《傳熱學》課程線上教學思考與實踐

任秀宏 郭思宇 談瑩瑩 陳 茜

《傳熱學》課程線上教學思考與實踐

任秀宏 郭思宇 談瑩瑩 陳 茜

（河南科技大學建筑能源與熱科學技術研究所 洛陽 471000）

疫情期間，為保障《傳熱學》課程更好的開展線上教學，基于傳熱學課程在教學過程中存在問題，利用雨課堂和企業微信平臺從教學方法和手段上嘗試改進，通過成立學習小組、教學課堂結合日常生活生產實例、融入自己科研內容，將課堂知識學習與學科競賽相結合，改革考核方式等改革措施，使學生愛上傳熱學，教師的教學質量更高、教學效果更優，充分發揮傳熱學課程對于專業課程學習的引領作用。

傳熱學；課程改進；教學方法；線上教學

0 引言

傳熱學課程是建筑環境與能源應用工程專業的三大基礎課程之一，其重要作用不需贅述。通過該課程的學習使學生理解熱量傳遞的規律，掌握熱傳導、熱對流及熱輻射的基本特點，學會三種傳熱方式的計算方法。借助對典型實例的分析及討論，培養學生利用所學知識解決在實際工程中所遇到熱量傳遞問題的能力，為學生將來從事暖通、制冷、節能等相關領域研究和工作打下良好基礎[1]。

傳熱學課程內容以介紹熱傳導、熱對流和熱輻射三種不同的熱量傳遞規律為主線，最后在此基礎之上介紹傳熱和換熱器部分。該課程知識點多、概念多、公式多，而熱傳導和熱對流與輻射傳熱的傳熱方式有著本質的區別，理解有一定難度，理論性很強。鑒于傳熱學相關理論在工程中的應用非常廣泛，因此無論從教師授課還是學生學習角度都需要深入思考，探索提高學生學習興趣、易于學生掌握知識的方法。由于本校專業培養計劃的變更，傳熱學教學學時由80學時縮減至64學時，學時的縮減并不意味著教學內容的減少，因此這對任課教師尤其是青年教師授課的教學方法和手段提出了新的挑戰[2]。面對這次突如其來的疫情期間，傳熱學課程教學利用雨課堂及企業微信平臺采用網上直播方式進行授課，考慮到該課程在面授教學過程中存在學生成績不及格率高、學習興趣不足等問題，在此期間教學團隊有針對性的開展了一系列教學改進。

1 線上教學改革思考與實踐

1.1 針對學生個體差異，將學生分組，學業導師監督制

為了保障班級每一個同學不掉隊，督促及保障學習成績較差的同學積極思考，及時復習，班級同學分成若干個學習小組，形成合作學習模式[3,4]。利用雨課堂便于記錄考勤，發送題目，檢查答題情況等優勢，而企業微信平臺直播順暢，方便進行線上直播、線下回放直播視頻的特點，兩個平臺聯合并用進行教學。由學習成績較好、責任心強的同學任組長，針對課前預習，課后作業進行集體學習討論。學生可以在學習群里隨時提問，討論，教師隨時可以參與答疑，針對討論問題進行進一步分析解釋，保證每一個環節學生能夠學會學懂。課上所學內容課下學生可以觀看課程視頻進行回放進一步學習，對難理解的知識點進一步學習體會。學習過程中引入競爭機制，將同學的課堂回答問題及參與討論作為綜合成績評定的一部分。任課教師作為平時學習的學業導師負責總監督，利用課余時間對學生課程學習情況進行了解，幫助學習逐步適應網絡授課模式，提高學習效果。

1.2 教學課堂結合日常生活中的實例，引發學生用傳熱學知識進行解釋

學習傳熱學知識時注重與日常生活、生產中的實例相結合[5]，鮮活的實例更容易激發學生濃厚的興趣，促使學生開洞腦筋用傳熱學知識尋求答案。例如可以討論：（1）人體內部為恒溫體，若房間里氣體的溫度在夏天和冬天都保持20℃，那么在冬天與夏天、人在房間里所穿的衣服不同的原因。（2）冬天，經過在白天太陽下曬過的棉被，晚上蓋起來感到很暖和，并且經過拍打后效果更明顯，試解釋原因。（3）冬天，房頂上結霜的房屋保暖性能好還是不結霜的好?（4）解釋“冰凍三尺非一日之寒”。（5）夏天，假設空氣溫度和水溫相同，為什么人在水里會比在空氣中感覺涼爽。（6）空調室外機器一般都為白色或淺色，而空調室內機器可以有多種顏色的。（7）有霜出現的早上總是晴天。通過這些與日常生活息息相關的問題，引導學生用傳熱學知識進行解釋，激發學生學習興趣，提高課堂授課效果。用理論解釋原因，無論學生的解釋正確與否，經歷了思考討論過程，學生的印象都非常深刻。有了這種理論與實際問題的相結合，學生學習興趣明顯提高，同時也更加強化了學生對理論知識的理解、掌握和運用。

1.3 融合教學團隊的科研內容

作為教師，應該不斷了解和關注本領域前沿最新學術動態發展趨勢。課上針對所授課的相關內容，融入學術科研前沿介紹，使學生了解目前科研工作的研究方向，拓寬知識面的同時激發學生的創新激情。任課教師也可以結合自己的科研工作，將其融入相關內容之中。比如講到自然對流部分，針對課題組開展的太陽能煙囪內流體流動和傳熱特性研究，介紹如何建立控制方程，給定邊界條件從而實現其完整的數學描述，利用數值傳熱學通過數值計算分析熱壁面熱源強度不同時，有限空間內流體流動和熱量輸運路徑的改變。講到相似理論部分，針對課題組開展的太陽能煙囪自然對流實驗，如何確定保證實物和模型相似，實驗中改變哪些參數進行測試，實驗的結果如何整理成無因次函數的形式進行詳細講解。這種理論聯系實際的授課方式，非常易于學生理解和接受，同時也加深了學生對相似理論的理解。

1.4 將課堂知識學習與學科競賽相融合

每年舉辦一次的全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽是一項具有導向性、示范性和群眾性的全國大學生競賽，該競賽充分體現了“節能減排、綠色能源”的主題，競賽目的主要是激發當代大學生的青春活力，創新實踐能力。教師可以收集歷年來節能減排競賽的獲獎作品，將和傳熱學知識相關的作品引入到課堂教學中，一方面強化學生對知識的理解，另一方面促使學生學以致用，將傳熱學的知識運用到日常生活、生產中去。同時也可以將近年來我校參與競賽的獲獎作品在課堂上進行展示，激發學生的創新激情。利用傳熱學和其他學科的交叉集思廣益，提煉更多有意義的節能減排作品。

1.5 考核方式改革

傳統的考核方式期末考試占綜合成績比例較大，不能很好的體現整個學習過程中學生對知識的理解[6-8]。另外期末試卷也不能全面的考核所學知識，對于一些經驗公式和涉及流體的熱物性參數的題目，需要提供額外的圖表，因此在期末閉卷考試命題時此類命題不便于在試卷中體現，致使學生復習時會忽略這部分教學內容。為了使學生能系統的把握傳熱學的基本理論知識，并且能較深刻的理解所學知識，采取多元化的考核方式是一種行之有效的方法。多元化考核方式貫穿于整個學習過程，將學生出勤，回答問題，小組討論，作業完成情況，分階段測試，期末測試等環節的成績按比例計算其綜合成績。利用雨課堂平臺進行測試，可以實現題目亂序、選項亂序、線上實時監考，定時發送題目，定時收回試卷，為方便實現線上考試提供了一個非常便捷的考試平臺。采取多元化的成績評定方式不僅能真實和全面反映學生的學習狀況和真實水平，更能促進學生以積極認真的態度投入整個學習過程，深入理解傳熱學理論知識，有助于提高人才培養質量。

2 結語

本文基于傳熱學課程教學過程中存在問題，著力從教學方法和手段上嘗試改進，利用雨課堂、企業微信平臺進行線上、線下混合式教學，通過成立學習小組，教學課堂結合日常生活生產實例，融入團隊科研內容，將課堂知識學習與學科競賽相結合及改革考核方式等改革設想與實踐，使學生愛上傳熱學，教師的教學質量更高、教學效果更優，充分發揮傳熱學課程對于專業課程學習的引領作用。疫情期間，該課程的教學改進對開展線上教學發揮了積極的推進作用，取得了很好的實效。

[1] 閆曉娜,郭思宇.傳熱學教學方法與改革實踐[J].制冷與空調,2019,33(2):208-210.

[2] 謝永亮,余濤,畢海權.產學研教育體系下機械學科青年教師教學能力提升的探討[J].制冷與空調,2020,34(1): 108-110.

[3] 溫建軍.《傳熱學》課程教學方法和手段的改革研究[J].科教理論,2018,(6):224-226.

[4] 周娟,王保旺.基于合作學習模式的工程熱力學與傳熱學教學思考[J].教育現代化,2018,(19):265-266.

[5] 王瑜,李維,談美蘭,等.新工科背景下建筑環境與能源應用工程專業傳熱學課程教學研究[J].高等建筑教育,2018,27(5):14-19.

[6] 張京兆,閆振國,王凱,等.基于學習過程的傳熱學課程考核實踐[J].教育教學論壇,2018,(24):132-133.

[7] 劉雅琳,崔海航,郭亞軍.傳熱學課程建設方案[J].中國冶金教育,2018,(6):32-35.

[8] 呂秋碩,朱亮亮.基于碎片化移動學習的《汽車空調》課程教學改革研究[J].制冷與空調,2019,33(5):562-564.

Reflections and Practices on the Online Teaching Reform of Heat Transfer

Ren Xiuhong Guo Siyu Tan Yingying Chen Xi

( Institute of Building Energy and Thermal Science, Henan University of Science & Technology, Luoyang, 471000 )

Based on the problems existing in the course of heat transfer teaching, the paper tries to improve the online teaching effects in terms of the methods and the measures by Rain Class and Enterprise WeChat during the outbreak of epidemic situation. The implementation of reform, including learning groups are established, examples of daily life and production, teachers’ scientific research, and academic competitions are introduced to the classes, and examination methods are changed. The results shows that the students begin to enjoy the heat transfer course, teaching works better, and leading role for professional courses are played fully.

heat transfer; curriculum improvement; teaching methods; online teaching

TU834.1

A

1671-6612（2021）01-140-03

河南省重點研發與推廣專項（科技攻關）項目（202102310229）；河南省新工科研究與實踐項目（2020JGLX025）；河南省高等教育教學改革研究與實踐項目（2019SJGLX264）；河南科技大學教育教學改革研究與實踐項目（2019YB-029）

任秀宏（1978-），女，博士，副教授，E-mail：xiuhongren@126.com

2020-06-09