熱環(huán)境控制課程教學(xué)方法探討

摘 要：熱環(huán)境控制是熱能動(dòng)力工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。針對(duì)課程特點(diǎn)和學(xué)科需求特點(diǎn)，圍繞培養(yǎng)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求，本文從教學(xué)與科研一體化的教學(xué)思想、現(xiàn)代與傳統(tǒng)相結(jié)合的多樣化教學(xué)方法、全方位多層次的考核手段三方面進(jìn)行了有益的教改探討，可以充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：傳熱強(qiáng)化與控制 課程建設(shè) 教學(xué)方法 考核手段

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）01（a）-0098-02

熱環(huán)境控制課程是熱能與動(dòng)力工程專業(yè)一門專業(yè)課，也可作為航天、機(jī)械、電子、化工類相關(guān)專業(yè)的選修課。課程的教學(xué)目的是使本科學(xué)生在學(xué)習(xí)了大學(xué)傳熱學(xué)中的傳熱基本原理基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解、掌握對(duì)相關(guān)工程技術(shù)中傳熱過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化與控制的原理思路與技術(shù)方案，擴(kuò)大知識(shí)面，培養(yǎng)根據(jù)基本原理進(jìn)行技術(shù)研發(fā)、創(chuàng)新的能力。課程教學(xué)以課堂講授為主，輔之以適當(dāng)?shù)恼n堂討論。通過(guò)資料搜集、分析整理、評(píng)判，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)能力；通過(guò)學(xué)生自主擬定設(shè)計(jì)題目、進(jìn)行論證與初步設(shè)計(jì)訓(xùn)練，達(dá)到教學(xué)目的。

熱環(huán)境控制課程的特點(diǎn)是屬于新開設(shè)課程、無(wú)合適教材、涉及面廣、無(wú)習(xí)題；接近研究生選修課、要求學(xué)習(xí)主動(dòng)性；需查找文獻(xiàn)、大量閱讀，發(fā)揮主動(dòng)性進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、撰寫論文；與一般專業(yè)課的課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練不同，主要考察主動(dòng)性、創(chuàng)新性。本課程的教學(xué)正是圍繞培養(yǎng)能從事熱動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行管理和經(jīng)營(yíng)銷售等方面工作的高級(jí)復(fù)合型技術(shù)人才展開的，結(jié)合我校本科教學(xué)要點(diǎn)“以學(xué)生為本、以教學(xué)為教師第一要?jiǎng)?wù)，重點(diǎn)推進(jìn)教學(xué)方法和考試方法改革”，依照培養(yǎng)高質(zhì)量復(fù)合型人才的人才培養(yǎng)目標(biāo)，以教學(xué)與科研一體化為教學(xué)思想，為深化教學(xué)改革進(jìn)行了積極的探索，并從中獲得了一些有益的啟示。

1 教學(xué)與科研一體化的教學(xué)思想

熱環(huán)境控制的教學(xué)與科研是相對(duì)獨(dú)立又是一個(gè)具有內(nèi)在聯(lián)系的、不可分割的統(tǒng)一體的兩項(xiàng)活動(dòng)，在適宜的條件下，兩者可以得到強(qiáng)化，并相輔相成、互為促進(jìn)。高校教學(xué)與科研一體化的基本思想基于建設(shè)具有地方工科特色的現(xiàn)代教育教學(xué)，以科研項(xiàng)目為依托，堅(jiān)持側(cè)重工程和應(yīng)用的研究型教學(xué)和科研思想，致力于教學(xué)與科研一體化的探索和實(shí)踐，使教學(xué)促進(jìn)科研，科研服務(wù)教學(xué)。教學(xué)與科研一體化的教學(xué)思想在熱環(huán)境控制課程教學(xué)中體現(xiàn)為：通過(guò)理論的教學(xué)、科研活動(dòng)和課程設(shè)計(jì)等，使學(xué)生適度地參與相關(guān)的科研項(xiàng)目中來(lái)，既可以鞏固學(xué)生的理論基礎(chǔ)，又可以加強(qiáng)本科生教育與實(shí)際課題的聯(lián)系。熱環(huán)境控制課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)進(jìn)程和教學(xué)方法都是按照這種教學(xué)思想進(jìn)行。

教學(xué)組主持完成和正在進(jìn)行的課題有973課題、863課題、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等縱向課題，也有和航天院所、公司企業(yè)之間的橫向課題。這些課題涉及了強(qiáng)化換熱、計(jì)算傳熱及多相流動(dòng)和相變換熱等各研究方向。通過(guò)科研活動(dòng)不僅提高了教師的科研能力和學(xué)術(shù)水平，開拓了教師的知識(shí)面，同時(shí)為教學(xué)提供了第一手科學(xué)前沿資料，豐富了教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)水平。課堂教學(xué)時(shí)，授課教師注重聯(lián)系實(shí)際及本人的科研成果和他人的科研成果，使授課變得更加生動(dòng)活潑，從而提高了教學(xué)質(zhì)量。如，圍繞863課題中近地空間飛行器熱控和熱防護(hù)研究，從課堂教學(xué)、理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等多方面設(shè)計(jì)了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。在課堂教學(xué)中，把項(xiàng)目的內(nèi)容（包括近地空間飛行器的工作原理、熱環(huán)境和特有熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路和方法）融入到導(dǎo)熱強(qiáng)化與控制原理、對(duì)流傳熱強(qiáng)化與控制原理、輻射換熱強(qiáng)化與控制原理、耦合換熱與傳熱過(guò)程的強(qiáng)化與控制、新技術(shù)領(lǐng)域中的傳熱強(qiáng)化與控制問(wèn)題等章節(jié)中，同時(shí)利用部分課堂時(shí)間開設(shè)了幾個(gè)由淺入深的專題學(xué)術(shù)講座。為了增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，利用學(xué)生業(yè)余時(shí)間，帶領(lǐng)學(xué)生參觀相關(guān)的科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)一系列教學(xué)，學(xué)生不但理解了熱環(huán)境控制課程的基礎(chǔ)理論知識(shí)，真正把傳熱學(xué)理論知識(shí)拓展到實(shí)際應(yīng)用中來(lái)。同時(shí)也了解了科研的基本程序、基本方法，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和思維能力，為將來(lái)參加社會(huì)工作或科研工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 現(xiàn)代與傳統(tǒng)相結(jié)合的多樣化教學(xué)方法

多媒體技術(shù)教學(xué)，已在眾多課程中得到了大量的運(yùn)用。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，多媒體技術(shù)輔助教學(xué)也存在一些弱點(diǎn)和缺陷。例如，多媒體教學(xué)容易分散學(xué)生的注意力等，因此，本課程靈活運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段和傳統(tǒng)教學(xué)手段，像錄像、小黑板、多媒體、課程互動(dòng)討論、學(xué)生上臺(tái)講等多種教學(xué)手段，有效地提高學(xué)生上課的注意力，調(diào)動(dòng)學(xué)生課上主動(dòng)性和課后思考的學(xué)習(xí)積極性，并且培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考能力。教學(xué)的主要內(nèi)容、授課教案等都可以在網(wǎng)站上瀏覽，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)了解該課程的主要內(nèi)容。網(wǎng)上教學(xué)與答疑可以通過(guò)傳熱學(xué)精品課程網(wǎng)站（資源共享課）進(jìn)行。為了增強(qiáng)教師與學(xué)生的聯(lián)系，解決學(xué)生對(duì)于該課程存在的一些疑問(wèn)，并及時(shí)了解學(xué)生對(duì)于本課程的反響，我們還開設(shè)了微信群和QQ群進(jìn)行教學(xué)討論和答疑交流；另外網(wǎng)站設(shè)置了資源共享區(qū)，為授課教師與學(xué)生之間建立了資源共享的渠道。

講解課程時(shí)，積極引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，學(xué)習(xí)理解基本概念、基本理論和基本計(jì)算方法。為使學(xué)生更好地理解和掌握課程基本知識(shí)，講解的例題都與實(shí)際生活和科研項(xiàng)目相聯(lián)系。比如講解緒論的時(shí)候，筆者在講課時(shí)問(wèn)學(xué)生，人們?cè)诙煲恢皇治砧F棒另一只手握木棒時(shí)，為什么感覺(jué)握鐵棒的手比握木棒的手更冰冷？為什么蔬菜大棚里的溫度比大棚外的溫度高？神舟飛船是如何克服大氣燒蝕返回地面的？于是學(xué)生就有了反應(yīng)，開始思考。這樣一來(lái)，自然而然，老師就把學(xué)生引入下面要介紹的導(dǎo)熱強(qiáng)化、對(duì)流換熱強(qiáng)化和輻射換熱強(qiáng)化等基本原理和控制手段。通過(guò)這些問(wèn)題的提出，學(xué)生可以知道學(xué)習(xí)這門課以后，能夠運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識(shí)解決哪些實(shí)際問(wèn)題，學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，就不會(huì)盲目，大大激發(fā)了他們學(xué)習(xí)這門課程的興趣，引導(dǎo)學(xué)生從傳熱學(xué)的角度去發(fā)現(xiàn)、分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題，真正學(xué)會(huì)如何利用傳熱學(xué)知識(shí)去控制熱環(huán)境。

3 N+1的考核手段

考試方式改革如何客觀、公正、有效地考核學(xué)生，如何摒棄一張考卷定乾坤的現(xiàn)象，一直是廣大教師探討的問(wèn)題。對(duì)于絕大多數(shù)大學(xué)課程來(lái)說(shuō)，尤其是一些工科課程，我們所要考查的決不是學(xué)生記憶公式的能力，而是學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。因此，怎樣通過(guò)考試來(lái)考查學(xué)生綜合運(yùn)用傳熱學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力就很值得我們思考。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了N+1全方位多層次的考核辦法，辦法的內(nèi)容如下：

（1）課堂提問(wèn)，考核學(xué)生學(xué)習(xí)情況、表達(dá)能力與課堂出勤情況，以提高學(xué)生聽課的積極性和思考問(wèn)題的獨(dú)立性。

（2）平時(shí)小測(cè)驗(yàn)，考核學(xué)生知識(shí)積累能力與平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度。

（3）課程設(shè)計(jì)，考核學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。

要求：構(gòu)思、提出一種熱環(huán)境控制技術(shù)方案，并進(jìn)行基本的論證。沒(méi)有應(yīng)用領(lǐng)域限制，充分發(fā)揮。最后經(jīng)過(guò)老師評(píng)定較好的方案將有機(jī)會(huì)上臺(tái)展示并講述5～10分鐘。

（4）課后資料查閱，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，通過(guò)文獻(xiàn)了解專業(yè)領(lǐng)域的最新進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

要求：自擬題目，要求圖文并茂，按正規(guī)學(xué)術(shù)論文形式撰寫，必須有自己的觀點(diǎn)或認(rèn)識(shí)?？蛇x擇下列之一：①針對(duì)某一工程領(lǐng)域的熱環(huán)境控制技術(shù)，進(jìn)行文獻(xiàn)資料綜述、評(píng)價(jià)、分析，每人至少查找20篇國(guó)內(nèi)外較新的論文（近10年）、技術(shù)報(bào)告及應(yīng)用介紹。②針對(duì)某一傳熱方式的熱環(huán)境控制技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展，進(jìn)行文獻(xiàn)資料綜述、評(píng)價(jià)、分析，每人至少查找20篇國(guó)內(nèi)外較新的論文（近10年）、技術(shù)報(bào)告及應(yīng)用介紹。

（5）期末考試采取閉卷形式，進(jìn)行基本概念、原理考試，加深學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)和傳熱強(qiáng)化與控制的理解。

4 結(jié)論

熱環(huán)境控制是一種改善傳熱性能的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。通過(guò)對(duì)熱環(huán)境控制的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解如何改善提高熱傳遞的速率，以達(dá)到利用最經(jīng)濟(jì)的設(shè)備來(lái)傳遞規(guī)定的熱量，或是用最經(jīng)濟(jì)的冷卻來(lái)保護(hù)高溫部件安全，或是用最高的熱效率來(lái)實(shí)現(xiàn)能源合理利用。不僅為專業(yè)知識(shí)拓展提供有效的手段，也是培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的重要環(huán)節(jié)。

我們對(duì)“熱環(huán)境控制”課程教學(xué)方法的進(jìn)行了探討，主要目的就是提高教學(xué)效果，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的主動(dòng)性和積極性，使他們?cè)谟邢薜膶W(xué)習(xí)時(shí)間中掌握熱量傳遞的高效途徑和控制方法，為后繼的專業(yè)課學(xué)習(xí)提供必要的基礎(chǔ)理論知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生分析解決工程問(wèn)題的能力。

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