新形勢下研究生高等傳熱學(xué)教學(xué)改革探索

任洪波 姜未汀 翁建華 劉方 朱群志

[摘 要] 在能源和信息技術(shù)快速發(fā)展的新形勢下，作為能源動力類專業(yè)研究生核心課程，高等傳熱學(xué)教學(xué)急需改革創(chuàng)新。文章分析了當(dāng)前國內(nèi)高校高等傳熱學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀，探討了其對于新形勢下應(yīng)用型人才培養(yǎng)的適用性，并從教學(xué)內(nèi)容革新和教學(xué)方法創(chuàng)新兩個角度探討了可能的改革方法與路徑。

[關(guān)鍵詞] 新形勢;高等傳熱學(xué);教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法

[基金項目] 上海電力大學(xué)研究生課程建設(shè)項目（YKJ-2019004）

[作者簡介] 任洪波（1982—），男，江蘇如皋人，工學(xué)博士，上海電力大學(xué)能源與機械工程學(xué)院教授，研究方向為能源系統(tǒng)分析;姜未汀

（1979—），男，浙江余姚人，工學(xué)博士，上海電力大學(xué)能源與機械工程學(xué)院副教授，研究方向為納米流體傳熱;翁建華（1968—），

男，江蘇蘇州人，工學(xué)博士，上海電力大學(xué)能源與機械工程學(xué)院副教授，研究方向為納米流體傳熱。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）30-0269-02? ? [收稿日期] 2019-10-08

在新的形勢下，作為我國能源電力人才培養(yǎng)的主干學(xué)科，能源與動力工程及其相關(guān)專業(yè)發(fā)展所面臨的外部環(huán)境發(fā)展了巨大變化，這對其課程設(shè)置也會產(chǎn)生深刻影響。作為能源與動力工程相關(guān)專業(yè)研究生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，“高等傳熱學(xué)”對能源高效利用、節(jié)能及新能源開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。張靖周從教材建設(shè)、教學(xué)方法、實踐環(huán)節(jié)等方面提出了高等傳熱學(xué)教學(xué)模式的創(chuàng)新模式[1]。趙斌等進(jìn)行了高等傳熱學(xué)中實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的探索，提出了研究型實驗教學(xué)的改革思路[2]。邱林探討了開放互動式教學(xué)方法對提升高等傳熱學(xué)課程教學(xué)效果的作用[3]。朱群志等提出在高等傳熱學(xué)教學(xué)中增加專題討論環(huán)節(jié)、構(gòu)建先進(jìn)教材體系等改革思路[4]。高虹等則探討了學(xué)時不斷減少的背景下高等傳熱學(xué)的教學(xué)改革思路[5]。

作為一所能源電力特色鮮明的高水平應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)，上海電力大學(xué)正努力向應(yīng)用研究型大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展，其核心是應(yīng)用導(dǎo)向，這一宗旨將體現(xiàn)于學(xué)校教育教學(xué)的全環(huán)節(jié)。本文在回顧我校高等傳熱學(xué)課程開設(shè)歷程的基礎(chǔ)上，總結(jié)了國內(nèi)相關(guān)高校高等傳熱學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，提出了存在的關(guān)鍵問題，并從教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化和教學(xué)方法創(chuàng)新兩個方面提出了新形勢下高等傳熱學(xué)教學(xué)的改革思路。

一、課程現(xiàn)狀及存在的問題

自我校開展研究生教育以來，高等傳熱學(xué)一直被列于我校研究生培養(yǎng)方案中。2007年至2011年間，以“熱能工程”二級學(xué)科招收碩士研究生期間，“高等傳熱學(xué)”被列為“熱能工程”的專業(yè)學(xué)位課程。自2012年以“工程熱物理”“熱能工程”和“動力機械及工程”三個二級學(xué)科招生以來，“高等傳熱學(xué)”依然被分別列為三個二級學(xué)科的一級專業(yè)學(xué)位課程，在“動力工程及工程熱物理”一級學(xué)科研究生培養(yǎng)中起到舉足輕重的作用。

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)其他高校相關(guān)專業(yè)均設(shè)置了“高等傳熱學(xué)”課程，教學(xué)內(nèi)容大多側(cè)重于傳熱問題的理論推理能力的提升。從教學(xué)方法來看，大部分學(xué)校本課程的教學(xué)是以課堂授課為主，輔以若干課外思考題和練習(xí);有部分學(xué)校采用了啟發(fā)教學(xué)法、練習(xí)法、資料檢索法等綜合方法，同時吸收國外大學(xué)的開放性、交互式教學(xué)的優(yōu)點，并組織相關(guān)主題的小組討論;有些學(xué)校還引入了全英文教學(xué)。

縱觀國內(nèi)各高?！案叩葌鳠釋W(xué)”課程的設(shè)置及我校該課程的教學(xué)實踐經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)目前本課程教學(xué)還存在一些問題：

（1）課程設(shè)置的導(dǎo)向性不強，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。目前的課程設(shè)置偏重于基礎(chǔ)理論分析，對于數(shù)學(xué)推導(dǎo)要求較高。但對于應(yīng)用型高校的研究生，科研課題大多來源于實際工程實踐，強調(diào)理論對實踐的指導(dǎo)，追求化繁為簡、簡單易行，對于過于繁雜的理論公式推導(dǎo)缺乏興趣。

（2）教學(xué)方法較為單一，考核方式不夠靈活。正是由于教學(xué)過度理論化，導(dǎo)致課堂教學(xué)中理論公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)偏多，課堂氛圍不夠活躍，相應(yīng)的考核內(nèi)容也大多是公式推導(dǎo)，理論未能有效聯(lián)系實際。

二、教學(xué)改革的基本思路

（一）教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與改革

國內(nèi)外各高校根據(jù)其研究生培養(yǎng)目標(biāo)、思路和方向的不同，高等傳熱學(xué)所選定的教材、參考書，以及重點教學(xué)內(nèi)容均有所差異?？傮w而言，根據(jù)高等傳熱學(xué)的教學(xué)內(nèi)容所遵循的邏輯主線，可以有以下幾種布局方案。

常規(guī)課程布局是按導(dǎo)熱、對流、輻射這三種傳熱的基本方式依次展開，在每一部分設(shè)置一些關(guān)鍵教學(xué)內(nèi)容。例如導(dǎo)熱部分可以主要圍繞多維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、拉普拉斯變換法、近似分析解法等展開;對流部分可以圍繞對流換熱基本方程、層流流動與換熱、自然對流展開。

另一種課程布局是功能型模塊化課程設(shè)置，在課程前期設(shè)置基礎(chǔ)理論模塊，然后是方法模塊，最后再設(shè)置實例分析模塊。在基礎(chǔ)理論模塊可以包含導(dǎo)熱、對流、輻射等相關(guān)基礎(chǔ)理論;方法模塊可以包括數(shù)學(xué)分析方法、計算機模擬方法等;而實例分析模塊則通過典型案例的分析求解，實現(xiàn)從理論到實踐的貫通。

在新的能源和科技發(fā)展形勢下，上述第二種課程布局對于應(yīng)用導(dǎo)向型人才培養(yǎng)體系更為適用。在此框架下，應(yīng)弱化基礎(chǔ)理論模塊，強化方法模塊和實例分析模塊。在方法模塊除了傳統(tǒng)傳熱學(xué)分析方法外，應(yīng)結(jié)合“云大物移智”技術(shù)的發(fā)展，強化大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)在傳熱學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用探討。在實例分析模塊，應(yīng)結(jié)合我國當(dāng)前能源發(fā)展趨勢，引入新能源、綜合能源領(lǐng)域的傳熱學(xué)問題設(shè)計典型案例，提出分析求解方法。

（二）教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新

以前述新形勢下教學(xué)內(nèi)容改革的思路、方向為立足點，高等傳熱學(xué)課程應(yīng)著力提升其應(yīng)用性與實踐性，傳統(tǒng)的板書為主體的理論灌輸式教學(xué)方式已不再適用，必須跳出傳統(tǒng)教學(xué)框架，引入新的教學(xué)理念和方法，具體可以從以下三方面著手：

1.結(jié)合典型案例，形成問題導(dǎo)向型教學(xué)過程。在開課初期，即安排學(xué)生結(jié)合導(dǎo)師研究課題或自身的研究興趣點，收集國內(nèi)外傳熱學(xué)相關(guān)典型案例，提煉關(guān)鍵科學(xué)問題，帶著問題進(jìn)入后續(xù)學(xué)習(xí)過程。在每段理論教學(xué)結(jié)束后，均留出時間讓學(xué)生針對其所提出的科學(xué)問題，應(yīng)用所學(xué)理論知識嘗試進(jìn)行分析求解。這在本質(zhì)上是一種研究型教學(xué)模式，即將科研引入教學(xué)，教研融合、互促互利，對于研究生教學(xué)極為適用。學(xué)生通過提出問題、分析問題、解決問題的全過程參與，不僅深刻掌握了理論知識，也極大地提升了科研能力。

2.引入“互聯(lián)網(wǎng)+”理念，形成線上線下一體型教學(xué)架構(gòu)。“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)是未來教育教學(xué)改革的重要發(fā)展方向之一。由于課時的限制，要完成前述綜合性內(nèi)容體系，僅靠課堂時間很難實現(xiàn)。為此，可以基于知識共享、信息共享理念，通過互聯(lián)網(wǎng)有效開展實踐性教學(xué)?；诰€上與線下有效對接，將有限的課堂教學(xué)與無限的課外學(xué)習(xí)合理銜接。

（3）強化過程考核，降低期末筆試權(quán)重

開設(shè)高等傳熱學(xué)的目的是強化學(xué)生應(yīng)用傳熱學(xué)知識認(rèn)識、解決相關(guān)科學(xué)和技術(shù)問題的能力，所以考核的重點應(yīng)為能否應(yīng)用傳熱學(xué)知識解決實際問題，而不是固定的理論分析、公式推導(dǎo)。若有學(xué)生能夠通過本課程的學(xué)習(xí)，在核心期刊或更高水平雜志上發(fā)表相關(guān)專業(yè)論文，則考核自然優(yōu)秀;即使未能在期刊發(fā)表，可以針對某一實際案例提出科學(xué)、系統(tǒng)的解決方案，形成報告或匯報PPT，也可獲得優(yōu)異成績。

三、結(jié)語

基于應(yīng)用導(dǎo)向型高校的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，高等傳熱學(xué)課程的教學(xué)應(yīng)結(jié)合我國能源發(fā)展趨勢，更強調(diào)知識的實用性、實踐性，重在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論方法解決實際工程問題的能力，在實踐中創(chuàng)新，在實踐中發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張靖周.高等傳熱學(xué)教學(xué)中的“三強一高”特質(zhì)培養(yǎng)[J].科技資訊，2015（19）：167-168.

[2]趙斌，鐘曉暉，張磊.高等傳熱學(xué)研究型實驗教學(xué)探析[J].中國冶金教育，2013（6）：48-53.

[3]邱林.開放互動式教學(xué)方式在高等傳熱學(xué)研究生課程教學(xué)中的實踐[J].高等建筑教育，2008（4）：95-97.

[4]朱群志，姜未汀，張莉，等.研究生課程“高等傳熱學(xué)”教學(xué)改革初探[J].中國電力教育，2014（30）：49-50.

[5]高虹，楊曉宏，田瑞.小學(xué)時高等傳熱學(xué)的教學(xué)改革探討[J].教育教學(xué)論壇，2017（1）：138-139.

Exploration on Teaching Reform of Advanced Heat Transfer for Postgraduates under the New Situation

REN Hong-bo，JIANG Wei-ting，WENG Jian-hua，LIU Fang，ZHU Qun-zhi

（College of Energy and Mechanical Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China）

Abstract：Under the new situation of rapid development of energy and information technology，as a core course for graduate students majoring in energy and power，the teaching of Advanced Heat Transfer needs reform and innovation.This paper analyses the current situation of the teaching of Advanced Heat Transfer in main universities in China，and discusses its applicability to the application oriented talent training model under the new situation.In addition，the feasibility reform method and approach is also proposed from both the viewpoints of teaching contents and teaching methods.

Key words：new situation;Advanced Heat Transfer;teaching content;teaching method