打开文本图片集
摘要：分层次教学面向全体学生，承认学生差异，根据学生学习基础的不同和学习能力的差异，更重要的是学习目标的不同，制定不同的教学计划，实施不同层次的教学。立体式教学模式在很大程度上能够激发学生的学习兴趣，培养其独立思考问题、分析问题与解决问题的能力。本文根据笔者自己的教学实践提出了针对《工程热力学》的分层次立体式教学方法，该教学方法通过立体地编织知识网络，阐释零星知识点之间的内在联系，并将课本理论联系到实际中去来激发学生的学习兴趣。同时将听课对象人为的划分为三类，即：基础型、扩展型和拔高型，分别针对三类学生因材施教，并充分利用三类学生各自的爱好和兴趣来活跃课堂气氛，激发各类学生的学习兴趣，提高学生学习的主观能动性，以全面提高整体学习效果。采用分层次立体教学方法针对两个班的《工程热力学》进行了教学实践取得了良好的教学效果，80分以上学生占89.5%，并且没有低于70分的学生。
Abstract： Teaching plans for all students should be made according to their differences in learning ability and learning foundation， especially in learning objective in the process of stratified teaching. Stereoscopic teaching patterns can largely stimulate students" learning interests and train their abilities in independent thinking， analyzing problems and solving problems. Based on the teaching practice of the author， this paper proposes the stratified stereoscopic teaching method for engineering thermodynamics. This method can reveal the internal relationship among the scattered knowledge points， weave stratified knowledge network and link theory with practice， which can stimulate students" learning interest. All the students can be divided into three classes： basic type， extended type and high type， who can be taught in accordance of their aptitude. To mobilize and inspire different types of students" interest will make the classroom atmosphere active and improve the overall learning effect. And good effects that all the students got greater than 70 and 89.5% of all the students greater than 80 have been obtained in the teaching practice of this method.
关键词： 分层次；立体化；工程热力学
Key words： stratified；stereoscopic；engineering thermodynamics
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）04-0154-03
0 引言
《工程热力学》是众多专业重要的基础理论课，尤其对热能动力工程、能源工程、建筑环境、车辆工程及机械制造等类专业的学生而言，掌握这门课程的基本理论，对今后从事科学研究、工程应用及管理工作都非常重要[1-2]。不得不承认，每个班上都有一批学生对这门课都非常感兴趣，在这门课上也非常用功，学习效果也不错，但还有一少部分学生对该课程不是太感兴趣，课堂上无精打采，甚至会上课玩手机，心不在焉，学习效果当然会很差。如何改变这种现状是实现《工程热力学》教学目标的关键环节。美国心理学家布鲁姆在掌握学习理论中指出，“许多学生在学习中未能取得优异成绩，主要问题不是学生智慧、能力欠缺，而是由于未得到适当的教学条件和合理的帮助造成的”。的确，在网络游戏盛行的今天，确实有一部分大学生因为沉迷网络游戏无法自拔而最终不得不辍学。“如果提供适当的学习条件，大多数学生在学习能力、学习速度、进一步学习动机等多方面就会变得十分相似”。“分层次”教学就是要最大限度地为不同层次的学生提供这种“学习条件”和“必要的全新的学习机会”。分层次教学近年来被越来越多的学校采用，它面向全体学生，承认学生差异，根据学生学习基础的不同和学习能力的差异，更重要的是学习目标的不同，制定不同的教学计划，实施不同层次的教学。而立体式教学模式在很大程度上能够激发学生的学习兴趣，培养其独立思考问题、分析问题与解决问题的能力。因此，本文根据自己的教学实践提出了针对《工程热力学》的分层次立体式教学方法，该教学方法通过立体地编织知识网络，阐释零星知识点之间的内在联系，并将课本理论联系到实际中去来激发学生的学习兴趣。同时将听课对象人为的划分为三类，即：基础型、扩展型和拔高型，分别针对三类学生因材施教，并充分利用三类学生各自的爱好和兴趣来活跃课堂气氛，激发各类学生的学习兴趣，提高学生学习的主观能动性，以全面提高整体学习效果。
1 分层次教学
“分层次”教学思想，源于孔子提出的“因材施教”。分层次教学是近年来被越来越多的学校采用的一种教学模式，它是面向全体学生，承认学生差异，根据学生学习基础的不同和学习能力的差异，更重要的是学习目标的不同，制定不同的教学计划，实施不同层次的教学，进行不同层次的评价。许泽明等[3]对计算机基础的分层次教学进行了研究，针对班内差异着重对教学目标、课堂教学和作业辅导三方面的分层次教学进行了论述。杨晶[4]对分层次教学模式在“高等数学”教学中的应用进行了分析，提出将学生分成不同的层次进行教学，把教学内容按照不同的层次进行教学以及把教学知识模块按照不同的层次进行教学的分层次教学策略。分层次教学[5]是以班级为单位，以课堂为主阵地，以大纲、教材和学生学习能力差异的情况制定的分层教学目标为中心，以班级教学、分组教学和个别辅导的有机结合为基本形式，对每个学生负责的教学模式。张培红等[6]对流体力学课程分层次教学模式研究，探讨了流体力学分层次教学模式改革中学生主体层次、教学大纲的层次化、课堂训练和作业布置的层次化、实验课教学的层次化以及考核方法和手段的改革，并分析了保障层次化教学改革的其他关键措施。而贾银江等[7]针对计算机等专业提出了数据结构实验的分层次教学。总之，分层次教学在公共基础课教学和专业基础课教学中具有重要的理论和实践意义。
为什么要进行分层次教学？现代教育学与心理学的研究成果表明，教学是教师与学生以课堂为主渠道的交往过程，是教师的教与学生的学的统一活动。教学是教与学的统一，教学既是科学，又是艺术。具体地说有两点：
第一，教师的教应该适应学生的学。教师要以教的差异性主动适应学生学的差异性；学生之间的差别可以表现为层次上的差异，教也应该分层次。
第二，学生之间的差异一方面对教学带来困难，另一方面也是一种可供开发利用的资源。学生的主体性不仅表现为他是“学”的主体，而且在某种程度上他还可以成为“教”的主体。
分层教学的策略就是面向全体学生和学生的每个方面，承认差异，适应差异，利用差异，因材施教，促进学生的全面发展。因此，在《工程热力学》教学中进行全方位、多层面的分层次教学，是提高教与学的效果、搭建学生各自学习的最佳阶梯，使每个学生都能找到适合自己的培养方式，同时调动学生学习可能性中的易变因素，使教学要求与各级学生的可能性相互适应，它能使不同层次的学生在学习兴趣、学习成绩及思维能力等方面都有不同程度提高，使不同层次的学生在自己的“最近发展区”内获得发展。
2 立体式教学
立体式教学模式[8]在很大程度上能够激发学生的学习兴趣，培养其独立思考问题、分析问题与解决问题的能力。在《工程热力学》课程中采用立体式教学模式，立体化夯实课程基础、立体化搭建知识框架、立体化设计教学环节的教学实践与教学效果校验，使教与学皆受益匪浅。对学生的情况和所讲授课程的内容设计出立体的网络结构，交叉运用多种教学手段和辅助设备，使学生有目的、自觉地完成问题的发现和解决，并通过教学反馈及时完善等措施，可以立体化地夯实教学基础，立体化地搭建知识框架，立体化地设计教学环节。顾键萍[9]对高校计算机基础分层式立体化教学模式进行了有益探讨。王春晓[10]等以本科生教学为视角进行了立体式课堂教学的研究，提出立体式课堂教学的核心之处在于突破对本科生进行单纯的专业知识灌输，转而构造课堂教学内容的立体性，即以专业知识教育为核心，以思想政治教育为主线，以就业创业教育为精髓，以专业相关知识为辅助。《工程热力学》这门专业基础课也可以充分利用立体化教学方法，立体化夯实基础，立体化搭建专业知识框架，这样必然会促进学生学习。
3 分层次立体化教学的实施
笔者在《工程热力学》的教学中根据学生自己学习目标的不同，将学生分为了三类：基础型、扩展型和拔高型。基础型主要包括相关基础较差，平常还经常挂课，老师必须经常督促才会学习的少数学生。基础型学生一般都有累记的挂课学分，很多可能达到两位，甚至面临留级的尴尬局面。因此，利用适当的教学方法，使基础型学生达到《工程热力学》的教学目标，同时能使其对今后的大学学习产生自信和兴趣，是本文教学方法的重要目标。拔高型主要包括相关基础很好，立志保研，出国继续深造或将进入大型企业或研究所工作，学习成绩目前保持在专业较前的学生。这部分学生，学习很用功，并在课余时间他们甚至喜欢到实验室去做点力所能及的科研工作。如何引导学部分学生，掌握一定的书本之外又与《工程热力学》密切相关的知识是分层次立体化教学的重要目标。扩展型学生介于基础型和拔高型之间，也可以与其他两种类型进行转化，只要适当引导，他们一般都能达到较好的学习目标。
进行分层次教学的一个重要环节就是如何对三类学生进行划分，主要有两种方法。①向辅导员和班长及学委调查，将经常挂课而又学习懒散的划为基础型，将成绩排名较好的划为拔高型，其他的为扩展型。②通过上课提问进行划分，根据提问调查结果最终确认划分情况。作者本人在《工程热力学》的教学中，每次课经常利用15分钟左右时间，边回顾知识边提问10个小问题，这样很快就能找到基础型学生，这些学生也是教学关注的重点。基础型学生是最需要帮助的，让他们在这门课上取得较好成绩，产生学习兴趣，对其将来发展具有至关重要的引导作用。基础型学生主要督促其掌握基本原理及其内在联系，对于拔高型学生可以引导他们在科研中进一步认识深化所学基础知识，对于扩展型学生，可以引导他们适当地扩展书本知识。
《工程热力学》是热工等专业的基础课，是学习传热学及电厂相关专业课的基础，《工程热力学》与热工相关科目可以构成一张立体化的网络，同时《工程热力学》自身知识脉络也是一张立体化网络。基础型学生主要掌握《工程热力学》内部知识的主要脉络即可，这样既能适应他们的接收能力，又能培养其一定解决问题的能力，扩展型学生需掌握《工程热力学》绝大分知识网络，而拔高型学生，不但要掌握基础知识网络，还要了解整个专业知识网络，以加深其对《工程热力学》基础地位的认识。当然以上划分是基本目标，学生可以在掌握以上知识基础上，可以根据自己的兴趣进一步扩大知识面。
图1是一张基础知识立体网络图，本文就以此为例对分层次立体化教学进行分析。
热力系两大重点：分类和状态。状态包括平衡、准静、可逆及状态参数等重要知识点。同时要讲清楚，平衡条件，为什么引入准静，可逆，准静条件下，膨胀功表达式，可逆条件下热量表达式，状态参数的特征，这些是基础型学生必须掌握的。进一步结合状态参数的特征，引出疑问，δq=Tds，为什么只能适用于可逆过程？此问题将状态参数特征与热力学第二定律中的克劳修斯不等联系起来。是拔高型学生必须掌握的。热力学分类中，四个系统的特征及为什么引入这些系系统，及其内在联系是什么？闭口系与开口系为热一律提供了研究对象，分别对应两类方程（稳态），这两类方程又是等价的（难点），等价性能推导出技术功表达式。开口系方程用于描述喷管内流动现象，可以轻松地把喷管的基础知识引出。孤立系为热二律提供了研究对象，对应着熵增原理，熵增原理又可以用一个特殊的系统进行证明（难点），这又是热力学第一定律的内容，仅拔高学生掌握。简单可压缩系统，与状态公理联系起来，可以解释简单可压缩系统为什么有两个独立参数。综合开口系、闭口系，可逆过程，可以得到热力学一般关系式，结合理想气体的特征，可以得到理想气体焓和熵的微分表达式等，这又可以为p-v图或T-s图作图提供理论指导等，又可用于循环中热效率分析。通过以上一个小小立体图，就可以关联《工程热力学》非混合气体的绝大分部知识点，可以极大提高学生的学习兴趣，同时可以根据不同学生的学习层次提出不同的学习要求。
在《工程热力学》的立体化分层次教学过程中，作者还将全班57个学生划分为五组，每组中不同层次学生互相搭配，通过组内讨论形式，每组确定一个与工程热力学相关的研究或调研性课题，经过一个月时间充分准备后五个组分别进行答辩互评。被确定的课题包括：家用汽车涡轮增压的原理及实现方法，太阳能利用中热力学问题，相变储能问题，导热微分方程的推导，喷管内流动方程的推导等。同学们选题及ppt制作都非常认真，通过互相讲述和评论，同学们开阔了视野，增加了学习兴趣，取得了良好效果。
经过一学期的分层次立体化教学实践，两个实践班的成绩（见表1）基本让人满意。
两个班学生总共57人，80分以上达到51人，优良达到89.5%，并且没有70分以下的学生。这也是作者《工程热力学》教学成绩最好的一次，这次教学实践成绩与往年明显的不同是没有学生挂课，并没有成绩低于70分的学生，这说明所有学生的学习积极性都已经调动起来，所有学生都在学习。这也真正达到了分层次立体化教学的教学目标。
4 结论
目前网络游戏盛行，大学生沉迷游戏不得不辍学的现象时有发生，造成人才浪费和不良社会影响，即使正常学习的学生也有自己不同的学习目标和追求。面向全体学生，承认学生差异，根据学生学习基础的不同和学习能力的差异，更重要的是学习目标的不同，制定不同的教学计划，实施不同层次的教学，通过有效的手段最大程度上激发学生的学习兴趣，培养其独立思考问题、分析问题与解决问题的能力，对于各类学生都具有重要意义。
本文根据自己的教学实践提出了针对《工程热力学》的分层次立体式教学方法，该教学方法通过立体地编织知识网络，阐释零星知识点之间的内在联系，并将课本理论联系到实际中去来激发学生的学习兴趣。同时将听课对象人为的划分为三类，即：基础型、扩展型和拔高型，分别针对三类学生因材施教，并充分利用三类学生各自的爱好和兴趣来活跃课堂气氛，激发各类学生的学习兴趣，提高学生学习的主观能动性，以全面提高整体学习效果。作者采用分层次立体教学方法针对两个班的《工程热力学》进行了教学实践取得了良好的教学效果，80分以上学生占89.5%，并且没有低于70分的学生。这也是作者《工程热力学》教学成绩最好的一次，这次教学实践成绩与往年明显的不同是没有学生挂课，并没有成绩低于70分的学生，这说明所有学生的学习积极性都已经调动起来，所有学生都在学习。这也真正达到了分层次立体化教学的教学目标。这一门课的学习有可能让那些沉迷游戏将迷失自己的学习找回大学学习的自信，让他们重新找到学习的乐趣，将来成为国家栋梁之才。
参考文献：
[1]秦萍，蔡德源.“工程热力学”课程改革实践[J].西南交通大学学报（社会科学版），2003，03：116-118.
[2]陈国杰.《工程热力学》教学改革探讨[J].教育教学论坛，2014，31：73-74.
[3]许泽明，张耀文，任馨，王杨.大学计算机基础分层次教学研究[J].计算机教育，2008，02：59-62.
[4]杨晶.分层次教学模式在“高等数学”教学中的应用[J].兰州教育学院学报，2014，12：105-106，152.
[5]郝玉华.工科大学物理分层次教学探索[J].中国科技信息，2006，22：256-257，259.
[6]张培红，王晓华.流体力学课程分层次教学模式研究[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2007，02：238-240.
[7]贾银江，贺莉莉，郑萍.数据结构实验的分层次教学[J].计算机教育，2014，04：60-62，72.
[8]文斌，刘春妍，康兆敏.立体式教学模式的研究与实践——以《实变函数》课程为例[J].绥化学院学报，2013，03：133-135，141.
[9]顾键萍.高校计算机基础分层式立体化教学模式探讨[J].中国教育技术装备，2011，03：10-12.
[10]王春晓.立体式课堂教学研究——以本科生教学为视角[J].赤峰学院学报（自然科学版），2013，10：196-198.