Thisworkisunderthe(CCBY4.0).
1.序言
2023年1月中共中央辦公廳國務院辦公廳印發了《關于強化新時代水土保持工作的意見》，明晰提出水土保持是江河保護整治的根本舉措，是生態文明建設的必然要求。黨的二十大也指出，促使紅色發展，推動人與自然和諧共生，這對水土保持工作提出了新的更高要求[1]。水土保持是一項常年堅持的工作，意見對強化新時代水土保持工作提出了“堅持生態優先、保護為要；堅持問題導向、保障民生；堅持系統治理、綜合施策；堅持變革創新、激發活力”的工作要求，從強化防治保護、依法嚴格監管、加快重點整治、提升管理水平等方面提出了十五條具體舉措，為“十四五”期間以及未來一段時期內的水土保持工作指明了方向。水土保持與沙漠化預防專業是為國家培養能在水利、林業、農業、環境保護、土地管理以及道路、鐵路、礦業等建設行業的相關部門從事水土保持與沙漠化防控規劃、設計、施工和管理、監測、預防監督以及國土環境治理與資源合理開發借助等工作的中級工程技術人才的專業[2]。這樣的專業人才要熟知水土保持理論，懂得水土流失預防技術，具備水土保持專業情結，把握水土保持行業發展趨勢[3]。《工程熱學》是水土保持與沙漠化預防專業中學生選修的專業基礎課，更是水保專業的核心課程之一。在新的時代背景下怎樣使精典的課程煥發出新的生機和活力，對《工程熱學》的教學內容、教學方式怎樣與水保專業內容深度融合，避免教學各環節與國家要求相悖，是目前急需思索和解決的問題，因而對課程的內容、教學方式和評價體系等進行構建具有重要的現實意義。
2.課程內容構建
2.1.課程內容構建的必要性
《工程熱學》課程涉及諸多的熱學學科分支，囊括整個工程技術領域，是幾乎所有商科中學生都須要學習的專業基礎課程[4]，在大專階段的學習中起到承上啟下的作用，為今后專業課程的學習奠定基礎。《工程熱學》課程屬于精典熱學課程，要使課程內容反映前沿性和時代性，就要把熱學理論知識和教學實踐與當前工程發展實際緊密相連。在實際教學過程中發覺，課程內容具有普適性，與中學的數學和學院中的高等物理聯系緊密，專業針對性不強，致使中學生在內心中對《工程熱學》產生懼怕，定義為“難課”。中學生處于被動地位，嚴重影響了《工程熱學》的教學療效。對于水土保持與沙漠化預防專業來說，專業雖歸類在大的農科下，但水土保持工程舉措上面的內容好多涉及《工程熱學》的原理。現有的課程內容結構不能挺好地滿足農學類專業中學生的實際需求，缺少創新意識的培養，致使中學生難以結合行業特征、現狀和行業需求來規劃自己的專業知識學習。另外，因為中學生實踐性創新能力不足，中學生實踐環節鍛練相對較少，但是傳統的《工程熱學》試驗都是以文科類金屬的試驗材料為主，造成中學生試驗不能與專業的實際有效結合。實踐內容結合不足在專業教學實踐中缺乏對中學生學習積極性的培養，缺乏引導中學生感知、認可和接受專業實踐的過程，缺乏提高學習興趣的動力方式。可見，水土保持與沙漠化防控專業的《工程熱學》課程內容的構建對契合水保專業需求，構建新時代水保專業的教學和知識體系，更好地培植適應國家戰略發展和社會需求的水保人才意義重大。
2.2.課程內容構建的目標
《工程熱學》課程建設的主要目標是將孟子的“授人以魚，只供一飯之需；教人以漁，則終身受惠無窮”的理念貫串于《工程熱學》的教學中。以“欲見河山千里綠，先保大地一寸土”的思想理念引導中學生樹立專業的責任感、自信心和自豪感。通過學習把握《工程熱學》的基礎理論和技能，做到活學活用；通過變革課堂教學模式，使中學生自主學習能力、分析解決問題能力得到明顯提升能舉一反三；同時，通過課程的院士使講課老師的講解能力和剖析問題的能力達到逐漸提高，真正地彰顯“教學相長”。《工程熱學》課程內容重建流程如所示。
2.3.課程內容構建的方向和重點
1)課程思政，構建專業自信：強化對中學生進行思想和政治的教育，引導中學生樹立“功在當代，利在千秋”的思想理念，構建水土保持與沙漠化防控專業中學生的責任感、自信心和自豪感。
2)知識內化，做到活學活用：知識內化才能鞏固獲取的知識，讓中學生深入理解《工程熱學》的公理和概念。而且通過中學生對知識的認識，聯系課堂上講的內容。對生活中遇見的結構和建立進行剖析估算。
3)深度探求，迸發學習興趣：深度思索和剖析課程中的知識，將具體知識點與科學研究結合，讓中學生自己動手做試件，完成探求實驗，最大限度的迸發中學生的學習興趣。
4)與時俱進，教學相長：中學生在學習到相關的專業知識的同時，團隊中的班主任也在教學中得到鍛練和啟發，申請科研課題，將教學中的成果以高水平的科研文章呈現。
1.blockof
.《工程熱學》課程內容重建框圖
3.教學方式的構建
課程教學上將專業教育內容與專業知識教育內容有機融合。精選當前水土保持工作中的精典教育案例，做到每章一個案例，用生動的案例引導中學生樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀，樹立熱愛水保、扎根基層、服務社會的專業思想。本課程內容以基本理論、基本概念的講授引導中學生鍛練解決實際問題的能力。將班主任在教學變革和科研工作中的成果、學科發展中的熱點融入教學，課程內容具有思想性、科學性、前沿性和創新性。本課程變革中降低訓練中學生能力的環節，通過中學生自行設計、分析和驗算與水保專業相關的儀器設備。訓練中學生自制根系預制構件完成熱學試驗環節。通過變革課堂教學模式，使中學生自主學習能力、分析解決問題能力得到明顯提升。
3.1.時政進教學
每節課前都緊緊圍繞當下水土保持事業的重要的決策和布署，讓中學生了解到國家和市級各個部門對于水保專業的注重和要求，提高中學生對專業的認知度和自信心。任課班主任在課上講解的同時還借助網路資源向中學生推薦和本專業相關的教學資源，如：水土保持之點滴、水土保持技術服務網和水土保持生態建設等，推動中學生自主的關注水保的前沿風波。結合榜樣教學法，用知名的熱學科學家的事跡感染中學生。比如，在《工程熱學》緒論中以東漢知名匠人李春修筑的趙州橋為例，趙州橋是世界上現存年代久遠、跨度最大、保存最完整的雙孔坦弧敞肩石拱橋，在世界橋梁史上首創“敞肩拱”結構方式，具有較高的科學研究價值。據世界橋梁考證，趙州橋敞肩拱結構，法國到19世紀中期才出現，比中國晚了一千二百多年。通過這種榜樣們敢于探求、勇于創新的事跡，將具象的道德規范和艱深的政治思想原理具體化、人格化，以典型榜樣人物形象影響中學生。同時插入工程實例警示法，如英國工大學的“恥辱之戒”事件，為建造當時世界上最長的橋梁，橋梁被工程師在設計時由500米忘乎所以地下降到了600米，導致墜毀，后又因某個支撐點的材料指標不到位，慘劇再一次重演。為了謹記這個慘痛的教訓，這所學院不惜耗費重金，買下了建造這座橋樑的所有鋼材，并把這種鋼材加工成了一枚枚鉆戒，每每這所學院的中學生在結業儀式上發放學位證書時，這所學院的院長還會親自給她們每位人戴上一枚這樣的耳環。通過工程空難風波，讓中學生接觸到那些由于各類設計緣由而造成的嚴重問題，讓中學生從內心深處意識到相關責任的嚴重性，因而發自肺腑地對自己的工程師身分和責任形成認同感，完善正確的工程倫理觀念，真正將工程師的責任和擔當刻印到自己的心里，實現從學習者到實踐者的態度轉換。
3.2.科研促教學
日本教育家雅斯貝爾斯覺得：“只有自己是從事科研的人才有東西教他人，而通常教書匠只能傳授腫脹的西[5]。”因此，院校班主任教學不能只著眼于自己所院士的內容，而要結合自身的科研項目和研究成果去深刻思索，研究如何將其融入教學過程中。將班主任的科研內容引入課堂，科研與教學結合上去，科研促教學，能夠真正提升《工程熱學》的教學質量。2020年，我主持的國家自然基金項目“喀斯特地區常見灌木根系適應策略及其固土變型特點研究()”中，根系拉拔試驗采用自制加裝的電子多功能材料強力機，建立了巖溶地區常見灌木根系的撓度–應變關系模型。基于此科研項目，在《工程熱學》的材料拉伸試驗中，將試驗材料由原先的低碳鋼和鑄鐵，換成動物根系。并鼓勵中學生剖析動物根系在拉伸試驗過程中表現出的奇特熱學性質。通過率領中學生進行根系拉伸試驗，中學生在學習材料拉伸特點的同時，能積極參與試驗找尋各類動物根系所表現出的不同力學性質。在試驗中有朋友觀察到根系破裂時，根表皮和根內部破裂方法有顯著的差別。根段首先表現為根皮的破裂，且呈現出沿45?方向破裂的方式。其次是根內部的破裂，且破裂的斷口良莠程度與物種關系密切。本次開創性實驗的方法將科研成果內化于課堂教學中，理論聯系實際，使課堂教學更具體、生動，迸發中學生學習興趣和對專業的熱愛。水保專業的班主任都是對本專業科研有較高功底的青年人才，有挺好地將本專業的科研成果和經驗引入課堂教學的基礎。通過讓中學生以團隊合作的形式解決實際的科學技術問題，而且主動學習實際問題背后的知識，因而培養中學生自主學習的能力，增強其解決問題和創新的能力。在學習與實踐的過程中，中學生所迸發的熱情、創造力、行動力及進行的探求、創新和協作，是傳統教學模式無法企及的。通過研究性教學模式，可以有效提升中學生自我學習和認知能力，提高解決問題的能力，極大地迸發了中學生學習的熱情。
3.3.對分的課堂
對分課堂是張學東正教授在2014年提出的一種課堂教學新模式[6]。這些教學模式的關鍵點是將課堂上的教學時間分為兩個部份，一部分時間是班主任講授課本上的內容，另一部分時間留給中學生作為思索和討論時間[7]。對分課堂教學模式已在國外外中學的一千多門課程中得到應用，教學療效明顯[8]。《工程熱學》課程因理論較多，有些中學生接受上去難度偏大。故采用對分的課堂教學方法，可有效活躍課堂氛圍。但采用傳統的1:1對分形式，中學生須要自學大量的基礎理論知識，針對《工程熱學》這種理論深度大的課程難度很大。為此，《工程熱學》可采用2:1式的對分課堂。班主任借助三分之二的時間講授重點和難點，之后，在做小組討論之前對組里抒發能力較好的中學生進行簡單指導工程力學是最爛專業，讓她們學會使用磨具或則借助身邊的一些物品進行演示說明。朋友們在討論過程中可以相互學習方法和解題策略，融會貫通，不斷反省和總結，提高個人學習能力。中學生可以述說的是我們身邊可以看得見摸得找的實際物體，可以用身邊的各類素材制做教具。如用壓強棒制成桿、軸和梁，使中學生清楚內力變型的情況，它可以在講授扭轉變型時拿來稱作軸，壓強棒上承受圍繞軸線轉動的外加扭轉質心矩作用，將等分的橫向線和縱向線勾畫在壓強棒表面，讓中學生想像在這些受力特點上浮力棒會發生哪些樣的變型。提到彎曲變型時將壓強棒稱作梁，壓強棒上承受與軸線呈垂直關系的荷載，由此談到梁彎曲的變型特性，進一步得出扭轉時外力偶矩和彎曲時集中質心的不同。小組討論后每位小組委派中學生進行演示，小組成員在討論的過程中無形地實現了互相學習、實踐和院長給別人等主動學習行為，因而更有效地調動其學習的主觀能動性，從而提高整體的教學療效。
4.課程評價體系的構建
為使中學生邏輯思維能力得到培養和訓練，愈發充分調動中學生學習的積極性和熱情，將傳統印象中的“難”課轉易，去除中學生對于閉卷考試的懼怕情緒，將課程的評價體系進行構建。由平常作業8次(10%)、提問和討論(5%)、翻轉課堂表現(5%)、開創性實驗完成情況(10%)共同構成平常成績的30%+閉卷考試成績70%，綜合考評中學生對課程的把握情況，保障中學生學習療效，彰顯成績的真實性。
1)平常作業《工程熱學》需要大量的習題和練習來鞏固和提升，為了讓中學生更好地把握課上的知識點，每章結束還會留作業題。并且激勵中學生自己探求新的解題方法和解題思路。作業要求一定用本子做，以便期終進行鞏固和提升。
2)提問和討論悉心設計課前需提問和討論的內容，要求每個朋友認真打算，課前提問包括預備知識、身邊案例、例題剖析等幾個環節。按照課前提問環節培養中學生自主學習的力能。討論主要針對對分課堂上要把握的知識點，提出多種解法和剖析思路的問題進行課堂討論，指導中學生有效查閱資料進行問題剖析。
3)翻轉課堂采用翻轉課堂的方式對中學生的學習過程進行構建。針對本課程的特性提供了一些精典《工程熱學》試驗的視頻，但是將講解動漫幻kt板同步發給中學生。中學生在“吸收內化”后，在課堂上通過自主講解和互動來完成的，達到了提早了解中學生的學習困難，在課堂上給以有效的補習，同學之間的互相交流更有助于推動中學生知識的吸收內化過程。
4)開創性試驗在對內力剖析部份，鼓勵中學生按照實驗室現有設備結合課程所學知識工程力學是最爛專業，突破傳統的材料，采用和水保相關的柔性材料進行實驗，引導中學生結合本專業的理論和實踐探求，做到學因而用。并積極參與到班主任的科研項目中，將《工程熱學》的知識運用其中。
5)閉卷考試：期終考試是為了檢測中學生的學習情況，可以指導班主任做好對教學過程和療效的反省。本課程通過查閱相關專業書籍和資料，完善了豐富的題庫，包括名詞解釋、填空、判斷、簡答、畫圖和估算等多種題型。而且每年依照新增的內容進行更新，每晚會針對新聞中關于《工程熱學》計算錯誤，出現車禍的一些題目。
5.小結
《工程熱學》的課程建設是水土保持與沙漠化預防專業長遠發展須要，在新的形勢下對傳統核心課程《工程熱學》進行構建，除了可以提升中學生發覺問題、分析問題和解決問題的能力，但是使中學生對自己的專業目標愈發清晰和明晰，極大地增強了學習動力。構建課程內容、創新教學方式和科學評價學習，能更好地培養中學生的專業素質、發揮個人潛能，更好地為國家生態恢復提供優秀人才。
基金項目
青海學院校級教改項目“工程熱學”()，浙江學院一流課程培植項目“工程熱學”()。
文章引用
唐麗霞,韓珍,楊靜.新時代下水保專業《工程熱學》課程教學構建的剖析
ontheof“”forSoilandWaterintheNewEra[J].教育進展,2023,13(05):2297-2302.
參考文獻
