學(xué)科教育論文-整合資源，構(gòu)建面向熱能與動(dòng)力工程大專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái).doc

學(xué)科教育論文-整合資源，構(gòu)建面向熱能與動(dòng)力工程大專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)作者：周萍周乃君艾元方張全黃學(xué)章摘要針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容零散，實(shí)驗(yàn)數(shù)目多，實(shí)驗(yàn)設(shè)備低效、封閉等問(wèn)題，通過(guò)改革實(shí)驗(yàn)室管理體制、整合人力資源與設(shè)備資源、建立多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)等措施，取得了良好的效果。自1998年我國(guó)推行“加強(qiáng)基礎(chǔ)，淡化專(zhuān)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(lái)，根據(jù)國(guó)家教育部專(zhuān)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(gè)專(zhuān)業(yè)整合為一個(gè)大專(zhuān)業(yè)，即熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)。同時(shí)，為了滿足經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)對(duì)人才的需求，該專(zhuān)業(yè)設(shè)有四個(gè)方向：熱能工程、制冷及低溫工程、動(dòng)力工程、熱工檢測(cè)與控制。其培養(yǎng)計(jì)劃前三年立足于基礎(chǔ)教育，后一年突出專(zhuān)業(yè)方向的特色。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)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(shí)強(qiáng)，對(duì)人才市場(chǎng)的適應(yīng)性強(qiáng)。在近幾年就業(yè)形勢(shì)嚴(yán)峻的情況下，本專(zhuān)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(jì)劃的調(diào)整過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然按課程進(jìn)行設(shè)置，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容零散，實(shí)驗(yàn)數(shù)目多，實(shí)驗(yàn)設(shè)備低效、封閉等問(wèn)題日益突出。為高效發(fā)揮實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室資源、構(gòu)建面向熱能與動(dòng)力工程大專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)方面，進(jìn)行了積極的探索與實(shí)踐。一、改革實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)上來(lái)。根據(jù)熱能工程、制冷及低溫工程、動(dòng)力工程、熱工檢測(cè)與控制四個(gè)專(zhuān)業(yè)方向功能與特點(diǎn)，打破原有學(xué)科內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室的界限，成立了熱能與動(dòng)力工程實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)人員、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)用房等資源，有利于創(chuàng)建學(xué)科實(shí)驗(yàn)大平臺(tái)，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供條件。過(guò)去，實(shí)驗(yàn)室按專(zhuān)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(gòu)置或使用率低的現(xiàn)象。另一方面，將有限的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)分散到各個(gè)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)不足的問(wèn)題更為突出。建立實(shí)驗(yàn)中心后，實(shí)驗(yàn)人員統(tǒng)一管理、資產(chǎn)統(tǒng)一安排、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)的項(xiàng)目等均由教授委員會(huì)根據(jù)學(xué)科全面發(fā)展的需要，通過(guò)集體討論來(lái)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(shí)驗(yàn)教學(xué)體系實(shí)驗(yàn)中心堅(jiān)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(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容。通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的整體優(yōu)化，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容突出重心低、知識(shí)新、面向?qū)挼奶攸c(diǎn)。在教學(xué)組織實(shí)施方面，形成由多模塊或多門(mén)課程組成的新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)施基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)必做、綜合性和設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)選做，適合因材施教的分層次教學(xué)模式。完善了熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，形成“三個(gè)層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，旨在加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的工程實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)、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(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)一方面為理論課教學(xué)服務(wù)，幫助學(xué)生加深對(duì)傳熱學(xué)、流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、熱工檢測(cè)與儀表等熱工基礎(chǔ)理論課程教學(xué)內(nèi)容和機(jī)理的理解。其實(shí)驗(yàn)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(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)某些難以描述的現(xiàn)象與概念形成一些感性認(rèn)識(shí)與理解。另一方面注重培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，幫助學(xué)生掌握溫度、壓強(qiáng)、流量、液位等基本熱工參數(shù)的測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x表的基本知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生掌握常用儀表的使用、實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理方法等，使學(xué)生能根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，選擇實(shí)驗(yàn)儀器，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行誤差分析，最后給出科學(xué)的評(píng)價(jià)，以培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本能力。這類(lèi)實(shí)驗(yàn)課側(cè)重于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，不過(guò)分強(qiáng)調(diào)獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，避免搞形式主義的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)約占專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)的50%，同時(shí)要求學(xué)生嚴(yán)格按照培養(yǎng)計(jì)劃選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。熱工理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，既配合了理論課程的教學(xué)，也為后續(xù)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)打下了基礎(chǔ)。第二層次：專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。這類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用本課程以及與本課程相關(guān)的知識(shí)、實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)手段等完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力與素質(zhì)。在這類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置中，改變以往不同的專(zhuān)業(yè)方向采用不同設(shè)備的思想，重點(diǎn)選擇一些典型設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合，根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)方向的培養(yǎng)要求，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)有所不同，挖掘現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的潛力。如柴油機(jī)，對(duì)于動(dòng)力培養(yǎng)方向，主要研究柴油機(jī)的特性（如萬(wàn)有特性、示功圖、速度特性、排放特性等）；對(duì)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(jī)體的傳熱狀況；對(duì)于熱工檢測(cè)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(cè)方法以及控制模式。通過(guò)對(duì)溴化鋰制冷機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的連接與開(kāi)發(fā)，可以開(kāi)出滿足制冷與空調(diào)、熱能工程、熱工檢測(cè)與控制三個(gè)方向培養(yǎng)目標(biāo)的綜合性實(shí)驗(yàn)。第三層次：專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)與研究探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)條件，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、確定實(shí)驗(yàn)方法、選擇實(shí)驗(yàn)器材、擬定實(shí)驗(yàn)操作程序，自己加以實(shí)現(xiàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)驗(yàn)。這類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程主要培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。這類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程主要對(duì)高年級(jí)本科生開(kāi)放，部分實(shí)驗(yàn)也適應(yīng)于研究生，從而形成本研連通、高度共享的實(shí)驗(yàn)裝備平臺(tái)，實(shí)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)、溴化鋰現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)等。三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的建設(shè)由于我國(guó)教育領(lǐng)域長(zhǎng)期受到重理論、輕實(shí)踐思想觀念的影響，實(shí)驗(yàn)教學(xué)還沒(méi)有得到應(yīng)有的重視，很多教師不太愿意去實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)受到各方面條件的限制，實(shí)驗(yàn)室人員的引進(jìn)比較困難，致使實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y不足的問(wèn)題日益突出。為改變這種狀況，我們一方面建立適當(dāng)?shù)募?lì)機(jī)制，充分發(fā)揮現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)人員的積極性。另一方面制定了一系列制度鼓勵(lì)教師參加實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，如規(guī)定任課教師必須參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等工作；建立實(shí)驗(yàn)室建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)基金，資助教師投身于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；設(shè)立了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)業(yè)績(jī)突出的教師獎(jiǎng)勵(lì)專(zhuān)項(xiàng)基金。四、教學(xué)效果經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，取得了良好的效果，具體表現(xiàn)在：提高了實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率，達(dá)到97%；同時(shí)提高了實(shí)驗(yàn)課的質(zhì)量，開(kāi)設(shè)有“三性”實(shí)驗(yàn)的課程占開(kāi)有實(shí)驗(yàn)課程的87%；涌現(xiàn)出了一批學(xué)生參與、教師設(shè)計(jì)制作的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)裝置與項(xiàng)目，如“制冷兼制熱水一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)”、“空調(diào)系統(tǒng)性能及空氣品質(zhì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”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(shí)驗(yàn)裝置；涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的學(xué)生作品：“強(qiáng)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(guó)大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽三等獎(jiǎng)；“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(jì)劃大賽特等獎(jiǎng)；“周期熱流體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀”獲第四屆“升華杯”學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽一等獎(jiǎng)；“泵綜合性能實(shí)驗(yàn)可視化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的功能，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)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(guò)程，創(chuàng)新性地應(yīng)用了數(shù)學(xué)物理方程方法中的攝動(dòng)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(gè)EI和SCI源刊上發(fā)表，并申報(bào)了2項(xiàng)專(zhuān)利；論文“Experimentalresearchoncompulsivecoolingofswirlingjetimpingement”在HDP06（Highdensitymicrosystemdesignandpackagingandcomponentfailureanalysis）國(guó)際會(huì)議上宣讀，獲得最佳學(xué)生論文獎(jiǎng)。五、結(jié)束語(yǔ)幾年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明：新