“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程教學(xué)效果探究

孟慶敏

摘要：“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，具有知識點(diǎn)多并相對獨(dú)立、內(nèi)在規(guī)律性知識融合力度不夠的特點(diǎn)。結(jié)合普通高等工科院校學(xué)生的實(shí)際情況，從提高教師的教學(xué)水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果兩個(gè)方面，從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高該課程的教學(xué)效果等方面進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：熱質(zhì)交換原理與設(shè)備；教學(xué)方法；教學(xué)效果

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0147-02

“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，[1，2]是將“空氣調(diào)節(jié)”、“供熱工程”、“制冷技術(shù)”、“工業(yè)通風(fēng)”等專業(yè)課程中牽涉到流體熱質(zhì)交換原理及相應(yīng)設(shè)備的內(nèi)容抽出，經(jīng)過整理、充實(shí)而形成的一門課程。整個(gè)課程不僅覆蓋面廣，且各章內(nèi)容相互比較獨(dú)立，整體邏輯性較差，這就形成了這門課程如下特點(diǎn)：知識點(diǎn)多并相對獨(dú)立，內(nèi)在規(guī)律性知識融合力度不夠。這樣一門課程，對于授課教師的知識面及授課技能與方法是一種挑戰(zhàn)，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)歸納及演繹能力也有較高的要求。

本文針對“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程的這些特點(diǎn)，結(jié)合普通高等工科院校學(xué)生的實(shí)際情況，從提高教師的教學(xué)水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果兩個(gè)方面，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”教學(xué)效果進(jìn)行了探討。

一、提高教師素質(zhì)

教師是學(xué)生知識增長和思想進(jìn)步的導(dǎo)師，教師的一言一行，都會對學(xué)生產(chǎn)生影響。當(dāng)今社會對當(dāng)代大學(xué)教師應(yīng)具備的素質(zhì)提出了更高的要求，除了教師愛崗敬業(yè)、良好的師德等傳統(tǒng)要求，還要求教師具有新的教學(xué)理念和教學(xué)方法。作為一名當(dāng)代大學(xué)教師，不僅要具有廣博的專業(yè)知識，掌握所授學(xué)科教學(xué)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還要深入了解當(dāng)代大學(xué)生的生理、心理和行為特點(diǎn)。特別地，也要研究不同個(gè)人的具體情況，采用靈活的教學(xué)方式方法，因材施教，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

如今，青年教師占全國高校教師總數(shù)比例高達(dá)62%。對于廣大青年教師而言，研究和掌握教學(xué)藝術(shù)，逐步形成個(gè)人的教學(xué)風(fēng)格，這對于教師自身的成長以及提高教學(xué)質(zhì)量都非常必要。青年教師應(yīng)當(dāng)發(fā)揮本身與大學(xué)生年齡相近的優(yōu)勢，在學(xué)生中間樹立教師的人格魅力和建立“自己人”效應(yīng)，學(xué)生一旦對教師產(chǎn)生“自己人”感覺，就會逐步對課程產(chǎn)生興趣。[3]這就要求青年教師了解教學(xué)規(guī)律并掌握專業(yè)教學(xué)方法，了解并掌握教育學(xué)、心理學(xué)的理論和方法，并將這些理論和方法靈活運(yùn)用到日常教學(xué)工作中，不斷提高教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)水平。

二、組織活躍的課堂氛圍

大學(xué)課程教學(xué)主要包括課堂教學(xué)、試驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，其中，課堂教學(xué)是教學(xué)的基本形式，也是試驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)，在大學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)生活中占有重要的地位。但是，現(xiàn)在的課堂教學(xué)仍然普遍存在以教師為中心的思想，整個(gè)課堂教學(xué)以教師“灌輸式”教學(xué)為主，教師只管“教”，不管“學(xué)”。相較于這種消極的課堂氛圍，教師應(yīng)當(dāng)努力營造一種積極的教學(xué)氛圍，筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面考慮：一是通過課前的時(shí)間積極與學(xué)生交流，了解學(xué)生的狀態(tài)和想法，以便在后面的課堂中有效地將課堂內(nèi)容與學(xué)生感興趣的東西相聯(lián)系；或者在課堂中穿插學(xué)生關(guān)心的問題，以便迅速抓住其注意力。二是借鑒歐美課堂教學(xué)方法，注意課堂多樣化，加強(qiáng)教師與學(xué)生之間真正平等的互動。在互動過程中，教師改變傳統(tǒng)教學(xué)中的“高高在上”的審判者態(tài)度，做到從學(xué)生出發(fā)，以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生的自信，鼓勵(lì)并引導(dǎo)學(xué)生展現(xiàn)自己的理解，允許學(xué)生犯錯(cuò)，不以標(biāo)準(zhǔn)答案或簡單的對錯(cuò)給學(xué)生最終結(jié)論。比如說，給定一個(gè)熱量交換要求，讓學(xué)生選擇熱量交換設(shè)備，調(diào)動學(xué)生積極發(fā)言。在這個(gè)過程中，首先，讓同學(xué)們從第一直覺給出自己的方案；然后，讓同學(xué)們結(jié)合熱質(zhì)交換原理這門課給出較深入的方案；最后，讓同學(xué)們相互分析所提出的方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性等。在整個(gè)過程中，學(xué)生處于一種輕松活潑的氛圍中，更有利于理解并應(yīng)用專業(yè)知識，有利于知識的傳播和培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新精神。

三、合理安排教學(xué)內(nèi)容

“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程主要由兩大部分組成，即原理和相應(yīng)設(shè)備。由于本課程是將原專業(yè)中的供暖工程、區(qū)域供熱、工業(yè)通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)、空調(diào)用制冷技術(shù)等課程中牽涉到流體熱質(zhì)交換原理及相應(yīng)設(shè)備的內(nèi)容抽出整合而成的一門課程，所以，課程涉及面廣，知識點(diǎn)比較零碎，容易給學(xué)生造成系統(tǒng)性不強(qiáng)、邏輯性較差的印象，這就要求教師在把握本課程的體系結(jié)構(gòu)方面作出努力。

首先，要講好緒論中的內(nèi)容，以便使學(xué)生建立起對本門課程的整體的系統(tǒng)印象，[4，5]并且在后面的理論和設(shè)備學(xué)習(xí)中，不斷加深學(xué)生從整體擴(kuò)展到具體知識點(diǎn)的理念。

其次，對于理論部分，筆者認(rèn)為要做到以下兩點(diǎn)：第一，雖然課程原理部分公式繁多，內(nèi)容復(fù)雜，但是與先導(dǎo)課程中的“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”和“流體力學(xué)”有很好的銜接性和類比性。如果學(xué)生對上述課程掌握不好的話，教師需對工程熱力學(xué)中焓濕圖的構(gòu)成和空氣各狀態(tài)參數(shù)以及流體力學(xué)、傳熱學(xué)中動量傳遞、熱量傳遞的相關(guān)概念和基本定律進(jìn)行回顧，并且在教學(xué)過程中不斷強(qiáng)化學(xué)生自己通過類比的方式理解知識點(diǎn)。第二，提倡基本公式的推導(dǎo)，要求學(xué)生掌握重點(diǎn)公式的物理意義及各項(xiàng)參數(shù)的物理含義。通過推導(dǎo)公式可以使學(xué)生理解基本公式的來龍去脈，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生對基本公式進(jìn)行拓展，得到更多的相關(guān)公式。另外，通過公式推導(dǎo)也讓學(xué)生學(xué)會一種處理問題的方法，通過這些方法的介紹來說明公式的產(chǎn)生及適用條件，從而加深對其的理解和記憶。在推導(dǎo)過程中，始終強(qiáng)化學(xué)生對“取微元體”方法的理解和應(yīng)用。

最后，對于設(shè)備部分，這是熱工計(jì)算的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，可以從以下三步展開教學(xué)：第一步，建立學(xué)生對設(shè)備組成及結(jié)構(gòu)的直觀印象；第二步，通過選取典型設(shè)備介紹詳細(xì)計(jì)算過程；第三步，通過對所有設(shè)備的橫向比較和與理論部分的縱向聯(lián)系，回顧和應(yīng)用本課程原理部分的知識，解決實(shí)際傳熱傳質(zhì)問題，引導(dǎo)學(xué)生做優(yōu)化思考。

四、與工程實(shí)際和科研相結(jié)合

我國現(xiàn)在高校畢業(yè)生的去向主要是就業(yè)和繼續(xù)深造，對于大三的學(xué)生來講，他們已經(jīng)基本明確了自己的畢業(yè)去向，多數(shù)人是進(jìn)入專業(yè)相關(guān)行業(yè)，解決與專業(yè)相關(guān)的問題。那么，如果教學(xué)內(nèi)容與將來學(xué)生可能從事的工程實(shí)際相結(jié)合，必然會大大提高學(xué)生的興趣。將書本知識與實(shí)際工程應(yīng)用相聯(lián)系一直是工科學(xué)生的弱項(xiàng)。因此，在“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”的教學(xué)過程中，教師應(yīng)通過具有工程背景的案例將教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際緊密聯(lián)系起來，努力激發(fā)學(xué)生興趣。比如，在講授熱質(zhì)傳遞的理論時(shí)，可以對健身中心的游泳池進(jìn)行舉例，說明游泳池中水的蒸發(fā)問題，解決向游泳池補(bǔ)水時(shí)間及水量的實(shí)際問題。通過該例子，使學(xué)生感受到熱質(zhì)傳遞現(xiàn)象就在自己身邊，并且對他們的就業(yè)有切實(shí)的幫助，樹立知識是有用的這樣一種概念，從而增強(qiáng)他們對本課程的學(xué)習(xí)興趣。

另外，需要注意教學(xué)與科研之間的結(jié)合，使二者相輔相成，相得益彰。這不僅有利于知識的傳播，還對學(xué)生未來從事科研以及教師本身的科研活動有幫助。大學(xué)生處于一種對新鮮事物的有著強(qiáng)烈好奇的階段，如果將最新的科研成果、科研動向和具體的科研問題融入到教學(xué)中，同樣會引起學(xué)生極大的興趣，學(xué)生不再認(rèn)為這些知識是一直存在的、舊的，而是新鮮的、不斷更新的。比如，在講授空氣中水分子遷移的問題時(shí)，涉及到傳質(zhì)速率問題，可以引導(dǎo)學(xué)生向室內(nèi)甲醛等污染物的揮發(fā)和轉(zhuǎn)移進(jìn)行思考，引入國際該領(lǐng)域的研究前沿和研究熱點(diǎn)，深化學(xué)生對基本理論的理解、掌握和應(yīng)用。

五、豐富教學(xué)手段

鑒于“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”這門課程的特點(diǎn)，豐富的教學(xué)手段也是激發(fā)學(xué)生學(xué)好該課程的關(guān)鍵。目前主要的教學(xué)手段有板書教學(xué)和多媒體教學(xué)，筆者認(rèn)為在本課程中將二者相結(jié)合更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。

板書是一種課堂藝術(shù)，是教師口語的書面表達(dá)形式，是課堂上教師常用的教學(xué)輔助手段。而在時(shí)興多媒體教學(xué)的今天，板書在教學(xué)中越來越被老師忽略，尤其是當(dāng)代大學(xué)青年教師，一方面沒有受到系統(tǒng)的師范教育，在板書方面沒有經(jīng)驗(yàn)；另一方面，大多數(shù)青年教師來自高校，多年的科研報(bào)告生涯使他們過度依賴多媒體。筆者認(rèn)為，板書能夠發(fā)揮對課堂知識的規(guī)劃性、整體性功能，仍然應(yīng)該是課堂教學(xué)的重要組成部分。

本課程的重要特點(diǎn)是內(nèi)容相互比較獨(dú)立，整體邏輯性較差，那么，教師在課堂板書過程中就可以以一個(gè)點(diǎn)展開建立知識內(nèi)在的邏輯順序，使學(xué)生一步步跟著教師的思路建立部分與部分之間，部分與整體之間的關(guān)系。這些都可以從板書上清晰地反映出來，學(xué)生只要把握了板書，實(shí)際上也就把握了教材的整體框架，這對于學(xué)生理解和把握教材內(nèi)容來說都是十分有益的。

比如，對于第二章傳熱傳質(zhì)原理部分，教師可以通過板書給學(xué)生建立從基本概念到基本過程，從基本過程再到基本原理，然后，基本原理部分再分別包括擴(kuò)散傳質(zhì)中的傳質(zhì)微分方程和斯蒂芬定律以及對流傳質(zhì)中的傳質(zhì)邊界層微分方程等。如果這些僅僅在多媒體課件中展示，則很容易給學(xué)生造成一閃而過的印象，學(xué)生對整體框架不清楚，就會認(rèn)為學(xué)習(xí)內(nèi)容多而亂，從而失去學(xué)習(xí)興趣，反之，則能夠激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。對于后面幾章的教學(xué)也是同樣的道理。因此可以看出，板書能夠大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

多媒體教學(xué)作為現(xiàn)代化的教學(xué)手段已被高校教師廣泛使用，主要是借助多媒體課件來完成教學(xué)活動。在“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程教學(xué)中，可以通過多媒體工具建立抽象的原理知識與直觀的設(shè)備之間的聯(lián)系，發(fā)揮多媒體的圖文聲像的優(yōu)勢，培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的思維能力。但是，教師應(yīng)當(dāng)注意掌握好多媒體使用的“度”，避免將大段的文字、公式、計(jì)算過程直接打在屏幕上，講課時(shí)照“屏”宣科，以致教學(xué)對象對所學(xué)內(nèi)容難以消化。

多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)各有優(yōu)勢和不足，應(yīng)當(dāng)彼此取長補(bǔ)短，相輔相成，既發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知主體作用。只有兩者互為兼容，才能把教學(xué)工作做得更好。

六、改進(jìn)考核方式

傳統(tǒng)的課程考核方式一般采用閉卷考試的形式，結(jié)合平時(shí)成績，按一定比例最終評定課程成績。這樣的考試內(nèi)容和形式趨于定向化，只能考查學(xué)生對已有專業(yè)知識的記憶水平，體現(xiàn)不出學(xué)生的應(yīng)用知識的能力和解決問題的能力，不利于發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，因此，必須對現(xiàn)行考核方式進(jìn)行全面改進(jìn)。

鑒于“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”是一門聯(lián)系基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的平臺課，考核時(shí)應(yīng)該既注重考查學(xué)生對專業(yè)知識的掌握，又注重檢驗(yàn)學(xué)生應(yīng)用這些知識解決實(shí)際工程問題的能力?；谝陨峡紤]，筆者認(rèn)為將本課程的考核分為以下三個(gè)部分比較合理。第一部分為卷面考試，占總成績的50%?？荚噧?nèi)容包括基礎(chǔ)知識點(diǎn)和具有工程背景的綜合性試題，重點(diǎn)考查學(xué)生的基本概念、基本解題能力和推導(dǎo)運(yùn)算能力，同時(shí)考查學(xué)生分析實(shí)際工程問題，將書本理論知識與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來的能力。第二部分為論文加課堂PPT介紹，占總成績的30%，這一部分的考核通過給學(xué)生提供一些研究課題，要求學(xué)生自己收集資料，完成對問題的分析、研究和解決，最終形成研究報(bào)告，并以PPT的形式在課堂上做匯報(bào)。通過這一過程，以學(xué)生感興趣的方式鍛煉學(xué)生運(yùn)用本門課程的能力，激發(fā)學(xué)生的興趣。第三部分為課后習(xí)題、課堂提問和考勤。通過這些方式將一次考試的“一錘定音”改為多階段的考核，這樣一方面有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也便于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足并及時(shí)加以改進(jìn)。

七、結(jié)語

筆者作為一個(gè)青年教師，結(jié)合自己在“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”中的教學(xué)體驗(yàn)，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”的教學(xué)效果進(jìn)行了一些思考，對本課程以及教學(xué)方法的認(rèn)識也在不斷深化。其他老師的一些教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)方法也對筆者的教學(xué)有所啟發(fā)和幫助?？傊?，在教學(xué)中應(yīng)該通過學(xué)習(xí)和借鑒，不斷總結(jié)，不斷完善，促進(jìn)教學(xué)水平的提高。

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（責(zé)任編輯：王意琴）