新形勢下研究生高等傳熱學教學改革探索

任洪波 姜未汀 翁建華 劉方 朱群志

[摘 要] 在能源和信息技術快速發展的新形勢下，作為能源動力類專業研究生核心課程，高等傳熱學教學急需改革創新。文章分析了當前國內高校高等傳熱學教學的現狀，探討了其對于新形勢下應用型人才培養的適用性，并從教學內容革新和教學方法創新兩個角度探討了可能的改革方法與路徑。

[關鍵詞] 新形勢;高等傳熱學;教學內容;教學方法

[基金項目] 上海電力大學研究生課程建設項目（YKJ-2019004）

[作者簡介] 任洪波（1982—），男，江蘇如皋人，工學博士，上海電力大學能源與機械工程學院教授，研究方向為能源系統分析;姜未汀

（1979—），男，浙江余姚人，工學博士，上海電力大學能源與機械工程學院副教授，研究方向為納米流體傳熱;翁建華（1968—），

男，江蘇蘇州人，工學博士，上海電力大學能源與機械工程學院副教授，研究方向為納米流體傳熱。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）30-0269-02? ? [收稿日期] 2019-10-08

在新的形勢下，作為我國能源電力人才培養的主干學科，能源與動力工程及其相關專業發展所面臨的外部環境發展了巨大變化，這對其課程設置也會產生深刻影響。作為能源與動力工程相關專業研究生的重要專業基礎課程，“高等傳熱學”對能源高效利用、節能及新能源開發具有重要的指導意義。張靖周從教材建設、教學方法、實踐環節等方面提出了高等傳熱學教學模式的創新模式[1]。趙斌等進行了高等傳熱學中實驗教學環節的探索，提出了研究型實驗教學的改革思路[2]。邱林探討了開放互動式教學方法對提升高等傳熱學課程教學效果的作用[3]。朱群志等提出在高等傳熱學教學中增加專題討論環節、構建先進教材體系等改革思路[4]。高虹等則探討了學時不斷減少的背景下高等傳熱學的教學改革思路[5]。

作為一所能源電力特色鮮明的高水平應用技術型大學，上海電力大學正努力向應用研究型大學轉型發展，其核心是應用導向，這一宗旨將體現于學校教育教學的全環節。本文在回顧我校高等傳熱學課程開設歷程的基礎上，總結了國內相關高校高等傳熱學課程的教學現狀，提出了存在的關鍵問題，并從教學內容優化和教學方法創新兩個方面提出了新形勢下高等傳熱學教學的改革思路。

一、課程現狀及存在的問題

自我校開展研究生教育以來，高等傳熱學一直被列于我校研究生培養方案中。2007年至2011年間，以“熱能工程”二級學科招收碩士研究生期間，“高等傳熱學”被列為“熱能工程”的專業學位課程。自2012年以“工程熱物理”“熱能工程”和“動力機械及工程”三個二級學科招生以來，“高等傳熱學”依然被分別列為三個二級學科的一級專業學位課程，在“動力工程及工程熱物理”一級學科研究生培養中起到舉足輕重的作用。

通過調研發現，國內其他高校相關專業均設置了“高等傳熱學”課程，教學內容大多側重于傳熱問題的理論推理能力的提升。從教學方法來看，大部分學校本課程的教學是以課堂授課為主，輔以若干課外思考題和練習;有部分學校采用了啟發教學法、練習法、資料檢索法等綜合方法，同時吸收國外大學的開放性、交互式教學的優點，并組織相關主題的小組討論;有些學校還引入了全英文教學。

縱觀國內各高校“高等傳熱學”課程的設置及我校該課程的教學實踐經驗，發現目前本課程教學還存在一些問題：

（1）課程設置的導向性不強，學生學習的積極性不高。目前的課程設置偏重于基礎理論分析，對于數學推導要求較高。但對于應用型高校的研究生，科研課題大多來源于實際工程實踐，強調理論對實踐的指導，追求化繁為簡、簡單易行，對于過于繁雜的理論公式推導缺乏興趣。

（2）教學方法較為單一，考核方式不夠靈活。正是由于教學過度理論化，導致課堂教學中理論公式的數學推導偏多，課堂氛圍不夠活躍，相應的考核內容也大多是公式推導，理論未能有效聯系實際。

二、教學改革的基本思路

（一）教學內容的優化與改革

國內外各高校根據其研究生培養目標、思路和方向的不同，高等傳熱學所選定的教材、參考書，以及重點教學內容均有所差異?？傮w而言，根據高等傳熱學的教學內容所遵循的邏輯主線，可以有以下幾種布局方案。

常規課程布局是按導熱、對流、輻射這三種傳熱的基本方式依次展開，在每一部分設置一些關鍵教學內容。例如導熱部分可以主要圍繞多維穩態導熱、非穩態導熱、拉普拉斯變換法、近似分析解法等展開;對流部分可以圍繞對流換熱基本方程、層流流動與換熱、自然對流展開。

另一種課程布局是功能型模塊化課程設置，在課程前期設置基礎理論模塊，然后是方法模塊，最后再設置實例分析模塊。在基礎理論模塊可以包含導熱、對流、輻射等相關基礎理論;方法模塊可以包括數學分析方法、計算機模擬方法等;而實例分析模塊則通過典型案例的分析求解，實現從理論到實踐的貫通。

在新的能源和科技發展形勢下，上述第二種課程布局對于應用導向型人才培養體系更為適用。在此框架下，應弱化基礎理論模塊，強化方法模塊和實例分析模塊。在方法模塊除了傳統傳熱學分析方法外，應結合“云大物移智”技術的發展，強化大數據、人工智能技術在傳熱學領域的應用探討。在實例分析模塊，應結合我國當前能源發展趨勢，引入新能源、綜合能源領域的傳熱學問題設計典型案例，提出分析求解方法。

（二）教學方法的改革與創新

以前述新形勢下教學內容改革的思路、方向為立足點，高等傳熱學課程應著力提升其應用性與實踐性，傳統的板書為主體的理論灌輸式教學方式已不再適用，必須跳出傳統教學框架，引入新的教學理念和方法，具體可以從以下三方面著手：

1.結合典型案例，形成問題導向型教學過程。在開課初期，即安排學生結合導師研究課題或自身的研究興趣點，收集國內外傳熱學相關典型案例，提煉關鍵科學問題，帶著問題進入后續學習過程。在每段理論教學結束后，均留出時間讓學生針對其所提出的科學問題，應用所學理論知識嘗試進行分析求解。這在本質上是一種研究型教學模式，即將科研引入教學，教研融合、互促互利，對于研究生教學極為適用。學生通過提出問題、分析問題、解決問題的全過程參與，不僅深刻掌握了理論知識，也極大地提升了科研能力。

2.引入“互聯網+”理念，形成線上線下一體型教學架構。“互聯網+”教學是未來教育教學改革的重要發展方向之一。由于課時的限制，要完成前述綜合性內容體系，僅靠課堂時間很難實現。為此，可以基于知識共享、信息共享理念，通過互聯網有效開展實踐性教學。基于線上與線下有效對接，將有限的課堂教學與無限的課外學習合理銜接。

（3）強化過程考核，降低期末筆試權重

開設高等傳熱學的目的是強化學生應用傳熱學知識認識、解決相關科學和技術問題的能力，所以考核的重點應為能否應用傳熱學知識解決實際問題，而不是固定的理論分析、公式推導。若有學生能夠通過本課程的學習，在核心期刊或更高水平雜志上發表相關專業論文，則考核自然優秀;即使未能在期刊發表，可以針對某一實際案例提出科學、系統的解決方案，形成報告或匯報PPT，也可獲得優異成績。

三、結語

基于應用導向型高校的應用型人才培養體系，高等傳熱學課程的教學應結合我國能源發展趨勢，更強調知識的實用性、實踐性，重在培養學生應用理論方法解決實際工程問題的能力，在實踐中創新，在實踐中發展。

參考文獻

[1]張靖周.高等傳熱學教學中的“三強一高”特質培養[J].科技資訊，2015（19）：167-168.

[2]趙斌，鐘曉暉，張磊.高等傳熱學研究型實驗教學探析[J].中國冶金教育，2013（6）：48-53.

[3]邱林.開放互動式教學方式在高等傳熱學研究生課程教學中的實踐[J].高等建筑教育，2008（4）：95-97.

[4]朱群志，姜未汀，張莉，等.研究生課程“高等傳熱學”教學改革初探[J].中國電力教育，2014（30）：49-50.

[5]高虹，楊曉宏，田瑞.小學時高等傳熱學的教學改革探討[J].教育教學論壇，2017（1）：138-139.

Exploration on Teaching Reform of Advanced Heat Transfer for Postgraduates under the New Situation

REN Hong-bo，JIANG Wei-ting，WENG Jian-hua，LIU Fang，ZHU Qun-zhi

（College of Energy and Mechanical Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China）

Abstract：Under the new situation of rapid development of energy and information technology，as a core course for graduate students majoring in energy and power，the teaching of Advanced Heat Transfer needs reform and innovation.This paper analyses the current situation of the teaching of Advanced Heat Transfer in main universities in China，and discusses its applicability to the application oriented talent training model under the new situation.In addition，the feasibility reform method and approach is also proposed from both the viewpoints of teaching contents and teaching methods.

Key words：new situation;Advanced Heat Transfer;teaching content;teaching method