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传输原理在材料成型及控制专业课程教学改革探讨与实践

时间:2016-10-27来源: 作者: 点击: 145次


                       唐玲   张会  徐峰    夏鹏举  

陕西理工大学材料学院

陕西理工大学,陕西汉中 723000

摘要:针对传输原理课程“难教难学”的特点,在教学内容和教学方法上进行了一定的改革,

包括根据专业面向加强针对性较强的教学内容和专业知识的渗透 改进教学环节、采用启发式教学等。这些改革不但使教学内容的安排更加合理,课时的利用更加有效,而且充分调动了学生的积极性,在提高课堂教学质量上收到了良好的效果。

关键词:传输原理;教学内容;教学方法

 

技术应用型人才培养类型的提出, 既是满足我国现在企业生产一线紧缺的技术应用型人才的需要,也是目前生源个性化成长的需要。

     培养技术应用型人才,需要尽快改变目前本科教学中理论与实践相脱离的现状,缩短教育过程与工作过程之间的距离,切实提高学生运用知识解决实际问题的能力。专业基础课是本科课程体系的重要组成部分,在整个教学过程中,起着承上启下的重要作用,因此专业基础课的教学改革在整个教学改革中起着至关重要的作用,其教学内容,教学模式和考核方式等都应与传统的本科教育有所不同[1]

新中国50余年的发展历史中,本科教育长期居于绝对的主导地位,国民经济和社会发展所需要的大批应用型、技术型和职业型人才主要是由本科教育培养的。20世纪50年代初期,中国在全面学习苏联的做法中,形成了“专业对口”、“学以致用”的本科教育思想[2~4]。各学校纷纷成立了铸造、锻压、焊接、热处理等按行业领域划分专业。在当时特定的历史时期,这种做法对推动中国高等教育的发展和为国民经济建设培养人才起到了重要的作用。但由此也产生了很多问题,诸如:专业设置过窄、人文素质教育薄弱、教学内容陈旧、教学方法偏死、培养模式单一等。这些问题随着中国高等教育由精英教育快速向大众化教育发展而变得愈益突出。80年代初期,随着材料科学与工程学科的建立,中国一些高等院校的热加工类专业转向材料类学科发展,并由此形成了热加工类专业在材料学科和机械学科各占半壁江山的局面。原金属材料及热处理专业大多转入材料学科,而铸、锻、焊专业有相当数量保留在机械学科。1998年教育部进行高等院校本科专业目录调整时,设立了材料成形与控制工程这样一个新的本科专业,其范围涵盖原来的部分机械类专业和部分材料类专业。截至2012年,中国有144所高等学校办有材料成形与控制工程专业 ,其中多数以原来的热加工类专业(如铸造、塑性加工、焊接、热处理等)为主体[5~7]。由于各院校原有的专业基础不同,专业的定位及发展目标也不尽相同,因此在培养模式及培养计划方面也存在较大差异。材控专业作为原冶金学专业的一个分支,培养学生掌握将矿石中提炼的原材料通过铸造、锻造、挤压、焊接等成型方式将原坯料加工成具有一定性能和外观的零件,传输原理作为材控专业学生的一门专业基础课。是将专业未调整之前的流体力学、传热学和传质学三门课程统一到一门课程中,其教学目的是使学生掌握冶金过程的动量、热量和质量传输理论知识,应用“三传” 的理论去分析冶金过程的现象和问题,培养学生分析问题和解决问题的能力。由此可见,其教学内容之繁重、理论体系之庞大、渗透到专业之复杂,因此,必须在有限的教学时间段内,尽可能的将内容逻辑化、体系化、做到由浅入深,层层递进的教学方式,最终的目的是培养学生的专业兴趣。

 

 

 

 

1  关于教学内容的探讨与实践

  传输原理是材控专业的一门重要的专业基础课,理论知识抽象复杂,涉及动量传输(流体力学)、热量传输(传热学)和质量传输(传质学)三个体系的内容。它们是冶金过程中三个不可分割的物理过程,通常有理论研究、实验研究和部分数值计算方法,重点从“三传”角度介绍动量传输、热量传输和质量传输基本概念、基本定律及基本解析方法,我校结合培养应用型人才的要求,在重点介绍传输原理“三基”内容的基础上,注重教学内容的针对性,加强计算机应用内容,一是加强与专业关系密切的内容,如炼铁过程的气-固两相流动及传热,由此延伸至高炉强化冶炼的各种措施;高压操作、高风温、富氧鼓风、富氧喷煤等;炼钢过程的气-液两相流动,由此延伸到转炉顶吹的供养强度、枪位及转炉底吹气体的种类、流量等对冶炼过程的影响[8]。二是加强与计算机的结合与应用内容。对于计算结果比较复杂的内容,要求学生在课外自编程序上机计算,如不稳定导热的温度场计算、喷嘴的设计计算、烟囱的设计计算等。三是紧密结合冶金前沿及最新技术补充有关内容,如改善高炉炉料透气性的途径、新型高炉冷却壁的温度场模拟、氧枪喷头设计、新型连铸结晶器的温度场模拟等。这样的教学内容组织方式,可以让学生感受到“学有所用”的深刻内涵,有利于激发学生的学习兴趣,充分调动它们的学习积极性。

 

我们主张授课教师应根据本课程的地位、特点和专业面向,注意教学素材的收集和积累,并善于结合课程知识对现实生活和实际工程中的传输问题进行思考和研究,以便能够在课程教学的不同章节引入相应的具有一定思考深度的事例。例如,对金属材料与压加专业来说,在课程设计中就要整加材料在加热或冷却过程中热量的传递模式,以及物体内部的温度分布、热应力分布等在实际工程中的应用,例如加热炉内温度场的分布。除了在传授教学大纲规定的专业知识以外,还要介绍冶金传输原理知识的实际应用。如在炼铁、炼钢、铝电解等方面,以及在非冶金领域如航天、电脑、燃料电池等方面的应用,通过这些实例的介绍,可以拓宽学生的视野,提高运用理论知识分析实际问题的能力。绝大部分学生没有生产实践经验,在专业课教学的过程中,让学生深入工厂进行实际参观和实习,针对冶金生产实际问题而提出问题,是学生带着问题到生产一线了解学习,增加感性认识,这样有助于课堂理论教学的效果。其次,紧密结合冶金、材料等最新技术补充有关内容。学科带头人带领的教学团队长期从事各种科研工作,并取得了一批高水平的研究成果,我们将这些研究成果有意识地融入课堂教学,能进一步充实和丰富教学内容。通过科研成果与教学的有机结合,启发学生创造性思维,提高学习的积极性,感到所学的知识距离自己并不遥远,距离拉近了,对所学专业知识就会产生兴趣。从而提高教学质量[9]

2  传输原理课程教学方法的改革

2.1 改进教学环节。提高教学质量

第一,在授课前,教师可根据学生的特点、专业面向进行需求分析,然后对课堂教学过程进行初步设计,编制教案。材料成型及控制工程专业设计铸锻焊等加工方法,课程开设在大三第一学期,也就是学完大学基础课后开展专业教育第一阶段的课程,因此上课之前特别是绪论第一节课的时候,可以采用音频视频集合文字等多种方法对专业的介绍及发展前景阐述,然后在系统的讲解学习这门课程的目的及意义。以后每个章节的讲解一定要不间断的渗透专业知识和专业前景。

第二,教师在上完每节课后,及时总结上课情况,教学内容的安排情况、学生理解的情况、课件存在的问题、学生的合理要求和建议等,及时调整教学进度、教学内容,作出更合理的安排,同时处理好传授知识与能力培养、课堂讲授与学生自学的关系等,让学生上课时具有很强的学习主动性。

第三,系部及教研室要定期对课堂教学效果进行测试与评价,将结果及时反馈到授课教师,以便教师及时对教学内容和方法进行调整与改进。

 

2.2 采用启发式教学

   启发式教学是针对“填鸭式”教学而提出的。它既是一种教学指导思想,又是一种有效的教学方法,对调动学生的学习热情和积极性、增强学生分析问题的能力具有不可替代的作用。传输原理课程涉及的理论较多,较难,导致课程学习比较难且枯燥,在授课过程中,我们以学生为中心,从工程实际出发启发学生思维,有针对性地按课程的重点、难点,分层次设问、引导,调动学生主动学习的积极性。可可将创新创业理念贯穿到课程的教学中。

2.3 课程配备的实验教学的改进

传输原理课程实验是对抽象复杂的理论知识的验证和演示,对加深学生理解复杂的理论知识有着重要的辅助作用,是使学生实现知识与能力、理论和实践相结合的重要纽带,也是培养学生严谨求实的科学态度的重要手段。对课程的改革必须也要改变实验教学方法和丰富实验教学内容。

第一,更新和扩充实验设备

要提高学生的学习兴趣、培养创新能力和组织协调能力,首先要为学生提供一个良好的实验环境和先进的实验设备。在以往的实验教学中,受实验设备和实验台架数的限制,实验分组总是分成5 人甚至5 人以上大组,组员之间容易产生互相依赖的思想,实验积极性不高,甚至有的学生浑水摸鱼,把同组同学的实验数据誊写到自己的报告册上,敷衍交差,极大的降低了学习效率和教学效果。为了改变这种状况,实验室更新了全部的实验设备,无论是实验项目数还是实验台架数都大大增加。更新后的实验条件有了极大的改善,实验分组由原来5 人甚至5 人以上大组降低为3人及3 人以下小组,每位组员各司其职又互相配合,有效地发挥了学生的主观能动性,培养了学生的团结协作和科学严谨的学习风气。

第二,加强实验活动全过程管理,提高教学效率

实验活动过程是指贯穿于实验课程的学生的一切,活动和行为总和。实际的教学中,大多数院校的实验课教师和理论课教师都是分属不同的管理单位,以往的实验课教师和理论课教师之间除了联系排课和安排课程内容就没有更多的沟通和交流。为了切实管理好学生的实验活动全过程,我们改变了传统惯例,主动和理论课教师进行沟通和交流,请理论课教师给学生布置实验预习的任务,课堂上实验教师对预习进行抽查,以此督促学生更多的发挥自学能力; 课后结合学生的课堂实验情况和实验报告成绩,由实验教师将学生的实验考评反馈给理论课教师,理论课教师将此考评作为定义学生平时成绩的一个依据。这样就形成了如图1 所示的以教师( 理论课教师和实验课教师) 为主导、学生为主体的全新教学模式。通过这个措施,加强了对学生实验的考核和约束力度,增强了学生学习的主动性。

                  1    教学模式示意图

3  冶金传输原理课程考试的改革

改革后的冶金传输原理课程考试包括成绩考核与试卷分析。该课程的期末考试采取闭卷的方式进行,成绩评定主要包括:平时成绩占10%;实验成绩占20%;期末考试成绩占70%。为了全面了解教与学的情况,课程组制定了试卷分析基本框架,为提高教学质量、改进教

学方法与手段提供了依据和帮助。

综上所述,经过我们长期的教学改革研究,传输原理课程教学内容的设置和教学方法的改进,符合材料成型及控制工程等专业的培养要求,获得了广大师生的一致好评,有效地改善了冶金传输原理课程“难教难学”的现象。

参考文献

[1] 朱光俊,杨艳华,曾红.“冶金传输原理”课程的教学改革与实践.教育与职业,2009,(8).

[2]常云龙,李润霞,袁晓光,. 我国材料成型及控制工程.专业人才培养模式研究[J].中国电力教育,2008(8):94-96.

[3]曾大新,周述积,张元好,.材料成型及控制工程专业应用型本科人才培养方案的研究与实践[J].湖北汽车工业学院学报,2009,23(3):76-80.

[4]梁维中,马波,王振廷,.材料成型及控制工程应用型人才培养探索[J]. 铸造设备与工艺,2010 (1):45-47.

[5]中华人民共和国教育部高等教育司.普通高等学校本科专业目录和专业介绍[M]. 北京: 高等教育出版社,1998:87.

[6]材料成形及控制工程专业教学指导分委员会.材料成形与控制工程本科专业发展战略研究[J].高等学校理工科教学指导委员会通讯,2005(8):35-43.

[7]徐小兵,杨雄,吴文秀, .材料成型及控制工程专业人才培养目标与知识结构[J].理工高教研究,2006(1):81-82.

[8]成泽伟, 程树森. 基于自组织理论的冶金传输原理教学[J]. 中国冶金教育, 2011(1): 23-26.

[9]王超,袁守谦, 杨双平, . 冶金传输原理教学方法改革[J]. 2009(4): 42-43.

 

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