“傳熱學(xué)與換熱器”課程的優(yōu)化整合探討

摘要：“傳熱學(xué)”與“換熱器原理與設(shè)計(jì)”是能源動(dòng)力類專業(yè)的兩門主要課程，二者緊密聯(lián)系，相輔相成。如何將二者整合為一門課程并實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程和內(nèi)容的優(yōu)化是現(xiàn)今縮短課堂教學(xué)時(shí)數(shù)這一教學(xué)改革形勢(shì)下面臨的新問題。從分析兩門課程的特點(diǎn)和現(xiàn)狀出發(fā)，探討了優(yōu)化整合的措施，提出了新課程的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：傳熱學(xué)；換熱器；優(yōu)化整合

作者簡(jiǎn)介：李志國(guó)（1977-），女，江蘇連云港人，淮海工學(xué)院理學(xué)院，講師。（江蘇 連云港 222005）

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2012）30-0051-01

傳熱學(xué)是高等院校能源動(dòng)力類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，研究熱量的傳遞規(guī)律；換熱器原理與設(shè)計(jì)是其后續(xù)的專業(yè)主干課程，介紹工程實(shí)際應(yīng)用中重要的換熱設(shè)備的原理與設(shè)計(jì)方法。在以往的教學(xué)中，兩門課程分兩學(xué)期單獨(dú)開設(shè)，緊密銜接，總共112學(xué)時(shí)，但隨著不斷進(jìn)行的大學(xué)教學(xué)改革趨勢(shì)，課堂教學(xué)時(shí)數(shù)不斷減少。據(jù)此，針對(duì)淮海工學(xué)院能源專業(yè)（太陽能的光熱利用）的特點(diǎn)，將兩門課程合并為一門課程“傳熱學(xué)與換熱器”，學(xué)時(shí)數(shù)80，含實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)。如何在保證教學(xué)質(zhì)量的前提下，優(yōu)化整合兩門課程是新形勢(shì)下必須考慮的問題。

一、兩門課程的特點(diǎn)

“傳熱學(xué)”是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，著重研究熱量傳遞的規(guī)律和方法。這門學(xué)科的發(fā)展歷史雖長(zhǎng)，但仍是一門發(fā)展中的實(shí)用性較強(qiáng)的工程學(xué)科。三種傳熱方式分別受不同物理定律的制約，三種基本傳熱方式自成體系，有很多“物理模型”仍處于研究階段。所以，該課程的內(nèi)容連貫性和系統(tǒng)性較差，表現(xiàn)為基本概念繁多、圖表和經(jīng)驗(yàn)公式及半經(jīng)驗(yàn)公式多且紊亂、重點(diǎn)分散等，學(xué)生掌握起來有比較大的困難。

“換熱器原理與設(shè)計(jì)”是“傳熱學(xué)”的后續(xù)課程，重點(diǎn)介紹實(shí)用性較強(qiáng)的換熱器的基本理論、設(shè)計(jì)方法及相關(guān)的設(shè)計(jì)資料和制造工藝。“傳熱學(xué)”的最后部分也有換熱器的內(nèi)容，簡(jiǎn)要介紹了換熱器的類型和熱設(shè)計(jì)的基本理論，對(duì)于具體的換熱器型式的特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合以及不同換熱器設(shè)計(jì)的步驟、阻力設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等均未涉及，而“換熱器原理與設(shè)計(jì)”以這些內(nèi)容為主，并結(jié)合工程實(shí)際介紹了具體的設(shè)計(jì)步驟，對(duì)學(xué)生掌握實(shí)際的換熱器設(shè)計(jì)有很大的幫助，能提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和工程素質(zhì)。

二、兩門課程的優(yōu)化整合

鑒于兩門課程的特點(diǎn)和對(duì)能源專業(yè)的重要性及實(shí)用性，在縮短課時(shí)的新形勢(shì)下探討了這兩門課程的整合問題并進(jìn)行了相關(guān)的教學(xué)改革。

1.整合課程內(nèi)容，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

從課程內(nèi)容的角度，將傳熱學(xué)涉及的三種不同的熱量傳遞方式融合到一起，先簡(jiǎn)單介紹三種傳熱方式及傳熱過程，在緒論中通過生活實(shí)例引出導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射以及傳熱過程的基本概念，使學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)和換熱器有基本的認(rèn)識(shí)；然后對(duì)不同的傳熱機(jī)理分別進(jìn)行深入介紹，討論三種傳熱方式各自的基本規(guī)律；到課程教學(xué)的后半段綜合不同的傳熱方式對(duì)傳熱過程進(jìn)行深入的探討，以換熱器這一工程實(shí)用的換熱設(shè)備為對(duì)象，研究傳熱學(xué)在工程中的應(yīng)用。也就說，將整門課程分成四大模塊進(jìn)行分模塊教學(xué)，如圖1所示。這種在結(jié)構(gòu)上對(duì)課程的整合、優(yōu)化，使學(xué)生能在更高的認(rèn)知層面上進(jìn)一步綜合、靈活應(yīng)用傳熱學(xué)的知識(shí)去解決問題，熟悉掌握換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)步驟。

現(xiàn)階段，該課程我們采用的教材為兩本，其中《傳熱學(xué)》第四版（楊世銘）的第十章內(nèi)容與《換熱器原理與設(shè)計(jì)》（余建祖）的第一、二章內(nèi)容有重復(fù)，為此我們對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整。《傳熱學(xué)》第十章中關(guān)于“傳熱過程控制”部分的內(nèi)容將其提到前面，講完每個(gè)傳熱方式的傳熱機(jī)理、規(guī)律之后就介紹其強(qiáng)化削弱機(jī)理和工程實(shí)際應(yīng)用，這樣就使前面模塊的內(nèi)容體系更加完整，講授更具有條理性、邏輯性，學(xué)生可通過對(duì)比、比較三種傳熱方式講授步驟的異同點(diǎn)更加深刻地認(rèn)識(shí)傳熱學(xué)的基本理論。以三種傳熱方式的綜合應(yīng)用為問題，引入換熱器的概念，將《傳熱學(xué)》第十章與《換熱器原理與設(shè)計(jì)》第一、二章揉合在一起，介紹換熱器的類型、特點(diǎn)，分析換熱器設(shè)計(jì)的步驟、原理。然后再按不同換熱器型式具體介紹設(shè)計(jì)過程中應(yīng)掌握的內(nèi)容。這樣處理之后，兩本教材的內(nèi)容有機(jī)銜接在一起了，講授過程也不會(huì)出現(xiàn)斷點(diǎn)，學(xué)生學(xué)起來也有連貫性。

2.整合教學(xué)方法和手段

如今，高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)面向21世紀(jì)的高素質(zhì)人才，只有教學(xué)現(xiàn)代化才能順應(yīng)時(shí)代要求，而現(xiàn)代化教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是教學(xué)手段和教學(xué)方法的現(xiàn)代化。

在“傳熱學(xué)和換熱器”的教學(xué)過程中，將教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生實(shí)際緊密聯(lián)系，巧妙地采用各種行之有效的教學(xué)方法，努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如講解緒論部分時(shí)，選擇學(xué)生熟知的生活傳熱現(xiàn)象作為引入點(diǎn)，創(chuàng)造逼真的教學(xué)情景，使學(xué)生感受到傳熱的“無孔不入”，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)習(xí)“傳熱學(xué)與換熱器”的興趣。采用發(fā)現(xiàn)式、啟發(fā)式、問題討論式、比較分析等多種形式的教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自覺性。如，在講授肋片的導(dǎo)熱時(shí)，先提出問題：為什么我們見到很多換熱設(shè)備的表面常有凸出的部分等，合理設(shè)置問題情景，將所講授的內(nèi)容作為一個(gè)個(gè)問題向同學(xué)提出，通過課堂上的一問一答、討論的問難質(zhì)疑上課方式，引入肋片概念，進(jìn)而分析肋片導(dǎo)熱的機(jī)理和對(duì)換熱的影響。如，講到多層材料的導(dǎo)熱時(shí)，通過對(duì)比計(jì)算來分析所提出的問題：實(shí)際管道保溫層材料的包覆應(yīng)先敷設(shè)哪種材料后再敷設(shè)哪種才能有好的保溫效果，是不是所有管道敷設(shè)的保溫材料越厚保溫效果越好。用問題引起學(xué)生的注意，使學(xué)生集中精力，用理論的分析啟發(fā)學(xué)生的積極思維，使其主動(dòng)思考問題、解決問題，發(fā)揮想象力，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

傳熱學(xué)的教學(xué)應(yīng)當(dāng)采用多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的方式，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同選擇最為合適的教學(xué)手段。利用多媒體中的圖片、動(dòng)畫和視頻輕松地將課程中的一些抽象術(shù)語、概念、定理生動(dòng)地以實(shí)體展示或者模擬直觀地傳遞知識(shí)點(diǎn)給學(xué)生，使學(xué)生非常輕松地感受到生活中的傳熱學(xué)、換熱器知識(shí)，自然地將學(xué)習(xí)與生活聯(lián)系，清晰地在腦海中構(gòu)建傳熱的現(xiàn)實(shí)模型，理解深刻，記憶牢固。

3.整合考試和評(píng)分方式

“傳熱學(xué)與換熱器”課程的考核成績(jī)的評(píng)定在傳統(tǒng)的依靠平時(shí)成績(jī)和期末閉卷考試成績(jī)的基礎(chǔ)上，將兩門課程的成績(jī)?cè)u(píng)定進(jìn)行了優(yōu)化整合。因?yàn)閭鳠釋W(xué)的公式多且多為經(jīng)驗(yàn)公式，內(nèi)容多且散，換熱器的重點(diǎn)在于掌握設(shè)計(jì)的原則和方法步驟，所以我校的成績(jī)?cè)u(píng)定除平時(shí)表現(xiàn)、考勤外還包含了以下內(nèi)容：期末考試為半開卷形式，A4紙張上老師給出需要的圖、表之后，空白部分由學(xué)生自己抄寫需要的任何內(nèi)容，如公式、概念、解題步驟等。這樣學(xué)生可以在復(fù)習(xí)掌握簡(jiǎn)單、基礎(chǔ)內(nèi)容的基礎(chǔ)上將重難點(diǎn)、不需要記憶的公式和自己無把握的東西記在上面，提高復(fù)習(xí)效率和考試效果；在學(xué)習(xí)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上針對(duì)老師給出的實(shí)際任務(wù)進(jìn)行換熱器課程設(shè)計(jì)，上交課程設(shè)計(jì)任務(wù)書；進(jìn)行相關(guān)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。這樣能夠有效地綜合評(píng)定學(xué)生對(duì)該課程的掌握程度，而不再是以考試為主，能真正起到評(píng)價(jià)作用。

三、結(jié)束語

將“傳熱學(xué)”與“換熱器原理與設(shè)計(jì)”兩門課程整合為一門課程是新形勢(shì)下教學(xué)改革的必然，結(jié)合我校的教學(xué)實(shí)際對(duì)保證教學(xué)質(zhì)量的前提下如何整合課程進(jìn)行了探索，但還不夠，如何能更好地優(yōu)化課程、提高課程的教學(xué)效果還需要繼續(xù)努力。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：王祝萍）