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熱工專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程可視化教學(xué)初探

更新時(shí)間:2018-08-15      點(diǎn)擊次數(shù):2295

一、引言
熱工專業(yè)作為工科類高等教育,專業(yè)課程十分重要,專業(yè)課程既是知識(shí)性課程,更是實(shí)踐性、能力性課程;專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量如何,直接影響或決定著學(xué)生的就業(yè)和未來(lái)的發(fā)展。而作為熱工專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)的重要組成部分,熱工實(shí)驗(yàn)課程的效果更是決定了學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)操能力、綜合分析能力、綜合實(shí)踐能力的高低,對(duì)全面實(shí)施創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有十分重要的意義。同時(shí)熱工專業(yè)設(shè)備復(fù)雜、熱工過(guò)程繁多,增加了學(xué)生理解、記憶、設(shè)計(jì)、分析等實(shí)際應(yīng)用中的困難,在此,我們對(duì)過(guò)去的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革,將可視化教學(xué)引入熱工實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程,以此作為突破設(shè)備、時(shí)間、空間限制,進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力的有力工具,取得了良好的實(shí)踐教學(xué)效果,為提高專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量提供了又一保障,以培養(yǎng)提高學(xué)生自身的創(chuàng)新能力。
二、熱工實(shí)驗(yàn)可視化教學(xué)方案
針對(duì)現(xiàn)有課程存在的學(xué)生無(wú)法從形象上認(rèn)識(shí)熱工設(shè)備及部件結(jié)構(gòu)、學(xué)生缺少動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)、學(xué)生難于理解課堂內(nèi)容、學(xué)生缺少接觸工程實(shí)際的機(jī)會(huì)、實(shí)際工程設(shè)備難于理解的平面化和抽象化的傳統(tǒng)教學(xué)模式不足,在熱工實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中引入可視化教學(xué),以期解決以上存在的教學(xué)不足,從而達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。
1.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)可視化?;A(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括演示實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)是針對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的介紹,內(nèi)容較為簡(jiǎn)單,但對(duì)學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)相關(guān)知識(shí)起到一定的促進(jìn)作用。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是針對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的驗(yàn)證,使得學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)原理、定義、方程等加深了解、深刻記憶。因此,針對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較簡(jiǎn)單的特點(diǎn),利用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具體化、細(xì)化、綜合化、豐富化,盡可能多的展示基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。并將一些實(shí)際應(yīng)用的簡(jiǎn)單熱工材料、熱工設(shè)備、熱工模型、熱工設(shè)備掛圖擺放在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的一部分,由學(xué)生自行參觀、拆卸、組裝,以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣。從而使得學(xué)生能夠從形象上認(rèn)識(shí)熱工設(shè)備及部件結(jié)構(gòu)。
2.綜合實(shí)驗(yàn)可視化。針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地有限,實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限等問(wèn)題,遵照注重理論基礎(chǔ)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)等原則,明確實(shí)驗(yàn)課程主線,優(yōu)化實(shí)驗(yàn),精簡(jiǎn)內(nèi)容,削枝強(qiáng)干,為更好的幫助學(xué)生在較高的自然科學(xué)的層次上理解與掌握課程內(nèi)容,我們開(kāi)發(fā)了一套與現(xiàn)實(shí)存在的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)驗(yàn)課程相對(duì)應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。采用多媒體手段對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再現(xiàn)和模擬,為學(xué)生提供逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,并將虛擬實(shí)驗(yàn)放到學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)上,由學(xué)生自己進(jìn)行觀看,借助虛擬實(shí)驗(yàn)的交互性,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行操作,在虛擬實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以反復(fù)對(duì)同一步驟、同一過(guò)程進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),針對(duì)自己不懂的實(shí)驗(yàn)設(shè)備部件進(jìn)行反復(fù)研究,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),使得學(xué)生大大的發(fā)揮其主觀能動(dòng)性,突破了實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地與時(shí)間的限制,便于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新。從而使得學(xué)生能夠從深層次理解課題內(nèi)容。
3.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)可視化。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,利用現(xiàn)有大型設(shè)備,在科研大型設(shè)備上開(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,實(shí)驗(yàn)方案,完成實(shí)驗(yàn)操作,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、判斷,終得出結(jié)論。并相互對(duì)比,分析優(yōu)劣,良性競(jìng)爭(zhēng),相互促進(jìn),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自身積極性。例如針對(duì)蓄熱式多功能教學(xué)研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái),讓學(xué)生自行拆裝、組建實(shí)驗(yàn)設(shè)備,自行選擇實(shí)驗(yàn)測(cè)量設(shè)備與部件,自行設(shè)計(jì)檢測(cè)安裝與自控系統(tǒng),使學(xué)生將本學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課知識(shí)和實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容聯(lián)系在一起,使學(xué)生建立起工程的概念,強(qiáng)化熱工過(guò)程狀態(tài)檢測(cè)和過(guò)程控制等概念和實(shí)踐,并進(jìn)一步鍛煉學(xué)時(shí)的綜合分析能力,綜合動(dòng)手能力以及綜合應(yīng)用能力,得到實(shí)際動(dòng)手操作的機(jī)會(huì),鍛煉學(xué)生的實(shí)際能力,增加了學(xué)生的工程實(shí)際機(jī)會(huì)。
4. 自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可視化。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積極促進(jìn)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)與創(chuàng)新意識(shí),針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺(tái),提倡學(xué)生分析思考實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺(tái)所存在的問(wèn)題,尋找解決問(wèn)題的方法,并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái),并將自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)可視化,做出實(shí)驗(yàn)臺(tái)圖形,同時(shí)將自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行對(duì)比,從而找出兩相對(duì)比下的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)劣以及自主設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì),從而進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與改進(jìn)意識(shí)。終使得工程實(shí)際設(shè)備在學(xué)生的理解中更加形象化、具體化,從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助課程教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
三、可視化教學(xué)效果
在現(xiàn)實(shí)的教學(xué)過(guò)程中,充分體現(xiàn)出了可視化教學(xué)方法所具有的傳統(tǒng)教學(xué)方法*的優(yōu)點(diǎn)??梢暬虒W(xué)具有直觀性、科學(xué)性、感知可視化等特點(diǎn)??梢暬虒W(xué)的過(guò)程中,教師利用直觀手段,將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工業(yè)設(shè)備與部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)良好的呈現(xiàn)在學(xué)生面前,生動(dòng)的解釋了部件與設(shè)備的運(yùn)動(dòng)原理、使用原則、適用場(chǎng)合等內(nèi)容,使學(xué)生對(duì)以前沒(méi)有接觸過(guò)的熱工裝置有形象化的感知,能使學(xué)生觀察、體驗(yàn)各種熱工裝置實(shí)質(zhì)細(xì)節(jié),并了解觀察熱工設(shè)備的本質(zhì),在學(xué)生對(duì)現(xiàn)有設(shè)備、過(guò)程、原理充分理解并掌握的基礎(chǔ)上,通過(guò)學(xué)生的自我設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生放開(kāi)自己的思維,發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性,協(xié)調(diào)合作,進(jìn)一步對(duì)整體學(xué)習(xí)與知識(shí)的總體應(yīng)用進(jìn)行完善,從而能夠更好的理解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的應(yīng)用內(nèi)容,通過(guò)開(kāi)展多種形式的可視化感知,豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),發(fā)展學(xué)生的觀察力和形象思維,為學(xué)生形成正確而深刻的理性認(rèn)識(shí)奠定了基礎(chǔ),同時(shí)大大增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,縮短認(rèn)知過(guò)程,加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解記憶,將基礎(chǔ)知識(shí)在學(xué)生的腦海中打下深深的烙印,同時(shí)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與模型搭建過(guò)程中,自我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深度分析,全面了解,提出完整的解決問(wèn)題的可執(zhí)行方案,并對(duì)執(zhí)行方案不斷的進(jìn)行補(bǔ)充與完善,后得到切實(shí)可行的、性能先進(jìn)的完整設(shè)計(jì)方案和執(zhí)行方案,提高學(xué)生的自身實(shí)踐能力,讓學(xué)生能夠愛(ài)上自己的專業(yè),并樂(lè)于發(fā)明創(chuàng)造,增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力,提高教學(xué)質(zhì)量。
四、結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái),正確認(rèn)識(shí)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在高等教育中的地位,尋求對(duì)大學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的有效途徑,成為我國(guó)高等教育推進(jìn)素質(zhì)教育的核心課題。應(yīng)用可視化教學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的一種提升,一種新的嘗試和改革。應(yīng)用可視化教學(xué)不僅改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)枯燥無(wú)味的局面,讓實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)變得生動(dòng)活潑,而且增強(qiáng)了教與學(xué)的互動(dòng),讓學(xué)生學(xué)有所思、學(xué)有所得。

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