石油工程專業 《傳熱學與傳質學》教學探討

文/賈敏 楊兆中 李小剛

“傳熱、傳質、傳動量”在工程中統稱為“三傳”。《傳熱學與傳質學》是石油工程專業的專業基礎課，在《工程流體力學》之后進行學習。這門課程可以說是以前所學《大學物理》、《大學化學》、《流體力學》等課程的一門綜合運用課。該門課程的特點是:概念多、公式多、內容多。筆者根據自己多年的教學實踐，分享自己的一些心得體會。

一、課堂講解，激發學生學習熱情

(一)緊密結合專業背景

傳熱傳質現象不僅在生活中非常普遍，傳熱傳質知識在石油工程中應用也很廣泛。在課堂教學中應突出這一特點，并加以應用。

在授課過程中，將傳熱傳質的內容跟生活常識以及石油工業中相關應用實例結合起來，激發學生學習的積極性，加深學生對傳熱傳質知識的理解。比如，在講傳熱學緒論部分時，首先跟學生探討生活中的一些常識:為什么水燒干了之后水壺容易燒壞，為什么下雪不冷化雪冷等，然后給學生介紹石油行業中傳熱傳質的運用實例:油的加熱輸送、煤油汽油等石油產品的生產過程、稠油熱采等;在介紹圓筒壁溫度場計算的時候，可以結合井筒溫度場的計算;在介紹傳質現象時，可以給學生介紹頁巖氣中氣體的擴散、二元聚合物驅擴散現象等。

另外，在課堂教學的過程中還可以給學生介紹石油工業中跟傳熱傳質知識相關的一些前沿技術。比如微波在油氣開采中的運用，酸蝕蚓孔計算中傳質規律的運用等。

通過跟生活中常見的現象和石油工業中相關運用實例的結合，讓學生明白這門課程的重要性，激發學生的學習熱情與求知欲望。

(二)運用類比法

類比法是傳熱學、傳質學發展過程中重要的研究手段。在課堂教學中合理運用類比法可以讓學生更容易理解、接受新的知識，并且能讓學生把所學的知識跟新的知識結合起來。比如在介紹傳熱過程和導熱過程計算時，可以先復習電學中的歐姆定律，找出電量傳遞與熱量傳遞相類似的規律“傳遞速率=推動力/阻力”，進而類比引入“熱阻”的概念，再介紹計算方法“熱阻分析法”。在介紹傳質學時，也可以運用類比法將傳質學和傳熱學、流體力學中相關的公式規律進行類比得到新的傳質規律公式，比如傳質膜系數的類比求取法。

(三)多媒體課件與傳統板書結合

隨著現代科學技術的發展，多媒體設備在課堂教學中得到了廣泛的運用。多媒體課件可以實現聲音、文字、圖像、動畫等的展示，跟傳統的板書相比，它具有圖文并茂的特點，可以使課堂教學更加生動具體，吸引學生的注意力，提高學生對傳熱傳質過程的認知，提高課堂效率。

但是多媒體教學也有其不足之處。如果僅僅結合多媒體講解，學生可能會抓不住這堂課的重點，對課堂教學的內容印象不深刻，思路不清晰。老師在課堂教學中還應該在黑板上總結出這堂課的內容、要點，供學生復習參考。另外，在講解一些重要公式的推導和應用時，如果只是通過多媒體課件進行展示的話，學生很容易“坐飛機”，對公式的推導和應用過程聽不懂。因此，在進行重要公式推導時，應采用在黑板上進行推導講解的方法，幫助學生理解，加深印象。

傳統的板書和現代的多媒體教學各有長處。在課堂教學中，應該將兩者有機結合，既要做到課堂教學生動具體，又要使學生能夠真正掌握所學的知識。

二、課外作業，發揮學生主觀能動性

在完成課堂教學之外，結合石油工程專業的特點，布置科研小論文，激發學生的求知欲，充分發揮學生的主動學習性。讓學生充分利用圖書館和網絡資源，查取相關文獻。學生一般分成10人一組，根據自己的興趣，結合專業特點，選取傳熱傳質知識在石油工程中某一相關領域的應用來完成小論文。比如，有的小組選取的是《注蒸汽過程中井筒溫度的分布》，有的小組選取的是《酸化壓裂過程中傳質現象的研究》等。

另外，筆者還結合所在科研團隊的實際，讓學生根據自己的專業知識和興趣愛好參與了一些科研實驗，比如《前置液酸壓酸液指進實驗》等。

通過讓學生將所學的傳熱傳質學知識真正應用于石油工程的具體實例中，不僅能夠鞏固所學的知識，還能加深學生對石油工程專業的了解，激發學生“學石油、愛石油”的熱情。

三、實驗設置，提高學生動手能力

實驗一直是科學研究的重要手段。通過開設實驗教學課，不僅可以提高學生的動手能力和實踐能力，還可以培養學生在專業領域的創新意識和探索能力。

我們開設了2個必修實驗，分別是《自然對流換熱實驗》與《換熱器實驗》，共4個學時。在此基礎上，我們還開設了《強迫對流換熱實驗》、《二維溫度場電模擬實驗》、《噴管實驗》、《理想氣體比熱比測定》等4個開放性實驗。學生可以根據自己的興趣與時間安排，與實驗教學中心預約進行開放實驗。

在實驗教學中，加大了學生對預習實驗的要求。在進行實驗之前，學生必須首先掌握實驗目的、原理等內容。比如在自然對流換熱實驗進行之前，學生必須了解實驗測定自然對流換熱系數的方法和原理、實驗數據的處理方法、實驗中可能存在的誤差以及預期的結果等，在進行該實驗課時，老師會提一些跟實驗相關的問題以考察學生預習情況，并將學生的預習情況跟實驗操作、實驗報告一起作為實驗成績的組成部分。

四、結束語

教師是課堂教學的組織者和實施者。教師通過合理的教學方法和手段有效地組織課堂教學，能夠使學生掌握傳熱傳質學的基礎知識;結合專業特色，通過課外科研小論文的撰寫與實驗，使學生得到了進一步的訓練，提高了教學效果，充分發揮了學生的主觀能動性，還提高了學生的科學研究能力。