论文部分内容阅读
摘要:如何有效地提高“工程热力学”课程的教学效果,解决学生难学、教师难讲的问题,提高学生学习的积极性是我们进行教学改革的目标之一,本文论述了利用计算机进行辅助教学的必要性和创作“工程热力学”课件的思路,探讨了如何通过改进教学方法,丰富教学手段来提高“工程热力学”课程的教学质量。
关键词:教学方式;工程热力学;计算机辅助教学
作者简介:王默晗(1970-),女,内蒙古赤峰人,山东科技大学机电学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:新能源利用。(山东 青岛 266510)
基金项目:本文系2009年山东科技大学教育教学研究“群星计划”项目(项目编号:qx0902035)的研究成果。
“工程热力学”是研究热能有效利用以及热能和其他形式能量(主要是机械能)之间转换规律及其工程应用的学科,是能源工程、动力机械工程、航空航天工程、材料工程、化学工程、电力工程、生物工程类专业的一门重要技术基础课。可以这样认为,当今能源、环境、航空航天、微电子、信息工程、生物和医学工程、军事等领域内的许多进展都直接或间接建立在热工研究进展的基础之上,人类社会的可持续发展主要依赖于以热科学理论为主要基础之一的资源、环保新技术的开发,热工研究仍将在高新科技发展中占有重要地位。因此,热工类课程仍将是高等院校工程类专业的重要基础课程,加强热工类课程的教学对培养高级工程及科技人才至关重要。然而长期以来,由于“工程热力学”理论和概念的深奥,对其理解和掌握有一定的深度和难度,造成教师不易教,学生不易学,对许多概念似懂非懂。因此,如何教好“工程热力学”,使学生学好这门课,已成为该课程教学的关键。“工程热力学”课程与不少专业基础课有一个共性,它包括基础理论和工程应用两大部分。基础理论部分基本定律虽不多,但基本概念多,且不少概念抽象难懂;工程应用部分则是工质热力性质图表多、公式多,有些公式相当复杂。许多学生反映内容太多,长长的公式记不住,遇到具体问题时无从下手,不知用哪个公式去解决。出现这些现象的主要原因是学生在学习过程中抓不住重点,对基本概念、基本定律理解不透。为此,如何加强学生对基本概念、基本定律的理解, 是从事“工程热力学”教学的工作者一直探索的问题。
教学手段改革是教学改革的一个重要方面,教学手段要为教学效果服务。随着计算机在各行各业中的普遍应用,利用计算机进行辅助教学势必会给高等教育的教学带来深刻的变化,因此,如何利用计算机对“工程热力学”进行辅助教学,也是我们教研室积极探索的课题。
我们认为,要想把“工程热力学”课程真正讲好,不能仅仅停留在一支粉笔一张嘴的传统教学方式上,要利用现代计算机技术,通过灵活多样的教学手段,把知识以易于接受的最佳方式传授给学生。下面结合教学实践谈谈“工程热力学”利用计算机进行辅助教学的必要性和计算机辅助教学课件的开发思路。
一、利用计算机进行辅助教学的必要性
“工程热力学”课程的基本理论应用部分涉及许多图片、图形,内容围绕着工作原理图、系统循环图展开,如动力循环部分就包括朗肯循环、回热循环、再热循环、热电循环、内燃机循环、燃气轮机循环等内容;制冷循环又包括压缩制冷循环、喷射制冷循环、吸收式制冷循环、热泵循环等内容。这部分内容,正常的板书教学既浪费时间效果又不太理想,如果利用计算机制作成多媒体课件,集光、形、色于一体,直观形象、新颖生动,可以使视觉和听觉同时发挥作用,调动课堂授课的生动性,激发学生的学习兴趣,有利于学生认知能力的开发和对教学内容的理解。例如,我们可以用计算机演示各种过程曲线的生成,可以将水蒸气性质表输入计算机,据此绘制水蒸气的各种图线,并且在计算中免除查图查表的麻烦。尤其是在讲授一些复杂的设备安装图例时,在黑板上现场画图费时间,可以用AutoCAD、PowerPoint等软件预先绘制成图,讲课时直接调用。绝热节流过程及参数变化,干湿球温度计,测湿装置等内容都可以用计算机辅助教学,充分发挥多媒体的作用,进行形象直观的教学,这样可以帮助教师有效地提高教学效果,有利于学生学习方式的转变,改变学生死记硬背和被动接受知识的学习方式。
二、创作“工程热力学”课件的思路
创作“工程热力学”专业课课件,如图1所示主要分为六个阶段:
第一阶段为调研、了解学生要求:创作教学课件,主要服务对象是学生,是为了提高教学效果,使学生更好地掌握这门功课。所以,在创作课件前,一定要做好调研工作,充分了解学生的要求,了解这门课哪些内容,哪些定律、概念不好理解,结合学生的要求,就会为下一步的功能设计找到重点,有的放矢。
第二阶段为制定课件功能总目标:做好充分的调研了解了学生的要求后,就要制定课件功能总目标。我们先实现多媒体教学的基本功能,以演示为主,有一定交互性,主要供教师上课使用。用Authorware和PowerPoint联合制作正好适应此需求,如果进一步想增加习题练习等功能也可以通过Authorware及相关软件来实现。
第三阶段为课件的功能设计:将课件分成三大部分,第一部分为简要介绍,第二部分为主体部分,第三部分为结束部分。其中第一部分和第三部分较简单,不再赘述。下面介绍第二部分,该部分可划分成章、节两个层次,其逻辑关系如图2所示。当进入主界面后,必须能很顺利的选择进入任一章及任一节。而每一节教学内容演示完毕后,还应能顺利返回到前一选择画面或返回至主界面。在Authorware软件中使用交互图标,交互方式可用按钮响应,分支流程选Continue。主界面中可控制的功能可以自设,并设置帮助按钮和退出按钮。
有了主体功能控制结构,还要为各教学单元编写 PowerPoint 演示文稿文件,对教学过程的设计要力求创新,应充分运用声音、动画、视频、文本等媒体形式,形象讲解教学内容 。PowerPoint功能强大,不仅可以调用多种形式的媒体,本身也可设计成非线性结构,增加了交互性,是动态的幻灯片。“工程热力学”是众多学科的技术基础课,理论性强、内容抽象,教学重点在于对基本概念、定理的理解掌握。根据以往的教学经验,学生理解不好时,既不能独立思考,也不爱提问题,对所学内容抓不住要旨,学习被动,影响学习情绪。因此有必要在讲述这些概念、定理时加强形象性,将抽象思维过程演示出来帮助学生理解。
第四阶段为结合教学内容进行界面设计:漂亮的界面是吸引学生的重要因素,因此软件的界面也很重要。细心的软件开发者都会对软件的界面给予精心的设计。一些图像和动画制作软件如Photoshop、Flash为此提供了极大的方便,教师可以充分发挥自己的想象力、设计能力。我们可以给它设置出动画效果、声音效果、立体效果,其他如画面的设计布局更要讲究色彩的协调搭配、风格的统一,使课堂教学让学生耳目一新,带着兴趣集中精力听课。
第五阶段为课件调试:当课件的功能设计和页面设计完成后,需要对课件进行不断调试,保证各个接口链接完好,同时要与既定目标比较,如果达不到原目标,则需要对功能重新设计直至达到目标要求。
第六阶段为打包:课件经调试后就可以打包运行了,在打包之前一定要做好备份,因为打包后生成的可执行文件是不能再改动的。打包时,为保证打包文件能正常运行,要同时将一些必要的库文件一起打包。
三、结论
总之,如何有效地提高“工程热力学”的教学效果,解决学生难学、教师难讲的问题,提高学生学习的积极性,帮助学生顺利啃下这块硬骨头,是我们教研室各位教师一直思索的问题。计算机辅助教学课件集光、形、色于一体,以图片、动画、视频等方式形象直观地表达热能和其他能量的转换以及各种热力装置的工作过程等,使学生通过与计算机反复交互,视觉和听觉同时发挥作用,增强直观性,调动课堂授课的生动性,激发学生的学习兴趣,有利于学生认知能力的开发和对教学内容的理解。
参考文献:
[1]廉乐明,李力能,吴家正,等.工程热力学[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[2]国家教委高等教育司.当代科学技术发展与教学改革[M].北京:高等教育出版社,1995.
[3]叶取源.上海交通大学教育理念与办学传统[M].上海:上海交通大学出版社,2000.
[4]教育部面向21世纪热工课程改革项目组.热工课程在工科各专业人才培养中的地位及设置建议[J].高等工程教育研究,2000,(增刊).
[5]严洪华.Authorware及其多媒体程序设计[M].北京:电子工业出版社,1998.
[6]高海燕.多媒体课件制作技巧[J].中国电脑教育报,2005,(25).
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:教学方式;工程热力学;计算机辅助教学
作者简介:王默晗(1970-),女,内蒙古赤峰人,山东科技大学机电学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:新能源利用。(山东 青岛 266510)
基金项目:本文系2009年山东科技大学教育教学研究“群星计划”项目(项目编号:qx0902035)的研究成果。
“工程热力学”是研究热能有效利用以及热能和其他形式能量(主要是机械能)之间转换规律及其工程应用的学科,是能源工程、动力机械工程、航空航天工程、材料工程、化学工程、电力工程、生物工程类专业的一门重要技术基础课。可以这样认为,当今能源、环境、航空航天、微电子、信息工程、生物和医学工程、军事等领域内的许多进展都直接或间接建立在热工研究进展的基础之上,人类社会的可持续发展主要依赖于以热科学理论为主要基础之一的资源、环保新技术的开发,热工研究仍将在高新科技发展中占有重要地位。因此,热工类课程仍将是高等院校工程类专业的重要基础课程,加强热工类课程的教学对培养高级工程及科技人才至关重要。然而长期以来,由于“工程热力学”理论和概念的深奥,对其理解和掌握有一定的深度和难度,造成教师不易教,学生不易学,对许多概念似懂非懂。因此,如何教好“工程热力学”,使学生学好这门课,已成为该课程教学的关键。“工程热力学”课程与不少专业基础课有一个共性,它包括基础理论和工程应用两大部分。基础理论部分基本定律虽不多,但基本概念多,且不少概念抽象难懂;工程应用部分则是工质热力性质图表多、公式多,有些公式相当复杂。许多学生反映内容太多,长长的公式记不住,遇到具体问题时无从下手,不知用哪个公式去解决。出现这些现象的主要原因是学生在学习过程中抓不住重点,对基本概念、基本定律理解不透。为此,如何加强学生对基本概念、基本定律的理解, 是从事“工程热力学”教学的工作者一直探索的问题。
教学手段改革是教学改革的一个重要方面,教学手段要为教学效果服务。随着计算机在各行各业中的普遍应用,利用计算机进行辅助教学势必会给高等教育的教学带来深刻的变化,因此,如何利用计算机对“工程热力学”进行辅助教学,也是我们教研室积极探索的课题。
我们认为,要想把“工程热力学”课程真正讲好,不能仅仅停留在一支粉笔一张嘴的传统教学方式上,要利用现代计算机技术,通过灵活多样的教学手段,把知识以易于接受的最佳方式传授给学生。下面结合教学实践谈谈“工程热力学”利用计算机进行辅助教学的必要性和计算机辅助教学课件的开发思路。
一、利用计算机进行辅助教学的必要性
“工程热力学”课程的基本理论应用部分涉及许多图片、图形,内容围绕着工作原理图、系统循环图展开,如动力循环部分就包括朗肯循环、回热循环、再热循环、热电循环、内燃机循环、燃气轮机循环等内容;制冷循环又包括压缩制冷循环、喷射制冷循环、吸收式制冷循环、热泵循环等内容。这部分内容,正常的板书教学既浪费时间效果又不太理想,如果利用计算机制作成多媒体课件,集光、形、色于一体,直观形象、新颖生动,可以使视觉和听觉同时发挥作用,调动课堂授课的生动性,激发学生的学习兴趣,有利于学生认知能力的开发和对教学内容的理解。例如,我们可以用计算机演示各种过程曲线的生成,可以将水蒸气性质表输入计算机,据此绘制水蒸气的各种图线,并且在计算中免除查图查表的麻烦。尤其是在讲授一些复杂的设备安装图例时,在黑板上现场画图费时间,可以用AutoCAD、PowerPoint等软件预先绘制成图,讲课时直接调用。绝热节流过程及参数变化,干湿球温度计,测湿装置等内容都可以用计算机辅助教学,充分发挥多媒体的作用,进行形象直观的教学,这样可以帮助教师有效地提高教学效果,有利于学生学习方式的转变,改变学生死记硬背和被动接受知识的学习方式。
二、创作“工程热力学”课件的思路
创作“工程热力学”专业课课件,如图1所示主要分为六个阶段:
第一阶段为调研、了解学生要求:创作教学课件,主要服务对象是学生,是为了提高教学效果,使学生更好地掌握这门功课。所以,在创作课件前,一定要做好调研工作,充分了解学生的要求,了解这门课哪些内容,哪些定律、概念不好理解,结合学生的要求,就会为下一步的功能设计找到重点,有的放矢。
第二阶段为制定课件功能总目标:做好充分的调研了解了学生的要求后,就要制定课件功能总目标。我们先实现多媒体教学的基本功能,以演示为主,有一定交互性,主要供教师上课使用。用Authorware和PowerPoint联合制作正好适应此需求,如果进一步想增加习题练习等功能也可以通过Authorware及相关软件来实现。
第三阶段为课件的功能设计:将课件分成三大部分,第一部分为简要介绍,第二部分为主体部分,第三部分为结束部分。其中第一部分和第三部分较简单,不再赘述。下面介绍第二部分,该部分可划分成章、节两个层次,其逻辑关系如图2所示。当进入主界面后,必须能很顺利的选择进入任一章及任一节。而每一节教学内容演示完毕后,还应能顺利返回到前一选择画面或返回至主界面。在Authorware软件中使用交互图标,交互方式可用按钮响应,分支流程选Continue。主界面中可控制的功能可以自设,并设置帮助按钮和退出按钮。
有了主体功能控制结构,还要为各教学单元编写 PowerPoint 演示文稿文件,对教学过程的设计要力求创新,应充分运用声音、动画、视频、文本等媒体形式,形象讲解教学内容 。PowerPoint功能强大,不仅可以调用多种形式的媒体,本身也可设计成非线性结构,增加了交互性,是动态的幻灯片。“工程热力学”是众多学科的技术基础课,理论性强、内容抽象,教学重点在于对基本概念、定理的理解掌握。根据以往的教学经验,学生理解不好时,既不能独立思考,也不爱提问题,对所学内容抓不住要旨,学习被动,影响学习情绪。因此有必要在讲述这些概念、定理时加强形象性,将抽象思维过程演示出来帮助学生理解。
第四阶段为结合教学内容进行界面设计:漂亮的界面是吸引学生的重要因素,因此软件的界面也很重要。细心的软件开发者都会对软件的界面给予精心的设计。一些图像和动画制作软件如Photoshop、Flash为此提供了极大的方便,教师可以充分发挥自己的想象力、设计能力。我们可以给它设置出动画效果、声音效果、立体效果,其他如画面的设计布局更要讲究色彩的协调搭配、风格的统一,使课堂教学让学生耳目一新,带着兴趣集中精力听课。
第五阶段为课件调试:当课件的功能设计和页面设计完成后,需要对课件进行不断调试,保证各个接口链接完好,同时要与既定目标比较,如果达不到原目标,则需要对功能重新设计直至达到目标要求。
第六阶段为打包:课件经调试后就可以打包运行了,在打包之前一定要做好备份,因为打包后生成的可执行文件是不能再改动的。打包时,为保证打包文件能正常运行,要同时将一些必要的库文件一起打包。
三、结论
总之,如何有效地提高“工程热力学”的教学效果,解决学生难学、教师难讲的问题,提高学生学习的积极性,帮助学生顺利啃下这块硬骨头,是我们教研室各位教师一直思索的问题。计算机辅助教学课件集光、形、色于一体,以图片、动画、视频等方式形象直观地表达热能和其他能量的转换以及各种热力装置的工作过程等,使学生通过与计算机反复交互,视觉和听觉同时发挥作用,增强直观性,调动课堂授课的生动性,激发学生的学习兴趣,有利于学生认知能力的开发和对教学内容的理解。
参考文献:
[1]廉乐明,李力能,吴家正,等.工程热力学[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[2]国家教委高等教育司.当代科学技术发展与教学改革[M].北京:高等教育出版社,1995.
[3]叶取源.上海交通大学教育理念与办学传统[M].上海:上海交通大学出版社,2000.
[4]教育部面向21世纪热工课程改革项目组.热工课程在工科各专业人才培养中的地位及设置建议[J].高等工程教育研究,2000,(增刊).
[5]严洪华.Authorware及其多媒体程序设计[M].北京:电子工业出版社,1998.
[6]高海燕.多媒体课件制作技巧[J].中国电脑教育报,2005,(25).
(责任编辑:麻剑飞)