傳熱學(xué)教學(xué)方法改革初探

◆牟湘蕓

(甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

《傳熱學(xué)》是研究熱量傳遞過程規(guī)律的科學(xué)，作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，廣泛開設(shè)于熱動、建環(huán)、化工、電子等各專業(yè)領(lǐng)域。這門課程與先修課程《工程熱力學(xué)》和《流體力學(xué)》相比較，具有更為復(fù)雜的知識結(jié)構(gòu)，因此，在對這門課的學(xué)習(xí)過程中，部分學(xué)生感到困難頗多，甚至有些無所適從。

一、上好緒論課

緒論是傳熱學(xué)的第一堂課，俗話說:“良好的開端是成功的一半”。上好緒論課在培養(yǎng)學(xué)生興趣、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)等方面具有不可低估的作用。在緒論課上，教師可以多列舉日常生活中遇到的傳熱學(xué)問題，以及專業(yè)中有哪些專業(yè)現(xiàn)象需要用傳熱學(xué)的知識來解釋。比如，給建環(huán)專業(yè)的學(xué)生講一些傳熱學(xué)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用，可以讓學(xué)生對課程有個大致的了解，同時通過強調(diào)本課程在專業(yè)知識架構(gòu)體系中的地位和作用，使學(xué)生產(chǎn)生強烈的求知欲望和濃厚的學(xué)習(xí)興趣。另外，緒論課的內(nèi)容還應(yīng)包括簡介三種傳熱方式，由于這是學(xué)生第一次接觸傳熱學(xué)的基本概念，所以給學(xué)生講授基本概念時要注意教學(xué)技巧，盡量將問題簡單化，重點講清三種基本傳熱方式之間的區(qū)別，以免學(xué)生在第一堂課就產(chǎn)生畏難情緒。

二、合理設(shè)置問題情境

設(shè)置問題情景，也叫“問題教學(xué)法”，就是教師在課堂講授時，并不是把教學(xué)內(nèi)容作為現(xiàn)成的知識向?qū)W生傳授，而是將所要講授的內(nèi)容作為一個個問題向?qū)W生提出，采用課堂上一問一答的上課方式。這樣不僅可以引起學(xué)生的注意，使學(xué)生集中精力聽課，而且還能激發(fā)學(xué)生積極思維，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

教師在講授教學(xué)內(nèi)容之前，首先從應(yīng)用實例中提出問題，例如，可以從家用冰箱中鮮肉冷凍時間提出非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題;從室內(nèi)暖氣的安裝位置講到自然對流的概念等，引起學(xué)生注意。然后再切入主題，用所要講授的理論對問題進行定性分析，分析問題的性質(zhì)、包含的傳熱原理、傳熱的過程等。在分析問題的過程中可以采用啟發(fā)的方法，逐步引導(dǎo)學(xué)生的思維。最后是解決問題，把工程上常用的解決這類問題的定量計算方法介紹給學(xué)生。在整個的教學(xué)過程中，師生間形成了互動，學(xué)生成為課堂教學(xué)的參與者，響應(yīng)老師提出的問題，甚至對教學(xué)內(nèi)容提出質(zhì)疑，培養(yǎng)了學(xué)生探索創(chuàng)新的精神。

三、充分利用比擬法教學(xué)

比擬法是理論思維的一種重要的邏輯推理方法。它以比較為基礎(chǔ)，在已有知識的基礎(chǔ)上，通過對不同的事物及其運動規(guī)律進行比較，找出它們的相似點或相同點，然后將其中一事物的有關(guān)知識或結(jié)論推理比擬到另一事物中去。因此它是人們有效地認(rèn)識自然界普遍規(guī)律的一種試探性工具。

我們在傳熱學(xué)的教學(xué)中，首先引入的就是電場與溫度場的類比，特別是學(xué)生在先學(xué)習(xí)了電工學(xué)，了解了電勢、電流、電阻的概念后，將溫度場中的溫度差、熱流及熱阻的特點與其相對比。隨后，在對流換熱中將已學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課流體力學(xué)中的動量傳遞與傳熱學(xué)中的熱量傳遞，質(zhì)量傳遞的特點相類比，找到它們之間的相互關(guān)系，而且流體力學(xué)中的一些原理及數(shù)學(xué)表達形式可以完全類比到傳熱學(xué)當(dāng)中，使對流換熱及傳質(zhì)問題得以大大簡化。熱傳遞的三種基本方式——導(dǎo)熱、對流及輻射是整個學(xué)科的精髓，對電阻與熱阻的類比也要始終貫穿在傳熱學(xué)的整個教學(xué)過程中。

四、多媒體教學(xué)手段的應(yīng)用

一直以來，傳熱學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)都是借助黑板和粉筆等來進行的。而傳熱學(xué)作為高等院校工程類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，不僅要介紹基本概念、基本理論，還要介紹傳熱學(xué)中的分析問題、解決問題的研究方法以及傳熱學(xué)的實際應(yīng)用，其最大的目的也就是要將知識和現(xiàn)實聯(lián)系起來，將理論知識應(yīng)用于工程實踐中去。但是憑借傳統(tǒng)教學(xué)工具黑板和粉筆，教師很難將現(xiàn)實生活和工程案例形象生動地展現(xiàn)在課堂之上。有了多媒體技術(shù)，傳熱學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)中的一些問題就可以迎刃而解了。我們可以利用多媒體中的圖片、動畫和視頻輕松地將傳熱學(xué)中一些抽象的術(shù)語、概念、定理生動地以實體展示或者模擬，將這些知識點直觀地傳遞給學(xué)生。教師不但可以不用再挖空心思地去組織語言或者描摹一些圖形去解釋這些抽象的內(nèi)容，同時學(xué)生也可以非常輕松地感受到生活中的傳熱學(xué)知識，自然地將學(xué)習(xí)與生活聯(lián)系，清晰地在腦海中構(gòu)建傳熱的現(xiàn)實模型，牢固記憶。舉個簡單的事例，就拿換熱器來說，如果不通過實驗和親身的參觀，僅憑書本上的圖片，很多同學(xué)即使學(xué)完了傳熱學(xué)，在生活中遇到了換熱器也不認(rèn)識，更談不上對其分類、講述其特點，也不會將具體的原理和換熱器的器件對應(yīng)起來。但是通過換熱器的實例圖和動畫模擬換熱器的換熱過程，教師不需要太多的表述，學(xué)生就可以清楚地認(rèn)識換熱器，了解各自換熱器的特點，深刻理解和掌握各種換熱器的工作過程和工作原理。

在傳熱學(xué)教學(xué)中適當(dāng)?shù)剌o助多媒體的手段，不僅可以使教師更加生動和清晰地講解知識點，及時便捷地完善教學(xué)內(nèi)容，而且也有助于學(xué)生對知識的理解、記憶和應(yīng)用，極大地提升了學(xué)習(xí)效率。

五、結(jié)束語

傳熱學(xué)教學(xué)方法改革的措施，在正常的教學(xué)試驗中取得了良好的效果，教學(xué)過程更加完善合理。學(xué)生既掌握了基本理論、基本計算的方法，又滿足了后續(xù)課程對傳熱學(xué)理論的基本要求。同時，學(xué)生在所學(xué)知識的實踐應(yīng)用等方面也得到了綜合的鍛煉，滿足當(dāng)前教育發(fā)展和人才培養(yǎng)的需要。

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