傳熱學課程的研究型教學

摘要：研究型教學法是一種訓練學生研究能力和提升教師研究水平的綜合性教學方法。以傳熱學課程為例，從對教師和學生這兩個教與學的行為主體的要求出發，闡明了要有效實施這種教學方法，需要從教學原則、教學觀念、教學模式、課后作業、對學生的評價、學生的研究性學習等方面進行改進。

關鍵詞：傳熱學；研究型教學；研究能力

所謂研究性教學，就是將課內講授與課外實踐、教師引導與學生自學、教材與閱讀有機結合并達到完整、和諧、統一的教學。研究性教學既能發揮教師的主導作用，又能發揮學生的主體作用；既能培養學生的學習興趣，激發學生思維，又能培養學生分析解決問題的能力；既能使學生掌握系統扎實的基礎知識，又能培養學生的實際操作能力，克服了接受性教學的缺陷[1]。所謂研究，并不是要脫離教師指導、脫離課堂教學、脫離教材，而是教師根據教學內容和學生的認識水平，激發學生主動參與教學過程，啟發學生積極思考，引導學生運用所學的知識去積極探索新知識，培養學生創造性地分析解決問題的能力。研究型教學是一個理念，或者說是教學的一種互動形式。這種互動，不局限于課堂內，可以延伸到課堂外，是課堂內外的互動。這種理念拓展了教學方法手段的外延，從更高層次或角度深化了教學改革的思路。研究型教學使傳授知識與能力培養并行。

傳熱學課程是能源與動力類專業本科生的一門重要的專業基礎課[2-3]。學生通過本門課程的學習，能分析解決與熱量傳遞相關的問題，為后續專業課程的學習奠定堅實的基礎。傳熱學是一門應用型專業基礎課，它的顯著特征是：理論與實踐的緊密結合。傳熱學在生產技術領域中的應用十分廣泛。如：熱能動力學、環境技術、材料學、微電子技術、航空航天技術存在著大量的傳熱學問題，而且起關鍵性作用。傳熱學的發展和生產技術的進步具有相互依賴和相互促進的作用。傳熱學在生產技術發展中已成為一門理論體系初具完善、內容不斷充實、充滿活力的主要基礎科學。高參數大容量發電機組的發展，原子、太陽、地熱能的利用，航天技術、微電子技術、生物工程的發展，推動傳熱學的發展，而傳熱學的發展又促進生產技術的進步發展。同時，隨著生產技術及新興科學技術的發展，又向傳熱學提出了新的挑戰和新的研究課題。因此，傳熱學課程教學內容的組織和表達方面從以往單純地為后續專業課學習服務轉變到重點培養學生綜合素質和能力方面，這是傳熱學課程理論聯系實際的核心。從實際工程問題中、科學研究中提煉出綜合分析題，對培養學生解決分析綜合問題的能力能起到積極的作用。在教學過程中重視學生在學習過程中的主體地位，啟迪學生學習的積極性，在時間上給學生留有一定的思維空間，從而進一步培養創新的思維能力。對綜合性、應用性強的傳熱問題進行詳細的分析討論，同時介紹傳熱學的發展動態和前景，從而給學生開辟廣闊且縱深的思考空間。因此，改傳統的傳熱學教學方式為研究型教學已勢在必行。

一、研究型教學對教師的要求

研究型教學不是教學研究，更不是科學研究，但是作為教師不能只教學，要積極開展科學研究和教學研究工作，只有積極投入于這些工作當中，才能不斷提高自身的素質和研究工作的能力，積累更多的教學素材，把研究成果應用到教學工作中，使教學內容更豐富多彩，使研究型教學更加生動、具體，從而激發學生的求知欲望。下面具體從四個方面來說明對教師的要求。1.教學原則。（1）教師首先要按照學生的實際情況進行教學。傳熱學課程理論性強，涉及到的數學知識和數學公式比較多，而學生對數學知識的掌握和應用能力參差不齊。以對流換熱過程的數學描寫為例，教師講授時把用到的數學知識點提出來，基礎差的學生可以課后查閱數學課本，沒有必要在數學細節上浪費時間。講授時重點提出各方程得出所依據的物理定律，如能量方程的得出首先依據能量守恒定律，以此為線索，把研究對象的能量得失一一分析出來，然后加以整理就很清楚地得出能量方程。通過這樣的講述，學生明確了方程中各項的物理意義，并且可以做到舉一反三。課后教師可以結合自己的科研工作，給學生布置一個任務，比如讓學生建立不可壓縮流體在封閉空腔內熱毛細對流的數學描寫。學生既可以鞏固所學的知識，同時也通過查閱資料，了解了熱毛細對流的本質及其工程問題，開拓了學生視野。（2）為學生主動發展而教學。傳熱學課程的教學可以為學生提供很多的思考空間，從而提升學生的創新能力。課程主要有四大模塊：導熱、對流換熱、輻射換熱、傳熱過程與換熱器。每一模塊講述結束后，都需要把基本理論和影響因素進行歸納總結，然后提出問題，讓學生廣泛查閱資料，開動腦筋，回答強化或削弱熱量傳遞的措施，甚至提出一些創新性設備讓學生去構思，如暖手爐、保溫杯、新型換熱器等。（3）在交流和溝通中教學。大學教育不同于中小學教育，教師與學生面對面交流的時間少，為此，我們設置了一個課程網站，在網站中專門開辟了討論空間，學生有問題可以通過該網站與教師交流，也可以同學之間相互交流。從而提升學生的學習興趣，通過交流，讓學生廣開思路，提高其創新能力的目的。（4）把學生的經驗作為資源。每學期上傳熱學課，我們都要定期開師生座談會，讓學生談談學習體會、學習過程中有什么困難、需要教師在教學過程中做哪些改進等。教師根據學生談論的話題或問題進行相應改進。每年課程結束后，大部分學生都會由衷地說：傳熱學課雖然難，但是我們學得很好。

2.教學觀念。傳統的教學方式是以教師選定的某本書為教材，整個教學過程圍繞這本教材展開，教師以講述這本教材的主要內容為教學任務。這種教學觀念，無疑很大程度上制約了學生主動學習的意識。研究型教學除了講述教材的基本知識外，更重要的是把教材素材化、綜合化，形成主題性學習氛圍。傳熱學教材很多，教師可以根據學校各學科的特點，選定一本作為主要的教材，然后再推薦其他有價值的中英文教材作為主要的參考書。眾多傳熱學教材中都有很多專題性的內容，我們在授課過程中，可以將這些專題適當地加以利用，讓學生分組查閱資料，小組討論，然后形成小論文，教師根據小論文的質量核定成績作為平時成績。

3.教學模式。傳熱學是專業基礎課，有教學大綱所規定的學習內容。它的研究性教學不同于專業課，教師必須在基本理論講述清楚的前提下提供研究性學習的空間。因此，我們的教學模式主要由兩部分構成：（1）模塊化教學研究。以核心教學內容組成專業模塊，以基礎知識、基本技能組成基礎模塊。本課程包括三種基本熱量傳遞形式的基本理論和基本知識，以及熱量復合傳遞的熱工分析和計算。質量守衡、動量守衡與能量守衡這三大守衡定律貫穿整個課程。《傳熱學》的各模塊單元內容既相對獨立，自成體系，又相互聯系。學生在完成某一塊內容的學習后，可以形成解決分析某一類傳熱問題的能力。因此，按照教材內容的完整性和獨立性原則，可劃分出在內容上相互獨立的知識模塊，再根據不同需求組成不同的知識鏈，滿足不同學時、不同專業層次的需要。（2）問題引導式和案例式教學研究。創設情境，提出若干與傳熱問題相關的問題。情境的創設需要結合科研與現代科技發展趨勢進行收集與整合。

4.課后作業。研究型教學法以提升學生和教師的研究能力為導向布置作業。整個學期除了布置課后有代表性的作業外，還可以布置一個作業——撰寫一篇綜述性的研究論文。論文題目在學期初由學生根據興趣選擇，即從“傳熱學”所規定的4個單元的題目中選擇一個。要求參閱用英文與中文發表的有影響力和具有標志意義的成果；需要介紹數據資料的來源和收集過程，以及歸納后的資料，對資料中獲得的可以借鑒的地方和不足之處進行交流，展開學術對話。

5.對學生的評價。對學生的成績評定可以采用期末考試與研究論文相結合的辦法，期末考試成績是基本線，如果沒有過基本線，教師就不考慮研究論文。對研究論文的評定嚴格按照學術研究的路徑和標準進行。

史密斯、凡·多文曾經指出，盡管主動的、實踐導向的方法有很雄厚的教育學理論基礎，但是直到目前它仍然沒有很好地改變大學教師傳統的教學方法[4]。我們可以預計，盡管研究型教學實施的結果可以提升教師和學生的研究能力，但是全方位地被大學教師所接受并采納還需要一段較長時間。

二、研究型教學對學生的要求

學生的發展是課程實施的出發點和歸宿。課程實施應當著眼于學生全面素質的提高，為學生健全人格的形成以及能力、知識諸方面的學習與發展創造條件。研究性學習教學要特別重視對學生綜合能力的培養，它除了對教師提出更高的要求之外，要求學生在學習過程培養和具備以下能力：（1）要有敏銳的觀察與思考能力；（2）要有搜集與積累資料的能力；（3）要有綜合運用各科知識解決實際問題的能力；（4）要有一定的人際交往能力和合作精神。而這幾種能力的具備，正是高等教育的目標所在。因此，研究性學習教學中，學生從各種活動中獲得的不僅僅是知識，更是一種學習品質、能力，從而為他們的終身學習、長遠發展奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]劉秀倫，等.實施研究型教學，促進創新人才培養[J].教育探索，2007，（3）：22-23.

[2]楊世銘，陶文銓.傳熱學[M].北京：高等教育出版社，2006：1-8.

[3]趙鎮南.傳熱學[M].北京：高等教育出版社，2002：4-10.

[4]Smith，L.W.andVanDoren，D.C.，Thereality-basedlearning method：a simple method for keeping teaching activities relevant and effective[J].Journal of Marketing Education，2004，Vol.26No.1：66-75.

作者簡介：楊啟容（1970-），女，青島大學教授，長期從事傳熱學和高等工程熱力學的教學，博士，研究方向為能源開發與利用。