热工类教学实验的实践与探讨

近年来，我国的高等教育基于“厚基础、宽专业、强能力、高素质”的培养原则，转变教育理念，注重培养学生的创新精神和实践能力。而实验教学是其*的一个组成部分，其目的就是对学生进行基本的科学实验技能训练，提高分析问题和解决问题的能力，扩展基础知识，培养适应新时代发展的人才。

“热工学”是研究机械能与热能相互传递和转换的基本规律，以及能量的合理利用的一门课程。所有热传递过程基本规律的揭示首先要通过实验测定来获得，故实验研究是热工学zui基本的研究方法。实验教学是“热工学”教学中至关重要的实践教学环节，是学生了解各种仪器的结构、熟悉其基本原理和操作技能，加深理解和验证有关理论知识，并通过实际操作，培养实验技能和动手能力的重要途径。实验教学效果的好坏直接影响到整个“热工学”课程的教学效果，因此加强实验教学效果，培养学生的实践能力和创新能力，已成为任课教师必须面临的重大挑战。本研究针对河南科技大学（以下简称“我校”）“热工学”实验教学的一些问题和现状，结合教学经验谈几点体会。

一、突出热工学的特点，科学合理构建分层次的实验教学

实验教学内容比较广泛，涉及工程热力学、传热学、传热规律及热物性测量等方面的知识，将实验分为以下三个层次：
（1）基础类型实验。与理论课密切相关，按理论课学习的内容和进度进行设置，以演示验证性实验为主，主要配合理论课教学对某些难以描述和讲解的基本现象和概念，进行验证性实验，培养学生的观察能力、理论实际的能力。
（2）专业基础类型实验。以动手测定性实验为主，一方面为理论课教学服务，另一方面为了培养学生的实验技能和严谨科学的实验态度，包括常用仪表的原理和使用、实验的规范操作、数据的记录整理及实验报告的撰写。
（3）综合创新类型实验。实验内容有一定的综合性和工程背景，通过实验使学生把所学到的理论知识进行综合训练，提高学生的创新意识、创新观念和动手能力。这样可按学科建设的要求，统一调度经费、人员和实验用房，有利于合理地配置资源，有目的更新软硬件设备，解决了实验用房紧张、设备老化等问题。

二、改变传统实验讲解的授课方式

以前给学生开设实验，一般将教学班分成许多小组，教师分别对每一个组的学生讲解实验原理、实验步骤及注意事项。由于时间关系（一般1项实验在2个学时之内），教师对实验原理、实验装置等讲得不深不透，学生做实验也匆匆忙忙，来不及仔细思考和讨论实验内容，记录数据也是匆匆忙忙的，起不到很好的实验预期效果，同时也增加了教师讲解的负担（有时1个实验需重复讲解二三十次）。改分组讲解为统一授课的方式，集中讲解某项实验，可以详细地向学生讲授该项实验的起源、相关原理、物理模型的设计、数学模型的建立、应用性实例和发展趋势。这样从教室到实验室，从物理模型到数学模型，从人工操作到计算机应用，学生很感兴趣，开拓了视野，也有更多的时间来做实验。在分组做实验阶段，教师主

要讲解该实验的装置及实验注意事项，通过提问来检查学生对该项实验的预习效果和理解情况，回答学生在预习实验时遇到的不解地方，解决学生在实际操作中遇到的问题，能和学生产生良好的教学互动，增强实验教学的效果。

三、开放热工实验室，灵活地为学生提供实验指导

“热工学”教学内容广泛，实验项目较多，我校开设的基础类型实验和专业基础类型实验有热电偶制作与标定、活塞式压力计标定实验、毕托管的校正实验、水蒸汽P-T关系演示实验、CO2的P-V-T关系演示实验、导热系数测定、材料性能的稳态法测量实验、伸展体传热特性试验、空气横掠单管时平均换热系数、大容器水的自然对流换热系数等20多个实验，按照教学计划和实验学时，学生只能从中选择10来个实验来做，不能使学生对理论知识*理解和满足个别学生的求知渴望，因此开放实验室是必然的选择。

开放实验要求在教师适当的指导下，开放教学实验室，由学生自主安排实验时间、实验内容、实验进度和实验结果，这样不仅可以提高实验室的利用率，而且有利于培养学生自主学习意识，充分调动学生学习的独立性和积极性，也有利于培养学生的综合能力。对于综合创新类实验教学，由教师给出实验课题名称并结合一定的工程背景（如特定条件下换热器性能的测定），学生根据自己的知识结构和专业方向自由选择课题，构成课题实验群（或个体），在教师的指导和管理下，完成实验课题。这种实验方式，在学生头脑中不再是几个互不相的实验，而是一个较为完整的体系，成为方向明确、内在紧密的综合实验系统，有助于培养学生的综合能力、创新意识以及团队协作精神。

四、合理适当地利用多媒体进行实验教学

在热工类实验教学中，有些实验原理和过程比较抽象，用理论和文字解释很难让学生真正理解。随着多媒体技术的不断发展，合理使用系列多媒体CAI课件进行实验教学，通过图片、动画或视频对微观过程进行模拟，对抽象事务进行生动直观表现，对复杂过程进行简化和再现，这都有助于学生对实验原理和过程实质的理解。还有一些实验较为复杂、过程持续时间较长或准备步骤较为繁琐，在有限的时间内难以达到理想的教学效果。在使用多媒体课件后，可化复杂为简单，便捷地控制实验过程时间，达到实验预定的实验效果。多媒体课件能够容易根据教学实际效果，对教学内容的学习和使用提供良好的交互控制，进行动态组织和修改，具有很强的针对性，大大地提高了实验教学的效果。

五、加强教学管理，进行科学考核

对学生实验课成绩的给定，不能*依据实验报告一项，因为它不能*反映出学生做实验的情况和掌握实验技能的程度。目前我校实验室教师的做法是：将学生实验课成绩分为两项，一项是实验课上的表现，根据学生的实验态度和实验过程而定，包括回答问题、动手能力、创新意识、做实验时的认真程度等，由实验指导教师在检查实验原始数据时现场给出；另一项是实验报告，包括数据处理、结果分析、讨论和思考题的回答等，由实验指导教师在批阅实验报告后综合给出。这种考核方式可以在很大程度上杜绝学生在实验中不认真动手做实验，实验报告做的好就能得高分的情况。对于综合类和创新设计类实验，着重考察实验方案的可行性、学生的实验操作技能。对此类实验即使实验失败，如果能够对结果进行分析讨论，给出合理解释，找出原因，也能得到较好的分数。