深化专业基础课在创新型人才培养中的作用

[摘 要] 以热能动力工程专业为研究对象，通过研究专业基础课在创新型人才培养中的作用，探讨了教学各环节的地位和内在潜力。通过多项教学改革措施的实施，有效提高了教学效果和人才培养质量，促进了学生创新意识和创新能力的培养。

[关键词] 专业基础课；创新型人才；教学方法；实验教学；考试改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2011)06-0074-03

根据“厚基础、重实践、强能力”的人才培养战略，华北电力大学制订了热能动力工程专业2008版本科专业人才培养方案，确定了“培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，具有一定创新能力、较强实践能力和良好发展潜力的高级专门人才”的培养目标。教学计划中突出了创新型人才的培养，要求明确各课程及其教学环节在人才培养中的地位，进一步发挥其培养创新型人才的作用。

专业基础课程作为提高人才培养质量和培养创新型人才的基础环节，起着举足轻重的地位[1]。其教学目的是要求学生掌握课程的基本理论、基本方法和基本实验技能，培养学生分析和解决实际问题的能力，通过知识的不断积累和融合，为后续课程的学习打下扎实的基础。教学过程涉及教学目的、教学内容、教学方法、实验教学和考试方法等多个环节。目前，各教学环节均存在可深层次挖掘的潜力，尚未充分发挥在人才培养、尤其是创新型人才培养中的作用。这表现在教学方法上仍为“师授生录”的传统模式、学生主体作用不突出；教学内容上为重理论、轻实践的“一手硬、一手软”现象；实验内容多为验证性实验，深层次和边缘性的实验现象未被重视和挖掘；考试方法多为理论内容，忽视实验教学内容等诸多方面。教学实践中，如能对上述各环节进行深入研究和探讨，充分挖掘其深层次内涵，并在实践中加以实施，必能有效提高人才培养质量。

本文以华北电力大学热能动力工程专业的专业基础课工程热力学、流体力学和传热学为研究对象，旨在通过深入研究各教学环节在人才培养，尤其是创新型人才培养中的地位和作用，达到全面提高教学效果的目的，将培养目标真正落到实处。

1 明确教学目的

教学目的是培养创新型人才的指南和方向。热能动力工程专业设置有电厂热能动力工程、电厂集控运行、制冷与空调工程等三个专业方向。三个方向虽有不同，但其专业基础课均为工程热力学、流体力学和传热学，是学习各后续专业课的前提和基础。这三门课程既相互独立，又相互衔接，如流体力学的学习需要工程热力学的知识，传热学的学习又以工程热力学和流体力学的内容为基础，因此开课顺序依次为工程热力学、流体力学和传热学。

三门专业基础课程教学目的又各具特色。工程热力学的教学目的是通过学习工程热力学的基本理论和基本知识，重点掌握热力学基本概念，热力学第一、第二定律，水和水蒸气性质，动力装置循环和制冷循环等。流体力学要求学生掌握流体力学基本概念和基本理论，重点掌握流体的平衡和运动规律、势流理论、边界层理论、相似原理和气体动力学基础等。传热学的目的是使学生掌握有关热量传递的基本理论知识（热传导、对流换热、辐射换热和换热器），具备分析和计算传热学问题的能力。同时，各专业基础课均要求掌握一定的实验技术和实验操作技能。

热能动力工程专业中的诸多实际现象或科学问题，可能需要其中一门或多门课程的知识，或者可以从不同方向进行分析，进而达到全面认识的目的。因此，上述三门课程的学习不可偏废，而且只有明确了各专业基础的教学目的和要求，才能达到人才培养的基本要求。

2 优化教学内容

教学内容是培养创新型人才的核心。教师应根据课程教学大纲的要求，明确教学内容中的基本要求和核心要求。在此基础上，适当拓宽、拓展教学内容，同时密切关注、跟踪本专业不断涌现的新的发展方向，不断将与课程相关的新问题、新现象和新理论补充进来，通过丰富和优化教学内容，从而激发学生的学习兴趣和动力。

如工程热力学中，对于复杂动力装置的分析以往多从热I律（焓）角度进行研究，而目前文献多从热II律（焓和熵）角度出发，以找到节能降耗的薄弱环节和实现能量的梯级利用；又如流体力学和传热学近年来涌现了大量新问题，如微纳尺度内流体的流动与传热，活性剂溶液铺展过程的指进现象，负压状态下液滴的雾化过程等，以及新技术的应用，如高速摄像技术、PIV测速技术等等。在这些方面，教师可结合相关领域的研究和应用现状，或自身的科研进展和兴趣，将新的科学现象、科研成果融入本科教学，在拓宽知识面和提高学生科研兴趣时，逐渐培养和发现创新型人才，并使部分有想法的同学提前进入预研状态。

3 改进教学方法

教学方法是培养创新人才的关键环节，教学方法不同其教学效果也会有所不同。对于专业基础课，教学内容多为经典的理论内容或方程推导，并由此展开实际应用的讨论，目前这类课程多采用以教师为主的讲授式方法。授课中，以教师为主体，学生基本处于被动位置，学生在课堂上很少主动提问或敢于就不同见解与教师商榷[2,3]。实践表明，这种传统的教学模式不仅不能发挥学生的主动性，也不利于创新型人才的培养。因此，转变教学观念、改进教学方法，逐步形成研究型教学的现代教育理念就成为培养创新型人才的迫切需要。当然，不同的教学内容应选择恰当的教学模式，切不可盲目“一刀切”。对于基础性和原理性的内容，仍以教师讲授为主；在此前提下，针对课程有关内容（如持不同观点），通过合理运用启发式教学、讨论式教学、准研讨式教学[4]等形式，鼓励学生广开思路，敢于“于不疑处有疑”，在积极主动的教学活动中促进学生创新意识的培养。

发挥学生主体作用是培养创新人才的催化剂。为此，教师应逐步树立教师主导、学生主体的教学理念[5]。教学中，积极创造良好的课堂氛围，充分调动学生的主观能动性，激发其学习动机和兴趣，使其逐步成为教学活动的主角，从而将知识转化为能力、将兴趣转化为动力、将质疑和问题转化为研究课题。例如流体力学中，机翼理论中关于机翼升力的形成过程，又如关于边界层分离现象中的分离位置，这些内容在不同教材有着不同的观点，同学可自行查阅书籍和文献，进而展开讨论；传热学中，如何正确理解外掠圆管换热局部换热系数在不同雷诺数下的回升现象与边界层发展和分离的关系，以及各种新型高效换热器的型式和机理，而且同学均充分发挥想象力，从理论上提出新型换热器。另外，有些拓展性内容也可让学生讲解，如流体力学讲到超声速流动及其现象时，对于音障现象及其对飞机的影响，可由1名同学来讲，既拓展了知识面，又激发了学习兴趣。

教学之外，针对学生对知识的求知欲、对新问题和未知现象的探索精神，充分发挥其主观能动性和独立思考的能力，鼓励学生敢于想象，大胆提出自己的设想和观点，逐步达到学以致用、能力和水平逐步提高的目的。目前，部分学生在专业教师指导下，利用动力系实验基地，积极参与全国和学校大学生创新计划、数学建模比赛、大学生挑战杯和大学生节能大赛等科技活动，以及教师的一些纵、横向科研项目中。通过主持或参与具体的科研项目，不断发现和解决新问题，逐步提高了自身的创新能力，同时也锻炼了组织能力，培养了团队精神，综合能力得到明显提升。通过上述实践活动，目前已涌现出一些具有一定创新意识和创新能力的学生，或发表了学术论文，或授权了实用新型专利。而且也作为保送研究生的优选条件之一，也进一步促进了学生的参与热情和科研积极性。

4 挖掘实验教学内容

实验教学是培养创新人才的有力手段。实验教学不仅是对理论内容的实际验证，更重要的是培养学生实验技能和分析能力的重要措施[6]，也是发挥学生主体作用的最有效的实践环节之一。专业基础课实验分为验证性和综合性实验，验证性实验侧重对基本原理的验证和再现，综合性实验则侧重于较复杂现象的分析，二者侧重点各有不同。实验中，若能充分发挥学生的主体作用和探究精神，通过深挖实验教学内容的内涵，鼓励对有关边缘性现象的观察和深层次问题的探索，势必能在很大程度上提高培养学生的创新意识和能力。因此，实验中，强调学生亲自动手操作实验、主动分析实验现象、独立思考问题和解释问题。

验证性实验也能在很大程度上提高学习效果。如流动演示实验中，在突然扩大的流动通道内，可清晰地观察到突扩前的截面上其流线为接近于平行直线，这也是为何在理论分析中可以把该截面近似作为缓变流截面的原因所在，若不通过实验现象，仅靠想象既不直观又缺乏说服力，而且可通过改变流速，进一步验证这一假设是否始终成立。又如流体力学中的伯努利方程实验，该实验再现了各测点处的总水头和静水头在不同流量下沿流动方向的变化规律，若脱离实验过程，也可以从能量守恒和能量转换的角度得出上述规律，这当然需要扎实的理论基础和分析能力，但理论和实验教学的有机结合，可起到事半功倍的效果。

综合实验更能全面考察学生的学习效果和运用知识的能力。如换热器综合实验中，为何对于相同的换热器结构，逆流情形下的传热系数要小于顺流情形；并联管路特性及流量分配实验中，为何具有相同结构的各并联管道其流量不同，压力损失也不同；离心泵并联及工况调节实验中，在不同负荷下，采用共用阀和非共用阀进行调节其经济性为何不同；边缘性现象，如泵性能实验中的汽蚀特征及噪声特性也值得进一步研究。

另外，对于实验数据的处理，坐标系选用线性坐标还是对数坐标，参数是以有量纲还是无量纲形式进行整理，实验数据坏点的正确剔除和有效数据的保留等，都有充分发挥的余地，也是培养学生科学思考问题和获得正确结果的关键之处。

5 改革考试方法和内容

考试作为教学活动的最后一环，是教学成效和学习效果的综合反映，教学过程的各个环节，尤其是薄弱环节都可以从成绩分布上反映出来。因此，考试方法和内容是否能够有效地反映了教和学的全过程，将在一定程度上影响创新型人才的培养。为此，笔者一改过去单纯采用闭卷考试的方法，从内容到形式上进行了多方面尝试，探讨了多种教学环节有机结合的考试方法，力求实现对教学效果的全过程评价。

目前，在考试内容方面，一是在符合教学大纲要求的前提下，将实验教学内容纳入考核范围，分值为150%，内容包括实验现象和参数变化的分析、仪器的测量原理和用途等。实践表明，此项措施的实施在很大程度促进了对实验教学全过程的重视，取得了预期的效果。二是增加了理论联系实际较强的题目，或综合性题目或拓展性题目，分值为10%，进一步提高提炼科学问题或全面综合运用知识的能力，也有助于发现创新型的学生。在考试方法方面，采取了包括开卷考试、期中+期末考试、实验成绩+期末考试、平时测评+期末考试等在内的多种方式。无论是开卷还是闭卷，均将复杂必要的公式附在试卷上或给出相关提示，将考核重点放在知识的应用能力和分析能力上面。期中+期末和平时+期末这两种方式通过强调平时的知识积累和复习，做到及时发现问题、及时解决问题。

总之，以专业基础课为载体，通过深挖和细化教学活动各环节的深层次潜力，将创新型人才的培养贯穿于教学的全过程，可促进教学效果和人才质量的全面提高。

参考文献

[1]张文慧,龚毅.加强专业基础课教学改革，培养学生实践创新能力[J].中国电力教育,2009,(15):70-71.

[2]赵艳林.培养创新人才：大学教学模式的传统与变革[J].中国高等教育,2003,(15):31-32.

[3]王志英,宁洪,戴葵,等.综合性人才创新能力与素质培养[J].高等教育研究学报,2005,28(1):80-82.

[4]李建文,刘伍权,薛云.工科专业基础课“准研讨式”教学法的探索与实践[J].理工高教研究,2010,29(1):117-119.

[5]周桂英,戴林.大学英语课堂教学中学生主体作用研究[J].安徽工业大学学报(社会科学版),2005,22(1):94-95.

[6]杨录.改革实验教学方法，构建创新实验平台[J].实验室科学,2009,(4):23-25.