熱質交換原理與設備教學總結和教學方法探討

張琳邡 姚麗

[摘 要] 熱質交換原理與設備是建筑環境與能源應用工程專業基礎理論課和專業技術課的橋梁，結合教學體會，總結課程現狀及存在的問題，并整理課程知識體系，從教學設計和教學方法兩方面探討增強教學效果的措施，進而激發學生學習、思考和參與教學活動的熱情。

[關鍵詞] 熱質交換原理與設備;教學設計;教學方法

[基金項目] 江蘇省高等教育教改研究立項課題（2019JSJG559）

[作者簡介] 張琳邡（1986—），女，山西太原人，碩士，中國礦業大學徐海學院建筑工程系，職稱：講師，研究方向：建筑節能、能源管理;姚 麗（1987—），女，河南信陽人，碩士，中國礦業大學徐海學院建筑工程系，講師，研究方向：建筑節能。

[中圖分類號] G642.4? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）31-0275-02? ? [收稿日期] 2020-02-05

一、熱質交換原理與設備課程教學存在的問題

熱質交換原理與設備是建筑環境與能源應用工程專業的一門專業理論課，重點研究發生在建筑環境與設備工程領域里的動量、熱量和質量的傳遞現象，探討動量、熱量和質量的傳遞規律，以指導其在實際工程中的應用。本課程將本專業中的專業基礎課（工程熱力學、傳熱學、流體力學）與專業技術課（供熱工程、暖通空調、制冷技術、鍋爐與鍋爐房設備）有機聯系起來，涉及內容廣、綜合性高、理論性強、難度大，知識體系表面上系統性不強、邏輯性較差;因此，在該門課程教學中存在著一些問題。

1.在學習該課程前，學生僅學習了工程熱力學、傳熱學等專業基礎課，尚未學習暖通空調、供熱工程等專業技術課，進而對本專業相關設備的結構和特性不熟悉，導致在學習熱質交換原理與設備課程時感到迷茫和困惑。

2.傳質理論比較抽象，知識點零碎，公式、符號和微風方程組的推導繁多且復雜，增加了該課程的學習難度，學生很難理解。

3.學生在上課時處于被動學習狀態，缺乏主動思考，使得大量知識理解不夠透徹。

4.專業課的課時被不斷壓縮，學生感覺講得快，不易理解，教學效果不佳。

二、課程體系

熱質交換原理與設備教材共九章，除去第一章緒論和第九章熱質交換設備的優化設計及性能評價，剩下的章節分為兩部分（表1所示），第一部分是原理及其應用部分，包括傳質的理論基礎、傳熱傳質問題的分析和計算、空氣熱濕處理途徑、吸收和吸附處理空氣的原理與方法;第二部分是設備部分，包括間壁式熱質交換設備的熱工計算、混合式熱質交換設備的熱工計算及復合式熱質交換設備的熱工計算。

三、教學設計

第一次課的設計對激發學生學習該門課的興趣起著至關重要的作用。學生初次接觸熱質交換原理與設備，不知道這門課是研究什么的，有什么用。這時可以圍繞“熱質交換”字面含義，從生活中存在的熱質交換現象出發，讓熱質交換現象以最直觀的形式展現出來。復習已學過的流體力學、工程熱力學、傳熱學、制冷技術等基礎課中的重點知識點，為后續講解熱質交換原理做鋪墊。

在后續課程設計中，根據課程體系中的重點與難點，要合理組織教學內容。

第一部分：針對課程體系中傳質的理論基礎、傳熱傳質問題的分析和計算部分。由于學生已經學過流體力學、傳熱學等課程，對相關的定律、邊界層、公式等都非常熟悉，在學習傳質理論時，可以通過類比的方法，找出新知識點與舊知識點的異同，復雜問題簡單化，進而縮短該部分教學的所耗課時。

第二部分：課程體系中空氣熱濕處理途徑、吸收和吸附處理空氣的原理與方法，是后續專業技術課的理論基礎，由于學生們還未學習專業技術課，為了讓學生們對熱質交換設備所在系統有所了解，增加對空調系統、供熱系統的簡要介紹。此外，空氣熱濕處理途徑是在焓濕圖上呈現的，對于焓濕圖也需要進行詳細的講解。

第三部分：熱濕處理設備熱工計算部分。首先要讓學生了解不同設備的結構和工作原理，在此基礎上進行設備熱工計算方法的講解，且著重對表冷器、噴淋室和冷卻塔三種常用設備進行講解。

四、教學方法

傳統灌輸式授課模式使得學生處于被動學習狀態，缺乏主動思考，教學效果較差，課程結束后，即便是學習認真的同學也存在大量知識點理解不透徹的現象。而在課程考試前，同學們主動進行短時間的復習后，對課程的理解就會有較大程度的提高。

1.課前準備。根據普通高校學生的實際情況，教師認真設計下節課授課內容，回顧、板書、多媒體、討論、互動等環節合理安排在教案中，PPT教學內容實時更新，涉及結構復雜的熱質交換設備，查找或制作設備工作原理及流程的三維動畫，充分利用多媒體教學手段提高教學效果。

2.課堂教學。教師需要形成自身的人格魅力，治學嚴謹的同時不失幽默風趣。在課堂教學中，遵循“講清原理、淡化過程、突出應用”的原則，板書和多媒體相結合，對理論性較強的內容，采用板書推導，加強學生的理解。在授課過程中，熱質交換理論需結合工程實踐，相關的案例通過多媒體進行分析，通過觀察現象引出問題，讓學生們思考解決方法，師生一起探討總結解決方案，培養學生學以致用的能力，提高學生工程實踐能力。

3.課后提高。教師在課后及時與學生交流，了解學生知識掌握情況，總結課程講授的優缺點，進而對課程的編排順序、知識點之間銜接及表達方式等方面進行優化，也為下節課的課堂設計做準備。通過每堂課的反思總結，修改教案和PPT，在有準備的情況下制作下節課的教學計劃，教師的教學水平一定會提高。

4.考核方式。該課程考核方式主要由考試成績（60%）和平時成績（40%）組成。平時成績主要包括課堂互動、習題作業、課后查閱資料自學作業。期末考試主要檢驗學生對課程基本理論和原理的應用能力，所以試題中，概念型題目所占比重較低，應用型題目所占比重較高，如通過畫出焓濕圖來描述表冷器在冬季和夏季處理空氣的過程;通過麥凱爾方程描述熱質交換的驅動力;描述空氣與不同溫度的水接觸的變化過程;冷卻塔是否能冷卻高于當前環境溫度的水;等等。

五、結語

熱質交換原理與設備的理論性和實踐性都很強，圍繞這兩個特點，筆者結合自己的教學體會，從知識體系、教學設計和教學方法三個方面進行了探討。在教學過程中，努力調動學生學習的主動積極性，激發學生的熱情，培養具有實踐能力的應用型人才。隨著社會的發展、技術的進步，教師還需不斷探索研究，教學內容和教學方法還需不斷改革創新。

參考文獻

[1]連之偉.熱質交換原理與設備[M].第三版.北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]呂留根，羅義英.熱質交換原理與設備教學探索與思考[J].中國教育技術裝備，2018，6（12）：104-106.

[3]吳嘉峰，陳亞平.紀光菊.“熱質交換原理與設備”課程的教學改革[J].東南大學學報（哲學社會科學版），2017，12（19）：157-162.

[4]顏蘇芊，趙陽.熱質交換原理與設備課程教學方法探討[J].高等教育，2015，24（5）：83-86.

[5]劉慧，吳佐蓮，范軍.熱質交換原理與設備教學總結與教改探討[J].教育現代化，2019，4（33）：211-213.

[6]張杰，劉澤華，寧勇飛.熱質交換原理與設備教學方法探討[J].中國教育技術裝備，2019，8（16）：97-98.