分組交流討論課在熱工學課程教學中的應用探究

張敏　張杰　周繼軍

摘 要 通過分組交流討論課教學嘗試和改進，提高學生的學習興趣，探討該課程的教學方法改革，以便進一步提高教學質量和教學水平，取得良好的教學效果。

關鍵詞 熱工學；分組交流討論課；教學模式

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）08-0077-02

1 前言

熱工學是食品科學與工程專業食品物流工程方向本科生一門重要專業基礎課，該課程包含了熱能轉換的基本概念、熱力學兩大基本定律、理想氣體和蒸氣的熱力性質和熱力過程以及濕空氣等內容工程熱力學部分和導熱的基本定律及穩態和非穩態導熱、對流傳熱和輻射傳熱等傳熱學部分內容，內容較為分散。以往的教學通常是以教師為主體，向學生灌輸繁雜的各種概念和理論，導致很多學生同學理解困難、上課走神，學習效果不是很好。

本學期改變傳統教學模式，對部分內容通過實施學生分組交流討論課的模式教學，提高了學生的學習興趣，取得較為滿意的教學效果。

2 教學現狀分析

按照傳統教學模式，講授本課程中發現學生上課時容易走神，注意力不夠集中，于是在課程進行一半時進行了一次問卷調查。問卷統計結果主要問題集中在該課程抽象名詞概念多、理論性強、實踐性強，造成很多學生對該課程沒有興趣。因此，為了避免讓學生產生死記硬背枯燥概念的印象，如何改革現有教學方法，采取合適的教學模式，合理地安排教學內容，從而在提高學生聽課興趣的同時幫助學生深入系統地掌握熱工學方面的知識，成為本課程面臨的一個難題。為此，在后半學期針對熱工基礎知識的應用，提出分組交流討論課的教學模式，讓學生圍繞自己所學的基礎理論知識模擬開展課題的分組交流討論。

3 分組交流討論課安排

為激發學生對熱工學內容知識的學習興趣，使熱工學教學內容更加豐富，同時為了培養學生的創新意識和創新能力，加強思維能力和解決工程實際熱工問題的能力，針對所講的前期熱工學知識內容安排一次分組交流討論課，以“熱工學在生活中的應用”作為分組交流討論題目，要求大家課前結合題目進行有目的的查新學習。

為了使分組交流討論課順利開展，教師將選課的31名學生分成7個小組，每組不超過6人，一般在4～5人。在分組過程中，特意將學習成績較好的學生分開，男女生適當分開，這樣可以較為有效地全面發展，目的主要在于讓大家盡量多參與內容。同時，各個小組自薦或推薦小組長。每組的選題是根據傳熱學在生活中的應用，自選題目進行查新并準備各個小組的PPT。每個小組選派一名學生代表進行10～15分鐘講解，現場答辯討論5分鐘，學生通過在圖書館查詢資料并提出自己的觀點，經過課堂匯報形式大家討論。答辯中小組各個成員都可以參加答辯討論，根據小組的選題、講解和現場答辯情況，綜合納入平時成績考核。

4 教學效果

這次學生分組交流討論課的實施，取得意外的良好教學效果。實踐證明，通過學生自主學習、分組討論、現場答辯這一系列的改進，通過鼓勵、啟發學生大膽發言，課堂氣氛極其活躍，徹底改變了上課氣氛不佳的不良狀況，提高學生學習興趣的同時，學生對該部分內容印象深刻，掌握較為良好，取得較為滿意的教學效果。

比如有一組學生選擇了“關于電影《泰坦尼克號》杰克、露絲的不同命運”作為題目。大家都知道經典電影《泰坦尼克號》的感人故事，這組學生要用傳熱知識解釋為什么在《電影泰坦尼克號》里，最后杰克凍死了而露絲沒有？

題目一推出就非常具有吸引力，學生的討論也是非常激烈。有的同學認為，杰克比較瘦，露絲比較胖，脂肪含量高，所以露絲的導溫系數比較小，相對來說更容易保存體內熱量。有的學生認為，水中的溫度要比躺在浮板上的溫度低。有的學生認為，在木板上的露絲，穿著的衣服和身體之間的空隙中的空氣本身是熱的不良導體，這部分空氣的溫度盡管比體溫低一些，卻遠高于周圍環境的溫度，從而起到了隔熱作用，而且當晚沒有風，空氣流動慢，對流換熱小，也有利于露絲保持體溫，從而活下來了；而在水里的杰克，即使穿著衣服，衣服在很快被水濕透之后，應該接近0度甚至在0度以下（海水），人浸沒在水里和水完全接觸，和水的對流換熱是非常大的，所以熱量的散失是非常快的。……答案各種各樣，大家討論的積極性很高。

而該組學生在討論課之前也查詢了大量相應文獻資料，并以電視節目“流言終結者”專門的實驗做了介紹。實驗專門用硅膠、銅管和水泵做了個帶血液循環的人體模型，一邊做實驗一邊用紅外線探測儀測溫度。根據在冰水里和木筏上的模型測試對比，發現兩者降溫幅度和想象的不同，基本是一樣的；全濕和半濕被風吹的區別并不大，而怎么死的關鍵是滿足木筏上面的凍死和在水里的淹死所需時間不一樣。凍死即是低溫癥以及其并發癥，人體降溫有個臨界點，一旦體溫到了27度以下，肌肉就會失去控制，癥狀是昏迷或者痙攣。根據實驗結果，人體在冰水里40～50分鐘就會降低到這個溫度，所以在水里的必死無疑，而木筏上面需要大約90分鐘才會被凍死。而露絲獲救的時間是落水后的第63分鐘，被救援船上面的大副發現了，所以在木筏上面的露絲有可能活下來，而水里的杰克死了。

經過熱烈的討論和辯論，最終得到正確的結論：杰克在海水里其身體與海水間由于自然對流交換熱量，而露絲在筏上其身體與空氣之間產生自然對流，在其他條件相同時，水的自然對流強度要遠大于空氣，因此，杰克身體由于自然對流散失熱量的速度比露絲快得多，從而導致杰克被凍死，露絲幸免于難。

有的小組介紹了利用水蒸發吸熱有降溫制冷作用，能夠使食物和飲料保持較低的溫度，起到保鮮作用的“沙漠冰箱”。由于沒有電，夏天無法用冰箱保鮮食物，住在非洲沙漠中的居民發明了一種沙漠冰箱——“罐中罐”。它由一個內罐和一個外罐組成，兩罐之間填上沙子，使用時將食物和飲料放在內罐中，罐口蓋上濕布，然后放在通風干燥的地方，經常在兩罐間的沙子中灑些水來通過降溫制冷保鮮食品。

有的小組介紹了“生活中熱傳遞的妙用”：電炒鍋煮菜、電水壺燒開水是利用電能轉化為內能，都是利用熱傳遞煮菜、燒開水的。煮食物并不是火越旺越快，因為水沸騰后溫度不變，即使再加大火力，也不能提高水溫，結果只能加快水的汽化，使鍋內水蒸發變干，浪費燃料。正確方法是用大火把鍋內水燒開后，用小火保持水沸騰就行了。

有的小組圍繞“生活中的傳熱學”解釋冬天經過在白天太陽底下曬過的棉被，晚上蓋起來感到很暖和，并且經過拍打以后，效果更明顯，其原因是棉被經過晾曬、拍打，可以讓更多的空氣進入棉花的空隙，在狹小的棉絮空間里空氣的熱量傳遞方式主要是導熱，由于空氣的導熱系數較小，具有良好的保溫性能。

七個小組的學生在查新答辯過程中，總體來說都能夠由小組長主持，小組長在其中起到關鍵的組織和帶頭作用。小組學生分工很明確，每個成員都有相對獨立的任務，都需要闡述自己查閱文獻的內容以及自己的觀點。在答辯過程中，每個學生都有發言機會，針對其他學生提出的各種問題，小組成員能根據自己查閱的知識進行相應的回答，不僅完成了整體的分組交流討論內容，同時也具有良好的協作分工。

5 結語

通過分組交流討論課在熱工學課程教學中的應用實踐，發現學生在20分鐘的小組答辯中，查新資料新穎、充分，觀點爭論非常激烈，課堂氣氛非常活躍。教師鼓勵、啟發學生大膽發言，還要及時制止糾正遠離課題的爭論，使分組交流討論課在圍繞本門課程知識要點的活躍氣氛中度過。從平時學生問問題的積極性和期末考試結果來看，取得了較為滿意的教學效果。此外由于本課程涉及知識面非常廣，也從另一方面要求任課教師加強自己的知識更新，促進教學相長。

參考文獻

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