應(yīng)用型本科高校傳熱學(xué)課程教學(xué)改革研究

李雪珂　賈明正　孫悅

摘 要：作為能源與動(dòng)力專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，傳熱學(xué)課程與工程領(lǐng)域聯(lián)系密切，對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)起到重要作用。本文根據(jù)應(yīng)用型本科高校傳熱學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀，指出其存在的問(wèn)題，提出有效的改革方法：包括實(shí)施混合式教學(xué)模式、豐富教學(xué)手段、改變?cè)u(píng)價(jià)方式、引入計(jì)算機(jī)仿真和融入課程思政教學(xué)等方面。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型 傳熱學(xué) 教學(xué)改革

應(yīng)用型本科是將理論應(yīng)用到實(shí)踐的應(yīng)用型大學(xué)[1]，培養(yǎng)的是將專業(yè)知識(shí)和技能應(yīng)用于所從事的專業(yè)社會(huì)實(shí)踐人才，目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展階段，急需擁有足夠的理論基礎(chǔ)和專業(yè)素養(yǎng)，能夠?qū)⒅R(shí)應(yīng)用于實(shí)際的人才。傳熱學(xué)是高等學(xué)校能源動(dòng)力類、建筑類和化工制藥類等專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，它與“工程熱力學(xué)”和“流體力學(xué)”被稱為能源與動(dòng)力專業(yè)的三大支柱[2]。能源與動(dòng)力類應(yīng)用型人才的培養(yǎng)， 不僅應(yīng)使學(xué)生掌握傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)，更應(yīng)具備綜合運(yùn)用傳熱學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

1 傳熱學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 學(xué)生基礎(chǔ)較為薄弱

對(duì)于應(yīng)用型本科院校而言，學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)普遍較弱，在日常的學(xué)習(xí)中，也沒(méi)有養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，課前只有少數(shù)學(xué)生會(huì)進(jìn)行預(yù)習(xí)，上課時(shí)也不能緊跟老師思維，玩手機(jī)和睡覺(jué)現(xiàn)象較為普遍，遇到較難的知識(shí)點(diǎn)，不愿意深入思考，容易產(chǎn)生畏難心理，缺乏刻苦鉆研的精神。尤其傳熱學(xué)這門課程，涉及到較多高等數(shù)學(xué)知識(shí)，需要學(xué)生具備一定的計(jì)算能力，而有很多學(xué)生高等數(shù)學(xué)掌握的不夠，一看到微積分計(jì)算就本能的退縮。課后也不愿意復(fù)習(xí)，作業(yè)抄襲較多，往往上完一學(xué)期，有一部分學(xué)生的教材都還是干干凈凈，沒(méi)有任何批注。

1.2 課程內(nèi)容較多，課程難度較高

傳熱學(xué)課程的理論內(nèi)容較多，也比較抽象，概念定義繁雜，例如：第八章熱輻射基本定律和輻射特性，輻射力、光譜輻射力、定向輻射強(qiáng)度、實(shí)際物體的輻射力、實(shí)際物體的光譜輻射力和實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度。學(xué)生在學(xué)習(xí)這一部分時(shí)，很容易混淆。公式復(fù)雜，推導(dǎo)過(guò)程對(duì)數(shù)學(xué)要求較高，例如對(duì)流換熱這一部分，很多實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，學(xué)生們不知該從何下手，公式推導(dǎo)也力不從心，最后往往只能套用公式，但對(duì)公式的含義和公式相互之間的區(qū)分卻不清不楚，無(wú)法達(dá)到較好的教學(xué)效果。傳熱學(xué)課程與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密，例如：肋片的導(dǎo)熱、大空間的對(duì)流換熱、內(nèi)部強(qiáng)制對(duì)流傳熱和換熱器設(shè)計(jì)等，而有很多學(xué)生對(duì)肋片、換熱器這類工程設(shè)備并不熟悉，甚至沒(méi)有見(jiàn)過(guò)，所以在講解的時(shí)候?qū)W生往往想象不出來(lái)他們的結(jié)構(gòu)，難度較大。另外傳熱學(xué)課程需要運(yùn)用抽象思維解決工程應(yīng)用領(lǐng)域中的實(shí)際換熱問(wèn)題，而這一部分正式學(xué)生的弱項(xiàng)，往往講課的時(shí)候?qū)W生反映較好，但是一到做題，學(xué)生就不知道怎么做了。傳熱學(xué)課程內(nèi)容知識(shí)是緊密相接的，前面課程如果沒(méi)有掌握好，可能導(dǎo)致接下來(lái)的課程也難以掌握，所以有一部分學(xué)生前面聽(tīng)不懂，后面就直接放棄了，再加上由于后期專業(yè)課的增加，傳熱學(xué)的學(xué)時(shí)被縮減，要達(dá)到較好的教學(xué)效果的難度較高。

1.3 教學(xué)手段單一，評(píng)價(jià)方法不夠合理

目前《傳熱學(xué)》課程的教學(xué)手段主要是ppt，與傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)相比，多媒體教學(xué)有很多優(yōu)點(diǎn)，比如：ppt可以通過(guò)動(dòng)畫、圖片等豐富教學(xué)內(nèi)容，使其更加生動(dòng)、形象和直觀，對(duì)提高學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣都比較有利，還可以減輕教師的板書內(nèi)容和備課工作量，同時(shí)能夠及時(shí)更新傳熱學(xué)新技術(shù)知識(shí)，傳播傳熱學(xué)最新研究成果，彌補(bǔ)教材的不足[3]。

盡管如此，多媒體教學(xué)也有很多不足，比如，因?yàn)閭鳠釋W(xué)課程公式較多，還有繁雜的公式推導(dǎo)過(guò)程，如果過(guò)度依賴ppt，非常容易造成公式推導(dǎo)過(guò)程泛泛而過(guò)，學(xué)生的接受效果不好。而且，由于后續(xù)專業(yè)課程的增加，造成《傳熱學(xué)》課時(shí)有所減少，但是教學(xué)內(nèi)容并沒(méi)有隨著課時(shí)減少而大幅度變化，這就造成教師為了在有限的時(shí)間內(nèi)講完內(nèi)容，授課速度較快，學(xué)生對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)還未來(lái)得及消化，便轉(zhuǎn)到下一頁(yè) ppt，容易泛泛而談，特別是對(duì)于難度較大的內(nèi)容，學(xué)生往往因?yàn)槔斫怆y選擇放棄，不但影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，也影響教學(xué)質(zhì)量[4]。

傳熱學(xué)課程的評(píng)價(jià)方式不盡合理，目前的評(píng)價(jià)方式主要有：期末測(cè)試和平時(shí)成績(jī)（包含考勤、平時(shí)作業(yè)和實(shí)驗(yàn)），其中期末測(cè)試占總成績(jī)的60%，平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的40%。由于期末測(cè)驗(yàn)成績(jī)占比較高，這就造成了一些問(wèn)題，比如有一些學(xué)生在平時(shí)上課并沒(méi)有認(rèn)真學(xué)習(xí)，而是考試前采取臨時(shí)抱佛腳的措施去應(yīng)對(duì)考試，造成虛假的教學(xué)效果，既不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也不利于教師對(duì)學(xué)生成績(jī)的把握。

1.4 課程思政重視程度不夠

習(xí)近平總書記全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，高校思想政治要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開(kāi)創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面。專業(yè)基礎(chǔ)課程不僅是傳授理論知識(shí)的途徑，更是課程思政建設(shè)的基本載體，同時(shí)也是啟發(fā)思想和培養(yǎng)專業(yè)素養(yǎng)的平臺(tái)。然而目前大部分傳熱學(xué)的授課主要局限在知識(shí)點(diǎn)的講授，較少涉及思政教育，不重視對(duì)學(xué)生的思想教育和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。造成學(xué)生對(duì)社會(huì)主義核心價(jià)值觀認(rèn)知不足、信念不堅(jiān)定等問(wèn)題[5]。還有學(xué)生對(duì)本專業(yè)的了解不夠，對(duì)待專業(yè)課敷衍了事，甚至對(duì)自身未來(lái)迷茫，不清楚，混日子的現(xiàn)象。

造成這種現(xiàn)象的原因有很多，一方面由于本課程難度較大，課時(shí)也有壓縮，教師的主要精力都放在怎么把課程內(nèi)容按時(shí)完成，怎么讓學(xué)生更容易理解課程內(nèi)容方面，從而忽略了課程思政的引導(dǎo)，對(duì)這方面重視不夠；另一方面在于思政元素不易挖掘，以及如何巧妙地融入專業(yè)知識(shí)講授中。若生硬地將家國(guó)情懷、民族復(fù)興的理想和責(zé)任等思政元素引入課堂，不但會(huì)削弱專業(yè)知識(shí)的地位，還會(huì)引起學(xué)生的反感。因此如何結(jié)合課程特點(diǎn)、思維方法和價(jià)值理念，挖掘課程思政元素，有機(jī)融入課程教學(xué)，達(dá)到潤(rùn)物無(wú)聲的育人效果，對(duì)專業(yè)課教師而言是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。這對(duì)教師自身專業(yè)知識(shí)的完整性及師風(fēng)師德均提出了更高的要求。

2 課程教學(xué)方法和手段改革

2.1 改革教學(xué)模式，施行混合式教學(xué)

在原有教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，融匯信息技術(shù)，利用互聯(lián)網(wǎng)，引入手機(jī)，施行線上線下混合式教學(xué)模式。借助“超星學(xué)習(xí)通”平臺(tái)，建設(shè)傳熱學(xué)課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源。教師可以提前將傳熱學(xué)課程資源上傳至網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，包括：教學(xué)大綱、ppt、課后習(xí)題、課前預(yù)習(xí)題目、教學(xué)日歷、教學(xué)視頻、習(xí)題庫(kù)等。在課前給學(xué)生發(fā)布預(yù)習(xí)的學(xué)習(xí)任務(wù)，完成練習(xí)題，使學(xué)生提前了解學(xué)習(xí)內(nèi)容，有利于提高學(xué)習(xí)效果。在課上可以利用 “學(xué)習(xí)通”的交互功能，例如：簽到、提問(wèn)、搶答、主題討論、測(cè)驗(yàn)和布置任務(wù)等，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和活躍課堂氣氛。課后教師可以在該平臺(tái)發(fā)布教學(xué)信息、作業(yè)和答疑解惑等，有利于課后的及時(shí)復(fù)習(xí)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果促進(jìn)師生交流[6]。

此外，教師還可以利用網(wǎng)絡(luò)，建立微信群、qq群和釘釘群等，將本課程和本專業(yè)最新研究成果和課外知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，使學(xué)生了解到最新的科技前沿知識(shí)，拓展學(xué)生知識(shí)面，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，利用碎片時(shí)間，彌補(bǔ)教學(xué)環(huán)境不好、教學(xué)資源不足等缺點(diǎn)[7]。通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、板書教學(xué)及電子ppt教學(xué)結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮這三種教學(xué)手段各自的優(yōu)點(diǎn)，有效提高教學(xué)效果。

2.2 豐富教學(xué)手段，改革考核方式。

“傳熱學(xué)”課程理論性較強(qiáng)，涉及到較多的公式推導(dǎo)，公式的推導(dǎo)一方面可以培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)研究邏輯思維，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生在工程領(lǐng)域的工程應(yīng)用能力。另一方面學(xué)生通過(guò)推導(dǎo)公式，能透徹的理解公式的內(nèi)涵和意義，所以一定的公式推導(dǎo)是必要的[8]。當(dāng)講解難點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容和進(jìn)行公式的推導(dǎo)時(shí)，以黑板板書為主，ppt展示為輔的教學(xué)手段，增加學(xué)生的思考時(shí)間，有利于學(xué)生的理解和消化，提高課堂學(xué)習(xí)的效果。對(duì)實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的章節(jié)，如管內(nèi)流動(dòng)、蒸發(fā)與沸騰和輻射換熱，應(yīng)以多媒體課件為主。通過(guò)借助先進(jìn)的現(xiàn)代化教學(xué)手段，多媒體形象地演示動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)課堂的實(shí)效性，提高教學(xué)質(zhì)量。對(duì)涉及到工程設(shè)備的章節(jié)，比如換熱器和肋片，可以配備教學(xué)模型，讓學(xué)生能夠直觀的看到實(shí)物，提高學(xué)生空間思維能力和對(duì)知識(shí)的理解能力。

改革考核方式，增加考核內(nèi)容，調(diào)整成績(jī)占比。由原來(lái)平時(shí)成績(jī)占30%，考試成績(jī)占70%，變?yōu)槠綍r(shí)成績(jī)占40%，考試成績(jī)占60%。平時(shí)成績(jī)包括：課前預(yù)習(xí)、課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、小測(cè)驗(yàn)。課前預(yù)習(xí)主要是指完成教師在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)布置的預(yù)習(xí)任務(wù)，并回答相關(guān)問(wèn)題，根據(jù)問(wèn)題的正確率來(lái)評(píng)定成績(jī)。在完成相應(yīng)課程后布置課后作業(yè)，根據(jù)學(xué)生自主完成的次數(shù)和質(zhì)量來(lái)評(píng)定成績(jī)。小測(cè)驗(yàn)是指在完成熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射的教學(xué)內(nèi)容后，分別進(jìn)行一次測(cè)驗(yàn)，考察學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

2.3 引入模擬仿真教學(xué)，提高學(xué)生計(jì)算機(jī)仿真水平

目前很多行業(yè)都在應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬仿真軟件，學(xué)生掌握熱模擬計(jì)算軟件，能夠?qū)⒊橄罄碚撔蜗蠡?，例如：在?dǎo)熱問(wèn)題的教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合仿真軟件，可以對(duì)獲得平壁溫度分布，還能進(jìn)行對(duì)比，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題中，可以直觀獲得導(dǎo)熱模型的溫度分布的動(dòng)畫，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

引入模擬仿真教學(xué)，教授學(xué)生學(xué)習(xí)模擬仿真軟件，例如；網(wǎng)格劃分軟件、數(shù)值模擬軟件和數(shù)據(jù)處理軟件等，根據(jù)學(xué)生掌握程度，組織學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)參與各類競(jìng)賽，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)還可以提高就業(yè)率。

2.4 融入課程思政，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)

傳熱學(xué)知識(shí)體系豐富、歷史底蘊(yùn)深厚和密切聯(lián)系實(shí)際工程，為傳熱學(xué)課程提供了豐富的思政教學(xué)資源。教師應(yīng)結(jié)合本校教學(xué)實(shí)際，確定各章節(jié)課程思政的融入點(diǎn)、教學(xué)方法以及途徑，進(jìn)而優(yōu)化頂層設(shè)計(jì)，修訂教學(xué)大綱，編寫各章節(jié)教案，融入思政元素。專業(yè)任課教師要善于挖掘、利用學(xué)科發(fā)展歷史中有擔(dān)當(dāng)、有作為的典型人物。通過(guò)課堂講授、音視資料播放、實(shí)地參觀訪問(wèn)等形式，將其有機(jī)融入專業(yè)課程的教學(xué)過(guò)程[9]。比如：在緒論這一部分中，主要是對(duì)課程的介紹，在這一部分，可以融入我們國(guó)家的節(jié)能減排政策，“碳達(dá)峰”、“碳中和”等，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識(shí)，養(yǎng)成節(jié)能減排、低碳出行、綠色生活的良好習(xí)慣。在講授第二部分導(dǎo)熱基本定律—傅里葉定律時(shí)，可以學(xué)生們介紹法國(guó)物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家傅里葉偉大、坎坷的一生，告訴學(xué)生生活總會(huì)遇到磨難和挫折，關(guān)鍵是怎么對(duì)待它們，應(yīng)該像傅里葉一樣，堅(jiān)守自己的信念，堅(jiān)持自己的理想，并為之不懈奮斗。在對(duì)流換熱這一部分中，可以給學(xué)生播放電影《泰坦尼克號(hào)》最后一部分，女主人公在漂浮的甲板上得以生存，而男主人公海水里卻沒(méi)有生還。為什么在同樣溫度的環(huán)境中，結(jié)果卻截然不同？引導(dǎo)學(xué)生從傳熱學(xué)角度分析其中的原因，培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看到本質(zhì)，理論聯(lián)系實(shí)際。又如現(xiàn)在很多家庭都在用空氣炸鍋，學(xué)生肯定也用過(guò)。對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題，空氣炸鍋的原理是是什么？有一些說(shuō)法空氣炸鍋是“致癌工具”對(duì)嗎？這與學(xué)生平時(shí)生活息息相關(guān)，可以有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)告訴學(xué)生不能人云亦云，要有科學(xué)的探索求真精神。還可以穿插介紹我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森、錢偉長(zhǎng)、陶文銓等故事，號(hào)召學(xué)生學(xué)習(xí)他們的愛(ài)國(guó)精神。在輻射換熱這一部分中，通過(guò)講解溫室效應(yīng)，引出全球變暖對(duì)地球來(lái)的危害，引導(dǎo)學(xué)生保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源。此外，專業(yè)課教師要積極參加課程思政的培訓(xùn)，不斷增強(qiáng)教學(xué)能力，改進(jìn)教學(xué)方法；同時(shí)，同一課程教師團(tuán)隊(duì)可以定期組織教研活動(dòng)，探討思政切入點(diǎn)，合理地融入課堂教學(xué)過(guò)程，并及時(shí)總結(jié)好方法和好案例，錄制帶有思政元素的精品課程教學(xué)視頻，完善線上教學(xué)資源。

3 結(jié)語(yǔ)

傳熱學(xué)作為能源與動(dòng)力專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用型本科院校實(shí)際，針對(duì)學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、評(píng)價(jià)方式和課程思政等方面進(jìn)行不斷改革，才能培養(yǎng)出既具有專業(yè)知識(shí)，又具備專業(yè)能力和創(chuàng)新精神，符合社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才。

基金項(xiàng)目：黃河交通學(xué)院線下一流課程—《傳熱學(xué)》，編號(hào)：HHJTXY-2021ylkc24；黃河交通學(xué)院教學(xué)資源庫(kù)—《傳熱學(xué)教學(xué)資源庫(kù)》，編號(hào)：HHJTXY-2021kczyk069。

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