熱環境控制課程教學方法探討

摘 要：熱環境控制是熱能動力工程專業的專業基礎課程。針對課程特點和學科需求特點，圍繞培養創新人才的培養要求，本文從教學與科研一體化的教學思想、現代與傳統相結合的多樣化教學方法、全方位多層次的考核手段三方面進行了有益的教改探討，可以充分調動了學生學習的積極性，培養了學生獨立思考，分析問題、解決問題的能力。

關鍵詞：傳熱強化與控制 課程建設 教學方法 考核手段

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）01（a）-0098-02

熱環境控制課程是熱能與動力工程專業一門專業課，也可作為航天、機械、電子、化工類相關專業的選修課。課程的教學目的是使本科學生在學習了大學傳熱學中的傳熱基本原理基礎上，進一步了解、掌握對相關工程技術中傳熱過程進行強化與控制的原理思路與技術方案，擴大知識面，培養根據基本原理進行技術研發、創新的能力。課程教學以課堂講授為主，輔之以適當的課堂討論。通過資料搜集、分析整理、評判，培養學生主動獲取知識能力；通過學生自主擬定設計題目、進行論證與初步設計訓練，達到教學目的。

熱環境控制課程的特點是屬于新開設課程、無合適教材、涉及面廣、無習題；接近研究生選修課、要求學習主動性；需查找文獻、大量閱讀，發揮主動性進行課程設計、撰寫論文；與一般專業課的課程設計訓練不同，主要考察主動性、創新性。本課程的教學正是圍繞培養能從事熱動系統設計、制造、運行管理和經營銷售等方面工作的高級復合型技術人才展開的，結合我校本科教學要點“以學生為本、以教學為教師第一要務，重點推進教學方法和考試方法改革”，依照培養高質量復合型人才的人才培養目標，以教學與科研一體化為教學思想，為深化教學改革進行了積極的探索，并從中獲得了一些有益的啟示。

1 教學與科研一體化的教學思想

熱環境控制的教學與科研是相對獨立又是一個具有內在聯系的、不可分割的統一體的兩項活動，在適宜的條件下，兩者可以得到強化，并相輔相成、互為促進。高校教學與科研一體化的基本思想基于建設具有地方工科特色的現代教育教學，以科研項目為依托，堅持側重工程和應用的研究型教學和科研思想，致力于教學與科研一體化的探索和實踐，使教學促進科研，科研服務教學。教學與科研一體化的教學思想在熱環境控制課程教學中體現為：通過理論的教學、科研活動和課程設計等，使學生適度地參與相關的科研項目中來，既可以鞏固學生的理論基礎，又可以加強本科生教育與實際課題的聯系。熱環境控制課程的教學目標、教學進程和教學方法都是按照這種教學思想進行。

教學組主持完成和正在進行的課題有973課題、863課題、國家自然科學基金項目等縱向課題，也有和航天院所、公司企業之間的橫向課題。這些課題涉及了強化換熱、計算傳熱及多相流動和相變換熱等各研究方向。通過科研活動不僅提高了教師的科研能力和學術水平，開拓了教師的知識面，同時為教學提供了第一手科學前沿資料，豐富了教學內容，提高了教學水平。課堂教學時，授課教師注重聯系實際及本人的科研成果和他人的科研成果，使授課變得更加生動活潑，從而提高了教學質量。如，圍繞863課題中近地空間飛行器熱控和熱防護研究，從課堂教學、理論教學、實踐教學等多方面設計了教學內容和教學方法。在課堂教學中，把項目的內容（包括近地空間飛行器的工作原理、熱環境和特有熱控系統設計思路和方法）融入到導熱強化與控制原理、對流傳熱強化與控制原理、輻射換熱強化與控制原理、耦合換熱與傳熱過程的強化與控制、新技術領域中的傳熱強化與控制問題等章節中，同時利用部分課堂時間開設了幾個由淺入深的專題學術講座。為了增加學生的感性認識，利用學生業余時間，帶領學生參觀相關的科研實驗平臺，通過一系列教學，學生不但理解了熱環境控制課程的基礎理論知識，真正把傳熱學理論知識拓展到實際應用中來。同時也了解了科研的基本程序、基本方法，鍛煉了學生的動手能力和思維能力，為將來參加社會工作或科研工作奠定了堅實的基礎。

2 現代與傳統相結合的多樣化教學方法

多媒體技術教學，已在眾多課程中得到了大量的運用。但在實際應用過程中，多媒體技術輔助教學也存在一些弱點和缺陷。例如，多媒體教學容易分散學生的注意力等，因此，本課程靈活運用現代教學手段和傳統教學手段，像錄像、小黑板、多媒體、課程互動討論、學生上臺講等多種教學手段，有效地提高學生上課的注意力，調動學生課上主動性和課后思考的學習積極性，并且培養了學生的獨立思考能力。教學的主要內容、授課教案等都可以在網站上瀏覽，學生可以通過網絡了解該課程的主要內容。網上教學與答疑可以通過傳熱學精品課程網站（資源共享課）進行。為了增強教師與學生的聯系，解決學生對于該課程存在的一些疑問，并及時了解學生對于本課程的反響，我們還開設了微信群和QQ群進行教學討論和答疑交流；另外網站設置了資源共享區，為授課教師與學生之間建立了資源共享的渠道。

講解課程時，積極引導學生從實際問題出發，學習理解基本概念、基本理論和基本計算方法。為使學生更好地理解和掌握課程基本知識，講解的例題都與實際生活和科研項目相聯系。比如講解緒論的時候，筆者在講課時問學生，人們在冬天一只手握鐵棒另一只手握木棒時，為什么感覺握鐵棒的手比握木棒的手更冰冷？為什么蔬菜大棚里的溫度比大棚外的溫度高？神舟飛船是如何克服大氣燒蝕返回地面的？于是學生就有了反應，開始思考。這樣一來，自然而然，老師就把學生引入下面要介紹的導熱強化、對流換熱強化和輻射換熱強化等基本原理和控制手段。通過這些問題的提出，學生可以知道學習這門課以后，能夠運用所學的相關知識解決哪些實際問題，學生帶著問題學習，就不會盲目，大大激發了他們學習這門課程的興趣，引導學生從傳熱學的角度去發現、分析和解決實際工程問題，真正學會如何利用傳熱學知識去控制熱環境。

3 N+1的考核手段

考試方式改革如何客觀、公正、有效地考核學生，如何摒棄一張考卷定乾坤的現象，一直是廣大教師探討的問題。對于絕大多數大學課程來說，尤其是一些工科課程，我們所要考查的決不是學生記憶公式的能力，而是學生綜合運用知識分析和解決問題的能力。因此，怎樣通過考試來考查學生綜合運用傳熱學知識分析和解決問題的能力就很值得我們思考。為此，我們設計了N+1全方位多層次的考核辦法，辦法的內容如下：

（1）課堂提問，考核學生學習情況、表達能力與課堂出勤情況，以提高學生聽課的積極性和思考問題的獨立性。

（2）平時小測驗，考核學生知識積累能力與平時的學習態度。

（3）課程設計，考核學生綜合運用知識分析和解決問題的能力。

要求：構思、提出一種熱環境控制技術方案，并進行基本的論證。沒有應用領域限制，充分發揮。最后經過老師評定較好的方案將有機會上臺展示并講述5～10分鐘。

（4）課后資料查閱，鼓勵學生積極思考，通過文獻了解專業領域的最新進展，激發學生的學習興趣。

要求：自擬題目，要求圖文并茂，按正規學術論文形式撰寫，必須有自己的觀點或認識?？蛇x擇下列之一：①針對某一工程領域的熱環境控制技術，進行文獻資料綜述、評價、分析，每人至少查找20篇國內外較新的論文（近10年）、技術報告及應用介紹。②針對某一傳熱方式的熱環境控制技術在不同領域的應用發展，進行文獻資料綜述、評價、分析，每人至少查找20篇國內外較新的論文（近10年）、技術報告及應用介紹。

（5）期末考試采取閉卷形式，進行基本概念、原理考試，加深學生對傳熱學和傳熱強化與控制的理解。

4 結論

熱環境控制是一種改善傳熱性能的先進科學技術。通過對熱環境控制的學習，使學生了解如何改善提高熱傳遞的速率，以達到利用最經濟的設備來傳遞規定的熱量，或是用最經濟的冷卻來保護高溫部件安全，或是用最高的熱效率來實現能源合理利用。不僅為專業知識拓展提供有效的手段，也是培養和提高學生分析問題和解決工程實際問題能力的重要環節。

我們對“熱環境控制”課程教學方法的進行了探討，主要目的就是提高教學效果，充分調動學生學習本課程的主動性和積極性，使他們在有限的學習時間中掌握熱量傳遞的高效途徑和控制方法，為后繼的專業課學習提供必要的基礎理論知識，同時培養和提高學生分析解決工程問題的能力。

參考文獻

[1]郭永輝，王子云.關于《傳熱學》課程教學改革之我見[J].制冷與空調，2004（1）：69-70.

[2]尹先清，李賡.化學反應工程教學方法探討[J].長江大學學報：社會科學版，2010，33（5）：32-33.

[3]周繼軍，張敏，施偉，等.傳熱學課程建設實踐與教學改革[J].中國現代教育裝備，2009，2.

[4]劉愛萍.淺談傳熱學課程的教學改革[J].中國電力教育，2002（4）：73-75.

[5]賀毅強，喬斌，尚峰.關于《工程材料》課程教學方法的研究[J].機械管理開發，2010，25（5）：174-175，177.