熱工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程可視化教學(xué)初探

一、引言
熱工專(zhuān)業(yè)作為工科類(lèi)高等教育，專(zhuān)業(yè)課程十分重要，專(zhuān)業(yè)課程既是知識性課程，更是實(shí)踐性、能力性課程；專(zhuān)業(yè)課教學(xué)質(zhì)量如何，直接影響或決定著(zhù)學(xué)生的就業(yè)和未來(lái)的發(fā)展。而作為熱工專(zhuān)業(yè)實(shí)踐性教學(xué)的重要組成部分，熱工實(shí)驗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，對全面實(shí)施創(chuàng )新教育、培養創(chuàng )新人才具有十分重要的意義。同時(shí)熱工專(zhuān)業(yè)設備復雜、熱工過(guò)程繁多，增加了學(xué)生理解、記憶、設計、分析等實(shí)際應用中的困難，在此，我們對過(guò)去的實(shí)驗教學(xué)模式進(jìn)行改革，將可視化教學(xué)引入熱工實(shí)驗教學(xué)課程，以此作為突破設備、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(zhuān)業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量提供了又一保障，以培養提高學(xué)生自身的創(chuàng )新能力。
二、熱工實(shí)驗可視化教學(xué)方案
針對現有課程存在的學(xué)生無(wú)法從形象上認識熱工設備及部件結構、學(xué)生缺少動(dòng)手實(shí)踐的機會(huì )、學(xué)生難于理解課堂內容、學(xué)生缺少接觸工程實(shí)際的機會(huì )、實(shí)際工程設備難于理解的平面化和抽象化的傳統教學(xué)模式不足，在熱工實(shí)驗教學(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，從而達到提高教學(xué)效果的目的。
1.基礎實(shí)驗可視化?；A實(shí)驗包括演示實(shí)驗和驗證實(shí)驗。演示實(shí)驗是針對基礎知識的介紹，內容較為簡(jiǎn)單，但對學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì )相關(guān)知識起到一定的促進(jìn)作用。驗證實(shí)驗是針對基礎知識的驗證，使得學(xué)生對基礎原理、定義、方程等加深了解、深刻記憶。因此，針對基礎實(shí)驗內容較簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，利用基礎實(shí)驗臺將實(shí)驗內容具體化、細化、綜合化、豐富化，盡可能多的展示基礎實(shí)驗內容。并將一些實(shí)際應用的簡(jiǎn)單熱工材料、熱工設備、熱工模型、熱工設備掛圖擺放在實(shí)驗室內作為基礎實(shí)驗的一部分，由學(xué)生自行參觀(guān)、拆卸、組裝，以提高學(xué)生的自主學(xué)習能力和學(xué)習興趣。從而使得學(xué)生能夠從形象上認識熱工設備及部件結構。
2.綜合實(shí)驗可視化。針對現有實(shí)驗場(chǎng)地有限，實(shí)驗時(shí)間有限等問(wèn)題，遵照注重理論基礎、優(yōu)化實(shí)驗內容、注重學(xué)生興趣的培養等原則，明確實(shí)驗課程主線(xiàn)，優(yōu)化實(shí)驗，精簡(jiǎn)內容，削枝強干，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容，我們開(kāi)發(fā)了一套與現實(shí)存在的基礎實(shí)驗與綜合實(shí)驗課程相對應的虛擬實(shí)驗系統。采用多媒體手段對真實(shí)實(shí)驗進(jìn)行再現和模擬，為學(xué)生提供逼真的實(shí)驗環(huán)境，并將虛擬實(shí)驗放到學(xué)習網(wǎng)絡(luò )上，由學(xué)生自己進(jìn)行觀(guān)看，借助虛擬實(shí)驗的交互性，學(xué)生對實(shí)驗儀器進(jìn)行操作，在虛擬實(shí)驗中，學(xué)生可以反復對同一步驟、同一過(guò)程進(jìn)行多次實(shí)驗，針對自己不懂的實(shí)驗設備部件進(jìn)行反復研究，觀(guān)察實(shí)驗現象、記錄實(shí)驗數據，使得學(xué)生大大的發(fā)揮其主觀(guān)能動(dòng)性，突破了實(shí)驗場(chǎng)地與時(shí)間的限制，便于學(xué)生的自主學(xué)習與創(chuàng )新。從而使得學(xué)生能夠從深層次理解課題內容。
3.創(chuàng )新實(shí)驗可視化。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，利用現有大型設備，在科研大型設備上開(kāi)設創(chuàng )新實(shí)驗，由學(xué)生自主設計實(shí)驗過(guò)程，實(shí)驗方案，完成實(shí)驗操作，對實(shí)驗結果進(jìn)行分析、判斷，終得出結論。并相互對比，分析優(yōu)劣，良性競爭，相互促進(jìn)，充分調動(dòng)學(xué)生的自身積極性。例如針對蓄熱式多功能教學(xué)研究實(shí)驗平臺，讓學(xué)生自行拆裝、組建實(shí)驗設備，自行選擇實(shí)驗測量設備與部件，自行設計檢測安裝與自控系統，使學(xué)生將本學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎課知識和實(shí)驗課程內容聯(lián)系在一起，使學(xué)生建立起工程的概念，強化熱工過(guò)程狀態(tài)檢測和過(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)手能力以及綜合應用能力，得到實(shí)際動(dòng)手操作的機會(huì )，鍛煉學(xué)生的實(shí)際能力，增加了學(xué)生的工程實(shí)際機會(huì )。
4. 自主設計實(shí)驗可視化。在實(shí)驗教學(xué)中積極促進(jìn)學(xué)生的自主設計與創(chuàng )新意識，針對現有實(shí)驗臺，提倡學(xué)生分析思考實(shí)際實(shí)驗臺所存在的問(wèn)題，尋找解決問(wèn)題的方法，并根據學(xué)生的學(xué)習興趣，由學(xué)生自主設計實(shí)驗臺，并將自主設計的實(shí)驗臺可視化，做出實(shí)驗臺圖形，同時(shí)將自主設計的實(shí)驗臺與實(shí)際實(shí)驗臺進(jìn)行對比，從而找出兩相對比下的實(shí)驗臺的優(yōu)劣以及自主設計的優(yōu)勢，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng )新能力與改進(jìn)意識。終使得工程實(shí)際設備在學(xué)生的理解中更加形象化、具體化，從而達到實(shí)驗教學(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
在現實(shí)的教學(xué)過(guò)程中，充分體現出了可視化教學(xué)方法所具有的傳統教學(xué)方法*的優(yōu)點(diǎn)?？梢暬虒W(xué)具有直觀(guān)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(guān)手段，將現場(chǎng)實(shí)際工業(yè)設備與部件的內部結構良好的呈現在學(xué)生面前，生動(dòng)的解釋了部件與設備的運動(dòng)原理、使用原則、適用場(chǎng)合等內容，使學(xué)生對以前沒(méi)有接觸過(guò)的熱工裝置有形象化的感知，能使學(xué)生觀(guān)察、體驗各種熱工裝置實(shí)質(zhì)細節，并了解觀(guān)察熱工設備的本質(zhì)，在學(xué)生對現有設備、過(guò)程、原理充分理解并掌握的基礎上，通過(guò)學(xué)生的自我設計實(shí)驗，讓學(xué)生放開(kāi)自己的思維，發(fā)揮自己的主觀(guān)能動(dòng)性，協(xié)調合作，進(jìn)一步對整體學(xué)習與知識的總體應用進(jìn)行完善，從而能夠更好的理解現場(chǎng)實(shí)際的應用內容，通過(guò)開(kāi)展多種形式的可視化感知，豐富學(xué)生的感性認識，發(fā)展學(xué)生的觀(guān)察力和形象思維，為學(xué)生形成正確而深刻的理性認識奠定了基礎，同時(shí)大大增強學(xué)生學(xué)習的積極性，縮短認知過(guò)程，加深學(xué)生對知識的理解記憶，將基礎知識在學(xué)生的腦海中打下深深的烙印，同時(shí)在實(shí)驗設計與模型搭建過(guò)程中，自我發(fā)現問(wèn)題，對問(wèn)題進(jìn)行深度分析，全面了解，提出完整的解決問(wèn)題的可執行方案，并對執行方案不斷的進(jìn)行補充與完善，后得到切實(shí)可行的、性能先進(jìn)的完整設計方案和執行方案，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(zhuān)業(yè)，并樂(lè )于發(fā)明創(chuàng )造，增強學(xué)生主動(dòng)學(xué)習的能力，提高教學(xué)質(zhì)量。
四、結束語(yǔ)
近年來(lái)，正確認識創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力的培養在高等教育中的地位，尋求對大學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力的培養的有效途徑，成為我國高等教育推進(jìn)素質(zhì)教育的核心課題。應用可視化教學(xué)是對傳統實(shí)驗課程教學(xué)的一種提升，一種新的嘗試和改革。應用可視化教學(xué)不僅改變了傳統實(shí)驗教學(xué)枯燥無(wú)味的局面，讓實(shí)驗課程的學(xué)習變得生動(dòng)活潑，而且增強了教與學(xué)的互動(dòng)，讓學(xué)生學(xué)有所思、學(xué)有所得。