應(yīng)用型本科學(xué)校中“傳熱學(xué)”課程教學(xué)探索

付萍　孫茜茜　潘金龍　劉瀅

摘要 本文首先根據(jù)目前應(yīng)用型本科學(xué)校與“傳熱學(xué)”課程的特點(diǎn)指出了現(xiàn)有教學(xué)方式中存在的矛盾與問題，然后從課程建設(shè)、教學(xué)改革等方面闡述了適用于應(yīng)用型本科教育的、有關(guān)‘傳熱學(xué)”課程教學(xué)的幾點(diǎn)探索。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型本科 傳熱學(xué) 教學(xué)探索

應(yīng)用型本科學(xué)校在我國高校中己占有越來越高的比重，一般來說所有的本科第三批次錄取學(xué)校都可以算作應(yīng)用型本科學(xué)校，而“應(yīng)用”二字也成為了這類學(xué)校主流的辦學(xué)定位，這極大地推進(jìn)了我國高等教育的大眾化進(jìn)程，也滿足了我國社會(huì)發(fā)展過程中逐漸增長的高層次應(yīng)用型人才需求。“傳熱學(xué)”是高等學(xué)校中包括建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)（以下簡稱“建環(huán)專業(yè)”）在內(nèi)的多個(gè)專業(yè)和學(xué)科的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。以建環(huán)專業(yè)為例，這門學(xué)科在整個(gè)專業(yè)體系中起到了重要的奠基石作用。因此，應(yīng)用型本科學(xué)校的教師應(yīng)合理而有效地安排課程教學(xué)內(nèi)容，提高相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)傳熱學(xué)的積極性，并通過實(shí)驗(yàn)課程等方式幫助學(xué)生加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解，使學(xué)生可以在實(shí)際的生產(chǎn)、生活中活學(xué)活用在傳熱學(xué)中學(xué)到的知識(shí)。本文將以南京工業(yè)大學(xué)浦江學(xué)院為例，結(jié)合傳熱學(xué)課程的主要特點(diǎn)，對(duì)傳熱學(xué)的教學(xué)體系與未來的改革方向進(jìn)行初步的探索。

1應(yīng)用型本科學(xué)校與“傳熱學(xué)”課程的主要特點(diǎn)與矛盾

1.1應(yīng)用型本科學(xué)校的主要特點(diǎn)

應(yīng)用型本科學(xué)校的主體是“應(yīng)用”，這類學(xué)校的出現(xiàn)也正體現(xiàn)了當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。在新的社會(huì)發(fā)展背景下，高等教育的主要方向逐漸轉(zhuǎn)向培養(yǎng)滿足社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的綜合性人才。高校應(yīng)積極探索新的學(xué)科方向、專業(yè)結(jié)構(gòu)和課程體系，教師應(yīng)通過更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量，為社會(huì)培養(yǎng)具有更強(qiáng)適應(yīng)力和競爭力的畢業(yè)生。

南京工業(yè)大學(xué)浦江學(xué)院作為我國本三類應(yīng)用型學(xué)校，其生源質(zhì)量上不如本一、本二類院校，普遍具有以下特點(diǎn)：心理上表現(xiàn)為思想不夠成熟，意志薄弱、缺乏刻苦鉆研的精神；學(xué)習(xí)上表現(xiàn)為知識(shí)儲(chǔ)備量少，基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱，并且缺少良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。因此，本三類學(xué)生的培養(yǎng)既不能以本一、本二類學(xué)術(shù)型、科研型人才為目標(biāo)，也不能按照高職類純操作型、崗位型的人才培養(yǎng)，而是應(yīng)該立足于自身情況，在教育中既讓學(xué)生掌握理論知識(shí)，又鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力，從而培養(yǎng)出一批既具有專業(yè)知識(shí)，又具備動(dòng)手技能，符合社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才。

1.2“傳熱學(xué)”課程的主要特點(diǎn)

“傳熱學(xué)”是建環(huán)、能源、動(dòng)力等理工科專業(yè)交叉的經(jīng)典學(xué)科，始于工業(yè)革命時(shí)期，發(fā)展至今已經(jīng)有了一百多年的歷史，核心理論體系是傳熱的三大基本理論，即熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。該課程建立在基礎(chǔ)課“高等數(shù)學(xué)”、專業(yè)基礎(chǔ)課“工程熱力學(xué)”、“流體力學(xué)”等課程之上。其基本理論，如傳熱基本定律、傳熱方式、傳熱條件、影響傳熱的因素、增強(qiáng)和減弱傳熱的方法等，又是暖通空調(diào)、供熱工程、制冷技術(shù)等工程技術(shù)中所有涉及熱量傳遞規(guī)律理論的基礎(chǔ)。所以，傳熱學(xué)中涉及的定律多、公式多、概念多、方法多，且這些定律、公式、概念與方法應(yīng)用十分廣泛。

針對(duì)應(yīng)用型本科學(xué)校的學(xué)生，在學(xué)習(xí)該門課程時(shí)，首先要注意系統(tǒng)掌握有關(guān)熱量傳遞的基本知識(shí)，提高分析和計(jì)算傳熱問題的能力，提升基本的實(shí)驗(yàn)技能。另外，教師還應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，從而使之掌握相關(guān)熱工流體設(shè)備的設(shè)計(jì)與使用方法，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

1.3應(yīng)用型本科學(xué)校與“傳熱學(xué)”課程的主要矛盾

應(yīng)用型本科學(xué)校的生源大多不具備較為豐富的知識(shí)儲(chǔ)備和較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，但是由于傳熱學(xué)中涉及的公式、概念和定律數(shù)量多、范圍廣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍存在以下問題：“

（1）概念理解不深刻。傳熱學(xué)以高等數(shù)學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，涉及的實(shí)際應(yīng)用學(xué)科又較為廣泛，并經(jīng)常會(huì)用到較深的數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)。因此本來就基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生對(duì)如此龐雜的概念和公式只能機(jī)械記憶，而難以深刻理解。

（2）分析計(jì)算能力弱。傳熱學(xué)課程中的熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流與熱輻射的計(jì)算和推導(dǎo)涉及大量的經(jīng)驗(yàn)公式與數(shù)理方法，計(jì)算過程繁雜且難度較大。很多學(xué)生面對(duì)計(jì)算時(shí)只會(huì)生搬硬套已有公式，不能捋清正確的計(jì)算步驟和方法。

（3）理論、實(shí)踐結(jié)合能力弱。受傳統(tǒng)教學(xué)方式的影響，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更多停留在理論層面，難以針對(duì)實(shí)際問題的特點(diǎn)運(yùn)用已有的知識(shí)進(jìn)行具體分析，并利用傳熱理論解決實(shí)際生產(chǎn)、生活問題。

針對(duì)上面幾點(diǎn)普遍存在的問題，結(jié)合應(yīng)用型本科學(xué)校的培養(yǎng)方針和具體特點(diǎn)，在培養(yǎng)方式上，首先應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)應(yīng)用型本科學(xué)校的培養(yǎng)方針和目標(biāo)，具體到學(xué)習(xí)傳熱學(xué)的基本要求及在專業(yè)學(xué)習(xí)中的重要性，幫助學(xué)生正確定位傳熱學(xué)在專業(yè)知識(shí)體系中的位置；同時(shí)切實(shí)改革“傳熱學(xué)”課程的教學(xué)方法，以將學(xué)生培養(yǎng)成符合社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，合理安排課程教學(xué)。

2課程建設(shè)

2.1認(rèn)真了解授課對(duì)象

該課程的授課對(duì)象是指該校建環(huán)專業(yè)大二或大三的全體學(xué)生，教師應(yīng)充分了解這些學(xué)生的心理特征、知識(shí)基礎(chǔ)與培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生的具體特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校的教學(xué)能力，樹立正確的教學(xué)目標(biāo)，選擇合適的教學(xué)方法，活化自己的教學(xué)藝術(shù)。

2.2合理選擇教學(xué)內(nèi)容

南京工業(yè)大學(xué)浦江學(xué)院建環(huán)專業(yè)使用的教材是由楊世銘、陶文銓編著（高等教育出版社，2006）的“傳熱學(xué)”（第四版），該教材將學(xué)生對(duì)基本概念、基本理論和基本計(jì)算方法的理解作為第一任務(wù)，對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的敘述，對(duì)傳熱學(xué)中一些重要概念、公式和計(jì)算進(jìn)行分步介紹，并深入剖析公式背后的理論，并適時(shí)的結(jié)合實(shí)際的例題，闡述傳熱學(xué)在建環(huán)專業(yè)相關(guān)案例中的應(yīng)用。

2.3積極重組考核內(nèi)容

傳熱學(xué)考核應(yīng)分為閉卷考試（60%）、平時(shí)作業(yè)（15%）、學(xué)習(xí)表現(xiàn)（10%）和研究性學(xué)習(xí)（15%）四個(gè)部分。其中閉卷考試主要是為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程的記憶，考試內(nèi)容為傳熱學(xué)的基本概念、理論和計(jì)算方法；平時(shí)作業(yè)是為了幫助學(xué)生在課后鞏固當(dāng)天的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括一般性的習(xí)題，綜合性工程問題的解答以及安排的相關(guān)實(shí)驗(yàn)等；學(xué)習(xí)表現(xiàn)主要是反映學(xué)生在平時(shí)課堂上的表現(xiàn)，如回答問題、參與課堂討論的情況。研究性學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的熟練程度，提高學(xué)生獨(dú)立思考的能力，同時(shí)積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，為培養(yǎng)創(chuàng)新能力創(chuàng)造機(jī)會(huì)。如：通過給定一個(gè)換熱目的，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)一臺(tái)換熱器或完成換熱相關(guān)的數(shù)值模擬等。相比于傳統(tǒng)的考核方式，通過這四個(gè)方面的組合，可提高學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

2.4打造“雙師型”教師

所謂“雙師型”教師是指具備以下兩方面能力的教師：在理論上具有較高的專業(yè)理論水平和教學(xué)水平，同時(shí)具有較強(qiáng)的科研能力：在實(shí)踐上具有熟練的專業(yè)實(shí)踐技能，能夠組織生產(chǎn)經(jīng)營，能夠指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。

作為應(yīng)用型本科學(xué)校的教師，都應(yīng)該以成為“雙師型”教師為目標(biāo)，嚴(yán)格要求自己：及時(shí)了解和掌握所授專業(yè)最新科技動(dòng)態(tài)和行業(yè)發(fā)展水平；在教學(xué)中通過專業(yè)授課、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)等方式，使學(xué)生掌握必需的職業(yè)技能；引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際，掌握分析問題和解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生自身技能；通過介紹當(dāng)下最新研究成果和行業(yè)新型技術(shù)等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)革新意識(shí)和動(dòng)手能力。

3課程教學(xué)方法的改革

3.1注重啟發(fā)、注重興趣

“傳熱學(xué)”課程貼近生活，可以很好地解決生活中遇到的問題，應(yīng)該引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行思考，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

例如學(xué)習(xí)之初，在課堂上提出生活中顯而易見但卻容易被大家忽略的問題，如“冬天的時(shí)候?yàn)槭裁窗滋焯枙襁^的棉被，晚上蓋起來會(huì)比較暖和？并且經(jīng)過拍打之后，效果會(huì)更加明顯？”這種與生活息息相關(guān)的問題，可以讓學(xué)生帶著疑問與熱情跟著老師去探索傳熱學(xué)藏在生活當(dāng)中的秘密。

3.2融入最新科技

隨著科技的不斷發(fā)展，傳熱學(xué)的許多理論被應(yīng)用到很多專業(yè)工程領(lǐng)域的最新成果中，在課堂上應(yīng)向?qū)W生介紹傳熱學(xué)發(fā)展的最新研究成果，如數(shù)值傳熱學(xué)、微尺度傳熱學(xué)以及納米流體、微肋管等新型換熱設(shè)備等。當(dāng)然對(duì)于剛剛接觸本學(xué)科的本科生而言，理解這些新概念、認(rèn)識(shí)這些新現(xiàn)象、了解這些新設(shè)備都是比較困難的，但從人才培養(yǎng)的長遠(yuǎn)角度來講，這樣的教學(xué)方法可以拓展學(xué)生的視野，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

3.3教學(xué)多樣化

（1）多媒體教學(xué)：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，使得傳統(tǒng)的教學(xué)模式有了很大的變化，PPT、動(dòng)畫、視頻等多媒體技術(shù)的介入，對(duì)理解一些抽象的術(shù)語、概念和定理有了很大的幫助。教師應(yīng)該充分利用這些新的教學(xué)工具，解決教學(xué)中的一些復(fù)雜問題，例如可以用動(dòng)畫等方式將傳熱學(xué)中一些難以理解的問題直觀、生動(dòng)地傳遞給學(xué)生，從而營造一種立體的、全面的、輕松的、動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)場景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。（2）模型教學(xué)：課堂教學(xué)時(shí)配備一部分教學(xué)模型，如換熱器模型，讓每位學(xué)生在學(xué)到相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，能夠近距離接觸設(shè)備實(shí)體，有個(gè)感官的概念，以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力及空間想象思維。

3.4注重實(shí)用軟件

數(shù)值模擬作為研究、設(shè)計(jì)和技術(shù)開發(fā)的手段，將是“傳熱學(xué)”未來研究的重點(diǎn)。應(yīng)用型本科學(xué)校教師應(yīng)充分向?qū)W生介紹利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法學(xué)習(xí)課程的方式，并介紹相關(guān)軟件的使用方法。例如目前國際上比較流行的商用計(jì)算流體力學(xué)軟件包Fluent，該軟件具有強(qiáng)大的解決流動(dòng)傳熱耦合問題功能，能夠呈現(xiàn)換熱設(shè)備內(nèi)流體流場、溫度場分布等，是工程人員常用的模擬軟件，介紹該軟件可以讓學(xué)生對(duì)當(dāng)前的前沿技術(shù)形成一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。

4結(jié)語

應(yīng)用型本科學(xué)校中學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是將其培養(yǎng)成既具有專業(yè)知識(shí)，又具備動(dòng)手技能，符合社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才。因此“傳熱學(xué)”作為學(xué)生解決一類工程實(shí)際問題的知識(shí)源泉和學(xué)科基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的最終培養(yǎng)目標(biāo)，在課程建設(shè)與教學(xué)方法的改革實(shí)踐中不斷摸索、研究和總結(jié)，使教學(xué)體系更科學(xué)、結(jié)構(gòu)更合理，更能適合于應(yīng)用型人才的成長。