學(xué)科教育論文-整合資源，構(gòu)建面向熱能與動力工程大專業(yè)的實驗教學(xué)平臺.doc

學(xué)科教育論文-整合資源，構(gòu)建面向熱能與動力工程大專業(yè)的實驗教學(xué)平臺作者：周萍周乃君艾元方張全黃學(xué)章摘要針對實驗內(nèi)容零散，實驗數(shù)目多，實驗設(shè)備低效、封閉等問題，通過改革實驗室管理體制、整合人力資源與設(shè)備資源、建立多層次的實驗教學(xué)平臺等措施，取得了良好的效果。自1998年我國推行“加強基礎(chǔ)，淡化專業(yè)，因材施教，分流培養(yǎng)”、“厚基礎(chǔ)，寬口徑”的教育思想以來，根據(jù)國家教育部專業(yè)目錄的設(shè)置，中南大學(xué)將熱能工程、制冷及低溫工程兩個專業(yè)整合為一個大專業(yè)，即熱能與動力工程專業(yè)。同時，為了滿足經(jīng)濟市場對人才的需求，該專業(yè)設(shè)有四個方向：熱能工程、制冷及低溫工程、動力工程、熱工檢測與控制。其培養(yǎng)計劃前三年立足于基礎(chǔ)教育，后一年突出專業(yè)方向的特色。經(jīng)過幾年來的建設(shè)與發(fā)展，這種“通才”式的人才培養(yǎng)模式取得了良好的效果，學(xué)生的創(chuàng)新意識強，對人才市場的適應(yīng)性強。在近幾年就業(yè)形勢嚴(yán)峻的情況下，本專業(yè)本科生的就業(yè)率前幾年一直保持在100，20062007年也在97以上。但在培養(yǎng)計劃的調(diào)整過程中，實驗教學(xué)仍然按課程進(jìn)行設(shè)置，實驗內(nèi)容零散，實驗數(shù)目多，實驗設(shè)備低效、封閉等問題日益突出。為高效發(fā)揮實驗設(shè)備的作用、促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，筆者在怎樣整合實驗室資源、構(gòu)建面向熱能與動力工程大專業(yè)的實驗教學(xué)平臺方面，進(jìn)行了積極的探索與實踐。一、改革實驗室管理體制隨著學(xué)科發(fā)展和教學(xué)改革的深入，學(xué)科交叉滲透已經(jīng)反映到實驗教學(xué)上來。根據(jù)熱能工程、制冷及低溫工程、動力工程、熱工檢測與控制四個專業(yè)方向功能與特點，打破原有學(xué)科內(nèi)部實驗室的界限，成立了熱能與動力工程實驗中心。其目的在于有效克服原有設(shè)備管理體制分散、重復(fù)、低效和封閉的弊端，合理配置實驗人員、實驗儀器設(shè)備和實驗用房等資源，有利于創(chuàng)建學(xué)科實驗大平臺，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供條件。過去，實驗室按專業(yè)方向設(shè)置，不可避免地存在信息不夠暢通、儀器設(shè)備重復(fù)購置或使用率低的現(xiàn)象。另一方面，將有限的實驗經(jīng)費分散到各個實驗室，實驗室建設(shè)經(jīng)費不足的問題更為突出。建立實驗中心后，實驗人員統(tǒng)一管理、資產(chǎn)統(tǒng)一安排、實驗設(shè)備統(tǒng)一調(diào)配，顯著地提高了儀器設(shè)備的利用率。實驗室建設(shè)的項目等均由教授委員會根據(jù)學(xué)科全面發(fā)展的需要，通過集體討論來決定，使有限的資金得到最大程度的利用效益。二、構(gòu)建科學(xué)的實驗教學(xué)體系實驗中心堅持育人為本、學(xué)生為先、質(zhì)量為重的基本原則，遵循循序漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律，優(yōu)化實驗課程內(nèi)容。通過打破每一分支學(xué)科自身的系統(tǒng)性、完整性，追求科學(xué)技術(shù)的綜合性與整體性來實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的整體優(yōu)化，使實驗教學(xué)內(nèi)容突出重心低、知識新、面向?qū)挼奶攸c。在教學(xué)組織實施方面，形成由多模塊或多門課程組成的新的實驗教學(xué)體系，實施基礎(chǔ)性實驗必做、綜合性和設(shè)計探索性實驗選做，適合因材施教的分層次教學(xué)模式。完善了熱能與動力工程專業(yè)的實驗教學(xué)體系，形成“三個層次”的實驗教學(xué)平臺，旨在加強學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的工程實踐，促進(jìn)學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)綜合協(xié)調(diào)發(fā)展。第一層次：熱工理論基礎(chǔ)實驗教學(xué)平臺。該平臺一方面為理論課教學(xué)服務(wù)，幫助學(xué)生加深對傳熱學(xué)、流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、熱工檢測與儀表等熱工基礎(chǔ)理論課程教學(xué)內(nèi)容和機理的理解。其實驗內(nèi)容是根據(jù)相關(guān)理論課程學(xué)習(xí)的進(jìn)度進(jìn)行設(shè)置，以演示、驗證性實驗為主。通過實驗，學(xué)生對某些難以描述的現(xiàn)象與概念形成一些感性認(rèn)識與理解。另一方面注重培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能，幫助學(xué)生掌握溫度、壓強、流量、液位等基本熱工參數(shù)的測量方法與測量儀表的基本知識，訓(xùn)練學(xué)生掌握常用儀表的使用、實驗的規(guī)范操作、實驗數(shù)據(jù)的記錄與處理方法等，使學(xué)生能根據(jù)實驗教學(xué)的目的，自己設(shè)計實驗步驟，選擇實驗儀器，獨立完成實驗和處理實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行誤差分析，最后給出科學(xué)的評價，以培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗的基本能力。這類實驗課側(cè)重于基礎(chǔ)性實驗，不過分強調(diào)獨立設(shè)計實驗，避免搞形式主義的實驗教學(xué)。其實驗學(xué)時數(shù)約占專業(yè)課程實驗的50%，同時要求學(xué)生嚴(yán)格按照培養(yǎng)計劃選擇實驗項目。熱工理論基礎(chǔ)實驗教學(xué)平臺，既配合了理論課程的教學(xué)，也為后續(xù)的專業(yè)實驗教學(xué)打下了基礎(chǔ)。第二層次：專業(yè)綜合實驗教學(xué)平臺。這類實驗課程要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，綜合運用本課程以及與本課程相關(guān)的知識、實驗方法與實驗手段等完成相關(guān)實驗，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力與素質(zhì)。在這類實驗課程的設(shè)置中，改變以往不同的專業(yè)方向采用不同設(shè)備的思想，重點選擇一些典型設(shè)備，對實驗內(nèi)容進(jìn)行整合，根據(jù)不同專業(yè)方向的培養(yǎng)要求，其實驗內(nèi)容的側(cè)重點有所不同，挖掘現(xiàn)有實驗設(shè)備的潛力。如柴油機，對于動力培養(yǎng)方向，主要研究柴油機的特性（如萬有特性、示功圖、速度特性、排放特性等）；對于熱能工程研究方向，主要研究燃料的特性、燃料的燃燒狀況以及機體的傳熱狀況；對于熱工檢測與控制方向，主要研究流量、壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、氣體成分等各種參數(shù)的檢測方法以及控制模式。通過對溴化鋰制冷機與現(xiàn)場總線系統(tǒng)的連接與開發(fā)，可以開出滿足制冷與空調(diào)、熱能工程、熱工檢測與控制三個方向培養(yǎng)目標(biāo)的綜合性實驗。第三層次：專業(yè)設(shè)計與研究探索性實驗教學(xué)平臺。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)給定的實驗?zāi)康暮蛯嶒灄l件，自己設(shè)計實驗方案、確定實驗方法、選擇實驗器材、擬定實驗操作程序，自己加以實現(xiàn)并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析處理；或者學(xué)生在教師指導(dǎo)下，在自己的研究領(lǐng)域或教師選定的學(xué)科方向，針對某一或某些選定研究目標(biāo)進(jìn)行具有研究、探索性質(zhì)的實驗。這類實驗課程主要培養(yǎng)學(xué)生靈活運用所學(xué)專業(yè)知識提出問題、分析問題以及解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。這類實驗課程主要對高年級本科生開放，部分實驗也適應(yīng)于研究生，從而形成本研連通、高度共享的實驗裝備平臺，實現(xiàn)資源的最大程度的利用。如低氧彌散燃燒裝置、空調(diào)系統(tǒng)性能及空氣品質(zhì)實驗平臺、溴化鋰現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)等。三、加強實驗師資隊伍的建設(shè)由于我國教育領(lǐng)域長期受到重理論、輕實踐思想觀念的影響，實驗教學(xué)還沒有得到應(yīng)有的重視，很多教師不太愿意去實驗室，同時受到各方面條件的限制，實驗室人員的引進(jìn)比較困難，致使實驗室?guī)熧Y不足的問題日益突出。為改變這種狀況，我們一方面建立適當(dāng)?shù)募顧C制，充分發(fā)揮現(xiàn)有實驗人員的積極性。另一方面制定了一系列制度鼓勵教師參加實驗室建設(shè)，如規(guī)定任課教師必須參與實驗室建設(shè)、實驗指導(dǎo)等工作；建立實驗室建設(shè)專項基金，資助教師投身于實驗室建設(shè)；設(shè)立了實驗室建設(shè)業(yè)績突出的教師獎勵專項基金。四、教學(xué)效果經(jīng)過幾年來的實驗教學(xué)改革，取得了良好的效果，具體表現(xiàn)在：提高了實驗的開出率，達(dá)到97%；同時提高了實驗課的質(zhì)量，開設(shè)有“三性”實驗的課程占開有實驗課程的87%；涌現(xiàn)出了一批學(xué)生參與、教師設(shè)計制作的優(yōu)秀實驗裝置與項目，如“制冷兼制熱水一體化實驗臺”、“空調(diào)系統(tǒng)性能及空氣品質(zhì)實驗平臺”等均得到兄弟單位的肯定與贊賞，相繼有多所高校委托我們加工制作上述實驗裝置；涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的學(xué)生作品：“強化輻射傳熱的技能環(huán)保燃?xì)庠睢鲍@第八屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技作品競賽三等獎；“水蒸氣吸熱式空氣溫度調(diào)節(jié)器”獲第二屆“升華杯”學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃大賽特等獎；“周期熱流體導(dǎo)熱系數(shù)測定儀”獲第四屆“升華杯”學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃大賽一等獎；“泵綜合性能實驗可視化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”，實現(xiàn)了利用計算機獲取實驗數(shù)據(jù)的功能，大大縮短了實驗時間，提高了實驗的準(zhǔn)確性；低氧彌散燃燒關(guān)鍵部件蜂窩陶瓷蓄熱體的周期傳熱過程，創(chuàng)新性地應(yīng)用了數(shù)學(xué)物理方程方法中的攝動法求解，完善了薄壁蓄熱體周期傳熱半解析數(shù)值理論方法，相關(guān)論文先后在5個EI和SCI源刊上發(fā)表，并申報了2項專利；論文“Experimentalresearchoncompulsivecoolingofswirlingjetimpingement”在HDP06（Highdensitymicrosystemdesignandpackagingandcomponentfailureanalysis）國際會議上宣讀，獲得最佳學(xué)生論文獎。五、結(jié)束語幾年來的教學(xué)實踐表明：新