《換熱器原理與設(shè)計(jì)》課程網(wǎng)站的建設(shè)

崔曉鈺，孫慎德，王 妍

（上海理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，上海200093）

一、前言

換熱器是進(jìn)行熱量交換的通用工藝設(shè)備，廣泛應(yīng)用于化工、煉油、動(dòng)力、冶金、原子能、造船、食品、制冷、建筑、電子、航空等工業(yè)部門中，是生產(chǎn)與生活中不可缺少的熱利用設(shè)備，其性能的優(yōu)劣對(duì)能源的有效利用產(chǎn)生重大的影響。[1-3]《換熱器原理與設(shè)計(jì)》是能源與動(dòng)力工程專業(yè)的主干專業(yè)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握各種換熱器的基本原理、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與方法，掌握各種工程應(yīng)用中的散熱設(shè)計(jì)及熱控制技術(shù)、換熱器的傳熱強(qiáng)化途徑和手段等，達(dá)到培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用與解決實(shí)際問題能力的目的。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，如何將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于課程教學(xué)，改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段，提供豐富的學(xué)習(xí)資源和構(gòu)建立體的學(xué)習(xí)平臺(tái)，建設(shè)課程網(wǎng)站，提高學(xué)習(xí)和教學(xué)效率，已成為各高等院校教學(xué)改革的重要內(nèi)容。[4][5]《換熱器原理與設(shè)計(jì)》為上海理工大學(xué)熱能專業(yè)的重點(diǎn)專業(yè)課程,具有一支常年從事?lián)Q熱器科研和教學(xué)工作的高水平的教學(xué)師資隊(duì)伍，教學(xué)資源比較豐富，具有專業(yè)培養(yǎng)特色的教學(xué)內(nèi)容以及從課堂延展到課外的不同層次、不同要求的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)實(shí)踐教學(xué)手段，總體教學(xué)水平已達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，被評(píng)為上海市精品課程。受到教學(xué)學(xué)時(shí)限制，大量的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源不可能在課堂上充分展示和闡述清楚，尤其是實(shí)踐類、拓展類內(nèi)容。經(jīng)過幾年的實(shí)踐和探索，教學(xué)團(tuán)隊(duì)建成和完善了《換熱器原理與設(shè)計(jì)》課程網(wǎng)站，開設(shè)了工程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、上機(jī)實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐、知識(shí)拓展等板塊，將課堂教學(xué)內(nèi)容繼續(xù)延伸，基本形成了課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的立體互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)，在教學(xué)中發(fā)揮了較好的作用。同時(shí)也響應(yīng)了國家“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，在課程教學(xué)中實(shí)踐培養(yǎng)造就創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的工程技術(shù)人才的宗旨，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路，建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)。

二、課程網(wǎng)站內(nèi)容概述

課程網(wǎng)站其是一個(gè)基于教學(xué)層次的服務(wù)型、綜合性教學(xué)網(wǎng)站，主要使用者是學(xué)生和教師，目的是使師生通過網(wǎng)站提供的資源獲取資料、自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和互動(dòng)交流,提高《換熱器原理與設(shè)計(jì)》的教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

網(wǎng)站內(nèi)容全面、功能齊備是實(shí)現(xiàn)精品課程網(wǎng)站服務(wù)教學(xué)的先決條件。教學(xué)網(wǎng)站的界面設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)力求簡潔生動(dòng)、方便使用、避免繁復(fù)和華而不實(shí)，為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，為教學(xué)提供幫助，為師生提供順暢的互動(dòng)交流平臺(tái)。因此，在教學(xué)實(shí)踐中，我們根據(jù)精品課程教學(xué)目標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)課程構(gòu)建原則，主頁面及其內(nèi)容設(shè)置如下圖所示，主要有十個(gè)欄目：首頁、教師梯隊(duì)、課程介紹、教學(xué)大綱、實(shí)踐環(huán)節(jié)、課程課件、多媒體教學(xué)、創(chuàng)新實(shí)踐、課程指導(dǎo)、課程互動(dòng)。這樣的欄目設(shè)計(jì)內(nèi)容簡練，一目了然，教師和學(xué)生使用比較方便。

網(wǎng)站按照內(nèi)容大致可分為基礎(chǔ)和特色教學(xué)內(nèi)容兩個(gè)部分。基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容是課程設(shè)置和基于教材的教學(xué)所必需的基本教學(xué)內(nèi)容，主要包括：教師梯隊(duì)介紹、課程內(nèi)容介紹、教學(xué)大綱、課程教學(xué)課件、多媒體教學(xué)錄像等。特色教學(xué)內(nèi)容采集了教材以外的教學(xué)內(nèi)容，主要是實(shí)踐類教學(xué)內(nèi)容，包括課程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、創(chuàng)新實(shí)踐、課程拓展、換熱器仿真實(shí)驗(yàn)和課外教學(xué)基地等內(nèi)容。

另外，網(wǎng)站首頁有信息發(fā)布滾動(dòng)條，實(shí)時(shí)發(fā)布有關(guān)《換熱器原理與設(shè)計(jì)》的課程進(jìn)度、教學(xué)動(dòng)態(tài)、作業(yè)布置和創(chuàng)新活動(dòng)信息等內(nèi)容，使學(xué)生能夠及時(shí)了解課程動(dòng)態(tài)，保證學(xué)生學(xué)習(xí)和老師教學(xué)的步調(diào)一致。

課程網(wǎng)站與課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)一起構(gòu)成了一個(gè)整體，三者共同為學(xué)生和老師營造了一個(gè)全方位的教學(xué)和學(xué)習(xí)交流的環(huán)境。

圖 《換熱器原理與設(shè)計(jì)》課程網(wǎng)站內(nèi)容設(shè)計(jì)示意圖

三、課程網(wǎng)站的使用

多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作為現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合的一種新的教學(xué)形態(tài)，不僅從手段和形式上改變了傳統(tǒng)教學(xué)，更要從觀念、環(huán)境、方法以及師生角色等方面尋找教與學(xué)共同進(jìn)步和交流的渠道和平臺(tái)。無論網(wǎng)站的資源如何豐富，如果學(xué)生和教師都不去利用或不善于利用，就無法發(fā)揮課程網(wǎng)站的作用和優(yōu)勢。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，很多課程都建有相應(yīng)的網(wǎng)站。如何利用課程網(wǎng)站，提高教學(xué)的效率，是課程網(wǎng)站建設(shè)的主要目標(biāo)。

本門課程網(wǎng)站集中了教學(xué)團(tuán)隊(duì)大部分教師的教學(xué)資源，在教學(xué)中明確要求教師有意識(shí)地利用課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、習(xí)題布置、在線討論和答疑等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，積極引導(dǎo)學(xué)生利用課程網(wǎng)站。課前，教師會(huì)提前將下次課預(yù)習(xí)的內(nèi)容、要求等布置在網(wǎng)站上，明確要求學(xué)生按照教學(xué)目標(biāo)瀏覽課程網(wǎng)站上的相關(guān)內(nèi)容。課堂上，教師根據(jù)知識(shí)特點(diǎn)，利用課程網(wǎng)站上的動(dòng)畫、視頻、課件等資源，讓學(xué)生獲得形象的感性認(rèn)識(shí)，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析講解。課后，教師通過課程網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)作業(yè)發(fā)布，并且將課程上沒時(shí)間詳細(xì)講解的知識(shí)發(fā)布在網(wǎng)站上，明確要求學(xué)生通過課程網(wǎng)站的資源學(xué)習(xí)，并通過課程網(wǎng)站進(jìn)行課程指導(dǎo)和互動(dòng)，使學(xué)生養(yǎng)成通過課程網(wǎng)站學(xué)習(xí)的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

課程網(wǎng)站開發(fā)了信息公告、作業(yè)布置、動(dòng)態(tài)習(xí)題庫、在線討論等功能模塊，為師生提供了在線交流平臺(tái)。學(xué)生可以就課堂疑點(diǎn)進(jìn)行練習(xí)和答疑討論，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解；教師可了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)教學(xué)不足，提高課堂教學(xué)效果。

總之，教師在教學(xué)中通過各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)網(wǎng)站作用，培養(yǎng)學(xué)生利用課程網(wǎng)站學(xué)習(xí)的習(xí)慣和興趣，達(dá)到了提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和充分發(fā)揮課程網(wǎng)站功能的效果。

四、特色教學(xué)內(nèi)容

1.形象教學(xué)

在課程網(wǎng)站建設(shè)中，利用多媒體技術(shù)盡力實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源形象生動(dòng)。在課程介紹中增添了換熱器運(yùn)行原理的多個(gè)動(dòng)畫演示，簡潔生動(dòng)地展示了換熱器內(nèi)工作介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，使網(wǎng)站使用者對(duì)換熱器建立了更加感性的認(rèn)識(shí)。在課程課件和多媒體教學(xué)欄目下，有《換熱器原理與設(shè)計(jì)》課程的所有課程課件和教學(xué)錄像，通過課件和教學(xué)視頻更直觀地提供學(xué)習(xí)資料，這些資料既可在線使用也可下載后使用。另外還有很多示意和實(shí)物圖片、仿真實(shí)驗(yàn)、仿真設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)樣圖、軟件效果圖等等。形象生動(dòng)的網(wǎng)站更加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和認(rèn)知，讓他們更有興趣在網(wǎng)絡(luò)課堂上學(xué)習(xí)。

2.課程設(shè)計(jì)

《換熱器原理與設(shè)計(jì)》本身是實(shí)踐性、工程性很強(qiáng)的課程。在課程設(shè)計(jì)中設(shè)置了管殼式、板式和板翅式換熱器和機(jī)箱散熱四個(gè)課程設(shè)計(jì)大作業(yè)，題材取自工程實(shí)例，設(shè)計(jì)說明書和圖表除參考教材外，更重要的是必須符合標(biāo)準(zhǔn)和工程規(guī)范。換熱器設(shè)計(jì)在工業(yè)應(yīng)用中有分門別類相應(yīng)的規(guī)范，在傳熱、阻力、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面要求具體，內(nèi)容很多很繁瑣。在教材及課堂教學(xué)中雖然舉例講解了設(shè)計(jì)過程，強(qiáng)調(diào)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但也只能是窺見一斑，不可能將涉及到的所有國家、行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)講解到，也沒有時(shí)間詳盡講解不同類型及結(jié)構(gòu)換熱器的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。因此，在網(wǎng)站上提供了管殼式、板式和板翅式的國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，教師自編的設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊，設(shè)計(jì)參考資料以及工程設(shè)計(jì)樣圖，為學(xué)生樹立工程意識(shí)、完成課程設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)幫助。

3.計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力實(shí)踐

應(yīng)用計(jì)算機(jī)能力在信息化社會(huì)背景下成為能力的一項(xiàng)重要考量。除了在課程設(shè)計(jì)中要求設(shè)計(jì)完成計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖外，網(wǎng)站上還提供了計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)計(jì)樣圖供學(xué)生參考。在教學(xué)還中增加了計(jì)算機(jī)實(shí)踐內(nèi)容，提供相應(yīng)的指導(dǎo)書和參考例子，將課程設(shè)計(jì)中能夠借助計(jì)算機(jī)計(jì)算部分內(nèi)容布置為上機(jī)作業(yè)，將電子設(shè)備熱分析部分機(jī)箱熱設(shè)計(jì)分為熱阻網(wǎng)絡(luò)法上機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算和借助熱分析軟件輔助設(shè)計(jì)及優(yōu)化兩部分。這樣就將計(jì)算機(jī)求解和輔助設(shè)計(jì)手段、熱分析軟件運(yùn)用融入教學(xué)中，利用了計(jì)算機(jī)工具可完成制圖、計(jì)算和進(jìn)行相關(guān)軟件應(yīng)用的優(yōu)勢，使學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力得到提升。

4.教學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐

教學(xué)實(shí)驗(yàn)部分包括穩(wěn)態(tài)法測量換熱器性能、瞬變小型風(fēng)洞測量緊湊式換熱器性能，是依靠教師科研試驗(yàn)臺(tái)開發(fā)的本科生課程試驗(yàn)，改變了原來《換熱器原理與設(shè)計(jì)》沒有課程試驗(yàn)的缺陷，而且這部分試驗(yàn)有許多科研資料，包括試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)、搭建、調(diào)試和實(shí)驗(yàn)都是教師親自完成的，長期以來完成了很多的科學(xué)研究和企業(yè)委托項(xiàng)目，積累了大量不同結(jié)構(gòu)換熱器實(shí)驗(yàn)資料，培養(yǎng)了多名研究生，發(fā)表了大量研究文獻(xiàn)。這一部分有很豐富的資源供學(xué)生參考，是一個(gè)可以多層次培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)基地。學(xué)校還在課程網(wǎng)站上發(fā)布了教師自編的相關(guān)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及參考資料，指導(dǎo)學(xué)生完成基本要求實(shí)驗(yàn)，有興趣的同學(xué)還可以借助教師的幫助進(jìn)行進(jìn)一步的換熱器創(chuàng)新探究。

另外學(xué)校還有條件地開放教師科研項(xiàng)目在校搭建的相關(guān)試驗(yàn)臺(tái)，例如：多股流換熱器網(wǎng)絡(luò)的綜合和優(yōu)化試驗(yàn)臺(tái)、振蕩熱管傳熱性能試驗(yàn)臺(tái)、冷卻塔、制冷蒸發(fā)器和冷凝器等。為學(xué)生進(jìn)行課程的深入學(xué)習(xí)和實(shí)踐提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

在長期為企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)的過程中，由公司出資，團(tuán)隊(duì)教師與企業(yè)合作成立了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的研究中心和學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)基地。這些基地可以接納本科生實(shí)習(xí)，提供鍛煉機(jī)會(huì)。我們在網(wǎng)站上發(fā)布相關(guān)的企業(yè)介紹和實(shí)習(xí)信息供學(xué)生參考和選擇。

5.大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)專區(qū)

大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)對(duì)學(xué)生活學(xué)活用知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力有著重要的積極的作用。《換熱器原理與設(shè)計(jì)》教師團(tuán)隊(duì)在這項(xiàng)活動(dòng)中承擔(dān)了多項(xiàng)指導(dǎo)任務(wù)，我們利用課程網(wǎng)站進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)公告、招募學(xué)生、公布立項(xiàng)項(xiàng)目、介紹指導(dǎo)教師、展示創(chuàng)新項(xiàng)目成果、簡介教師課題、進(jìn)行師生互動(dòng)交流等，為學(xué)生提供了一個(gè)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)交流幫助平臺(tái)，架起了教師和學(xué)生溝通的橋梁。學(xué)生提出的相關(guān)創(chuàng)新課題可以在網(wǎng)站上尋找到能夠提供指導(dǎo)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師。同時(shí)教師也提供課題，吸納本科生加入教師科研團(tuán)隊(duì)，參與進(jìn)行課題討論和實(shí)驗(yàn)過程，為學(xué)生創(chuàng)造了課外學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。這樣師生可以通過網(wǎng)站平臺(tái)結(jié)對(duì)子，更有利于創(chuàng)新活動(dòng)的開展，從而加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)技能、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

6.知識(shí)拓展

換熱器的學(xué)問遠(yuǎn)不是一本教材就可以講述全面的，而課堂教學(xué)由于授課學(xué)時(shí)的限制，不可能介紹過多。有一些知識(shí)在工業(yè)應(yīng)用中很有用但在教材中沒有介紹，還有很多內(nèi)容教師在科研活動(dòng)中取得的成就在行業(yè)內(nèi)很有影響，但是學(xué)生在課堂上根本沒有機(jī)會(huì)了解。我們的學(xué)科特色、學(xué)術(shù)專長在本科生層面似乎沒有影響力，如果不接受更多的信息，他們的眼界和思想就僅限于書本，能力就局限在讀懂教材。為此，我們除了選擇優(yōu)秀的有豐富科研和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師授課外，網(wǎng)站還提供了教材之外的比較詳細(xì)的拓展內(nèi)容，包括換熱器瞬態(tài)性能、換熱器網(wǎng)絡(luò)、換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真、計(jì)算機(jī)輔助熱分析、目前國內(nèi)外在換熱器方面的研究前沿介紹等專題內(nèi)容，延伸了課程的內(nèi)容，做到課堂教學(xué)、課堂簡要專題講座、網(wǎng)絡(luò)資料學(xué)習(xí)相配合。另外，每個(gè)教師的研究課題、特長特色和相關(guān)知識(shí)介紹以及和換熱器相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源鏈接都可以供學(xué)生參考。通過將換熱器和工程熱分析工程研究實(shí)踐、專題、新發(fā)展動(dòng)向引進(jìn)課堂，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)和探索興趣，對(duì)學(xué)生工程觀點(diǎn)和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)有積極影響。

五、結(jié)論

《換熱器原理與設(shè)計(jì)》課程網(wǎng)站的建設(shè)旨在充分發(fā)揮課程網(wǎng)站的優(yōu)勢，改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段，對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力起到一定的作用。課程網(wǎng)站不僅注重內(nèi)容建設(shè)，還關(guān)注網(wǎng)站的使用，積極引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生利用課程網(wǎng)站學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。網(wǎng)站內(nèi)容除了一般課程網(wǎng)站都具備的基本教學(xué)內(nèi)容外，更加入了教學(xué)團(tuán)隊(duì)師生多年積累的特色教學(xué)資源，采集了大量教材以外的實(shí)踐與研究類教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生提供了多層次學(xué)習(xí)實(shí)踐資源。課程網(wǎng)站的建設(shè)探索了教學(xué)中課堂講解、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐與課程網(wǎng)站自主學(xué)習(xí)的三位一體教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢互補(bǔ)，為學(xué)生和老師營造了一個(gè)全方位的教學(xué)和學(xué)習(xí)交流環(huán)境。

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