selected and re-organized the necessary teaching content，applied the combined mode of traditional teaching and experiential learning，as well as the whole process assessment mode.The current empirical results show that the new assessment mode could reflect the students actual overall learning results，and the practical assignments could act as the feedback of their periodical learning results.

【Key words】Local college；Teaching design；Whole process assessment；Experiential learning；Empirical study

1 教学改革前存在的问题

《传热学》作为研究由温差引起的自发传热现象的基础理论课程，除能源动力领域外，在材料冶金、机械制造、化工制药、建筑工程等领域也都具有大量工程应用，因此对地方本科院校非能源类专业的应用型人才培养也十分重要。以湖南人文科技学院材料成型与控制工程专业为例，少学时《传热学》课程共32课时，而学生除在大学一年级学习过《高等数学》和《大学物理》后，并未学习《工程热力学》《流体力学》等热工基础课程，因此学生基础薄弱，学习起点较低。本研究对14级学生进行教学实践后发现，学生对于课程学习积极性较差，最终未达到预期的教学目标。原因首先在于所采取的讲授型教学方法较为落后，且教学设计未能综合考虑学生实际能力素质水平；其次目前的松散型考核模式虽然能够区分不同层次的学生特征，但平时总成绩与期末卷面分存在显著的统计性差异，因此未能客观反映学生的真实学习情况。改革前《传热学》考核模式如表1所示，课程考核结果分层特征如表2所示。为此，本研究从课程教学设计、教学实施和教学评价三方面的问题着手，设计了针对性的教学改革方案。

2 少学时《传热学》课程教学改革方案

2.1 针对专业人才培养需求重新选择教学内容和教学方法

我校材控专业培养掌握金属材料成型、焊接、材料热处理、模具设計及制造的理论、技术、工艺和相关设备操作，面向新材料、先进制造等行业的应用型人才，因此学生应侧重于对《传热学》中热传导理论和传热过程分析内容的深入学习，而对于对流换热和辐射换热理论的知识要求不高，也不需要学习换热器的相关知识。在教学设计时应删除与专业培养需求关联性不大的教学内容，并增加需着重掌握的知识的课时占比和研究深度，提高课程教学与专业培养目标的契合度。经调整后的教学内容如表3所示。

同时，需要针对学生薄弱的学习基础相应设计教学起点，在教学过程中减少对抽象理论的推导，增加与专业实践相关的工程案例，促进学生将《传热学》知识在其他专业课中进行迁移，如以合金不同铸造和凝固成型过程为例讲解传热过程的区别及对铸件性能的影响，以材料热处理四大工艺为例讲解非稳态导热的特征和计算等等。

选择教学方法时，也需要在考虑教学课时限制的基础上着重改进材控学生的学习态度和学习策略，因此宜采用传统讲授式教学与实践学习专题相结合的模式，一方面保证对课程基础概念与核心方法进行完整教授，另一方面将课程中与工程实际或科学实验联系紧密的内容设计为研究性学习任务，以充分调动学生课上及课下自主学习的积极性，提高学习参与度。经改革，课程在保留2个原课程实验的基础上，共设置了以下6个多形式的实践学习专题如表4所示。

2.2 构建全过程定量考核的教学实施和评价体系

在保留原方案中课堂出勤考核和课后习题作业考核基础上，增加过程考核的权重，以增强学生的过程学习意识；并将原方案中的课堂表现单列为弹性项，计入平时总成绩，该项主要以阶段性习题课抽答和总复习课抢答的形式，以提高学生课堂互动参与度。将硬性评分和弹性评分相结合，有利于激发学生的学习信心和积极性。改革后的课程考核模式如表5所示。表中特别注明了各项考核应侧重的知识维度（为保持表格简洁，各考核中与知识维度对应的认知过程未予以标明，实际中应根据具体教学目标进行明确），以确保教学的实施和评价与课程教学目标保持一致性。

应注意的是，由学生课后习题和实践大作业完成情况中所反馈的学习问题，需及时通过合适渠道进行针对性指导和改进；而且为了确保过程考核正确区分和评价学生的特定认知过程，需要为每项考核制定定量评分标准。特别是对于没有标准答案的开放性实践大作业，需要事先限定答题范围，指定作答必须涵盖的要点，这就要求教师在命题阶段在题干中做出合适引导。

3 教学改革初步效果

基于专业课学生的样本特征和专业课程的目标参照性考试性质，本研究采用非参数统计方法对少学时《传热学》的教学改革效果进行分析[2-3]。课程改革前后材控专业两个年级（分别为14级和16级）平时总成绩、期末卷面分和课程总评分的分布描述性指标如表6所示，16级6次实践作业成绩的分布描述性指标如表7所示。

3.1 通过教学改革得以改善的问题

3.1.1 改革后的过程考核具有较高可靠度和区分度。

由表6可知，改革后学生平时总成绩中位数与其他两种成绩的相对误差较改革前均有所降低，表明三种成绩的统计性差异有所减小。对比之下，改革前的平时成绩分布过于集中，缺乏合理的区分度；而改革后的平时成绩分布则具有更合理的峰度和偏度。同时，改革后平时总成绩与期末卷面分的峰度相对误差较小，可认为两者对于学生层次的区分度统计性差异不大。另外，虽然改革前后的三种成绩样本在进行曼-惠特尼U检验时都显示出统计性差异，但改革后的三对样本平均秩相对误差都有所减少，其中“平时总成绩-课程总评分”样本对的相对误差下降幅度最大，表明新的过程考核模式对于反映学生真实学习效果的可靠性较改革前得到了较大提升。

3.1.2 实践大作业能作为考察学生阶段性学习效果的依据。由表7可知，改革后的6次阶段性实践大作业成绩的中位数、偏度、峰度变化趋势基本相同。而独立完成作业的学生成绩中位数处于中等水平，变化绝对值不超过15分，表明学生在课程学习全程都投入了一定精力。中位数在学期中段的降低趋势，及时给出了学生学习积極性和学习效果下降的反馈信息；而最后两次作业成绩中位数的重新提高，则反映教师进行针对性指导后学生学习积极性和学习效果的提升。

3.2 改革的不足及后续改革建议

3.2.1 改革未能改变材控学生对待终结性考核的不良心态。对表6的分析可知，无论改革前后，学生期末卷面分都普遍低于平时总成绩，且该两对样本平均秩的相对误差都较大，表明期末卷面都出现了较大的异常。对答卷的具体分析可知，两个年级学生在答题时存在以下共性问题：空题现象普遍、作答不着边际、背诵教材和作业现成内容或步骤。可见，虽然教学改革加强了学生的过程学习意识和投入程度，但仍未改变其不重视期末复习的心态，出现这一问题的本质原因在于材控学生未足够重视《传热学》课程，因此后续改革需要从课堂授课、专业导论和学业规划指导等多个方面强调课程重要性，并从整体上纠正专业的学风问题。

3.2.2 改革未能有效提高学生的课堂参与度和学习效率。改革后材控学生对于习题课抽答和总复习抢答环节的参与率均较低（仅为22.54%），且学生课后习题作业和实践大作业的抄袭现象都较严重，完成效果普遍较差，得分普遍不高。因此，后续改革需要针对学生课堂学习参与度和学习效率，进一步改进课程的教学实施方法。

【参考文献】

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