高等傳熱學教學中的“三強一高”特質培養

張靖周

摘 要：針對研究生教育教學改革所著力倡導的“三強一高”（即：創新能力強、實踐能力強、國際交流能力強、綜合素質高）培養目標，本文試圖結合作者在高等傳熱學課程中的教學實踐，從高等傳熱學教材建設、研究性教學方法實踐、探究性實踐環節強化等方面對教學改革中強化研究生“三強一高”培養的體會加以總結。作者認為：精心選編的國內外學術期刊的論文可作為高等傳熱學教材建設的有機組成或必要補充；研究性教學方法的實踐可體現在教師與學生的互動環節，從而引導學生積極主動地思考傳熱學理論體系形成和發展過程曾經面臨的科學難題；進一步將學習過程中的知識收獲得以踐行，促進學習與研究融入課堂教學。

關鍵詞：高等傳熱學 研究性教學 “三強一高”特質

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（a）-0167-02

筆者所承擔的高等傳熱學課程是南京航空航天大學航空宇航推進理論與工程、工程熱物理、熱能工程、環境與生命保障工程等學科專業的主干專業基礎課。作為一門涉及面較廣的研究生學位課程，高等傳熱學課程在促進研究生“三強一高”（即：創新能力強、實踐能力強、國際交流能力強、綜合素質高）培養方面具有重要的作用；同時，傳熱學領域的理論和技術發展蘊涵大量富有創新的研究課題，工程應用背景十分明確，為培養研究生“三強一高”能力提供了豐富的教學元素。如何在高等傳熱學課程教學工程中，運用先進的教學理念和教學方法，使教學過程彰顯研究生“三強一高”特質培養的特征，是一個值得思考和探索的教學改革問題。作者在高等傳熱學教學改革中，以高等傳熱學教材建設、研究性教學方法實踐和探究性實踐環節強化為抓手，促進研究生“三強一高”培養。

1 高等傳熱學教材建設

在教學內容上，高等傳熱學的課堂教學在遵循傳熱學理論體系的基礎上可以有機融入“研究性主題學習”的特點，這就需要講授者精心組織有一定深度和開放度的研究性教學素材，引導學生開展探究性學習。從而使得課程教學活動不僅是傳授知識的過程，而且是孕育研究生創新意識和能力、拓展國際化學術視野、強化實踐能力和提升綜合素質的過程。為此，作者在高等傳熱學教材建設上，一方面精心編著有特色的高等傳熱學教材，另一方面，精心編選一些國內外學術期刊的論文作為輔助教材，充實研究性教學內容。

在高等傳熱學教材編著過程中，作者對教材內容體系、教學內容的繼承和更新、教學內容的特色和面向以及創新能力培養等問題進行了認真思考。突出表現在以下幾點：（1） 盡量避免繁瑣的數學分析解法的敘述，而關注物理模型和數學模型的有機結合，強調對傳熱過程物理模型和機理的闡述以及數學模型建立的思路；（2） 結合航空航天科學技術的發展和專業特點，挖掘傳熱學基礎問題應用的素材；（3） 有意識將國內外部分學者的一些研究成果以及作者在科學研究中取得的研究成果有機納入書本的相關章節，并提供了一定量的思考題和相關文獻，可供讀者深入學習時參考。

同時在教學過程中，為進一步適應研究生“三強一高”培養的需要，精心編選一些與教學內容相關的國內外學術期刊論文作為研究生課后探究性學習輔助教材，充實研究性教學內容。

2 研究性教學方法實踐

作者在高等傳熱學研究性教學方法探索的教學實踐中，深刻體會到營造“研究性教學環境”的重要性，“研究性教學環境”營造的方式有兩種：提問和互動。在高等傳熱學課堂教學實踐中，作者發現目前學生在教學初期對互動過程的適應性往往較弱，表現在提出的問題基本都是一些概念性的是非問題，對于凝練科學研究基本命題的思路還缺乏足夠的認識，需要一個逐漸適應的過程。因此，這就需要教師有意識地設計一些利于共同參與討論的研究性命題，為此，作者在高等傳熱學的教學過程，結合傳熱學科的理論體系發展和航空宇航推進理論與工程專業的傳熱問題，凝練出“傳熱學科的發展和傳熱學前沿問題的思考”、“熱傳導過程中的非傅里葉效應”、“對流換熱的場協同視角”、“對流換熱強化理論與技術”等共性主題教學單元以及結合專業特色的“航空發動機傳熱研究的挑戰”、“多孔壁導熱模型及其在渦輪葉片熱分析中的應用”、“航空發動機熱端部件強化冷卻技術”等主題教學單元，引導學生積極主動地思考傳熱學理論體系形成和發展過程中曾經面臨的科學難題，以及航空發動機熱端部件強化冷卻技術面臨的技術挑戰，從而進入“研究者”的角色狀態。并通過介紹一些英文文獻，供研究生課后進行閱讀，以了解國際上傳熱學研究的前沿動態。

互動環節則以學生為主體，通過引導他們就某些主題進行文獻閱讀分析或探究性學習，提出自己的理解和認識，或就其各自的研究方向提煉出傳熱學相關問題進行交流，教師在互動環節中主要起到指導作用，促進其更深入的思考，引導學生積極主動地思考傳熱學理論體系形成和發展過程中曾經面臨的科學難題，結合國內外傳熱學領域的研究現狀和發展趨勢，將“三強一高”特質培養融于不斷創新的學科發展環境之中。

3 探究性實踐環節強化

針對研究生創新意識培養和研究能力提升的要求，在高等傳熱學教學過程中加強實踐性教學環節，注重科學研究能力的培養，特別是強化探究性研究內涵。這里所強調的實踐內涵主要是指學習過程中的“實踐”，即在學習過程中將知識收獲得以踐行，促進學習與研究融入課堂教學過程。主要從以下三個方面加以實踐。

（1） 該校高等傳熱學課程的授課對象主要包括航空宇航推進理論與工程、工程熱物理、熱能工程、人機環境工程等二級學科的研究生，傳熱學在上述學科專業領域有著廣泛的應用背景，通過鼓勵研究生就各自熟悉領域的傳熱研究進展進行交流，不僅加強了他們對各自專業方向研究動態的認識，而且加強了不同專業方向學生知識面的拓展。

（2） 指導學生就科研活動中分解出來的傳熱問題開展研究，主要以商業化計算軟件為平臺（Fluent-CFD軟件），培養學生理解和應用計算軟件的能力，并在此基礎上，完成某個傳熱問題命題的訓練，并就一些強化傳熱新概念開展探究性研究。在這一研究過程中，安排青年教師和博士研究生加以輔導，就物理模型的建立、數值計算方法和研究結果分析等方面與研究生交流，從而培養他們科學研究的能力。

（3） 促進教學的科研的結合，鼓勵研究生參與指導教師的科研活動，有效利用科研設施開展教學實踐環節。為了激勵研究生更好地開展探究性學習，作者對高等傳熱學課程考核模式進行了改革，將學生在探究性實踐環節取得的成績（包括研究論文、專利和學習報告等）作為平時成績的一個重要部分，激發他們開展探究性實踐的積極性。

4 結語

以培養研究生“三強一高” （即：創新能力強、實踐能力強、國際交流能力強、綜合素質高）為教學改革的目標導向，作者以高等傳熱學為例，在教材建設、研究性教學方法實踐和探究性實踐環節強化等方面進行了有益的探索、闡述和簡要總結，以期能起到拋磚引玉之作用。

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