工程教育认证背景下的“热工过程与设备”课程教学改革与探索

马军涛 陈希 高度

【摘 要】本文针对“热工过程与设备”课程目前存在的问题进行了分析，并针对问题提出了相应的改革措施，为工程教育认证背景下的课程改革提供了有价值的参考。

【关键词】工程教育认证;热工过程与设备;教学改革;精品在线课程

中图分类号： G642.0 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）08-0053-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.021

【Abstract】In this paper， the existing problems of the course "Thermal Process and Equipment" are analyzed， and the corresponding reform measures are put forward to provide valuable reference for the curriculum reform under the background of engineering education certification.

【Key words】Engineering Education Certification; Thermal Process and Equipment; Teaching Reform; Quality Online Course

0 引言

材料類专业，包括材料科学与工程专业、冶金工程专业、金属材料工程专业、无机非金属材料工程专业、高分子材料与工程专业、复合材料与工程专业和材料物理专业等。其中，我校自2007年开设无机非金属材料工程专业并成功招生，为国家培养具备无机非金属材料科学与工程方面知识宽厚、能在材料科学与工程领域从事科学研究与教学、技术和产品开发等方面工作的高素质复合型人才。根据认证标准要求，专业需设置数学与自然科学类、工程基础类、专业基础类、专业类、实践环节、人文社会科学类通识教育六类课程，而“热工过程与设备”课程属于无机非金属材料工程专业中极具特色的一门专业类课程。在工程教育认证的通用标准中，复合专业毕业要求的工程基础类课程、专业基础类课程和专业类课程至少占总学分的30%，而专业类课程应能体现系统设计和实现能力的培养。

“热工过程与设备”课程是无机非金属材料工程专业的一门重要专业类课程，通过学习这门课程，学生能够掌握热工的基本原理和基础知识，可根据不同的热处理要求通过气体力学、传热、燃烧等各方面的知识对窑炉进行设计和改进。本课程强调基础性、科学性、先进性、广泛性和实用性，为不同无机非金属材料的制备工艺提供理论基础。目前来说，相比于工程教育认证的要求，本课程的教学方法、教材内容以及配套的相关前沿知识理论还达不到要求，从而制约了学生自主学习的能力，限制了学生的培养质量和就业竞争力。本课程以工程教育认证作为大背景，针对“热工过程与设备”课程的教学进行探讨，针对其存在的问题进行分析和探索，从而对其进行教学改革的尝试。

1 本课程目前存在的问题

相对于工程教育认证的背景，目前“热工过程与设备”课程尚存在的问题有：

1.1 理论知识较多，实践知识不足

“热工过程与设备”一般在学生大三时开设，在学习了大部分工程基础类和专业基础类课程后学习，因此在学习中起到一定的衔接作用。相比于之前更偏向于理论理解和计算的物理化学、材料力学等课程，“热工过程与设备”课程在理论学习的基础上涉及了硅酸盐工业中包括隧道窑、回转窑等窑炉的学习。但相比于其他的专业类课程来说，本课程仍将其重点放在理论的教学中，包括在本课程中占有较大比例的气体力学和传热学，课程中不仅介绍了针对窑炉设计的两气体伯努利方程和三种不同的传热方式，同时也设计了不可压缩气体的流动、流态化原理、不稳定导热等理论性更强的内容。而对于实践知识来说，相比于混凝土学等课程，本课程开设课后实验和实习的难度响度较大，使学生在学习时完成理论计算后较少与窑炉设计进行结合，影响了学生探索实践知识学习的积极性。

1.2 课程学习难度与课时量不符

目前，根据工程教育认证对无机非金属材料工程专业的要求，针对本专业的课程进行调整，热工过程与设备的课程一般安排为32个学时。本专业使用教材为姜金宁主编《硅酸盐工业热工过程及设备》，冶金工业出版社出版。教材内容相对较多，如果不分主次的给学生讲授，则会有学时少而教学内容多的矛盾，使得学生对大多数知识的理解不够深刻。课程在理论学习方面有一定的难度，如要熟练掌握，需要花费较多的课时。如何在有限的学时内，针对课程的培养目标，有选择有重点的对学生进行教学，目前还存在一定问题。

1.3 课程培养目标与学生就业的矛盾

随着社会日新月异的发展，传统硅酸盐材料工业发展受到了较大的制约。在目前的就业形势下，无机非金属材料工程专业的本科生毕业后进入水泥、陶瓷等传统硅酸盐行业工作的越来越少，更多从事了社会需求量更大的建筑工程、新材料行业或者选择继续深造。而热工过程与设备课程主要针对传统材料的制备开展，使学生在课程中难以提起学习的兴趣。在工程教育认证的理念中，重点是以学生为中心，其质量标准核心就是毕业生的质量，需要判断学生毕业后是否符合社会需求。而如何在目前新的就业形势下，进一步丰富学生的知识结构，提升学生培养质量，目前仍需对该课程进行进一步的探索和改革。

2 课程改革措施探索

以工程教育改革认证为基础，综合考虑学生的培养质量，提升学生的学习兴趣，从而满足认证对系统设计和实现能力的要求，本文对“热工过程与设备”课程提出改革措施如下：

2.1 课堂教学体系和方法的改进

课堂讲授是课程教学的重中之重，如何针对课堂讲授进行改进，是培养学生兴趣、提升教学质量的关键所在。针对理论知识过于枯燥而造成学生学习动力不足的问题，本课程以现有教材为基础，注重理论联系实际。在课程教学中，由于绝大多数学生没有实践经验，对硅酸盐工业窑炉没有直观的概念，在学习中感到困惑和难以理解，从而失去学习的兴趣。因此，在课程教学中，应以图片或视频等引入直观的生产现场概念，进一步在实际工程中提出问题，进而对其进行解决，在理论计算中尽量涉及到学生熟悉的概念来进行授课。

2.2 丰富课程考核方法，在理论知识考核基础上加强实践知识考核

热工过程与设备是本专业的一门专业类课程，而与其他专业课课程相比，本课程的考核基本集中于理论知识计算的考核中，而缺少对专业实践知识的考核，从而使学生在学习中生搬硬套，陷入了简单的学习模式而对其专业知识知之甚少。比如混凝土学、硅酸盐机械設备等课程，课程考核主要集中于对课程知识的理解以及与现实生产的挂钩，在掌握必要的计算基础上，将更多的精力放在与现实相结合，与科研前沿相结合，从而将学习到的知识落到实处，更清晰的弄懂理论知识与工程实践的联系。

理论知识考核必不可少，并应作为课程考核的重点。但在期末书面考试的基础上，应增加实践知识考核的比例，将最终成绩中加入课程论文、课外学习等内容，一方面使学生更熟悉实际工业生产，另一方面在写论文的过程中对热工过程与设备的发展现状进行文献和新闻调研，进一步了解本专业发展现状。

2.3 结合科研前沿进行教学，摒弃教材中落后内容

随着硅酸盐材料工业生产日新月异，传统授课中沿袭教材知识讲授，在理论授课之后按部就班让学生学习立窑等生产设备。而在现实生产中，水泥立窑早已被淘汰，水泥生产早已进入回转窑和预分解窑时代。同时，针对新的硅酸盐工业设备中的改进，新型悬浮预热器、预分解炉等在教材中很难实现同步更新。这就需要授课教师紧跟时代前沿，在教学的同时对新技术进行学习，对立窑等落后技术尽量压缩其课时量，将更多的时间放在新技术新设备的学习中去。

另一方面，传统硅酸盐材料的生产只是本课程学习目的的一部分，热工过程与设备并非仅仅局限于对学生就业影响越来越小的传统行业。当越来越多的新材料得到应用，其大批量生产也很快提上日程，针对传统硅酸盐材料生产设备的改进如何更有目的性，更需要本课程的专业知识。而对于社会急需的另一热点——再生材料的应用，例如利用水泥回转窑协同处理城市生活垃圾，建筑垃圾进行热处理后制备再生砌块，如何针对原有设备进行改造，从而利用更少的资源而获得最大效益，则应该在课程中紧跟热点，举例说明如何在科学研究和工程实际中合理使用本课程学习的知识。

2.4 建设精品在线开放课程，加强学生课后学习

为了促进教育教学与现代信息技术的高度融合，加快课程资源信息网络化建设步伐，在现代教育中，精品在线开放课程正在起着越来越重要的作用。精品在线开放课程根据预设的教学目标、学科特点、学生认知规律及教学方式开展，针对各模块知识点或专题设置内嵌测试的作业题或讨论题，以帮助学习者掌握学习内容或测试学生学习效果。精品在线课程内容丰富多样，充分发挥信息技术优化传统教学的优势，力图在学生课堂学习的基础上进一步加强提高。

本文作者在2018年申请了校级精品在线开放课程项目“热工过程与设备”，配备有完善合理的教学团队，项目主持人和团队成员中有获得国家和校级讲课大赛获奖人员。项目进行过程中对网络精品课程进行建设，学生可以从中进行学习，在课堂上学有余力的学生也可以在网络课程中进行补充练习，从而进一步完善课程教学体制，在工程教育认证的基础上培养新一代综合性人才。

3 结论

“热工过程与设备”课程是无机非金属材料工程专业的一门重要专业类课程，但目前在教学中，相比于工程教育认证的要求，目前还存在较多问题。在工程教育认证的大背景下，应在完善原有课堂教育的基础上，针对教学方法进行改进，紧跟时代发展前沿，努力推行教学改革，从而培养出符合社会需求的多样型综合型人才。

【参考文献】

[1]谭春娇，陈微等.工程教育认证理念指导下的教学改革哦.计算机教育，2019（2）：123-126.

[2]颜伟，袁清和等.面向工程教育专业认证的工业工程应用型创新人才培养模式探索与实践. 教育教学论坛，2019（3）：128-131.

[3]薛兵，于漫. 工程教育认证背景下“无机非金属材料工厂设计”课程的教学改革与探索. 教育教学论坛，2019（3）：126-127.

[4]王改民，路朋献等.谈《热工过程及设备》教学改革中的实践与体会.高教论坛，2007（8）：88-89.