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(shí)性課程，更是實(shí)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(shí)踐性教學(xué)的重要組成部分，熱工實(shí)驗(yàn)課程的效果更是決定了學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)操能力、綜合分析能力、綜合實(shí)踐能力的高低，對全面實(shí)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(shí)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(jì)、分析等實(shí)際應(yīng)用中的困難，在此，我們對過去的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革，將可視化教學(xué)引入熱工實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，以此作為突破設(shè)備、時(shí)間、空間限制，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力的有力工具，取得了良好的實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)熱工設(shè)備及部件結(jié)構(gòu)、學(xué)生缺少動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)、學(xué)生難于理解課堂內(nèi)容、學(xué)生缺少接觸工程實(shí)際的機(jī)會(huì)、實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)可視化。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括演示實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)是針對基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，內(nèi)容較為簡單，但對學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)相關(guān)知識(shí)起到一定的促進(jìn)作用。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是針對基礎(chǔ)知識(shí)的驗(yàn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容較簡單的特點(diǎn)，利用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)將實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容。并將一些實(shí)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)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(shí)熱工設(shè)備及部件結(jié)構(gòu)。
2.綜合實(shí)驗(yàn)可視化。針對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)場地有限，實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限等問題，遵照注重理論基礎(chǔ)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)等原則，明確實(shí)驗(yàn)課程主線，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，精簡內(nèi)容，削枝強(qiáng)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(shí)存在的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)驗(yàn)課程相對應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。采用多媒體手段對真實(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再現(xiàn)和模擬，為學(xué)生提供逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并將虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的交互性，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行操作，在虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以反復(fù)對同一步驟、同一過程進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，針對自己不懂的實(shí)驗(yàn)設(shè)備部件進(jìn)行反復(fù)研究，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使得學(xué)生大大的發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，突破了實(shí)驗(yàn)場地與時(shí)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(shí)驗(yàn)可視化。在實(shí)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(shí)驗(yàn)，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作，對實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生自行拆裝、組建實(shí)驗(yàn)設(shè)備，自行選擇實(shí)驗(yàn)測量設(shè)備與部件，自行設(shè)計(jì)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(shí)和實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容聯(lián)系在一起，使學(xué)生建立起工程的概念，強(qiáng)化熱工過程狀態(tài)檢測和過程控制等概念和實(shí)踐，并進(jìn)一步鍛煉學(xué)時(shí)的綜合分析能力，綜合動(dòng)手能力以及綜合應(yīng)用能力，得到實(shí)際動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，鍛煉學(xué)生的實(shí)際能力，增加了學(xué)生的工程實(shí)際機(jī)會(huì)。
4. 自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可視化。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積極促進(jìn)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)與創(chuàng)新意識(shí)，針對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)，提倡學(xué)生分析思考實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并將自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)可視化，做出實(shí)驗(yàn)臺(tái)圖形，同時(shí)將自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行對比，從而找出兩相對比下的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)劣以及自主設(shè)計(jì)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(shí)。終使得工程實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(diǎn)。可視化教學(xué)具有直觀性、科學(xué)性、感知可視化等特點(diǎn)。可視化教學(xué)的過程中，教師利用直觀手段，將現(xiàn)場實(shí)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(dòng)的解釋了部件與設(shè)備的運(yùn)動(dòng)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(yàn)各種熱工裝置實(shí)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(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生放開自己的思維，發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，協(xié)調(diào)合作，進(jìn)一步對整體學(xué)習(xí)與知識(shí)的總體應(yīng)用進(jìn)行完善，從而能夠更好的理解現(xiàn)場實(shí)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(shí)，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(shí)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)大大增強(qiáng)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(shí)的理解記憶，將基礎(chǔ)知識(shí)在學(xué)生的腦海中打下深深的烙印，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(bǔ)充與完善，后得到切實(shí)可行的、性能先進(jìn)的完整設(shè)計(jì)方案和執(zhí)行方案，提高學(xué)生的自身實(shí)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(qiáng)學(xué)生主動(dòng)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(shí)創(chuàng)新意識(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)枯燥無味的局面，讓實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)變得生動(dòng)活潑，而且增強(qiáng)了教與學(xué)的互動(dòng)，讓學(xué)生學(xué)有所思、學(xué)有所得。