時間：2022-11-08 03:19:35
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇傳熱學(xué)論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵詞：計算機(jī),傳熱學(xué),教學(xué)改革
1 引言
21世紀(jì)是科技高速發(fā)展的時代，新知識、新方法的不斷涌現(xiàn)為高等教學(xué)事業(yè)的發(fā)展提供了良好的手段和機(jī)遇?！秱鳠釋W(xué)》課程作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)和熱能動力工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，它的課程體系和教學(xué)內(nèi)容都相對成熟和固定，即使如此，我們也必須與時俱進(jìn)，不斷用現(xiàn)代科技手段改進(jìn)課程教學(xué)的各個方面，使得它成為教學(xué)手段先進(jìn)、充滿吸引力的優(yōu)秀課程。近年來，我們在計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于《傳熱學(xué)》課程方面進(jìn)行了探索和實踐，取得了良好的效果。
2充分發(fā)揮多媒體教學(xué)課件的功能
在當(dāng)今信息時代，知識更新的周期越來越短，大量的新知識、新思想不斷涌現(xiàn)，為適應(yīng)這種情況，新的多媒體技術(shù)應(yīng)用于《傳熱學(xué)》課堂教學(xué)是大勢所趨。因此我們必須將傳統(tǒng)的教育思想轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代教育思想。免費論文參考網(wǎng)。為了培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、強(qiáng)能力、高綜合素質(zhì)的人才，必須由傳統(tǒng)的以教師、課堂、書本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生學(xué)習(xí)、個體實踐、信息交流為中心，要實現(xiàn)這一巨大轉(zhuǎn)變是靠傳統(tǒng)教學(xué)模式無法完成，只有采用基于多媒體先進(jìn)技術(shù)的新教學(xué)模式、方法和手段才能得以實現(xiàn)。免費論文參考網(wǎng)。
2．1 加大教學(xué)信息量，突破教學(xué)難點
《傳熱學(xué)》課程是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)和熱能動力工程專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，該課程的教學(xué)內(nèi)容分為導(dǎo)熱、對流和輻射三大模塊，各部分相對獨立，每一部分都有自己的知識體系與核心內(nèi)容，理論概念較多，計算公式推導(dǎo)復(fù)雜、公式數(shù)量龐大，這使得教師的講課時間緊張，形成了授課進(jìn)度快、略去內(nèi)容多時易造成學(xué)生跟不上教師思路，對基本概念、基本方法未很好理解其實質(zhì)內(nèi)容，而講課進(jìn)度慢時又不能完成預(yù)定教學(xué)任務(wù)的矛盾。應(yīng)用多媒體教學(xué)可很好地解決這一問題。
多媒體教學(xué)具有信息量大，屏幕投影顯示清晰、圖文并茂、表達(dá)方便快捷的特點，我們在教學(xué)中充分利用了這一優(yōu)勢。例如對于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中無限大平壁在第三類邊界條件下導(dǎo)熱問題，過去一直是傳熱課程重點和難點之一，應(yīng)用多媒體教學(xué)時，講授過程中我們將分離變量法的具體求解方法、溫度通解中每一積分常數(shù)的具體求解過程都講得很全面清楚，教師從寫黑板的重復(fù)性勞動中解脫出來，著重在于講清思路，講清問題的重點和難點。用兩小時輕松地完成了過去傳統(tǒng)粉筆加黑板教學(xué)時三個小時都難以完成的教學(xué)任務(wù)。近兩年來，在學(xué)校課堂教學(xué)時數(shù)總體精簡的大背景下，我們用60學(xué)時仍然完成了教學(xué)大綱上規(guī)定的68學(xué)時才能完成的教學(xué)任務(wù)。
《傳熱學(xué)》課程中例題、習(xí)題的講解也是教學(xué)的一個重要方面，我們應(yīng)用多媒體教學(xué)可以在較短的時間內(nèi)完成多個高難度、高綜合性的習(xí)題的講解工作，整個課程中課堂習(xí)題講解數(shù)量有較大提高，拓展了學(xué)生的思路，也很好地提高了課堂教學(xué)的信息量和教學(xué)效率。
多媒體教學(xué)可有效突破教學(xué)難點，例如對于二維、三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程，如何表達(dá)物體內(nèi)的溫度場讓學(xué)生建立起溫度分布空間的概念一直使師生感到棘手，我們利用多媒體課件信息容量大、表達(dá)形象具體、切換快捷的特點，用多幅類似于圖1的立體圖形來反復(fù)說明這個
問題，授課中與學(xué)生展開互動，啟發(fā)課堂討論，對此學(xué)生感到效果很好。教學(xué)中難題迎刃而解。
關(guān)鍵詞：卓越工程師；傳熱學(xué)；教學(xué)改革
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0149-02
國家教育部于2009年決定實施的“卓越工程師教育計劃”，是為順應(yīng)國際發(fā)展趨勢，適應(yīng)國家工業(yè)、企業(yè)需求，增強(qiáng)我國核心競爭力，建設(shè)創(chuàng)新型國家，走新型工業(yè)化道路，培養(yǎng)各類型工程師的重要決策。該計劃要解決的重點問題是：企業(yè)一方面抱怨工科大學(xué)畢業(yè)生工程實踐能力弱化、不適應(yīng)企業(yè)要求等問題；另一方面又不愿意接受大學(xué)生實習(xí)，不愿意參與工程師培養(yǎng)。該計劃旨在高校中培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)。
傳熱學(xué)課程著重研究熱量傳遞的規(guī)律和方法。[1]建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)是土木工程專業(yè)下屬學(xué)科專業(yè)，主要包含供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)與空調(diào)工程、建筑給排水工程、建筑電氣工程等幾個方向，涉及的主要專業(yè)課程有暖通空調(diào)、制冷技術(shù)、流體輸配管網(wǎng)系統(tǒng)、鍋爐設(shè)備、熱質(zhì)交換等。從這些課程所講授的內(nèi)容看，傳熱學(xué)知識有著相當(dāng)重要的地位，因此傳熱學(xué)是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)畢業(yè)生知識結(jié)構(gòu)中的一門非常重要的基礎(chǔ)課。隨著我國高等教育教學(xué)改革的不斷深化，在“重基礎(chǔ)、寬口徑” 的指導(dǎo)方針下，建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)傳熱學(xué)的課時減少到原來的一半。如何在較少課時內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生用傳熱學(xué)的規(guī)律分析工程問題的能力，面對“卓越工程師”培養(yǎng)的傳熱學(xué)教學(xué)方法改革勢在必行。[2]
下面結(jié)合筆者對建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行傳熱學(xué)課堂教學(xué)的工作實踐，談?wù)勛吭焦こ處煴尘跋峦七M(jìn)“熱傳學(xué)”課程改革的幾點體會。
一、傳熱學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題
1.教材的內(nèi)容結(jié)構(gòu)
楊世銘等主編的《傳熱學(xué)》為比較經(jīng)典的教材，該教材總體上體現(xiàn)了傳熱學(xué)這門應(yīng)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程的特點。教材主要包含熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射三方面的內(nèi)容。其中熱傳導(dǎo)部分相對簡單，通過簡化實際物理模型，運用高等數(shù)學(xué)的知識能夠得到一般問題的分析解。而對流換熱過程則相對復(fù)雜，該部分在實驗研究的基礎(chǔ)上總結(jié)出大量的圖表和經(jīng)驗、半經(jīng)驗公式，運用時需區(qū)別不同情況帶入不同的計算公式。對于此部分的學(xué)習(xí)學(xué)生感覺公式繁多、復(fù)雜，需強(qiáng)化記憶，且應(yīng)用時經(jīng)常選擇錯誤的經(jīng)驗公式。輻射傳熱部分由于理論的抽象性以及輻射換熱方程次數(shù)較高的問題，學(xué)生不僅對概念的掌握困難，輻射換熱問題的求解亦有比較大的難度?？偟膩碚f，到目前為止傳熱學(xué)學(xué)科的發(fā)展中對于三種傳熱方式分析方法差別較大，連貫性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生對課本知識的理解有些被動。且由于學(xué)時的減少，課上主要介紹三種傳熱方式的基本概念及方法，對綜合性問題的分析、訓(xùn)練環(huán)節(jié)必然相應(yīng)減少，導(dǎo)致學(xué)生分析和解決綜合實際問題的能力缺乏。
2.教學(xué)方法和手段單一
傳熱學(xué)的教學(xué)中，目前多采用多媒體授課。多媒體授課方式相對于以前的板書授課方式雖然大大增強(qiáng)了學(xué)生的直觀感受，通過圖、文、聲、像多角度調(diào)動學(xué)生的情緒、注意力和興趣，但也存在許多新的問題。例如：對于重點公式的推導(dǎo)不夠細(xì)致，通常忽略或者先于學(xué)生的反應(yīng)便給出答案，學(xué)生無法真正領(lǐng)會推導(dǎo)過程；課上信息量大，只注重講課進(jìn)度，忽視學(xué)生接受程度，到頭來學(xué)生收效甚微；與學(xué)生的互動缺乏，因為內(nèi)容多，上課過程多是教師一人在上邊喋喋不休，學(xué)生卻在下面精神恍惚，特別是難度較大的章節(jié)，學(xué)生因為理解不了干脆放棄聽講，教師在講臺上唱獨角戲，課堂氣氛沉悶。
根據(jù)傳熱學(xué)課程現(xiàn)狀及存在的問題，以下內(nèi)容分別為筆者從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等幾方面進(jìn)行的一些思考及嘗試。
二、面對“卓越工程師”培養(yǎng)的改革
1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
正如教材中所述，最近幾年，世界范圍內(nèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對于傳熱學(xué)課程的發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響，也提出了新的挑戰(zhàn)。盡管傳熱學(xué)的基本規(guī)律并無變化，但是研究手段的發(fā)展和工程應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大進(jìn)一步豐富了傳熱學(xué)的內(nèi)涵。為了適應(yīng)我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，體現(xiàn)本學(xué)科的進(jìn)展，要使學(xué)生學(xué)到最新的知識，必須不斷更新教學(xué)內(nèi)容，把最新的知識引入到教學(xué)中。因此在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，考慮面對卓越工程師培養(yǎng)的目標(biāo)，筆者適當(dāng)刪減了一些比較繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容，如一維無限大平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解的推導(dǎo)過程課堂上不再推導(dǎo)，直接給出最后解的表達(dá)形式，要求同學(xué)了解其物理意義即可；對于傳統(tǒng)傳熱學(xué)中相對陳舊的內(nèi)容也可根據(jù)情況做一些刪減，例如管內(nèi)湍流傳熱的齊德-泰特公式、米海耶夫公式、流體橫掠管束的格里森公式等；此外，根據(jù)情況可以增加一些有關(guān)傳熱學(xué)新技術(shù)的內(nèi)容，如微尺度傳熱內(nèi)容、強(qiáng)化單相對流換熱的縱向渦方法等，通過這些前言知識的滲透使學(xué)生了解目前傳熱學(xué)應(yīng)用的熱點技術(shù)，增加學(xué)習(xí)興趣。
2.引入工程案例的教學(xué)方法
面對“卓越工程師”培養(yǎng)需加強(qiáng)基于工程應(yīng)用的教學(xué)方法。傳熱學(xué)學(xué)習(xí)的最終目的是解決與傳熱有關(guān)的工程實際問題。教材中分析的主要問題都能夠在工程實際中找到原型。對建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)來說，空調(diào)系統(tǒng)中最主要的部件是兩個換熱器：蒸發(fā)器和冷凝器。其中分別發(fā)生的是制冷工質(zhì)的沸騰吸熱以及凝結(jié)放熱過程，這兩部分換熱的理論基礎(chǔ)分別來自于傳熱學(xué)課本中沸騰和凝結(jié)換熱一章。為了增強(qiáng)換熱器的傳熱面積，肋片的應(yīng)用則增加了同學(xué)們對換熱器表面不同結(jié)構(gòu)的理解和認(rèn)識?？照{(diào)中冷量的載體―制冷劑在管路中的輸送過程需要保溫，經(jīng)濟(jì)保溫層厚度的確定也離不開利用傳熱學(xué)知識的計算。此外，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計初期，計算維護(hù)結(jié)構(gòu)的冷、熱負(fù)荷時，建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)環(huán)節(jié)則多可簡化為無限大平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，與課本中重點分析無限大平壁的導(dǎo)熱問題相對應(yīng)，等等。因此，在教學(xué)工作中引入與本專業(yè)密切相關(guān)的典型案例，首先會激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，讓同學(xué)帶著問題去理解、去學(xué)習(xí)。此外，融入大量實際案例也可以使同學(xué)對基礎(chǔ)知識的理解更加深入，避免了單純課本知識的枯燥無味。
3.講解與討論相結(jié)合的教學(xué)方式
提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要方法是讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從被動到主動。多媒體課件作為一種輔助手段，把抽象的事物用生動的語言和畫面展現(xiàn)在學(xué)生面前，更加形象和具體，但講解基礎(chǔ)理論時，以板書為主的方式效果較好。
摒棄課堂上老師一言堂的局面，在整個學(xué)習(xí)過程中教師主動設(shè)置討論環(huán)節(jié)。目前傳熱學(xué)作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)研究生考試的專業(yè)課之一，許多時候?qū)I(yè)課的復(fù)試是通過綜合案例的分析來考查學(xué)生對傳熱學(xué)知識的掌握情況。因此，在本科生教學(xué)階段就加強(qiáng)這方面的練習(xí)十分必要。例如在不同學(xué)習(xí)階段，教師可以挑選某一綜合的傳熱問題，讓學(xué)生分成小組，分別通過查閱文獻(xiàn)、分析和制訂求解方案，最后以報告或論文形式提交不同的解決方案，讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行匯報和討論，最終獲得大家認(rèn)為較好的方案。期間避免教師完全控制討論，教師應(yīng)注意傾聽學(xué)生的發(fā)言，并進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)，使所有學(xué)生都參加討論過這個過程。這樣，讓學(xué)生對傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)從被動到主動，深切體會運用所學(xué)傳熱學(xué)知識解決實際工程問題的過程，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，并能培養(yǎng)部分學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的能力。
4.CFD教學(xué)方法的應(yīng)用
CFD（Computer Fluid Dynamics）是應(yīng)用各種離散化的數(shù)值計算方法與計算機(jī)科學(xué)相結(jié)合來解決流動與傳熱問題的重要方法。對于典型情況下的傳熱問題，傳熱學(xué)課本中能夠推導(dǎo)并以公式的形式給出某一特定物體的溫度場，但對于幾何形狀或者邊界條件復(fù)雜的傳熱問題，運用CFD技術(shù)獲得其內(nèi)部的溫度場之后，再對其傳熱量進(jìn)行分析，這種方式已經(jīng)必不可少。因此，結(jié)合CFD的教學(xué)方法可以更形象、生動地展示特定復(fù)雜場景下的傳熱過程，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，運用巧妙的模擬方法又可以使學(xué)生加強(qiáng)對傳熱基本規(guī)律的理解和掌握。[3]
5.增加實踐教學(xué)課程
傳熱學(xué)是理論與應(yīng)用并重的課程，目前傳統(tǒng)的授課卻往往偏重理論。為提高學(xué)生的動手與分析能力，應(yīng)增加形式多樣的實踐課程。例如：建立教學(xué)和實習(xí)示范基地，在學(xué)習(xí)過程中帶學(xué)生到這些基地進(jìn)行參觀。例如到散熱器或空調(diào)廠家，通過讓學(xué)生參觀各種形式的換熱器，讓學(xué)生感受到傳熱學(xué)知識與日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的重要性；利用假期可以鼓勵學(xué)生到這些示范基地進(jìn)行短期實習(xí)，豐富實踐經(jīng)驗的同時也加強(qiáng)了鍛煉。筆者所在的學(xué)校就與大金、開利等空調(diào)公司建立了合作關(guān)系，也為學(xué)生的就業(yè)提供了很好的出路。此外，可以針對重要知識點開設(shè)實驗環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親自制訂實驗方案、獲得并整理實驗數(shù)據(jù)，最后運用理論方法獲得不同條件下的實驗規(guī)律等等。這樣通過鍛煉學(xué)生的動手能力，增強(qiáng)了工程師素質(zhì)的培養(yǎng)。
6.考核方式改革
考核既是對教師課堂教學(xué)效果的檢驗，又會促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。筆者曾經(jīng)對傳熱學(xué)的考核方式嘗試多次改革。目前，期末考試環(huán)節(jié)分成開卷加閉卷兩個部分，其中開卷部分針對綜合傳熱問題進(jìn)行考核，著重考查學(xué)生綜合分析問題的能力；而閉卷部分則重點考查學(xué)生對基本概念、定性分析方法的理解。此外，課程過程中穿插的小論文完成情況也會在平時成績中體現(xiàn)。這樣避免了單一環(huán)節(jié)失誤導(dǎo)致學(xué)生成績不理想而造成的心理負(fù)擔(dān)，充分給予學(xué)生機(jī)會，也能夠清楚了解到每個學(xué)生在不同方面的特長加以針對性培養(yǎng)。
三、結(jié)論
面對“卓越工程師”培養(yǎng)的要求，結(jié)合建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)特點，本文提出了優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，引入工程案例的教學(xué)方法，講解與討論相結(jié)合的教學(xué)方式，應(yīng)用CFD教學(xué)方法，增加實踐教學(xué)課程，改革考核方式等傳熱學(xué)教學(xué)改革之方法，能夠使學(xué)生學(xué)習(xí)從被動到主動，并培養(yǎng)學(xué)生在較少課時內(nèi)用傳熱規(guī)律分析工程問題的能力。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.
關(guān)鍵詞：傳熱學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)方法
作者簡介：齊曉霓（1974-），女，山東臨淄人，山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院，講師；劉永啟（1965-），男，山東棗莊人，山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院，教授。（山東 淄博 255049）
基金項目：本文系山東理工大學(xué)教學(xué)項目基金“傳熱學(xué)教學(xué)方法的研究與探索”（項目編號：112024）的研究成果。
中圖分類號：G642.421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）32-0091-02
“傳熱學(xué)”是高等學(xué)校能源動力類、化工制藥類、航空航天類、機(jī)械類、環(huán)境與安全類等專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，其與“工程熱力學(xué)”、“流體力學(xué)”一起被稱作熱工類專業(yè)的三大支柱，[1，2]由此可以看到這些課程在上面專業(yè)中占有非常重要的地位。只有認(rèn)真掌握這三門課程，才有利于后面課程的學(xué)習(xí)和相關(guān)的工作研究，所以要求教師在實際教學(xué)過程中，運用新型教學(xué)方法，采取先進(jìn)教學(xué)手段，保證教與學(xué)都能達(dá)到最佳目標(biāo)。本文根據(jù)“傳熱學(xué)”的課程特點，依據(jù)筆者自己的教學(xué)經(jīng)驗，從課程定位、教學(xué)方法以及培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用水平和創(chuàng)新性思維等方面，針對教與學(xué)的過程中出現(xiàn)的問題及解決要點進(jìn)行分析和探討。
一、明確課程定位
傳熱學(xué)是研究具備溫度差異時發(fā)生的熱量傳遞規(guī)律和測試的科學(xué)。因為自然界和不同生產(chǎn)領(lǐng)域普遍存在著溫度差異，所以傳熱現(xiàn)象非常廣泛。傳熱學(xué)也普遍應(yīng)用在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)當(dāng)中，是能源動力、化工制藥、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域的必備技術(shù)課程。具有很強(qiáng)的實踐作用，在具體學(xué)習(xí)過程中要重視基本概念和基本理論的掌握。因此在教學(xué)中要重視理論與實踐相結(jié)合，使學(xué)生學(xué)會分析問題和解決問題的思路和方法，提高工程分析的能力，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，提倡節(jié)約能源，讓學(xué)生靈活運用各章的經(jīng)驗公式和通過圖表進(jìn)行計算的能力。同學(xué)們在傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)過程中普遍存在的問題是學(xué)習(xí)時不覺得有多難，但處理具體問題時卻感覺力不從心、無從下手。究其原因，傳熱學(xué)的理論推導(dǎo)較多，而且經(jīng)驗公式難以理解和記憶，做習(xí)題時學(xué)生難以下手。
在教學(xué)實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)并歸納出中學(xué)時學(xué)過的能量守恒原理作為一條橫線貫穿著傳熱學(xué)計算問題的始終，能將復(fù)雜的問題簡單化。以導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描寫為例來說明這種方法的思路，[3]在要研究的物體中任意去除一個微元平行六面體作為該微元體能量收支平衡的分析對象。假設(shè)物體中有內(nèi)熱源，它代表單位時間內(nèi)單位體積中產(chǎn)生或消耗的熱量，在空間三個坐標(biāo)方向上，將任一方向上的熱流量分解成x、y、z坐標(biāo)軸方向的分熱流量，對于微元體應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律建立起能量平衡關(guān)系式，即導(dǎo)入微元體的總熱流量+微元體內(nèi)熱源的生成熱=導(dǎo)出微元體的總熱流量+微元體熱力學(xué)能的增量。將三個方向上的能量平衡關(guān)系式寫出后，相加即可獲得總的能量平衡關(guān)系式，然后將各項熱量傳遞方式的表達(dá)式代入平衡關(guān)系中求解，該方程可以針對物體的邊界條件用簡單積分求解。無論使用導(dǎo)熱微分方程式直接結(jié)合邊界條件求解還是簡單積分求解，通過上述兩種方法的講解，可以讓學(xué)生思路清晰，處理實際問題時起到事半功倍之效。如果在實際問題中出現(xiàn)了更復(fù)雜的熱傳遞問題，可以劃分不同的單元，一個個解決。將這種能量守恒的思路融入整個教學(xué)過程中，可以使學(xué)生加深對各章節(jié)中定律的連貫理解，達(dá)到了相當(dāng)好的教學(xué)效果。
二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)傳熱學(xué)技術(shù)發(fā)展
世界范圍內(nèi)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得的顯著成就都對“傳熱學(xué)”課程的發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響。盡管傳熱學(xué)的基本規(guī)律并無變化，但是研究手段的發(fā)展和工程應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大進(jìn)一步豐富了傳熱學(xué)的內(nèi)涵。與此同時，在我國加入世界貿(mào)易組織以后，關(guān)于高等教育的國際化與本土化已成為熱門話題，部分國外優(yōu)秀的原版教材被引進(jìn)了大學(xué)講臺上。如何借鑒國外優(yōu)秀教材，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生經(jīng)常接觸到本學(xué)科的前沿知識，成為“傳熱學(xué)”教學(xué)中的必要任務(wù)。傳熱學(xué)的發(fā)展日新月異，為了適應(yīng)我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，體現(xiàn)本學(xué)科的進(jìn)展，要使學(xué)生學(xué)到最新的知識，必須不斷更新教學(xué)內(nèi)容，把最新的知識引入到教學(xué)中。因此在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，刪減了部分比較繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容，如一維無限大平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解的推導(dǎo)過程等；對于傳統(tǒng)傳熱學(xué)中相對陳舊的內(nèi)容也做了刪減，包括管內(nèi)湍流傳熱的齊德-泰特公式、米海耶夫公式、流體橫掠管束的格里森公式等；增添了教材上沒有涉及或涉及不深的有關(guān)傳熱學(xué)新技術(shù)的內(nèi)容，如微納米傳熱內(nèi)容、強(qiáng)化單相對流換熱的縱向渦方法。
向?qū)W生傳授知識，同時也是培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力的過程。從人才培養(yǎng)的整體計劃來看，培養(yǎng)能力是更為根本的任務(wù)，因此在教學(xué)過程中對這一任務(wù)做了很大的努力：在每一章節(jié)末增加了本章內(nèi)容的應(yīng)用部分，舉例更為接近工程實際，需要學(xué)生應(yīng)用更多知識進(jìn)行綜合分析；對例題進(jìn)行講解時更為注重較為復(fù)雜的實際問題的分析和講授，對此類問題分層次進(jìn)行剖析講解；在每一章最后增加了小論文題目，在教學(xué)實踐中組織學(xué)生撰寫與課程學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的小論文，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。
三、“傳熱學(xué)”教學(xué)中的教學(xué)方法分析
大部分高校教師的教學(xué)模式都已從“獨角戲”式的填鴨式教學(xué)過渡到“教與學(xué)的互動階段”，例如在課堂教學(xué)中不再是教師一人唱獨角戲，而是采用提問回答式、小范圍對話式、邏輯啟發(fā)式等教學(xué)方式，因材施教，因人施教。隨著教育改革的逐步深入，現(xiàn)代科技的發(fā)展對教學(xué)的影響越來越大，例如為了使教學(xué)過程信息量增大，生動形象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，大學(xué)課堂中大部分課堂教學(xué)都采用多媒體教學(xué)。[4]那么，“傳熱學(xué)”采用多媒體教學(xué)是否能夠達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果呢？“傳熱學(xué)”是以傳導(dǎo)、對流、輻射和換熱器四大內(nèi)容去展開的。所以在教學(xué)中適當(dāng)輔以多媒體課件有利于講清有關(guān)現(xiàn)象的物理本質(zhì)和基本原理。比如在介紹三種傳熱方式時用空調(diào)制冷過程、燒開水的過程等生動的動畫，來說明熱量傳遞的分類，就能使學(xué)生留下非常深刻的印象。肋片導(dǎo)熱一節(jié)中，同學(xué)們對穩(wěn)態(tài)下的肋片沿著熱量傳遞方向的熱量逐漸減少這一動畫過程去分析問題時，很快就明白了肋片的導(dǎo)熱實質(zhì)與傳統(tǒng)的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的差別。
但在實際教學(xué)中，運用多媒體課件教學(xué)并不是為了運用現(xiàn)代教學(xué)方法。那么運用多媒體課件是否可以收到良好的教學(xué)效果呢？筆者調(diào)查了很多學(xué)生，他們大多認(rèn)為：“傳熱學(xué)”中的純理論推導(dǎo)難度很大，如果仍然采用多媒體課件，很難留下較深的印象，無法真正領(lǐng)會推導(dǎo)過程，雖然多媒體課件信息量大，但不逐步推導(dǎo)，能接受的內(nèi)容就會很少，收效甚微。所以“傳熱學(xué)”作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，如果在教學(xué)活動中運用多媒體，就要預(yù)先確定教學(xué)內(nèi)容。在講解基礎(chǔ)理論時，要以板書為主。多媒體課件作為一種輔助手段，把抽象的事物用生動的語言和畫面展現(xiàn)在學(xué)生面前，更加形象和具體，再列舉一些生活當(dāng)中的實際例子，可以使教學(xué)活動收到良好的效果。在講解較為復(fù)雜的公式時，最好的辦法是板書，再加上對學(xué)生的提問，可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。把理論的講解和生動形象的事物聯(lián)系起來，有利于學(xué)生掌握。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，對不易理解的內(nèi)容要適當(dāng)做些記錄，不但可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且取得了良好的教學(xué)效果。
四、考試方法及成績評定方法改革
為了考核學(xué)生解決實際問題的能力，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，死記硬背的內(nèi)容不列入考核范圍。筆者在“傳熱學(xué)”的考核中也進(jìn)行了改革?？荚嚥捎萌N考核方式綜合進(jìn)行，這三種方式是閉卷、開卷和大作業(yè)。任課教師在進(jìn)行課程考核時要出具兩套試題：一套試題是開卷，主要目的是為了考核學(xué)生運用所學(xué)內(nèi)容分析實際傳熱問題和解決實際傳熱問題的能力，并且在開卷試題中也要有考查學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性思維的內(nèi)容；另一套試題為閉卷試題，主要用于考查學(xué)生對課程的基本概念、基本理論和基本規(guī)律等基礎(chǔ)知識的掌握程度，題目主要包括簡答題、選擇題、填空題、名詞解釋等。開卷試題和閉卷試題的考試時間和分值分別占總考試時間和分值的50%。開卷考試和閉卷考試在同一考場中先后進(jìn)行。
學(xué)生的成績評定方法由傳統(tǒng)的考試成績評定改為“考試成績+實驗成績+平時成績”綜合評定。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并保證學(xué)生的大作業(yè)質(zhì)量，提高學(xué)生參與課堂討論和課堂講授的能動性，任課老師在課程一開始就要在課堂上宣布最終成績的評定方法：考試成績占總成績的60%；實驗成績占總成績的10%；平時成績考核根據(jù)課堂討論情況、回答問題、大作業(yè)成績綜合評定，占總成績的30%。
五、教學(xué)效果
1.課堂和實驗課教學(xué)效果
通過一個學(xué)期的教學(xué)改革思路下的教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實踐，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課堂上能夠積極主動地思考和回答問題，對“傳熱學(xué)”的學(xué)習(xí)比往屆學(xué)生興趣更高，在任課教師的引導(dǎo)下能夠主動思考解決傳熱學(xué)問題的流程，主動查閱筆者提供的參考書目并提出問題。在導(dǎo)熱、對流及輻射換熱的實驗課上，大多數(shù)同學(xué)能夠自發(fā)、獨立、主動地完成三個基本實驗，有些同學(xué)還與教師探討更深入的實驗驗證分析解的問題，完成筆者布置的選做內(nèi)容。
2.大作業(yè)反饋教學(xué)效果
由于學(xué)生較多，從120個學(xué)生中抽查了交上來的50份大作業(yè)，學(xué)生在選題上發(fā)揮了積極性和主觀能動性，選題范圍從生活實例到氣候變化，再到工程實踐，如天氣現(xiàn)象諺語中蘊含的傳熱基理、太陽能利用，制冷系統(tǒng)中的傳熱學(xué)應(yīng)用等，涉及到“傳熱學(xué)”各個章節(jié)的內(nèi)容。大部分學(xué)生還通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和主動思考，初步掌握了模型建立、數(shù)值模擬及結(jié)果分析并驗證這一流程，得到了一次系統(tǒng)的科學(xué)分析方法訓(xùn)練。學(xué)生在查閱資料并完成大作業(yè)的過程中，不僅鞏固了課堂上教授的基本內(nèi)容，還自發(fā)引入其它課程或參考資料中的信息并將信息加工消化，例如進(jìn)行傳熱過程分析的火用分析方法等。
總之，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮了主體作用，提高了綜合分析能力和創(chuàng)新能力。
六、結(jié)束語
總之，課程教學(xué)沒有固定的模式，在實際教學(xué)中做到因人而異、因材施教是有一定難度的。作為教師，要不斷應(yīng)用新型教學(xué)方法，提高個人修養(yǎng)，制作豐富多彩的多媒體課件。要想使全部學(xué)生順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)，不但要適當(dāng)運用多媒體課件輔助教學(xué)，還應(yīng)經(jīng)常和學(xué)生進(jìn)行交流，有目的地指導(dǎo)學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使全部學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的樂趣，獲得努力學(xué)習(xí)的動力。
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關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué)；傳熱學(xué)；課程歷史與發(fā)展；思考和建議
熱工課程以研究熱能的有效利用及轉(zhuǎn)換與傳遞規(guī)律為其基本內(nèi)容，在工科許多大類專業(yè)的人才培養(yǎng)中具有重要地位。在我國，熱工基礎(chǔ)課程一般指工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)兩門課程，內(nèi)容主要由工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)組成的“熱工學(xué)”或“熱工基礎(chǔ)”也屬于熱工基礎(chǔ)課程的范疇。本文的討論主要針對這三類課程來進(jìn)行。
至上世紀(jì)末，我國熱工課程開設(shè)的情況是：有150余所高等工業(yè)學(xué)校開設(shè)熱工類課程，分布在除臺灣、、青海三省區(qū)以外的境內(nèi)高校。全國熱工課程教學(xué)的一般情況是：(1)熱工課程的設(shè)置主要在能源動力類、石油化工類、航天航空類、土建類、交通運輸、輕紡食品等大類專業(yè)；(2)熱工教學(xué)實驗以驗證性為主，測試手段比較落后，設(shè)備比較陳舊：(3)已經(jīng)出版了一批由我國作者自行編寫的工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)與熱工學(xué)教材。
6年多來，經(jīng)過“211工程”、“985工程”建設(shè)項目的支持，我國熱工實驗教學(xué)情況有了較大改觀，開課的大類專業(yè)面有所擴(kuò)大，機(jī)械類專業(yè)目前大多開出了少學(xué)時的熱工學(xué)課程。同時通過教育部組織的面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革，以及21世紀(jì)初高等教育教學(xué)改革項目的實踐，出版了一批面向21世紀(jì)課程教材，使我國熱工課程教材的內(nèi)容有了較大的更新，編著水平也明顯提高。在近十年中，國際上工業(yè)先進(jìn)國家也同時在進(jìn)行著類似的改革，并出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀的新教材。與這些先進(jìn)國家的熱工課程教學(xué)和新教材相比較，我國還有一定的差距，某些方面差距還比較大。
本文在簡要回顧了熱工課程教學(xué)的歷史后，著重介紹和分析了工業(yè)發(fā)達(dá)國家近十年中熱工及相關(guān)課程的教學(xué)與教材編著情況，最后提出作者的意見，以求教于國內(nèi)同行專家和教師。
一、國外、境外熱工課程教學(xué)發(fā)展情況
1．熱工課程教學(xué)的歷史
近代熱科學(xué)的產(chǎn)生與初期的發(fā)展集中在歐洲國家。根據(jù)文獻(xiàn)[1]的觀點，熱科學(xué)研究的起源可以追溯到Galileo時代(1592)，而且早期熱學(xué)作為物理學(xué)的一部分，熱力學(xué)與傳熱學(xué)的研究是溶為一體的，例如Boltzmann從熱力學(xué)證明了Stefan由實驗得出的輻射四次方定律。又如熱力學(xué)第二定律的創(chuàng)建人之一Kelvin在1862年用以下的方法來估算地球的年齡：假設(shè)地球之初是溫度均勻(3900℃)的圓球，熱擴(kuò)散率為常數(shù)，取為巖石沙礫之值，利用Fourier導(dǎo)熱微分方程，按半無限大物體計算，從初溫冷卻到目前地層深處的溫度梯度(1℃／27．8m)需要9800萬年。按現(xiàn)代的觀點看，Kelvin顯然求解了一個傳熱學(xué)的問題。
無論熱力學(xué)還是傳熱學(xué)，其發(fā)展都經(jīng)歷了從“科學(xué)”到“工程”的過程，即，從初期作為物理學(xué)一部分的熱學(xué)演變、發(fā)展成密切結(jié)合工程實際的“工程熱力學(xué)”與“工程傳熱學(xué)”。以傳熱學(xué)為例，[2]在19世紀(jì)的物理學(xué)中熱量傳遞方式只有導(dǎo)熱與輻射，其基本定律均已得到解決。然而大量的工程問題中還遇到流體與固體間的熱交換，雖然牛頓早在1701年就提出了對流換熱的初期思想，但并沒有真正解決工程計算問題，一直到進(jìn)入20世紀(jì)，經(jīng)過一批主要是德國科學(xué)家的努力，包括Prandtl、Karmann、Nusselt、Blasius以及后來的Eckert，也有前蘇聯(lián)科學(xué)家(如Kirpichev等)的貢獻(xiàn)，傳熱學(xué)開始由“科學(xué)”演變成“工程”，其中整理試驗數(shù)據(jù)的量綱分析方法或相似原理引入傳熱學(xué)的對流換熱是一個標(biāo)志性的轉(zhuǎn)折。第二次世界大戰(zhàn)后，傳熱學(xué)的研究中心由德國轉(zhuǎn)移到美國，其中Jakob、Karmann及Eckert三位德國科學(xué)家的移居美國起了很大的作用。歐美國家工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程的開設(shè)始于何時，暫時無法查考。就教材而言，最早的一本傳熱學(xué)可能是德國科學(xué)家Grober的著作(1921)。[3]然而影響較大的要推McAdams的“Heat transmission”(1933)。[4]隨后Jakob與Hawkins的教材，[5]Eckert的教材[5]相繼問世，成為20世紀(jì)40～50年代的代表作。Holman的傳熱學(xué)第一版出版于1963年。[7]此后歐美以及前蘇聯(lián)的傳熱學(xué)教材出版情況可見文獻(xiàn)[8]。
2．近代熱工課程開設(shè)情況
到20世紀(jì)80年代后，工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)已經(jīng)成為歐美國家機(jī)械類學(xué)生的必修課，有的學(xué)校還設(shè)為工科學(xué)生的基礎(chǔ)課。根據(jù)我們的調(diào)查統(tǒng)計，在境外的高等工程教育中，傳熱學(xué)與熱力學(xué)課程的開設(shè)相當(dāng)普遍。[9]我們曾經(jīng)調(diào)查過國外20余所大學(xué)開設(shè)熱工課程的情況。從返回的調(diào)查表看出，機(jī)械工程系、化工系、核能工程系、材料系等均普遍開設(shè)熱工類課程。有的學(xué)校把熱學(xué)類課程作為工學(xué)院的公共課程，如美國依阿華(Iowa)州立大學(xué)工學(xué)院在2000年開出的81門課程中(不含基礎(chǔ)課)，包括有電子、信息、計算機(jī)、控制、電磁場等系列的課程，其中熱學(xué)方面的基本課程有4門，即熱力學(xué)I、熱力學(xué)II、傳熱學(xué)及熱流系統(tǒng)設(shè)計。麻省理工、普渡大學(xué)及密西根大學(xué)等，熱力學(xué)和傳熱傳質(zhì)學(xué)都是機(jī)械系設(shè)置的主要課程之一。表1是密西根大學(xué)工學(xué)院機(jī)械系學(xué)科基礎(chǔ)和專業(yè)課課程學(xué)分情況，從中可以看出熱工理論課程所占的分量。
在美國高等學(xué)校中，機(jī)械工程系主修課程的設(shè)置一般分為兩個層次，即(1)基本層次，該層次中的課程一般覆蓋了該校機(jī)械系各個研究方向的最基本的原理，是所有學(xué)生的必修課，在這一層次課程中均包含熱力學(xué)與傳熱學(xué)的基本原理課程在內(nèi)。(2)專門化層次，該層次中按專門方向不同而分成若干組課程供學(xué)生選修。歐美這樣的課程設(shè)置值得我們借鑒。
3．最近十年美國熱工課程教學(xué)的發(fā)展
在最近十年中，美國高等學(xué)校工科熱工課程的教學(xué)呈現(xiàn)出許多新的發(fā)展趨向值得我們重視。首先在熱工課程教材方面，美國高校中出現(xiàn)了像Cengel與Boles的Thermodynamics――An Engineering Approach，[10]Cengel的Heat transfer――A practical approach，[11]Incropera／DeWitt的Fundamentals of heat transfer[12]這樣取材豐富、構(gòu)思新穎、內(nèi)容先進(jìn)的教材。有關(guān)這些教材特點的
詳細(xì)分析見參考文獻(xiàn)[8]。
在熱工實驗方面，20世紀(jì)末美國高校也進(jìn)行了面向21世紀(jì)的探索，例如美國普渡大學(xué)DeWitt等三位教授進(jìn)行了題為“Curriculum for the 21th Century”的研究，[13]對于傳熱學(xué)試驗提出了以下改革內(nèi)容：
(1)減少“傳統(tǒng)”的實驗，增加學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊項目的時間；(2)增加有挑戰(zhàn)性的工程設(shè)計項目；(3)給予動手訓(xùn)練機(jī)會；(4)訓(xùn)練與工程界合作；(5)培養(yǎng)交流項目結(jié)果的能力。
為此，該校改進(jìn)了原有的實驗系統(tǒng)，配備了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時從工業(yè)界不斷引入設(shè)計性的實驗課題，并分解成為團(tuán)隊項目的內(nèi)容。從普渡大學(xué)機(jī)械系的這一改革思路看強(qiáng)調(diào)了減少傳統(tǒng)的實驗，增加來自工業(yè)界實際項目的訓(xùn)練；強(qiáng)調(diào)了團(tuán)隊合作的訓(xùn)練；強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)交流與動手的能力。
當(dāng)然傳統(tǒng)的實驗還是需要的，是加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解以及培養(yǎng)動手能力的環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)實驗的內(nèi)容與組織上也要注意綜合性的培養(yǎng)。我們來看普渡大學(xué)的傳統(tǒng)傳熱學(xué)實驗課程的內(nèi)容，參見表2。
由表2可見，就這些傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容而言，其綜合性與測試技術(shù)的訓(xùn)練也是比較好的。
二、對今后教學(xué)改革與發(fā)展的一些思考
1．熱工課程教材怎樣適應(yīng)不同類型學(xué)生的培養(yǎng)需要
熱工課程的基本知識應(yīng)當(dāng)成為工科各專業(yè)學(xué)生必須具備的技術(shù)素質(zhì)，熱工課程應(yīng)當(dāng)成為我國工科學(xué)生、尤其是機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生的共同的工程基礎(chǔ)課程。這是由于：(1)熱現(xiàn)象是自然界中最普遍的物理現(xiàn)象，同時各個工程技術(shù)領(lǐng)域中及日常生活中的各種其他形式能量最終大都是以熱能的形式耗散于環(huán)境及宇宙之中。因而作為介紹熱能的有效、合理的利用和轉(zhuǎn)換、傳遞技術(shù)的熱工課程，不僅應(yīng)是許多大類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，而且也應(yīng)是21世紀(jì)所有工科類專業(yè)學(xué)生的一門公共技術(shù)基礎(chǔ)課。(2)我國中長期能源發(fā)展規(guī)劃制定了節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略，提高能源利用率是確保我國中長期能源供需平衡的先決條件。無論是從國內(nèi)資源還是世界資源的可獲量考慮，中國只有創(chuàng)造比目前工業(yè)化國家更高的能源效率，才能在有限的資源保證下，實現(xiàn)高速經(jīng)濟(jì)增長和達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家人均水平。因此，工科學(xué)生應(yīng)該具備合理用能、節(jié)能的意識并懂得其基本技術(shù)。而熱工課程的內(nèi)容是合理用能及節(jié)能理論中最基礎(chǔ)與核心的部分，熱工基礎(chǔ)課程在工科各專業(yè)人才培養(yǎng)中具有重要的作用和地位。
按照這一觀點，在我國工科21類專業(yè)中，[14]至少有6大類(能源動力類、化工制藥類、航空與航天類、環(huán)境與安全類、武器類、土建類)專業(yè)應(yīng)該開出高學(xué)時的工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的課程，其中能源動力類是最典型的一個大類專業(yè)。我國目前設(shè)有能源動力大類專業(yè)的學(xué)校有130余所。按照教育部分類辦學(xué)的思想(研究型，教學(xué)型以及介于其間的類型)，這一百多所學(xué)校不可能是屬于同一類型的學(xué)校。那么同是高學(xué)時工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)在教材上是否要有所區(qū)分?還是可以采用同一種教材由主講教師酌情選講?如果有區(qū)分，區(qū)分主要在哪些方面?這一問題涉及到熱工課程教學(xué)指導(dǎo)委員會在制定基本要求以及今后組織教材編寫方面的一個基本考慮，需要通過深入研究取得共識。
2．如何使教材內(nèi)容適時地跟上學(xué)科與工程技術(shù)的發(fā)展
近代工程技術(shù)的發(fā)展給本科熱工課程教學(xué)帶來了巨大的變化。[8]例如，20年前的本科生教材很少有關(guān)于火用分析方面的內(nèi)容，而現(xiàn)在這個狀態(tài)參數(shù)已經(jīng)被廣泛接受并用來分析設(shè)備過程的能量利用情況。近代高新技術(shù)的發(fā)展給傳熱學(xué)增添了許多新的內(nèi)容，近十年內(nèi)發(fā)展起來的納米微米傳熱學(xué)就是一例。
相對于傳熱學(xué)，工程熱力學(xué)國內(nèi)外教材的內(nèi)容顯得過于穩(wěn)定，近年來出版的教材中新技術(shù)的概念介紹極少。比如，當(dāng)前中國的長期能源問題已經(jīng)十分突出，為保護(hù)環(huán)境，執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展的方針，在工程熱力學(xué)教材上，對新的、先進(jìn)的能源利用方式(聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、氫能利用、燃料電池、分布式發(fā)電和熱電冷三聯(lián)供、新能源發(fā)電等等)是否應(yīng)該有適當(dāng)?shù)姆从?超臨界和超超臨界循環(huán)是傳統(tǒng)燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組提高經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性的有效途徑，也是近年來國外燃煤火電廠的重要發(fā)展方向及我國要積極研發(fā)的方向，在工程熱力學(xué)的新教材和今后的教學(xué)中也應(yīng)有相應(yīng)的地位。
3．熱工課程的實驗教學(xué)改革與更新應(yīng)當(dāng)怎樣進(jìn)行
熱工課程包含的兩門學(xué)科，熱力學(xué)與傳熱學(xué)，都是應(yīng)用科學(xué)，實驗教學(xué)無疑是完整的課程教學(xué)的組成部分。多年的經(jīng)驗表明，實驗教學(xué)的改革與發(fā)展某種程度上比課程本身還要困難，主要是涉及到設(shè)備的購置、更新所需的經(jīng)費問題。在國家實施“211工程”二期或者“985工程”的建設(shè)中怎樣利用有限的資源(財力)來改革、更新熱工教學(xué)實驗值得重視。在建設(shè)實際動手的實驗臺位時，是否也可利用多媒體的工具建設(shè)或購置一些“軟件實驗”作為補充?[15]在動手的實驗方面，前蘇聯(lián)曾經(jīng)出版過有關(guān)傳熱學(xué)實驗教學(xué)的圖書，[16]20世紀(jì)80年代熱工教學(xué)指導(dǎo)委員會也組織出版過這樣的圖書。[17]目前有否必要再組織出版這樣的參考書?
4．在熱工課程的教材與教學(xué)過程中怎樣加強(qiáng)學(xué)生的能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)
近期世界范圍的內(nèi)的教育改革都十分注意對學(xué)生解決問題的能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，這從最近出版的美國教材中可以明顯看出。由于中外教育體制、教育傳統(tǒng)和教學(xué)理念方面的不同，在吸收西方教材先進(jìn)經(jīng)驗的同時，我們應(yīng)當(dāng)努力探索適應(yīng)我國具體情況的措施與方法。過去的實踐表明，首先教師本身除了從事教學(xué)以外一定要參加科研，以豐富自己的學(xué)識、提高自己的業(yè)務(wù)水平。在教學(xué)過程中每位教師都應(yīng)努力將教學(xué)內(nèi)容與自己的學(xué)術(shù)經(jīng)歷結(jié)合起來，努力使書本上的資料成為活生生的實例。在教學(xué)法方面注意啟發(fā)性，輔以對部分學(xué)有余力學(xué)生的講座等課外活動，等，這些都能收到一定成效。但是從總體上說，熱工課程教學(xué)中探索對學(xué)生的能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)仍然是進(jìn)一步研究的課題。
5．是否要開出經(jīng)過整合的新型熱工課程
為適應(yīng)不同類型專業(yè)的需要，可以開設(shè)出一些綜合性的新的熱工類課程。無論是能量轉(zhuǎn)換、熱量傳遞還是質(zhì)量傳輸，都有如何提高轉(zhuǎn)換效率、傳遞效率和節(jié)約能源的問題，其中的關(guān)鍵是要減少過程的熵產(chǎn)(或不可逆損失)以及強(qiáng)化傳遞過程。這是它們共同的最重要的東西，可否開設(shè)一門綜合熱力學(xué)、傳熱學(xué)、傳質(zhì)學(xué)和流體力學(xué)的新課――例如可稱為“熱設(shè)計及優(yōu)化”。國外目前已經(jīng)有這類圖書出版，第一步可以翻譯過來作為參考教材。如果關(guān)于“優(yōu)化”的內(nèi)容能結(jié)合一些專業(yè)過程中的具體問題，那么這樣的課程就會受到相關(guān)專業(yè)的歡迎。
6．熱工課程的雙語教學(xué)應(yīng)當(dāng)怎樣進(jìn)行
雙語教學(xué)是目前教育部提倡進(jìn)行的一項教學(xué)改革，
而熱工基礎(chǔ)課程也常常被選為進(jìn)行工程技術(shù)課程的雙語教學(xué)的對象。[18]這里涉及到許多具體問題：在編寫漢語教材時怎樣照顧到雙語教學(xué)的需要?怎樣選擇英語工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)教材?怎樣循序漸進(jìn)地進(jìn)行教學(xué)，以真正收到雙語教學(xué)的實效而不流于形式?
7．對我國中青年熱工課程教師學(xué)術(shù)趨向的思考
要提高我國熱工課程教學(xué)質(zhì)量，關(guān)鍵在于教師。與我國人才隊伍總體情況一樣，我國熱工課程教師隊伍的主體已經(jīng)由30～45歲的中青年教師所構(gòu)成。這個主體的特點是學(xué)歷層次較高，大多數(shù)具有博士學(xué)位，一般具有碩士學(xué)位。為使我國熱工課程教學(xué)接近或者達(dá)到發(fā)達(dá)國家的平均水平，關(guān)鍵在于這支教師隊伍。就他們的學(xué)術(shù)發(fā)展而言，目前他們的學(xué)術(shù)趨向面臨一個主要問題是：是否需要將熱力學(xué)與傳熱學(xué)融為一體，固然可以有所側(cè)重，但是不是不要截然分開?這方面，國外的一些情況值得我們借鑒：英國的Spalding是著名的計算傳熱學(xué)與流體力學(xué)專家，但是他也寫過一本工程熱力學(xué)的教科書：[19]Cengel以他的傳熱學(xué)教科書而知名，但他同時又是工程熱力學(xué)教科書的作者，[10]而且Cengel的工程熱力學(xué)與他的傳熱學(xué)同樣著名；田長霖教授是熟知的傳熱學(xué)大家，但他與Lienhard合作寫過一本統(tǒng)計熱力學(xué)教科書。[20]將熵產(chǎn)分析用于傳熱問題的首創(chuàng)者Bejan也是集熱力學(xué)與傳熱學(xué)于一身的知名學(xué)者。[21-22]我國的中青年熱工課程教師值得對此進(jìn)行思考。
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關(guān)鍵詞：傳熱學(xué)；任務(wù)教學(xué)法；課程設(shè)計
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0044-02
傳熱學(xué)是一門研究由溫差引起的熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一，它不僅是能源動力、交通運輸、石油化工等專業(yè)本科生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，而且在機(jī)械、電子、土木、航天航空和輕紡食品等工程技術(shù)領(lǐng)域里的應(yīng)用也十分廣泛。目前大連海洋大學(xué)（以下簡稱“我?！保┰撜n程體系是由理論、實驗、實習(xí)和課程設(shè)計四個環(huán)節(jié)所組成。其中傳熱學(xué)課程設(shè)計這個教學(xué)環(huán)節(jié)是緊接在傳熱學(xué)課程理論教學(xué)之后進(jìn)行的一個綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生綜合運用傳熱學(xué)、換熱器設(shè)計以及相關(guān)先修課程知識，聯(lián)系實際生產(chǎn)和日常生活，以完成以某一特定設(shè)計任務(wù)為主的一次工程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)（包括自行完成主體設(shè)備的選型計算、材料選擇及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝計算及主要尺寸設(shè)計，主要附屬設(shè)備的選型設(shè)計，主體設(shè)備總圖的繪制等，同時還要綜合考慮制造成本、加工工藝難度、維護(hù)保養(yǎng)等因素）。因此，該課程設(shè)計在整個課程體系教學(xué)改革中的地位十分重要。[1-3]
一、傳熱學(xué)課程設(shè)計的現(xiàn)狀與改革方向
目前高校的課程設(shè)計大多數(shù)是依附于理論課程而開設(shè)的，與理論教學(xué)同步并在授課計劃范圍內(nèi)完成，通常課程設(shè)計的過程往往是學(xué)生仿照教師的設(shè)計過程和設(shè)計指導(dǎo)書上的步驟來進(jìn)行。因此課程設(shè)計的核心主要是指導(dǎo)教師，學(xué)生按教師預(yù)先給定好的設(shè)計流程進(jìn)行，被動地接受設(shè)計方案，喪失了主動參與課程設(shè)計的積極性和熱情，而且在設(shè)計中發(fā)生問題也不能及時反饋。這樣的結(jié)果，將大大降低學(xué)生的動手能力、分析和解決問題的能力，更談不上對學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)了。
隨著對培養(yǎng)工程素質(zhì)人才的需求和對傳統(tǒng)課程設(shè)計教學(xué)模式改革的呼聲越來越高，一種“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念即“任務(wù)學(xué)習(xí)法”越來越受到教育工作者的重視。這種教學(xué)模式主要是體現(xiàn)“任務(wù)導(dǎo)向”和“學(xué)生主體、教師主導(dǎo)”的教學(xué)原則，引導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，甚至于交流合作的能力，這同樣也是當(dāng)前培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)綜合發(fā)展的工程型人才的改革方向。[4，5]
二、基于任務(wù)型教學(xué)法的課程設(shè)計改革原則
為了將任務(wù)教學(xué)法成功而高效地運用于傳熱學(xué)課程設(shè)計這一實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在改革之前必須制訂某些行之有效的原則作為指導(dǎo)，以便使其更好地發(fā)揮功用?？紤]到任務(wù)型教學(xué)法是一種以任務(wù)為核心單位計劃和組織教學(xué)的途徑，它強(qiáng)調(diào)在“做中學(xué)”，不僅吸收了以往多種教學(xué)方法的優(yōu)點，而且和其他的教學(xué)方法并不排斥。因此，筆者在教學(xué)改革實施過程中根據(jù)此教學(xué)方法的特點提出了以下的課程設(shè)計原則。[6]
1.將較難的任務(wù)前置
大量的研究結(jié)果表明，學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中的精力是有限的。根據(jù)筆者多年指導(dǎo)課程設(shè)計的教學(xué)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)學(xué)生往往在學(xué)習(xí)過程的前半階段思想最為活躍，精力也最為充沛。因此，在給定課程設(shè)計任務(wù)后，教師應(yīng)有意識地把那些理論性強(qiáng)、需要花費大量精力才能掌握的較難的任務(wù)環(huán)節(jié)放在課程設(shè)計的前半階段，例如對換熱器的選型計算部分。這不僅僅是因為這些較難的學(xué)習(xí)任務(wù)往往更具有冒險性和創(chuàng)新性，而且這樣的設(shè)置可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，從實際教學(xué)反饋效果來看教學(xué)效果良好，也更有利于教師靈活地推動整個課程設(shè)計教學(xué)流程的進(jìn)行。
2.將安靜的教學(xué)任務(wù)前置
激烈的教學(xué)活動能讓學(xué)生的大腦興奮，特別是在課程設(shè)計的后半階段，學(xué)生往往會感覺到疲憊，這個時候如果再進(jìn)行安靜的教學(xué)活動，學(xué)生的大腦就會處于一種抑制狀態(tài)，從而影響整個課程設(shè)計的教學(xué)效果。因此，為了保證學(xué)生處于科學(xué)、合理的學(xué)習(xí)狀態(tài)，指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)把相對較為安靜的教學(xué)任務(wù)安排在課程設(shè)計的前半階段。
3.將整個課程設(shè)計連貫化
根據(jù)任務(wù)型教學(xué)法的指導(dǎo)思想，任務(wù)的設(shè)計是實施任務(wù)型教學(xué)法的關(guān)鍵和前提。因此，在課程設(shè)計正式開始之前，教師應(yīng)指導(dǎo)每名學(xué)生根據(jù)分配的相關(guān)參數(shù)獨立構(gòu)建設(shè)計項目，每一項目均設(shè)計任務(wù)若干，在任務(wù)設(shè)計的過程中考慮行業(yè)發(fā)展、企業(yè)需求的實際情況，同時把傳熱學(xué)作為基礎(chǔ)技能貫穿于任務(wù)環(huán)中，讓學(xué)生提前對任務(wù)環(huán)的大體框架有一個較為清晰的了解。同時以任務(wù)為核心單位計劃和組織教學(xué)，在“教中做”，在“做中學(xué)”，通過一系列的集體活動或個人活動來開展課程設(shè)計，最后對所涉及的全部教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合并總結(jié)?？傊恳粋€教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)該緊密相連，從教學(xué)設(shè)計角度保證課程設(shè)計的連貫性，并讓學(xué)生能夠獲得最佳的學(xué)習(xí)效果。
三、課程設(shè)計的具體改革步驟
1.改革課程設(shè)計的教學(xué)大綱
課程設(shè)計中的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)都是依據(jù)教學(xué)大綱提出的，而教學(xué)大綱中所提出的相關(guān)教學(xué)要求和教學(xué)任務(wù)就是開展課程設(shè)計的指揮棒，其作用不言而喻。顯然，大綱中的這些目標(biāo)和要求應(yīng)該能夠體現(xiàn)任務(wù)教學(xué)法的任務(wù)設(shè)計思想。
通過傳熱學(xué)課程設(shè)計這一實踐環(huán)節(jié)，應(yīng)該讓學(xué)生掌握換熱器設(shè)備設(shè)計的基本程序和方法，熟悉查閱技術(shù)資料、國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的途徑，正確地選用公式和數(shù)據(jù)，加強(qiáng)工程計算和CAD繪圖能力，初步形成工程優(yōu)化意識，并能運用簡潔的文字和工程語言正確表述設(shè)計思想和結(jié)果，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。筆者在總結(jié)以往教改經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，將教學(xué)大綱作為前任務(wù)階段進(jìn)行改革，根據(jù)行業(yè)的發(fā)展趨勢以及學(xué)生日后就業(yè)的企業(yè)需求，為每名學(xué)生都構(gòu)建了不同的設(shè)計項目，引導(dǎo)學(xué)生自主地參與到任務(wù)設(shè)計環(huán)節(jié)中來。當(dāng)學(xué)生對自身任務(wù)有了較為明確的認(rèn)知后，就可以進(jìn)入任務(wù)環(huán)階段了。
2.課程設(shè)計題目的設(shè)定
在任務(wù)環(huán)階段需要學(xué)生采用各種方法和手段去完成任務(wù)要求。如何能讓學(xué)生從課程設(shè)計中既學(xué)到有用的知識和技能，同時又符合傳熱學(xué)課程設(shè)計的教學(xué)要求，這是課程設(shè)計題目設(shè)定的最根本原則?？紤]到傳熱學(xué)課程設(shè)計最多一般也就兩周的時間，同時受各種條件的限制，學(xué)生到現(xiàn)場測量考察換熱器實物的可能性很小。如果設(shè)置的課程設(shè)計題目過大過深，學(xué)生可能會沒有時間深入研究任務(wù)而只是忙于完成形式上的設(shè)計報告。因此，在設(shè)計題目的設(shè)定上，指導(dǎo)書中會盡量選取學(xué)生在學(xué)校和日常生活中能接觸到的常見換熱器類型，同時做到每名學(xué)生的初始設(shè)計參數(shù)都不一樣，從而培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計的獨立工作意識。[7]
3.教學(xué)環(huán)境的改革
傳統(tǒng)的課程設(shè)計教學(xué)環(huán)境已經(jīng)不能很好地適應(yīng)新形勢下的課程設(shè)計教學(xué)要求。任務(wù)教學(xué)法就是要以學(xué)生為中心，創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)方法，建立以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，通過組建課程設(shè)計小組，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生通過組內(nèi)分工、信息資源共享、技術(shù)難題攻關(guān)、組內(nèi)討論、組外交流等多種方式參與到教師的各個教學(xué)環(huán)節(jié)中去，鼓勵每一名學(xué)生發(fā)揮自身特點，積極參與到設(shè)計團(tuán)隊的任務(wù)中，充分利用學(xué)生主觀能動性，師生共同營造一個輕松熱烈的教學(xué)環(huán)境。
基于以往的課程設(shè)計教學(xué)經(jīng)驗，采用靈活的情景式教學(xué)比較有利于任務(wù)教學(xué)法的開展，同時適當(dāng)結(jié)合CDIO（構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作）模式等先進(jìn)教學(xué)方法，展開對設(shè)計任務(wù)的團(tuán)隊討論及研究模式，注重原理和應(yīng)用相結(jié)合，強(qiáng)化以工程實例為載體的案例教學(xué)，將課程設(shè)計與工程體系有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)化綜合設(shè)計和工程實踐訓(xùn)練。同時開展專題討論，強(qiáng)化能力的培養(yǎng)。教學(xué)中增加一些專題討論、工程案例、工程項目研究報告，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
4.評價與考核方式的改革
從學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展來看，對學(xué)生的評價與考核不過是激勵他們不斷學(xué)習(xí)和進(jìn)步的一種手段。既然實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)目的是側(cè)重提高學(xué)生的動手實踐能力，那么其評價考核方式就應(yīng)與傳統(tǒng)的理論教學(xué)有所區(qū)別，針對任務(wù)教學(xué)法更應(yīng)如此。
由于任務(wù)教學(xué)法是以任務(wù)作為教學(xué)的主線，以學(xué)生實踐作為中心，以老師作為輔導(dǎo)。因此，在考核方式上也應(yīng)以學(xué)生為主體，以設(shè)計任務(wù)完成的質(zhì)量作為考核依據(jù)，而不再以最終的課程設(shè)計報告作為終結(jié)性評價指標(biāo)。每個學(xué)生作為個體既是自己任務(wù)的設(shè)計者，也是其他同學(xué)的“同行”，可以對其他同學(xué)的設(shè)計進(jìn)行評價打分，因為學(xué)生在一起共同完成課程設(shè)計任務(wù)的同時，對彼此平時的表現(xiàn)也是最為了解的，這樣可以提升評價考核的公平性與透明度，有效促進(jìn)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。
四、結(jié)束語
總而言之，任務(wù)教學(xué)法有效地打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，最大限度地發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，不僅符合新形勢下對高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的需要，同時在教學(xué)實踐中也取得了良好的教學(xué)效果。在教學(xué)中，教師要不斷地總結(jié)實際經(jīng)驗，運用任務(wù)教學(xué)法，實現(xiàn)傳熱學(xué)課程設(shè)計教學(xué)效果的不斷提高。
參考文獻(xiàn)：
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傳熱學(xué)是研究由溫差引起的熱量傳遞規(guī)律的一門學(xué)科。由于傳熱學(xué)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，它已成為許多工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)技術(shù)課程。在華北電力大學(xué)（以下簡稱“我?！保?，傳熱學(xué)作為能源與動力工程（原熱能與動力工程）及建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，其學(xué)時數(shù)為72學(xué)時，它不僅要為今后學(xué)習(xí)有關(guān)的后續(xù)課程打下理論基礎(chǔ)，而且課程本身涉及的一些基本概念、原理和基本分析方法對于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力也十分重要。
像目前許多的大學(xué)課程一樣，傳統(tǒng)的傳熱學(xué)教學(xué)中存在著如下的問題：（1）教學(xué)目標(biāo)過于重知識的傳授，而忽視學(xué)生能力的培養(yǎng)。一般制定的教學(xué)大綱都是對課程知識點的要求，而沒有明確課程在學(xué)生能力培養(yǎng)方面的要求。因此，教師在選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上，也就主要圍繞課程知識的傳授而進(jìn)行，特別是在教學(xué)學(xué)時限制的情況下，問題尤為突出；（2）教學(xué)內(nèi)容多以學(xué)科體系為線索，內(nèi)容過于理論化，很難與工程實際緊密結(jié)合；（3）教學(xué)方法多以教師為中心的講授式，忽視學(xué)生在教學(xué)中的主體作用。課堂教學(xué)中基本上是教師的獨自教授，學(xué)生在教學(xué)中基本處于被動和從屬的位置。這種由教師主導(dǎo)的單向傳播的方式使學(xué)生只能被動地學(xué)習(xí)知識，而難以發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主動性，成了知識的“容器”。這種簡單機(jī)械的學(xué)習(xí)無法培養(yǎng)學(xué)生的求知欲，反而消磨了他們原本的好奇心和求知欲。[1]
自2012年開始，我校傳熱學(xué)教學(xué)組的4位教師在傳熱學(xué)課程的教學(xué)上采用了研究性教學(xué)模式，學(xué)生主要是熱能與動力工程專業(yè)的學(xué)生，含我?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)”試點班的學(xué)生，每個教學(xué)班級的學(xué)生人數(shù)在30-50人之間，課程安排在學(xué)生的第五學(xué)期。現(xiàn)以2013-2014第一學(xué)期的傳熱學(xué)為例，介紹本課程的實踐情況。
一、“傳熱學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)
按照研究性教學(xué)的理念，課程的教學(xué)目標(biāo)是：課程教學(xué)不單是使學(xué)生更好的掌握系統(tǒng)的學(xué)科知識，而更重要的是使學(xué)生綜合運用知識去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，得到思維訓(xùn)練，學(xué)會知識的遷移或應(yīng)用，真正學(xué)會學(xué)習(xí)，同時在以小組合作的研究中，學(xué)會與他人溝通交流的技能，形成健全的人格和豐富的思想[3]。它體現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)從單一的知識傳授到知識和能力并重的轉(zhuǎn)變。
為此，本課程按照研究性教學(xué)的理念重新制定了本課程的教學(xué)目標(biāo)。使學(xué)生：（1）系統(tǒng)了解傳熱學(xué)的基本概念、基本定律和知識框架；（2）能夠正確判斷一些實際問題中所存在的熱量傳遞模式；（3）能夠利用能量守恒的方法確定傳熱問題中各種熱量傳遞之間的關(guān)系；（4）能夠選擇合適的計算方法或公式，對工程中典型的傳熱問題進(jìn)行計算，并定性分析判斷計算結(jié)果的合理性；（5）對一般的導(dǎo)熱問題，能夠建立其數(shù)學(xué)模型，并了解分析求解和數(shù)值求解的基本思路；（6）初步掌握有關(guān)傳熱的工程設(shè)計方法；（7）在計算機(jī)技能、合作能力、交流表達(dá)、學(xué)習(xí)能力等方面有所鍛煉。
二、課程內(nèi)容的整合
研究性教學(xué)的形式是多種多樣的，教學(xué)內(nèi)容的“問題性”是其研究性教學(xué)最突出特點。教學(xué)的過程是以圍繞問題展開的教學(xué)過程，注重從問題開始而不是從結(jié)論開始，以探索學(xué)科知識的產(chǎn)生和發(fā)展規(guī)律為路徑，以剖析工程原理的形成過程為載體，以分析、研究和解決工程實際和工程學(xué)科問題的過程為平臺，以師生互動和同學(xué)合作為形式，將學(xué)習(xí)知識與研究問題相結(jié)合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)學(xué)科知識、工程原理和思考、分析、探究問題的過程中獲取、應(yīng)用和更新知識，在解決問題的過程中培養(yǎng)和訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)、研究和解決問題的能力，在合作學(xué)習(xí)和團(tuán)隊交流過程中形成和提高綜合素質(zhì)。
按照研究性教學(xué)的要求，對原有的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整為如下兩部分。
1.基礎(chǔ)傳熱學(xué)
將傳熱學(xué)中最基本的概念、理論和方法等提煉出來，形成傳熱學(xué)的主干知識，稱之為基礎(chǔ)傳熱學(xué)。主要內(nèi)容包括：熱量傳遞的機(jī)理和模式、能量守恒定律在分析傳熱現(xiàn)象中的應(yīng)用、導(dǎo)熱問題分類和導(dǎo)熱基本定律、一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的集總參數(shù)模型、對流傳熱的分類、邊界層概念及其對流傳熱的研究方法、對流傳熱的特征數(shù)關(guān)聯(lián)式、輻射的基本概念、兩表面間的輻射傳熱計算、綜合傳熱問題的分析等。[2]
2.主要的研究課題或項目
以工程實際問題為線索，整合部分教學(xué)內(nèi)容，作為學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的課題或項目。目前主要有如下幾個問題：（1）平板式太陽能集熱器的傳熱分析和計算；（2）套管式和管殼式換熱器的熱設(shè)計；（3）等截面直肋散熱特性的研究，包括對其一維和二維模型的分析解和數(shù)值解；（4）高溫金屬件冷卻過程溫度場的研究，研究對象有大平板、長圓柱、球等典型一維幾何形狀的物體，研究方法包括集總參數(shù)模型、一維模型的分析解和數(shù)值解；（5）冬季房間熱負(fù)荷計算的研究；（6）不可壓流體外掠平板對流傳熱的研究，包括分析解、實驗解。
三、具體的教學(xué)實踐
1.教學(xué)安排
首先用20-24學(xué)時的時間進(jìn)行基礎(chǔ)傳熱學(xué)的教學(xué)，這一部分內(nèi)容仍以教師教授式為主，這樣可以讓學(xué)生在較短的時間內(nèi)對傳熱學(xué)的最基本的概念、理論和方法形成認(rèn)知，這些內(nèi)容也為學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)提供了必要的理論基礎(chǔ)。
接下來32-36學(xué)時的時間，主要是以研究課題或項目為主線開展教學(xué)，教師給出每個課題的研究內(nèi)容和時間計劃，并對必要的方法給予講解，學(xué)生以2-3人小組的形式自主開展學(xué)習(xí)研究。教師及時了解學(xué)生的進(jìn)展和困難，適時進(jìn)行反饋和指導(dǎo)，學(xué)生最終提交研究論文或項目報告，教師選擇性地進(jìn)行交流展示。表1給出了其中4個課題的具體教學(xué)安排。
2.課程的考核模式
由于課程的教學(xué)與以往發(fā)生了巨大的改變，因此課程的考核方式也必須進(jìn)行調(diào)整，以起到激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，確保教學(xué)改革的成功。學(xué)生的成績由期中考試、課題或項目的研究評價和期末考試三部分組成。在第一階段學(xué)習(xí)完成后進(jìn)行期中考試，其成績占總成績20%；課題或項目的研究評價包括學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度、課題的整體質(zhì)量、個人在小組中的貢獻(xiàn)等，這一部分占總成績的20%；期末考試采用開卷的形式，其成績占總成績的60%。
四、取得的成效
經(jīng)過2年多的教學(xué)改革實踐，基本達(dá)到了預(yù)期效果，取得的成效主要體現(xiàn)在：
1.極大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
在原來的教學(xué)中，總會有部分學(xué)生逃課，即使學(xué)生到課堂也不一定認(rèn)真聽講，現(xiàn)在每個教師課堂的到課率都能達(dá)到96%以上，同學(xué)對課程的大作業(yè)（課題或項目）也表現(xiàn)了很大的熱情。下面是部分同學(xué)的體會：“尤其是大作業(yè)，讓我感覺很新鮮，很愿意去完成它。能夠?qū)崒嵲谠诘厝デ蠼庖粋€實際問題讓我感覺很有成就感，這就叫學(xué)以致用吧?！薄案杏X是一種新的學(xué)習(xí)模式，從自己做的過程中思考，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，我覺得，這個過程是一種更大的收獲。這種教學(xué)很容易引起我們學(xué)習(xí)的興趣。”“我想之所以完成這種研究性學(xué)習(xí)的作業(yè)的感覺這么好，大概是因為我們從中感受到，用所學(xué)知識解決身邊問題的驚喜，以及克服困難后的這種成就感?！?/p>
論文關(guān)鍵詞：教育；能源與環(huán)境；公共選修課
“能源”與“環(huán)境”是當(dāng)今世界發(fā)展的兩大主題。能源是人類社會賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是工業(yè)的食糧、社會經(jīng)濟(jì)的命脈。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，人類對能源的需求量日益增大。但是，當(dāng)今世界所使用的能源絕大多數(shù)仍取自地球，隨著不斷地開采和利用，各種能源資源日漸枯竭，能否滿足未來世界不斷增加的能源需求是人類共同面臨的問題。
為適應(yīng)上述形勢需要和公選課要求，蘇州大學(xué)于2006年面向全校非動力機(jī)械與工程專業(yè)開設(shè)能源可持續(xù)發(fā)展公選課。公共選修課是高校課程體系的重要組成部分，是學(xué)生擴(kuò)展橫向知識、培養(yǎng)自學(xué)和動手能力的最佳平臺。多年來，學(xué)校在加強(qiáng)全校本科生能源與環(huán)境意識的培養(yǎng)上不斷探索與創(chuàng)新，逐步摸索出一套行之有效的方法。由于其他專業(yè)的學(xué)生不具備相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)，因此，在授課過程中講授能源與環(huán)境的基本概念、國內(nèi)、國際能源使用現(xiàn)狀與嚴(yán)峻形勢、能源與世界政治、經(jīng)濟(jì)的關(guān)系、新能源的開發(fā)與使用、世界環(huán)境現(xiàn)狀、環(huán)境與人類的生存以及各種環(huán)境保護(hù)的一般方法等科普性的知識，以使學(xué)生易于理解和接受。
這門課程主要講授以下內(nèi)容：當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢及我國科技發(fā)展的戰(zhàn)略部署；熱工基礎(chǔ)（熱力學(xué)、傳熱學(xué)及流體力學(xué)和燃燒學(xué)基礎(chǔ)部分）；工程熱物理學(xué)科的發(fā)展戰(zhàn)略；能源基礎(chǔ)知識；可持續(xù)發(fā)展；能源科技發(fā)展及可再生能源發(fā)展?fàn)顩r（生物能、太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、潮汐能、氫能和燃料電池）和開發(fā)利用技術(shù)；火力發(fā)電廠基本知識；核能發(fā)電；大氣環(huán)境保護(hù)原理基礎(chǔ)；潔凈煤技術(shù)概論；潔凈煤技術(shù)（SOx）產(chǎn)生機(jī)理及控制技術(shù)；潔凈煤技術(shù)（NOx）的產(chǎn)生機(jī)理及排放控制技術(shù)；節(jié)能原理簡介及相關(guān)技術(shù)（能量系統(tǒng)的分析方法、工業(yè)過程節(jié)能的途徑與方法）；針對當(dāng)下能源與環(huán)境中的熱點問題和新技術(shù)進(jìn)行專題討論。
在近些年的“能源與可持續(xù)發(fā)展”教學(xué)摸索與實踐中，學(xué)生反映良好，筆者總結(jié)出一些方法和經(jīng)驗，以下就較為典型的幾個突出問題談?wù)勛约旱恼J(rèn)識與實踐。
一、與時俱進(jìn)引入新概念，引發(fā)學(xué)生思考
科研為教學(xué)創(chuàng)設(shè)一種學(xué)術(shù)氛圍和探索研究的環(huán)境，將新的科學(xué)技術(shù)成就和成果及時引入教學(xué)，則能使課程教學(xué)更具現(xiàn)實性、前沿性，提高教學(xué)質(zhì)量和水平。能源利用基礎(chǔ)部分涉及到熱學(xué)知識，筆者引入了過增元院士提出的熱學(xué)新概念，但是并不深入介紹，而是介紹現(xiàn)有概念來龍去脈，引起學(xué)生思考，感受大師的思維方法。
先從日常生活中的熱現(xiàn)象著手，介紹熱學(xué)基本概念。
其次從熱的本質(zhì)講其發(fā)展簡史，引經(jīng)據(jù)典，如介紹南北朝成書的《關(guān)尹子》、東漢王充的著作《論衡·寒溫篇》、漢代《淮南萬畢術(shù)》、《武林舊事》等熱現(xiàn)象記載，講述古希臘科學(xué)家對熱的認(rèn)識，引出兩種觀點即熱質(zhì)說和熱動說。熱質(zhì)說認(rèn)為熱是一種沒有質(zhì)量的特殊物質(zhì)，熱動說認(rèn)為熱是物質(zhì)粒子的微觀運動。這兩種思想相互碰撞、辯論了好幾個世紀(jì)，但是這兩種思想并不是鮮明的對立，很多思想中都包含著兩種思想的影子。
再就現(xiàn)有傳熱學(xué)面臨的挑戰(zhàn)引發(fā)同學(xué)思考，如：
其一，經(jīng)典的傳熱規(guī)律面臨極端條件下傳熱現(xiàn)象的巨大挑戰(zhàn)。例如以激光的利用為代表的超快速加熱，如激光武器和激光加工技術(shù)，激光脈沖寬度可達(dá)到飛秒量級，如何預(yù)測激光加熱過程是傳統(tǒng)熱學(xué)原理遇到的問題。
其二，經(jīng)典熱學(xué)中還沒有以提高能源利用率為目的的傳熱過程的優(yōu)化理論和技術(shù)。當(dāng)前面臨世界性的能源短缺問題，我國面臨的節(jié)能減排的形勢更為嚴(yán)峻。因此，提高能源利用效率更為重要。然而，傳熱學(xué)中只有熱量傳遞速率而沒有熱量傳遞效率的概念，所以只有傳熱過程的強(qiáng)化而無傳熱過程優(yōu)化的理論和技術(shù)。
其三，傅立葉導(dǎo)熱定律導(dǎo)致熱傳播速度為無窮大的缺陷還沒有很好地解決。早在1822 年，法國的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家傅利葉就提出了著名的傅立葉導(dǎo)熱定律，即熱流與溫度梯度成正比。盡管作為實驗定律的傅利葉導(dǎo)熱定律已為大量的工程實踐所證實，并獲得了廣泛的應(yīng)用。然而，用傅利葉導(dǎo)熱定律描述瞬態(tài)導(dǎo)熱過程時，由于所得到的熱傳導(dǎo)方程是拋物型的。這隱含著熱是以擴(kuò)散的方式傳播，因此出現(xiàn)了熱擾動傳播速度無窮大的佯謬。傅立葉定律的這一缺陷表明，它只是一個唯象的近似定律，在物理上是不完善的。
其四，傳熱學(xué)缺乏同物理其他分支學(xué)科之間共性的量和規(guī)律。傅立葉在他的熱學(xué)專著《熱的解析理論》中指出“……無論力學(xué)理論的研究范圍如何，它們都不能應(yīng)用于熱效應(yīng)。這些熱效應(yīng)構(gòu)成一個特殊的現(xiàn)象類，它們不能用運動和平衡的原理來解釋……自然哲學(xué)的這一部分不可能與動力學(xué)的理論有關(guān)，它有它本身特有的原理。”
與物理學(xué)的其他分支學(xué)科相比，熱學(xué)沒有的概念有：質(zhì)量、力、速度、動量；波、振動等。熱學(xué)獨有的概念有：熵、可用能、狀態(tài)量和過程量等。
由于學(xué)生們是學(xué)過大學(xué)物理學(xué)的，對物理學(xué)內(nèi)容的構(gòu)架有基本認(rèn)識。通過以上縱向比較，同學(xué)們一致認(rèn)為對物理學(xué)有了更深刻的認(rèn)識，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了良好效果。
二、加強(qiáng)學(xué)生的社會、生產(chǎn)實踐，培養(yǎng)工程的觀念
社會實踐、調(diào)研是本科生教學(xué)的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生接觸社會、工程或生產(chǎn)實際的一個基本手段。同時，教學(xué)中實際例題分析是最具說服力的，對學(xué)生知識認(rèn)知、理解和分析幫助很大，他們也比較感興趣。
例如筆者結(jié)合實際項目介紹：在分布式能源系統(tǒng)中，讓學(xué)生實踐調(diào)研華東地區(qū)氣候條件，統(tǒng)計華東四省一市主要城市月度氣溫，調(diào)查華東四省一市或華東地區(qū)主要城市天然氣資源、華東四省一市或華東地區(qū)主要城市電價及華東地區(qū)醫(yī)院、酒店、商業(yè)、娛樂設(shè)施、辦公、機(jī)場、學(xué)校、居民等用戶的冷負(fù)荷、熱負(fù)荷和電負(fù)荷需求、持續(xù)時間。同學(xué)們利用假期在所在地區(qū)積極調(diào)研，得出華東地區(qū)民用電價平均值為0.5645元/度，燃?xì)怃N售價格2.2元/立方米，工業(yè)電價平均值為0.9元/度，燃?xì)怃N售價格3.5元/立方米。通過調(diào)查，同學(xué)們得到華東地區(qū)空調(diào)供應(yīng)時間一般是：制冷100～150天，采暖90～100天，過渡期110～170天，制冷和采暖的需求時間相對比較長些。這些是華東地區(qū)發(fā)展天然氣分布式能源系統(tǒng)的有利條件和基礎(chǔ)。而學(xué)生實踐也為筆者豐富了教學(xué)內(nèi)容，使筆者感受到教學(xué)的樂趣，實現(xiàn)了教學(xué)相長。
筆者結(jié)合具體設(shè)計案例引發(fā)學(xué)生思考，如：賓館的主樓建筑面積27000m2，裙房建筑面積約3000m2。賓館用電量較高，同時也有夏季冷負(fù)荷、冬季熱負(fù)荷和全年熱水的需求。本賓館分布式能源系統(tǒng)主要由1臺內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組和2臺溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組組成。系統(tǒng)的總發(fā)電量、制冷量、制熱量、制熱水量分別為600kW、3000kW、2400kW、7.7t，分布式能源系統(tǒng)設(shè)計年運行天數(shù)330天（扣除檢修時間）。本項目為全年運行，其中供冷期主要為夏季年運行120天左右，供熱期主要為冬季年運行105天左右，熱水供應(yīng)全年運行330天左右（扣除檢修）。
系統(tǒng)配置從原理上進(jìn)行科普性介紹，而不詳細(xì)展開，如本分布式能源系統(tǒng)所用發(fā)電機(jī)組選用曼海姆的TCG2016V12C。選用的兩臺遠(yuǎn)大溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組分別為1臺BZHEY125XD 一體化煙氣熱水直燃機(jī)和1臺 BZY125XD 一體化直燃機(jī)。
分布式能源系統(tǒng)注重技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合，結(jié)合本案例分析氣價、電價對系統(tǒng)影響，指出技術(shù)上合理還要經(jīng)濟(jì)上合算的工程經(jīng)濟(jì)學(xué)思想，介紹最簡單的投資回收年限的概念。本案例中主要取決于投資成本和收益額的大小。其中，投資成本是指購買設(shè)備所需要的費用，主要指新設(shè)備的初投資、收益額表示系統(tǒng)年收益（輸出的冷、熱、電）減去系統(tǒng)運行及維護(hù)費用。
理論方法與生產(chǎn)和生活實際相結(jié)合，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，通過案例分析使學(xué)生初步掌握工程思想，并學(xué)會用所學(xué)知識解決實際問題。
三、可持續(xù)發(fā)展與古代樸素的人與自然的基本關(guān)系
鑒于公選課從內(nèi)容到教學(xué)形式相對自由一些，針對學(xué)生的專業(yè)特點逐年加大了素質(zhì)教育的內(nèi)容。
“可持續(xù)發(fā)展”一詞是在1980年的《世界自然保護(hù)大綱》中首次作為術(shù)語提出的。在此期間還提出了“可持續(xù)性”和“持續(xù)發(fā)展”等概念。“可持續(xù)性”是指社會系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)或任何其他不斷發(fā)展中的系統(tǒng)繼續(xù)正常運轉(zhuǎn)到無限將來而不會由于耗盡關(guān)鍵資源而被迫衰弱的一種能力。1987年，挪威首相布倫特蘭夫人主持世界環(huán)境與發(fā)展委員會，在長篇專題報告《我們共同的未來》中第一次明確提出了可持續(xù)發(fā)展的定義。“可持續(xù)發(fā)展”概念應(yīng)該是“可持續(xù)性”和“持續(xù)發(fā)展”的結(jié)合，既要考慮發(fā)展也要考慮環(huán)境、資源、社會等各方面保持一定水平。
但是講到這些，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的思想其實在中國源遠(yuǎn)流長，下面列舉如下例子以引發(fā)人們對中國傳統(tǒng)文化的崇尚：“為人君而不能謹(jǐn)守其山林菹澤草萊，不可以立為天下王”；“斬伐養(yǎng)長，不失其時，故山林不童，而百姓有余材也”；“竭澤而漁，豈不得魚，而明年無魚；焚藪而田，豈不獲得，而明年無獸”?？鬃诱f：“斷一樹，殺一獸，不以其時，非孝也。”他還說：“啟螫不殺則順人道，方長不折則恕仁也?！笨鬃釉谒约旱纳顚嵺`中一向是“釣而不網(wǎng)，戈不射宿”。
中國傳統(tǒng)文化的“天人合一”思想即把人類放在大自然生態(tài)環(huán)境中加以考慮，主張人與大自然息息相通，和諧一致，天、地、人一體化?？鬃诱f：“大哉，堯之為君也，巍巍乎，唯天為人，唯堯則之?！笨鬃涌隙颂熘蓜t，即肯定了自然的可則、人與自然具有統(tǒng)一性?！吨杏埂分杏小叭f物并育而不相害，道并行而不相?！?，把人與自然的發(fā)展變化看作是相輔相成的和諧、平衡運動。人與大自然的關(guān)系不是對抗的而是協(xié)和共存的，不應(yīng)把天、地、人孤立起來考慮，而應(yīng)把三者放在一個大系統(tǒng)中作整體的把握，強(qiáng)調(diào)天人的協(xié)調(diào)、和諧，人與自然的協(xié)調(diào)、和諧?！疤烊撕弦弧笔侵袊鴤鹘y(tǒng)文化對于人與自然關(guān)系的最基本的信念。人是大自然中的一群生命體，是屬于大自然的一個組成部分，人不應(yīng)該隨心所欲地征服自然、統(tǒng)治自然、支配自然。人必須學(xué)會尊重自然，愛惜自然。人與大自然的關(guān)系是一種相互依存的關(guān)系。
解決生態(tài)環(huán)境問題的根本就集中在如何看待人與自然的關(guān)系上。對此，可以從博大精深的中國傳統(tǒng)文化（孔教學(xué)說）所蘊含的生態(tài)環(huán)境理念中去汲取營養(yǎng)?？捉躺鷳B(tài)環(huán)境理念能夠引導(dǎo)人們正確認(rèn)識和處理人與自然、局部利益與全局利益、眼前利益和長遠(yuǎn)利益的關(guān)系，使全社會的生態(tài)意識、環(huán)境意識得到增強(qiáng)，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。
通過上述內(nèi)容引入，使同學(xué)們深入了解中華傳統(tǒng)文化的博大精深。中華傳統(tǒng)文化不僅對中國的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展發(fā)揮著巨大影響，也為中國人的世界觀和行為方式的形成奠定了基礎(chǔ)。它的影響一直延續(xù)至今。課堂中引入和加強(qiáng)對中國傳統(tǒng)文化的了解，同學(xué)們反映良好。
四、結(jié)束語
熱學(xué)課程論文教學(xué)形式與作用一、引言
《熱學(xué)》是物理學(xué)中研究物質(zhì)熱運動及其有關(guān)性質(zhì)和規(guī)律的一門分支學(xué)科，是物理學(xué)專業(yè)本、?？茖W(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課?！稛釋W(xué)》課程在實驗基礎(chǔ)上，通過物理學(xué)的基本概念、基本原理、基本知識、基本思想和方法的引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)好物理學(xué)的興趣，提高學(xué)生的自學(xué)能力、分析和解決問題的能力。其主要內(nèi)容包括：分子動理學(xué)理論的平衡態(tài)理論、輸運現(xiàn)象與分子動理學(xué)理論的非平衡態(tài)理論、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律與熵、液態(tài)與固態(tài)、相變等方面的基本概念、基本理論和基本運算技能。通過本課程的學(xué)習(xí)，既要幫助學(xué)生迅速掌握大學(xué)的學(xué)習(xí)特點和規(guī)律，建立正確的學(xué)習(xí)方法，努力養(yǎng)成刻苦踏實、勤于思考的良好學(xué)風(fēng)，又要為后繼課程的學(xué)習(xí)作好業(yè)務(wù)、思想和心理上的準(zhǔn)備，還要為學(xué)生畢業(yè)后從事有關(guān)科學(xué)研究、應(yīng)用開發(fā)、教學(xué)工作等打下良好的基礎(chǔ)。在目前《熱學(xué)》課程的教學(xué)中，課程論文扮演著越來越重要的角色，探討課程論文教學(xué)的相關(guān)研究課題也逐漸開始得到重視。課程論文要求學(xué)生在掌握物理學(xué)基本概念和基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過調(diào)查研究，適當(dāng)了解這些基本概念與規(guī)律以及它們在生產(chǎn)技術(shù)、特別是高技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，注意培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)學(xué)生對實際問題特別是當(dāng)代物理學(xué)前沿以及當(dāng)前高技術(shù)領(lǐng)域中物理問題的興趣，引導(dǎo)和激勵他們解決實際問題的愿望和責(zé)任感。教學(xué)方法的改進(jìn)是課程教學(xué)改革的重要方面，在課程論文的實施過程中重視學(xué)生能力素質(zhì)的培養(yǎng)，把課程建設(shè)的目標(biāo)定位于造就新世紀(jì)人才，使學(xué)生終生受益。
二、課程論文的基礎(chǔ)
課程論文實際上是對學(xué)生提出了更高的要求，因此，《熱學(xué)》課程的教學(xué)應(yīng)當(dāng)把重點放在打好基礎(chǔ)上。如果學(xué)生掌握的基礎(chǔ)知識雄厚，基本功扎實，再加上廣泛涉獵與深入鉆研，專業(yè)課就能學(xué)得好，理解得深，在將來從事高新科技領(lǐng)域的創(chuàng)新工作時就上手快，回旋的余地也比較大。況且，“熱學(xué)”課程在傳授系統(tǒng)物理學(xué)知識的同時，還要培養(yǎng)學(xué)生掌握物理學(xué)中的思維方法與工作語言。這樣，盡管有些基礎(chǔ)物理知識從表面上看似乎并沒被直接應(yīng)用，但這卻會影響到學(xué)生的工作方法、思維方式以至世界觀，當(dāng)他們以后從事科研與教學(xué)工作時會在潛意識深處起重要作用。總而言之，《熱學(xué)》課程的基礎(chǔ)還是基本概念、基本原理、方法，離開這些基礎(chǔ)去談?wù)n程論文就是無源之水、無本之木。
三、課程論文的形式
課程論文的形式靈活，不僅包括論文、調(diào)查報告，還包含有實驗研究、實物制作等多種形式。在教學(xué)過程中，教師可以通過告知、提問等多種提示方式引導(dǎo)同學(xué)自行深入研究，常見的課程論文形式主要有以下幾種。一是解題方法的探究，通過對一個例題或習(xí)題的多種方法求解，使得學(xué)生對相關(guān)概念、原理、方法掌握得更透徹；二是實驗探究，例如，當(dāng)講解到氣體玻一馬定律與蓋?呂定律知識點時，可以讓學(xué)生自行設(shè)計相關(guān)實驗來驗證上述定律；三是調(diào)研報告，例如在講解卡諾循環(huán)這一知識點時，可讓學(xué)生調(diào)研、總結(jié)目前市場上熱機(jī)的工作原理與工作流程等；四是理論模擬與分析，例如講到相變這一知識點時，可以通過理論分析各種相的穩(wěn)定性。五是合理的估算，例如氣體動理學(xué)理論里輸運現(xiàn)象中的氣體黏度公式，查普曼和恩斯庫格曾用不同的高深理論得到相同結(jié)果，它是個級數(shù)，由前幾項可得系數(shù)約為0.499，而如果充分考慮速度住留的簡便方法，很容易就得到此系數(shù)等于1/2，又如通過對小無極分子估算分子間力的有效作用距離與平衡距離的半經(jīng)驗公式，再如可以用標(biāo)準(zhǔn)大氣模型中數(shù)以千計的數(shù)據(jù)，考慮地面凹凸不平的影響，可求出精度較高的大氣粒子總數(shù)，然后與用均質(zhì)大氣模型、等溫大氣模型或者地面大氣壓強(qiáng)所得到的結(jié)果進(jìn)行對比，從而總結(jié)出估算行星大氣粒子總數(shù)的簡便方法；目前“熱學(xué)”課程中有一些概念和提法在學(xué)術(shù)界實際并未完全統(tǒng)一，有的甚至還是有爭議的，例如：任意逆循環(huán)的制冷系數(shù)的定義，等熱容過程與多方過程的差異，卡諾循環(huán)的概念以及回?zé)崾窖h(huán)與非回?zé)崾窖h(huán)，等等。遇到這些內(nèi)容時，就在課程講授中把各家的觀點都原原本本地告訴學(xué)生，同時也介紹自己的看法，然后讓學(xué)生獨立進(jìn)行研究，自由思考，自己做出合理的判斷。
四、總結(jié)
《熱學(xué)》課程論文的目的是使得學(xué)生通過熱力學(xué)宏觀定理與微觀模型的學(xué)習(xí)，建立把宏觀現(xiàn)象與微觀模型進(jìn)行聯(lián)系的物理思想方法，掌握對事物的實驗――理論――實踐的認(rèn)知規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，采用問題探討與課程講授、主題討論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方式，以教學(xué)論文為載體，實現(xiàn)《熱學(xué)》課程的互動研究型教學(xué)，重視學(xué)生能力素質(zhì)培養(yǎng)，通過精心設(shè)計方案，全面加強(qiáng)各個環(huán)節(jié)，合理運用各種方法手段，形成視野開闊、理論聯(lián)系實際的特色風(fēng)格。用搞科研的態(tài)度對待教學(xué)，積極開展教學(xué)論文的教學(xué)，從教學(xué)有關(guān)領(lǐng)域挖掘課題開展科研，再把科研成果引入教學(xué)豐富教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)與科研兩者有機(jī)地相結(jié)合。教師在課程教學(xué)中引入了這些從教學(xué)有關(guān)領(lǐng)域挖掘課題開展科研所取得的成果，身教言傳，課程里就會充滿了研究與探索的特色和風(fēng)格，使學(xué)生在學(xué)習(xí)課程的過程中逐漸受到熏陶，養(yǎng)成勤于思考研究、勇于提出自己獨立見解的良好習(xí)慣，并為學(xué)生發(fā)展其科學(xué)研究能力和科學(xué)創(chuàng)新能力創(chuàng)造了良好的學(xué)術(shù)環(huán)境，使得學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力都能夠得到進(jìn)一步的提升。
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