建環(huán)專業(yè)傳熱學(xué)教學(xué)體會(huì)與探討

劉其鑫

0 引言

傳熱學(xué)是研究熱量傳遞過程規(guī)律的科學(xué)，是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程。建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)中很多專業(yè)知識(shí)或現(xiàn)象都與傳熱學(xué)有密切聯(lián)系，如:建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫，暖通空調(diào)系統(tǒng)冷、熱負(fù)荷的計(jì)算，燃器具燃燒及換熱性能的提高等，所以《傳熱學(xué)》的學(xué)習(xí)效果對(duì)后續(xù)專業(yè)課程如《暖通空調(diào)》《冷熱源工程》等的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。

1 《傳熱學(xué)》課程的特點(diǎn)

1)《傳熱學(xué)》作為專業(yè)理論課程，理論性強(qiáng)，概念多?！秱鳠釋W(xué)》作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及很多理論知識(shí)，而其中部分理論知識(shí)不易被學(xué)生理解。同時(shí)作為一門基礎(chǔ)課程，傳熱學(xué)課程中有很多新的概念，有些概念對(duì)初學(xué)者不易理解和掌握，這些加大了《傳熱學(xué)》課程的學(xué)習(xí)難度。

2)《傳熱學(xué)》公式多，與其他基礎(chǔ)課程聯(lián)系緊密。由于很多傳熱規(guī)律與現(xiàn)象需要用數(shù)學(xué)語言來描述，所以《傳熱學(xué)》課程的學(xué)習(xí)過程中會(huì)涉及許多高等數(shù)學(xué)中的微積分內(nèi)容。另一方面，傳熱學(xué)的研究內(nèi)容涉及到與熱量傳遞相關(guān)的學(xué)科如工程熱力學(xué)、流體力學(xué)，這兩門課程本身就有相當(dāng)?shù)碾y度，具體到傳熱學(xué)上的應(yīng)用對(duì)傳熱學(xué)的初學(xué)者有一定難度。同時(shí)，工程熱力學(xué)、流體力學(xué)等知識(shí)掌握得不好，加大了傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)難度。

3)《傳熱學(xué)》同時(shí)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程?！秱鳠釋W(xué)》包含很多理論知識(shí)，但這些理論知識(shí)都是人類在長期的實(shí)踐基礎(chǔ)上總結(jié)得出的，這個(gè)過程本身就是傳熱學(xué)的發(fā)展。為了讓學(xué)生更好的理解與運(yùn)用傳熱學(xué)知識(shí)，課程學(xué)習(xí)過程中開設(shè)有實(shí)驗(yàn)。但由于學(xué)時(shí)所限，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容還不足以讓學(xué)生具備較強(qiáng)的將傳熱學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中的能力，且實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容多為驗(yàn)證性的內(nèi)容，需要學(xué)生自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)較少。這樣，《傳熱學(xué)》課程實(shí)踐性在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中難以得到很好的體現(xiàn)，學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的能力難以提高。

2 《傳熱學(xué)》教學(xué)中存在的問題

筆者講授建環(huán)專業(yè)的《傳熱學(xué)》，在講授過程中發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問題:

1)學(xué)生普遍反映《傳熱學(xué)》難學(xué)。通過調(diào)查和平時(shí)課間交流筆者了解到學(xué)生普遍認(rèn)為傳熱學(xué)難學(xué)，概念多，公式多，對(duì)很多概念和公式不知道怎么應(yīng)用，部分課后作業(yè)感到無從下手。筆者在教學(xué)過程中體會(huì)到，由于傳熱學(xué)公式多，很多學(xué)生有一定的畏難情緒，學(xué)習(xí)主動(dòng)性大大下降。

2)學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)知識(shí)缺乏深刻的理解。學(xué)生對(duì)很多傳熱學(xué)公式與概念只停留在機(jī)械記憶上，缺乏對(duì)其物理意義的理解，如比渥數(shù)和努謝爾數(shù)兩者在公式表達(dá)上存在很大的相似性，但其物理意義有很大的區(qū)別。而很多學(xué)生卻不能說清楚其二者間物理意義上的區(qū)別。又比如灰表面的有效輻射與兩灰表面間的輻射換熱之間的區(qū)別與聯(lián)系，許多學(xué)生不能正確理解與掌握。

3)學(xué)生對(duì)基本原理的應(yīng)用能力差。由于傳熱學(xué)本身有一定的難度，加之學(xué)生對(duì)某些概念缺乏深刻的理解。對(duì)基本原理在傳熱學(xué)中的具體應(yīng)用能力表現(xiàn)也較差。比如，能量守恒原理是貫穿傳熱學(xué)學(xué)習(xí)中的一條重要原理，在方程、公式推導(dǎo)中有很多應(yīng)用。但學(xué)生在面對(duì)某些具體問題時(shí)，卻不會(huì)靈活應(yīng)用能量守恒原理去分析。同時(shí)，學(xué)生將傳熱學(xué)理論知識(shí)與生活及生產(chǎn)中實(shí)際問題結(jié)合起來的能力較弱。

3 《傳熱學(xué)》教學(xué)探討

1)盡力調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。上好《傳熱學(xué)》的第一堂課。第一堂課的內(nèi)容為緒論，教師在這堂課上可多列舉日常生活中遇到的傳熱學(xué)問題，以及建環(huán)專業(yè)中有哪些專業(yè)現(xiàn)象需要用傳熱學(xué)知識(shí)來解釋，這樣既可以給學(xué)生解決那些傳熱學(xué)能問題的初步印象及傳熱學(xué)的重要性，同時(shí)也與本專業(yè)的發(fā)展結(jié)合起來，如給學(xué)生講傳熱學(xué)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用。當(dāng)然，除了講授傳熱學(xué)在建環(huán)專業(yè)中的應(yīng)用外，還應(yīng)該給學(xué)生講授傳熱學(xué)在航空航天、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等的具體應(yīng)用及傳熱學(xué)的前言研究內(nèi)容。這樣既拓展了學(xué)生的知識(shí)面，又可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

第一堂課的內(nèi)容還包括簡介三種傳熱方式，由于這是學(xué)生第一次接觸傳熱學(xué)的基本概念，所以給學(xué)生講授基本概念時(shí)要注意教學(xué)技巧，盡量將問題簡單化，以免學(xué)生在第一堂課就產(chǎn)生畏難情緒。在講授三種基本傳熱方式時(shí)還重點(diǎn)要講清楚它們之間的區(qū)別。

通過對(duì)第一堂課的認(rèn)真組織及講解可激發(fā)學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，興趣是最好的老師，學(xué)生一旦對(duì)傳熱學(xué)產(chǎn)生了興趣，以后的學(xué)習(xí)就會(huì)有積極主動(dòng)性。

2)在平常的教學(xué)過程中多講解例題和習(xí)題。由于傳熱學(xué)課程中涉及的概念多，公式多，學(xué)生對(duì)這些公式與概念的掌握除了自己理解記憶外，做習(xí)題是鞏固學(xué)習(xí)的重要途徑之一。通過習(xí)題，學(xué)生可以將所學(xué)的概念和公式進(jìn)行鞏固，加深印象，同時(shí)學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用傳熱學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。所以，在平常的教學(xué)過程中可以多講解課本上的例題。筆者在講授《傳熱學(xué)》時(shí)采用中國建筑工業(yè)出版社的教材《傳熱學(xué)》第5版，該教材上的例題與建環(huán)專業(yè)內(nèi)容相近，通過對(duì)這些例題的深入講解可加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用傳熱學(xué)知識(shí)解決專業(yè)問題的能力。

對(duì)于布置的課后習(xí)題，可采用習(xí)題課的形式集中講解，講解過程中不只停留在習(xí)題本身上，可有意識(shí)地對(duì)習(xí)題內(nèi)容進(jìn)行拓展，使學(xué)生能舉一反三，觸類旁通。

總之，通過多講解例題和習(xí)題可使學(xué)生加深對(duì)概念和公式的理解，加深對(duì)傳熱學(xué)知識(shí)的理解。

3)課堂教學(xué)注意多舉例，將授課內(nèi)容與生產(chǎn)生活實(shí)際結(jié)合起來。傳熱學(xué)雖然其理論性強(qiáng)，但由于其基礎(chǔ)性，在建筑、冶金、化工、航天等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。因此，老師在課堂上講授傳熱學(xué)知識(shí)時(shí)，除了講解教材上的內(nèi)容外，可補(bǔ)充講解該知識(shí)點(diǎn)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，這樣在擴(kuò)大學(xué)生視野的同時(shí)還可啟發(fā)學(xué)生自己將所學(xué)的傳熱學(xué)知識(shí)與本專業(yè)及生產(chǎn)生活實(shí)際結(jié)合起來。比如在講解輻射換熱與對(duì)流換熱的特點(diǎn)時(shí)，可結(jié)合暖通空調(diào)里冷負(fù)荷與得熱量的區(qū)別進(jìn)行講解，在講清楚輻射換熱與對(duì)流換熱特點(diǎn)的同時(shí)還能引導(dǎo)學(xué)生如何將傳熱學(xué)知識(shí)與專業(yè)課知識(shí)結(jié)合起來進(jìn)行思考。

4)改革教學(xué)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容設(shè)置。傳熱學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，很多傳熱規(guī)律都是通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，所以實(shí)驗(yàn)對(duì)傳熱學(xué)的教學(xué)有著十分重要的作用。筆者認(rèn)為傳熱學(xué)課程實(shí)驗(yàn)除了鞏固課堂上所學(xué)理論知識(shí)外，還應(yīng)有意識(shí)培養(yǎng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力。

所以，筆者認(rèn)為傳熱學(xué)課程實(shí)驗(yàn)可不僅局限于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)芗由顚W(xué)生對(duì)傳熱規(guī)律的理解，在做好驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的同時(shí)可出開放性的實(shí)驗(yàn)題目，如如何測量某一對(duì)流換熱過程中流體的對(duì)流換熱系數(shù)等。通過這種開放性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，除培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用傳熱學(xué)知識(shí)的能力外還可培養(yǎng)綜合分析問題及解決問題的能力。

4 結(jié)語

傳熱學(xué)作為建環(huán)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)效果對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)十分重要，而學(xué)生普遍反映傳熱學(xué)難學(xué)。作為傳熱學(xué)任課老師應(yīng)盡力調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，在課堂上多舉生產(chǎn)和生活中的實(shí)例，對(duì)例題和習(xí)題進(jìn)行詳細(xì)講解，使學(xué)生能舉一反三，同時(shí)改革教學(xué)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用傳熱學(xué)知識(shí)的能力、綜合分析問題及解決問題的能力。

[1]吳 怡，雒 婧.“傳熱學(xué)”教學(xué)方法探討[J］.中國電力教育，2011(7):17-18.

[2]趙忠超，周根明，陳育平.“傳熱學(xué)”教學(xué)方法的探索與實(shí)踐[J］.中國電力教育，2009(1):93-94.

[3]章熙民，任澤霈，梅飛鳴.傳熱學(xué)[M］.第5版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.