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摘 要：面对“卓越工程师”培养的要求,结合建筑环境与设备工程专业特点,针对传热学教学改革提出了几点意见.从优化教学内容、引入工程案例的教学方法、讲解与讨论相结合的教学方式、CFD教学方法的应用、增加实践教学课程、考核方式改革等几个方面,使学生学习从被动到主动,并培养学生在较少课时内用传热规律分析工程问题的能力.

关 键 词：卓越工程师；传热学；教学改革

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）11-0149-02

国家教育部于2009年决定实施的“卓越工程师教育计划”,是为顺应国际发展趋势,适应国家工业、企业需求,增强我国核心竞争力,建设创新型国家,走新型工业化道路,培养各类型工程师的重要决策.该计划要解决的重点问题是：企业一方面抱怨工科大学毕业生工程实践能力弱化、不适应企业要求等问题；另一方面又不愿意接受大学生实习,不愿意参与工程师培养.该计划旨

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传热学课程着重研究热量传递的规律和方法.[1]建筑环境与设备工程专业是土木工程专业下属学科专业,主要包含供热、供燃气、通风与空调工程、建筑给排水工程、建筑电气工程等几个方向,涉及的主要专业课程有暖通空调、制冷技术、流体输配管网系统、锅炉设备、热质交换等.从这些课程所讲授的内容看,传热学知识有着相当重要的地位,因此传热学是建筑环境与设备工程专业毕业生知识结构中的一门非常重要的基础课.随着我国高等教育教学改革的不断深化,在“重基础、宽口径”的指导方针下,建筑环境与设备工程专业传热学的课时减少到原来的一半.如何在较少课时内培养学生用传热学的规律分析工程问题的能力,面对“卓越工程师”培养的传热学教学方法改革势在必行.[2]

下面结合笔者对建筑环境与设备工程专业学生进行传热学课堂教学的工作实践,谈谈卓越工程师背景下推进“热传学”课程改革的几点体会.

一、传热学课程教学现状及存在的问题

1.教材的内容结构

杨世铭等主编的《传热学》为比较经典的教材,该教材总体上体现了传热学这门应用性很强的基础课程的特点.教材主要包含热传导、热对流和热辐射三方面的内容.其中热传导部分相对简单,通过简化实际物理模型,运用高等数学的知识能够得到一般问题的分析解.而对流换热过程则相对复杂,该部分在实验研究的基础上总结出大量的图表和经验、半经验公式,运用时需区别不同情况带入不同的计算公式.对于此部分的学习学生感觉公式繁多、复杂,需强化记忆,且应用时经常选择错误的经验公式.辐射传热部分由于理论的抽象性以及辐射换热方程次数较高的问题,学生不仅对概念的掌握困难,辐射换热问题的求解亦有比较大的难度.总的来说,到目前为止传热学学科的发展中对于三种传热方式分析方法差别较大,连贯性不强,导致学生对课本知识的理解有些被动.且由于学时的减少,课上主要介绍三种传热方式的基本概念及方法,对综合性问题的分析、训练环节必然相应减少,导致学生分析和解决综合实际问题的能力缺乏.

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2.教学方法和手段单一

传热学的教学中,目前多采用多媒体授课.多媒体授课方式相对于以前的板书授课方式虽然大大增强了学生的直观感受,通过图、文、声、像多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣,但也存在许多新的问题.例如：对于重点公式的推导不够细致,通常忽略或者先于学生的反应便给出答案,学生无法真正领会推导过程；课上信息量大,只注重讲课进度,忽视学生接受程度,到头来学生收效甚微；与学生的互动缺乏,因为内容多,上课过程多是教师一人在上边喋喋不休,学生却在下面精神恍惚,特别是难度较大的章节,学生因为理解不了干脆放弃听讲,教师在讲台上唱独角戏,课堂气氛沉闷.

根据传热学课程现状及存在的问题,以下内容分别为笔者从教学内容、教学方法、考核方式等几方面进行的一些思考及尝试.

二、面对“卓越工程师”培养的改革

1.优化教学内容

正如教材中所述,最近几年,世界范围内科学技术的发展对于传热学课程的发展产生了积极的影响,也提出了新的挑战.尽管传热学的基本规律并无变化,但是研究手段的发展和工程应用领域的扩大进一步丰富了传热学的内涵.为了适应我国相关行业的发展,体现本学科的进展,要使学生学到最新的知识,必须不断更新教学内容,把最新的知识引入到教学中.因此在教学内容的选择上,考虑面对卓越工程师培养的目标,笔者适当删减了一些比较繁琐的数学推导内容,如一维无限大平板非稳态导热分析解的推导过程课堂上不再推导,直接给出最后解的表达形式,要求同学了解其物理意义即可；对于传统传热学中相对陈旧的内容也可根据情况做一些删减,例如管内湍流传热的齐德-泰特公式、米海耶夫公式、流体横掠管束的格里森公式等；此外,根据情况可以增加一些有关传热学新技术的内容,如微尺度传热内容、强化单相对流换热的纵向涡方法等,通过这些前言知识的渗透使学生了解目前传热学应用的热点技术,增加学习兴趣.

2.引入工程案例的教学方法

面对“卓越工程师”培养需加强基于工程应用的教学方法.传热学学习的最终目的是解决与传热有关的工程实际问题.教材中分析的主要问题都能够在工程实际中找到原型.对建筑环境与设备工程专业来说,空调系统中最主要的部件是两个换热器：蒸发器和冷凝器.其中分别发生的是制冷工质的沸腾吸热以及凝结放热过程,这两部分换热的理论基础分别来自于传热学课本中沸腾和凝结换热一章.为了增强换热器的传热面积,肋片的应用则增加了同学们对换热器表面不同结构的理解和认识.空调中冷量的载体―制冷剂在管路中的输送过程需要保温,经济保温层厚度的确定也离不开利用传热学知识的计算.此外,空调系统设计初期,计算维护结构的冷、热负荷时,建筑维护结构的热传导环节则多可简化为无限大平壁的稳态导热问题,与课本中重点分析无限大平壁的导热问题相对应,等等.因此,在教学工作中引入与本专业密切相关的典型案例,首先会激发同学的学习兴趣,让同学带着问题去理解、去学习.此外,融入大量实际案例也可以使同学对基础知识的理解更加深入,避免了单纯课本知识的枯燥无味.3.讲解与讨论相结合的教学方式

提高学生学习效果的重要方法是让学生的学习从被动到主动.多媒体课件作为一种辅助手段,把抽象的事物用生动的语言和画面展现在学生面前,更加形象和具体,但讲解基础理论时,以板书为主的方式效果较好.

摒弃课堂上老师一言堂的局面,在整个学习过程中教师主动设置讨论环节.目前传热学作为建筑环境与设备工程专业研究生考试的专业课之一,许多时候专业课的复试是通过综合案例的分析来考查学生对传热学知识的掌握情况.因此,在本科生教学阶段就加强这方面的练习十分必要.例如在不同学习阶段,教师可以挑选某一综合的传热问题,让学生分成小组,分别通过查阅文献、分析和制订求解方案,最后以报告或论文形式提交不同的解决方案,让学生在课堂上进行汇报和讨论,最终&

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