時(shí)間：2022-11-08 03:19:35
緒論：在尋找寫(xiě)作靈感嗎？愛(ài)發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇傳熱學(xué)論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī),傳熱學(xué),教學(xué)改革
1 引言
21世紀(jì)是科技高速發(fā)展的時(shí)代，新知識(shí)、新方法的不斷涌現(xiàn)為高等教學(xué)事業(yè)的發(fā)展提供了良好的手段和機(jī)遇。《傳熱學(xué)》課程作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)和熱能動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，它的課程體系和教學(xué)內(nèi)容都相對(duì)成熟和固定，即使如此，我們也必須與時(shí)俱進(jìn)，不斷用現(xiàn)代科技手段改進(jìn)課程教學(xué)的各個(gè)方面，使得它成為教學(xué)手段先進(jìn)、充滿(mǎn)吸引力的優(yōu)秀課程。近年來(lái)，我們?cè)谟?jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于《傳熱學(xué)》課程方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐，取得了良好的效果。
2充分發(fā)揮多媒體教學(xué)課件的功能
在當(dāng)今信息時(shí)代，知識(shí)更新的周期越來(lái)越短，大量的新知識(shí)、新思想不斷涌現(xiàn)，為適應(yīng)這種情況，新的多媒體技術(shù)應(yīng)用于《傳熱學(xué)》課堂教學(xué)是大勢(shì)所趨。因此我們必須將傳統(tǒng)的教育思想轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代教育思想。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。為了培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、寬專(zhuān)業(yè)、強(qiáng)能力、高綜合素質(zhì)的人才，必須由傳統(tǒng)的以教師、課堂、書(shū)本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生學(xué)習(xí)、個(gè)體實(shí)踐、信息交流為中心，要實(shí)現(xiàn)這一巨大轉(zhuǎn)變是靠傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法完成，只有采用基于多媒體先進(jìn)技術(shù)的新教學(xué)模式、方法和手段才能得以實(shí)現(xiàn)。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。
2．1 加大教學(xué)信息量，突破教學(xué)難點(diǎn)
《傳熱學(xué)》課程是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)和熱能動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一，該課程的教學(xué)內(nèi)容分為導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三大模塊，各部分相對(duì)獨(dú)立，每一部分都有自己的知識(shí)體系與核心內(nèi)容，理論概念較多，計(jì)算公式推導(dǎo)復(fù)雜、公式數(shù)量龐大，這使得教師的講課時(shí)間緊張，形成了授課進(jìn)度快、略去內(nèi)容多時(shí)易造成學(xué)生跟不上教師思路，對(duì)基本概念、基本方法未很好理解其實(shí)質(zhì)內(nèi)容，而講課進(jìn)度慢時(shí)又不能完成預(yù)定教學(xué)任務(wù)的矛盾。應(yīng)用多媒體教學(xué)可很好地解決這一問(wèn)題。
多媒體教學(xué)具有信息量大，屏幕投影顯示清晰、圖文并茂、表達(dá)方便快捷的特點(diǎn)，我們?cè)诮虒W(xué)中充分利用了這一優(yōu)勢(shì)。例如對(duì)于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中無(wú)限大平壁在第三類(lèi)邊界條件下導(dǎo)熱問(wèn)題，過(guò)去一直是傳熱課程重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，應(yīng)用多媒體教學(xué)時(shí)，講授過(guò)程中我們將分離變量法的具體求解方法、溫度通解中每一積分常數(shù)的具體求解過(guò)程都講得很全面清楚，教師從寫(xiě)黑板的重復(fù)性勞動(dòng)中解脫出來(lái)，著重在于講清思路，講清問(wèn)題的重點(diǎn)和難點(diǎn)。用兩小時(shí)輕松地完成了過(guò)去傳統(tǒng)粉筆加黑板教學(xué)時(shí)三個(gè)小時(shí)都難以完成的教學(xué)任務(wù)。近兩年來(lái)，在學(xué)校課堂教學(xué)時(shí)數(shù)總體精簡(jiǎn)的大背景下，我們用60學(xué)時(shí)仍然完成了教學(xué)大綱上規(guī)定的68學(xué)時(shí)才能完成的教學(xué)任務(wù)。
《傳熱學(xué)》課程中例題、習(xí)題的講解也是教學(xué)的一個(gè)重要方面，我們應(yīng)用多媒體教學(xué)可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成多個(gè)高難度、高綜合性的習(xí)題的講解工作，整個(gè)課程中課堂習(xí)題講解數(shù)量有較大提高，拓展了學(xué)生的思路，也很好地提高了課堂教學(xué)的信息量和教學(xué)效率。
多媒體教學(xué)可有效突破教學(xué)難點(diǎn)，例如對(duì)于二維、三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程，如何表達(dá)物體內(nèi)的溫度場(chǎng)讓學(xué)生建立起溫度分布空間的概念一直使師生感到棘手，我們利用多媒體課件信息容量大、表達(dá)形象具體、切換快捷的特點(diǎn)，用多幅類(lèi)似于圖1的立體圖形來(lái)反復(fù)說(shuō)明這個(gè)
問(wèn)題，授課中與學(xué)生展開(kāi)互動(dòng)，啟發(fā)課堂討論，對(duì)此學(xué)生感到效果很好。教學(xué)中難題迎刃而解。
關(guān)鍵詞：卓越工程師；傳熱學(xué)；教學(xué)改革
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）11-0149-02
國(guó)家教育部于2009年決定實(shí)施的“卓越工程師教育計(jì)劃”，是為順應(yīng)國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，適應(yīng)國(guó)家工業(yè)、企業(yè)需求，增強(qiáng)我國(guó)核心競(jìng)爭(zhēng)力，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，走新型工業(yè)化道路，培養(yǎng)各類(lèi)型工程師的重要決策。該計(jì)劃要解決的重點(diǎn)問(wèn)題是：企業(yè)一方面抱怨工科大學(xué)畢業(yè)生工程實(shí)踐能力弱化、不適應(yīng)企業(yè)要求等問(wèn)題；另一方面又不愿意接受大學(xué)生實(shí)習(xí)，不愿意參與工程師培養(yǎng)。該計(jì)劃旨在高校中培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)。
傳熱學(xué)課程著重研究熱量傳遞的規(guī)律和方法。[1]建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)是土木工程專(zhuān)業(yè)下屬學(xué)科專(zhuān)業(yè)，主要包含供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)與空調(diào)工程、建筑給排水工程、建筑電氣工程等幾個(gè)方向，涉及的主要專(zhuān)業(yè)課程有暖通空調(diào)、制冷技術(shù)、流體輸配管網(wǎng)系統(tǒng)、鍋爐設(shè)備、熱質(zhì)交換等。從這些課程所講授的內(nèi)容看，傳熱學(xué)知識(shí)有著相當(dāng)重要的地位，因此傳熱學(xué)是建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生知識(shí)結(jié)構(gòu)中的一門(mén)非常重要的基礎(chǔ)課。隨著我國(guó)高等教育教學(xué)改革的不斷深化，在“重基礎(chǔ)、寬口徑” 的指導(dǎo)方針下，建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)傳熱學(xué)的課時(shí)減少到原來(lái)的一半。如何在較少課時(shí)內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生用傳熱學(xué)的規(guī)律分析工程問(wèn)題的能力，面對(duì)“卓越工程師”培養(yǎng)的傳熱學(xué)教學(xué)方法改革勢(shì)在必行。[2]
下面結(jié)合筆者對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行傳熱學(xué)課堂教學(xué)的工作實(shí)踐，談?wù)勛吭焦こ處煴尘跋峦七M(jìn)“熱傳學(xué)”課程改革的幾點(diǎn)體會(huì)。
一、傳熱學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
1.教材的內(nèi)容結(jié)構(gòu)
楊世銘等主編的《傳熱學(xué)》為比較經(jīng)典的教材，該教材總體上體現(xiàn)了傳熱學(xué)這門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)。教材主要包含熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三方面的內(nèi)容。其中熱傳導(dǎo)部分相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)簡(jiǎn)化實(shí)際物理模型，運(yùn)用高等數(shù)學(xué)的知識(shí)能夠得到一般問(wèn)題的分析解。而對(duì)流換熱過(guò)程則相對(duì)復(fù)雜，該部分在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上總結(jié)出大量的圖表和經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)公式，運(yùn)用時(shí)需區(qū)別不同情況帶入不同的計(jì)算公式。對(duì)于此部分的學(xué)習(xí)學(xué)生感覺(jué)公式繁多、復(fù)雜，需強(qiáng)化記憶，且應(yīng)用時(shí)經(jīng)常選擇錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)公式。輻射傳熱部分由于理論的抽象性以及輻射換熱方程次數(shù)較高的問(wèn)題，學(xué)生不僅對(duì)概念的掌握困難，輻射換熱問(wèn)題的求解亦有比較大的難度?？偟膩?lái)說(shuō)，到目前為止傳熱學(xué)學(xué)科的發(fā)展中對(duì)于三種傳熱方式分析方法差別較大，連貫性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解有些被動(dòng)。且由于學(xué)時(shí)的減少，課上主要介紹三種傳熱方式的基本概念及方法，對(duì)綜合性問(wèn)題的分析、訓(xùn)練環(huán)節(jié)必然相應(yīng)減少，導(dǎo)致學(xué)生分析和解決綜合實(shí)際問(wèn)題的能力缺乏。
2.教學(xué)方法和手段單一
傳熱學(xué)的教學(xué)中，目前多采用多媒體授課。多媒體授課方式相對(duì)于以前的板書(shū)授課方式雖然大大增強(qiáng)了學(xué)生的直觀感受，通過(guò)圖、文、聲、像多角度調(diào)動(dòng)學(xué)生的情緒、注意力和興趣，但也存在許多新的問(wèn)題。例如：對(duì)于重點(diǎn)公式的推導(dǎo)不夠細(xì)致，通常忽略或者先于學(xué)生的反應(yīng)便給出答案，學(xué)生無(wú)法真正領(lǐng)會(huì)推導(dǎo)過(guò)程；課上信息量大，只注重講課進(jìn)度，忽視學(xué)生接受程度，到頭來(lái)學(xué)生收效甚微；與學(xué)生的互動(dòng)缺乏，因?yàn)閮?nèi)容多，上課過(guò)程多是教師一人在上邊喋喋不休，學(xué)生卻在下面精神恍惚，特別是難度較大的章節(jié)，學(xué)生因?yàn)槔斫獠涣烁纱喾艞壜?tīng)講，教師在講臺(tái)上唱獨(dú)角戲，課堂氣氛沉悶。
根據(jù)傳熱學(xué)課程現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，以下內(nèi)容分別為筆者從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等幾方面進(jìn)行的一些思考及嘗試。
二、面對(duì)“卓越工程師”培養(yǎng)的改革
1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
正如教材中所述，最近幾年，世界范圍內(nèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于傳熱學(xué)課程的發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響，也提出了新的挑戰(zhàn)。盡管傳熱學(xué)的基本規(guī)律并無(wú)變化，但是研究手段的發(fā)展和工程應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大進(jìn)一步豐富了傳熱學(xué)的內(nèi)涵。為了適應(yīng)我國(guó)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，體現(xiàn)本學(xué)科的進(jìn)展，要使學(xué)生學(xué)到最新的知識(shí)，必須不斷更新教學(xué)內(nèi)容，把最新的知識(shí)引入到教學(xué)中。因此在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，考慮面對(duì)卓越工程師培養(yǎng)的目標(biāo)，筆者適當(dāng)刪減了一些比較繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容，如一維無(wú)限大平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解的推導(dǎo)過(guò)程課堂上不再推導(dǎo)，直接給出最后解的表達(dá)形式，要求同學(xué)了解其物理意義即可；對(duì)于傳統(tǒng)傳熱學(xué)中相對(duì)陳舊的內(nèi)容也可根據(jù)情況做一些刪減，例如管內(nèi)湍流傳熱的齊德-泰特公式、米海耶夫公式、流體橫掠管束的格里森公式等；此外，根據(jù)情況可以增加一些有關(guān)傳熱學(xué)新技術(shù)的內(nèi)容，如微尺度傳熱內(nèi)容、強(qiáng)化單相對(duì)流換熱的縱向渦方法等，通過(guò)這些前言知識(shí)的滲透使學(xué)生了解目前傳熱學(xué)應(yīng)用的熱點(diǎn)技術(shù)，增加學(xué)習(xí)興趣。
2.引入工程案例的教學(xué)方法
面對(duì)“卓越工程師”培養(yǎng)需加強(qiáng)基于工程應(yīng)用的教學(xué)方法。傳熱學(xué)學(xué)習(xí)的最終目的是解決與傳熱有關(guān)的工程實(shí)際問(wèn)題。教材中分析的主要問(wèn)題都能夠在工程實(shí)際中找到原型。對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，空調(diào)系統(tǒng)中最主要的部件是兩個(gè)換熱器：蒸發(fā)器和冷凝器。其中分別發(fā)生的是制冷工質(zhì)的沸騰吸熱以及凝結(jié)放熱過(guò)程，這兩部分換熱的理論基礎(chǔ)分別來(lái)自于傳熱學(xué)課本中沸騰和凝結(jié)換熱一章。為了增強(qiáng)換熱器的傳熱面積，肋片的應(yīng)用則增加了同學(xué)們對(duì)換熱器表面不同結(jié)構(gòu)的理解和認(rèn)識(shí)?？照{(diào)中冷量的載體―制冷劑在管路中的輸送過(guò)程需要保溫，經(jīng)濟(jì)保溫層厚度的確定也離不開(kāi)利用傳熱學(xué)知識(shí)的計(jì)算。此外，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期，計(jì)算維護(hù)結(jié)構(gòu)的冷、熱負(fù)荷時(shí)，建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)環(huán)節(jié)則多可簡(jiǎn)化為無(wú)限大平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題，與課本中重點(diǎn)分析無(wú)限大平壁的導(dǎo)熱問(wèn)題相對(duì)應(yīng)，等等。因此，在教學(xué)工作中引入與本專(zhuān)業(yè)密切相關(guān)的典型案例，首先會(huì)激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，讓同學(xué)帶著問(wèn)題去理解、去學(xué)習(xí)。此外，融入大量實(shí)際案例也可以使同學(xué)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解更加深入，避免了單純課本知識(shí)的枯燥無(wú)味。
3.講解與討論相結(jié)合的教學(xué)方式
提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要方法是讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從被動(dòng)到主動(dòng)。多媒體課件作為一種輔助手段，把抽象的事物用生動(dòng)的語(yǔ)言和畫(huà)面展現(xiàn)在學(xué)生面前，更加形象和具體，但講解基礎(chǔ)理論時(shí)，以板書(shū)為主的方式效果較好。
摒棄課堂上老師一言堂的局面，在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中教師主動(dòng)設(shè)置討論環(huán)節(jié)。目前傳熱學(xué)作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)研究生考試的專(zhuān)業(yè)課之一，許多時(shí)候?qū)I(yè)課的復(fù)試是通過(guò)綜合案例的分析來(lái)考查學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)知識(shí)的掌握情況。因此，在本科生教學(xué)階段就加強(qiáng)這方面的練習(xí)十分必要。例如在不同學(xué)習(xí)階段，教師可以挑選某一綜合的傳熱問(wèn)題，讓學(xué)生分成小組，分別通過(guò)查閱文獻(xiàn)、分析和制訂求解方案，最后以報(bào)告或論文形式提交不同的解決方案，讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行匯報(bào)和討論，最終獲得大家認(rèn)為較好的方案。期間避免教師完全控制討論，教師應(yīng)注意傾聽(tīng)學(xué)生的發(fā)言，并進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)，使所有學(xué)生都參加討論過(guò)這個(gè)過(guò)程。這樣，讓學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)從被動(dòng)到主動(dòng)，深切體會(huì)運(yùn)用所學(xué)傳熱學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，并能培養(yǎng)部分學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的能力。
4.CFD教學(xué)方法的應(yīng)用
CFD（Computer Fluid Dynamics）是應(yīng)用各種離散化的數(shù)值計(jì)算方法與計(jì)算機(jī)科學(xué)相結(jié)合來(lái)解決流動(dòng)與傳熱問(wèn)題的重要方法。對(duì)于典型情況下的傳熱問(wèn)題，傳熱學(xué)課本中能夠推導(dǎo)并以公式的形式給出某一特定物體的溫度場(chǎng)，但對(duì)于幾何形狀或者邊界條件復(fù)雜的傳熱問(wèn)題，運(yùn)用CFD技術(shù)獲得其內(nèi)部的溫度場(chǎng)之后，再對(duì)其傳熱量進(jìn)行分析，這種方式已經(jīng)必不可少。因此，結(jié)合CFD的教學(xué)方法可以更形象、生動(dòng)地展示特定復(fù)雜場(chǎng)景下的傳熱過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，運(yùn)用巧妙的模擬方法又可以使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)傳熱基本規(guī)律的理解和掌握。[3]
5.增加實(shí)踐教學(xué)課程
傳熱學(xué)是理論與應(yīng)用并重的課程，目前傳統(tǒng)的授課卻往往偏重理論。為提高學(xué)生的動(dòng)手與分析能力，應(yīng)增加形式多樣的實(shí)踐課程。例如：建立教學(xué)和實(shí)習(xí)示范基地，在學(xué)習(xí)過(guò)程中帶學(xué)生到這些基地進(jìn)行參觀。例如到散熱器或空調(diào)廠(chǎng)家，通過(guò)讓學(xué)生參觀各種形式的換熱器，讓學(xué)生感受到傳熱學(xué)知識(shí)與日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的重要性；利用假期可以鼓勵(lì)學(xué)生到這些示范基地進(jìn)行短期實(shí)習(xí)，豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)也加強(qiáng)了鍛煉。筆者所在的學(xué)校就與大金、開(kāi)利等空調(diào)公司建立了合作關(guān)系，也為學(xué)生的就業(yè)提供了很好的出路。此外，可以針對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親自制訂實(shí)驗(yàn)方案、獲得并整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后運(yùn)用理論方法獲得不同條件下的實(shí)驗(yàn)規(guī)律等等。這樣通過(guò)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，增強(qiáng)了工程師素質(zhì)的培養(yǎng)。
6.考核方式改革
考核既是對(duì)教師課堂教學(xué)效果的檢驗(yàn)，又會(huì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。筆者曾經(jīng)對(duì)傳熱學(xué)的考核方式嘗試多次改革。目前，期末考試環(huán)節(jié)分成開(kāi)卷加閉卷兩個(gè)部分，其中開(kāi)卷部分針對(duì)綜合傳熱問(wèn)題進(jìn)行考核，著重考查學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力；而閉卷部分則重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)基本概念、定性分析方法的理解。此外，課程過(guò)程中穿插的小論文完成情況也會(huì)在平時(shí)成績(jī)中體現(xiàn)。這樣避免了單一環(huán)節(jié)失誤導(dǎo)致學(xué)生成績(jī)不理想而造成的心理負(fù)擔(dān)，充分給予學(xué)生機(jī)會(huì)，也能夠清楚了解到每個(gè)學(xué)生在不同方面的特長(zhǎng)加以針對(duì)性培養(yǎng)。
三、結(jié)論
面對(duì)“卓越工程師”培養(yǎng)的要求，結(jié)合建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，本文提出了優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，引入工程案例的教學(xué)方法，講解與討論相結(jié)合的教學(xué)方式，應(yīng)用CFD教學(xué)方法，增加實(shí)踐教學(xué)課程，改革考核方式等傳熱學(xué)教學(xué)改革之方法，能夠使學(xué)生學(xué)習(xí)從被動(dòng)到主動(dòng)，并培養(yǎng)學(xué)生在較少課時(shí)內(nèi)用傳熱規(guī)律分析工程問(wèn)題的能力。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.
關(guān)鍵詞：傳熱學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)方法
作者簡(jiǎn)介：齊曉霓（1974-），女，山東臨淄人，山東理工大學(xué)交通與車(chē)輛工程學(xué)院，講師；劉永啟（1965-），男，山東棗莊人，山東理工大學(xué)交通與車(chē)輛工程學(xué)院，教授。（山東 淄博 255049）
基金項(xiàng)目：本文系山東理工大學(xué)教學(xué)項(xiàng)目基金“傳熱學(xué)教學(xué)方法的研究與探索”（項(xiàng)目編號(hào)：112024）的研究成果。
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）32-0091-02
“傳熱學(xué)”是高等學(xué)校能源動(dòng)力類(lèi)、化工制藥類(lèi)、航空航天類(lèi)、機(jī)械類(lèi)、環(huán)境與安全類(lèi)等專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其與“工程熱力學(xué)”、“流體力學(xué)”一起被稱(chēng)作熱工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的三大支柱，[1，2]由此可以看到這些課程在上面專(zhuān)業(yè)中占有非常重要的地位。只有認(rèn)真掌握這三門(mén)課程，才有利于后面課程的學(xué)習(xí)和相關(guān)的工作研究，所以要求教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，運(yùn)用新型教學(xué)方法，采取先進(jìn)教學(xué)手段，保證教與學(xué)都能達(dá)到最佳目標(biāo)。本文根據(jù)“傳熱學(xué)”的課程特點(diǎn)，依據(jù)筆者自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從課程定位、教學(xué)方法以及培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用水平和創(chuàng)新性思維等方面，針對(duì)教與學(xué)的過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決要點(diǎn)進(jìn)行分析和探討。
一、明確課程定位
傳熱學(xué)是研究具備溫度差異時(shí)發(fā)生的熱量傳遞規(guī)律和測(cè)試的科學(xué)。因?yàn)樽匀唤绾筒煌a(chǎn)領(lǐng)域普遍存在著溫度差異，所以傳熱現(xiàn)象非常廣泛。傳熱學(xué)也普遍應(yīng)用在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)當(dāng)中，是能源動(dòng)力、化工制藥、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域的必備技術(shù)課程。具有很強(qiáng)的實(shí)踐作用，在具體學(xué)習(xí)過(guò)程中要重視基本概念和基本理論的掌握。因此在教學(xué)中要重視理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生學(xué)會(huì)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思路和方法，提高工程分析的能力，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，提倡節(jié)約能源，讓學(xué)生靈活運(yùn)用各章的經(jīng)驗(yàn)公式和通過(guò)圖表進(jìn)行計(jì)算的能力。同學(xué)們?cè)趥鳠釋W(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題是學(xué)習(xí)時(shí)不覺(jué)得有多難，但處理具體問(wèn)題時(shí)卻感覺(jué)力不從心、無(wú)從下手。究其原因，傳熱學(xué)的理論推導(dǎo)較多，而且經(jīng)驗(yàn)公式難以理解和記憶，做習(xí)題時(shí)學(xué)生難以下手。
在教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)并歸納出中學(xué)時(shí)學(xué)過(guò)的能量守恒原理作為一條橫線(xiàn)貫穿著傳熱學(xué)計(jì)算問(wèn)題的始終，能將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。以導(dǎo)熱問(wèn)題的數(shù)學(xué)描寫(xiě)為例來(lái)說(shuō)明這種方法的思路，[3]在要研究的物體中任意去除一個(gè)微元平行六面體作為該微元體能量收支平衡的分析對(duì)象。假設(shè)物體中有內(nèi)熱源，它代表單位時(shí)間內(nèi)單位體積中產(chǎn)生或消耗的熱量，在空間三個(gè)坐標(biāo)方向上，將任一方向上的熱流量分解成x、y、z坐標(biāo)軸方向的分熱流量，對(duì)于微元體應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律建立起能量平衡關(guān)系式，即導(dǎo)入微元體的總熱流量+微元體內(nèi)熱源的生成熱=導(dǎo)出微元體的總熱流量+微元體熱力學(xué)能的增量。將三個(gè)方向上的能量平衡關(guān)系式寫(xiě)出后，相加即可獲得總的能量平衡關(guān)系式，然后將各項(xiàng)熱量傳遞方式的表達(dá)式代入平衡關(guān)系中求解，該方程可以針對(duì)物體的邊界條件用簡(jiǎn)單積分求解。無(wú)論使用導(dǎo)熱微分方程式直接結(jié)合邊界條件求解還是簡(jiǎn)單積分求解，通過(guò)上述兩種方法的講解，可以讓學(xué)生思路清晰，處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)起到事半功倍之效。如果在實(shí)際問(wèn)題中出現(xiàn)了更復(fù)雜的熱傳遞問(wèn)題，可以劃分不同的單元，一個(gè)個(gè)解決。將這種能量守恒的思路融入整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，可以使學(xué)生加深對(duì)各章節(jié)中定律的連貫理解，達(dá)到了相當(dāng)好的教學(xué)效果。
二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)傳熱學(xué)技術(shù)發(fā)展
世界范圍內(nèi)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得的顯著成就都對(duì)“傳熱學(xué)”課程的發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響。盡管傳熱學(xué)的基本規(guī)律并無(wú)變化，但是研究手段的發(fā)展和工程應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大進(jìn)一步豐富了傳熱學(xué)的內(nèi)涵。與此同時(shí)，在我國(guó)加入世界貿(mào)易組織以后，關(guān)于高等教育的國(guó)際化與本土化已成為熱門(mén)話(huà)題，部分國(guó)外優(yōu)秀的原版教材被引進(jìn)了大學(xué)講臺(tái)上。如何借鑒國(guó)外優(yōu)秀教材，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生經(jīng)常接觸到本學(xué)科的前沿知識(shí)，成為“傳熱學(xué)”教學(xué)中的必要任務(wù)。傳熱學(xué)的發(fā)展日新月異，為了適應(yīng)我國(guó)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，體現(xiàn)本學(xué)科的進(jìn)展，要使學(xué)生學(xué)到最新的知識(shí)，必須不斷更新教學(xué)內(nèi)容，把最新的知識(shí)引入到教學(xué)中。因此在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，刪減了部分比較繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容，如一維無(wú)限大平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解的推導(dǎo)過(guò)程等；對(duì)于傳統(tǒng)傳熱學(xué)中相對(duì)陳舊的內(nèi)容也做了刪減，包括管內(nèi)湍流傳熱的齊德-泰特公式、米海耶夫公式、流體橫掠管束的格里森公式等；增添了教材上沒(méi)有涉及或涉及不深的有關(guān)傳熱學(xué)新技術(shù)的內(nèi)容，如微納米傳熱內(nèi)容、強(qiáng)化單相對(duì)流換熱的縱向渦方法。
向?qū)W生傳授知識(shí)，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的過(guò)程。從人才培養(yǎng)的整體計(jì)劃來(lái)看，培養(yǎng)能力是更為根本的任務(wù)，因此在教學(xué)過(guò)程中對(duì)這一任務(wù)做了很大的努力：在每一章節(jié)末增加了本章內(nèi)容的應(yīng)用部分，舉例更為接近工程實(shí)際，需要學(xué)生應(yīng)用更多知識(shí)進(jìn)行綜合分析；對(duì)例題進(jìn)行講解時(shí)更為注重較為復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題的分析和講授，對(duì)此類(lèi)問(wèn)題分層次進(jìn)行剖析講解；在每一章最后增加了小論文題目，在教學(xué)實(shí)踐中組織學(xué)生撰寫(xiě)與課程學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的小論文，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
三、“傳熱學(xué)”教學(xué)中的教學(xué)方法分析
大部分高校教師的教學(xué)模式都已從“獨(dú)角戲”式的填鴨式教學(xué)過(guò)渡到“教與學(xué)的互動(dòng)階段”，例如在課堂教學(xué)中不再是教師一人唱獨(dú)角戲，而是采用提問(wèn)回答式、小范圍對(duì)話(huà)式、邏輯啟發(fā)式等教學(xué)方式，因材施教，因人施教。隨著教育改革的逐步深入，現(xiàn)代科技的發(fā)展對(duì)教學(xué)的影響越來(lái)越大，例如為了使教學(xué)過(guò)程信息量增大，生動(dòng)形象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，大學(xué)課堂中大部分課堂教學(xué)都采用多媒體教學(xué)。[4]那么，“傳熱學(xué)”采用多媒體教學(xué)是否能夠達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果呢？“傳熱學(xué)”是以傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射和換熱器四大內(nèi)容去展開(kāi)的。所以在教學(xué)中適當(dāng)輔以多媒體課件有利于講清有關(guān)現(xiàn)象的物理本質(zhì)和基本原理。比如在介紹三種傳熱方式時(shí)用空調(diào)制冷過(guò)程、燒開(kāi)水的過(guò)程等生動(dòng)的動(dòng)畫(huà)，來(lái)說(shuō)明熱量傳遞的分類(lèi)，就能使學(xué)生留下非常深刻的印象。肋片導(dǎo)熱一節(jié)中，同學(xué)們對(duì)穩(wěn)態(tài)下的肋片沿著熱量傳遞方向的熱量逐漸減少這一動(dòng)畫(huà)過(guò)程去分析問(wèn)題時(shí)，很快就明白了肋片的導(dǎo)熱實(shí)質(zhì)與傳統(tǒng)的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的差別。
但在實(shí)際教學(xué)中，運(yùn)用多媒體課件教學(xué)并不是為了運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)方法。那么運(yùn)用多媒體課件是否可以收到良好的教學(xué)效果呢？筆者調(diào)查了很多學(xué)生，他們大多認(rèn)為：“傳熱學(xué)”中的純理論推導(dǎo)難度很大，如果仍然采用多媒體課件，很難留下較深的印象，無(wú)法真正領(lǐng)會(huì)推導(dǎo)過(guò)程，雖然多媒體課件信息量大，但不逐步推導(dǎo)，能接受的內(nèi)容就會(huì)很少，收效甚微。所以“傳熱學(xué)”作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，如果在教學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用多媒體，就要預(yù)先確定教學(xué)內(nèi)容。在講解基礎(chǔ)理論時(shí)，要以板書(shū)為主。多媒體課件作為一種輔助手段，把抽象的事物用生動(dòng)的語(yǔ)言和畫(huà)面展現(xiàn)在學(xué)生面前，更加形象和具體，再列舉一些生活當(dāng)中的實(shí)際例子，可以使教學(xué)活動(dòng)收到良好的效果。在講解較為復(fù)雜的公式時(shí)，最好的辦法是板書(shū)，再加上對(duì)學(xué)生的提問(wèn)，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。把理論的講解和生動(dòng)形象的事物聯(lián)系起來(lái)，有利于學(xué)生掌握。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)不易理解的內(nèi)容要適當(dāng)做些記錄，不但可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且取得了良好的教學(xué)效果。
四、考試方法及成績(jī)?cè)u(píng)定方法改革
為了考核學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，死記硬背的內(nèi)容不列入考核范圍。筆者在“傳熱學(xué)”的考核中也進(jìn)行了改革?？荚嚥捎萌N考核方式綜合進(jìn)行，這三種方式是閉卷、開(kāi)卷和大作業(yè)。任課教師在進(jìn)行課程考核時(shí)要出具兩套試題：一套試題是開(kāi)卷，主要目的是為了考核學(xué)生運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容分析實(shí)際傳熱問(wèn)題和解決實(shí)際傳熱問(wèn)題的能力，并且在開(kāi)卷試題中也要有考查學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性思維的內(nèi)容；另一套試題為閉卷試題，主要用于考查學(xué)生對(duì)課程的基本概念、基本理論和基本規(guī)律等基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，題目主要包括簡(jiǎn)答題、選擇題、填空題、名詞解釋等。開(kāi)卷試題和閉卷試題的考試時(shí)間和分值分別占總考試時(shí)間和分值的50%。開(kāi)卷考試和閉卷考試在同一考場(chǎng)中先后進(jìn)行。
學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)定方法由傳統(tǒng)的考試成績(jī)?cè)u(píng)定改為“考試成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)+平時(shí)成績(jī)”綜合評(píng)定。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并保證學(xué)生的大作業(yè)質(zhì)量，提高學(xué)生參與課堂討論和課堂講授的能動(dòng)性，任課老師在課程一開(kāi)始就要在課堂上宣布最終成績(jī)的評(píng)定方法：考試成績(jī)占總成績(jī)的60%；實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的10%；平時(shí)成績(jī)考核根據(jù)課堂討論情況、回答問(wèn)題、大作業(yè)成績(jī)綜合評(píng)定，占總成績(jī)的30%。
五、教學(xué)效果
1.課堂和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果
通過(guò)一個(gè)學(xué)期的教學(xué)改革思路下的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課堂上能夠積極主動(dòng)地思考和回答問(wèn)題，對(duì)“傳熱學(xué)”的學(xué)習(xí)比往屆學(xué)生興趣更高，在任課教師的引導(dǎo)下能夠主動(dòng)思考解決傳熱學(xué)問(wèn)題的流程，主動(dòng)查閱筆者提供的參考書(shū)目并提出問(wèn)題。在導(dǎo)熱、對(duì)流及輻射換熱的實(shí)驗(yàn)課上，大多數(shù)同學(xué)能夠自發(fā)、獨(dú)立、主動(dòng)地完成三個(gè)基本實(shí)驗(yàn)，有些同學(xué)還與教師探討更深入的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析解的問(wèn)題，完成筆者布置的選做內(nèi)容。
2.大作業(yè)反饋教學(xué)效果
由于學(xué)生較多，從120個(gè)學(xué)生中抽查了交上來(lái)的50份大作業(yè)，學(xué)生在選題上發(fā)揮了積極性和主觀能動(dòng)性，選題范圍從生活實(shí)例到氣候變化，再到工程實(shí)踐，如天氣現(xiàn)象諺語(yǔ)中蘊(yùn)含的傳熱基理、太陽(yáng)能利用，制冷系統(tǒng)中的傳熱學(xué)應(yīng)用等，涉及到“傳熱學(xué)”各個(gè)章節(jié)的內(nèi)容。大部分學(xué)生還通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)和主動(dòng)思考，初步掌握了模型建立、數(shù)值模擬及結(jié)果分析并驗(yàn)證這一流程，得到了一次系統(tǒng)的科學(xué)分析方法訓(xùn)練。學(xué)生在查閱資料并完成大作業(yè)的過(guò)程中，不僅鞏固了課堂上教授的基本內(nèi)容，還自發(fā)引入其它課程或參考資料中的信息并將信息加工消化，例如進(jìn)行傳熱過(guò)程分析的火用分析方法等。
總之，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)揮了主體作用，提高了綜合分析能力和創(chuàng)新能力。
六、結(jié)束語(yǔ)
總之，課程教學(xué)沒(méi)有固定的模式，在實(shí)際教學(xué)中做到因人而異、因材施教是有一定難度的。作為教師，要不斷應(yīng)用新型教學(xué)方法，提高個(gè)人修養(yǎng)，制作豐富多彩的多媒體課件。要想使全部學(xué)生順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)，不但要適當(dāng)運(yùn)用多媒體課件輔助教學(xué)，還應(yīng)經(jīng)常和學(xué)生進(jìn)行交流，有目的地指導(dǎo)學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使全部學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，獲得努力學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué)；傳熱學(xué)；課程歷史與發(fā)展；思考和建議
熱工課程以研究熱能的有效利用及轉(zhuǎn)換與傳遞規(guī)律為其基本內(nèi)容，在工科許多大類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)中具有重要地位。在我國(guó)，熱工基礎(chǔ)課程一般指工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)兩門(mén)課程，內(nèi)容主要由工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)組成的“熱工學(xué)”或“熱工基礎(chǔ)”也屬于熱工基礎(chǔ)課程的范疇。本文的討論主要針對(duì)這三類(lèi)課程來(lái)進(jìn)行。
至上世紀(jì)末，我國(guó)熱工課程開(kāi)設(shè)的情況是：有150余所高等工業(yè)學(xué)校開(kāi)設(shè)熱工類(lèi)課程，分布在除臺(tái)灣、、青海三省區(qū)以外的境內(nèi)高校。全國(guó)熱工課程教學(xué)的一般情況是：(1)熱工課程的設(shè)置主要在能源動(dòng)力類(lèi)、石油化工類(lèi)、航天航空類(lèi)、土建類(lèi)、交通運(yùn)輸、輕紡食品等大類(lèi)專(zhuān)業(yè)；(2)熱工教學(xué)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性為主，測(cè)試手段比較落后，設(shè)備比較陳舊：(3)已經(jīng)出版了一批由我國(guó)作者自行編寫(xiě)的工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)與熱工學(xué)教材。
6年多來(lái)，經(jīng)過(guò)“211工程”、“985工程”建設(shè)項(xiàng)目的支持，我國(guó)熱工實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況有了較大改觀，開(kāi)課的大類(lèi)專(zhuān)業(yè)面有所擴(kuò)大，機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)目前大多開(kāi)出了少學(xué)時(shí)的熱工學(xué)課程。同時(shí)通過(guò)教育部組織的面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革，以及21世紀(jì)初高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目的實(shí)踐，出版了一批面向21世紀(jì)課程教材，使我國(guó)熱工課程教材的內(nèi)容有了較大的更新，編著水平也明顯提高。在近十年中，國(guó)際上工業(yè)先進(jìn)國(guó)家也同時(shí)在進(jìn)行著類(lèi)似的改革，并出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀的新教材。與這些先進(jìn)國(guó)家的熱工課程教學(xué)和新教材相比較，我國(guó)還有一定的差距，某些方面差距還比較大。
本文在簡(jiǎn)要回顧了熱工課程教學(xué)的歷史后，著重介紹和分析了工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家近十年中熱工及相關(guān)課程的教學(xué)與教材編著情況，最后提出作者的意見(jiàn)，以求教于國(guó)內(nèi)同行專(zhuān)家和教師。
一、國(guó)外、境外熱工課程教學(xué)發(fā)展情況
1．熱工課程教學(xué)的歷史
近代熱科學(xué)的產(chǎn)生與初期的發(fā)展集中在歐洲國(guó)家。根據(jù)文獻(xiàn)[1]的觀點(diǎn)，熱科學(xué)研究的起源可以追溯到Galileo時(shí)代(1592)，而且早期熱學(xué)作為物理學(xué)的一部分，熱力學(xué)與傳熱學(xué)的研究是溶為一體的，例如Boltzmann從熱力學(xué)證明了Stefan由實(shí)驗(yàn)得出的輻射四次方定律。又如熱力學(xué)第二定律的創(chuàng)建人之一Kelvin在1862年用以下的方法來(lái)估算地球的年齡：假設(shè)地球之初是溫度均勻(3900℃)的圓球，熱擴(kuò)散率為常數(shù)，取為巖石沙礫之值，利用Fourier導(dǎo)熱微分方程，按半無(wú)限大物體計(jì)算，從初溫冷卻到目前地層深處的溫度梯度(1℃／27．8m)需要9800萬(wàn)年。按現(xiàn)代的觀點(diǎn)看，Kelvin顯然求解了一個(gè)傳熱學(xué)的問(wèn)題。
無(wú)論熱力學(xué)還是傳熱學(xué)，其發(fā)展都經(jīng)歷了從“科學(xué)”到“工程”的過(guò)程，即，從初期作為物理學(xué)一部分的熱學(xué)演變、發(fā)展成密切結(jié)合工程實(shí)際的“工程熱力學(xué)”與“工程傳熱學(xué)”。以傳熱學(xué)為例，[2]在19世紀(jì)的物理學(xué)中熱量傳遞方式只有導(dǎo)熱與輻射，其基本定律均已得到解決。然而大量的工程問(wèn)題中還遇到流體與固體間的熱交換，雖然牛頓早在1701年就提出了對(duì)流換熱的初期思想，但并沒(méi)有真正解決工程計(jì)算問(wèn)題，一直到進(jìn)入20世紀(jì)，經(jīng)過(guò)一批主要是德國(guó)科學(xué)家的努力，包括Prandtl、Karmann、Nusselt、Blasius以及后來(lái)的Eckert，也有前蘇聯(lián)科學(xué)家(如Kirpichev等)的貢獻(xiàn)，傳熱學(xué)開(kāi)始由“科學(xué)”演變成“工程”，其中整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的量綱分析方法或相似原理引入傳熱學(xué)的對(duì)流換熱是一個(gè)標(biāo)志性的轉(zhuǎn)折。第二次世界大戰(zhàn)后，傳熱學(xué)的研究中心由德國(guó)轉(zhuǎn)移到美國(guó)，其中Jakob、Karmann及Eckert三位德國(guó)科學(xué)家的移居美國(guó)起了很大的作用。歐美國(guó)家工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程的開(kāi)設(shè)始于何時(shí)，暫時(shí)無(wú)法查考。就教材而言，最早的一本傳熱學(xué)可能是德國(guó)科學(xué)家Grober的著作(1921)。[3]然而影響較大的要推McAdams的“Heat transmission”(1933)。[4]隨后Jakob與Hawkins的教材，[5]Eckert的教材[5]相繼問(wèn)世，成為20世紀(jì)40～50年代的代表作。Holman的傳熱學(xué)第一版出版于1963年。[7]此后歐美以及前蘇聯(lián)的傳熱學(xué)教材出版情況可見(jiàn)文獻(xiàn)[8]。
2．近代熱工課程開(kāi)設(shè)情況
到20世紀(jì)80年代后，工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)已經(jīng)成為歐美國(guó)家機(jī)械類(lèi)學(xué)生的必修課，有的學(xué)校還設(shè)為工科學(xué)生的基礎(chǔ)課。根據(jù)我們的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在境外的高等工程教育中，傳熱學(xué)與熱力學(xué)課程的開(kāi)設(shè)相當(dāng)普遍。[9]我們?cè)?jīng)調(diào)查過(guò)國(guó)外20余所大學(xué)開(kāi)設(shè)熱工課程的情況。從返回的調(diào)查表看出，機(jī)械工程系、化工系、核能工程系、材料系等均普遍開(kāi)設(shè)熱工類(lèi)課程。有的學(xué)校把熱學(xué)類(lèi)課程作為工學(xué)院的公共課程，如美國(guó)依阿華(Iowa)州立大學(xué)工學(xué)院在2000年開(kāi)出的81門(mén)課程中(不含基礎(chǔ)課)，包括有電子、信息、計(jì)算機(jī)、控制、電磁場(chǎng)等系列的課程，其中熱學(xué)方面的基本課程有4門(mén)，即熱力學(xué)I、熱力學(xué)II、傳熱學(xué)及熱流系統(tǒng)設(shè)計(jì)。麻省理工、普渡大學(xué)及密西根大學(xué)等，熱力學(xué)和傳熱傳質(zhì)學(xué)都是機(jī)械系設(shè)置的主要課程之一。表1是密西根大學(xué)工學(xué)院機(jī)械系學(xué)科基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)課課程學(xué)分情況，從中可以看出熱工理論課程所占的分量。
在美國(guó)高等學(xué)校中，機(jī)械工程系主修課程的設(shè)置一般分為兩個(gè)層次，即(1)基本層次，該層次中的課程一般覆蓋了該校機(jī)械系各個(gè)研究方向的最基本的原理，是所有學(xué)生的必修課，在這一層次課程中均包含熱力學(xué)與傳熱學(xué)的基本原理課程在內(nèi)。(2)專(zhuān)門(mén)化層次，該層次中按專(zhuān)門(mén)方向不同而分成若干組課程供學(xué)生選修。歐美這樣的課程設(shè)置值得我們借鑒。
3．最近十年美國(guó)熱工課程教學(xué)的發(fā)展
在最近十年中，美國(guó)高等學(xué)校工科熱工課程的教學(xué)呈現(xiàn)出許多新的發(fā)展趨向值得我們重視。首先在熱工課程教材方面，美國(guó)高校中出現(xiàn)了像Cengel與Boles的Thermodynamics――An Engineering Approach，[10]Cengel的Heat transfer――A practical approach，[11]Incropera／DeWitt的Fundamentals of heat transfer[12]這樣取材豐富、構(gòu)思新穎、內(nèi)容先進(jìn)的教材。有關(guān)這些教材特點(diǎn)的
詳細(xì)分析見(jiàn)參考文獻(xiàn)[8]。
在熱工實(shí)驗(yàn)方面，20世紀(jì)末美國(guó)高校也進(jìn)行了面向21世紀(jì)的探索，例如美國(guó)普渡大學(xué)DeWitt等三位教授進(jìn)行了題為“Curriculum for the 21th Century”的研究，[13]對(duì)于傳熱學(xué)試驗(yàn)提出了以下改革內(nèi)容：
(1)減少“傳統(tǒng)”的實(shí)驗(yàn)，增加學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的時(shí)間；(2)增加有挑戰(zhàn)性的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目；(3)給予動(dòng)手訓(xùn)練機(jī)會(huì)；(4)訓(xùn)練與工程界合作；(5)培養(yǎng)交流項(xiàng)目結(jié)果的能力。
為此，該校改進(jìn)了原有的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，配備了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時(shí)從工業(yè)界不斷引入設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)課題，并分解成為團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的內(nèi)容。從普渡大學(xué)機(jī)械系的這一改革思路看強(qiáng)調(diào)了減少傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，增加來(lái)自工業(yè)界實(shí)際項(xiàng)目的訓(xùn)練；強(qiáng)調(diào)了團(tuán)隊(duì)合作的訓(xùn)練；強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)交流與動(dòng)手的能力。
當(dāng)然傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)還是需要的，是加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解以及培養(yǎng)動(dòng)手能力的環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與組織上也要注意綜合性的培養(yǎng)。我們來(lái)看普渡大學(xué)的傳統(tǒng)傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容，參見(jiàn)表2。
由表2可見(jiàn)，就這些傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容而言，其綜合性與測(cè)試技術(shù)的訓(xùn)練也是比較好的。
二、對(duì)今后教學(xué)改革與發(fā)展的一些思考
1．熱工課程教材怎樣適應(yīng)不同類(lèi)型學(xué)生的培養(yǎng)需要
熱工課程的基本知識(shí)應(yīng)當(dāng)成為工科各專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須具備的技術(shù)素質(zhì)，熱工課程應(yīng)當(dāng)成為我國(guó)工科學(xué)生、尤其是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生的共同的工程基礎(chǔ)課程。這是由于：(1)熱現(xiàn)象是自然界中最普遍的物理現(xiàn)象，同時(shí)各個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域中及日常生活中的各種其他形式能量最終大都是以熱能的形式耗散于環(huán)境及宇宙之中。因而作為介紹熱能的有效、合理的利用和轉(zhuǎn)換、傳遞技術(shù)的熱工課程，不僅應(yīng)是許多大類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，而且也應(yīng)是21世紀(jì)所有工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)公共技術(shù)基礎(chǔ)課。(2)我國(guó)中長(zhǎng)期能源發(fā)展規(guī)劃制定了節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略，提高能源利用率是確保我國(guó)中長(zhǎng)期能源供需平衡的先決條件。無(wú)論是從國(guó)內(nèi)資源還是世界資源的可獲量考慮，中國(guó)只有創(chuàng)造比目前工業(yè)化國(guó)家更高的能源效率，才能在有限的資源保證下，實(shí)現(xiàn)高速經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和達(dá)到中等發(fā)達(dá)國(guó)家人均水平。因此，工科學(xué)生應(yīng)該具備合理用能、節(jié)能的意識(shí)并懂得其基本技術(shù)。而熱工課程的內(nèi)容是合理用能及節(jié)能理論中最基礎(chǔ)與核心的部分，熱工基礎(chǔ)課程在工科各專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中具有重要的作用和地位。
按照這一觀點(diǎn)，在我國(guó)工科21類(lèi)專(zhuān)業(yè)中，[14]至少有6大類(lèi)(能源動(dòng)力類(lèi)、化工制藥類(lèi)、航空與航天類(lèi)、環(huán)境與安全類(lèi)、武器類(lèi)、土建類(lèi))專(zhuān)業(yè)應(yīng)該開(kāi)出高學(xué)時(shí)的工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的課程，其中能源動(dòng)力類(lèi)是最典型的一個(gè)大類(lèi)專(zhuān)業(yè)。我國(guó)目前設(shè)有能源動(dòng)力大類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)校有130余所。按照教育部分類(lèi)辦學(xué)的思想(研究型，教學(xué)型以及介于其間的類(lèi)型)，這一百多所學(xué)校不可能是屬于同一類(lèi)型的學(xué)校。那么同是高學(xué)時(shí)工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)在教材上是否要有所區(qū)分?還是可以采用同一種教材由主講教師酌情選講?如果有區(qū)分，區(qū)分主要在哪些方面?這一問(wèn)題涉及到熱工課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)在制定基本要求以及今后組織教材編寫(xiě)方面的一個(gè)基本考慮，需要通過(guò)深入研究取得共識(shí)。
2．如何使教材內(nèi)容適時(shí)地跟上學(xué)科與工程技術(shù)的發(fā)展
近代工程技術(shù)的發(fā)展給本科熱工課程教學(xué)帶來(lái)了巨大的變化。[8]例如，20年前的本科生教材很少有關(guān)于火用分析方面的內(nèi)容，而現(xiàn)在這個(gè)狀態(tài)參數(shù)已經(jīng)被廣泛接受并用來(lái)分析設(shè)備過(guò)程的能量利用情況。近代高新技術(shù)的發(fā)展給傳熱學(xué)增添了許多新的內(nèi)容，近十年內(nèi)發(fā)展起來(lái)的納米微米傳熱學(xué)就是一例。
相對(duì)于傳熱學(xué)，工程熱力學(xué)國(guó)內(nèi)外教材的內(nèi)容顯得過(guò)于穩(wěn)定，近年來(lái)出版的教材中新技術(shù)的概念介紹極少。比如，當(dāng)前中國(guó)的長(zhǎng)期能源問(wèn)題已經(jīng)十分突出，為保護(hù)環(huán)境，執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展的方針，在工程熱力學(xué)教材上，對(duì)新的、先進(jìn)的能源利用方式(聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、氫能利用、燃料電池、分布式發(fā)電和熱電冷三聯(lián)供、新能源發(fā)電等等)是否應(yīng)該有適當(dāng)?shù)姆从?超臨界和超超臨界循環(huán)是傳統(tǒng)燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組提高經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性的有效途徑，也是近年來(lái)國(guó)外燃煤火電廠(chǎng)的重要發(fā)展方向及我國(guó)要積極研發(fā)的方向，在工程熱力學(xué)的新教材和今后的教學(xué)中也應(yīng)有相應(yīng)的地位。
3．熱工課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與更新應(yīng)當(dāng)怎樣進(jìn)行
熱工課程包含的兩門(mén)學(xué)科，熱力學(xué)與傳熱學(xué)，都是應(yīng)用科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)疑是完整的課程教學(xué)的組成部分。多年的經(jīng)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與發(fā)展某種程度上比課程本身還要困難，主要是涉及到設(shè)備的購(gòu)置、更新所需的經(jīng)費(fèi)問(wèn)題。在國(guó)家實(shí)施“211工程”二期或者“985工程”的建設(shè)中怎樣利用有限的資源(財(cái)力)來(lái)改革、更新熱工教學(xué)實(shí)驗(yàn)值得重視。在建設(shè)實(shí)際動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)臺(tái)位時(shí)，是否也可利用多媒體的工具建設(shè)或購(gòu)置一些“軟件實(shí)驗(yàn)”作為補(bǔ)充?[15]在動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)方面，前蘇聯(lián)曾經(jīng)出版過(guò)有關(guān)傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的圖書(shū)，[16]20世紀(jì)80年代熱工教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)也組織出版過(guò)這樣的圖書(shū)。[17]目前有否必要再組織出版這樣的參考書(shū)?
4．在熱工課程的教材與教學(xué)過(guò)程中怎樣加強(qiáng)學(xué)生的能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)
近期世界范圍的內(nèi)的教育改革都十分注意對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題的能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，這從最近出版的美國(guó)教材中可以明顯看出。由于中外教育體制、教育傳統(tǒng)和教學(xué)理念方面的不同，在吸收西方教材先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)努力探索適應(yīng)我國(guó)具體情況的措施與方法。過(guò)去的實(shí)踐表明，首先教師本身除了從事教學(xué)以外一定要參加科研，以豐富自己的學(xué)識(shí)、提高自己的業(yè)務(wù)水平。在教學(xué)過(guò)程中每位教師都應(yīng)努力將教學(xué)內(nèi)容與自己的學(xué)術(shù)經(jīng)歷結(jié)合起來(lái)，努力使書(shū)本上的資料成為活生生的實(shí)例。在教學(xué)法方面注意啟發(fā)性，輔以對(duì)部分學(xué)有余力學(xué)生的講座等課外活動(dòng)，等，這些都能收到一定成效。但是從總體上說(shuō)，熱工課程教學(xué)中探索對(duì)學(xué)生的能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)仍然是進(jìn)一步研究的課題。
5．是否要開(kāi)出經(jīng)過(guò)整合的新型熱工課程
為適應(yīng)不同類(lèi)型專(zhuān)業(yè)的需要，可以開(kāi)設(shè)出一些綜合性的新的熱工類(lèi)課程。無(wú)論是能量轉(zhuǎn)換、熱量傳遞還是質(zhì)量傳輸，都有如何提高轉(zhuǎn)換效率、傳遞效率和節(jié)約能源的問(wèn)題，其中的關(guān)鍵是要減少過(guò)程的熵產(chǎn)(或不可逆損失)以及強(qiáng)化傳遞過(guò)程。這是它們共同的最重要的東西，可否開(kāi)設(shè)一門(mén)綜合熱力學(xué)、傳熱學(xué)、傳質(zhì)學(xué)和流體力學(xué)的新課――例如可稱(chēng)為“熱設(shè)計(jì)及優(yōu)化”。國(guó)外目前已經(jīng)有這類(lèi)圖書(shū)出版，第一步可以翻譯過(guò)來(lái)作為參考教材。如果關(guān)于“優(yōu)化”的內(nèi)容能結(jié)合一些專(zhuān)業(yè)過(guò)程中的具體問(wèn)題，那么這樣的課程就會(huì)受到相關(guān)專(zhuān)業(yè)的歡迎。
6．熱工課程的雙語(yǔ)教學(xué)應(yīng)當(dāng)怎樣進(jìn)行
雙語(yǔ)教學(xué)是目前教育部提倡進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)改革，
而熱工基礎(chǔ)課程也常常被選為進(jìn)行工程技術(shù)課程的雙語(yǔ)教學(xué)的對(duì)象。[18]這里涉及到許多具體問(wèn)題：在編寫(xiě)漢語(yǔ)教材時(shí)怎樣照顧到雙語(yǔ)教學(xué)的需要?怎樣選擇英語(yǔ)工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)教材?怎樣循序漸進(jìn)地進(jìn)行教學(xué)，以真正收到雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)效而不流于形式?
7．對(duì)我國(guó)中青年熱工課程教師學(xué)術(shù)趨向的思考
要提高我國(guó)熱工課程教學(xué)質(zhì)量，關(guān)鍵在于教師。與我國(guó)人才隊(duì)伍總體情況一樣，我國(guó)熱工課程教師隊(duì)伍的主體已經(jīng)由30～45歲的中青年教師所構(gòu)成。這個(gè)主體的特點(diǎn)是學(xué)歷層次較高，大多數(shù)具有博士學(xué)位，一般具有碩士學(xué)位。為使我國(guó)熱工課程教學(xué)接近或者達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的平均水平，關(guān)鍵在于這支教師隊(duì)伍。就他們的學(xué)術(shù)發(fā)展而言，目前他們的學(xué)術(shù)趨向面臨一個(gè)主要問(wèn)題是：是否需要將熱力學(xué)與傳熱學(xué)融為一體，固然可以有所側(cè)重，但是不是不要截然分開(kāi)?這方面，國(guó)外的一些情況值得我們借鑒：英國(guó)的Spalding是著名的計(jì)算傳熱學(xué)與流體力學(xué)專(zhuān)家，但是他也寫(xiě)過(guò)一本工程熱力學(xué)的教科書(shū)：[19]Cengel以他的傳熱學(xué)教科書(shū)而知名，但他同時(shí)又是工程熱力學(xué)教科書(shū)的作者，[10]而且Cengel的工程熱力學(xué)與他的傳熱學(xué)同樣著名；田長(zhǎng)霖教授是熟知的傳熱學(xué)大家，但他與Lienhard合作寫(xiě)過(guò)一本統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)教科書(shū)。[20]將熵產(chǎn)分析用于傳熱問(wèn)題的首創(chuàng)者Bejan也是集熱力學(xué)與傳熱學(xué)于一身的知名學(xué)者。[21-22]我國(guó)的中青年熱工課程教師值得對(duì)此進(jìn)行思考。
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關(guān)鍵詞：傳熱學(xué)；任務(wù)教學(xué)法；課程設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）23-0044-02
傳熱學(xué)是一門(mén)研究由溫差引起的熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一，它不僅是能源動(dòng)力、交通運(yùn)輸、石油化工等專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，而且在機(jī)械、電子、土木、航天航空和輕紡食品等工程技術(shù)領(lǐng)域里的應(yīng)用也十分廣泛。目前大連海洋大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我校”）該課程體系是由理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)四個(gè)環(huán)節(jié)所組成。其中傳熱學(xué)課程設(shè)計(jì)這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是緊接在傳熱學(xué)課程理論教學(xué)之后進(jìn)行的一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生綜合運(yùn)用傳熱學(xué)、換熱器設(shè)計(jì)以及相關(guān)先修課程知識(shí)，聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)和日常生活，以完成以某一特定設(shè)計(jì)任務(wù)為主的一次工程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)（包括自行完成主體設(shè)備的選型計(jì)算、材料選擇及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算及主要尺寸設(shè)計(jì)，主要附屬設(shè)備的選型設(shè)計(jì)，主體設(shè)備總圖的繪制等，同時(shí)還要綜合考慮制造成本、加工工藝難度、維護(hù)保養(yǎng)等因素）。因此，該課程設(shè)計(jì)在整個(gè)課程體系教學(xué)改革中的地位十分重要。[1-3]
一、傳熱學(xué)課程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與改革方向
目前高校的課程設(shè)計(jì)大多數(shù)是依附于理論課程而開(kāi)設(shè)的，與理論教學(xué)同步并在授課計(jì)劃范圍內(nèi)完成，通常課程設(shè)計(jì)的過(guò)程往往是學(xué)生仿照教師的設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)上的步驟來(lái)進(jìn)行。因此課程設(shè)計(jì)的核心主要是指導(dǎo)教師，學(xué)生按教師預(yù)先給定好的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行，被動(dòng)地接受設(shè)計(jì)方案，喪失了主動(dòng)參與課程設(shè)計(jì)的積極性和熱情，而且在設(shè)計(jì)中發(fā)生問(wèn)題也不能及時(shí)反饋。這樣的結(jié)果，將大大降低學(xué)生的動(dòng)手能力、分析和解決問(wèn)題的能力，更談不上對(duì)學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)了。
隨著對(duì)培養(yǎng)工程素質(zhì)人才的需求和對(duì)傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式改革的呼聲越來(lái)越高，一種“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念即“任務(wù)學(xué)習(xí)法”越來(lái)越受到教育工作者的重視。這種教學(xué)模式主要是體現(xiàn)“任務(wù)導(dǎo)向”和“學(xué)生主體、教師主導(dǎo)”的教學(xué)原則，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力，甚至于交流合作的能力，這同樣也是當(dāng)前培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)綜合發(fā)展的工程型人才的改革方向。[4，5]
二、基于任務(wù)型教學(xué)法的課程設(shè)計(jì)改革原則
為了將任務(wù)教學(xué)法成功而高效地運(yùn)用于傳熱學(xué)課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在改革之前必須制訂某些行之有效的原則作為指導(dǎo)，以便使其更好地發(fā)揮功用。考慮到任務(wù)型教學(xué)法是一種以任務(wù)為核心單位計(jì)劃和組織教學(xué)的途徑，它強(qiáng)調(diào)在“做中學(xué)”，不僅吸收了以往多種教學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)，而且和其他的教學(xué)方法并不排斥。因此，筆者在教學(xué)改革實(shí)施過(guò)程中根據(jù)此教學(xué)方法的特點(diǎn)提出了以下的課程設(shè)計(jì)原則。[6]
1.將較難的任務(wù)前置
大量的研究結(jié)果表明，學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中的精力是有限的。根據(jù)筆者多年指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生往往在學(xué)習(xí)過(guò)程的前半階段思想最為活躍，精力也最為充沛。因此，在給定課程設(shè)計(jì)任務(wù)后，教師應(yīng)有意識(shí)地把那些理論性強(qiáng)、需要花費(fèi)大量精力才能掌握的較難的任務(wù)環(huán)節(jié)放在課程設(shè)計(jì)的前半階段，例如對(duì)換熱器的選型計(jì)算部分。這不僅僅是因?yàn)檫@些較難的學(xué)習(xí)任務(wù)往往更具有冒險(xiǎn)性和創(chuàng)新性，而且這樣的設(shè)置可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心，從實(shí)際教學(xué)反饋效果來(lái)看教學(xué)效果良好，也更有利于教師靈活地推動(dòng)整個(gè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)流程的進(jìn)行。
2.將安靜的教學(xué)任務(wù)前置
激烈的教學(xué)活動(dòng)能讓學(xué)生的大腦興奮，特別是在課程設(shè)計(jì)的后半階段，學(xué)生往往會(huì)感覺(jué)到疲憊，這個(gè)時(shí)候如果再進(jìn)行安靜的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生的大腦就會(huì)處于一種抑制狀態(tài)，從而影響整個(gè)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果。因此，為了保證學(xué)生處于科學(xué)、合理的學(xué)習(xí)狀態(tài)，指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)把相對(duì)較為安靜的教學(xué)任務(wù)安排在課程設(shè)計(jì)的前半階段。
3.將整個(gè)課程設(shè)計(jì)連貫化
根據(jù)任務(wù)型教學(xué)法的指導(dǎo)思想，任務(wù)的設(shè)計(jì)是實(shí)施任務(wù)型教學(xué)法的關(guān)鍵和前提。因此，在課程設(shè)計(jì)正式開(kāi)始之前，教師應(yīng)指導(dǎo)每名學(xué)生根據(jù)分配的相關(guān)參數(shù)獨(dú)立構(gòu)建設(shè)計(jì)項(xiàng)目，每一項(xiàng)目均設(shè)計(jì)任務(wù)若干，在任務(wù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中考慮行業(yè)發(fā)展、企業(yè)需求的實(shí)際情況，同時(shí)把傳熱學(xué)作為基礎(chǔ)技能貫穿于任務(wù)環(huán)中，讓學(xué)生提前對(duì)任務(wù)環(huán)的大體框架有一個(gè)較為清晰的了解。同時(shí)以任務(wù)為核心單位計(jì)劃和組織教學(xué)，在“教中做”，在“做中學(xué)”，通過(guò)一系列的集體活動(dòng)或個(gè)人活動(dòng)來(lái)開(kāi)展課程設(shè)計(jì)，最后對(duì)所涉及的全部教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合并總結(jié)。總之，每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)該緊密相連，從教學(xué)設(shè)計(jì)角度保證課程設(shè)計(jì)的連貫性，并讓學(xué)生能夠獲得最佳的學(xué)習(xí)效果。
三、課程設(shè)計(jì)的具體改革步驟
1.改革課程設(shè)計(jì)的教學(xué)大綱
課程設(shè)計(jì)中的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)都是依據(jù)教學(xué)大綱提出的，而教學(xué)大綱中所提出的相關(guān)教學(xué)要求和教學(xué)任務(wù)就是開(kāi)展課程設(shè)計(jì)的指揮棒，其作用不言而喻。顯然，大綱中的這些目標(biāo)和要求應(yīng)該能夠體現(xiàn)任務(wù)教學(xué)法的任務(wù)設(shè)計(jì)思想。
通過(guò)傳熱學(xué)課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐環(huán)節(jié)，應(yīng)該讓學(xué)生掌握換熱器設(shè)備設(shè)計(jì)的基本程序和方法，熟悉查閱技術(shù)資料、國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的途徑，正確地選用公式和數(shù)據(jù)，加強(qiáng)工程計(jì)算和CAD繪圖能力，初步形成工程優(yōu)化意識(shí)，并能運(yùn)用簡(jiǎn)潔的文字和工程語(yǔ)言正確表述設(shè)計(jì)思想和結(jié)果，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。筆者在總結(jié)以往教改經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將教學(xué)大綱作為前任務(wù)階段進(jìn)行改革，根據(jù)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)以及學(xué)生日后就業(yè)的企業(yè)需求，為每名學(xué)生都構(gòu)建了不同的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生自主地參與到任務(wù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中來(lái)。當(dāng)學(xué)生對(duì)自身任務(wù)有了較為明確的認(rèn)知后，就可以進(jìn)入任務(wù)環(huán)階段了。
2.課程設(shè)計(jì)題目的設(shè)定
在任務(wù)環(huán)階段需要學(xué)生采用各種方法和手段去完成任務(wù)要求。如何能讓學(xué)生從課程設(shè)計(jì)中既學(xué)到有用的知識(shí)和技能，同時(shí)又符合傳熱學(xué)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)要求，這是課程設(shè)計(jì)題目設(shè)定的最根本原則?？紤]到傳熱學(xué)課程設(shè)計(jì)最多一般也就兩周的時(shí)間，同時(shí)受各種條件的限制，學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量考察換熱器實(shí)物的可能性很小。如果設(shè)置的課程設(shè)計(jì)題目過(guò)大過(guò)深，學(xué)生可能會(huì)沒(méi)有時(shí)間深入研究任務(wù)而只是忙于完成形式上的設(shè)計(jì)報(bào)告。因此，在設(shè)計(jì)題目的設(shè)定上，指導(dǎo)書(shū)中會(huì)盡量選取學(xué)生在學(xué)校和日常生活中能接觸到的常見(jiàn)換熱器類(lèi)型，同時(shí)做到每名學(xué)生的初始設(shè)計(jì)參數(shù)都不一樣，從而培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作意識(shí)。[7]
3.教學(xué)環(huán)境的改革
傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)境已經(jīng)不能很好地適應(yīng)新形勢(shì)下的課程設(shè)計(jì)教學(xué)要求。任務(wù)教學(xué)法就是要以學(xué)生為中心，創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)方法，建立以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，通過(guò)組建課程設(shè)計(jì)小組，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)組內(nèi)分工、信息資源共享、技術(shù)難題攻關(guān)、組內(nèi)討論、組外交流等多種方式參與到教師的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中去，鼓勵(lì)每一名學(xué)生發(fā)揮自身特點(diǎn)，積極參與到設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)中，充分利用學(xué)生主觀能動(dòng)性，師生共同營(yíng)造一個(gè)輕松熱烈的教學(xué)環(huán)境。
基于以往的課程設(shè)計(jì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，采用靈活的情景式教學(xué)比較有利于任務(wù)教學(xué)法的開(kāi)展，同時(shí)適當(dāng)結(jié)合CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作）模式等先進(jìn)教學(xué)方法，展開(kāi)對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的團(tuán)隊(duì)討論及研究模式，注重原理和應(yīng)用相結(jié)合，強(qiáng)化以工程實(shí)例為載體的案例教學(xué)，將課程設(shè)計(jì)與工程體系有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)化綜合設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐訓(xùn)練。同時(shí)開(kāi)展專(zhuān)題討論，強(qiáng)化能力的培養(yǎng)。教學(xué)中增加一些專(zhuān)題討論、工程案例、工程項(xiàng)目研究報(bào)告，有助于培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力，創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。
4.評(píng)價(jià)與考核方式的改革
從學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)與考核不過(guò)是激勵(lì)他們不斷學(xué)習(xí)和進(jìn)步的一種手段。既然實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)目的是側(cè)重提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，那么其評(píng)價(jià)考核方式就應(yīng)與傳統(tǒng)的理論教學(xué)有所區(qū)別，針對(duì)任務(wù)教學(xué)法更應(yīng)如此。
由于任務(wù)教學(xué)法是以任務(wù)作為教學(xué)的主線(xiàn)，以學(xué)生實(shí)踐作為中心，以老師作為輔導(dǎo)。因此，在考核方式上也應(yīng)以學(xué)生為主體，以設(shè)計(jì)任務(wù)完成的質(zhì)量作為考核依據(jù)，而不再以最終的課程設(shè)計(jì)報(bào)告作為終結(jié)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。每個(gè)學(xué)生作為個(gè)體既是自己任務(wù)的設(shè)計(jì)者，也是其他同學(xué)的“同行”，可以對(duì)其他同學(xué)的設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，因?yàn)閷W(xué)生在一起共同完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，對(duì)彼此平時(shí)的表現(xiàn)也是最為了解的，這樣可以提升評(píng)價(jià)考核的公平性與透明度，有效促進(jìn)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性。
四、結(jié)束語(yǔ)
總而言之，任務(wù)教學(xué)法有效地打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，最大限度地發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，不僅符合新形勢(shì)下對(duì)高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的需要，同時(shí)在教學(xué)實(shí)踐中也取得了良好的教學(xué)效果。在教學(xué)中，教師要不斷地總結(jié)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用任務(wù)教學(xué)法，實(shí)現(xiàn)傳熱學(xué)課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果的不斷提高。
參考文獻(xiàn)：
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傳熱學(xué)是研究由溫差引起的熱量傳遞規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。由于傳熱學(xué)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，它已成為許多工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)技術(shù)課程。在華北電力大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我?！保?，傳熱學(xué)作為能源與動(dòng)力工程（原熱能與動(dòng)力工程）及建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其學(xué)時(shí)數(shù)為72學(xué)時(shí)，它不僅要為今后學(xué)習(xí)有關(guān)的后續(xù)課程打下理論基礎(chǔ)，而且課程本身涉及的一些基本概念、原理和基本分析方法對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力也十分重要。
像目前許多的大學(xué)課程一樣，傳統(tǒng)的傳熱學(xué)教學(xué)中存在著如下的問(wèn)題：（1）教學(xué)目標(biāo)過(guò)于重知識(shí)的傳授，而忽視學(xué)生能力的培養(yǎng)。一般制定的教學(xué)大綱都是對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的要求，而沒(méi)有明確課程在學(xué)生能力培養(yǎng)方面的要求。因此，教師在選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上，也就主要圍繞課程知識(shí)的傳授而進(jìn)行，特別是在教學(xué)學(xué)時(shí)限制的情況下，問(wèn)題尤為突出；（2）教學(xué)內(nèi)容多以學(xué)科體系為線(xiàn)索，內(nèi)容過(guò)于理論化，很難與工程實(shí)際緊密結(jié)合；（3）教學(xué)方法多以教師為中心的講授式，忽視學(xué)生在教學(xué)中的主體作用。課堂教學(xué)中基本上是教師的獨(dú)自教授，學(xué)生在教學(xué)中基本處于被動(dòng)和從屬的位置。這種由教師主導(dǎo)的單向傳播的方式使學(xué)生只能被動(dòng)地學(xué)習(xí)知識(shí)，而難以發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，成了知識(shí)的“容器”。這種簡(jiǎn)單機(jī)械的學(xué)習(xí)無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的求知欲，反而消磨了他們?cè)镜暮闷嫘暮颓笾?。[1]
自2012年開(kāi)始，我校傳熱學(xué)教學(xué)組的4位教師在傳熱學(xué)課程的教學(xué)上采用了研究性教學(xué)模式，學(xué)生主要是熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，含我?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)”試點(diǎn)班的學(xué)生，每個(gè)教學(xué)班級(jí)的學(xué)生人數(shù)在30-50人之間，課程安排在學(xué)生的第五學(xué)期?，F(xiàn)以2013-2014第一學(xué)期的傳熱學(xué)為例，介紹本課程的實(shí)踐情況。
一、“傳熱學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)
按照研究性教學(xué)的理念，課程的教學(xué)目標(biāo)是：課程教學(xué)不單是使學(xué)生更好的掌握系統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)，而更重要的是使學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題，得到思維訓(xùn)練，學(xué)會(huì)知識(shí)的遷移或應(yīng)用，真正學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，同時(shí)在以小組合作的研究中，學(xué)會(huì)與他人溝通交流的技能，形成健全的人格和豐富的思想[3]。它體現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)從單一的知識(shí)傳授到知識(shí)和能力并重的轉(zhuǎn)變。
為此，本課程按照研究性教學(xué)的理念重新制定了本課程的教學(xué)目標(biāo)。使學(xué)生：（1）系統(tǒng)了解傳熱學(xué)的基本概念、基本定律和知識(shí)框架；（2）能夠正確判斷一些實(shí)際問(wèn)題中所存在的熱量傳遞模式；（3）能夠利用能量守恒的方法確定傳熱問(wèn)題中各種熱量傳遞之間的關(guān)系；（4）能夠選擇合適的計(jì)算方法或公式，對(duì)工程中典型的傳熱問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算，并定性分析判斷計(jì)算結(jié)果的合理性；（5）對(duì)一般的導(dǎo)熱問(wèn)題，能夠建立其數(shù)學(xué)模型，并了解分析求解和數(shù)值求解的基本思路；（6）初步掌握有關(guān)傳熱的工程設(shè)計(jì)方法；（7）在計(jì)算機(jī)技能、合作能力、交流表達(dá)、學(xué)習(xí)能力等方面有所鍛煉。
二、課程內(nèi)容的整合
研究性教學(xué)的形式是多種多樣的，教學(xué)內(nèi)容的“問(wèn)題性”是其研究性教學(xué)最突出特點(diǎn)。教學(xué)的過(guò)程是以圍繞問(wèn)題展開(kāi)的教學(xué)過(guò)程，注重從問(wèn)題開(kāi)始而不是從結(jié)論開(kāi)始，以探索學(xué)科知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展規(guī)律為路徑，以剖析工程原理的形成過(guò)程為載體，以分析、研究和解決工程實(shí)際和工程學(xué)科問(wèn)題的過(guò)程為平臺(tái)，以師生互動(dòng)和同學(xué)合作為形式，將學(xué)習(xí)知識(shí)與研究問(wèn)題相結(jié)合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)、工程原理和思考、分析、探究問(wèn)題的過(guò)程中獲取、應(yīng)用和更新知識(shí)，在解決問(wèn)題的過(guò)程中培養(yǎng)和訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)、研究和解決問(wèn)題的能力，在合作學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)交流過(guò)程中形成和提高綜合素質(zhì)。
按照研究性教學(xué)的要求，對(duì)原有的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整為如下兩部分。
1.基礎(chǔ)傳熱學(xué)
將傳熱學(xué)中最基本的概念、理論和方法等提煉出來(lái)，形成傳熱學(xué)的主干知識(shí)，稱(chēng)之為基礎(chǔ)傳熱學(xué)。主要內(nèi)容包括：熱量傳遞的機(jī)理和模式、能量守恒定律在分析傳熱現(xiàn)象中的應(yīng)用、導(dǎo)熱問(wèn)題分類(lèi)和導(dǎo)熱基本定律、一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的集總參數(shù)模型、對(duì)流傳熱的分類(lèi)、邊界層概念及其對(duì)流傳熱的研究方法、對(duì)流傳熱的特征數(shù)關(guān)聯(lián)式、輻射的基本概念、兩表面間的輻射傳熱計(jì)算、綜合傳熱問(wèn)題的分析等。[2]
2.主要的研究課題或項(xiàng)目
以工程實(shí)際問(wèn)題為線(xiàn)索，整合部分教學(xué)內(nèi)容，作為學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的課題或項(xiàng)目。目前主要有如下幾個(gè)問(wèn)題：（1）平板式太陽(yáng)能集熱器的傳熱分析和計(jì)算；（2）套管式和管殼式換熱器的熱設(shè)計(jì)；（3）等截面直肋散熱特性的研究，包括對(duì)其一維和二維模型的分析解和數(shù)值解；（4）高溫金屬件冷卻過(guò)程溫度場(chǎng)的研究，研究對(duì)象有大平板、長(zhǎng)圓柱、球等典型一維幾何形狀的物體，研究方法包括集總參數(shù)模型、一維模型的分析解和數(shù)值解；（5）冬季房間熱負(fù)荷計(jì)算的研究；（6）不可壓流體外掠平板對(duì)流傳熱的研究，包括分析解、實(shí)驗(yàn)解。
三、具體的教學(xué)實(shí)踐
1.教學(xué)安排
首先用20-24學(xué)時(shí)的時(shí)間進(jìn)行基礎(chǔ)傳熱學(xué)的教學(xué)，這一部分內(nèi)容仍以教師教授式為主，這樣可以讓學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)傳熱學(xué)的最基本的概念、理論和方法形成認(rèn)知，這些內(nèi)容也為學(xué)生開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)提供了必要的理論基礎(chǔ)。
接下來(lái)32-36學(xué)時(shí)的時(shí)間，主要是以研究課題或項(xiàng)目為主線(xiàn)開(kāi)展教學(xué)，教師給出每個(gè)課題的研究?jī)?nèi)容和時(shí)間計(jì)劃，并對(duì)必要的方法給予講解，學(xué)生以2-3人小組的形式自主開(kāi)展學(xué)習(xí)研究。教師及時(shí)了解學(xué)生的進(jìn)展和困難，適時(shí)進(jìn)行反饋和指導(dǎo)，學(xué)生最終提交研究論文或項(xiàng)目報(bào)告，教師選擇性地進(jìn)行交流展示。表1給出了其中4個(gè)課題的具體教學(xué)安排。
2.課程的考核模式
由于課程的教學(xué)與以往發(fā)生了巨大的改變，因此課程的考核方式也必須進(jìn)行調(diào)整，以起到激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，確保教學(xué)改革的成功。學(xué)生的成績(jī)由期中考試、課題或項(xiàng)目的研究評(píng)價(jià)和期末考試三部分組成。在第一階段學(xué)習(xí)完成后進(jìn)行期中考試，其成績(jī)占總成績(jī)20%；課題或項(xiàng)目的研究評(píng)價(jià)包括學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度、課題的整體質(zhì)量、個(gè)人在小組中的貢獻(xiàn)等，這一部分占總成績(jī)的20%；期末考試采用開(kāi)卷的形式，其成績(jī)占總成績(jī)的60%。
四、取得的成效
經(jīng)過(guò)2年多的教學(xué)改革實(shí)踐，基本達(dá)到了預(yù)期效果，取得的成效主要體現(xiàn)在：
1.極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
在原來(lái)的教學(xué)中，總會(huì)有部分學(xué)生逃課，即使學(xué)生到課堂也不一定認(rèn)真聽(tīng)講，現(xiàn)在每個(gè)教師課堂的到課率都能達(dá)到96%以上，同學(xué)對(duì)課程的大作業(yè)（課題或項(xiàng)目）也表現(xiàn)了很大的熱情。下面是部分同學(xué)的體會(huì)：“尤其是大作業(yè)，讓我感覺(jué)很新鮮，很愿意去完成它。能夠?qū)崒?shí)在在地去求解一個(gè)實(shí)際問(wèn)題讓我感覺(jué)很有成就感，這就叫學(xué)以致用吧。”“感覺(jué)是一種新的學(xué)習(xí)模式，從自己做的過(guò)程中思考，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，我覺(jué)得，這個(gè)過(guò)程是一種更大的收獲。這種教學(xué)很容易引起我們學(xué)習(xí)的興趣。”“我想之所以完成這種研究性學(xué)習(xí)的作業(yè)的感覺(jué)這么好，大概是因?yàn)槲覀儚闹懈惺艿?，用所學(xué)知識(shí)解決身邊問(wèn)題的驚喜，以及克服困難后的這種成就感?！?/p>
論文關(guān)鍵詞：教育；能源與環(huán)境；公共選修課
“能源”與“環(huán)境”是當(dāng)今世界發(fā)展的兩大主題。能源是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是工業(yè)的食糧、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的命脈。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)能源的需求量日益增大。但是，當(dāng)今世界所使用的能源絕大多數(shù)仍取自地球，隨著不斷地開(kāi)采和利用，各種能源資源日漸枯竭，能否滿(mǎn)足未來(lái)世界不斷增加的能源需求是人類(lèi)共同面臨的問(wèn)題。
為適應(yīng)上述形勢(shì)需要和公選課要求，蘇州大學(xué)于2006年面向全校非動(dòng)力機(jī)械與工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)能源可持續(xù)發(fā)展公選課。公共選修課是高校課程體系的重要組成部分，是學(xué)生擴(kuò)展橫向知識(shí)、培養(yǎng)自學(xué)和動(dòng)手能力的最佳平臺(tái)。多年來(lái)，學(xué)校在加強(qiáng)全校本科生能源與環(huán)境意識(shí)的培養(yǎng)上不斷探索與創(chuàng)新，逐步摸索出一套行之有效的方法。由于其他專(zhuān)業(yè)的學(xué)生不具備相關(guān)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，因此，在授課過(guò)程中講授能源與環(huán)境的基本概念、國(guó)內(nèi)、國(guó)際能源使用現(xiàn)狀與嚴(yán)峻形勢(shì)、能源與世界政治、經(jīng)濟(jì)的關(guān)系、新能源的開(kāi)發(fā)與使用、世界環(huán)境現(xiàn)狀、環(huán)境與人類(lèi)的生存以及各種環(huán)境保護(hù)的一般方法等科普性的知識(shí)，以使學(xué)生易于理解和接受。
這門(mén)課程主要講授以下內(nèi)容：當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及我國(guó)科技發(fā)展的戰(zhàn)略部署；熱工基礎(chǔ)（熱力學(xué)、傳熱學(xué)及流體力學(xué)和燃燒學(xué)基礎(chǔ)部分）；工程熱物理學(xué)科的發(fā)展戰(zhàn)略；能源基礎(chǔ)知識(shí)；可持續(xù)發(fā)展；能源科技發(fā)展及可再生能源發(fā)展?fàn)顩r（生物能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能、潮汐能、氫能和燃料電池）和開(kāi)發(fā)利用技術(shù)；火力發(fā)電廠(chǎng)基本知識(shí)；核能發(fā)電；大氣環(huán)境保護(hù)原理基礎(chǔ)；潔凈煤技術(shù)概論；潔凈煤技術(shù)（SOx）產(chǎn)生機(jī)理及控制技術(shù)；潔凈煤技術(shù)（NOx）的產(chǎn)生機(jī)理及排放控制技術(shù)；節(jié)能原理簡(jiǎn)介及相關(guān)技術(shù)（能量系統(tǒng)的分析方法、工業(yè)過(guò)程節(jié)能的途徑與方法）；針對(duì)當(dāng)下能源與環(huán)境中的熱點(diǎn)問(wèn)題和新技術(shù)進(jìn)行專(zhuān)題討論。
在近些年的“能源與可持續(xù)發(fā)展”教學(xué)摸索與實(shí)踐中，學(xué)生反映良好，筆者總結(jié)出一些方法和經(jīng)驗(yàn)，以下就較為典型的幾個(gè)突出問(wèn)題談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)與實(shí)踐。
一、與時(shí)俱進(jìn)引入新概念，引發(fā)學(xué)生思考
科研為教學(xué)創(chuàng)設(shè)一種學(xué)術(shù)氛圍和探索研究的環(huán)境，將新的科學(xué)技術(shù)成就和成果及時(shí)引入教學(xué)，則能使課程教學(xué)更具現(xiàn)實(shí)性、前沿性，提高教學(xué)質(zhì)量和水平。能源利用基礎(chǔ)部分涉及到熱學(xué)知識(shí)，筆者引入了過(guò)增元院士提出的熱學(xué)新概念，但是并不深入介紹，而是介紹現(xiàn)有概念來(lái)龍去脈，引起學(xué)生思考，感受大師的思維方法。
先從日常生活中的熱現(xiàn)象著手，介紹熱學(xué)基本概念。
其次從熱的本質(zhì)講其發(fā)展簡(jiǎn)史，引經(jīng)據(jù)典，如介紹南北朝成書(shū)的《關(guān)尹子》、東漢王充的著作《論衡·寒溫篇》、漢代《淮南萬(wàn)畢術(shù)》、《武林舊事》等熱現(xiàn)象記載，講述古希臘科學(xué)家對(duì)熱的認(rèn)識(shí)，引出兩種觀點(diǎn)即熱質(zhì)說(shuō)和熱動(dòng)說(shuō)。熱質(zhì)說(shuō)認(rèn)為熱是一種沒(méi)有質(zhì)量的特殊物質(zhì)，熱動(dòng)說(shuō)認(rèn)為熱是物質(zhì)粒子的微觀運(yùn)動(dòng)。這兩種思想相互碰撞、辯論了好幾個(gè)世紀(jì)，但是這兩種思想并不是鮮明的對(duì)立，很多思想中都包含著兩種思想的影子。
再就現(xiàn)有傳熱學(xué)面臨的挑戰(zhàn)引發(fā)同學(xué)思考，如：
其一，經(jīng)典的傳熱規(guī)律面臨極端條件下傳熱現(xiàn)象的巨大挑戰(zhàn)。例如以激光的利用為代表的超快速加熱，如激光武器和激光加工技術(shù)，激光脈沖寬度可達(dá)到飛秒量級(jí)，如何預(yù)測(cè)激光加熱過(guò)程是傳統(tǒng)熱學(xué)原理遇到的問(wèn)題。
其二，經(jīng)典熱學(xué)中還沒(méi)有以提高能源利用率為目的的傳熱過(guò)程的優(yōu)化理論和技術(shù)。當(dāng)前面臨世界性的能源短缺問(wèn)題，我國(guó)面臨的節(jié)能減排的形勢(shì)更為嚴(yán)峻。因此，提高能源利用效率更為重要。然而，傳熱學(xué)中只有熱量傳遞速率而沒(méi)有熱量傳遞效率的概念，所以只有傳熱過(guò)程的強(qiáng)化而無(wú)傳熱過(guò)程優(yōu)化的理論和技術(shù)。
其三，傅立葉導(dǎo)熱定律導(dǎo)致熱傳播速度為無(wú)窮大的缺陷還沒(méi)有很好地解決。早在1822 年，法國(guó)的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家傅利葉就提出了著名的傅立葉導(dǎo)熱定律，即熱流與溫度梯度成正比。盡管作為實(shí)驗(yàn)定律的傅利葉導(dǎo)熱定律已為大量的工程實(shí)踐所證實(shí)，并獲得了廣泛的應(yīng)用。然而，用傅利葉導(dǎo)熱定律描述瞬態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程時(shí)，由于所得到的熱傳導(dǎo)方程是拋物型的。這隱含著熱是以擴(kuò)散的方式傳播，因此出現(xiàn)了熱擾動(dòng)傳播速度無(wú)窮大的佯謬。傅立葉定律的這一缺陷表明，它只是一個(gè)唯象的近似定律，在物理上是不完善的。
其四，傳熱學(xué)缺乏同物理其他分支學(xué)科之間共性的量和規(guī)律。傅立葉在他的熱學(xué)專(zhuān)著《熱的解析理論》中指出“……無(wú)論力學(xué)理論的研究范圍如何，它們都不能應(yīng)用于熱效應(yīng)。這些熱效應(yīng)構(gòu)成一個(gè)特殊的現(xiàn)象類(lèi)，它們不能用運(yùn)動(dòng)和平衡的原理來(lái)解釋……自然哲學(xué)的這一部分不可能與動(dòng)力學(xué)的理論有關(guān)，它有它本身特有的原理?！?/p>
與物理學(xué)的其他分支學(xué)科相比，熱學(xué)沒(méi)有的概念有：質(zhì)量、力、速度、動(dòng)量；波、振動(dòng)等。熱學(xué)獨(dú)有的概念有：熵、可用能、狀態(tài)量和過(guò)程量等。
由于學(xué)生們是學(xué)過(guò)大學(xué)物理學(xué)的，對(duì)物理學(xué)內(nèi)容的構(gòu)架有基本認(rèn)識(shí)。通過(guò)以上縱向比較，同學(xué)們一致認(rèn)為對(duì)物理學(xué)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了良好效果。
二、加強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)、生產(chǎn)實(shí)踐，培養(yǎng)工程的觀念
社會(huì)實(shí)踐、調(diào)研是本科生教學(xué)的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生接觸社會(huì)、工程或生產(chǎn)實(shí)際的一個(gè)基本手段。同時(shí)，教學(xué)中實(shí)際例題分析是最具說(shuō)服力的，對(duì)學(xué)生知識(shí)認(rèn)知、理解和分析幫助很大，他們也比較感興趣。
例如筆者結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目介紹：在分布式能源系統(tǒng)中，讓學(xué)生實(shí)踐調(diào)研華東地區(qū)氣候條件，統(tǒng)計(jì)華東四省一市主要城市月度氣溫，調(diào)查華東四省一市或華東地區(qū)主要城市天然氣資源、華東四省一市或華東地區(qū)主要城市電價(jià)及華東地區(qū)醫(yī)院、酒店、商業(yè)、娛樂(lè)設(shè)施、辦公、機(jī)場(chǎng)、學(xué)校、居民等用戶(hù)的冷負(fù)荷、熱負(fù)荷和電負(fù)荷需求、持續(xù)時(shí)間。同學(xué)們利用假期在所在地區(qū)積極調(diào)研，得出華東地區(qū)民用電價(jià)平均值為0.5645元/度，燃?xì)怃N(xiāo)售價(jià)格2.2元/立方米，工業(yè)電價(jià)平均值為0.9元/度，燃?xì)怃N(xiāo)售價(jià)格3.5元/立方米。通過(guò)調(diào)查，同學(xué)們得到華東地區(qū)空調(diào)供應(yīng)時(shí)間一般是：制冷100～150天，采暖90～100天，過(guò)渡期110～170天，制冷和采暖的需求時(shí)間相對(duì)比較長(zhǎng)些。這些是華東地區(qū)發(fā)展天然氣分布式能源系統(tǒng)的有利條件和基礎(chǔ)。而學(xué)生實(shí)踐也為筆者豐富了教學(xué)內(nèi)容，使筆者感受到教學(xué)的樂(lè)趣，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)。
筆者結(jié)合具體設(shè)計(jì)案例引發(fā)學(xué)生思考，如：賓館的主樓建筑面積27000m2，裙房建筑面積約3000m2。賓館用電量較高，同時(shí)也有夏季冷負(fù)荷、冬季熱負(fù)荷和全年熱水的需求。本賓館分布式能源系統(tǒng)主要由1臺(tái)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組和2臺(tái)溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組組成。系統(tǒng)的總發(fā)電量、制冷量、制熱量、制熱水量分別為600kW、3000kW、2400kW、7.7t，分布式能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)年運(yùn)行天數(shù)330天（扣除檢修時(shí)間）。本項(xiàng)目為全年運(yùn)行，其中供冷期主要為夏季年運(yùn)行120天左右，供熱期主要為冬季年運(yùn)行105天左右，熱水供應(yīng)全年運(yùn)行330天左右（扣除檢修）。
系統(tǒng)配置從原理上進(jìn)行科普性介紹，而不詳細(xì)展開(kāi)，如本分布式能源系統(tǒng)所用發(fā)電機(jī)組選用曼海姆的TCG2016V12C。選用的兩臺(tái)遠(yuǎn)大溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組分別為1臺(tái)BZHEY125XD 一體化煙氣熱水直燃機(jī)和1臺(tái) BZY125XD 一體化直燃機(jī)。
分布式能源系統(tǒng)注重技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合，結(jié)合本案例分析氣價(jià)、電價(jià)對(duì)系統(tǒng)影響，指出技術(shù)上合理還要經(jīng)濟(jì)上合算的工程經(jīng)濟(jì)學(xué)思想，介紹最簡(jiǎn)單的投資回收年限的概念。本案例中主要取決于投資成本和收益額的大小。其中，投資成本是指購(gòu)買(mǎi)設(shè)備所需要的費(fèi)用，主要指新設(shè)備的初投資、收益額表示系統(tǒng)年收益（輸出的冷、熱、電）減去系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用。
理論方法與生產(chǎn)和生活實(shí)際相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，通過(guò)案例分析使學(xué)生初步掌握工程思想，并學(xué)會(huì)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。
三、可持續(xù)發(fā)展與古代樸素的人與自然的基本關(guān)系
鑒于公選課從內(nèi)容到教學(xué)形式相對(duì)自由一些，針對(duì)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)逐年加大了素質(zhì)教育的內(nèi)容。
“可持續(xù)發(fā)展”一詞是在1980年的《世界自然保護(hù)大綱》中首次作為術(shù)語(yǔ)提出的。在此期間還提出了“可持續(xù)性”和“持續(xù)發(fā)展”等概念?！翱沙掷m(xù)性”是指社會(huì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)或任何其他不斷發(fā)展中的系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)到無(wú)限將來(lái)而不會(huì)由于耗盡關(guān)鍵資源而被迫衰弱的一種能力。1987年，挪威首相布倫特蘭夫人主持世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)，在長(zhǎng)篇專(zhuān)題報(bào)告《我們共同的未來(lái)》中第一次明確提出了可持續(xù)發(fā)展的定義?！翱沙掷m(xù)發(fā)展”概念應(yīng)該是“可持續(xù)性”和“持續(xù)發(fā)展”的結(jié)合，既要考慮發(fā)展也要考慮環(huán)境、資源、社會(huì)等各方面保持一定水平。
但是講到這些，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的思想其實(shí)在中國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，下面列舉如下例子以引發(fā)人們對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的崇尚：“為人君而不能謹(jǐn)守其山林菹澤草萊，不可以立為天下王”；“斬伐養(yǎng)長(zhǎng)，不失其時(shí)，故山林不童，而百姓有余材也”；“竭澤而漁，豈不得魚(yú)，而明年無(wú)魚(yú)；焚藪而田，豈不獲得，而明年無(wú)獸”。孔子說(shuō)：“斷一樹(shù)，殺一獸，不以其時(shí)，非孝也?！彼€說(shuō)：“啟螫不殺則順人道，方長(zhǎng)不折則恕仁也?！笨鬃釉谒约旱纳顚?shí)踐中一向是“釣而不網(wǎng)，戈不射宿”。
中國(guó)傳統(tǒng)文化的“天人合一”思想即把人類(lèi)放在大自然生態(tài)環(huán)境中加以考慮，主張人與大自然息息相通，和諧一致，天、地、人一體化?？鬃诱f(shuō)：“大哉，堯之為君也，巍巍乎，唯天為人，唯堯則之?！笨鬃涌隙颂熘蓜t，即肯定了自然的可則、人與自然具有統(tǒng)一性?！吨杏埂分杏小叭f(wàn)物并育而不相害，道并行而不相?！?，把人與自然的發(fā)展變化看作是相輔相成的和諧、平衡運(yùn)動(dòng)。人與大自然的關(guān)系不是對(duì)抗的而是協(xié)和共存的，不應(yīng)把天、地、人孤立起來(lái)考慮，而應(yīng)把三者放在一個(gè)大系統(tǒng)中作整體的把握，強(qiáng)調(diào)天人的協(xié)調(diào)、和諧，人與自然的協(xié)調(diào)、和諧?！疤烊撕弦弧笔侵袊?guó)傳統(tǒng)文化對(duì)于人與自然關(guān)系的最基本的信念。人是大自然中的一群生命體，是屬于大自然的一個(gè)組成部分，人不應(yīng)該隨心所欲地征服自然、統(tǒng)治自然、支配自然。人必須學(xué)會(huì)尊重自然，愛(ài)惜自然。人與大自然的關(guān)系是一種相互依存的關(guān)系。
解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的根本就集中在如何看待人與自然的關(guān)系上。對(duì)此，可以從博大精深的中國(guó)傳統(tǒng)文化（孔教學(xué)說(shuō)）所蘊(yùn)含的生態(tài)環(huán)境理念中去汲取營(yíng)養(yǎng)?？捉躺鷳B(tài)環(huán)境理念能夠引導(dǎo)人們正確認(rèn)識(shí)和處理人與自然、局部利益與全局利益、眼前利益和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的關(guān)系，使全社會(huì)的生態(tài)意識(shí)、環(huán)境意識(shí)得到增強(qiáng)，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。
通過(guò)上述內(nèi)容引入，使同學(xué)們深入了解中華傳統(tǒng)文化的博大精深。中華傳統(tǒng)文化不僅對(duì)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展發(fā)揮著巨大影響，也為中國(guó)人的世界觀和行為方式的形成奠定了基礎(chǔ)。它的影響一直延續(xù)至今。課堂中引入和加強(qiáng)對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的了解，同學(xué)們反映良好。
四、結(jié)束語(yǔ)
熱學(xué)課程論文教學(xué)形式與作用一、引言
《熱學(xué)》是物理學(xué)中研究物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)及其有關(guān)性質(zhì)和規(guī)律的一門(mén)分支學(xué)科，是物理學(xué)專(zhuān)業(yè)本、專(zhuān)科學(xué)生必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課?！稛釋W(xué)》課程在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)物理學(xué)的基本概念、基本原理、基本知識(shí)、基本思想和方法的引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)好物理學(xué)的興趣，提高學(xué)生的自學(xué)能力、分析和解決問(wèn)題的能力。其主要內(nèi)容包括：分子動(dòng)理學(xué)理論的平衡態(tài)理論、輸運(yùn)現(xiàn)象與分子動(dòng)理學(xué)理論的非平衡態(tài)理論、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律與熵、液態(tài)與固態(tài)、相變等方面的基本概念、基本理論和基本運(yùn)算技能。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，既要幫助學(xué)生迅速掌握大學(xué)的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和規(guī)律，建立正確的學(xué)習(xí)方法，努力養(yǎng)成刻苦踏實(shí)、勤于思考的良好學(xué)風(fēng)，又要為后繼課程的學(xué)習(xí)作好業(yè)務(wù)、思想和心理上的準(zhǔn)備，還要為學(xué)生畢業(yè)后從事有關(guān)科學(xué)研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、教學(xué)工作等打下良好的基礎(chǔ)。在目前《熱學(xué)》課程的教學(xué)中，課程論文扮演著越來(lái)越重要的角色，探討課程論文教學(xué)的相關(guān)研究課題也逐漸開(kāi)始得到重視。課程論文要求學(xué)生在掌握物理學(xué)基本概念和基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)查研究，適當(dāng)了解這些基本概念與規(guī)律以及它們?cè)谏a(chǎn)技術(shù)、特別是高技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，注意培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題特別是當(dāng)代物理學(xué)前沿以及當(dāng)前高技術(shù)領(lǐng)域中物理問(wèn)題的興趣，引導(dǎo)和激勵(lì)他們解決實(shí)際問(wèn)題的愿望和責(zé)任感。教學(xué)方法的改進(jìn)是課程教學(xué)改革的重要方面，在課程論文的實(shí)施過(guò)程中重視學(xué)生能力素質(zhì)的培養(yǎng)，把課程建設(shè)的目標(biāo)定位于造就新世紀(jì)人才，使學(xué)生終生受益。
二、課程論文的基礎(chǔ)
課程論文實(shí)際上是對(duì)學(xué)生提出了更高的要求，因此，《熱學(xué)》課程的教學(xué)應(yīng)當(dāng)把重點(diǎn)放在打好基礎(chǔ)上。如果學(xué)生掌握的基礎(chǔ)知識(shí)雄厚，基本功扎實(shí)，再加上廣泛涉獵與深入鉆研，專(zhuān)業(yè)課就能學(xué)得好，理解得深，在將來(lái)從事高新科技領(lǐng)域的創(chuàng)新工作時(shí)就上手快，回旋的余地也比較大。況且，“熱學(xué)”課程在傳授系統(tǒng)物理學(xué)知識(shí)的同時(shí)，還要培養(yǎng)學(xué)生掌握物理學(xué)中的思維方法與工作語(yǔ)言。這樣，盡管有些基礎(chǔ)物理知識(shí)從表面上看似乎并沒(méi)被直接應(yīng)用，但這卻會(huì)影響到學(xué)生的工作方法、思維方式以至世界觀，當(dāng)他們以后從事科研與教學(xué)工作時(shí)會(huì)在潛意識(shí)深處起重要作用?？偠灾?，《熱學(xué)》課程的基礎(chǔ)還是基本概念、基本原理、方法，離開(kāi)這些基礎(chǔ)去談?wù)n程論文就是無(wú)源之水、無(wú)本之木。
三、課程論文的形式
課程論文的形式靈活，不僅包括論文、調(diào)查報(bào)告，還包含有實(shí)驗(yàn)研究、實(shí)物制作等多種形式。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以通過(guò)告知、提問(wèn)等多種提示方式引導(dǎo)同學(xué)自行深入研究，常見(jiàn)的課程論文形式主要有以下幾種。一是解題方法的探究，通過(guò)對(duì)一個(gè)例題或習(xí)題的多種方法求解，使得學(xué)生對(duì)相關(guān)概念、原理、方法掌握得更透徹；二是實(shí)驗(yàn)探究，例如，當(dāng)講解到氣體玻一馬定律與蓋?呂定律知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證上述定律；三是調(diào)研報(bào)告，例如在講解卡諾循環(huán)這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可讓學(xué)生調(diào)研、總結(jié)目前市場(chǎng)上熱機(jī)的工作原理與工作流程等；四是理論模擬與分析，例如講到相變這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以通過(guò)理論分析各種相的穩(wěn)定性。五是合理的估算，例如氣體動(dòng)理學(xué)理論里輸運(yùn)現(xiàn)象中的氣體黏度公式，查普曼和恩斯庫(kù)格曾用不同的高深理論得到相同結(jié)果，它是個(gè)級(jí)數(shù)，由前幾項(xiàng)可得系數(shù)約為0.499，而如果充分考慮速度住留的簡(jiǎn)便方法，很容易就得到此系數(shù)等于1/2，又如通過(guò)對(duì)小無(wú)極分子估算分子間力的有效作用距離與平衡距離的半經(jīng)驗(yàn)公式，再如可以用標(biāo)準(zhǔn)大氣模型中數(shù)以千計(jì)的數(shù)據(jù)，考慮地面凹凸不平的影響，可求出精度較高的大氣粒子總數(shù)，然后與用均質(zhì)大氣模型、等溫大氣模型或者地面大氣壓強(qiáng)所得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而總結(jié)出估算行星大氣粒子總數(shù)的簡(jiǎn)便方法；目前“熱學(xué)”課程中有一些概念和提法在學(xué)術(shù)界實(shí)際并未完全統(tǒng)一，有的甚至還是有爭(zhēng)議的，例如：任意逆循環(huán)的制冷系數(shù)的定義，等熱容過(guò)程與多方過(guò)程的差異，卡諾循環(huán)的概念以及回?zé)崾窖h(huán)與非回?zé)崾窖h(huán)，等等。遇到這些內(nèi)容時(shí)，就在課程講授中把各家的觀點(diǎn)都原原本本地告訴學(xué)生，同時(shí)也介紹自己的看法，然后讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行研究，自由思考，自己做出合理的判斷。
四、總結(jié)
《熱學(xué)》課程論文的目的是使得學(xué)生通過(guò)熱力學(xué)宏觀定理與微觀模型的學(xué)習(xí)，建立把宏觀現(xiàn)象與微觀模型進(jìn)行聯(lián)系的物理思想方法，掌握對(duì)事物的實(shí)驗(yàn)――理論――實(shí)踐的認(rèn)知規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，采用問(wèn)題探討與課程講授、主題討論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，以教學(xué)論文為載體，實(shí)現(xiàn)《熱學(xué)》課程的互動(dòng)研究型教學(xué)，重視學(xué)生能力素質(zhì)培養(yǎng)，通過(guò)精心設(shè)計(jì)方案，全面加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)，合理運(yùn)用各種方法手段，形成視野開(kāi)闊、理論聯(lián)系實(shí)際的特色風(fēng)格。用搞科研的態(tài)度對(duì)待教學(xué)，積極開(kāi)展教學(xué)論文的教學(xué)，從教學(xué)有關(guān)領(lǐng)域挖掘課題開(kāi)展科研，再把科研成果引入教學(xué)豐富教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)與科研兩者有機(jī)地相結(jié)合。教師在課程教學(xué)中引入了這些從教學(xué)有關(guān)領(lǐng)域挖掘課題開(kāi)展科研所取得的成果，身教言傳，課程里就會(huì)充滿(mǎn)了研究與探索的特色和風(fēng)格，使學(xué)生在學(xué)習(xí)課程的過(guò)程中逐漸受到熏陶，養(yǎng)成勤于思考研究、勇于提出自己獨(dú)立見(jiàn)解的良好習(xí)慣，并為學(xué)生發(fā)展其科學(xué)研究能力和科學(xué)創(chuàng)新能力創(chuàng)造了良好的學(xué)術(shù)環(huán)境，使得學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力都能夠得到進(jìn)一步的提升。
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