《傳熱學(xué)》課程線上教學(xué)思考與實(shí)踐

任秀宏 郭思宇 談瑩瑩 陳 茜

《傳熱學(xué)》課程線上教學(xué)思考與實(shí)踐

任秀宏 郭思宇 談瑩瑩 陳 茜

（河南科技大學(xué)建筑能源與熱科學(xué)技術(shù)研究所 洛陽(yáng) 471000）

疫情期間，為保障《傳熱學(xué)》課程更好的開展線上教學(xué)，基于傳熱學(xué)課程在教學(xué)過程中存在問題，利用雨課堂和企業(yè)微信平臺(tái)從教學(xué)方法和手段上嘗試改進(jìn)，通過成立學(xué)習(xí)小組、教學(xué)課堂結(jié)合日常生活生產(chǎn)實(shí)例、融入自己科研內(nèi)容，將課堂知識(shí)學(xué)習(xí)與學(xué)科競(jìng)賽相結(jié)合，改革考核方式等改革措施，使學(xué)生愛上傳熱學(xué)，教師的教學(xué)質(zhì)量更高、教學(xué)效果更優(yōu)，充分發(fā)揮傳熱學(xué)課程對(duì)于專業(yè)課程學(xué)習(xí)的引領(lǐng)作用。

傳熱學(xué)；課程改進(jìn)；教學(xué)方法；線上教學(xué)

0 引言

傳熱學(xué)課程是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的三大基礎(chǔ)課程之一，其重要作用不需贅述。通過該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生理解熱量傳遞的規(guī)律，掌握熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流及熱輻射的基本特點(diǎn)，學(xué)會(huì)三種傳熱方式的計(jì)算方法。借助對(duì)典型實(shí)例的分析及討論，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決在實(shí)際工程中所遇到熱量傳遞問題的能力，為學(xué)生將來從事暖通、制冷、節(jié)能等相關(guān)領(lǐng)域研究和工作打下良好基礎(chǔ)[1]。

傳熱學(xué)課程內(nèi)容以介紹熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種不同的熱量傳遞規(guī)律為主線，最后在此基礎(chǔ)之上介紹傳熱和換熱器部分。該課程知識(shí)點(diǎn)多、概念多、公式多，而熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流與輻射傳熱的傳熱方式有著本質(zhì)的區(qū)別，理解有一定難度，理論性很強(qiáng)。鑒于傳熱學(xué)相關(guān)理論在工程中的應(yīng)用非常廣泛，因此無論從教師授課還是學(xué)生學(xué)習(xí)角度都需要深入思考，探索提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、易于學(xué)生掌握知識(shí)的方法。由于本校專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的變更，傳熱學(xué)教學(xué)學(xué)時(shí)由80學(xué)時(shí)縮減至64學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)的縮減并不意味著教學(xué)內(nèi)容的減少，因此這對(duì)任課教師尤其是青年教師授課的教學(xué)方法和手段提出了新的挑戰(zhàn)[2]。面對(duì)這次突如其來的疫情期間，傳熱學(xué)課程教學(xué)利用雨課堂及企業(yè)微信平臺(tái)采用網(wǎng)上直播方式進(jìn)行授課，考慮到該課程在面授教學(xué)過程中存在學(xué)生成績(jī)不及格率高、學(xué)習(xí)興趣不足等問題，在此期間教學(xué)團(tuán)隊(duì)有針對(duì)性的開展了一系列教學(xué)改進(jìn)。

1 線上教學(xué)改革思考與實(shí)踐

1.1 針對(duì)學(xué)生個(gè)體差異，將學(xué)生分組，學(xué)業(yè)導(dǎo)師監(jiān)督制

為了保障班級(jí)每一個(gè)同學(xué)不掉隊(duì)，督促及保障學(xué)習(xí)成績(jī)較差的同學(xué)積極思考，及時(shí)復(fù)習(xí)，班級(jí)同學(xué)分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，形成合作學(xué)習(xí)模式[3,4]。利用雨課堂便于記錄考勤，發(fā)送題目，檢查答題情況等優(yōu)勢(shì)，而企業(yè)微信平臺(tái)直播順暢，方便進(jìn)行線上直播、線下回放直播視頻的特點(diǎn)，兩個(gè)平臺(tái)聯(lián)合并用進(jìn)行教學(xué)。由學(xué)習(xí)成績(jī)較好、責(zé)任心強(qiáng)的同學(xué)任組長(zhǎng)，針對(duì)課前預(yù)習(xí)，課后作業(yè)進(jìn)行集體學(xué)習(xí)討論。學(xué)生可以在學(xué)習(xí)群里隨時(shí)提問，討論，教師隨時(shí)可以參與答疑，針對(duì)討論問題進(jìn)行進(jìn)一步分析解釋，保證每一個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生能夠?qū)W會(huì)學(xué)懂。課上所學(xué)內(nèi)容課下學(xué)生可以觀看課程視頻進(jìn)行回放進(jìn)一步學(xué)習(xí)，對(duì)難理解的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步學(xué)習(xí)體會(huì)。學(xué)習(xí)過程中引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，將同學(xué)的課堂回答問題及參與討論作為綜合成績(jī)?cè)u(píng)定的一部分。任課教師作為平時(shí)學(xué)習(xí)的學(xué)業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)總監(jiān)督，利用課余時(shí)間對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了解，幫助學(xué)習(xí)逐步適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)授課模式，提高學(xué)習(xí)效果。

1.2 教學(xué)課堂結(jié)合日常生活中的實(shí)例，引發(fā)學(xué)生用傳熱學(xué)知識(shí)進(jìn)行解釋

學(xué)習(xí)傳熱學(xué)知識(shí)時(shí)注重與日常生活、生產(chǎn)中的實(shí)例相結(jié)合[5]，鮮活的實(shí)例更容易激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣，促使學(xué)生開洞腦筋用傳熱學(xué)知識(shí)尋求答案。例如可以討論：（1）人體內(nèi)部為恒溫體，若房間里氣體的溫度在夏天和冬天都保持20℃，那么在冬天與夏天、人在房間里所穿的衣服不同的原因。（2）冬天，經(jīng)過在白天太陽(yáng)下曬過的棉被，晚上蓋起來感到很暖和，并且經(jīng)過拍打后效果更明顯，試解釋原因。（3）冬天，房頂上結(jié)霜的房屋保暖性能好還是不結(jié)霜的好?（4）解釋“冰凍三尺非一日之寒”。（5）夏天，假設(shè)空氣溫度和水溫相同，為什么人在水里會(huì)比在空氣中感覺涼爽。（6）空調(diào)室外機(jī)器一般都為白色或淺色，而空調(diào)室內(nèi)機(jī)器可以有多種顏色的。（7）有霜出現(xiàn)的早上總是晴天。通過這些與日常生活息息相關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生用傳熱學(xué)知識(shí)進(jìn)行解釋，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂授課效果。用理論解釋原因，無論學(xué)生的解釋正確與否，經(jīng)歷了思考討論過程，學(xué)生的印象都非常深刻。有了這種理論與實(shí)際問題的相結(jié)合，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提高，同時(shí)也更加強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解、掌握和運(yùn)用。

1.3 融合教學(xué)團(tuán)隊(duì)的科研內(nèi)容

作為教師，應(yīng)該不斷了解和關(guān)注本領(lǐng)域前沿最新學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)。課上針對(duì)所授課的相關(guān)內(nèi)容，融入學(xué)術(shù)科研前沿介紹，使學(xué)生了解目前科研工作的研究方向，拓寬知識(shí)面的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新激情。任課教師也可以結(jié)合自己的科研工作，將其融入相關(guān)內(nèi)容之中。比如講到自然對(duì)流部分，針對(duì)課題組開展的太陽(yáng)能煙囪內(nèi)流體流動(dòng)和傳熱特性研究，介紹如何建立控制方程，給定邊界條件從而實(shí)現(xiàn)其完整的數(shù)學(xué)描述，利用數(shù)值傳熱學(xué)通過數(shù)值計(jì)算分析熱壁面熱源強(qiáng)度不同時(shí)，有限空間內(nèi)流體流動(dòng)和熱量輸運(yùn)路徑的改變。講到相似理論部分，針對(duì)課題組開展的太陽(yáng)能煙囪自然對(duì)流實(shí)驗(yàn)，如何確定保證實(shí)物和模型相似，實(shí)驗(yàn)中改變哪些參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如何整理成無因次函數(shù)的形式進(jìn)行詳細(xì)講解。這種理論聯(lián)系實(shí)際的授課方式，非常易于學(xué)生理解和接受，同時(shí)也加深了學(xué)生對(duì)相似理論的理解。

1.4 將課堂知識(shí)學(xué)習(xí)與學(xué)科競(jìng)賽相融合

每年舉辦一次的全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽是一項(xiàng)具有導(dǎo)向性、示范性和群眾性的全國(guó)大學(xué)生競(jìng)賽，該競(jìng)賽充分體現(xiàn)了“節(jié)能減排、綠色能源”的主題，競(jìng)賽目的主要是激發(fā)當(dāng)代大學(xué)生的青春活力，創(chuàng)新實(shí)踐能力。教師可以收集歷年來節(jié)能減排競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)作品，將和傳熱學(xué)知識(shí)相關(guān)的作品引入到課堂教學(xué)中，一方面強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，另一方面促使學(xué)生學(xué)以致用，將傳熱學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到日常生活、生產(chǎn)中去。同時(shí)也可以將近年來我校參與競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)作品在課堂上進(jìn)行展示，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新激情。利用傳熱學(xué)和其他學(xué)科的交叉集思廣益，提煉更多有意義的節(jié)能減排作品。

1.5 考核方式改革

傳統(tǒng)的考核方式期末考試占綜合成績(jī)比例較大，不能很好的體現(xiàn)整個(gè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解[6-8]。另外期末試卷也不能全面的考核所學(xué)知識(shí)，對(duì)于一些經(jīng)驗(yàn)公式和涉及流體的熱物性參數(shù)的題目，需要提供額外的圖表，因此在期末閉卷考試命題時(shí)此類命題不便于在試卷中體現(xiàn)，致使學(xué)生復(fù)習(xí)時(shí)會(huì)忽略這部分教學(xué)內(nèi)容。為了使學(xué)生能系統(tǒng)的把握傳熱學(xué)的基本理論知識(shí)，并且能較深刻的理解所學(xué)知識(shí)，采取多元化的考核方式是一種行之有效的方法。多元化考核方式貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過程，將學(xué)生出勤，回答問題，小組討論，作業(yè)完成情況，分階段測(cè)試，期末測(cè)試等環(huán)節(jié)的成績(jī)按比例計(jì)算其綜合成績(jī)。利用雨課堂平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)題目亂序、選項(xiàng)亂序、線上實(shí)時(shí)監(jiān)考，定時(shí)發(fā)送題目，定時(shí)收回試卷，為方便實(shí)現(xiàn)線上考試提供了一個(gè)非常便捷的考試平臺(tái)。采取多元化的成績(jī)?cè)u(píng)定方式不僅能真實(shí)和全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和真實(shí)水平，更能促進(jìn)學(xué)生以積極認(rèn)真的態(tài)度投入整個(gè)學(xué)習(xí)過程，深入理解傳熱學(xué)理論知識(shí)，有助于提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2 結(jié)語(yǔ)

本文基于傳熱學(xué)課程教學(xué)過程中存在問題，著力從教學(xué)方法和手段上嘗試改進(jìn)，利用雨課堂、企業(yè)微信平臺(tái)進(jìn)行線上、線下混合式教學(xué)，通過成立學(xué)習(xí)小組，教學(xué)課堂結(jié)合日常生活生產(chǎn)實(shí)例，融入團(tuán)隊(duì)科研內(nèi)容，將課堂知識(shí)學(xué)習(xí)與學(xué)科競(jìng)賽相結(jié)合及改革考核方式等改革設(shè)想與實(shí)踐，使學(xué)生愛上傳熱學(xué)，教師的教學(xué)質(zhì)量更高、教學(xué)效果更優(yōu)，充分發(fā)揮傳熱學(xué)課程對(duì)于專業(yè)課程學(xué)習(xí)的引領(lǐng)作用。疫情期間，該課程的教學(xué)改進(jìn)對(duì)開展線上教學(xué)發(fā)揮了積極的推進(jìn)作用，取得了很好的實(shí)效。

[1] 閆曉娜,郭思宇.傳熱學(xué)教學(xué)方法與改革實(shí)踐[J].制冷與空調(diào),2019,33(2):208-210.

[2] 謝永亮,余濤,畢海權(quán).產(chǎn)學(xué)研教育體系下機(jī)械學(xué)科青年教師教學(xué)能力提升的探討[J].制冷與空調(diào),2020,34(1): 108-110.

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[4] 周娟,王保旺.基于合作學(xué)習(xí)模式的工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)教學(xué)思考[J].教育現(xiàn)代化,2018,(19):265-266.

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[7] 劉雅琳,崔海航,郭亞軍.傳熱學(xué)課程建設(shè)方案[J].中國(guó)冶金教育,2018,(6):32-35.

[8] 呂秋碩,朱亮亮.基于碎片化移動(dòng)學(xué)習(xí)的《汽車空調(diào)》課程教學(xué)改革研究[J].制冷與空調(diào),2019,33(5):562-564.

Reflections and Practices on the Online Teaching Reform of Heat Transfer

Ren Xiuhong Guo Siyu Tan Yingying Chen Xi

( Institute of Building Energy and Thermal Science, Henan University of Science & Technology, Luoyang, 471000 )

Based on the problems existing in the course of heat transfer teaching, the paper tries to improve the online teaching effects in terms of the methods and the measures by Rain Class and Enterprise WeChat during the outbreak of epidemic situation. The implementation of reform, including learning groups are established, examples of daily life and production, teachers’ scientific research, and academic competitions are introduced to the classes, and examination methods are changed. The results shows that the students begin to enjoy the heat transfer course, teaching works better, and leading role for professional courses are played fully.

heat transfer; curriculum improvement; teaching methods; online teaching

TU834.1

A

1671-6612（2021）01-140-03

河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專項(xiàng)（科技攻關(guān)）項(xiàng)目（202102310229）；河南省新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2020JGLX025）；河南省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2019SJGLX264）；河南科技大學(xué)教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2019YB-029）

任秀宏（1978-），女，博士，副教授，E-mail：xiuhongren@126.com

2020-06-09