熱質交換原理與設備課程的教學改革實踐

李曉穎 顧祥紅

摘要：熱質交換原理與設備課程是一門專業基礎課，本文通過對課程的教學改革和實踐，提出了從優化整合教學內容、課堂教學與工程實踐相結合以培養學生工程應用的概念、實驗教學環節的改革、完善課程考核方法和教學與科研相結合培養學生創新思維等方面進行了一系列的教學改革，探索了熱質交換原理與設備課程教學改革的新思路。

關鍵詞：熱質交換原理與設備;教學改革;教學實踐

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）07-0256-02

一、課程教學改革的必要性分析

熱質交換原理與設備是建筑環境與能源應用工程專業主干的專業基礎課之一，起著連接本專業理論課與技術課的橋梁作用。本課程主要用于增強學生的專業理論水平，為學生的專業學習儲備必要的基礎知識，同時訓練學生在實際工作中理論聯系實際的能力。從熱質交換原理與設備的知識體系與本專業課程之間的關系看，熱質交換的知識占有相當重要的基礎地位。建筑環境與能源應用工程專業培養的是具備從事建筑環境控制與能源供給系統以及建筑設施智能化工程的規劃、設計、施工、安裝、設備調試、運行管理、設備研發、產品營銷等工作所需的基礎理論、專業技術知識和實踐與創新能力，能在設計研究院、工程公司、設備制造企業、管理部門等從事設計、研發、生產、施工、管理等崗位工作的應用型工程技術人才。在長期的教學實踐中發現了一些問題：（1）教材中知識點多相對獨立，內在規律性知識的融合力度不夠，對于該領域的新技術和新設備的更新較慢。（2）由于教學條件限制，教學手段相對單一，課堂教學環節與實踐教學環節結合不夠，學生往往學完課程對具體設備仍然一知半解，出現到現場不識設備的現象，對于學生今后的專業課的學習和生產實習非常不利。（3）實驗室建設滯后，現有實驗設備陳舊老化，實驗場地嚴重不足，實驗教學也過于傳統，不能調動學生的積極性和創造性。（4）熱質交換原理與設備課程的考核方法主要采用傳統的閉卷考核方式，實驗和平時作業考核比重偏小，導致學生忽視實驗環節、忽視平時對課程的學習和總結，造成期末突擊復習、應付考試的局面。（5）教師的理論水平和科研能力直接影響課程的授課效果和學生對課程掌握的深度與廣度，所以提高教師的科研能力，加強教師的培訓，避免教師知識結構單一、理論水平不高和工程實踐經驗太少的問題，是課程改革的又一關鍵。

二、課程教學改革的內容

本著教學改革必須遵循教學客觀規律的原則，在不斷吸取先進的教學經驗的基礎上，循序漸進、有條不紊地進行探索實踐，不斷進行改革創新。

1.教學內容的優化整合。熱質交換原理與設備這門課程知識點多且相對獨立，內在規律性知識的融合力度不夠，如何突出重點，優化教學內容，突出新平臺課的作用，以培養服務于社會的應用型人才，是本課程教學改革的一大關鍵。在教學改革中，應從教材內容和課堂教學內容兩方面加以實施整合教學內容，突出重點，優化教學內容，強化熱質交換原理和設備的工程應用。結合當前高校教學改革的需要，對課程內容進行認真梳理。精講基本概念，如傳質、分子擴散傳質、對流傳質、擴散通量、費克定律等一定要講清講透。刪去教學難度大但實用性不強的內容或只簡單提及與先前課程重復的內容。淡化公式、定理的推導過程等。課程中涉及的比較抽象的概念較多，知識點繁復，名詞術語比較枯燥，所以學生學習的主動性和興趣會受到影響。如何提高學習的積極性，使枯燥的理論知識變得生動形象起來，學生樂于接受是非常重要的。為此，教師在教學中應著力強化以應用為目的的原則，要實現把教學內容中涉及的概念、知識點、技術名詞置于實際工程中，突出理論知識在工程中的實用性、先進性和趣味性，調動學生的學習積極性。

2.課堂教學與工程實踐有機結合，培養學生的工程應用的概念。建筑環境與能源應用工程專業培養的是具備從事建筑環境控制與能源供給系統以及建筑設施智能化工程的規劃、設計、施工、安裝、設備調試、運行管理、設備研發、產品營銷等工作所需的基礎理論、專業技術知識和實踐與創新能力，能在設計研究院、工程公司、設備制造企業、管理部門等從事設計、研發、生產、施工、管理等崗位工作的應用型工程技術人才。因此，為社會培養應用型工程技術人才，培養學生的工程應用能力尤為重要。在課堂教學中，應首先介紹課程中所涉及的熱質交換設備的工程應用背景，讓學生知道所學到的熱質交換設備的適用場合、在工程項目中的應用情況以及設備的應用和發展前景。利用學生已經完成了認識實習的有利條件，引導學生回憶在實習過程中參觀過的熱質交換設備，激發學生的學習熱情，幫助學生建立工程應用的概念。學院已經建立了長期的專業實踐教學基地，利用這一有利條件，教師可以結合當前教學內容的具體情況，適當的增加現場教學環節，如在講解課程的設備部分，帶學生去生產廠家，現場認識表冷器、風機盤管等常用設備;帶學生去校內的空調制冷機房參觀制冷機、板式換熱器和冷卻塔等，加深學生對專業設備的認識，提高學生實際應用能力，為后續的空調用制冷技術、供熱工程、暖通空調系統等專業課程的學習打下良好的基礎。

3.實驗教學環節的改革。根據教育部本科教學水平評估標準的要求，堅持“與教學計劃修訂相結合、與實驗教學資源整合相結合與構建實踐教學體系相結合”的原則，科學合理地設置綜合性、設計性實驗項目，優化實驗教學資源，創新實驗教學機制。實驗教學是熱質交換原理與設備課程教學的重要環節之一。通過實驗教學，不僅可以培養學生的動手操作能力，而且還能鍛煉學生組織實驗、記錄和整理數據及編寫實驗報告的能力。目前，學院的實驗教學場地嚴重短缺，實驗設備數量不足且比較陳舊，這都給實驗教學帶來了很多困難。針對實驗設備陳舊的問題，任課教師和實驗人員在實驗設備間歇周期內對實驗設備進行必要的改造和維護，如更換水箱、更換加熱電阻和調整測量儀表等，以確保實驗課期間不發生設備故障問題，保證實驗教學的順利進行。根據課程教學大綱的要求，本課程共計設置了兩個實驗項目，分別為空氣加熱器的熱工性能實驗和散熱器的熱工性能實驗。兩個實驗均為驗證性實驗，實驗內容設置比較有局限性。為此，設計研制了熱質交換設計性實驗方案，增加自主設計性實驗，讓學生分組獨立設計實驗過程，參與試驗臺的調試、維修和改造，參與實驗步驟的設計，使學生有充分獨立研究和動手實踐的條件和機會，加深基礎理論理解的同時，培養實驗技能、增強動手能力和解決問題的能力。在以往的教學中，教師講授實驗，由指導老師提前進行調試，學生根據實驗指導書做實驗，處理實驗數據，學生往往帶著完成任務的思想，參與性不夠，這種做實驗的方式大大降低了學生對實驗課的積極性，也沒有發揮出實驗課的作用。為此，在教學中，要求學生提前預習實驗，做到實驗之前心中有數。實驗過程中，減少每組學生的人數，要求每個學生都參與到實驗操作中，真正參與實驗的每一環節，并對學生實驗中的表現記錄考評。實驗之后要求學生及時整理實驗報告并總結實驗收獲，嚴禁學生抄襲實驗報告，對于抄襲現象，實驗成績評定為不及格。

4.完善課程考核方法。為了開拓學生專業視野，培養學生的創新能力，改革課程的考試方法和完善考試制度勢在必行。平時成績的考核包括：出勤率、課后作業、期中考試等，做到從開課到結課，從課內到課外全過程考核。針對熱質交換原理與設備的課程特點，期末成績的考核采用閉卷與開卷相結合的考核辦法。閉卷考試側重于基本理論和基本概念的考查，利用已建立的題庫以客觀題的形式上機考核;開卷考試主要考核學生綜合運用專業知識的能力。實驗考核包括三部分：課前預習部分考核、實驗過程中動手能力的考核、課后處理實驗數據的能力和書寫實驗報告能力的考核。這樣才能準確地、客觀地實現對學生全面質量的考核，可以調動學生自主學習的積極性，有利于培養學生利用所學知識解決實際問題的主動性和創造性。

5.教學與科研相結合，培養學生的創新思維。科研成果應用于教學可以將實際的科研課題搬上講臺，幫助學生自主學習和應用知識解決實際問題，提升學生自主學習能力，培養學生科研興趣，豐富課堂教學手段。在教學過程中，要增加傳熱傳質學研究的前沿研究成果、研究課題的介紹，幫助學生了解傳熱傳質學的發展狀況和實際工程的發展趨勢，初步掌握科學研究的方法。同時，在教學中結合教師的科研課題，鼓勵學生參加科研工作，培養學生的前沿思想、創新思維和能力，課堂反饋很好，教學質量顯著提高，取得了預期效果

熱質交換原理與設備是一門實踐性和技術性很強的課程，其教學內容和方法改革以及課程的建設是一個長期而艱巨的任務。教師在教學過程中需要不斷地進行探索、實踐并且逐步完善課程體系。因此，通過熱質交換原理與設備課程的教學改革，使熱質交換原理與設備的教學不僅在基本概念和基礎理論上循序漸進，而且在培養學生的工程應用能力上達到精益求精，以培養出適應現代社會人才市場需要的應用型工程技術人才。

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