翻轉課堂教學模式在傳熱學教學過程中的應用

史玉鳳+郭彥+宋正昶

【摘 要】 翻轉課堂教學模式是一種將知識的學習與提升環節相顛倒的教學方式。將這一新型的教學模式應用于傳熱學的教學過程中，研究了對傳熱學的不同內容——緒論、導熱、對流換熱、輻射換熱及換熱器等部分，如何使用翻轉課堂教學模式。研究表明此教學模式可使學生根據自己的情況安排學習，這一教學模式的應用能使課堂上的寶貴時間得到更充分的利用，極大限度的調動學生的學習積極性、能動性、自主性，能更緊密的與工程實際相聯系。

【關鍵詞】 翻轉課堂；傳熱學；積極性

【Abstract】 The flipped classroom teaching mode is a kind of teaching method that will reverse the learning and improving of knowledge. Application of flipped classroom teaching in heat transfer has been studied. How to use the flipped classroom teaching mode into introduction， heat conduction， convection heat transfer， radiation heat transfer and heat exchanger has been studied. The research results show that students could arrange studying time according to their own situation. Flipped classroom teaching mode could make full use of class time. The research results show that flipped classroom teaching mode arouses the student's initiative， activity and creativity.

【Key Words】 Flipped Classroom Mode； Heat transfer； positivity

【中圖分類號】 G64.23 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2017）17-00-02

一、引言

傳熱學是研究熱量傳遞規律及其應用的工程技術學科，是能源與動力工程專業的專業主干課。傳熱學現有的教學方法包括CDIO模式[1]、PBL教學法[2]、研究型教學模式[3]、任務教學法[4]。這些教學模式在傳熱學的教學過程中起到了積極的作用。翻轉課堂＼是一種新興起來的教學模式，重新分配了課上與課后時間，將知識內容的學習放在課前，課堂上不再詳細的講解知識，而是通過解決學生在課前學習知識點時遇到的問題來內化教學信息。這一教學模式能最大限度的調動學生的學習積極性、能動性和自主性。

二、傳熱學課程的特點及教學現狀

傳熱學中基本概念較多，課程中公式較多，公式的適用范圍有限定，課程理論性較強，涉及到的數學、物理等理科知識較多，前面先修課程學生的掌握情況直接影響到傳熱學內容的學習。由于傳熱學課程有以上的特點，傳統的教學方法就會使得教師覺得像是“對牛彈琴”，學生覺得云里霧里。為了強化傳熱學課程的教學，筆者將翻轉課堂教學模式引入了傳熱學課程的教學過程中。

三、翻轉課堂教學模式

早在本世紀初，美國邁阿密大學的教授[5]在教學過程中就采用過翻轉教學的模式。2007年，美國科羅拉多州落基山的林地公園高中的教師為了幫助有困難不能按時到校學習的學生進行更好的學習，將知識點錄制成微視頻，并上傳到網上[6]。

四、翻轉課堂教學模式應用于傳熱學的新知識學習中

翻轉課堂教學模式的實施如圖1所示。

1.緒論中應用翻轉課堂

準備緒論翻轉課堂視頻時，設置回憶先修課程內容環節——熱力學第一定律及熱力學第二定律、連續介質假設等。介紹傳熱學研究內容時，從日常生活和工業生產兩個方面介紹。日常生活從衣、食、住、行四個方面介紹。熱能傳遞的三種基本方式，這部分與電學知識相對照學習，先帶領學生回憶以前所學電學內容，再與傅立葉定律相對照，將類比法應用于傳熱學的教學與學習過程中。其間布置幾道判斷題，并提示學生觀看時，暫停視頻并自主思考，不要直接觀看結論。提供的電子學檔中給出總結好的各傳熱方式的特點。

2.導熱中應用翻轉課堂

導熱這部分提供的視頻中，用身邊的例子來引出肋片的概念，如此引出能達到水到渠成的效果。從冰箱冷凍鮮肉的過程來提出非穩態導熱問題。準備的教學材料中簡單介紹工程常見的幾種典型的非穩態導熱過程，通過這些工程實例的介紹使學生更形象的掌握非穩態導熱的概念。在課堂上，教師應重點帶領學生學習集中參數法，引導學生注意時間常數的概念，以判斷題形式使學生明確時間常數的特點。

3.對流部分中應用翻轉課堂

介紹對流傳熱的影響因素時，所選材料關注與學生的體會相聯系。對流傳熱問題的數學描寫介紹中注重與先修課程流體力學間的關聯。相變換熱這部分教學材料還要與科研內容相聯系，如超疏水表面、海水淡化中的橫管與縱管方式、核態沸騰的監測等。這部分的教學設置，重點在于開闊學生的眼界，利于學生進一步深造，為學生學習最新的傳熱學知識打下基礎。

4.輻射部分中應用翻轉課堂

教學材料中介紹完黑體概念后，給學生提出問題——人造黑體模型中小孔面積如何要求。介紹輻射換熱的基本定律時，通過介紹維恩位移定律與普朗克定律發現的先后，使學生明確輻射研究的發展歷程。介紹灰體模型時，教學材料中要說明太陽能集熱器能不能簡化為灰體，并說明原因，加深灰體的概念介紹。介紹實際物體的吸收具有選擇性時，要與實際相聯系——溫室效應、鐵被加熱過程中呈現的顏色等。endprint

5.換熱器部分中應用翻轉課堂

換熱器這部分教學材料中與學生剛進行完的認識實習及下學期要進行的專業課學習相聯系，多展示一些換熱器的圖片，圖片包括實際換熱器的外觀圖，也包括內部結構的示意圖，還包括內部冷熱流體流動的動畫。針對專業課中的制冷原理，簡單介紹蒸發器、冷凝器等的工作；針對鍋爐原理，簡單介紹汽包內的傳熱，汽輪機中的冷凝器等。

五、翻轉課堂模式用于傳熱學的錯誤集錦

學生在進行傳熱學的學習過程中，會有一些誤區和錯誤，將這些制成錯誤集錦供學生在課下進行查閱和觀看。錯誤集錦中還加入了學生進行課后習題練習過程中出現的錯誤（有的是歷屆學生的誤區），使學生針對自己的錯誤，尋找原因，自我反思，達到提升的目的。

六、翻轉課堂模式用于傳熱學的復習

通過知識點學習，學生對重難點及知識點的應用未必能掌握的很深刻。通過參考習題集、各高校的考研試題等，利用典型的習題制成習題庫供學生進行知識的加深。習題庫分兩類，一類是階段性的，這類是各部分內容結束后，供學生進行自查加深的；另一類是綜合性的，這類是針對傳熱學整門課程的，供學生在考試前進行知識點的總結和梳理。

七、總結

翻轉課堂教學模式應用于傳熱學教學過程后，將知識點的學習安排在了課前，使得課堂上的寶貴時間得到了更充分的利用。學生可根據自己的基礎、時間等自行安排學習時間，以及快進、后退、暫停、重播等。此教學模式還極大的調動了學生的學習積極性，學生主動的進行網上搜索、去圖書館檢索，吸收最新的知識，達到了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]楊會，莊光亮，朱輝.基于CDIO模式的傳熱學課程教學改革與探究.教育教學論壇.2016，43

[2]劉春慧、李松、李錦生.PBL教學法在“傳熱學”教學中的應用.農業網絡信息，2015.

[3]于娟.研究型學習在傳熱學實踐教學中的應用.大學教育.2016，9

[4]于靖博，趙蘭英，董麗娜.任務教學法在傳熱學課程設計教學中的改革探索.中國電力教育，2014

[5] Lage M J， Platt G J， Treglia M. Inverting the Classroom： A Gateway to Creating an Inclusive Learning Environment[J]. The Journal of Economic Education， 2000， 31（1）：30-43.

[6] Bergmann， J. & A. Sams. Flipping the Classroom [M].San Bruno： Tech & Learning.2012.endprint