新工科背景下安全工程专业《热工学》课程教学改革探索

黄琪嵩,许 波,冯俊军,丁厚成,林晓飞

(安徽工业大学 建筑工程学院，安徽 马鞍山 243002)

随着我国经济发展的转型升级以及创新驱动发展战略的深入实施，为了满足国家以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济人才需求，培养新型工科领域的拔尖创新人才，教育部提出了新工科概念[1]。新工科为未来工程教育改革与发展模式的探索提供了全新视角，其目的是探索更加多元化、创新性的人才培养模式，培养出具有创新创业能力和跨界整合能力的卓越工程科技人才[2]。为适应新工科人才培养需求，推进以工程能力和创新能力培养为核心的工科专业传统基础课程教学改革显得尤为关键。

热工学涵盖了工程热力学和传热学两方面基础理论，是一门与工程实际联系紧密、应用性很强的基础课[3]。作为安全工程专业一门重要的专业基础课，其主要任务是使学生了解能量转换规律和热量合理有效利用技术，从而为后续的《压力容器安全》、《防火防爆技术》和《工业通风与除尘》等专业课程在基础理论、基本知识和基本技能方面打下坚实基础，其对于安全工程专业人才的培养发挥了重要的作用。

在新工科背景下，安全工程专业热工学课程教学将面临更高要求和挑战，势必需要加强和完善这类专业基础课程建设。本文在结合教研组多年来教学实践的基础上，针对热工学课程在教学模式和考核方式中存在的问题，从教学内容、教学模式和课程考核方式等3个方面对热工学课程的教育教学改革进行探讨，以期为本专业基础课程教学改革提供参考。

1 开展安全工程专业相关的案例教学内容

热工学是一门多学科交叉应用的课程，其课程内容多是围绕着机械类、能源动力、建筑环境等学科为背景，课程定位过多偏向于统一的科学理论化，不仅没有充分体现出不同专业方向的差异性，还造成学生专业实践应用能力培养不足。热工学的教学内容应在大纲的指引下增加实用性和多样性，体现出不同专业和行业的特色，并结合学术前沿进行内容的丰富和充实。课程内容更多地体现出工程应用的实用性特点，才能够有效提高学生们专业知识应用与实践能力，更有利于新工科背景下的卓越工程科技人才的培养。对于安全工程专业，需培养学生从事安全工程领域的研究与开发、设计、风险分析与评价、检测监控等方面的工程实践能力[4]。安全工程专业的热工学课程应重点培养学生应用相关原理解决实际问题的能力，然而教学内容及参考教材涉及安全专业的应用案例较少。因此，为了让学生们使学生深入了解热工学理论在安全专业的应用，可通过一些专业应用案例，引导学生运用热工学的知识来分析，加深学生们对相关知识点的理解。例如：针对热力过程计算相关内容，可引入锅炉压力容器事故案例，利用锅炉爆炸前后的水蒸汽和饱和水焓熵的增减来计算锅炉爆炸能量[5]；以及将混合气体组分换算与可燃气体爆炸极限计算联系起来等。将热工学相关知识点融入到安全事故案例分析中去，不仅强化学生学习兴趣和动力，还可提高学生利用热工学原理分析和解决安全专业问题的能力。

2 建立多元混合式教学模式

传统的热工学课程教学方式多以课堂讲述为主，学生在大部分时间里都处于被动接受知识的状态，加之课程涉及的理论深奥、公式较多、概念抽象，导致学习积极性和学习效率都不是很高。即使有提问和讨论等活动环节来调动学生学习的主动性，也往往只有个别学生参与，对促进教师教学及学生掌握知识的作用是非常有限的。可见，对于热工学这类理论性较强的专业基础课程，教师们多采用的传统授课模式已经不满足现代信息化条件下的教学要求。

将互联网信息技术和传统教学模式相结合的“互联网+”多元混合式教学模式已成为当前信息化教学背景下的主流教学模式。在“互联网+”时代，为了保证高校课堂教学质量，教师们需充分利用各种现代科技技术推进传统教学模式的改革。热工学课程可以借助“互联网+”的平台进行调整，丰富课程教学资源，建立“线上线下”“课堂内外”等多元混合式教学模式，激发学生学习的积极性，提高教学效果。

当前信息化数字教育资源引起了人们的广泛关注，教师可采取慕课、翻转课堂、微课等互联网教学模式开展学习。互联网上具有很多完整的工程热力学和传热学开放在线课程，学生可以在课下就课堂上没有理解清楚的部分知识点通过网络课程的电子资源来补充。国内开放课程平台主要有：中国大学MOOC、MOOC学院、在学堂和Ewant等等，国外主要有Coursera、Udacity、edX、Open2Study等，这些网络平台上还可以下载教学课件、参考书、习题库等资料。通过线下学习，学生的学习过程由被动接受转变为自主学习，教师的作用由讲授知识转变为监督和引导学生学习。

3 探索形成性评价课程考核方式

目前，工程热力学这门课程主要还是以期末考试成绩作为学生对该门课程掌握程度的评价准则。这种考核方式偏重期末考试成绩，不重视学生的平时表现，无法衡量学生们的阶段性学习效果。考核结果也只能用于判断学生会不会用热力学相关公式来计算一些简单的热力学问题，无法考查学生们应用课程理论解决实际问题的能力，并不能满足新工科背景下的人才培养目标要求。随着教学内容与手段的改革，课程考核评价体系从也应随之改革，为了尽可能地客观公正评价每位学生的学习过程，需进行多元化的考试，实行综合性的考核方法[6]。

在多元混合式教学模式中，应采取形成性评价和终结性考试评价的方式，并且加大形成性评价在教学评价中的比例。形成性评价更注重学习过程，主要包括课堂学习(如出勤率、课堂提问、课堂讨论、学习笔记等)、课程作业(可包括小论文、研究报告等)、阶段性学习测验与期中考试(笔试或口试等)、教学实践活动(实验、创新等)、专题讨论、小组学习、自主学习等形式；终结性评价主要指最后的笔试成绩。

为全面考察学生的综合素质能力并客观评价学生的各环节学习表现，本课程将过程形成性评价与期末终结性考核的有机结合，提出贯穿整个教学环节的结构化多环节的加权平均考核方法。将平时考核比例提高到50%，包括平时作业、测验成绩、课堂考勤、实验成绩和课堂表现5个部分；并在期末考核环节，降低试卷中名词解释、简答等简单的纯知识考察试题的比例，增加综合案例题型，重点考核学生的综合素质和能力。注重形成性评价方式考核内容，不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以比较客观地评价学生的学习效果。同时通过随堂检测、知识点提问、单元测验及作业等环节的反馈，教师们还可及时掌握学生们课前自主学习的学习情况和对知识的理解和运用程度。

4 结语

热工学课程在安全工程专业本科生教育中占有重要地位，其可为学生以后专业课程的学习以及更好地适应新形势下的工程设计、科学研究及其他技术工作打下坚实的基础。推进新工科背景下的热工学课程教学改革，需要以课程基本目标为基准，有针对性地采取一些特色的教学手段、教学方法和思路，才能培养培养学生基础理论计算与工程实践相结合以及独立解决工程实际问题的能力，从而实现新工科要求下的创新性人才培养目标。