應用型本科高校傳熱學課程教學改革研究

李雪珂　賈明正　孫悅

摘 要：作為能源與動力專業重要的基礎課程，傳熱學課程與工程領域聯系密切，對應用型人才的培養起到重要作用。本文根據應用型本科高校傳熱學的教學現狀，指出其存在的問題，提出有效的改革方法：包括實施混合式教學模式、豐富教學手段、改變評價方式、引入計算機仿真和融入課程思政教學等方面。

關鍵詞：應用型 傳熱學 教學改革

應用型本科是將理論應用到實踐的應用型大學[1]，培養的是將專業知識和技能應用于所從事的專業社會實踐人才，目前我國經濟正處于轉型發展階段，急需擁有足夠的理論基礎和專業素養，能夠將知識應用于實際的人才。傳熱學是高等學校能源動力類、建筑類和化工制藥類等專業的主要專業基礎課，它與“工程熱力學”和“流體力學”被稱為能源與動力專業的三大支柱[2]。能源與動力類應用型人才的培養， 不僅應使學生掌握傳熱學理論基礎，更應具備綜合運用傳熱學知識來解決實際問題的能力。

1 傳熱學課程教學現狀

1.1 學生基礎較為薄弱

對于應用型本科院校而言，學生的基礎知識普遍較弱，在日常的學習中，也沒有養成良好的學習習慣，課前只有少數學生會進行預習，上課時也不能緊跟老師思維，玩手機和睡覺現象較為普遍，遇到較難的知識點，不愿意深入思考，容易產生畏難心理，缺乏刻苦鉆研的精神。尤其傳熱學這門課程，涉及到較多高等數學知識，需要學生具備一定的計算能力，而有很多學生高等數學掌握的不夠，一看到微積分計算就本能的退縮。課后也不愿意復習，作業抄襲較多，往往上完一學期，有一部分學生的教材都還是干干凈凈，沒有任何批注。

1.2 課程內容較多，課程難度較高

傳熱學課程的理論內容較多，也比較抽象，概念定義繁雜，例如：第八章熱輻射基本定律和輻射特性，輻射力、光譜輻射力、定向輻射強度、實際物體的輻射力、實際物體的光譜輻射力和實際物體的定向輻射強度。學生在學習這一部分時，很容易混淆。公式復雜，推導過程對數學要求較高，例如對流換熱這一部分，很多實驗關聯式，學生們不知該從何下手，公式推導也力不從心，最后往往只能套用公式，但對公式的含義和公式相互之間的區分卻不清不楚，無法達到較好的教學效果。傳熱學課程與生產實踐聯系緊密，例如：肋片的導熱、大空間的對流換熱、內部強制對流傳熱和換熱器設計等，而有很多學生對肋片、換熱器這類工程設備并不熟悉，甚至沒有見過，所以在講解的時候學生往往想象不出來他們的結構，難度較大。另外傳熱學課程需要運用抽象思維解決工程應用領域中的實際換熱問題，而這一部分正式學生的弱項，往往講課的時候學生反映較好，但是一到做題，學生就不知道怎么做了。傳熱學課程內容知識是緊密相接的，前面課程如果沒有掌握好，可能導致接下來的課程也難以掌握，所以有一部分學生前面聽不懂，后面就直接放棄了，再加上由于后期專業課的增加，傳熱學的學時被縮減，要達到較好的教學效果的難度較高。

1.3 教學手段單一，評價方法不夠合理

目前《傳熱學》課程的教學手段主要是ppt，與傳統的黑板板書教學相比，多媒體教學有很多優點，比如：ppt可以通過動畫、圖片等豐富教學內容，使其更加生動、形象和直觀，對提高學生的積極性和學習興趣都比較有利，還可以減輕教師的板書內容和備課工作量，同時能夠及時更新傳熱學新技術知識，傳播傳熱學最新研究成果，彌補教材的不足[3]。

盡管如此，多媒體教學也有很多不足，比如，因為傳熱學課程公式較多，還有繁雜的公式推導過程，如果過度依賴ppt，非常容易造成公式推導過程泛泛而過，學生的接受效果不好。而且，由于后續專業課程的增加，造成《傳熱學》課時有所減少，但是教學內容并沒有隨著課時減少而大幅度變化，這就造成教師為了在有限的時間內講完內容，授課速度較快，學生對某一知識點還未來得及消化，便轉到下一頁 ppt，容易泛泛而談，特別是對于難度較大的內容，學生往往因為理解難選擇放棄，不但影響學生對知識的掌握，也影響教學質量[4]。

傳熱學課程的評價方式不盡合理，目前的評價方式主要有：期末測試和平時成績（包含考勤、平時作業和實驗），其中期末測試占總成績的60%，平時成績占總成績的40%。由于期末測驗成績占比較高，這就造成了一些問題，比如有一些學生在平時上課并沒有認真學習，而是考試前采取臨時抱佛腳的措施去應對考試，造成虛假的教學效果，既不利于調動學生的學習積極性，也不利于教師對學生成績的把握。

1.4 課程思政重視程度不夠

習近平總書記全國高校思想政治工作會議上強調，高校思想政治要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。專業基礎課程不僅是傳授理論知識的途徑，更是課程思政建設的基本載體，同時也是啟發思想和培養專業素養的平臺。然而目前大部分傳熱學的授課主要局限在知識點的講授，較少涉及思政教育，不重視對學生的思想教育和專業素質的培養。造成學生對社會主義核心價值觀認知不足、信念不堅定等問題[5]。還有學生對本專業的了解不夠，對待專業課敷衍了事，甚至對自身未來迷茫，不清楚，混日子的現象。

造成這種現象的原因有很多，一方面由于本課程難度較大，課時也有壓縮，教師的主要精力都放在怎么把課程內容按時完成，怎么讓學生更容易理解課程內容方面，從而忽略了課程思政的引導，對這方面重視不夠；另一方面在于思政元素不易挖掘，以及如何巧妙地融入專業知識講授中。若生硬地將家國情懷、民族復興的理想和責任等思政元素引入課堂，不但會削弱專業知識的地位，還會引起學生的反感。因此如何結合課程特點、思維方法和價值理念，挖掘課程思政元素，有機融入課程教學，達到潤物無聲的育人效果，對專業課教師而言是一個不小的挑戰。這對教師自身專業知識的完整性及師風師德均提出了更高的要求。

2 課程教學方法和手段改革

2.1 改革教學模式，施行混合式教學

在原有教學模式的基礎上，融匯信息技術，利用互聯網，引入手機，施行線上線下混合式教學模式。借助“超星學習通”平臺，建設傳熱學課程網絡學習資源。教師可以提前將傳熱學課程資源上傳至網絡學習系統，包括：教學大綱、ppt、課后習題、課前預習題目、教學日歷、教學視頻、習題庫等。在課前給學生發布預習的學習任務，完成練習題，使學生提前了解學習內容，有利于提高學習效果。在課上可以利用 “學習通”的交互功能，例如：簽到、提問、搶答、主題討論、測驗和布置任務等，有利于調動學生的學習興趣和活躍課堂氣氛。課后教師可以在該平臺發布教學信息、作業和答疑解惑等，有利于課后的及時復習，檢驗學習效果促進師生交流[6]。

此外，教師還可以利用網絡，建立微信群、qq群和釘釘群等，將本課程和本專業最新研究成果和課外知識進行補充，使學生了解到最新的科技前沿知識，拓展學生知識面，發揮學生的主觀能動性，利用碎片時間，彌補教學環境不好、教學資源不足等缺點[7]。通過將網絡教學、板書教學及電子ppt教學結合起來，發揮這三種教學手段各自的優點，有效提高教學效果。

2.2 豐富教學手段，改革考核方式。

“傳熱學”課程理論性較強，涉及到較多的公式推導，公式的推導一方面可以培養了學生的科學研究邏輯思維，同時培養學生在工程領域的工程應用能力。另一方面學生通過推導公式，能透徹的理解公式的內涵和意義，所以一定的公式推導是必要的[8]。當講解難點重點內容和進行公式的推導時，以黑板板書為主，ppt展示為輔的教學手段，增加學生的思考時間，有利于學生的理解和消化，提高課堂學習的效果。對實驗性較強的章節，如管內流動、蒸發與沸騰和輻射換熱，應以多媒體課件為主。通過借助先進的現代化教學手段，多媒體形象地演示動態實驗，增強課堂的實效性，提高教學質量。對涉及到工程設備的章節，比如換熱器和肋片，可以配備教學模型，讓學生能夠直觀的看到實物，提高學生空間思維能力和對知識的理解能力。

改革考核方式，增加考核內容，調整成績占比。由原來平時成績占30%，考試成績占70%，變為平時成績占40%，考試成績占60%。平時成績包括：課前預習、課后作業、實驗成績、小測驗。課前預習主要是指完成教師在網絡平臺布置的預習任務，并回答相關問題，根據問題的正確率來評定成績。在完成相應課程后布置課后作業，根據學生自主完成的次數和質量來評定成績。小測驗是指在完成熱傳導、熱對流和熱輻射的教學內容后，分別進行一次測驗，考察學生學習情況。

2.3 引入模擬仿真教學，提高學生計算機仿真水平

目前很多行業都在應用計算機模擬仿真軟件，學生掌握熱模擬計算軟件，能夠將抽象理論形象化，例如：在導熱問題的教學過程中，結合仿真軟件，可以對獲得平壁溫度分布，還能進行對比，非穩態導熱問題中，可以直觀獲得導熱模型的溫度分布的動畫，提高學生學習興趣。

引入模擬仿真教學，教授學生學習模擬仿真軟件，例如；網格劃分軟件、數值模擬軟件和數據處理軟件等，根據學生掌握程度，組織學生組成團隊參與各類競賽，提高學生運用所學知識解決實際問題的能力，同時還可以提高就業率。

2.4 融入課程思政，培養學生專業素養

傳熱學知識體系豐富、歷史底蘊深厚和密切聯系實際工程，為傳熱學課程提供了豐富的思政教學資源。教師應結合本校教學實際，確定各章節課程思政的融入點、教學方法以及途徑，進而優化頂層設計，修訂教學大綱，編寫各章節教案，融入思政元素。專業任課教師要善于挖掘、利用學科發展歷史中有擔當、有作為的典型人物。通過課堂講授、音視資料播放、實地參觀訪問等形式，將其有機融入專業課程的教學過程[9]。比如：在緒論這一部分中，主要是對課程的介紹，在這一部分，可以融入我們國家的節能減排政策，“碳達峰”、“碳中和”等，培養學生的節能意識，養成節能減排、低碳出行、綠色生活的良好習慣。在講授第二部分導熱基本定律—傅里葉定律時，可以學生們介紹法國物理學家、數學家傅里葉偉大、坎坷的一生，告訴學生生活總會遇到磨難和挫折，關鍵是怎么對待它們，應該像傅里葉一樣，堅守自己的信念，堅持自己的理想，并為之不懈奮斗。在對流換熱這一部分中，可以給學生播放電影《泰坦尼克號》最后一部分，女主人公在漂浮的甲板上得以生存，而男主人公海水里卻沒有生還。為什么在同樣溫度的環境中，結果卻截然不同？引導學生從傳熱學角度分析其中的原因，培養學生透過現象看到本質，理論聯系實際。又如現在很多家庭都在用空氣炸鍋，學生肯定也用過。對學生提出問題，空氣炸鍋的原理是是什么？有一些說法空氣炸鍋是“致癌工具”對嗎？這與學生平時生活息息相關，可以有效激發學習興趣，同時告訴學生不能人云亦云，要有科學的探索求真精神。還可以穿插介紹我國著名科學家錢學森、錢偉長、陶文銓等故事，號召學生學習他們的愛國精神。在輻射換熱這一部分中，通過講解溫室效應，引出全球變暖對地球來的危害，引導學生保護環境、節約能源。此外，專業課教師要積極參加課程思政的培訓，不斷增強教學能力，改進教學方法；同時，同一課程教師團隊可以定期組織教研活動，探討思政切入點，合理地融入課堂教學過程，并及時總結好方法和好案例，錄制帶有思政元素的精品課程教學視頻，完善線上教學資源。

3 結語

傳熱學作為能源與動力專業一門重要的專業基礎課程，應根據應用型本科院校實際，針對學生的特點，對課程教學內容、教學手段、評價方式和課程思政等方面進行不斷改革，才能培養出既具有專業知識，又具備專業能力和創新精神，符合社會和經濟發展需求的應用型人才。

基金項目：黃河交通學院線下一流課程—《傳熱學》，編號：HHJTXY-2021ylkc24；黃河交通學院教學資源庫—《傳熱學教學資源庫》，編號：HHJTXY-2021kczyk069。

參考文獻：

[1]潘懋元.什么是應用型本科？[J].高教探索，2010（1）：10-11.

[2]莫松平.“工程熱力學”課程教學改革探討[J].廣東工業大學學報 （社會科學版），2010 （7） ：147-149.

[3]劉長青，楊繼濤.基于應用型人才培養的傳熱學課程教學改革研究[J] .教育現代化，2019（8）：75-76.

[4]雷洪，趙巖，張紅偉等.工程傳熱課程教學方法研究[J].中國冶金教育，2018（4）： 1-2.

[5]王遂敏.新時代大學生社會主義核心價值觀的認同度問題及對策分析[J]，高教學刊，2020（5）：191-1.

[6]楊新樺，馮仁華.“傳熱學”課堂教學方法研究[J].科教導刊，2017 （32）：131-132.

[7]施其權，高擁軍，張瑩.課程教學形成性評價實踐探索[J]．安徽工業大學學報（社會科學版），2018， 35（2）：103-104．

[8]廖愛群，饒國燃.獨立學院“傳熱學”課程教學方法探討與實踐[J].現代企業教育，2014（10）：442-443.

[9]吳錫平.理工類課程思政元素的挖掘與融入[N].江蘇教育報，2020-01-03（4）.