徐青 凌長明

[摘 要]傳熱學是能源動力類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課程，對學生專業(yè)課程的學習和應用能力的提高有著重要影響。針對傳熱學的課程特點和內(nèi)容分布特色，以具體案例的形式探索了不同教學方法和不同考核方式在傳熱學教學中的應用，以達到激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，提高課堂教學質(zhì)量的目的。

[關鍵詞]傳熱學；教學方法；課堂教學；教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）10-0059-03

傳熱學是研究熱量傳遞及其規(guī)律的一門學科，是工程熱物理的重要分支，它與工程熱力學和流體力學并稱能源動力類專業(yè)的三大支柱。作為一門應用學科，其在熱能動力、石油化工、航空航天、生物醫(yī)學和建筑節(jié)能等領域得到了廣泛應用。

傳熱學的教學不僅要為學生學習專業(yè)課提供基礎理論知識，還要培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力。但是傳熱學課程內(nèi)容多并且不夠連貫，還存在大量經(jīng)驗參數(shù)和公式，同時該課程需要較深、較廣的數(shù)學基礎，對學生的學習基礎要求較高。現(xiàn)有的教學方法往往偏向于介紹原理、推導公式，再用公式解題。這種教學模式忽視了學生主動學習能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不利于鍛煉學生應用傳熱學知識解決實際工程問題的能力[1]。

本課題組在廣東省教學改革項目和廣東海洋大學教改課題“應用科研案例教學法的熱工基礎教學改革研究”項目的支持下，為達到培養(yǎng)學生的主動學習能力、工程應用能力和創(chuàng)新思維能力的目的，在傳熱學課程的教學中采用相關科研工程案例引入法、 運用基本理論解決日常問題及分析比較法等對課程的教學過程進行了嘗試，同時對課程的考試方法進行了探索，以期達到提高傳熱學課程教學效果的目的。

一、日常生活問題討論教學

教師的教與學生的學是互相促進的過程，培養(yǎng)學生的自主學習能力，是提高學生學習效果的有效途徑。為了強調(diào)學生在學習過程中的自主學習能力，在教學過程中應以學生為主體，教師在課堂教學過程中以引導式教學為主。教師在課前收集與本節(jié)課程內(nèi)容有關的日常實例，加以組織，讓學生在課下通過學習小組提前思考和討論，激發(fā)學生課前預習的熱情，同時調(diào)動學生課堂學習的主動性和積極性。教師在課堂上從該問題入手，講解基本理論，給出解決問題的方法，加深學生學習的印象。這種通過問題引出基本的理論，再運用理論解決實際問題，最后再升華到理論的教學方式激發(fā)了學生學習的主動性。比如在進行熱量傳遞的基本方式介紹之前，我們提出的問題是：暖水瓶保溫的原因是什么？這種日常生活中很明顯的問題，學生都懂得一些，但上升到理論就很難說得全面。另外，我們設置了小型實驗模擬講解，比如將蠟燭加熱盛水的紙杯，問學生水是否能被燒開？紙杯有沒有可能燃燒？通過這些日常問題，激發(fā)學生的興趣，引發(fā)大家的討論和思考，這樣的課堂教學效果明顯得到提高。

本課程的教學內(nèi)容較多，概念、原理和公式也多，對于教學過程中不適合用日常生活實例引出的知識點和理論可以在教學過程中引入別的方式，以達到好的教學效果。在教學過程中引入的問題，首先要與教學內(nèi)容相符合，此外還要依托理論對實際問題進行提煉，將基礎知識和處理過程與方法結合在一起。有時候日常生活中看似比較普通的問題也可能包含著相當多的理論知識，為達到好的教學效果，我們需要在教學過程中適當引入。例如，在相變對流傳熱過程中我們可以提出：用多層蒸籠蒸饅頭，層與層之間用鋼絲網(wǎng)隔開，在有頂蓋和無頂蓋的情況下哪層饅頭最先熟[2]？這是一個日常生活中常見的案例，也是一個生活常識。學生在課前積極思考，在課堂教學中提出對流換熱機理的理論分析。通過理論學習分析強制對流與自然對流、有相變與無相變對流換熱的強弱問題。課前學生可能知道饅頭有蓋時上層、無蓋時下層會先熟，但無法運用理論解釋。經(jīng)過理論學習和案例討論后，學生明確了從機理上強化換熱的原則。課堂教學知識點與實際問題相結合，加深了學生對基礎知識的理解和掌握。

二、科研案例教學

科研案例教學法是在案例教學法的基礎上，通過分析課程的特點和課程的教學現(xiàn)狀，在教學內(nèi)容上嘗試選用專業(yè)任課教師、課題組以及其他一些可以借鑒的已完成的科研項目，將這些科研項目應用到該課程的基礎知識中，通過將這些年的科研項目設計、組織并呈現(xiàn)于課堂[3]。我校能源與動力工程專業(yè)教師每年都承擔或參與很多科研項目，其中大多是國家級和省級科研項目，具有較高的科研水平和參考價值，這些科研項目在實施的過程中不可避免地需要應用到專業(yè)知識。教師收集教研室歷年來承接或參與的這些科研項目，以及文獻資料中可用于工科生傳熱學課程教學的科研案例，根據(jù)教學內(nèi)容和學生的興趣特點，對這些科研案例進行精心的概括、組織，以此作為教學案例呈現(xiàn)給學生。比如在講解肋片的穩(wěn)態(tài)導熱時，利用課題組所承擔的航空發(fā)動機渦輪葉片尾緣擾流柱的流動和換熱問題研究的科研項目，分析肋片導熱的機理和效率等。授課章節(jié)需選擇代表本章重點的科研案例，并針對專業(yè)特點做重點選擇，讓學生在具體的科研案例中牢固掌握該課程的理論知識，加深對知識的理解。通過對這些案例的掌握到理論知識的應用來激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，形成理論與實際相結合的教學方法。

教學案例引入的手段可以是文字描述，也可以是多媒體或者圖表等。教師將案例呈現(xiàn)后，根據(jù)教學目標，在教學過程中來循序漸進地啟發(fā)學生，不斷引導學生積極地進行思考；課堂形式也可以靈活多變，比如讓學生組成多個小組，每個小組合作分析和討論案例中的各種問題，探索解決問題的方法，通過這樣的方式培養(yǎng)學生應用理論知識解決實際問題的能力。

在案例教學環(huán)節(jié)同時引入學生參加節(jié)能減排大賽和大學生創(chuàng)新實驗項目的內(nèi)容，利用學生自己的方案來分析如何結合理論知識解決實際問題的能力[4]。這樣的方式使學生覺得自己能更好地參與到學習之中，這既加強了學生對理論知識的理解，又增強了學生參與科研的熱情，很多學生由此愛上科研，從而考取研究生，為就業(yè)擴寬了渠道。

三、工程案例教學

傳熱學課程是能源與動力工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，課程主要是為后續(xù)專業(yè)課的學習打下基礎。課程本身雖然是專業(yè)基礎課，但也具有很多實踐問題。我校能源與動力工程專業(yè)部分教師長期從事冷庫設計、中央空調(diào)設計安裝和換熱器改造等工程項目，將這些工程實際項目歸納整理，然后與課程知識對接，可以使學生更好地體會到如何將理論知識應用于實際工程，這擴寬了學生的視野，消除了學生認為學習理論知識無用和不知如何用的想法，激發(fā)了學生的學習興趣，強化了學生的工程觀念[5]。

另外，能源與動力工程專業(yè)與學校周邊的部分企業(yè)有緊密合作關系，可聘請企業(yè)的工程師來結合生產(chǎn)實際進行學術交流。比如在專業(yè)認識實習環(huán)節(jié)、課程設計環(huán)節(jié)和畢業(yè)設計環(huán)節(jié)等，聘請企業(yè)高工共同指導學生，將企業(yè)的生產(chǎn)實際帶入教學過程之中。通過這種教學空間的拓展和延伸以及生產(chǎn)一線的工程實踐，可以增強學生的自主創(chuàng)新能力，激發(fā)學生的學習興趣，豐富學生的專業(yè)前沿知識，更好地實現(xiàn)學校與企業(yè)的對接，加強校企合作；同時，學生也能夠在畢業(yè)工作時加快向工程師的轉變。

四、比較分析法教學

比較分析法教學是教師常用的教學方法。比較分析法在鞏固容易混淆的概念，推進其不同應用時具有獨特的優(yōu)勢[6]。教學效果的好壞不僅僅要看教師的授課內(nèi)容是否涵蓋教學大綱，也不單是看教師在教學過程中的態(tài)度是否認真，還要看學生在整個課程的教學中的學習效果，其對知識的掌握和理解是否達到要求。教師把相關聯(lián)的知識點歸納總結，然后進行比較分析，通過比較讓學生加深印象，加強理解，這達到了較好的學習效果。在對流換熱章節(jié)，我們可以把自然對流與無相變強制對流進行比較，對流動的起因、狀態(tài)、換熱過程中的溫度場和速度場的特性等進行比較，從而讓學生加深對知識點的理解，達到提高教學效果的目的。另外，可以對照分析相關的工程案例，將理論學習與實際運用聯(lián)系起來。

五、改進考核方式

考試是檢驗學生學習效果的最好辦法之一，并且考試成績也對學生的學習具有檢查和激勵作用。將考試融入學習的過程之中，可以加強學生在考試和學習過程中的主體地位，使考試成績能更公正地反映出學生的知識水平和學習能力。為培養(yǎng)學生的積極性和主動性，課程授課結束時教學團隊的教師就給出題型，比如名詞解釋、判斷、簡答題和計算題等，讓學生自己根據(jù)這些題型自行出題，每人可出30道題，能源與動力工程專業(yè)有6個班級180個人，這相當于一個試題庫。

這種針對自己出題的考試方法讓學生感覺很新鮮，學生很愿意嘗試。在實際操作過程中學生發(fā)現(xiàn)要想出好試題，首先必須要掌握好每章的基礎知識，然后再歸納總結，出題的過程是一個很好的自我復習的過程。同時每個學生所認為的每章的重點難點不一定相同，這樣學生就會仔細閱讀課本，并找出書中自己認為比較重點的內(nèi)容進行出題。大量的這種題目匯總在一起，涵蓋了整本教材的重點難點，并且這些是學生自己認為難以理解和不好掌握的知識點，這更能起到讓學生鞏固、理解和加深印象的作用。學生在出題過程中還會思考哪里是容易出錯的，哪里是大家都會的。在這樣的模式下，大家對課程知識點的思考將得到進一步提升。出題形式的靈活多樣，也讓學生復習的時候需要做到面面俱到，很多教師可能沒想到的問題學生都有可能在試題中體現(xiàn)出來。這樣靈活的方式要求學生在復習的時候需要對整本書的知識點加以理解和掌握，這樣才能達到學習的目的。

另外，學生所出的題目也可能存在錯誤，或者由于每個人學習能力的不同，試題的質(zhì)量也不一樣；有的很簡單，這時候需要任課教師付出大量的工作來把好質(zhì)量關，對試題進行篩選。通過查看學生所出的試題，教師可以了解大家哪些教學內(nèi)容理解得較好，哪些教學內(nèi)容理解得不夠好，這樣可以在將來的教學中加強對這部分內(nèi)容的講解。通過學生自己出題，任課教師還可以了解學生的學習差異，學習好的學生所出的題目都比較綜合，具有一定的難度，對課本理解得較好，再加上學生之間更能夠清楚哪些知識點不容易掌握，所以題目的難度、綜合性和創(chuàng)新性比較好。學習成績普通的學生，由于對知識的理解不夠深入，所出的題目很多都是簡單明了的。任課教師根據(jù)學生所出題目的難易程度可以區(qū)分出哪些學生課堂和課后認真學習，這可以作為給出平時成績的依據(jù)之一。

另外，還可以把歷年來學生相對容易錯的試題和知識涵蓋面廣的試題收集整理，放進試題庫，不斷完善試題庫的內(nèi)容。學生要想考出好的成績，就需要掌握試題庫的內(nèi)容，這就要求大家同時要理解、掌握其他同學所出的試題，這樣能提高學生的學習主動性和積極性。讓學生自己出題自己考自己這種考核方式的轉變，可讓學生加強學習，更好地掌握知識；教師也可通過分析學生的試題，對教學過程進行思考，針對試題庫中所反映的問題進行教學的整改和完善。

六、組織學生參與各類競賽活動

結合大學生節(jié)能減排大賽、制冷大賽和挑戰(zhàn)杯競賽等各類活動，組織學生自由組成團隊參與各類競賽活動，運用所學知識解決實際問題。在各類競賽活動中，教師參與輔導學生，實驗室教師指導學生自己加工安裝實驗部件，同時規(guī)范操作，按工程實際指導學生實操技能，提高學生的思考能力和動手能力。

通過參與各類競賽活動，學生有了自主學習的動力，能自主查閱文獻，加深了對基礎知識的理解，理解了基礎知識在實際的應用。同時，這還激發(fā)了學生的科研興趣，學生的考研率也大幅增加，學生在全國大學生節(jié)能減排大賽等各類競賽中獲得各類獎項多項。

七、結語

傳熱學課程教學的教學理念應當是理論結合實踐，同時注重思維創(chuàng)新，并且鼓勵科學探索。根據(jù)教學中的重點和難點應用不同的教學方法和教學方式，將理論教學、實驗教學和工程實踐緊密結合起來，激發(fā)學生的學習興趣，使傳熱學的教與學都變得富有吸引力，這樣能夠更好地培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力，提升學生的綜合素質(zhì)，達到提高教學質(zhì)量的目的。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 何雅玲，陶文銓.對我國熱工基礎課程發(fā)展的一些思考[J].中國大學教學，2007（3）：12-15.

[2] 席新明，閆小麗.基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的熱工基礎課程教學改革研究[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2011（9）：46-48.

[3] 王修彥.準案例教學法在《工程熱力學》課程中的實施[J].中國電力教育， 2002（4）：92-94.

[4] 崔虹云，尚東昌，肖仲杰.高等教育人才培養(yǎng)模式中實踐教學的改革與探索[J].黑龍江高教研究， 2014 （2）：163-165.

[5] 楊艷娟.試析應用型人才培養(yǎng)的“橋梁工程”課程教學[J].黑龍江高教研究， 2013（10）：162-164.

[6] 屈剛.應用比較法進行藥理學教學的探討[J].教師， 2010（23）：75-76.

[責任編輯：陳 明]