分組交流討論課在熱工學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用探究

張敏　張杰　周繼軍

摘 要 通過(guò)分組交流討論課教學(xué)嘗試和改進(jìn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，探討該課程的教學(xué)方法改革，以便進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平，取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 熱工學(xué)；分組交流討論課；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）08-0077-02

1 前言

熱工學(xué)是食品科學(xué)與工程專業(yè)食品物流工程方向本科生一門(mén)重要專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程包含了熱能轉(zhuǎn)換的基本概念、熱力學(xué)兩大基本定律、理想氣體和蒸氣的熱力性質(zhì)和熱力過(guò)程以及濕空氣等內(nèi)容工程熱力學(xué)部分和導(dǎo)熱的基本定律及穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、對(duì)流傳熱和輻射傳熱等傳熱學(xué)部分內(nèi)容，內(nèi)容較為分散。以往的教學(xué)通常是以教師為主體，向?qū)W生灌輸繁雜的各種概念和理論，導(dǎo)致很多學(xué)生同學(xué)理解困難、上課走神，學(xué)習(xí)效果不是很好。

本學(xué)期改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，對(duì)部分內(nèi)容通過(guò)實(shí)施學(xué)生分組交流討論課的模式教學(xué)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得較為滿意的教學(xué)效果。

2 教學(xué)現(xiàn)狀分析

按照傳統(tǒng)教學(xué)模式，講授本課程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生上課時(shí)容易走神，注意力不夠集中，于是在課程進(jìn)行一半時(shí)進(jìn)行了一次問(wèn)卷調(diào)查。問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果主要問(wèn)題集中在該課程抽象名詞概念多、理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)，造成很多學(xué)生對(duì)該課程沒(méi)有興趣。因此，為了避免讓學(xué)生產(chǎn)生死記硬背枯燥概念的印象，如何改革現(xiàn)有教學(xué)方法，采取合適的教學(xué)模式，合理地安排教學(xué)內(nèi)容，從而在提高學(xué)生聽(tīng)課興趣的同時(shí)幫助學(xué)生深入系統(tǒng)地掌握熱工學(xué)方面的知識(shí)，成為本課程面臨的一個(gè)難題。為此，在后半學(xué)期針對(duì)熱工基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用，提出分組交流討論課的教學(xué)模式，讓學(xué)生圍繞自己所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)模擬開(kāi)展課題的分組交流討論。

3 分組交流討論課安排

為激發(fā)學(xué)生對(duì)熱工學(xué)內(nèi)容知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，使熱工學(xué)教學(xué)內(nèi)容更加豐富，同時(shí)為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，加強(qiáng)思維能力和解決工程實(shí)際熱工問(wèn)題的能力，針對(duì)所講的前期熱工學(xué)知識(shí)內(nèi)容安排一次分組交流討論課，以“熱工學(xué)在生活中的應(yīng)用”作為分組交流討論題目，要求大家課前結(jié)合題目進(jìn)行有目的的查新學(xué)習(xí)。

為了使分組交流討論課順利開(kāi)展，教師將選課的31名學(xué)生分成7個(gè)小組，每組不超過(guò)6人，一般在4～5人。在分組過(guò)程中，特意將學(xué)習(xí)成績(jī)較好的學(xué)生分開(kāi)，男女生適當(dāng)分開(kāi)，這樣可以較為有效地全面發(fā)展，目的主要在于讓大家盡量多參與內(nèi)容。同時(shí)，各個(gè)小組自薦或推薦小組長(zhǎng)。每組的選題是根據(jù)傳熱學(xué)在生活中的應(yīng)用，自選題目進(jìn)行查新并準(zhǔn)備各個(gè)小組的PPT。每個(gè)小組選派一名學(xué)生代表進(jìn)行10～15分鐘講解，現(xiàn)場(chǎng)答辯討論5分鐘，學(xué)生通過(guò)在圖書(shū)館查詢資料并提出自己的觀點(diǎn)，經(jīng)過(guò)課堂匯報(bào)形式大家討論。答辯中小組各個(gè)成員都可以參加答辯討論，根據(jù)小組的選題、講解和現(xiàn)場(chǎng)答辯情況，綜合納入平時(shí)成績(jī)考核。

4 教學(xué)效果

這次學(xué)生分組交流討論課的實(shí)施，取得意外的良好教學(xué)效果。實(shí)踐證明，通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分組討論、現(xiàn)場(chǎng)答辯這一系列的改進(jìn)，通過(guò)鼓勵(lì)、啟發(fā)學(xué)生大膽發(fā)言，課堂氣氛極其活躍，徹底改變了上課氣氛不佳的不良狀況，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容印象深刻，掌握較為良好，取得較為滿意的教學(xué)效果。

比如有一組學(xué)生選擇了“關(guān)于電影《泰坦尼克號(hào)》杰克、露絲的不同命運(yùn)”作為題目。大家都知道經(jīng)典電影《泰坦尼克號(hào)》的感人故事，這組學(xué)生要用傳熱知識(shí)解釋為什么在《電影泰坦尼克號(hào)》里，最后杰克凍死了而露絲沒(méi)有？

題目一推出就非常具有吸引力，學(xué)生的討論也是非常激烈。有的同學(xué)認(rèn)為，杰克比較瘦，露絲比較胖，脂肪含量高，所以露絲的導(dǎo)溫系數(shù)比較小，相對(duì)來(lái)說(shuō)更容易保存體內(nèi)熱量。有的學(xué)生認(rèn)為，水中的溫度要比躺在浮板上的溫度低。有的學(xué)生認(rèn)為，在木板上的露絲，穿著的衣服和身體之間的空隙中的空氣本身是熱的不良導(dǎo)體，這部分空氣的溫度盡管比體溫低一些，卻遠(yuǎn)高于周圍環(huán)境的溫度，從而起到了隔熱作用，而且當(dāng)晚沒(méi)有風(fēng)，空氣流動(dòng)慢，對(duì)流換熱小，也有利于露絲保持體溫，從而活下來(lái)了；而在水里的杰克，即使穿著衣服，衣服在很快被水濕透之后，應(yīng)該接近0度甚至在0度以下（海水），人浸沒(méi)在水里和水完全接觸，和水的對(duì)流換熱是非常大的，所以熱量的散失是非?？斓??！鸢父鞣N各樣，大家討論的積極性很高。

而該組學(xué)生在討論課之前也查詢了大量相應(yīng)文獻(xiàn)資料，并以電視節(jié)目“流言終結(jié)者”專門(mén)的實(shí)驗(yàn)做了介紹。實(shí)驗(yàn)專門(mén)用硅膠、銅管和水泵做了個(gè)帶血液循環(huán)的人體模型，一邊做實(shí)驗(yàn)一邊用紅外線探測(cè)儀測(cè)溫度。根據(jù)在冰水里和木筏上的模型測(cè)試對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者降溫幅度和想象的不同，基本是一樣的；全濕和半濕被風(fēng)吹的區(qū)別并不大，而怎么死的關(guān)鍵是滿足木筏上面的凍死和在水里的淹死所需時(shí)間不一樣。凍死即是低溫癥以及其并發(fā)癥，人體降溫有個(gè)臨界點(diǎn)，一旦體溫到了27度以下，肌肉就會(huì)失去控制，癥狀是昏迷或者痙攣。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，人體在冰水里40～50分鐘就會(huì)降低到這個(gè)溫度，所以在水里的必死無(wú)疑，而木筏上面需要大約90分鐘才會(huì)被凍死。而露絲獲救的時(shí)間是落水后的第63分鐘，被救援船上面的大副發(fā)現(xiàn)了，所以在木筏上面的露絲有可能活下來(lái)，而水里的杰克死了。

經(jīng)過(guò)熱烈的討論和辯論，最終得到正確的結(jié)論：杰克在海水里其身體與海水間由于自然對(duì)流交換熱量，而露絲在筏上其身體與空氣之間產(chǎn)生自然對(duì)流，在其他條件相同時(shí)，水的自然對(duì)流強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于空氣，因此，杰克身體由于自然對(duì)流散失熱量的速度比露絲快得多，從而導(dǎo)致杰克被凍死，露絲幸免于難。

有的小組介紹了利用水蒸發(fā)吸熱有降溫制冷作用，能夠使食物和飲料保持較低的溫度，起到保鮮作用的“沙漠冰箱”。由于沒(méi)有電，夏天無(wú)法用冰箱保鮮食物，住在非洲沙漠中的居民發(fā)明了一種沙漠冰箱——“罐中罐”。它由一個(gè)內(nèi)罐和一個(gè)外罐組成，兩罐之間填上沙子，使用時(shí)將食物和飲料放在內(nèi)罐中，罐口蓋上濕布，然后放在通風(fēng)干燥的地方，經(jīng)常在兩罐間的沙子中灑些水來(lái)通過(guò)降溫制冷保鮮食品。

有的小組介紹了“生活中熱傳遞的妙用”：電炒鍋煮菜、電水壺?zé)_(kāi)水是利用電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，都是利用熱傳遞煮菜、燒開(kāi)水的。煮食物并不是火越旺越快，因?yàn)樗序v后溫度不變，即使再加大火力，也不能提高水溫，結(jié)果只能加快水的汽化，使鍋內(nèi)水蒸發(fā)變干，浪費(fèi)燃料。正確方法是用大火把鍋內(nèi)水燒開(kāi)后，用小火保持水沸騰就行了。

有的小組圍繞“生活中的傳熱學(xué)”解釋冬天經(jīng)過(guò)在白天太陽(yáng)底下曬過(guò)的棉被，晚上蓋起來(lái)感到很暖和，并且經(jīng)過(guò)拍打以后，效果更明顯，其原因是棉被經(jīng)過(guò)晾曬、拍打，可以讓更多的空氣進(jìn)入棉花的空隙，在狹小的棉絮空間里空氣的熱量傳遞方式主要是導(dǎo)熱，由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)較小，具有良好的保溫性能。

七個(gè)小組的學(xué)生在查新答辯過(guò)程中，總體來(lái)說(shuō)都能夠由小組長(zhǎng)主持，小組長(zhǎng)在其中起到關(guān)鍵的組織和帶頭作用。小組學(xué)生分工很明確，每個(gè)成員都有相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，都需要闡述自己查閱文獻(xiàn)的內(nèi)容以及自己的觀點(diǎn)。在答辯過(guò)程中，每個(gè)學(xué)生都有發(fā)言機(jī)會(huì)，針對(duì)其他學(xué)生提出的各種問(wèn)題，小組成員能根據(jù)自己查閱的知識(shí)進(jìn)行相應(yīng)的回答，不僅完成了整體的分組交流討論內(nèi)容，同時(shí)也具有良好的協(xié)作分工。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分組交流討論課在熱工學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在20分鐘的小組答辯中，查新資料新穎、充分，觀點(diǎn)爭(zhēng)論非常激烈，課堂氣氛非?；钴S。教師鼓勵(lì)、啟發(fā)學(xué)生大膽發(fā)言，還要及時(shí)制止糾正遠(yuǎn)離課題的爭(zhēng)論，使分組交流討論課在圍繞本門(mén)課程知識(shí)要點(diǎn)的活躍氣氛中度過(guò)。從平時(shí)學(xué)生問(wèn)問(wèn)題的積極性和期末考試結(jié)果來(lái)看，取得了較為滿意的教學(xué)效果。此外由于本課程涉及知識(shí)面非常廣，也從另一方面要求任課教師加強(qiáng)自己的知識(shí)更新，促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]何雅玲，陶文銓.對(duì)我國(guó)熱工基礎(chǔ)課程發(fā)展的一些思考[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2007（3）：12-15.

[2]傅秦生.熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

2015.

[3]趙惠忠.研究生太陽(yáng)能熱利用課程教學(xué)改革的探討[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2016（9）：48-49.