提高傳熱學(xué)課程教學(xué)效果的方法研究與實(shí)踐

趙金秀

摘要：基于傳熱學(xué)的廣泛應(yīng)用性，以及傳熱學(xué)課程在基礎(chǔ)課和專業(yè)課中承上啟下的重要作用，結(jié)合目前傳熱學(xué)課程教學(xué)存在的問題，提出提高傳熱學(xué)課程教學(xué)效果的方法：重視理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；加強(qiáng)課堂互動，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性；采用板書+多媒體互補(bǔ)的教學(xué)方式，提高課堂教學(xué)效率；布置生動有趣的隨堂習(xí)題，注重知識點(diǎn)的隨講隨練，提升課堂教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：傳熱學(xué)課程；教學(xué)研究；課堂互動；多媒體教學(xué)；板書教學(xué)

中圖分類號：G6420；TK124 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2017）04-0090-04

傳熱學(xué)是研究在溫差作用下熱量傳遞過程和傳遞規(guī)律的一門科學(xué)[1]。傳熱學(xué)有著十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，無論是鍋爐和換熱設(shè)備設(shè)計(jì)，還是換熱設(shè)備傳熱分析與計(jì)算，可再生能源的開發(fā)和利用，以及工業(yè)設(shè)備及元件的加熱、冷卻等都需要應(yīng)用傳熱學(xué)知識。傳熱學(xué)課程在建筑環(huán)境與設(shè)備工程、熱能工程等專業(yè)課程體系中具有承上啟下的作用，是連接基礎(chǔ)課和專業(yè)課不可缺少的重要紐帶[2]，所以，傳熱學(xué)課程是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。

傳熱學(xué)課程內(nèi)容豐富，涉及較多的高等數(shù)學(xué)的公式和理論，理論公式推導(dǎo)多，經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)公式也不少[3]，學(xué)生學(xué)習(xí)起來感覺枯燥無味，學(xué)習(xí)積極性不高。所以，如何提高傳熱學(xué)課程教學(xué)效果對學(xué)好傳熱學(xué)這門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課有著非常重要的意義。

本文結(jié)合唐山學(xué)院傳熱學(xué)課程教學(xué)改革實(shí)踐作了一些有益的探討和研究。

一、理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生的興趣

傳熱學(xué)課程內(nèi)容具有理論性強(qiáng)、基本概念多、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識點(diǎn)多的特點(diǎn)。比如導(dǎo)熱部分的導(dǎo)熱機(jī)理、物體的溫度場分布，以及瞬態(tài)導(dǎo)熱和周期性非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度分布等內(nèi)容都比較抽象；再比如導(dǎo)熱微分方程式及邊界條件、物體內(nèi)不同邊界狀態(tài)的溫度分布函數(shù)曲線，以及對流現(xiàn)象涉及的對流傳熱過程微分方程式、連續(xù)性方程式、動量微分方程式、能量微分方程式等等，要用到許多高數(shù)微積分及方程求解方法的內(nèi)容，因此，學(xué)生感覺傳熱學(xué)課程數(shù)學(xué)理論性強(qiáng)，實(shí)踐應(yīng)用性不夠，學(xué)習(xí)興趣不高。

美國心理學(xué)家布盧姆說過，“學(xué)習(xí)的最大動力，是對學(xué)習(xí)材料的興趣。”針對實(shí)際情境或現(xiàn)象來學(xué)習(xí)，最容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為此，教師在課堂教學(xué)中應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際，比如在授課之前先提供幾個有關(guān)生活現(xiàn)象的思考題。講到熱量傳遞的基本方式，可首先要求學(xué)生思考：冬天棉被拿出來曬一曬，晚上蓋起來會很暖和，為什么？夏天人在同樣溫度（如：25℃）的空氣和水中的冷熱感是否一樣？為什么？同在25℃的房子，為什么夏天可以穿襯衫，而冬天卻要穿毛衣？冬天的晴天，白天與晚上的空氣溫度相同，為什么白天熱而晚上卻冷些？冬天，隔著玻璃曬太陽感覺更暖和，為什么？這樣一問，學(xué)生會立即產(chǎn)生好奇心，進(jìn)而產(chǎn)生求知興趣。又例如，講到導(dǎo)熱機(jī)理時可與金屬換熱設(shè)備、建筑材料中保溫材料、雙層玻璃中的氣體夾層等相聯(lián)系，讓學(xué)生通過實(shí)際物體理解不同材料的導(dǎo)熱機(jī)理。再比如對于導(dǎo)熱微分方程式及邊界條件，可先舉一個實(shí)際例子，比如房屋建筑的墻壁與屋頂相交的一角，在傳熱方向上正好是一個三維方向上的傳熱過程；建筑房間的暖氣管道工作原理是一個在圓柱坐標(biāo)系下的二維或一維傳熱過程。課程教學(xué)過程中多與實(shí)際相聯(lián)系，以實(shí)際生活現(xiàn)象作為范例，讓學(xué)生時刻感到傳熱學(xué)知識就在生活中，就在實(shí)際應(yīng)用中，能夠?qū)W以致用，從而對傳熱學(xué)課程產(chǎn)生很大的興趣。因此，在教學(xué)過程中理論聯(lián)系實(shí)際是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣行之有效的重要方法。

二、加強(qiáng)課堂互動，調(diào)動學(xué)生的主動性

多年來的“填鴨式”教學(xué)使學(xué)生在學(xué)習(xí)上失去主觀能動性，教師知識的傳授最終僅僅落到學(xué)生的筆記本上，卻無法進(jìn)入學(xué)生的大腦[4]。 “填鴨式”課堂教學(xué)，不僅教師感到勞累和機(jī)械，而且使學(xué)生處于被動狀態(tài)，缺乏思考，更沒有主動探索及創(chuàng)新的精神，造成課堂氣氛沉悶，學(xué)生思維懶惰，學(xué)習(xí)的主動性和積極性自然不高。

課堂教學(xué)活動不僅是一種認(rèn)知過程，更是一個師生之間和學(xué)生之間的互動過程[5]，因此，應(yīng)將學(xué)生由課堂被動聽課，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c課堂教學(xué)互動。比如，講解導(dǎo)熱的定義后，可以要求學(xué)生根據(jù)導(dǎo)熱的定義分析導(dǎo)熱的特點(diǎn)；講完熱量傳遞的三種基本方式，可以讓學(xué)生分析三種傳熱方式的區(qū)別，也可以讓學(xué)生舉例說明生活中的傳熱現(xiàn)象屬于哪種傳熱方式；再比如講到材料的蓄熱系數(shù)時，可以讓學(xué)生親手觸摸教室內(nèi)不同材料表面的冷熱程度；還可以對一個知識點(diǎn)，用判斷題的方式讓學(xué)生做出自己的選擇，這樣互動式的課堂教學(xué)，能夠真正讓學(xué)生成為課堂教學(xué)的主角，學(xué)生學(xué)習(xí)傳熱學(xué)課程的積極性和主動性就會大大提高。

三、采用板書+多媒體互補(bǔ)的教學(xué)方式，提高課堂教學(xué)效率

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)已經(jīng)成為學(xué)校教學(xué)的一種主要手段。但許多教師應(yīng)用多媒體教學(xué)存在一些問題，比如教師缺少科學(xué)先進(jìn)的教學(xué)理念和教育思想，認(rèn)為多媒體教學(xué)就是將課本上的知識原封不動地搬到多媒體屏幕上，這使得多媒體教學(xué)不能很好發(fā)揮其圖像、模擬、網(wǎng)絡(luò)、超文本等的強(qiáng)大功能。又比如一些教師不分知識性質(zhì)、不分內(nèi)容特點(diǎn)全部采用多媒體課堂教學(xué)形式，這又導(dǎo)致教師僅僅是電子課件上文字的配音者，不僅缺乏與學(xué)生互動的過程，而且時間一長很容易使學(xué)生對電子課件產(chǎn)生厭倦，在有限時間內(nèi)也很難消化吸收所講授的知識，所以采用多媒體教學(xué)要取其優(yōu)避其劣。

而板書+多媒體互補(bǔ)的教學(xué)方式，則是一種很好的教學(xué)手段。不同的知識選擇不同的教學(xué)手段，比如對理論推導(dǎo)性的知識宜采用板書教學(xué)，對于概述性知識、基本概念、應(yīng)用實(shí)物、分析觀察現(xiàn)象性知識則宜用多媒體教學(xué)。比如在講解導(dǎo)熱微分方程式和邊界條件時，用板書推出導(dǎo)熱微分方程式的過程，控制課堂講授速度，讓學(xué)生思維能跟得上教師的講解，有利于學(xué)生對知識的消化吸收；在講解單相流體對流傳熱時，可結(jié)合多媒體屏幕上流動狀態(tài)生動形象的模擬，加深該現(xiàn)象在學(xué)生腦海中的印象；再比如講解輻射基本概念和定律時，通過實(shí)物圖像，讓學(xué)生一目了然看出物體吸收、反射、透射的特性；而在講解換熱器部分時，換熱器對數(shù)平均溫差的推導(dǎo)計(jì)算就宜采用板書教學(xué)，對于不同類型換熱器及換熱器的不同流動形式就宜用多媒體教學(xué)，學(xué)生很直觀地看到換熱器的流動形式。總之充分發(fā)揮多媒體教學(xué)和板書教學(xué)的互補(bǔ)優(yōu)勢，可以大大提高課堂教學(xué)效率。endprint

四、布置生動有趣的隨堂習(xí)題，注重知識點(diǎn)的隨講隨練

隨講隨練是學(xué)生掌握所學(xué)知識點(diǎn)并做到學(xué)以致用的主要手段。傳熱學(xué)課程屬于典型的理科課程，它不像英語或政治等文科學(xué)科靠記憶背誦來掌握知識點(diǎn)，傳熱學(xué)課程主要靠對知識點(diǎn)的多練多用來學(xué)習(xí)，同時也才能培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和解決問題的能力。所以每一次課都應(yīng)盡量布置與重要知識點(diǎn)相對應(yīng)的練習(xí)題或作業(yè)題，做到知識點(diǎn)的隨講隨練，有助于學(xué)生熟練掌握課程知識。同時，所安排的習(xí)題應(yīng)盡可能做到新穎，生動有趣，能激發(fā)學(xué)生完成作業(yè)的興趣。比如講完導(dǎo)熱部分，可以布置這樣的習(xí)題：（1）在東北地區(qū)建房，采用實(shí)心磚好還是采用多孔空心磚好？為什么？（2）有兩個外形相同的保溫杯A與B，注入同樣溫度、同樣體積的熱水后不久，A杯的外表面就可以感覺到熱，而B杯的外表面則感覺不到溫度的變化，試問哪個保溫杯的質(zhì)量較好？（3）夏天的早晨，一學(xué)生離開宿舍時室溫為20℃。他希望晚上回到宿舍時室溫低一些，于是早上離開時緊閉門窗，并打開了一個功率為20W的電風(fēng)扇，如果該學(xué)生8小時后回來，試估算房間的平均溫度為多少？已知房間的長×寬×高分別為5 m×4 m×3 m。這些習(xí)題接近實(shí)際生活，學(xué)生自然產(chǎn)生興趣，從而主動去思考和學(xué)習(xí)。

五、課改前后教學(xué)效果數(shù)據(jù)對比

（一）課改前后課堂教學(xué)問卷調(diào)查

2015年6月，傳熱學(xué)課程組采用匿名問卷調(diào)查的形式，對唐山學(xué)院2013年度（課改前）、2014年度（課改后）和2015年度（課改后）學(xué)生對傳熱學(xué)課程教學(xué)的評價做了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1。

從調(diào)查問卷結(jié)果可以看出，學(xué)生對傳熱學(xué)課程興趣大大提高，對課程教學(xué)方法、授課內(nèi)容的滿意度也明顯提高，學(xué)生對習(xí)題感興趣的百分比從15%提高到約50%，對傳熱學(xué)課改后的總體評價較高?？梢?，課堂教學(xué)方法改革明顯受到學(xué)生的歡迎。

（二）課改前后學(xué)生課程成績比較

2015年8月課程組對唐山學(xué)院傳熱學(xué)課程2013年度（課改前）、2014年度（課改后）和2015年度（課改后）學(xué)生成績情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)比較，結(jié)果見表2。

從成績分布結(jié)果可以看出，通過傳熱學(xué)課程教學(xué)改革，學(xué)生平均成績有了很大提高，不及格率明顯下降，教學(xué)效果顯著提高。

六、結(jié)語

任何一門課程的課堂教學(xué)都是一個系統(tǒng)、復(fù)雜和動態(tài)的過程，它涉及教學(xué)中教師與學(xué)生之間以及學(xué)生之間圍繞教學(xué)內(nèi)容而產(chǎn)生的多重關(guān)系[6]。 影響和提高傳熱學(xué)課程課堂教學(xué)質(zhì)量的因素除了上述幾點(diǎn)外，還與教師的課前準(zhǔn)備、課后的作業(yè)批閱指導(dǎo)，學(xué)生的能力狀況、學(xué)習(xí)態(tài)度，以及教師和學(xué)生之間的合理互動、相互配合程度等都有著不可分割的關(guān)系，因此，影響傳熱學(xué)課程課堂教學(xué)質(zhì)量的每一個環(huán)節(jié)都應(yīng)該引起重視。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract：Bases on the knowledge of heat transfer is widely applied， and the importance of connection about the essential basic course and specialized course， gives the current problems of classroom teaching， puts forward three kinds of teaching methods of enhancing heat transfer classroom teaching， using the theory with practice to improve students interest in learning； using to strengthen the classroom interaction to mobilize students learning initiative； using complementary blackboard + multimedia teaching， improves the efficiency of classroom teaching； arranges interesting vivid in-class exercises， pays attention to teaching and practice ， and improves the effect of classroom teaching.

Keywords： heat transfer course； teaching research； classroom interaction； multimedia teaching； blackboard teaching

（編輯 王 宣）endprint