一、引言
熱工專業(yè)作為工科類高等教育，專業(yè)課程十分重要，專業(yè)課程既是知識性課程，更是實踐性、能力性課程；專業(yè)課教學(xué)質(zhì)量如何，直接影響或決定著學(xué)生的就業(yè)和未來的發(fā)展。而作為熱工專業(yè)實踐性教學(xué)的重要組成部分，熱工實驗課程的效果更是決定了學(xué)生動手能力、實操能力、綜合分析能力、綜合實踐能力的高低，對全面實施創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有十分重要的意義。同時熱工專業(yè)設(shè)備復(fù)雜、熱工過程繁多，增加了學(xué)生理解、記憶、設(shè)計、分析等實際應(yīng)用中的困難，在此，我們對過去的實驗教學(xué)模式進(jìn)行改革，將可視化教學(xué)引入熱工實驗教學(xué)課程，以此作為突破設(shè)備、時間、空間限制，進(jìn)一步提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力的有力工具，取得了良好的實踐教學(xué)效果，為提高專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量提供了又一保障，以培養(yǎng)提高學(xué)生自身的創(chuàng)新能力。
二、熱工實驗可視化教學(xué)方案
針對現(xiàn)有課程存在的學(xué)生無法從形象上認(rèn)識熱工設(shè)備及部件結(jié)構(gòu)、學(xué)生缺少動手實踐的機會、學(xué)生難于理解課堂內(nèi)容、學(xué)生缺少接觸工程實際的機會、實際工程設(shè)備難于理解的平面化和抽象化的傳統(tǒng)教學(xué)模式不足，在熱工實驗教學(xué)過程中引入可視化教學(xué)，以期解決以上存在的教學(xué)不足，從而達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。
1.基礎(chǔ)實驗可視化。基礎(chǔ)實驗包括演示實驗和驗證實驗。演示實驗是針對基礎(chǔ)知識的介紹，內(nèi)容較為簡單，但對學(xué)生深刻領(lǐng)會相關(guān)知識起到一定的促進(jìn)作用。驗證實驗是針對基礎(chǔ)知識的驗證，使得學(xué)生對基礎(chǔ)原理、定義、方程等加深了解、深刻記憶。因此，針對基礎(chǔ)實驗內(nèi)容較簡單的特點，利用基礎(chǔ)實驗臺將實驗內(nèi)容具體化、細(xì)化、綜合化、豐富化，盡可能多的展示基礎(chǔ)實驗內(nèi)容。并將一些實際應(yīng)用的簡單熱工材料、熱工設(shè)備、熱工模型、熱工設(shè)備掛圖擺放在實驗室內(nèi)作為基礎(chǔ)實驗的一部分，由學(xué)生自行參觀、拆卸、組裝，以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣。從而使得學(xué)生能夠從形象上認(rèn)識熱工設(shè)備及部件結(jié)構(gòu)。
2.綜合實驗可視化。針對現(xiàn)有實驗場地有限，實驗時間有限等問題，遵照注重理論基礎(chǔ)、優(yōu)化實驗內(nèi)容、注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)等原則，明確實驗課程主線，優(yōu)化實驗，精簡內(nèi)容，削枝強干，為更好的幫助學(xué)生在較高的自然科學(xué)的層次上理解與掌握課程內(nèi)容，我們開發(fā)了一套與現(xiàn)實存在的基礎(chǔ)實驗與綜合實驗課程相對應(yīng)的虛擬實驗系統(tǒng)。采用多媒體手段對真實實驗進(jìn)行再現(xiàn)和模擬，為學(xué)生提供逼真的實驗環(huán)境，并將虛擬實驗放到學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)上，由學(xué)生自己進(jìn)行觀看，借助虛擬實驗的交互性，學(xué)生對實驗儀器進(jìn)行操作，在虛擬實驗中，學(xué)生可以反復(fù)對同一步驟、同一過程進(jìn)行多次實驗，針對自己不懂的實驗設(shè)備部件進(jìn)行反復(fù)研究，觀察實驗現(xiàn)象、記錄實驗數(shù)據(jù)，使得學(xué)生大大的發(fā)揮其主觀能動性，突破了實驗場地與時間的限制，便于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新。從而使得學(xué)生能夠從深層次理解課題內(nèi)容。
3.創(chuàng)新實驗可視化。在實際教學(xué)過程中，利用現(xiàn)有大型設(shè)備，在科研大型設(shè)備上開設(shè)創(chuàng)新實驗，由學(xué)生自主設(shè)計實驗過程，實驗方案，完成實驗操作，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，終得出結(jié)論。并相互對比，分析優(yōu)劣，良性競爭，相互促進(jìn)，充分調(diào)動學(xué)生的自身積極性。例如針對蓄熱式多功能教學(xué)研究實驗平臺，讓學(xué)生自行拆裝、組建實驗設(shè)備，自行選擇實驗測量設(shè)備與部件，自行設(shè)計檢測安裝與自控系統(tǒng)，使學(xué)生將本學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課知識和實驗課程內(nèi)容聯(lián)系在一起，使學(xué)生建立起工程的概念，強化熱工過程狀態(tài)檢測和過程控制等概念和實踐，并進(jìn)一步鍛煉學(xué)時的綜合分析能力，綜合動手能力以及綜合應(yīng)用能力，得到實際動手操作的機會，鍛煉學(xué)生的實際能力，增加了學(xué)生的工程實際機會。
4. 自主設(shè)計實驗可視化。在實驗教學(xué)中積極促進(jìn)學(xué)生的自主設(shè)計與創(chuàng)新意識，針對現(xiàn)有實驗臺，提倡學(xué)生分析思考實際實驗臺所存在的問題，尋找解決問題的方法，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，由學(xué)生自主設(shè)計實驗臺，并將自主設(shè)計的實驗臺可視化，做出實驗臺圖形，同時將自主設(shè)計的實驗臺與實際實驗臺進(jìn)行對比，從而找出兩相對比下的實驗臺的優(yōu)劣以及自主設(shè)計的優(yōu)勢，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與改進(jìn)意識。終使得工程實際設(shè)備在學(xué)生的理解中更加形象化、具體化，從而達(dá)到實驗教學(xué)輔助課程教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
三、可視化教學(xué)效果
在現(xiàn)實的教學(xué)過程中，充分體現(xiàn)出了可視化教學(xué)方法所具有的傳統(tǒng)教學(xué)方法*的優(yōu)點。可視化教學(xué)具有直觀性、科學(xué)性、感知可視化等特點。可視化教學(xué)的過程中，教師利用直觀手段，將現(xiàn)場實際工業(yè)設(shè)備與部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)良好的呈現(xiàn)在學(xué)生面前，生動的解釋了部件與設(shè)備的運動原理、使用原則、適用場合等內(nèi)容，使學(xué)生對以前沒有接觸過的熱工裝置有形象化的感知，能使學(xué)生觀察、體驗各種熱工裝置實質(zhì)細(xì)節(jié)，并了解觀察熱工設(shè)備的本質(zhì)，在學(xué)生對現(xiàn)有設(shè)備、過程、原理充分理解并掌握的基礎(chǔ)上，通過學(xué)生的自我設(shè)計實驗，讓學(xué)生放開自己的思維，發(fā)揮自己的主觀能動性，協(xié)調(diào)合作，進(jìn)一步對整體學(xué)習(xí)與知識的總體應(yīng)用進(jìn)行完善，從而能夠更好的理解現(xiàn)場實際的應(yīng)用內(nèi)容，通過開展多種形式的可視化感知，豐富學(xué)生的感性認(rèn)識，發(fā)展學(xué)生的觀察力和形象思維，為學(xué)生形成正確而深刻的理性認(rèn)識奠定了基礎(chǔ)，同時大大增強學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，縮短認(rèn)知過程，加深學(xué)生對知識的理解記憶，將基礎(chǔ)知識在學(xué)生的腦海中打下深深的烙印，同時在實驗設(shè)計與模型搭建過程中，自我發(fā)現(xiàn)問題，對問題進(jìn)行深度分析，全面了解，提出完整的解決問題的可執(zhí)行方案，并對執(zhí)行方案不斷的進(jìn)行補充與完善，后得到切實可行的、性能先進(jìn)的完整設(shè)計方案和執(zhí)行方案，提高學(xué)生的自身實踐能力，讓學(xué)生能夠愛上自己的專業(yè)，并樂于發(fā)明創(chuàng)造，增強學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，提高教學(xué)質(zhì)量。
四、結(jié)束語
近年來，正確認(rèn)識創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在高等教育中的地位，尋求對大學(xué)生進(jìn)行實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的有效途徑，成為我國高等教育推進(jìn)素質(zhì)教育的核心課題。應(yīng)用可視化教學(xué)是對傳統(tǒng)實驗課程教學(xué)的一種提升，一種新的嘗試和改革。應(yīng)用可視化教學(xué)不僅改變了傳統(tǒng)實驗教學(xué)枯燥無味的局面，讓實驗課程的學(xué)習(xí)變得生動活潑，而且增強了教與學(xué)的互動，讓學(xué)生學(xué)有所思、學(xué)有所得。