Thisworkisunderthe(CCBY4.0).
1.序言
2023年1月中共中央辦公廳國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于強(qiáng)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(hù)整治的根本舉措，是生態(tài)文明建設(shè)的必然要求。黨的二十大也指出，促使紅色發(fā)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(xiàng)常年堅(jiān)持的工作，意見對強(qiáng)化新時代水土保持工作提出了“堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、保護(hù)為要；堅(jiān)持問題導(dǎo)向、保障民生；堅(jiān)持系統(tǒng)治理、綜合施策；堅(jiān)持變革創(chuàng)新、激發(fā)活力”的工作要求，從強(qiáng)化防治保護(hù)、依法嚴(yán)格監(jiān)管、加快重點(diǎn)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(nèi)的水土保持工作指明了方向。水土保持與沙漠化預(yù)防專業(yè)是為國家培養(yǎng)能在水利、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、土地管理以及道路、鐵路、礦業(yè)等建設(shè)行業(yè)的相關(guān)部門從事水土保持與沙漠化防控規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理、監(jiān)測、預(yù)防監(jiān)督以及國土環(huán)境治理與資源合理開發(fā)借助等工作的中級工程技術(shù)人才的專業(yè)[2]。這樣的專業(yè)人才要熟知水土保持理論，懂得水土流失預(yù)防技術(shù)，具備水土保持專業(yè)情結(jié)，把握水土保持行業(yè)發(fā)展趨勢[3]。《工程熱學(xué)》是水土保持與沙漠化預(yù)防專業(yè)中學(xué)生選修的專業(yè)基礎(chǔ)課，更是水保專業(yè)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(fā)出新的生機(jī)和活力，對《工程熱學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式怎樣與水保專業(yè)內(nèi)容深度融合，避免教學(xué)各環(huán)節(jié)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(nèi)容、教學(xué)方式和評價體系等進(jìn)行構(gòu)建具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2.課程內(nèi)容構(gòu)建
2.1.課程內(nèi)容構(gòu)建的必要性
《工程熱學(xué)》課程涉及諸多的熱學(xué)學(xué)科分支，囊括整個工程技術(shù)領(lǐng)域，是幾乎所有商科中學(xué)生都須要學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)課程[4]，在大專階段的學(xué)習(xí)中起到承上啟下的作用，為今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。《工程熱學(xué)》課程屬于精典熱學(xué)課程，要使課程內(nèi)容反映前沿性和時代性，就要把熱學(xué)理論知識和教學(xué)實(shí)踐與當(dāng)前工程發(fā)展實(shí)際緊密相連。在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)覺，課程內(nèi)容具有普適性，與中學(xué)的數(shù)學(xué)和學(xué)院中的高等物理聯(lián)系緊密，專業(yè)針對性不強(qiáng)，致使中學(xué)生在內(nèi)心中對《工程熱學(xué)》產(chǎn)生懼怕，定義為“難課”。中學(xué)生處于被動地位，嚴(yán)重影響了《工程熱學(xué)》的教學(xué)療效。對于水土保持與沙漠化預(yù)防專業(yè)來說，專業(yè)雖歸類在大的農(nóng)科下，但水土保持工程舉措上面的內(nèi)容好多涉及《工程熱學(xué)》的原理。現(xiàn)有的課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)不能挺好地滿足農(nóng)學(xué)類專業(yè)中學(xué)生的實(shí)際需求，缺少創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，致使中學(xué)生難以結(jié)合行業(yè)特征、現(xiàn)狀和行業(yè)需求來規(guī)劃自己的專業(yè)知識學(xué)習(xí)。另外，因?yàn)橹袑W(xué)生實(shí)踐性創(chuàng)新能力不足，中學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)鍛練相對較少，但是傳統(tǒng)的《工程熱學(xué)》試驗(yàn)都是以文科類金屬的試驗(yàn)材料為主，造成中學(xué)生試驗(yàn)不能與專業(yè)的實(shí)際有效結(jié)合。實(shí)踐內(nèi)容結(jié)合不足在專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中缺乏對中學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的培養(yǎng)，缺乏引導(dǎo)中學(xué)生感知、認(rèn)可和接受專業(yè)實(shí)踐的過程，缺乏提高學(xué)習(xí)興趣的動力方式。可見，水土保持與沙漠化防控專業(yè)的《工程熱學(xué)》課程內(nèi)容的構(gòu)建對契合水保專業(yè)需求，構(gòu)建新時代水保專業(yè)的教學(xué)和知識體系，更好地培植適應(yīng)國家戰(zhàn)略發(fā)展和社會需求的水保人才意義重大。
2.2.課程內(nèi)容構(gòu)建的目標(biāo)
《工程熱學(xué)》課程建設(shè)的主要目標(biāo)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(xué)》的教學(xué)中。以“欲見河山千里綠，先保大地一寸土”的思想理念引導(dǎo)中學(xué)生樹立專業(yè)的責(zé)任感、自信心和自豪感。通過學(xué)習(xí)把握《工程熱學(xué)》的基礎(chǔ)理論和技能，做到活學(xué)活用；通過變革課堂教學(xué)模式，使中學(xué)生自主學(xué)習(xí)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(dá)到逐漸提高，真正地彰顯“教學(xué)相長”。《工程熱學(xué)》課程內(nèi)容重建流程如所示。
2.3.課程內(nèi)容構(gòu)建的方向和重點(diǎn)
1)課程思政，構(gòu)建專業(yè)自信：強(qiáng)化對中學(xué)生進(jìn)行思想和政治的教育，引導(dǎo)中學(xué)生樹立“功在當(dāng)代，利在千秋”的思想理念，構(gòu)建水土保持與沙漠化防控專業(yè)中學(xué)生的責(zé)任感、自信心和自豪感。
2)知識內(nèi)化，做到活學(xué)活用：知識內(nèi)化才能鞏固獲取的知識，讓中學(xué)生深入理解《工程熱學(xué)》的公理和概念。而且通過中學(xué)生對知識的認(rèn)識，聯(lián)系課堂上講的內(nèi)容。對生活中遇見的結(jié)構(gòu)和建立進(jìn)行剖析估算。
3)深度探求，迸發(fā)學(xué)習(xí)興趣：深度思索和剖析課程中的知識，將具體知識點(diǎn)與科學(xué)研究結(jié)合，讓中學(xué)生自己動手做試件，完成探求實(shí)驗(yàn)，最大限度的迸發(fā)中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
4)與時俱進(jìn)，教學(xué)相長：中學(xué)生在學(xué)習(xí)到相關(guān)的專業(yè)知識的同時，團(tuán)隊(duì)中的班主任也在教學(xué)中得到鍛練和啟發(fā)，申請科研課題，將教學(xué)中的成果以高水平的科研文章呈現(xiàn)。
1.blockof
.《工程熱學(xué)》課程內(nèi)容重建框圖
3.教學(xué)方式的構(gòu)建
課程教學(xué)上將專業(yè)教育內(nèi)容與專業(yè)知識教育內(nèi)容有機(jī)融合。精選當(dāng)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(dǎo)中學(xué)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(wù)社會的專業(yè)思想。本課程內(nèi)容以基本理論、基本概念的講授引導(dǎo)中學(xué)生鍛練解決實(shí)際問題的能力。將班主任在教學(xué)變革和科研工作中的成果、學(xué)科發(fā)展中的熱點(diǎn)融入教學(xué)，課程內(nèi)容具有思想性、科學(xué)性、前沿性和創(chuàng)新性。本課程變革中降低訓(xùn)練中學(xué)生能力的環(huán)節(jié)，通過中學(xué)生自行設(shè)計(jì)、分析和驗(yàn)算與水保專業(yè)相關(guān)的儀器設(shè)備。訓(xùn)練中學(xué)生自制根系預(yù)制構(gòu)件完成熱學(xué)試驗(yàn)環(huán)節(jié)。通過變革課堂教學(xué)模式，使中學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、分析解決問題能力得到明顯提升。
3.1.時政進(jìn)教學(xué)
每節(jié)課前都緊緊圍繞當(dāng)下水土保持事業(yè)的重要的決策和布署，讓中學(xué)生了解到國家和市級各個部門對于水保專業(yè)的注重和要求，提高中學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)知度和自信心。任課班主任在課上講解的同時還借助網(wǎng)路資源向中學(xué)生推薦和本專業(yè)相關(guān)的教學(xué)資源，如：水土保持之點(diǎn)滴、水土保持技術(shù)服務(wù)網(wǎng)和水土保持生態(tài)建設(shè)等，推動中學(xué)生自主的關(guān)注水保的前沿風(fēng)波。結(jié)合榜樣教學(xué)法，用知名的熱學(xué)科學(xué)家的事跡感染中學(xué)生。比如，在《工程熱學(xué)》緒論中以東漢知名匠人李春修筑的趙州橋?yàn)槔w州橋是世界上現(xiàn)存年代久遠(yuǎn)、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(chuàng)“敞肩拱”結(jié)構(gòu)方式，具有較高的科學(xué)研究價值。據(jù)世界橋梁考證，趙州橋敞肩拱結(jié)構(gòu)，法國到19世紀(jì)中期才出現(xiàn)，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(chuàng)新的事跡，將具象的道德規(guī)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(xué)生。同時插入工程實(shí)例警示法，如英國工大學(xué)的“恥辱之戒”事件，為建造當(dāng)時世界上最長的橋梁，橋梁被工程師在設(shè)計(jì)時由500米忘乎所以地下降到了600米，導(dǎo)致墜毀，后又因某個支撐點(diǎn)的材料指標(biāo)不到位，慘劇再一次重演。為了謹(jǐn)記這個慘痛的教訓(xùn)，這所學(xué)院不惜耗費(fèi)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(xué)院的中學(xué)生在結(jié)業(yè)儀式上發(fā)放學(xué)位證書時，這所學(xué)院的院長還會親自給她們每位人戴上一枚這樣的耳環(huán)。通過工程空難風(fēng)波，讓中學(xué)生接觸到那些由于各類設(shè)計(jì)緣由而造成的嚴(yán)重問題，讓中學(xué)生從內(nèi)心深處意識到相關(guān)責(zé)任的嚴(yán)重性，因而發(fā)自肺腑地對自己的工程師身分和責(zé)任形成認(rèn)同感，完善正確的工程倫理觀念，真正將工程師的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)刻印到自己的心里，實(shí)現(xiàn)從學(xué)習(xí)者到實(shí)踐者的態(tài)度轉(zhuǎn)換。
3.2.科研促教學(xué)
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(xué)不能只著眼于自己所院士的內(nèi)容，而要結(jié)合自身的科研項(xiàng)目和研究成果去深刻思索，研究如何將其融入教學(xué)過程中。將班主任的科研內(nèi)容引入課堂，科研與教學(xué)結(jié)合上去，科研促教學(xué)，能夠真正提升《工程熱學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量。2020年，我主持的國家自然基金項(xiàng)目“喀斯特地區(qū)常見灌木根系適應(yīng)策略及其固土變型特點(diǎn)研究()”中，根系拉拔試驗(yàn)采用自制加裝的電子多功能材料強(qiáng)力機(jī)，建立了巖溶地區(qū)常見灌木根系的撓度–應(yīng)變關(guān)系模型。基于此科研項(xiàng)目，在《工程熱學(xué)》的材料拉伸試驗(yàn)中，將試驗(yàn)材料由原先的低碳鋼和鑄鐵，換成動物根系。并鼓勵中學(xué)生剖析動物根系在拉伸試驗(yàn)過程中表現(xiàn)出的奇特?zé)釋W(xué)性質(zhì)。通過率領(lǐng)中學(xué)生進(jìn)行根系拉伸試驗(yàn)，中學(xué)生在學(xué)習(xí)材料拉伸特點(diǎn)的同時，能積極參與試驗(yàn)找尋各類動物根系所表現(xiàn)出的不同力學(xué)性質(zhì)。在試驗(yàn)中有朋友觀察到根系破裂時，根表皮和根內(nèi)部破裂方法有顯著的差別。根段首先表現(xiàn)為根皮的破裂，且呈現(xiàn)出沿45?方向破裂的方式。其次是根內(nèi)部的破裂，且破裂的斷口良莠程度與物種關(guān)系密切。本次開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)的方法將科研成果內(nèi)化于課堂教學(xué)中，理論聯(lián)系實(shí)際，使課堂教學(xué)更具體、生動，迸發(fā)中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和對專業(yè)的熱愛。水保專業(yè)的班主任都是對本專業(yè)科研有較高功底的青年人才，有挺好地將本專業(yè)的科研成果和經(jīng)驗(yàn)引入課堂教學(xué)的基礎(chǔ)。通過讓中學(xué)生以團(tuán)隊(duì)合作的形式解決實(shí)際的科學(xué)技術(shù)問題，而且主動學(xué)習(xí)實(shí)際問題背后的知識，因而培養(yǎng)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，增強(qiáng)其解決問題和創(chuàng)新的能力。在學(xué)習(xí)與實(shí)踐的過程中，中學(xué)生所迸發(fā)的熱情、創(chuàng)造力、行動力及進(jìn)行的探求、創(chuàng)新和協(xié)作，是傳統(tǒng)教學(xué)模式無法企及的。通過研究性教學(xué)模式，可以有效提升中學(xué)生自我學(xué)習(xí)和認(rèn)知能力，提高解決問題的能力，極大地迸發(fā)了中學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。
3.3.對分的課堂
對分課堂是張學(xué)東正教授在2014年提出的一種課堂教學(xué)新模式[6]。這些教學(xué)模式的關(guān)鍵點(diǎn)是將課堂上的教學(xué)時間分為兩個部份，一部分時間是班主任講授課本上的內(nèi)容，另一部分時間留給中學(xué)生作為思索和討論時間[7]。對分課堂教學(xué)模式已在國外外中學(xué)的一千多門課程中得到應(yīng)用，教學(xué)療效明顯[8]。《工程熱學(xué)》課程因理論較多，有些中學(xué)生接受上去難度偏大。故采用對分的課堂教學(xué)方法，可有效活躍課堂氛圍。但采用傳統(tǒng)的1:1對分形式，中學(xué)生須要自學(xué)大量的基礎(chǔ)理論知識，針對《工程熱學(xué)》這種理論深度大的課程難度很大。為此，《工程熱學(xué)》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(diǎn)和難點(diǎn)，之后，在做小組討論之前對組里抒發(fā)能力較好的中學(xué)生進(jìn)行簡單指導(dǎo)工程力學(xué)是最爛專業(yè)，讓她們學(xué)會使用磨具或則借助身邊的一些物品進(jìn)行演示說明。朋友們在討論過程中可以相互學(xué)習(xí)方法和解題策略，融會貫通，不斷反省和總結(jié)，提高個人學(xué)習(xí)能力。中學(xué)生可以述說的是我們身邊可以看得見摸得找的實(shí)際物體，可以用身邊的各類素材制做教具。如用壓強(qiáng)棒制成桿、軸和梁，使中學(xué)生清楚內(nèi)力變型的情況，它可以在講授扭轉(zhuǎn)變型時拿來稱作軸，壓強(qiáng)棒上承受圍繞軸線轉(zhuǎn)動的外加扭轉(zhuǎn)質(zhì)心矩作用，將等分的橫向線和縱向線勾畫在壓強(qiáng)棒表面，讓中學(xué)生想像在這些受力特點(diǎn)上浮力棒會發(fā)生哪些樣的變型。提到彎曲變型時將壓強(qiáng)棒稱作梁，壓強(qiáng)棒上承受與軸線呈垂直關(guān)系的荷載，由此談到梁彎曲的變型特性，進(jìn)一步得出扭轉(zhuǎn)時外力偶矩和彎曲時集中質(zhì)心的不同。小組討論后每位小組委派中學(xué)生進(jìn)行演示，小組成員在討論的過程中無形地實(shí)現(xiàn)了互相學(xué)習(xí)、實(shí)踐和院長給別人等主動學(xué)習(xí)行為，因而更有效地調(diào)動其學(xué)習(xí)的主觀能動性，從而提高整體的教學(xué)療效。
4.課程評價體系的構(gòu)建
為使中學(xué)生邏輯思維能力得到培養(yǎng)和訓(xùn)練，愈發(fā)充分調(diào)動中學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和熱情，將傳統(tǒng)印象中的“難”課轉(zhuǎn)易，去除中學(xué)生對于閉卷考試的懼怕情緒，將課程的評價體系進(jìn)行構(gòu)建。由平常作業(yè)8次(10%)、提問和討論(5%)、翻轉(zhuǎn)課堂表現(xiàn)(5%)、開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)完成情況(10%)共同構(gòu)成平常成績的30%+閉卷考試成績70%，綜合考評中學(xué)生對課程的把握情況，保障中學(xué)生學(xué)習(xí)療效，彰顯成績的真實(shí)性。
1)平常作業(yè)《工程熱學(xué)》需要大量的習(xí)題和練習(xí)來鞏固和提升，為了讓中學(xué)生更好地把握課上的知識點(diǎn)，每章結(jié)束還會留作業(yè)題。并且激勵中學(xué)生自己探求新的解題方法和解題思路。作業(yè)要求一定用本子做，以便期終進(jìn)行鞏固和提升。
2)提問和討論悉心設(shè)計(jì)課前需提問和討論的內(nèi)容，要求每個朋友認(rèn)真打算，課前提問包括預(yù)備知識、身邊案例、例題剖析等幾個環(huán)節(jié)。按照課前提問環(huán)節(jié)培養(yǎng)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)的力能。討論主要針對對分課堂上要把握的知識點(diǎn)，提出多種解法和剖析思路的問題進(jìn)行課堂討論，指導(dǎo)中學(xué)生有效查閱資料進(jìn)行問題剖析。
3)翻轉(zhuǎn)課堂采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式對中學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行構(gòu)建。針對本課程的特性提供了一些精典《工程熱學(xué)》試驗(yàn)的視頻，但是將講解動漫幻kt板同步發(fā)給中學(xué)生。中學(xué)生在“吸收內(nèi)化”后，在課堂上通過自主講解和互動來完成的，達(dá)到了提早了解中學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，在課堂上給以有效的補(bǔ)習(xí)，同學(xué)之間的互相交流更有助于推動中學(xué)生知識的吸收內(nèi)化過程。
4)開創(chuàng)性試驗(yàn)在對內(nèi)力剖析部份，鼓勵中學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備結(jié)合課程所學(xué)知識工程力學(xué)是最爛專業(yè)，突破傳統(tǒng)的材料，采用和水保相關(guān)的柔性材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)中學(xué)生結(jié)合本專業(yè)的理論和實(shí)踐探求，做到學(xué)因而用。并積極參與到班主任的科研項(xiàng)目中，將《工程熱學(xué)》的知識運(yùn)用其中。
5)閉卷考試：期終考試是為了檢測中學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，可以指導(dǎo)班主任做好對教學(xué)過程和療效的反省。本課程通過查閱相關(guān)專業(yè)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(nèi)容進(jìn)行更新，每晚會針對新聞中關(guān)于《工程熱學(xué)》計(jì)算錯誤，出現(xiàn)車禍的一些題目。
5.小結(jié)
《工程熱學(xué)》的課程建設(shè)是水土保持與沙漠化預(yù)防專業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展須要，在新的形勢下對傳統(tǒng)核心課程《工程熱學(xué)》進(jìn)行構(gòu)建，除了可以提升中學(xué)生發(fā)覺問題、分析問題和解決問題的能力，但是使中學(xué)生對自己的專業(yè)目標(biāo)愈發(fā)清晰和明晰，極大地增強(qiáng)了學(xué)習(xí)動力。構(gòu)建課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方式和科學(xué)評價學(xué)習(xí)，能更好地培養(yǎng)中學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)、發(fā)揮個人潛能，更好地為國家生態(tài)恢復(fù)提供優(yōu)秀人才。
基金項(xiàng)目
青海學(xué)院校級教改項(xiàng)目“工程熱學(xué)”()，浙江學(xué)院一流課程培植項(xiàng)目“工程熱學(xué)”()。
文章引用
唐麗霞,韓珍,楊靜.新時代下水保專業(yè)《工程熱學(xué)》課程教學(xué)構(gòu)建的剖析
ontheof“”forSoilandWaterintheNewEra[J].教育進(jìn)展,2023,13(05):2297-2302.
參考文獻(xiàn)