翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在傳熱學(xué)教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用

史玉鳳+郭彥+宋正昶

【摘 要】 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是一種將知識(shí)的學(xué)習(xí)與提升環(huán)節(jié)相顛倒的教學(xué)方式。將這一新型的教學(xué)模式應(yīng)用于傳熱學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，研究了對(duì)傳熱學(xué)的不同內(nèi)容——緒論、導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、輻射換熱及換熱器等部分，如何使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。研究表明此教學(xué)模式可使學(xué)生根據(jù)自己的情況安排學(xué)習(xí)，這一教學(xué)模式的應(yīng)用能使課堂上的寶貴時(shí)間得到更充分的利用，極大限度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、能動(dòng)性、自主性，能更緊密的與工程實(shí)際相聯(lián)系。

【關(guān)鍵詞】 翻轉(zhuǎn)課堂；傳熱學(xué)；積極性

【Abstract】 The flipped classroom teaching mode is a kind of teaching method that will reverse the learning and improving of knowledge. Application of flipped classroom teaching in heat transfer has been studied. How to use the flipped classroom teaching mode into introduction， heat conduction， convection heat transfer， radiation heat transfer and heat exchanger has been studied. The research results show that students could arrange studying time according to their own situation. Flipped classroom teaching mode could make full use of class time. The research results show that flipped classroom teaching mode arouses the student's initiative， activity and creativity.

【Key Words】 Flipped Classroom Mode； Heat transfer； positivity

【中圖分類號(hào)】 G64.23 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 2095-3089（2017）17-00-02

一、引言

傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律及其應(yīng)用的工程技術(shù)學(xué)科，是能源與動(dòng)力工程專業(yè)的專業(yè)主干課。傳熱學(xué)現(xiàn)有的教學(xué)方法包括CDIO模式[1]、PBL教學(xué)法[2]、研究型教學(xué)模式[3]、任務(wù)教學(xué)法[4]。這些教學(xué)模式在傳熱學(xué)的教學(xué)過(guò)程中起到了積極的作用。翻轉(zhuǎn)課堂＼是一種新興起來(lái)的教學(xué)模式，重新分配了課上與課后時(shí)間，將知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)放在課前，課堂上不再詳細(xì)的講解知識(shí)，而是通過(guò)解決學(xué)生在課前學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)時(shí)遇到的問(wèn)題來(lái)內(nèi)化教學(xué)信息。這一教學(xué)模式能最大限度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、能動(dòng)性和自主性。

二、傳熱學(xué)課程的特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

傳熱學(xué)中基本概念較多，課程中公式較多，公式的適用范圍有限定，課程理論性較強(qiáng)，涉及到的數(shù)學(xué)、物理等理科知識(shí)較多，前面先修課程學(xué)生的掌握情況直接影響到傳熱學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。由于傳熱學(xué)課程有以上的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法就會(huì)使得教師覺得像是“對(duì)牛彈琴”，學(xué)生覺得云里霧里。為了強(qiáng)化傳熱學(xué)課程的教學(xué)，筆者將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入了傳熱學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中。

三、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

早在本世紀(jì)初，美國(guó)邁阿密大學(xué)的教授[5]在教學(xué)過(guò)程中就采用過(guò)翻轉(zhuǎn)教學(xué)的模式。2007年，美國(guó)科羅拉多州落基山的林地公園高中的教師為了幫助有困難不能按時(shí)到校學(xué)習(xí)的學(xué)生進(jìn)行更好的學(xué)習(xí)，將知識(shí)點(diǎn)錄制成微視頻，并上傳到網(wǎng)上[6]。

四、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于傳熱學(xué)的新知識(shí)學(xué)習(xí)中

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施如圖1所示。

1.緒論中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂

準(zhǔn)備緒論翻轉(zhuǎn)課堂視頻時(shí)，設(shè)置回憶先修課程內(nèi)容環(huán)節(jié)——熱力學(xué)第一定律及熱力學(xué)第二定律、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)等。介紹傳熱學(xué)研究?jī)?nèi)容時(shí)，從日常生活和工業(yè)生產(chǎn)兩個(gè)方面介紹。日常生活從衣、食、住、行四個(gè)方面介紹。熱能傳遞的三種基本方式，這部分與電學(xué)知識(shí)相對(duì)照學(xué)習(xí)，先帶領(lǐng)學(xué)生回憶以前所學(xué)電學(xué)內(nèi)容，再與傅立葉定律相對(duì)照，將類比法應(yīng)用于傳熱學(xué)的教學(xué)與學(xué)習(xí)過(guò)程中。其間布置幾道判斷題，并提示學(xué)生觀看時(shí)，暫停視頻并自主思考，不要直接觀看結(jié)論。提供的電子學(xué)檔中給出總結(jié)好的各傳熱方式的特點(diǎn)。

2.導(dǎo)熱中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂

導(dǎo)熱這部分提供的視頻中，用身邊的例子來(lái)引出肋片的概念，如此引出能達(dá)到水到渠成的效果。從冰箱冷凍鮮肉的過(guò)程來(lái)提出非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題。準(zhǔn)備的教學(xué)材料中簡(jiǎn)單介紹工程常見的幾種典型的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程，通過(guò)這些工程實(shí)例的介紹使學(xué)生更形象的掌握非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的概念。在課堂上，教師應(yīng)重點(diǎn)帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)集中參數(shù)法，引導(dǎo)學(xué)生注意時(shí)間常數(shù)的概念，以判斷題形式使學(xué)生明確時(shí)間常數(shù)的特點(diǎn)。

3.對(duì)流部分中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂

介紹對(duì)流傳熱的影響因素時(shí)，所選材料關(guān)注與學(xué)生的體會(huì)相聯(lián)系。對(duì)流傳熱問(wèn)題的數(shù)學(xué)描寫介紹中注重與先修課程流體力學(xué)間的關(guān)聯(lián)。相變換熱這部分教學(xué)材料還要與科研內(nèi)容相聯(lián)系，如超疏水表面、海水淡化中的橫管與縱管方式、核態(tài)沸騰的監(jiān)測(cè)等。這部分的教學(xué)設(shè)置，重點(diǎn)在于開闊學(xué)生的眼界，利于學(xué)生進(jìn)一步深造，為學(xué)生學(xué)習(xí)最新的傳熱學(xué)知識(shí)打下基礎(chǔ)。

4.輻射部分中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂

教學(xué)材料中介紹完黑體概念后，給學(xué)生提出問(wèn)題——人造黑體模型中小孔面積如何要求。介紹輻射換熱的基本定律時(shí)，通過(guò)介紹維恩位移定律與普朗克定律發(fā)現(xiàn)的先后，使學(xué)生明確輻射研究的發(fā)展歷程。介紹灰體模型時(shí)，教學(xué)材料中要說(shuō)明太陽(yáng)能集熱器能不能簡(jiǎn)化為灰體，并說(shuō)明原因，加深灰體的概念介紹。介紹實(shí)際物體的吸收具有選擇性時(shí)，要與實(shí)際相聯(lián)系——溫室效應(yīng)、鐵被加熱過(guò)程中呈現(xiàn)的顏色等。endprint

5.換熱器部分中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂

換熱器這部分教學(xué)材料中與學(xué)生剛進(jìn)行完的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)及下學(xué)期要進(jìn)行的專業(yè)課學(xué)習(xí)相聯(lián)系，多展示一些換熱器的圖片，圖片包括實(shí)際換熱器的外觀圖，也包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖，還包括內(nèi)部冷熱流體流動(dòng)的動(dòng)畫。針對(duì)專業(yè)課中的制冷原理，簡(jiǎn)單介紹蒸發(fā)器、冷凝器等的工作；針對(duì)鍋爐原理，簡(jiǎn)單介紹汽包內(nèi)的傳熱，汽輪機(jī)中的冷凝器等。

五、翻轉(zhuǎn)課堂模式用于傳熱學(xué)的錯(cuò)誤集錦

學(xué)生在進(jìn)行傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，會(huì)有一些誤區(qū)和錯(cuò)誤，將這些制成錯(cuò)誤集錦供學(xué)生在課下進(jìn)行查閱和觀看。錯(cuò)誤集錦中還加入了學(xué)生進(jìn)行課后習(xí)題練習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤（有的是歷屆學(xué)生的誤區(qū)），使學(xué)生針對(duì)自己的錯(cuò)誤，尋找原因，自我反思，達(dá)到提升的目的。

六、翻轉(zhuǎn)課堂模式用于傳熱學(xué)的復(fù)習(xí)

通過(guò)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)及知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用未必能掌握的很深刻。通過(guò)參考習(xí)題集、各高校的考研試題等，利用典型的習(xí)題制成習(xí)題庫(kù)供學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的加深。習(xí)題庫(kù)分兩類，一類是階段性的，這類是各部分內(nèi)容結(jié)束后，供學(xué)生進(jìn)行自查加深的；另一類是綜合性的，這類是針對(duì)傳熱學(xué)整門課程的，供學(xué)生在考試前進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)和梳理。

七、總結(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于傳熱學(xué)教學(xué)過(guò)程后，將知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)安排在了課前，使得課堂上的寶貴時(shí)間得到了更充分的利用。學(xué)生可根據(jù)自己的基礎(chǔ)、時(shí)間等自行安排學(xué)習(xí)時(shí)間，以及快進(jìn)、后退、暫停、重播等。此教學(xué)模式還極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生主動(dòng)的進(jìn)行網(wǎng)上搜索、去圖書館檢索，吸收最新的知識(shí)，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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[3]于娟.研究型學(xué)習(xí)在傳熱學(xué)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用.大學(xué)教育.2016，9

[4]于靖博，趙蘭英，董麗娜.任務(wù)教學(xué)法在傳熱學(xué)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中的改革探索.中國(guó)電力教育，2014

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