专业基础课教学模式改革

摘  要：以工程热力学教学实践为例，展开专业基础课多元化教学模式的改革与实践。多元化教学模式的目标是提升学生听课效率、使学生具有批判性思维、加强学生团队意识和交流能力、激发学生的专业兴趣、提高学生专业认知。以“学习卡片”作为过程化考核的有利抓手;“分组案例教学”让学生课上课下都得到锻炼;“科技创新比赛带动教学”充分体现因材施教的理念。研究认为，“学习卡片”极大地提高学生的听课质量;“分组案例教学”让学生具备一定的分析能力和批判性思维;“科技创新比赛带动教学”让学生对专业产生浓厚的兴趣，培养学生的创新性思维。多种教学手段增加课堂的温度，达到学以致用的目的。研究结果可供工科类专业基础课程教学参考使用。

关键词：学习卡片;分组案例教学;科技创新比赛带动教学

中图分类号：G642      文献标志码：A           文章编号：2096-000X（2022）23-0139-05

Abstract： Taking Engineering Thermodynamics teaching practice as an example， the reform and practice of diversified teaching mode of professional basic course are carried out. The goal of diversified teaching mode is to improve students' efficiency in listening to lectures， have critical thinking， strengthen students' team consciousness and communication ability， arouse students' professional interest and improve their professional cognition. We take "study card" as the favorable grip of the process assessment;"Group case teaching" allows students to get exercise both in and out of class; "Science and technology innovation competition drives teaching" fully embodies the concept of individualized teaching. The results showed that "study card" greatly improved the quality of students' lectures. "Group case teaching" enables students to have certain analytical ability and critical thinking; "Science and technology innovation competition drives teaching" has aroused students' strong interest in their major and cultivated their innovative thinking. A variety of teaching methods increase the temperature of the classroom， to achieve the purpose of learning to use. The research results can be used as reference for the teaching of basic engineering courses.

Keywords： study card; group case teaching; science and technology innovation competition drives teaching

世界高等教育正在发生革命性变化，大体可分为两次转型：从注重技术应用的“技术范式”转换为主动科学研究的“科学范式”，再逐步过渡到注重实践的“工程范式”[1]。“新工科”的提出，给高等工程教育的科学探索提供了全新的视角和发展方向[2]。基于“新工科”的背景，本文以工程热力学作为教学实践案例，探索了一种“新工科”模式下专业基础课的教学改革模式。

在高等教育专业培养体系中，课程的构成主要分为四大类：通识课、专业基础课、专业核心课程和专业选修课[3]。其中专业基础课一般是在通识课教育基础上开展的，为后续专业课程的教育提供基础[4]。专业基础课的任课教师就是学生的专业领路人，其教学效果的好与坏，直接影响到学生对后续专业课的兴趣和理解[5]。

专业基础课在专业课学习过程中占据重要地位，对后续课程的影响很大。以建筑环境与能源应用工程、能源与动力工程专业的工程热力学课程为例，焓湿图是解决湿空气热湿处理过程的重要工具，是暖通空调这门课的重要工具;压焓图是研究制冷循环的重要工具，是空气调节用制冷技术这门课的重要工具[6]。工程热力学课程在动力循环中所涉及到的朗肯循环、热电联产、内燃机循环和燃气轮机循环，是能源与动力工程专业的重要理论基础。工程热力学课程在制冷循环中所涉及到的空气制冷循环、蒸气压缩式制冷循环、吸收式制冷、喷射式制冷、热泵循环等是建筑环境与能源应用工程专业的重要理论基础[7，8]。

工科类专业基础课大多具有基础理论内容多、与专业知识相结合但理论偏于抽象的特点[9]。以工程热力学课程为例，其特点是基本概念多且抽象，公式多应用条件复杂，内容多且分散，又具有很强的应用性。在专业基础课程实际教学中，让学生掌握扎实的专业基础知识的同时，培养学生的自主学习能力和创新能力，是提升专业基础课教学质量和效果的重要环节。

传统“填鸭式”教学让学生不胜其烦，很多学生不爱听讲，学习过程没有压力，没有紧迫感，上课玩手机、看平板的现象也很多见。一堂课下来，主讲老师大汗淋漓，而学生却收获很少[10]。学生上课时听不懂，课下不复习巩固，导致再次上课时，举步维艰，长此以往，恶性循环。

传统的课堂教学以教师为中心，将知识学习作为教学目标，学生处在被动消极的地位，教学手段相对简单和刻板。由此产生的问题是：教学设计缺乏变通，教学过程过分程式化，不能与学生的需求相呼应;只注重知识教学而忽视了学生技能、思维和个性的发展;教师急于和盘托出学习的结果，忽视学习过程的引导;注重教学结果的标准化，忽视不同学生的学习差异;教师忽视学生的主体性和师生互动的价值;课堂上对学生的评估单一。

针对传统课堂教学的诸多问题，提出了“学习卡片”“分组案例教学”“科技创新比赛带动教学”三种教学模式改革方案。理念是“以学生为中心”，调动学生课堂学习的主动性，充分调动学生课下学习的积极性，培养学生的创新性和批判性思维能力，要求学生不仅成为知识的接受者，更要成为知识的探索者和创造者[11]。教学改革方案如图1所示。

一、学习卡片

为提高学生的听课质量，提出了“学习卡片”的教学改革方式，让学生带着任务去学习，边听边记边做题。这样，学生把目光从电子设备转移到了黑板和PPT上面来，让学生在上课时存在紧迫感，同时学习卡片也作为过程化考核的依据之一。

（一）学习卡片制作

在每次讲课之前，为学生准备好学习卡片，人手一份。学习卡片上是本节课的重点内容。学习卡片内容设置原则：（1）简单可记。最好是填空或者判断题，主要考察对所讲内容的理解。（2）重点内容。卡片上的内容必须是需要学生掌握的内容，了解层面的内容尽量不设置。（3）要有提示性的语言。如果是比较难理解的问题，考虑到学生第一次接触所学内容，应设置提示性语言。（4）要有书写空间。如果涉及到作图题，应有学生作图、书写、草稿的空间。（5）时间顺序。卡片内容与讲课内容要一致，在顺序上要同步进行，不能具有跳跃性。（6）加入课堂思考和总结。在每章结束的位置，预留学生自行总结重点、难点的空间。

在最后一次课中，在学习卡片上设置两个问卷调查题目。第一题单选题“‘学习卡片’的教学模式是否有助于您对本门课程的学习？”;选项分别是A.非常有帮助;B.有帮助;C.无帮助;D.有负面影响。第二题问答题“请对任课教师的教学方法提出改进措施”。

（二）学习卡片使用方法

每次上课前，把上次课使用的已经批改过的学习卡片发给学生;并把本次课要使用的新的学习卡片下发给学生。下课后收回所有学习卡片进行批阅，并将批阅的成绩及时反馈到课程网站上。

（三）学习卡片的优点

学习卡片的优点：（1）能够起到点名的作用，每次课不用浪费时间点名。（2）能够让学生带着任务上课，让学生主动在课堂上寻找问题的答案，收获更大，也更容易掌握课堂上的重点，提高课堂听课效率。（3）教师在批阅学习卡片时，可以看到学生对知识的掌握情况，对于正答率较低的知识点，在下次讲课时，应当重点回顾;这样不但可以提高教学水平，而且还可以避免在以后的教学环节中出现类似问题。（4）学生将所有的学习卡片整理成册后，可以作为期末考试的复习资料，有助于学生理解课本上的重点内容。

（四）学习卡片的使用效果

从图2中可以看出，选课人数共109人，其中102人认为学习卡片对学习工程热力学非常有帮助，占比93.6%;另有6.4%的学生认为学习卡片有帮助。认为没有帮助或者有负面影响的人数为0。说明学习卡片的使用效果非常好，得到了学生们的一致认可。

二、分组案例教学

分组案例教学的主要目的是调动学生课下学习的积极性，加强学生对专业基础课知识点的理解和应用。分组案例教学的实施方式如下。

（一）学生分组

在第一次课堂上，提出让学生自行分组。以工程热力学课程为例，授课时间为15周，让学生自行分成12个小组（刨除第一次课、法定节假日的课、最后一次课）。学生课下以自由组合的形式分组。

（二）分组题目

每个小组给定一个课后思考题目。这些思考题目与工程热力学课程教学内容紧密相关，可以是对现行政策的讨论，可以是对专业内最新技术的介绍，也可以向学生提出一些具体专业问题;这些问题难度适宜，让学生有能力解决但需要一定的思考。

分组题目的顺序与大纲的顺序一致。有些题目需要在课堂讲述之前提出，有些题目可以在课堂讲述之后提出。举例说明：在讲述热力学第二定律之前，可以让学生查找一些生活中、专业中用到的热力学第二定律的现象，比如温度自发地从高温物体传递到低温物体、压力自发地从高到低、密度自发地从高到低、摩擦生热、电变热等。通过学生对于热力学第二定律的讲述，就能知道学生的掌握情况，教师可以根据学生的掌握情况调整自己的授课内容，尤其是专业案例的引入，如果学生提到了，教师在上课的过程中则可以一笔带过。

再比如讲述喷管的一维稳定绝热流动方程，讲述完喷管的知识之后，在课堂上，会给学生讲一些用到喷管的案例，比如飞机引擎、汽轮机、人工造雪机、蒸汽喷射式制冷机等，课下提出问题：“生活中，还有没有用到喷管的案例呢？”学生熟悉喷管的工作原理和能量方程后，就可以查找更多的案例了，有些案例甚至可以作为下一年的教学素材。

（三）实施原则

各组成员课下完成查找和整理资料的工作。将所查到的内容，根据自己的理解，做成一个PPT，并且每人要写一篇相关论文。每周的第二次课，下课之前的15分钟留给学生。15分钟里面，让学生讲解10分钟;答疑5分钟，可以是教师提出问题，也可以是听课学生提出问题，当场回答。任课教师根据PPT形式、内容、讲解情况、查阅文献、撰写论文质量等给出拓展得分，见表1。