案例教學在行業(yè)類高校“傳熱學”中的實踐

張莉 姜未汀 任洪波 裘薇

摘要：針對當前大學生普遍存在理論脫離實際的問題，結(jié)合課程教學內(nèi)容，將案例教學法引入到“傳熱學”課程的教學課堂中。文中從案例選擇的原則、案例的制作、案例的運用和教學過程中的體會等多個方面闡述了將“案例”嵌入到電力行業(yè)類高校“傳熱學”課程教學中的實踐過程。

關鍵詞：行業(yè)高校;傳熱學;案例教學;探討與實踐

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）45-0139-02

傳熱學是工程科學的重要領域之一，是理論與實踐結(jié)合十分密切的專業(yè)基礎課，課程修完后要求學生能夠運用傳熱學理論分析計算實際的熱量傳遞過程，在大機械類專業(yè)本科生的培養(yǎng)中占有重要的地位。

上海電力學院是一所電力行業(yè)類高校，培養(yǎng)的“能源與動力工程”專業(yè)學生主要面對發(fā)電企業(yè)，而電力產(chǎn)生過程中的傳熱現(xiàn)象可以說無處不在，這就要求所培養(yǎng)的學生不僅要掌握傳熱學的基礎知識，而且要能將傳熱學知識電廠的實際現(xiàn)象相結(jié)合。

但是，作者在多年的實際教學過程中發(fā)現(xiàn)，學生在該課程的學習過程中比較迷茫，究其原因，是因為教材講授知識的思路多是先講述基本定律或方程，再描述從工程實踐中抽象出來的數(shù)學模型，然后運用數(shù)學知識或引用經(jīng)驗公式加以求解。而該階段的學生還缺少對電力生產(chǎn)過程的感性知識，缺少對電力生產(chǎn)過程中涉及到的傳熱現(xiàn)象和傳熱設備的認識和了解，因此普遍感覺“傳熱學”的理論知識和計算方法抽象，不易理解，較難將“傳熱學”課程與自己所學的專業(yè)切實地聯(lián)系起來。

近幾年，有些教育工作者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗分享了授課中案例式教學的應用心得[1-5]，這讓作者深受啟發(fā)，由此萌發(fā)出結(jié)合實際問題講授理論知識，圍繞日常生活案例以及與電廠聯(lián)系緊密的工程案例來組織教學的想法。為此作者所在的課程組結(jié)合多年的“傳熱學”教學經(jīng)驗，設計與編寫相關教學案例，將其運用于課堂教學，取得了較好的課堂授課效果，為行業(yè)類高校課程教學的有效開展提供了有益的參考。

一、教學案例的制作

教學案例的搜集與制作是案例教學實施首當其沖的第一個環(huán)節(jié)。案例準備得恰當、充分與否關系著案例教學的成敗。

1.教學案例的選擇原則：課程組通過深入研究教學內(nèi)容與教學目標，結(jié)合我校“能源與動力工程”專業(yè)主要培養(yǎng)“電力工程師”的人才培養(yǎng)目標，首先確立了教學案例的選擇原則。

①教學案例要貼切、恰當。案例教學法是一種教學方法，本質(zhì)上還是要服務于教學的。因此所選的案例要能反映教學內(nèi)容，不能“離題千里”，以免給學生造成知識體系的混亂。

②教學案例要生動、具有吸引力。所選的教學案例不能過于刻板，要具有一定的趣味性，這樣才能提起學生的興趣，調(diào)動學生的積極性，吸引他們參與和思考，讓學生真正掌握所學內(nèi)容。

③教學案例還要難易適度。所選的教學案例要充分考慮學生知識面和學習能力的差異，盡量不要選擇分析難度大的教學案例，不要讓學生產(chǎn)生畏難心理而達不到預期的教學效果。

④教學案例要貼近生活和電廠實際。講解知識點用到的案例應盡可能是學生們耳熟能詳?shù)睦右栽黾影咐c學生的親近感，幫助學生消化、理解枯燥的知識;而在知識點應用階段的案例應盡可能的源于電力生產(chǎn)中的傳熱知識應用，凸顯我們教學中的電力特色，讓學生明白如何“學以致用”。

2.教學案例的模塊化。“傳熱學”課程內(nèi)容以能量守恒為基礎、以三種不同的熱量傳遞規(guī)律為主線，教學內(nèi)容主要包含熱傳導、對流換熱、輻射換熱和傳熱過程及換熱器四大模塊。依照上述原則，緊緊圍繞這四大模塊的知識點，分別制作了“傳熱現(xiàn)象”、“熱傳導”、“對流換熱”、“輻射換熱”、“換熱器”五個案例庫。而且每個案例庫又都是針對模塊中的各個知識點來建立的。另外，每個知識點都盡量尋找兩個以上的案例，每個案例都表明所對應的知識點。建立起的模塊化案例庫清晰、明了，便于教師后期使用的便利化，便于加強學生對知識的鞏固。

3.教學案例的形式多樣化。根據(jù)課程知識點的特點不同，教學案例的組織還設計了多種形式。對于理解起來相對容易的知識點，采用“講授型”的形式;對于需要有一定應用拓展的知識點，采用“討論型”的形式;而對于需要親自實踐才能較好掌握的知識點，則采用“參與完成型”的形式。各種形式的教學案例根據(jù)教學內(nèi)容和教學時間適度組織。

二、案例教學的實施

案例教學是對常規(guī)教學方法的改進，是一種以日常和工程案例為導向的教學方法。在案例教學的過程中，我們注意了與案例相配合的授課方法。

1.“點明式”教學方法。對于課程內(nèi)容中比較明朗的知識點，配合以“講授型”案例，采用直接明了的“點明式”教學方法，通過直接的描述將案例與知識點相結(jié)合。比如在講到多層圓管壁面導熱時，我們配合以凝汽器冷卻管污垢的清洗案例，讓同學們知道污垢積結(jié)就好比多了一層圓管壁，增加了一層圓管壁熱阻，不利于熱量的傳遞，制作的案例如下：

案例名稱：凝汽器冷卻管的污垢清洗案例（圓管壁導熱）

凝汽設備在汽輪機裝置的熱力循環(huán)中起到冷源的作用。凝汽器真空過低會嚴重影響電廠機組的安全經(jīng)濟運行，而造成凝汽器真空過低其中一個重要原因就是凝汽器冷卻水管結(jié)垢。凝汽器的結(jié)垢對凝集器的性能影響較大，它不僅使汽機端差增大，而且使汽機真空度降低，排氣溫度升高，影響汽輪機的經(jīng)濟性和安全性。……

2.“提問式”教學方法。對于課程內(nèi)容中需要拓展的知識點，配合以“討論型”案例，通過“有的放矢”的提問，讓學生的認知有一定的順序性和層次性，從而達到掌握所學知識的目的。比如在講到等截面直肋片在溫度計套管上的應用時，設計啟發(fā)式的提問，逐步將問題深入化，引導學生將知識點拓展到應用實例。制作的案例如下。

案例名稱：溫度計套管的熱分析（等截面直肋片導熱分析）（參考答案略）

提問1：溫度計套管如何使用？

提問2：溫度計套管的作用？

提問3：溫度計的讀數(shù)能否準確地代表被測點處的溫度？

提問4：既然存在測量誤差，那誤差的原因是什么？

提問5：根據(jù)上面的分析，溫度計測量高溫流體和低溫流體時測得結(jié)果有什么不同？

3.“指導式”教學方法。對于課程內(nèi)容中需要切身實踐才能較好掌握的知識點，配合以“參與完成型”案例，教學活動采用老師指導、學生課外完成和課堂報告的形式完成。比如為了幫助學生初步掌握計算機求解傳熱問題的技能，提高學生應用計算機解決工程實際問題的能力，課程組由易到難設計了一維穩(wěn)態(tài)導熱、二維穩(wěn)態(tài)導熱和一維非穩(wěn)態(tài)導熱三種題型供學生選作練習。教學活動中，教師首先在課堂上將導熱問題數(shù)值計算的問題分析、方程列出和離散、計算流程設計、計算程序編寫等步驟進行講解和指導，并將計算任務布置給學生;然后同學自由結(jié)合，各自組成小組，再利用課外時間完成計算任務;最后每一小組派出一位代表上臺講解計算思路，逐句分析計算程序，展示計算結(jié)果。

三、案例教學的效果與體會

本課程的案例工作從設想、組織到實施，歷經(jīng)兩年有余的時間。案例教學通過在我校的“熱能與動力工程”專業(yè)“卓越工程師”班的試點實施，取得了較好的效果，同學們普遍反映書本中的知識與日常生活和電廠實際聯(lián)系起來了，也學會了用“傳熱學”的眼光來發(fā)現(xiàn)周圍的世界，尤其在導熱問題的數(shù)值求解的案例教學中，同學們反映收獲最大，通過對活動的參加，同學們鞏固了編程語言的熟練度，訓練了編程的設計能力，加深了對導熱問題的理解，增強了團隊協(xié)作意識，鍛煉了口頭表達能力，受益匪淺。

在工作開展的過程中我們也深刻體會到案例教學是一項系統(tǒng)工程，它涉及到案例庫的制作、教學方法的設計、教學過程的實施、教學效果的總結(jié)等環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)的工作狀況都會影響到案例教學的效果。與此同時，案例教學過程中除了涉及案例這一主要要素外，還涉及到其他兩個要素：教師、學生。這兩個要素也關乎著案例教學效果的好壞。對于教師來說，案例教學對教師提出了更高的要求，不僅要求教師對課程知識和專業(yè)知識具有很好的掌握，而且要求教師要具備組織、駕馭和協(xié)調(diào)的能力。對于學生來說，要求學生能夠給予積極的配合，從被動學習轉(zhuǎn)變成勤于思考、主動參與。此外，案例教學中的案例還應在教學反饋中根據(jù)真實的教學不斷地進行完善和更新。

四、結(jié)束語

案例教學法是現(xiàn)今大學教育中比較先進的教學方法之一，其優(yōu)勢在于密切聯(lián)系實際，具有較強的針對性、目的性和實效性。案例教學法在電力行業(yè)類高校的“傳熱學”課程教學中的實施讓學生在學專業(yè)基礎知識的同時也接觸到了電廠中的傳熱現(xiàn)象，理論聯(lián)系實際，促進了學生學業(yè)成績的提高，有利于高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。但同時我們也認識到案例也不是萬能的，如何將案例教學與傳統(tǒng)教學方法相融合，取得更好的教學效果，值得我們繼續(xù)深入研究與探索下去。

參考文獻：

[1]郝俊才，趙春香，于月民，蓋芳芳.材料力學案例教學方式研究[J].經(jīng)濟師，2015，（1）：259，261.

[2]呂悅晶，周興林，張海霞.案例教學在道路施工組織與概預算教學中的實踐[J].黑龍江教育學院學報，2011，30（2）：82-84.

[3]王學仁，艾春安，寧超.高等院校“傳熱學”案例式教學法探討[J].中國電力教育，2010，（12）：74-76.

[4]范培珍，何其寶.基于案例教學的數(shù)控編程與操作課程教學改革[J].滁州學院學報，2014，16（5）：132-133，136.

[5]許璐.軟件工程案例教學法探討[J].中國管理信息化，2011，14（15）：120.