“传热学”课程教学改革与实践

摘要：结合传热学课堂教学的实践，从传热学的课程特点出发，以提高学生的学习兴趣，树立学生的工程实际观点，增加课堂教学的互动性，培养学生分析问题、解决问题的能力为思路，从课程内容体系上合理组织教学内容，采用多种教学方法相结合，充分发挥学生在课堂教学中的主体作用，并对实践环节和考核方式等方面进行改革，使课堂教学融传授知识、培养能力和提高素质为一体，真正培养出具有独立学习能力，理论联系实际解决工程实际问题，面向工程实际的人才。

关键词：传热学；课堂教学；教学方法；教学内容

作者简介：衣秋杰（1978-），女，山东栖霞人，山东科技大学机电学院，讲师。（山东 青岛 266590）

基金项目：本文系“2010年山东科技大学教育教学研究‘群星计划’基金项目”（项目编号：qx102035）的研究成果。

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）01-0054-02

“传热学”是热能与动力工程专业的专业基础课程之一，也是能源、化工、动力、土木、电子等学科的主要专业课之一。由于自然界和工业生产中到处都有热量传递现象，所以传热学理论在各个领域都有着广泛的应用。传热学是一门经典的传统课程，同时又是一门发展中的应用性极强的基础课程。山东科技大学（以下简称“我校”）自2001年首批招收热能与动力工程专业本科生起，就在专业培养方案中设置了“传热学”课程，自2009年开始在车辆工程专业加设“热工基础”课程（包括“工程热力学”和“传热学”），目前我校开设传热学课程的专业还有建筑环境与设备工程专业、安全工程专业、过程装备与控制工程、材料成型及控制工程专业。本课程既属于专业基础课程，又是与工程实际结合紧密的应用学科，“传热学”的课程教学质量直接关系到后续专业课程的工程应用及理论研究，在专业人才培养过程中发挥着重要的作用。为了在有限的学时中尽快引导学生入门，笔者在教学实施过程中对教学目标的确定、课程内容选择、课堂教学方法研究、学生情况和成绩考核等方面进行了一系列探索与实践。

一、课程体系和教学内容的改革

“传热学”的主要内容包括热量传递的基本方式，热量传递的基本规律及其应用，传热过程综合分析三大部分。专业不同，课时不同，对本课程的需求是不同的，在保持课程内容体系完整性，服务于专业的原则下，结合专业需要建立内容丰富、层次分明、针对性强的课程体系，丰富和完善与专业相适应的课程体系。在教学实践中根据不同学时数，安排不同的教学内容，制定不同的课程主线。比如，对车辆专业少课时传热学内容，教学重点内容放在热量传递的基本方式和基本规律的应用上，课堂教学围绕着专业需求安排教学内容，其课程主线图安排如图1所示。注重以理论联系实际的方式将相关内容的专业背景、科研信息与应用在课堂教学中体现出来，呈现给学生，使学生能够找到本课程内容与其专业的应用点和结合点，树立和强化学生的工程概念和意识，培养其解决实际问题的能力。

对于多学时的课程教学，教学内容既要结合工程实际，又要和学科前沿相结合，注重学生解决实际问题能力的培养和视野的开阔。教学内容要加强学生工程意识的培养，培养学生解决实际问题的能力。工科院校的教学必须加强对学生工程实践意识的培养和工程设计能力的训练。传热学的数学推导较多，查图查表较多。传统教学观念中，偏重于介绍原理和公式推导，最后套用公式解题。学生虽然会解难题，可是遇到工程实际问题却无从下手。为此课堂教学中从工程应用的角度出发，结合学生的专业特点，举出与专业课程和实践环节密切相关的实例，根据实例建立起数学模型，并确定定解条件（包括边界条件和初始条件），然后利用数学知识求解方程或方程组获得分析解或数值解或得到实验关联式。最后对所获得的解进行分析，用来解释传热现象，指导工程实际。例如，管道保温层的覆设、锅炉炉膛的辐射传热等，通过实例让学生初步树立工程观念。通过增加与工程密切相关的习题来加强学生工程实际意识的培养和工程设计能力的训练。例如，在讲用热电偶测量储气罐内气体温度这一实例时，可以提出如何降低测量误差的问题，引导学生学会在工程实际中如何用理论知识指导生产。这样一来，既可以增强学生的学习积极性，增强他们的工程观念，培养他们的工程意识，还可以培养学生全面考虑问题，解决实际问题的能力。

教材并非唯一的教学课程资源，在传热学中，为学生提供丰富多彩的具有时代特点的传热学学习材料可以拓宽学生的学习视野，激发学生的学习热情。教师可以把与课程相关的前沿学术动态和科研信息随时补充穿插在课堂教学中，鼓励学生利用网络和电子期刊获取与学科相关的论文信息，也可以鼓励学生利用所学知识通过大学生科研立项等科技创新活动解决生活中遇到的问题。例如，在讲解传热的连续介质假定的条件时，可以提到微尺度传热。在讲到强化传热时，可以提到场协同原理。这样可以提高学生的学习兴趣，培养学生的主动查阅科技文献的自学能力和发现问题解决问题的能力。

二、以学生为本的教学方法的灵活应用

传热学虽然是热能与动力工程专业的一门专业基础课，但是它在人们的日常生活和工程实践中都能找到实际应用。现在的大学生思想活跃，自主性强，如果仅仅对教材平铺直叙，照本宣科，教师只顾在黑板上进行公式推导，很容易让学生感到枯燥乏味，不积极思考，感受不到学科魅力，无法集中注意力学习专业基础知识，更谈不上学以致用。如果能够在教学过程中利用其身边感兴趣的实例加以引导，则能激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。例如，笔记本的散热问题，室内暖气的安装位置问题。通过深入浅出的讲解，运用所要讲述的理论分析问题解决问题，不仅可以提高学生的学习兴趣，还可以激发他们的求知欲和探索精神。

教学过程中启发提问相结合，活跃课堂气氛，提高学生学习的积极性和主动性。教学过程中，学生是课堂教学中的主体，只有调动起学生主体的积极性和主动性才能提高课堂教学效果。专业基础课不可避免的会遇到一些理论分析和公式推导，这些往往是教学内容中比较枯燥乏味的部分，学生很容易失去学习兴趣。采用启发式提问，加强师生互动，可以营造生动活泼的学习环境，促使学生积极参与到教学过程中而不是被动接受知识的灌输。如果能够先分析公式推导的依据、目的和结论，并指出其中的关键点和推导思路，然后留出时间让学生自己动手推导或作为思考题的形式让学生课后思考，在下次课时让学生针对推导过程中遇到的问题各抒己见，鼓励学生勇于质疑，提出自己的新观点，学生可以提出自己的问题，甚至是对教学内容的质疑，这样不仅可以巩固学生对知识的掌握和理解，促使学生主动学习，促进学生发散思维和创造性思维的发展，进一步深化素质教育。在师生互动的过程中，可以提高学生口头表达能力和增强心理素质，还可以教学相长，对教师也是一种督促和激励，需要教师不断提高完善自己，不断与时俱进。

教师要善于总结，通过比较，加深学生对基本概念的理解，通过比较揭示不同现象的本质。例如，通过散热器内热水和室内空气的热量传递与热工设备换热器冷热流体间的热量传递的比较，引出传热过程的概念。通过比较还可以让学生找到知识点之间的相互联系与区别。例如，通过热量传递和动量传递的类比，理解热量传递与动量传递间的某些相同点，加深对热量传递的理解，学会比拟法研究对流换热问题。通过比较，还可以让学生认识到理想物体与实际物体间的差异，理论与实际的差距，认识到理论应用在具体不同条件下产生的个体差异，为今后解决工程实际问题积累经验培养能力。例如，理想物体黑体和实际物体辐射力及辐射换热量的计算的比较。教师不仅应善于总结通过比较教学法帮助学生建立完整清晰的知识体系，还应该引导学生学会独立运用比较方法，培养独立思考，主动学习，善于分析事物本质及联系的能力，形成自己的知识体系。

当然课堂教学灵活性很大，不能为了单纯运用教学方法而运用，适时灵活的将多种教学方法综合运用，才能达到良好的教学效果。例如，在讲授通过圆筒壁的传热过程时，可以由此联系到工程实际中管道的散热问题，这时可以提问相同厚度的保温层放在圆管内保温效果好还是放在圆管外好呢？学生可能认为放在管外好，结果答案恰恰相反，带着疑问就会认真听讲。待这个问题解决后，再问学生同样是在外面包裹一层，电线外面加了一层聚氯乙烯也是起到保温的作用吗？学生又会有疑问，这时引出“临界热绝缘直径”的概念，通过分析热流量和圆筒直径的关系，发现直径小于临界热绝缘直径时，在外面敷设保温层反而起不到保温的作用，起到散热的作用；当直径大于临界热绝缘直径时，在外面敷设保温层才能起到保温的作用。通过创设问题情境，运用比较法，启发提问相结合的教学方法，有利于学生解决实际问题能力的培养。

三、教学实践方式的改革

除了以课堂教学为依托的认识实践，通过课堂讲授、课堂讨论、讲座、实验等方式通过知识的传授和习得来增加知识，提高分析和解决问题的能力，还加强实践教学的比重。注重实践，以课外活动为依托通过课外活动锻炼学生的实际动手能力和应用知识的能力。主要方式有本科生科研、社团活动、小组活动、实习等。具体措施有改革课程结构，增加课程的实践环节，更新实验课、习题课、见习课的内容，增加其学时数，促进理论教学和实践教学的融合；实行本科生科研制度，通过科研提高学生的动手能力和解决问题的能力。这为增强学生运用理论知识解决实际问题的能力打下了良好的基础。例如，热能与动力工程专业2008级边鑫超等同学利用课余时间设计完成的作品《一种新型风力与太阳能互补供电系统（路灯）的设计》在2011年“泰汽新能源杯”第八届山东省大学生机电产品创新设计竞赛获一等奖，还有多名同学获得优秀奖。

四、结束语

授之以鱼不如授之以渔，教授一门课程的主要目的不仅在于让学生掌握必需的科学知识，更应该在于教会学生一种分析问题解决问题的方法和思路，培养其能力提高其素质。要求每一名大学教师在以后的教学过程中还必须不断学习，不断摸索，不断积累，通过教学环节的精心设计，教学内容的取舍分析，教学方法的灵活运用，因材施教，注重实践，真正培养出具有独立学习能力，理论联系实际解决工程实际问题，面向工程实际的人才。

（责任编辑：刘丽娜）

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