關(guān)于提高《冶金傳輸原理》課程學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)改革探討

何飛（安徽工業(yè)大學(xué)　冶金工程學(xué)院，安徽　馬鞍山　243002）

關(guān)于提高《冶金傳輸原理》課程學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)改革探討

何飛
（安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院，安徽馬鞍山243002）

摘要：針對《冶金傳輸原理》課程的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，詳細(xì)剖析了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高的主要原因，并進(jìn)一步探討提出了提高本課程學(xué)習(xí)興趣的教改措施，需要注重課程緒論的介紹、加強(qiáng)教學(xué)和科研的結(jié)合、精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)過程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，不斷改善教學(xué)質(zhì)量。研究結(jié)果具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義和較高的借鑒價值。

關(guān)鍵詞：冶金傳輸原理；學(xué)習(xí)興趣；教學(xué)改革

Abstract:Based on the characteristics of the course of metallurgy transport principle and the practice of teach-ing，this paper analyzes explicitly the reason why students do not show interest in this course, further proposed the methods of teaching reform for improving learning interest in this course. Teachers should put emphasis on the course introduction，strengthen the combination of teaching and scientific research，and design elaborately the classroom teaching process，so as to constantly improve students' motivations and initiatives and the teaching quality of this course. The results of this study have strong practical significance and high reference value.

Keywords:metallurgy transport principle; learning interest; teaching reform

引言

在國內(nèi)各大高校的冶金工程等相關(guān)專業(yè)，均開設(shè)了《冶金傳輸原理》這門重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，它是研究冶金過程傳輸現(xiàn)象的規(guī)律及其在冶金工藝中的應(yīng)用，其教學(xué)目的是使學(xué)生掌握冶金過程三傳的基本概念、基本理論和基本解析方法，掌握三傳之間的類比關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用三傳原理去分析、研究和解決冶金過程復(fù)雜的工程問題的能力，為后續(xù)《鋼鐵冶金學(xué)》等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及為學(xué)生將來從事相關(guān)冶金生產(chǎn)、科研等工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以該課程在本科生和研究生教學(xué)中具有舉足輕重的地位，但是長期以來在教學(xué)過程中不斷有學(xué)生反映對該課程學(xué)習(xí)興趣不高或沒有學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，教學(xué)效果不太理想，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)值得深思，亟待改善。俗話說，興趣是最好的教師，是學(xué)習(xí)的動力，所以筆者認(rèn)為如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣是改善教學(xué)質(zhì)量和提高學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵。為此本文結(jié)合課程自身特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)踐，詳細(xì)分析了學(xué)生對《冶金傳輸原理》課程學(xué)習(xí)興趣不高的原因，并探討了提高該課程學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)改革措施。

一、《冶金傳輸原理》課程學(xué)習(xí)興趣不高的原因分析

《冶金傳輸原理》課程主要內(nèi)容是動量傳輸、熱量傳輸和質(zhì)量傳輸三大部分，實(shí)際上是介紹用數(shù)學(xué)物理方法定量研究相關(guān)冶金過程實(shí)際問題。關(guān)于傳輸原理中定量研究冶金問題的一般步驟是：首先要對實(shí)際復(fù)雜的冶金過程進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)和分析，建立簡化的物理模型，然后應(yīng)用相關(guān)的數(shù)學(xué)語言描述出來，建立對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，確立初始條件和邊界條件，求得解析解或數(shù)值解，通過數(shù)學(xué)解析法、相似原理-模型實(shí)驗(yàn)法、數(shù)值計(jì)算等合適方法定量研究冶金問題。該課程內(nèi)容決定了其具有以下特點(diǎn)：

（1）理論性非常強(qiáng)，涉及到流體動力學(xué)、傳熱學(xué)和成熟的傳質(zhì)理論、衡算方程式的推導(dǎo)，同時又要應(yīng)用三傳理論來解決實(shí)際冶金問題，改進(jìn)和優(yōu)化各種冶金工藝過程和設(shè)備設(shè)計(jì)、操作、控制水平，所以該課程實(shí)踐性也非常強(qiáng)，而很多學(xué)生的冶金專業(yè)知識仍較薄弱，對冶金過程尚不清楚，更何況將復(fù)雜冶金問題數(shù)學(xué)化并求解分析，難免導(dǎo)致理論與實(shí)際冶金過程的應(yīng)用脫節(jié)。

（2）涉及的數(shù)理解析繁多枯燥，物理概念和規(guī)律、數(shù)學(xué)模型、公式多且抽象難懂，并且很多物理量都是隨時間和空間變化的函數(shù)，導(dǎo)致很多數(shù)學(xué)模型都是偏微分方程，推導(dǎo)和求解過程繁瑣，實(shí)際應(yīng)用計(jì)算過程比較復(fù)雜，比如流體流動的連續(xù)性方程、黏性流體動量平衡方程、熱量傳輸微分方程等。由于該課程具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，所以在學(xué)習(xí)過程中需要數(shù)學(xué)和物理等基礎(chǔ)知識的支撐和綜合運(yùn)用，如果學(xué)生對高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)等課程掌握不扎實(shí)，再加上初次接觸理解困難，那么做到融會貫通更是不易，所以學(xué)習(xí)過程難免感到很吃力，久而久之將嚴(yán)重降低學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（3）涉及的課程內(nèi)容多，系統(tǒng)性很難把握，知識點(diǎn)分散，重點(diǎn)和難點(diǎn)較多，但教學(xué)課時又在不斷減少，由以前的120學(xué)時逐步減少到目前的80學(xué)時，而教學(xué)內(nèi)容并未減少，必然導(dǎo)致很多內(nèi)容無法深入講解。并且在教學(xué)方法上如果仍停留在傳統(tǒng)的借助于反復(fù)強(qiáng)調(diào)概念和大量板書，很容易使學(xué)生對繁瑣、枯燥的教學(xué)過程產(chǎn)生乏味的感覺。

這些課程特點(diǎn)是導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高和教師教學(xué)效果不理想的主要原因，所以普遍認(rèn)為該課程教師難教、學(xué)生難學(xué)[1-4]。此外，學(xué)生對《冶金傳輸原理》課程的認(rèn)識也有誤區(qū)，不知道為什么學(xué)和學(xué)了有什么用，沒有體會到傳輸原理在基礎(chǔ)工程科學(xué)發(fā)展中的重要性，沒有體會到《冶金傳輸原理》課程培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，沒有體會到該課程對培養(yǎng)觀察能力、思維能力和創(chuàng)新能力的重要性，也沒有體會到用傳輸原理解決實(shí)際冶金問題的價值和重要性。學(xué)生的這些認(rèn)識誤區(qū)也導(dǎo)致了對本課程不夠重視，學(xué)習(xí)積極性不高。

二、提高《冶金傳輸原理》課程學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)改革措施

（一）注重課程緒論的介紹，提高學(xué)習(xí)興趣

緒論是本課程的第一次課，學(xué)生一般注意力較集中，對本課程會充滿好奇或期待，為了有個良好的開端，應(yīng)特別注重緒論的介紹?！兑苯饌鬏斣怼氛n程的緒論，主要包括課程的性質(zhì)、主要內(nèi)容和特點(diǎn)、教學(xué)目的、研究對象、研究方法、教材和參考資料、學(xué)習(xí)方法和經(jīng)驗(yàn)、考核方式等。在介紹緒論時，教師可以使學(xué)生了解課程發(fā)展的歷史、與課程有關(guān)的科學(xué)家故事、生活中的三傳現(xiàn)象或問題、傳輸原理在冶金過程中的應(yīng)用實(shí)例、本學(xué)科發(fā)展前沿動態(tài)等，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。比如動量傳輸發(fā)展為流體力學(xué)，經(jīng)歷了靜力學(xué)、理想流體力學(xué)、流體動力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)四個階段，通過簡要介紹動量傳輸發(fā)展簡史和熱點(diǎn)問題（如紊流流動等），激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動量傳輸?shù)呐d趣；還有熱量傳輸發(fā)展，其發(fā)展簡史按照三種傳熱方式：傳導(dǎo)、對流和熱輻射，分別經(jīng)歷了各自獨(dú)特的歷程，到上世紀(jì)70年代又形成了一個新興分支——數(shù)值傳熱學(xué)，通過介紹傳熱學(xué)發(fā)展史的一些歷史故事以及傳熱學(xué)發(fā)展中存在的一些困境，如傳熱學(xué)中的線性理論和概念與非線性問題的矛盾、極端條件下的傳熱現(xiàn)象與常規(guī)傳熱理論的矛盾等[5]，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱量傳輸?shù)呐d趣。通過緒論的介紹，應(yīng)該讓學(xué)生初步較全面的認(rèn)識本課程，知道為什么學(xué)和學(xué)它有什么用。

（二）加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，提高學(xué)習(xí)興趣

第一，增強(qiáng)與日常生活和專業(yè)關(guān)系密切的教學(xué)內(nèi)容，這就需要教師掌握教學(xué)大綱和本課程教材，收集和積累涉及傳輸現(xiàn)象的趣味性強(qiáng)的生活事例和應(yīng)用性強(qiáng)的冶金工程案例，將其作為教學(xué)素材，在介紹枯燥的傳輸理論、定律和公式推導(dǎo)時，就可以結(jié)合傳輸原理在日常生活和冶金過程中的應(yīng)用，不僅可以改變學(xué)生對這門課重要性的認(rèn)識和激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，也加深了學(xué)生對專業(yè)知識的理解。第二，加強(qiáng)教學(xué)和科研的結(jié)合，這就需要教師進(jìn)行科研工作，掌握所授學(xué)科的前沿信息，將其轉(zhuǎn)化到教學(xué)中，在向?qū)W生傳授知識時，有意識地把科研心得體會和科研成果融入課堂教學(xué)，豐富并補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，真正做到深入淺出，使課程內(nèi)容具有前沿性、啟發(fā)性，并可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，逐漸提高教學(xué)質(zhì)量。比如根據(jù)相似原理設(shè)計(jì)水模型實(shí)驗(yàn)優(yōu)化工業(yè)現(xiàn)場轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包、中間包和結(jié)晶器冶金過程鋼液流場、溫度場和濃度場，這個科研實(shí)例可以加深學(xué)生對相似原理的認(rèn)識，以及了解運(yùn)用相似理論解決實(shí)際問題的具體方法和過程。第三，注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在課堂教學(xué)的課時外，安排有8個課時的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括流體流速及流量測定實(shí)驗(yàn)、邊界層特性實(shí)驗(yàn)、空氣縱掠平板時局部換熱系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)、空氣縱掠平板時流動邊界層和熱邊界層的測量。通過這四個重要實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解一些抽象的傳輸現(xiàn)象、理論和概念，提高其學(xué)習(xí)興趣。第四，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)在解決冶傳問題的實(shí)踐教學(xué)。在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時外，安排4個課時的上機(jī)內(nèi)容，包括平板二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的數(shù)值計(jì)算、平板一維非穩(wěn)態(tài)的數(shù)值計(jì)算等。很多復(fù)雜的冶金問題，運(yùn)用傳輸原理建立數(shù)學(xué)模型后，很難求得解析解，必須借助計(jì)算機(jī)技術(shù)（如自編程序或CFD軟件）求得數(shù)值解才能分析，所以通過上機(jī)實(shí)踐使學(xué)生初步了解數(shù)值計(jì)算方法及在冶金過程中應(yīng)用的重要性。

（三）精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)過程，提高學(xué)習(xí)興趣

課程教學(xué)過程的設(shè)計(jì)包括教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)語言的組織和教學(xué)手段選擇等。關(guān)于《冶金傳輸原理》課程，對一堂課的教學(xué)過程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，回顧上一節(jié)課主要內(nèi)容，適當(dāng)提問并結(jié)合課后作業(yè)情況掌握學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握程度。其次，介紹新課時應(yīng)向?qū)W生說明這節(jié)課學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)和目的以及知識背景，可以巧設(shè)一些相關(guān)的疑問，啟發(fā)式教學(xué)，比如，在準(zhǔn)備介紹輻射換熱時，可以問學(xué)生：在冬季的晴天，白天和晚上空氣溫度相同，為什么白天感覺暖和，晚上卻感覺冷？因?yàn)榘滋旌屯砩先梭w向空氣傳遞的熱量相同，且均要向溫度很低的太空輻射熱量。但白天和晚上的差別在于：白天可以吸收來自太陽的輻射能量，而晚上卻不能，所以晚上感覺會更冷一些。這個問題不僅貼近生活，而且引起學(xué)生興趣，為引入新內(nèi)容做鋪墊。學(xué)生的好奇心非常強(qiáng)，一個好的問題能引導(dǎo)他們積極主動地探索知識的奧秘。然后，采用多媒體和板書結(jié)合的方式，循序漸進(jìn)地介紹新課知識點(diǎn)，每個知識點(diǎn)和例題一對一講解，在一些難且重要的知識點(diǎn)時，可以結(jié)合該知識點(diǎn)先講解一個例題，再要求學(xué)生自己做一個例題，加深理解記憶。同時，在講授新課的過程中可以不斷向?qū)W生提出疑問或介紹一些與新課內(nèi)容相關(guān)的科學(xué)家趣事，時時使所講授的內(nèi)容增加些神秘色彩，使學(xué)生始終保持學(xué)習(xí)的興趣始終不衰，主動積極地思考并回答老師提出的問題，可得到滿意的收獲。最后，課堂小結(jié)，要回顧概括本節(jié)課內(nèi)容，并按照由易到難、由淺入深的層次設(shè)計(jì)課后作業(yè)。精心設(shè)計(jì)好每一堂課，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，生動風(fēng)趣的教學(xué)語言能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，要將很多傳輸過程中難懂的物理概念變抽象為具體，結(jié)合生活中的例子用通俗易懂的語言表述出來。

三、結(jié)束語

《冶金傳輸原理》作為冶金工程等相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過程中存在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高的問題，亟待改善。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從課程自身特點(diǎn)詳細(xì)分析了本課程學(xué)習(xí)興趣不高的主要原因，并從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行了改革，提出了提高本課程學(xué)習(xí)興趣的教改措施，包括注重課程緒論的介紹、加強(qiáng)教學(xué)和科研的結(jié)合、精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)過程。研究結(jié)果對改善本課程教學(xué)質(zhì)量具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義和較高的借鑒價值。

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中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）03-0070-02

作者簡介：何飛（1986-），男，博士，講師，主要從事鋼鐵冶金專業(yè)教學(xué)和科研工作。