熱質(zhì)交換原理與設(shè)備教學(xué)總結(jié)和教學(xué)方法探討

張琳邡 姚麗

[摘 要] 熱質(zhì)交換原理與設(shè)備是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論課和專(zhuān)業(yè)技術(shù)課的橋梁，結(jié)合教學(xué)體會(huì)，總結(jié)課程現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，并整理課程知識(shí)體系，從教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法兩方面探討增強(qiáng)教學(xué)效果的措施，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、思考和參與教學(xué)活動(dòng)的熱情。

[關(guān)鍵詞] 熱質(zhì)交換原理與設(shè)備;教學(xué)設(shè)計(jì);教學(xué)方法

[基金項(xiàng)目] 江蘇省高等教育教改研究立項(xiàng)課題（2019JSJG559）

[作者簡(jiǎn)介] 張琳邡（1986—），女，山西太原人，碩士，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院建筑工程系，職稱(chēng)：講師，研究方向：建筑節(jié)能、能源管理;姚 麗（1987—），女，河南信陽(yáng)人，碩士，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院建筑工程系，講師，研究方向：建筑節(jié)能。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.4? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）31-0275-02? ? [收稿日期] 2020-02-05

一、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程教學(xué)存在的問(wèn)題

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)理論課，重點(diǎn)研究發(fā)生在建筑環(huán)境與設(shè)備工程領(lǐng)域里的動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳遞現(xiàn)象，探討動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳遞規(guī)律，以指導(dǎo)其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。本課程將本專(zhuān)業(yè)中的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課（工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)）與專(zhuān)業(yè)技術(shù)課（供熱工程、暖通空調(diào)、制冷技術(shù)、鍋爐與鍋爐房設(shè)備）有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，涉及內(nèi)容廣、綜合性高、理論性強(qiáng)、難度大，知識(shí)體系表面上系統(tǒng)性不強(qiáng)、邏輯性較差;因此，在該門(mén)課程教學(xué)中存在著一些問(wèn)題。

1.在學(xué)習(xí)該課程前，學(xué)生僅學(xué)習(xí)了工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，尚未學(xué)習(xí)暖通空調(diào)、供熱工程等專(zhuān)業(yè)技術(shù)課，進(jìn)而對(duì)本專(zhuān)業(yè)相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特性不熟悉，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程時(shí)感到迷茫和困惑。

2.傳質(zhì)理論比較抽象，知識(shí)點(diǎn)零碎，公式、符號(hào)和微風(fēng)方程組的推導(dǎo)繁多且復(fù)雜，增加了該課程的學(xué)習(xí)難度，學(xué)生很難理解。

3.學(xué)生在上課時(shí)處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，缺乏主動(dòng)思考，使得大量知識(shí)理解不夠透徹。

4.專(zhuān)業(yè)課的課時(shí)被不斷壓縮，學(xué)生感覺(jué)講得快，不易理解，教學(xué)效果不佳。

二、課程體系

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備教材共九章，除去第一章緒論和第九章熱質(zhì)交換設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)，剩下的章節(jié)分為兩部分（表1所示），第一部分是原理及其應(yīng)用部分，包括傳質(zhì)的理論基礎(chǔ)、傳熱傳質(zhì)問(wèn)題的分析和計(jì)算、空氣熱濕處理途徑、吸收和吸附處理空氣的原理與方法;第二部分是設(shè)備部分，包括間壁式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算、混合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算及復(fù)合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計(jì)算。

三、教學(xué)設(shè)計(jì)

第一次課的設(shè)計(jì)對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該門(mén)課的興趣起著至關(guān)重要的作用。學(xué)生初次接觸熱質(zhì)交換原理與設(shè)備，不知道這門(mén)課是研究什么的，有什么用。這時(shí)可以圍繞“熱質(zhì)交換”字面含義，從生活中存在的熱質(zhì)交換現(xiàn)象出發(fā)，讓熱質(zhì)交換現(xiàn)象以最直觀的形式展現(xiàn)出來(lái)。復(fù)習(xí)已學(xué)過(guò)的流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、制冷技術(shù)等基礎(chǔ)課中的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，為后續(xù)講解熱質(zhì)交換原理做鋪墊。

在后續(xù)課程設(shè)計(jì)中，根據(jù)課程體系中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，要合理組織教學(xué)內(nèi)容。

第一部分：針對(duì)課程體系中傳質(zhì)的理論基礎(chǔ)、傳熱傳質(zhì)問(wèn)題的分析和計(jì)算部分。由于學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)流體力學(xué)、傳熱學(xué)等課程，對(duì)相關(guān)的定律、邊界層、公式等都非常熟悉，在學(xué)習(xí)傳質(zhì)理論時(shí)，可以通過(guò)類(lèi)比的方法，找出新知識(shí)點(diǎn)與舊知識(shí)點(diǎn)的異同，復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，進(jìn)而縮短該部分教學(xué)的所耗課時(shí)。

第二部分：課程體系中空氣熱濕處理途徑、吸收和吸附處理空氣的原理與方法，是后續(xù)專(zhuān)業(yè)技術(shù)課的理論基礎(chǔ)，由于學(xué)生們還未學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)技術(shù)課，為了讓學(xué)生們對(duì)熱質(zhì)交換設(shè)備所在系統(tǒng)有所了解，增加對(duì)空調(diào)系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)的簡(jiǎn)要介紹。此外，空氣熱濕處理途徑是在焓濕圖上呈現(xiàn)的，對(duì)于焓濕圖也需要進(jìn)行詳細(xì)的講解。

第三部分：熱濕處理設(shè)備熱工計(jì)算部分。首先要讓學(xué)生了解不同設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備熱工計(jì)算方法的講解，且著重對(duì)表冷器、噴淋室和冷卻塔三種常用設(shè)備進(jìn)行講解。

四、教學(xué)方法

傳統(tǒng)灌輸式授課模式使得學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，缺乏主動(dòng)思考，教學(xué)效果較差，課程結(jié)束后，即便是學(xué)習(xí)認(rèn)真的同學(xué)也存在大量知識(shí)點(diǎn)理解不透徹的現(xiàn)象。而在課程考試前，同學(xué)們主動(dòng)進(jìn)行短時(shí)間的復(fù)習(xí)后，對(duì)課程的理解就會(huì)有較大程度的提高。

1.課前準(zhǔn)備。根據(jù)普通高校學(xué)生的實(shí)際情況，教師認(rèn)真設(shè)計(jì)下節(jié)課授課內(nèi)容，回顧、板書(shū)、多媒體、討論、互動(dòng)等環(huán)節(jié)合理安排在教案中，PPT教學(xué)內(nèi)容實(shí)時(shí)更新，涉及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的熱質(zhì)交換設(shè)備，查找或制作設(shè)備工作原理及流程的三維動(dòng)畫(huà)，充分利用多媒體教學(xué)手段提高教學(xué)效果。

2.課堂教學(xué)。教師需要形成自身的人格魅力，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐瑫r(shí)不失幽默風(fēng)趣。在課堂教學(xué)中，遵循“講清原理、淡化過(guò)程、突出應(yīng)用”的原則，板書(shū)和多媒體相結(jié)合，對(duì)理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，采用板書(shū)推導(dǎo)，加強(qiáng)學(xué)生的理解。在授課過(guò)程中，熱質(zhì)交換理論需結(jié)合工程實(shí)踐，相關(guān)的案例通過(guò)多媒體進(jìn)行分析，通過(guò)觀察現(xiàn)象引出問(wèn)題，讓學(xué)生們思考解決方法，師生一起探討總結(jié)解決方案，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力。

3.課后提高。教師在課后及時(shí)與學(xué)生交流，了解學(xué)生知識(shí)掌握情況，總結(jié)課程講授的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)課程的編排順序、知識(shí)點(diǎn)之間銜接及表達(dá)方式等方面進(jìn)行優(yōu)化，也為下節(jié)課的課堂設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。通過(guò)每堂課的反思總結(jié)，修改教案和PPT，在有準(zhǔn)備的情況下制作下節(jié)課的教學(xué)計(jì)劃，教師的教學(xué)水平一定會(huì)提高。

4.考核方式。該課程考核方式主要由考試成績(jī)（60%）和平時(shí)成績(jī)（40%）組成。平時(shí)成績(jī)主要包括課堂互動(dòng)、習(xí)題作業(yè)、課后查閱資料自學(xué)作業(yè)。期末考試主要檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程基本理論和原理的應(yīng)用能力，所以試題中，概念型題目所占比重較低，應(yīng)用型題目所占比重較高，如通過(guò)畫(huà)出焓濕圖來(lái)描述表冷器在冬季和夏季處理空氣的過(guò)程;通過(guò)麥凱爾方程描述熱質(zhì)交換的驅(qū)動(dòng)力;描述空氣與不同溫度的水接觸的變化過(guò)程;冷卻塔是否能冷卻高于當(dāng)前環(huán)境溫度的水;等等。

五、結(jié)語(yǔ)

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，圍繞這兩個(gè)特點(diǎn)，筆者結(jié)合自己的教學(xué)體會(huì)，從知識(shí)體系、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法三個(gè)方面進(jìn)行了探討。在教學(xué)過(guò)程中，努力調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)積極性，激發(fā)學(xué)生的熱情，培養(yǎng)具有實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。隨著社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，教師還需不斷探索研究，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法還需不斷改革創(chuàng)新。

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